Απομόνωση ελαίου από υποβαθμισμένα γίγαρτα, μελέτη της χημικής του σύστασης καθώς και της αντιοξειδωτικής, αντιμικροβιακής και εντομοτοξικής του δράσης

Abstract

Καθώς τα τελευταία χρόνια έχει γίνει μια στροφή σε προϊόντα υψηλής διατροφικής αξίας και με φυσικά συντηρητικά, σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής μελέτης ήταν η διαχείριση και εκμετάλλευση των οινοποιητικών αποβλήτων και συγκεκριμένα των γιγάρτων. Λόγο της χημικής τους σύστασης που περιέχει υψηλές ποσότητες φαινολικών ενώσεων, λιπαρών οξέων και βιταμινών παρουσιάζουν και πολλές βιολογικές δράσεις και έχουν ευρεία χρήση σε τρόφιμα και καλλυντικά. Το δείγμα που χρησιμοποιήθηκε ήταν γίγαρτα της ποικιλίας Αγιωργίτικο Νεμέας του 2014, τα οποία υπέστησαν οινοποίηση και μετά, πλέον σαν απόβλητα, παρέμειναν σε εξωτερικό χώρο για ένα χρόνο. Αρχικά, αναλύονται οι μέθοδοι παραλαβής των μη πολικών συστατικών (λιπαρά οξέα) του γιγαρτελαίου, με τρεις τεχνικές εκχύλισης (Soxhlet, λουτρό υπερήχων συχνότητας 35KHz & 25KHz με αναδευτήρα), χρησιμοποιώντας εξάνιο ως διαλύτη. Καθώς και οι μέθοδοι διαχωρισμού και ταυτοποίησης των συστατικών του κάθε εκχυλίσματος με αέρια χρωματογραφία συνδεδεμένη με φασματομετρία μάζας GC-MS και υπέρυθρη φασματοσκοπία FT-IR. Αφού έγινε η ταυτοποίηση των συστατικών, συγκρίθηκαν και οι αποδόσεις τους. Η μελέτη συνεχίστηκε προσδιορίζοντας την αντιοξειδωτική δράση με δύο φωτομετρικές δοκιμές (DPPH, ABTS) και μία φθορισμομετρική (ORAC). Την αντιμικροβιακή δράση στους παθογόνους Gram+ Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus και Gram- Escherichia coli, Salmonella typhimurium και αλλοιωγόνους Gram+ Bacillus cereus, Brochothrix thermosphactα και Gram- Pseudomonas fluorescens, Shewanella putrefaciens μικροοργανισμούς. Καθώς και την εντομοτοξική δράση, εξετάζοντας την επίδραση των γαλακτωμάτων των ελαίων δύο συγκεντρώσεων (1% & 2%) στο αναπαραγωγικό δυναμικό των ενηλίκων ατόμων, στη θνησιμότητα τους και στη θνησιμότητα των απογόνων των εντόμων A. Gossypii (αφίδες). Στα αποτελέσματα, παρατηρήθηκε ότι τα εκχυλισμένα δείγματα με Soxhlet είχαν μέσο όρο απόδοσης 6,16±0,44%, με υπερήχους συχνότητας 35KHz 5,01±0,76%, ενώ με υπερήχους συχνότητας 25KHz με αναδευτήρα 4,79±0,55%. Ο διαχωρισμός και η ταυτοποίηση των συστατικών έδειξαν ότι το κύριο συστατικό του γιγαρτελαίου είναι το λινολεϊκό οξύ σε ποσοστό 58,7-63%, ακολουθούμενο από το Ελαϊκό οξύ 19,9-24,8%, το Παλμιτικό οξύ 8,1-11% και το Στεατικό οξύ 6,6-6,9%. Άρα το γιγαρτέλαιο περιέχει ως επί το πλείστον ακόρεστα λιπαρά οξέα, σε ποσοστό περίπου 80%. Εν συνεχεία, προσδιορίστηκαν οι βιολογικές δράσεις. Κατά την αντιοξειδωτική ανάλυση προέκυψε ότι οι συγκεντρώσεις διακυμάνθηκαν από 7,4-19,2μmol TROLOX/mL δείγματος στη δοκιμή DPPH, από 313,7-354,6μmolTROLOX/mL δείγματος με τη ABTS και από 53,3-160,4μmol TROLOX/mL δείγματος με τη δοκιμή ORAC. Με τα δείγματα US25 να έχουν τις μεγαλύτερες τιμές και τα δείγματα από τη Soxhlet να έχουν τις χαμηλότερες τιμές. Κατά τον υπολογισμό της παρεμποδιστικής δράσης του γιγαρτελαίου ενάντια στους διαφόρους μικροοργανισμούς, προέκυψε ότι δεν υπάρχει ζώνη αναστολής γύρω από το μποτισμένο χαρτάκι με γιγαρτέλαιο, οπότε ισχυριστήκαμε ότι τα έλαια που έχουν παραληφθεί δεν έχουν κάποια αντιμικροβιακή δράση. Τέλος, κατά την εντομοτοξική ανάλυση των γαλακτωμάτων του γιγαρτελαίου, προέκυψε ότι η τεχνική εκχύλισης επιδρά σημαντικά στον αριθμό απογόνων, καθώς και στη θνησιμότητα των ενηλίκων ατόμων με στατιστική διαφορά ανάμεσα στα γαλακτώματα των υπερήχων και αυτό της Soxhlet. Η συγκέντρωση του γαλακτώματος επιδρά στον αριθμό απογόνων και στη θνησιμότητα των ενηλίκων ατόμων, με στατιστική διαφορά στο γαλάκτωμα συγκέντρωσης 2%, καθώς και στη θνησιμότητα των νυμφών, με στατιστική διαφορά ανάμεσα στις συγκεντρώσεις 1% & 2% και το μάρτυρα. Τέλος, σημαντική επίδραση έχει και η ημέρα στη θνησιμότητα των ενηλίκων ατόμων, με την 1η και 2η ημέρα παρουσιάζουν στατιστική διαφορά με την 5η ημέρα. Καταλήγοντας, συμπεραίνουμε ότι το γιγαρτέλαιο χρειάζεται περαιτέρω μελέτη και για άλλες βιολογικές δράσεις. Επίσης, σκόπιμο είναι να μελετηθεί φρέσκο υλικό για να ελεγχεί κατά πόσο έχει αξία να χρησιμοποιηθεί μετά από την ονοποίηση. Συμπερασματικά, αν μας ενδιαφέρει η απόδοση σε έλαιο προτιμούμε τη Soxhlet, σε αντίθετη περίπτωση οι υπέρηχοι είναι συντομότεροι, πιο οικονομικοί και η χημική σύσταση των ελαίων είναι παρόμοια. Επίσης, μπορεί να αναφερθεί και ότι η συχνότητα των υπερήχων, ίσως δεν επηρεάζει ουσιαστικά την απόδοση των εκχυλισμένων ελαίων.

