Rezumat etapa 1

Analizarea preliminară si documentare privind obținerea aditivilor furajeri vegetali bogați in carotenoizi

S-a realizat un studiu amplu de prezentare a problemei identificate si soluțiile care vor fi implementate prin acest proiect. problemeticii proiectului. Primul capitol, de generalitați, prezintă date generale despre carotenoizi in general si xantofile in special. Sunt prezentate studii, date referitoare la: (i) proprietațile generale ale carotenoizilor; (ii) chimia luteinei si zeaxantinei precum si rolul lor in menținerea sanatații omului; (iii) importanța oului ca sursa de xantofile pentru om.

Al doilea capitol face referire la normele europene si limitele impuse la folosirea aditivilor furajeri vegetali bogați in carotenoizi/xantofile pentru hrana păsărilor. Sunt evidențiate: (i) sursele de luteină si zeaxantina folosite in hrana păsărilor si eficiența lor in pigmentarea oului de găină; (ii) evaluarea riscurilor/ conținutul maximum de xantofile admis in nutrețuri in conformitate cu opiniile stiințifice emise de EFSA (Autoritatea Europeana pentru Siguranța Alimentară).

In capitolul 3 este prezentată o documentație tehnică privind aditivii furajeri vegetali bogați in carotenoizi care pot fi testați pe parcursul proiectului. In documentație se face referire la (i) valoarea nutrițională si comercială a aditivilor bogați in carotenoizi; (ii) documentație privind extracția, separarea si determinarea carotenoizilor din extractele vegetale; (iii) prezentarea de materii prime vegetale, selecționate pe baza conținutului in carotenoizi si eventual flavone colorate in galben-portocaliu, precum si alți nutrienți esențiali, care vor fi studiați din punct de vedere a eficacitații lor in pigmentarea oului.

Capitolul 4 a fost rezervat prezentarii metodelor chimice dezvoltate si validate pentru determinarea luteinei si zeaxantinei din materiale de natură vegetală respectiv din gălbenuș de ou. S-au realizat: (i) o trecere in revista a metodelor prezentate in literatura de specialitate; (ii) s-au dezvoltat 2 metode de determinare a luteinei si zeaxantinei din furaje (cu exceptia cerealelor) respectiv din galbenus de ou; s-au elaborat 2 noi proceduri specifice de incercare (PIS) in formatul prevazut in Manualul calitatii Laboratorului de chimie & Fiziologia Nutritiei din IBNA; (iv) s-a realizat ,,in house” validarea metodei lichid cromatografice de determinare a luteinei si zeaxantinei prin cromatografie de lichide de inaltă performantă. Validarea este prezentată intr-un Raport de validare
Studiu se incheie cu concluzii si o bibliografie selectivă.

Concluziile rezultate in urma derularii activitaților acestei etape:

In perioada actuală, cand pe plan național si internațional se pune un accent deosebit pe valorificarea superioara a plantelor de cultura si a celor din flora spontană, a resurselor naturale in general, in funcție de compoziția lor chimică, cunoașterea substanțelor biologic active se impune ca o prioritate pentru cei ce vor sa producă alimente cu caracter funcțional. Numai prin cunoașterea compoziției chimice a plantelor, a mecanismelor biochimice ce stau la baza fenomenelor biologice se vor putea obține, nutrețuri pentru hrana păsărilor, cu conținut ridicat in substanțe biologic active, care maresc valoarea biologica a gălbenușului de ou prin aportul ridicat de luteină si zeaxantină.

Luteina si stereoizomerul sau zeaxantina, fac parte din familia xantofilelor a carotenoizilor. Față de carotenoizii hidrocarbon, precum β-caroten si licopen, luteina si zeaxantina au doua grupari hidroxil, cate una pe fiecare parte a moleculei. Se consideră ca aceste grupari au un rol esențial in funcția lor biologica si in identificarea metodelor chimice potrivite pentru determinarea acestor xantofile.
Luteina (3R, 3′R, 6′R)-β, ε-caroten-3, 3 ‘-diol), numarul CAS 127-40-2 (numarul corespunzator in baza de date CE este 204 – 840 – 0), are formula moleculară C40H56O2 si masa molară 568.88 g /mol. . Zeaxantina all- trans-( 3R, 3′R)- β – caroten- 3,3′– diol) are nr CAS 144-68-3, aceiasi formula chimica (C40H56O2) si o greutate moleculara de 568.9. Luteina si zeaxantina au formule identice si sunt izomeri, insa nu sunt stereoizomeri. Singura diferența intre acești doi xantofili este locația dublei legaturi intr-unul dintre inelele finale.
Unicitatea luteinei si a zeaxantinei este data de prezența lor in anumite țesuturi ale ochilor. Luteina si zeaxantina sunt puternic concentrate in maculă, o mica porțiune a retinei responsabilă de vederea centrală si de acuratețea vizuala, fiind singurii carotenoizi prezenți in acest țesut. De asemenea luteina si zeaxantina sunt singurii carotenoizi prezenți in cristalin, alt tesut al ochiului esențial pentru vedere.

