Εγκλεισμός συστατικών εκχυλίσματος πρόπολης σε κυκλοδεξτρίνες

Abstract

Η παρούσα μελέτη χωρίζεται σε τρία μέρη. Στο πρώτο μέρος εξετάζεται η δυνατότητα ενίσχυσης της παραλαβής αντιοξειδωτικών συστατικών της πρόπολης με υδατική εκχύλιση παρουσία κυκλοδεξτρινών. Για το σκοπό αυτό, προσδιορίστηκε το ολικό περιεχόμενο σε φαινόλες (με τη δοκιμή Folin-Ciocalteu) και η αντιοξειδωτική ικανότητα (με τη δοκιμή DPPH*) υδατικών εκχυλισμάτων πρόπολης παρουσία αλλά και απουσία διαφορετικών κυκλοδεξτρινών. Η μελέτη αυτή υποδεικνύει ότι η παρουσία β-κυκλοδεξτρίνης κατά την υδατική εκχύλιση προσφέρει τα βέλτιστα αποτελέσματα. Στο δεύτερο μέρος εξετάζεται με χρωματογραφικές τεχνικές (GC-MS, HPLC) το προφίλ των κύριων συστατικών υδρομεθανολικού (70:30) εκχυλίσματος πρόπολης από ανοιξιάτικο δείγμα που παραλήφθηκε από το εργαστήριο Σηροτροφίας και Μελισσοκομίας του Γ.Π.Α το έτος 2017 (Απρίλιος –Μάϊος). Στο τρίτο μέρος, έγινε κατεργασία του υδρομεθανολικού εκχυλίσματος πρόπολης με β-κυκλοδεξτρίνες με σκοπό τον εγκλεισμό σε αυτές υδρόφοβων συστατικών της πρόπολης κατάλληλου μεγέθους. Ο εγκλεισμός τέτοιων συστατικών παρατηρήθηκε και ποσοτικοποιήθηκε από τις διαφορές στα GC-MS, HPLC χρωματογραφήματα πριν και μετά την κατεργασία με κυκλοδεξτρίνες. Επιπλέον, με κρυστάλλωση αργής ψύξης, παραλήφθεισαν κρύσταλλοι από το υδρομεθανολικό εκχύλισμα πρόπολης παρουσία β-κυκλοδεξτρίνης. Η δομή αυτών των κρυστάλλων προσδιορίστηκε με κρυσταλλογραφία ακτίνων-Χ από την οποία προέκυψε η κρυσταλλική δομή του συμπλόκου εγκλεισμού νερολιδόλης σε β-κυκλοδεξτρίνη. Η δομή αυτή ταυτοποιήθηκε από την κρυστάλλωση και προσδιορισμό της δομής του συμπλόκου εγκλεισμού που προέκυψε από καθαρή νερολιδόλη (αγορασμένη από το εμπόριο) σε β-κυκλοδεξτρίνη. Από τη σύγκριση της κρυσταλλικής δομής αυτού του συμπλόκου με αντίστοιχες δομές προϊόντων εγκλεισμού άλλων σεσκιτερπενίων και μονοτερπενίων σε β-κυκλοδεξτρίνες εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα για τη γεωμετρία εγκλεισμού και την κρυσταλλική μοριακή διευθέτηση τους αλλά και για την παρατηρούμενη υψηλή συγγένεια (affinity) που παρατηρείται μεταξύ νερολιδόλης και β-κυκλοδεξτρίνης. Με τους σχηματισμένους κρυστάλλους του προϊόντος εγκλεισμού νερολιδόλης/β-κυκλοδεξτρίνης απευθείας από το υδρομεθανολικό εκχύλισμα της πρόπολης, επιτυγχάνεται εύκολα και αποτελεσματικά η απομόνωση της νερολιδόλης ενώ παράλληλα ο εγκλεισμός της σε β-κυκλοδεξτρίνη προσφέρει σημαντική βελτίωση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων της, όπως αύξηση της υδατοδιαλυτότητας της και αργή αποδέσμευση.

The current thesis is divided into three parts. In the first part, the possibility of receiving antioxidant substances of propolis by aqueous extraction in the presence of cyclodextrins (CDs) was examined for different types of CDs (β-CD, β-CD, Random Methylated β-CD (RAMEB)). For this purpose, it was used both Folin-Ciocalteu and DPPH* assay in order to assess the total phenolics and the antioxidant capacity of propolis extraction respectively. The results of this study indicate that the presence of β-CD in the aqueous extraction of propolis, despite its low solubility, increases significantly the total phenolics and the antioxidant activity of the extract. In the second part, the profile of the main components of hydromethanolic (70:30) extract of propolis from a spring sample that obtained by the Sericulture and Beekeeping Laboratory of the Agricultural University of Athens (April – May 2017) was evaluated by Chromatographic techniques (GC-MS, HPLC). In the third part, the hydromethanolic extract of propolis was treated with β-CDs in order to encapsulate propolis components having the appropriate size and physicochemical properties. The encapsulation of these components was characterized and quantified by evaluating the differences observed in GC-MS and HPLC chromatograms before and after the cyclodextrin treatment. Furthermore, the hydromethanolic propolis extract, after being treated with β-CD, was crystallized by the slow cooling method and suitable crystals for X-ray diffraction were obtained. The structure of numerous crystals taken from this batch, was determined by X-ray crystallography, revealing in every case the formation of the nerolidol inclusion complex in β-CD. In order to verify this result, crystallization and crystal structure determination of the inclusion complex of pure nerolidol (commercially purchased) in β-CD was also performed. By comparing the crystal structure of nerolidol/ β-CD complex with the structures of other sesquiterpenes and monoterpenes inclusion complexes in β-CD, useful conclusions are drawn on how the size and shape of the guest molecule affects the inclusion geometry and the molecular packing in the crystal. The binding modes observed in these crystal structures are correlated with the corresponding binding constants in aqueous solution, which have been reported in bibliography, and justify the high affinity observed between nerolidol and β-CD. Finally, it should be noted, that the formation of the nerolidol/β-CD inclusion complex in crystalline state directly from the hydromethanolic extract of propolis, indicates that the isolation of the nerolidol from the examined propolis extract can be readily and effectively achieved, providing a product in which pure nerolidol is stored and protected from the environment, with significantly improved water solubility and the ability of being released slowly