As in recent years has been a shift to highly nutritional products with natural preservatives, the purpose of this graduate study was the management and exploitation of winemaking waste namely seeds. Due to their chemical composition containing high amounts of phenolic compounds, fatty acids and vitamins have many biological activities and are widely used in foods and cosmetics. The sample used was seeded variety of Agiorgitiko Nemea 2014, which were winemaked and then, like most waste remained outdoors for a year. Initially, discusses methods for the receipt of non-polar components (fatty acids) of grape seed oil with three extraction techniques (Soxhlet, ultra sound bath with frequency in 35KHz & 25KHz with stirrer), using hexane as solvent. And the methods of separating and identifying the components of each extract by gas chromatography coupled with mass spectroscopy GC-MS and FT-IR infrared spectroscopy. After having the identification of the components, compared, and their performances. The study was continued by determining the antioxidant activity with three different tests (DPPH, ABTS & ORAC). The antimicrobial activity to pathogenic Gram+ Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus and Gram- Escherichia coli, Salmonella typhimurium and spoilages Gram+ Bacillus cereus, Brochothrix thermosphacta and Gram- Pseudomonas fluorescens, Shewanella putrefaciens microorganisms. And the insecticidal action, considering the effect of emulsions of both oil concentrations (1% and 2%) on the reproductive potential of adult people in their mortality and the mortality of the offspring of insects A. Gossyppi (aphids).

In the results, it was observed that the extracted samples with Soxhlet have average performance from 6,16±0,44%, the samples US35 varies from 5,01±0,76%, while the samples US25 with stirrer varies from 4,79±0,55%. The separation and identification of the components showed that the main component of grape seed oil is linoleic acid in an amount of 58.7 to 63%, followed by 19.9 to 24.8% oleic acid, palmitic acid, 8.1 to 11% and stearic acid 6.6-6.9%. So the gigartelaio contains mostly unsaturated fatty acids, about 80%. Subsequently, the biological activities were determined. When antioxidant analysis showed that concentrations fluctuated from 7,4-19,2mmol TROLOX/mL sample in DPPH test from 313,7-354,6mmolTROLOX/mL sample with ABTS and 53,3-160,4mmol TROLOX/mL sample with the ORAC test. With samples US25 to have higher values and samples from Soxhlet have the lowest prices. When calculating the interference of grape seed oil against various microorganisms has revealed that there is no inhibition zone around botismeno piece of paper with gigartelaio so asserted that the oils which have been received not have some antimicrobial activity. Finally, the analysis of insecticidal grape seed oil emulsions showed that the extraction technique significantly affect the number of offspring, and the mortality of adults with no statistical difference between the emulsions of ultrasound and that of Soxhlet. The concentration of the emulsion affects the number of offspring, and the mortality of adults, with a statistical difference in emulsion concentration 2%, and the mortality of larvae, with a statistical difference between the concentrations of 1% and 2%, and the control. Finally, a significant effect has day mortality of adults, with the 1st and 2nd day show statistical difference with the 5th day. In conclusion, we conclude that the grape seed oil needs further study and for other biological activities. Also, it is useful to study fresh material to check whether value has to be used after the onopoiisi. In conclusion, if we are interested in the oil yield prefer the Soxhlet, otherwise the ultrasounds are shorter, more economical and the chemical composition of the oil is similar. It can be mentioned that the frequency of ultrasound, may not substantially affect the performance of the extracted oils.