In prezent, degenerescența maculară (DM) reprezintă cauza principală a orbirii oamenilor din țarile dezvoltate, caracterizandu-se prin modificări progresive, degenerative, ireversibile ale zonei retiniene centrale (macula). Macula reprezintă zona din retină oculara care este responsabilă de vederea detaliată. Ea are o colorație gălbuie dată de un pigment galben. Degenerescența maculară se dezvoltă progresiv afectand peste 5% dintre persoanele care depașesc 65 de ani. Forma uscata a DM se este receptivă la administrarea unor nutrienți de tipul vitaminelor sau mineralelor. Dintre cei 600 de carotenoizi cunoscuți, luteina si zeaxantina sunt carotenoizii majori din macula retinei omului.

Aportul de luteină prin dieta consumatorilor europeni este de aproximativ 2.2 mg/zi iar in cazul consumatorilor din America de aproximativ 1.7 mg/zi. Acest fapt este cauzat de scăderea consumului de legume cu frunze verzi. Datele evidențiaza ca un consum de luteină la nivelele de 6-14 mg/zi, poate fi asociat cu o reducere cu 50 % a riscului pentru degenerescența maculară relaționată vârstei si pentru cataractă .

Diferite studii au aratat ca un consum de alimente/suplimente alimentare cu conținut ridicat de xantofile duc la creșterea densitații optice a pigmentului macular (o masurare indirecta a concentrației de luteina) si poate ajuta la imbunatațirea funcției vizuale la pacienții cu degenerscența maculară relaționată vârstei, cataracta sau alte afecțiuni oculare.
Efectele pozitive ale luteinei si zeaxantinei asupra sanatații ochiului reprezintă doar o parte din beneficiile aduse de consumul acestora de catre oameni. Exista studii care demonstreaza ca luteina si zeaxantina pot ajuta la: menținerea sănătații inimii prin reducerea riscului apariției aterosclerozei; reduc dezvoltarea unor afecțiuni care pericliteaza statusul imunologic; pot sa inhibe proliferarea celulară, transformarile celulare, si pot modula expresia determinanților genetici, in prevenirea anumitor tipuri de cancer.

Fructele si legumele de culoare verde inchis sunt surse importante de luteina si zeaxantina, iar consumul acestora este asociat cu creșterea concentrațiilor de pigment macular. Insa si gălbenușul de ou, care este o matrice compusa din lipide digestibile, colesterol, trigliceride, fosfolipide, conține si xantofile (luteina si zeaxantina) dispersate in matrice alaturi de alți nutrienți liposolubili cum sunt vitaminele liposolubile. Din fericire, matricea lipidica a gălbenușului de ou constitue o sursa alimentară din care luteina si zeaxantina au, dupa cum dovedesc o serie de studii recente, o biodisponibilitate mai mare decat aceea din surse vegetale.
Luteina si zeaxantina din oua poate varia considerabil, fiind dependentă de tipul de furaj administrat găinilor, precum si de condițiile de creștere. In cazul păsărilor crescute la sol, s-a observat o concentrație de carotenoizi de doua ori mai mare in gălbenuș fată de cele crescute in baterii.

Luteina din plante se gasește in mod normal sub forma esterificată, in timp ce luteina din ouă este in forma ei libera. S-a considerat pana de curand ca biodisponibilitatea luteinei nu este atat de mult influențată de esterificarea ei, ci de solubilizarea in matricea alimentului. Studii recente au arătat insa ca nivelurile de luteina din ser, precedate de administrarea de luteina sub formă libera, au fost cu 20 % mai mari cand au fost comparate cu cele datorate suplimentarii cu luteina esterificată .

