Προσδιορισμός της χημικής σύστασης των αιθερίων ελαίων και των υδρολυμάτων από καλλιεργούμενη μέντα, ρίγανη, δεντρολίβανο, λουίζα, χαμομήλι και αξιολόγηση της επίδρασής τους στο έντομο - εχθρό της τομάτας Tuta absoluta και στο άκαρι Tetranychus urticae

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής ήταν ο ποιοτικός και ποσοτικός προσδιορισμός των αιθερίων ελαίων και των υδρολυμάτων των αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών και η επίδρασή τους σε εχθρούς σημαντικών κηπευτικών καλλιεργειών. Τα είδη των αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών που μελετήθηκαν προέρχονταν από την περιοχή της Καλαμάτας και ήταν τα Rosmarinus officinalis (δενδρολίβανο), Mentha piperita (μέντα), Origanum vulgare (ρίγανη), Matricaria chamomilla (χαμομήλι) και Aloysia citrodora (λουΐζα). Η παραλαβή των αιθερίων ελαίων πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο της υδροαπόσταξης με χρήση της συσκευής Clevenger, ενώ ο διαχωρισμός και η ταυτοποίηση των συστατικών έγινε με σύστημα αέριας χρωματογραφίας- φασματομετρίας μαζών (GC-MS). Θέλοντας να μελετήσουμε εάν τα αιθέρια έλαια έχουν τη δυνατότητα να μειώσουν τον πληθυσμό του εντόμου Tuta absoluta και του ακάρεως Tetranychus urticae, εχθρών των κηπευτικών καλλιεργείων, εφαρμόστηκαν βιοδοκιμές. Τα αιθέρια έλαια της μέντας και της ρίγανης κατά τις πειραματικές διαδικασίες εφαρμόστηκαν με τη μορφή γαλακτώματος σε συγκεντρώσεις 0,02, 0,06, 0,08 και 0,16% αιθερίου ελαίου/mL απιονισμένου νερού. Εξετάστηκε η τοξική δράση των δύο ελαίων επί των ωών του T. absoluta, ενώ αξιολογήθηκε και η δραστική τους ικανότητα έναντι των ενήλικων ατόμων του T. urticae. Η μεγαλύτερη απόδοση των αρωματικών φυτών σε αιθέριο έλαιο ήταν 9,7% (v/w) για τη ρίγανη και 2,9% (v/w) για τη μέντα. Ακολούθησε η απόδοση της λουΐζας με 1,1% (v/w), ενώ τη διαδέχθηκε το χαμομήλι και το δενδρολίβανο με 0,8% και 0,6%, αντίστοιχα. Ο προσδιορισμός των συστατικών με το σύστημα GC-MS έδειξε για το δενδρολίβανο να περιέχει 4 συστατικά ως βασικά τα οποία ήταν η καμφορά στο πιο υψηλό ποσοστό της τάξης του 16,6%, η ευκαλυπτόλη σε ποσοστό 13,8%, η βορνεόλη σε ποσοστό 13,4% και το α-πινένιο που μετείχε σε ποσοστό 11,1%. Από την άλλη, η μέντα περιείχε κυρίως μενθόλη σε ποσοστό 44,3% και μενθόνη με ποσοστό 29,6% της ολικής σύστασης, ενώ στο αιθέριο έλαιο της ρίγανης υπήρχαν η θυμόλη και η καρβακρόλη σε ποσοστά 50,2% και 23,3% αντίστοιχα, και το γ-τερπινένιο σε ποσοστό 12,8%. Τα οξείδια της βισαβολόλης Α και Β (36,6% και 26,5%) και το β-φαρνεσένιο (11,6%) κυριαρχούσαν στο αιθέριο έλαιο του χαμομηλιού με το ποσοστό περιεκτικότητάς