Μελέτη της χημικής σύστασης και αντιοξειδωτικής ικανότητας υδροαλκοολικών εκχυλισμάτων ρητίνης Χαλέπιας πεύκης

Abstract

Η ρητίνη αποτελεί ένα δευτερογενές δασικό προϊόν με ιδιαίτερη οικονομική σημασία. Η έρευνα των συστατικών της ρητίνης αποτέλεσε αντικείμενο μελέτης πολλών ερευνητών λόγω της ευρείας χρήσης σε σημαντικό αριθμό βιομηχανιών(αρωματοποιίας, φαρμακοποιίας, βιομηχανίας χρωμάτων, κ.λπ.) Η παραγωγή της προέρχεται από διάφορα είδη κωνοφόρων δέντρων. Στην Ελλάδα τα είδη που ρητινεύονται είναι αυτά της χαλέπιας, της τραχείας και της μαύρης πεύκης, με τη χαλέπιο να αποτελεί το κύριο ρητινοπαραγωγό είδος. Σκοπός της παρούσας ερευνητικής εργασίας ήταν α) ο προσδιορισμός της ποιοτικής και ποσοτικής σύστασης του αιθερίου ελαίου της ρητίνης Pinus halepensis από διάφορες περιοχές της Ελλάδας(Χαλκιδική, Βορεια και Κεντρική Εύβοια και Μέγαρα) με τη χρήση σύγχρονων τεχνικών ενόργανων αναλύσεων όπως η αέρια χρωματογραφία σε συνδυασμό με φασματόμετρο μάζας (GC-MS) και η φασματοσκοπία υπερύθρου με μεταχρισμό Fourier καθώς και Raman, τέλος εξετάστηκε και ως προς το περιεχόμενο του σε ολικά φαινολικά συστατικά με τη μέθοδο Folin Ciocalteu β) μελέτη των υδροαλκοολικών εκχυλισμάτων ρητίνης(Πρότυπα διαλύματα προσομοίωσης οίνου) ως προς τη χημική τους σύσταση, ως συνέπεια της προσθήκης σε αυτά ποσότητας ρητίνης Pinus halepensis. Τα υδροαλκοολικά αυτά εκχυλίσματα ρητίνης εξετάστηκαν ως προς το περιεχόμενο σε πτητικά συστατικά τα οποία μεταφέρθηκαν από το αιθέριο έλαιο της ρητίνης και λήφθηκαν με τη μέθοδο της απλής εκχύλισης και τη χρήση οργανικού διαλύτη και συγκεκριμένα του εξανίου(εκχύλισμα εξανίου). Η ανάλυση του πτητικού κλάσματος των πρότυπων διαλυμάτων προσομοίωσης οίνου έγινε με τη χρήση αέριας χρωματογραφίας-φασματοσκοπίας μάζας (GC-MS). Ακόμη, τα πρότυπα διαλύματα προσομοίωσης οίνου μετά την απομάκρυνση του πτητικού κλάσματος εξετάστηκαν ως προς το περιεχόμενο τους σε ρητινικά οξέα (διτερπενικά οξέα) τα οποία πιθανόν να μεταφέρθηκαν από το στερεό τμήμα της ρητίνης το κολοφώνιο. Η ανάλυση έγινε αρχικά με τη χρήση φασματοφωτόμετρου υπεριώδους-ορατού για τον προσδιορισμό των μεγίστων απορροφήσεων των συγκεκριμένων ενώσεων και στη συνέχεια με υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC-DAD). Αρχικά γίνεται εκτενής βιβλιογραφική αναφορά στο είδος Pinus halepensis και στους δευτερογενείς μεταβολίτες που ανιχνεύονται στο είδος αυτό. Επίσης, περιγράφονται οι τρόποι παραλαβής των δευτερογενών αυτών μεταβολιτών και αναφέρονται οι μέθοδοι ενόργανης ανάλυσης που χρησιμοποιούνται για το διαχωρισμό και την ταυτοποίηση των μεταβολιτών αυτών. Στο πειραματικό μέρος περιγράφεται το φυτικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε και η προέλευση του, καθώς και η τεχνική παραλαβής του αιθερίου ελαίου από αυτό με απόσταξη σε συσκευή Clevenger. H ανάλυση του έγινε με αέρια χρωματογραφία GC-MS, υπέρυθρη φασματοσκοπία μετασχηματισμού Fourier και φασματοσκοπία Raman,ενώ μελετήθηκε ακόμα και ως προς το ολικό φαινολικό περιεχόμενο με τη μέθοδο Folin Ciocalteu. Παρασκευάστηκαν πρότυπα διαλύματα προσομοίωσης οίνου στα οποία προστέθηκε ποσότητα ρητίνης και εκχύλίστηκαν με οργανικό διαλύτη εξανίου. Τα πρότυπα διαλύματα προσομοίωσης οίνου καθώς και τα εκχυλίσματα εξανίου εξετάστηκαν ως προς τη χημική τους σύσταση με αναλύσεις GC-MS και HPLC-DAD. Τα αιθέρια έλαια ρητίνης Pinus halepensis αποτελούνται κυρίως από μονοτερπένια και οξυγονούχα μονοτερπένια ανεξάρτητα από την περιοχή συλλογής της ρητίνης. Τα αιθέρια έλαια είχαν χαμηλή περιεκτικότητα σε ολικά φαινολικά συστατικά και επομένως δεν παρουσίασαν σημαντική αντιοξειδωτική δράση. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώθηκαν και από τα αποτελέσματα της ανάλυσης τους με GC-MS καθώς σύμφωνα με τη χημική τους σύσταση δεν εντοπίστηκαν φαινολικές ενώσεις. Τα εκχυλίσματα εξανίου εμφάνισαν υψηλή περιεκτικότητα σε συστατικά τα οποία αποτελούνταν κυρίως από μονοτερπένια, σεσκιτερπένια, παράγωγα ναφθαλινίου και βενζολίου καθώς και άλλες αλειφατικές ενώσεις μικρού μοριακού βάρους. Τέλος, τα πρότυπα διαλύματα προσομοίωσης οίνου τα οποία μετά την απομάκρυνση του πτητικού κλασματος εξετάστηκαν για την παρουσία ρητινικών οξέων, τα αποτελέσματα της ανάλυσης τους με HPLC-DAD δεν έδειξαν την παρουσία αυτών των ενώσεων στα πρότυπα διαλύματα προσομοίωσης οίνου, λόγω όμως έλλειψης προτύπων ενώσεων ρητινικών οξέων απαιτείται περαιτέρω ανάλυση για επιβεβαίωση.