Pigmentarea gălbenușurilor de ou si a pielii puilor de carne se realizeaza in mod normal prin utilizarea de materii prime furajere cu conținut ridicat de luteină si zeaxantină, suplimentate cu alte surse de carotenoizi naturali sau sintetici.
Materiile prime-bogate in luteina includ : șrotul de lucernă, ​​porumbul galben, porumbul roșu si glutenul de porumb. Subprodusele rezultate din industria alimentară pot contribui de asemenea la diversificarea gamei de aditivi/ materii prime furajere.
Legislatia europeana stabileste conținutul maxim individual pentru carotenoizi si xantofile, la o cantitate de 80 mg/ kg de materie prima furajeră

Luteina se intalneste atât in ingredientele furajere cat si in aditivi in asociere cu zeaxantina in diferite rapoarte (1:0.1-0.8). Prin urmare, nu este posibilă o evaluare separată a eficienței de pigmentare a luteinei in special pentru ca zeaxantina conduce la culoare vizibil mai intensa decat luteina. Prin urmare suplimentarea cu luteina este doar rareori calculată ca atare, fiind calculată mai degraba ca facand parte din totalul xantofilelor.

Informațiile privind toleranța animalelor ținta la carotenoizi / xantofile este redusă. Cu toate acestea, avand in vedere incidența naturală a carotenoizilor / xantofilelor aprobați ca coloranți si ținand cont de similitudinea structurala a acestor substanțe, Comisia FEEDAP nu vede motive de ingrijorare .

Din grupul potențialilor produși naturali cu valoare fitonutritiva si biologica corespunzatore scopului proiectului de a obține ouă imogațite in luteină si zeaxantină partenerul 2 (SC Hofigal SA) a identificat o serie de plante indigene disponibile si subproduse care rezultă din industria suplimentelor alimentare naturale si a produselor alimentare care vor fi studiați pentru a determina eficacitatea lor ca pigmenți naturali adaugați in hrana găinilor ouătoare: Craițe-flori (Tagetes patula); Galbenele-flori (Calendula officinalis); Șrot dovleac (Curcubita maxima); Șrot fructe catină (Hippophae rhamnoides); Șrot semințe de cânepă ( Cannabis sativum); Șrot lucernă (Medicago sativa); Coji de roșii uscate (Licopersicum esculentum); Varza (Brassica oleracea); Morcov (Daucus Carota).

Trendurile in analiza carotenoizilor reflectă nu doar imbunatațirea performanțelor instrumentelor analitice, ci si percepția asupra rolului modificat sau extins atribuit acestor compuși, pornind de la proprietațile de colorare pana la potențialul efect de protecție impotriva afecțiunilor degenerative.

Principala problemă in analiza carotenoizilor provine din instabilitatea acestora. Astfel, indiferent de metoda analitica aleasa, trebuie luate precauții pentru a evita formarea de artefacte si pierderile cantitative. Aceste masuri includ realizarea analizei intr-un timp cat mai scurt, excluderea oxigenului, protejarea impotriva luminii, evitarea temperaturii ridicate, evitarea contactului cu acizi, si utilizarea solvenților de inaltă puritate, care sunt liberi de impuritați daunatoare (Schiedt si Liaaen-Jensen, 1995).

In cadrul acestei etape, colectivul comparimentului de lichid cromatografic a Laboratorului de chimie & Fiziologia Nutriției din IBNA Balotești (P1) au dezvoltat 2 metode de determinare a luteinei si zeaxantinei din furaje (cu excepția cerealelor) respectiv din gălbenuș de ou. Aceste 2 noi metode au fost transcrise in formatul procedurilor specifice de incercare, format prevazul in Manualul calitații Laboratorului de chimie & Fiziologia Nutriției din IBNA. S-a realizat ,,in house” validarea metodei lichid cromatografice de determinare a luteinei si zeaxantinei prin cromatografie de lichide de inaltă performanță. Verificarea metodei de analiza s-a realizat prin utilizarea unui material de referința certificat. Materialul de referintă utilizat este certificat de catre BCR (Community Bureau of Reference, European Commission) si revizuit de catre IRMM (Institute of Reference Materials and Measurements). Materialul analizat folosit contine 25 g de amestec liofilizat de legume (roșii conservate, morcovi si cartofi dulci congelați). Valorile certificate sunt exprimate in mg/kg substanța uscata, iar pentru determinarea carotenoizilor in certificat este recomandată tehnica HPLC cu faza inversa si detecția cu un spectrofotometru UV/Vis sau cu diode Array. Pentru realizarea corecției la substanța uscata, in ziua in care s-a realizat determinarea de luteină si zeaxantină, s-a efectuat si substanța uscată.