Μελέτη της χημικής σύστασης αιθερίων ελαίων ορισμένων αρωματικών φυτών της ελληνικής χλωρίδας

Abstract

Στην εργασία αυτή συγκρίθηκε η μέθοδος παραλαβής αιθερίων ελαίων με τη συσκευή Clevenger με μια μέθοδο απομόνωσης, την μικροεκχύλιση στερεάς φάσης (SPME). Η μελέτη έγινε στα φυτά της ρίγανης (Origanum vulgare ssp. hirtum), του τσαγιού του βουνού (Sideritis spp.), της μέντας (Mentha spp.) και του δυόσμου (Mentha spp.). Στόχος ήταν η μελέτη της επίδρασης της μεθόδου διαχωρισμού στη σύσταση των αιθερίων ελαίων. Από την ανάλυση των αιθερίων ελαίων που έγινε με GC-MS βρέθηκε ότι η κύρια χημική ομάδα τερπενικών ουσιών που χαρακτηρίζει το κάθε φυτό προσδιορίζεται εξίσου καλά και με τις δύο μεθόδους. Η μέθοδος της υδροαπόσταξης ήταν στατιστικά σημαντικά πιο ευαίσθητη από την SPME στις περιπτώσεις (τσάι του βουνού και δυόσμος) που τα αποτελέσματα των δύο μεθόδων διέφεραν. Αντικείμενο μελέτης της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η εποχική διακύμανση της χημικής σύστασης των αιθερίων ελαίων έξι αρωματικών φυτών: μυρτιά (Myrtus communis L.), σχίνος (Pistacia lentiscus L.), θυμάρι (Coridothymus capitatus Reinchenb. fil.), θρούμπη (Satureja thymbra L.), φασκόμηλο (Salvia fruticosa Miller), δενδρολίβανο (Rosmarinus officinalis L.). Η περιοχή που μελετήθηκε ήταν η Ζάκυνθος, είναι δε η πρώτη φορά που μελετάται η εν λόγω περιοχή. Η συλλογή έγινε κατά τη διάρκεια δύο ετών (2005 και 2006) σε τρία διαφορετικά στάδια ανάπτυξης των φυτών. Η απόδοση σε αιθέριο έλαιο των υπό μελέτη φυτών έδειξε ότι ο σχίνος (0,15-0,30%v/w) και η μυρτιά (1,20-1,45% v/w) χαρακτηρίζονται από μικρές αποδόσεις σε όλες τις περιόδους συλλογής. Η απόδοση σε αιθέριο έλαιο των τεσσάρων φυτών της οικογένειας Labiatae που μελετήθηκαν (θυμάρι, θρούμπη, φασκόμηλο, δενδρολίβανο) ήταν υψηλότερη από τα προαναφερόμενα φυτά. Ιδιαίτερα υψηλή απόδοση μετρήθηκε τόσο στις περιόδους της καρποφορίας (Αύγουστος) όσο και στις περιόδους της άνθησης (Μάιος). Με τον ποιοτικό προσδιορισμό των συστατικών, που έγινε με GC-MS, χαρακτηρίστηκε το μεγαλύτερο ποσοστό (78,4-98,7%) των συστατικών των αιθερίων ελαίων που παραλήφθηκαν με τη συσκευή Clevenger. Η μέθοδος της διακριτικής ανάλυσης που εφαρμόστηκε έδειξε ότι υπάρχει επίδραση της εποχικότητας στη σύσταση των αιθερίων ελαίων των φυτών που εξετάστηκαν εκτός από την περίπτωση του δενδρολίβανου. Το αιθέριο έλαιο του δενδρολίβανου σε κάθε εποχή συλλογής του φαίνεται να έχει σταθερή χημική σύσταση. Η μελέτη της αντιοξειδωτικής δράσης των ίδιων φυτών σε συνάρτηση με την εποχή συλλογής έγινε με τη μέθοδο δέσμευσης της ελεύθερης ρίζας DPPH (1,1- diphenyl-2picrylhydrazyl).

Τα αιθέρια έλαια των φυτών της μυρτιάς και του σχίνου, έχουν μικρή αντιοξειδωτική δράση (IC =5,6 και 5,8g/L αντίστοιχα). Τα αιθέρια έλαια του θυμαριού (IC 50 50 =0,4±0,1 g/L) και της θρούμπης (IC =0,3±0,02 g/L) έχουν σταθερά υψηλή αντιοξειδωτική δράση, σε όλες τις περιόδους που μελετήθηκαν, που αποδίδεται στην υψηλή περιεκτικότητα καρβακρόλης και θυμόλης αντίστοιχα. Η αντιοξειδωτική δράση του αιθερίου ελαίου του φασκόμηλου (IC =2,4-5,2g/L), δεν συσχετίζεται με την κύρια ουσία, την 1,8 κινεόλη συσχετίζεται όμως ισχυρά θετικά με τις ομάδες των οξυγονωμένων σεσκιτερπενίων και των οξυγονωμένων διτερπενίων. Η αντιοξειδωτική δράση του αιθερίου ελαίου του δενδρολίβανου (IC 50 50 =2,3-4,3g/L) δεν συσχετίζεται με την κύρια ουσία που είναι πάλι η 1,8 κινεόλη ενώ μικρή συσχέτιση βρέθηκε να έχει με την ομάδα των σεσκιτερπενικών υδρογονανθράκων. Η μέθοδος της ξήρανσης με κατάψυξη-εξάχνωση (λυοφιλίωση) έχει χρησιμοποιηθεί από ερευνητές με αντιφατικά αποτελέσματα σχετικά με τη σύσταση του αιθερίου ελαίου αρωματικών φυτών. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση της λυοφιλίωσης στη σύσταση του αιθερίου ελαίου του μάραθου. Παρατηρήθηκε ότι η αναλογία της transανηθόλης