Resin is a secondary forest product of particular economic importance. The research of resin components has been studied by many researchers due to the wide use in a broad range of industries (perfumery, pharmacy, paint industry, etc.). Its production comes from various types of coniferous trees. In Greece, the varieties that are being exploited for resin production are those of Aleppo, Trachea and Black Pine, with the Aleppo being the main resin producer species. The purpose of the present research was a) to determine the qualitative and quantitative composition of the essential oil of Pinus halepensis resin from various regions of Greece (Halkidiki, North and Central Evia and Megara) using modern instrumental techniques such as gas chromatography with mass spectrometer (GC-MS) and infrared spectroscopy with Fourier and Raman transitions and was also examined for its content of total phenolic components by the Folin Ciocalteu method. b) the study of hydroalcoholic extracts (Standard Wine Sample Solutions) in terms of their chemical composition, as a consequence of adding to them quantities of Pinus halepensis resin. These hydroalcoholic resin extracts were tested for the content of volatile components which were transferred from the resin's essential oil and obtained by the simple extraction method with the use of an organic solvent and in particular hexane (hexane extract). Volatile fraction analysis of standard wine simulating solutions was performed using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Furthermore, standard wine simulation solutions after removal of the volatile fraction were tested for their content in resin acids (diterpenic acids) which were likely to be transferred from the solid part of the resin, which is the rosin. Initial analysis was performed using an ultraviolet-visible spectrophotometer to determine the maximum absorbances of the particular compounds followed by high-performance liquid chromatography (HPLC-DAD). Initially, an extensive bibliographic reference is made to Pinus halepensis species and to the secondary metabolites detected in this species. Also the various ways in which these secondary metabolites are received and the methods of instrumental analysis used for the separation and identification of these metabolites are described. The experimental part describes the plant material used and its origin, as well as the technique of obtaining the essential oil from it, by distillation on a Clevenger device. Its analysis was done by GC-MS gas chromatography, Fourier transformation infrared spectroscopy and Raman spectroscopy, while it was studied in terms of total phenolic content by the Folin Ciocalteu method. Standard wine simulation solutions were prepared in which a quantity of resin was added and extracted with hexane, an organic solvent. Standard wine simulation solutions as well as hexane extracts were tested for their chemical composition by GC-MS and HPLC-DAD analysis. Pinus halepensis resin essential oils consist mainly of monoterpene and oxygenated monoterpenes, regardless of the resin collection area. The essential oils had a low content of total phenolic components and therefore did not show significant antioxidant activity. These results were also confirmed by the results of their GC-MS analysis as no phenolic compounds were found according to their chemical composition. The hexane extracts showed a high content of ingredients which consisted mainly of monoterpenes, sesquiterpenes, naphthalene and benzene derivatives as well as other low molecular weight aliphatic compounds. Finally, the results of the analysis of the standard wine solutions, tested by HPLC-DAD for the presence of resin acids, after the removal of the volatile fraction did not show the presence of these compounds, but due to the lack of standard resin acid compounds, further analysis is needed.