Využití hmotnostní spektrometrie ke stanovení markerů oxidativního stresu a mykotoxinů

Abstract

Prvním tématem předkládané dizertační práce bylo stanovení isoprostanů – markerů oxidativního stresu a dalších látek, které mohou být přítomností oxidativního stresu ovlivňovány. Sledování isoprostanů iPF2-III, iPF2-VI, iPF2-VI, astaxanthinu a polynenasycených mastných kyselin (PUFA), zejména pak kyseliny arachidonové (AA) probíhalo v jikrách lososa obecného (Salmo salar). Byly vyvinuty a optimalizovány metody stanovení těchto látek pomocí chromatografických metod ve spojení s konvenční nebo hmotnostně spektrometrickou detekcí. Výsledné metodiky byly použity pro kvantifikaci sledovaných analytů v jikrách Salmo salar, lišících se svojí životaschopností a vývojovým stadiem. V nepřeživších jikrách bylo obsaženo větší množství sledovaných isoprostanů a kyseliny arachidonové a zároveň nižší množství astaxanthinu než v kontrolních vzorcích jiker (reprezentujících nezatížené jedince). Také relativní zastoupení PUFA bylo ve vzorcích nepřeživších jiker vyšší než v kontrolních vzorcích. Čerstvě nakladené jikry obsahovaly srovnatelnou hladinu sledovaných isoprostanů s kontrolními vzorky. Pouze isoprostan iPF2 IV byl obsažen v kontrolních vzorcích pod limitem stanovitelnosti, zatímco čerstvě nakladené jikry obsahovaly nízké, avšak kvantifikovatelné množství. Vyšší hladiny PUFA a kyseliny arachidonové ve srovnání s kontrolou byly pozorovány u čerstvě nakladených jiker. Nicméně statisticky významný byl pouze rozdíl v množství astaxanthinu. Rozdílná hladina PUFA a astaxanthinu v jikrách mohla souviset s jejich biochemickou spotřebou během vývoje. Životaschopnost jiker Salmo salar proto mohla být ovlivněna přítomností oxidativního stresu. Druhá část této práce se zabývá sledováním mykotoxinů v potravinách a krmivech. Mykotoxiny jsou sekundární metabolity produkované plísněni. Jsou to všudypřítomné nežádoucí přírodní kontaminanty, které mohou vážně poškodit zdraví lidí a zvířat. V současné době je známo více než 500 druhů mykotoxinů. Evropskou legislativou je však regulováno pouze velmi malé množství z nich. Evropská komise však žádá Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) o data vedoucí k zavedení regulačních limitů pro další mykotoxiny. V této studii byla vyvinuta multireziduální metoda pro stanovení 17 mykotoxinů v biotických materiálech. Metoda zahrnuje jak mykotoxiny regulované EU, tak i další mykotoxiny v souladu s požadavky EFSA (aatoxiny, deoxynivalenol, nivalenol, zearalenon, fumonisiny, ochratoxin A, T-2 toxin, HT-2 toxin, enniatiny a beauvericin). Analyty jsou z matrice izolovány pomocí modifikované metody QuEChERS a analyzovány s použitím ultraúčinné kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií (UPLC-MS/MS). Metoda navíc umožňuje ze stejného extraktu stanovit i ergotové alkaloidy (ergokornin, ergosin, ergokryptin, ergokristin a jejich odpovídající epimery). Vyvinutá metoda byla použita pro monitoring mykotoxinů a ergotových alkaloidů v krmivech a surovinách pro jejich výrobu a v pivovarském ječmeni a sladu z něj připraveném.

The first topic presented in the dissertation thesis is determination of isoprostanes as markers of oxidative stress and other compounds affected by presence of oxidative stress. Isoprostanes iPF2-III, iPF2-VI, iPF2-VI, astaxanthin and polyunsaturated fatty acids (PUFA), especially arachidonic acid (AA) were monitored in Atlantic salmon eggs (Salmo salar). Methods for the determination of these compounds have been developed and optimized using chromatographic separation coupled to conventional or mass spectrometric detection. Freshly laid eggs, eyed embryos and non-viable eggs were used to test a general hypothesis that egg viability can be affected by susceptibility to oxidative stress, either through the specific fatty acid concentration and/or the antioxidant capacity of the eggs. Levels of isoprostanes and arachidonic acid (AA) were significantly higher in non-viable eggs than in control (eyed embryos) as well as relative abundance of PUFA. While no difference of isoprostanes was found between freshly laid and control those from the Atlantic stock except iPF2-VI which was observed under the LOQ in the control. Higher levels of PUFA and AA in comparison with the control were observed in the freshly laid eggs. However, the only statistically significant difference was observed in the amount of astaxanthin. Different levels of PUFA and astaxanthin may be related to their biochemical consumption during the development of eggs. This work evaluated potential effect on the viability of eggs Salmo salar due to the presence of oxidative stress. The monitoring of mycotoxins in food and feed was the subject of the second topic. Mycotoxins are secondary metabolites produced by fungi. They are ubiquitous undesirable natural contaminants that are toxic for humans and animals. Today are known more than 500 mycotoxins. However, only few of them are regulated by the European Union. The European Food Safety Authority (EFSA) was asked by the European Commission to provide a scientific opinion on other mycotoxins for which statutory limits could be developed. In this study is proposed simultaneous screening allowing fast, reliable and sensitive approach, identification and quantification of 17 mycotoxins in food and feed sample. The method includes both mycotoxins regulated by the EU and selected mycotoxins required by the EFSA (aflatoxins, deoxynivalenol, nivalenol, zearalenone, fumonisin, ochratoxin A, T-2 toxin, HT-2 toxin, enniatins and beauvericin). Analytes are isolated by the modified QuEChERS method. For separation and target mycotoxins detection, ultra-performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (UPLC –MS/MS) was employed. The method also allows determination of ergot alkaloids (ergocornine, ergosine, ergocryptine, ergocristine and their respective epimers). The developed method was used either for monitoring mycotoxins and ergot alkaloids in feed and raw materials and barley and malt prepared from it.