και της ισοανηθόλης στο αιθέριο έλαιο του φυτού όταν αυτό αφυδατώθηκε με τη μέθοδο της λυοφιλίωσης διέφερε από αυτήν που μετρήθηκε στο φρέσκο φυτό. Αντίθετα η ξήρανση με ρεύμα θερμού αέρα στους (60 ο C για 48h) διατηρεί την αναλογία των δύο πτητικών συστατικών του αφυδατωμένου προϊόντος πιο κοντά σε αυτή του φρέσκου μάραθου. Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η επίδραση βιοπολυμερών υλικών στη συγκράτηση των κύριων πτητικών συστατικών κατά την ξήρανση με λυοφιλίωση του μάραθου. Βρέθηκε ότι η χρήση βιοπολυμερών υλικών μειώνει τις απώλειες της trans ανηθόλης και της ισοανηθόλης ενώ πιθανά κάποια ποσότητα να παγιδεύεται από τα βιοπολυμερή υλικά που χρησιμοποιήθηκαν.

Hydrodistillation (HD) and solid phase microextraction (SPME) were employed to isolate essential oil from dry leaves and stems of oregano (Origanum vulgare ssp. hirtum), mountain tea (Sideritis spp.), spearmint (Mentha spp.) and peppermint (Mentha spp.). The main compounds present in the essential oil of the plants were isolated by both techniques. The two techniques were compared by gas chromatography–mass spectrometry. The two techniques proved statistically identical except for the essential oil composition of mountain tea and peppermint. In those cases hydrodistillation was found to be statistically more sensitive than SPME. The seasonal variation of the essential oil composition of six aromatic wild plants, Pistacia lentiscus L. (Anacardiaceae) and Myrtus communis L. (Myrtaceae), Coridothymus capitatus Reinchenb. fil. (Lamiaceae), Satureja thymbra (Lamiaceae), Salvia fruticosa Miller (Lamiaceae), Rosmarinus officinalis L. (Lamiaceae), grown in Zakynthos, a Greek island, was investigated. The aerial parts of the plants were collected at the end of February, May, and August of 2005 and 2006. The essential oil was obtained by hydrodistillation and subsequently analysed by GC–MS. The yields of the essential oil obtained from the leaves of P. lentiscus L. (0.15-0.30%v/w) and M. communis L. (1.20-1.45% v/w) were low and did not vary with seasons. The yields obtained from the aerial part of C. capitatus (1.5-3.8% v/w), S. thymbra (1.7-4.8% v/w), S. fruticosa (1.6-3.2% v/w) and R. officinalis (1.8-3.3% v/w), were found higher during the fruiting (August) and flowering period. The discriminant analysis showed that the chemical composition of the essential oils were different across the seasons studied except for the rosmarinus essential oil the composition of which remained almost unchanged with season. Free radical-scavenging activity of the samples was evaluated with the DPPH (1,1diphenyl-2-picrylhydrazil radical) assay. The essential oil of P. lentiscus and M. communis

exhibited low antioxidant activity (IC =5,8 και 5,6g/L respectively). The high antioxidant activities of C. capitatus (IC 50 50 =0.4±0,1 g/L) and S. thymbra (IC =0,3±0,02 g/L) essential oils were directly correlated to the high carvacrol and thymol content respectively. No significant difference was observed in the IC 50 50 values among the seasons for both plants. The antioxidant activity of sage oil (IC =2.4-5.2g/L was much higher than that of the main essential oil compound 1.8 cineole (not active). A significant linear correlation was found between oxygenated sesquiterpene (r=0.9125, p < 0.05) and oxygenated diterpenene concentration (r =0.9060, p < 0.05) with the free radical scavenging activity. The IC 50 values of rosemary oil (IC =2,3-4,3g/L) although similar to those of sage cannot be related to any compound or chemical group. The synergistic action of minor compounds may explain the results obtained from the DPPH assay. This work was also aimed to study the influence of freeze drying time to essential oil composition of fennel plant. Freeze drying process changed the proportion of the main essential oil compounds (trans-anethole and isoanethole) whereas oven drying (60 C for 48h) preserved the primary aroma compounds found in fresh fennel. The effect of biopolymers (gels or solutions) on the retention of isoanethole and transanethole during the freeze drying process of fennel was also investigated. Ιt was found that biopolymers were effective in the retention of volatile compounds acting thus as surface barriers. It is also possible a part of aromatic compounds to be retained by the biopolymers’ layer through mechanical or chemical interactions.