τους να καλύπτει πάνω από το μισό της ολικής σύστασης. Τέλος στο αιθέριο έλαιο της λουΐζας υπήρχαν η γερανιάλη (31,3%) και η νεράλη (23,6%) ως κύρια συστατικά. Στα υδρολύματα που εξετάστηκαν υπολογίστηκε επιπλέον η περιεκτικότητά τους σε αιθέριο έλαιο. Η υψηλότερη περιεκτικότητα αιθερίου ελαίου εμφανίστηκε στο υδρόλυμα του δενδρολίβανου με ποσοστό 0,2%, ενώ η χαμηλότερη προερχόταν από το υδρόλυμα του χαμομηλιού σε ποσοστό 0,01%. Το υδρόλυμα της ρίγανης είχε ποσοστό 0,1%, ενώ χαμηλότερο ποσοστό αιθερίου ελαίου από το υδρόλυμα της ρίγανης είχαν τα υδρολύματα της μέντας και της λουΐζας με ποσοστό 0,04% και 0,05%, αντιστοίχως. Ύστερα από τον διαχωρισμό και την ταυτοποίηση των συστατικών σύμφωνα με βάσεις δεδομένων, δημιουργήθηκαν τα χημικά προφίλ των υδρολυμάτων. Στο υδρόλυμα του δενδρολίβανου βρέθηκαν σε ποσοστό περιεκτικότητας μεγαλύτερο από 10%, η βερμπενόνη ( 48,0%) η καμφορά (16,6%) και η βορνεόλη (13,8%). Το μοναδικό κύριο συστατικό του υδρολύματος της μέντας ήταν η μενθόλη σε ποσοστό που ξεπέρασε το 50% της ολικής σύστασης, συγκεκριμένα ήταν στο 54,4%. Το χρωματογράφημα της ρίγανης εμφάνισε 2 μεγάλες κορυφές οι οποίες ήταν η θυμόλη και η καρβακρόλη με ποσοστό 63,5% και 34,5% αντίστοιχα. Στο υδρόλυμα του χαμομηλιού, όπως και στο αιθέριο έλαιο, κύριο ρόλο έπαιξαν τα οξείδια της βισαβολόλης Α και Β σε ποσοστό 57,2% και 29,5%, ενώ η λουΐζα περιείχε τη γερανιάλη σε ποσοστό 31,0% και τη νεράλη η οποία μετείχε σε ποσοστό 27,1% της ολικής σύστασης. Επιπλέον τα δύο έλαια (ρίγανη και μέντα) που χρησιμοποιήθηκαν για τις βιοδοκιμές δεν εμφάνισαν φυτοτοξικότητα στα φυτά της τομάτας. Στα φυτά της συγκέντρωσης 0,16% του αιθερίου ελαίου ρίγανης σημειώθηκε υψηλή φυτοτοξικότητα. Το γαλάκτωμα του αιθερίου ελαίου μέντας δεν εμφάνισε ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Η εκκόλαψη των ωών βρέθηκε να μην επηρεάζεται από το γαλάκτωμα του αιθερίου ελαίου σε καμία από τις συγκεντρώσεις καθώς το ποσοστό των μη εκκολαπτόντων ήταν πολύ χαμηλό χωρίς να παρουσιάζεται στατιστικώς σημαντική διαφορά. Η συγκέντρωση αιθερίου ελαίου 0,06% φάνηκε να επιδρά σε ενήλικα άτομα του ακάρεως T. urticae μειώνοντας το ποσοστό επιβίωσης κατά 60%. Ωστόσο δεν υπήρχε το ίδιο αποτέλεσμα και στις άλλες δύο επεμβάσεις με τις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις (0,08%; 0,16%). Το γαλάκτωμα του αιθερίου ελαίου της ρίγανης στη μεγαλύτερη συγκέντρωση (0,16%) (v/v) επέφερε μείωση της εκκόλαψης των ωών έως και 50%, ενώ σε μικρότερες συγκεντρώσεις τα ωά παρουσίασαν σχετική ανθεκτικότητα. Τοξική δράση σημειώθηκε επίσης κατά των ενήλικων θηλυκών ατόμων του τετράνυχου με το έλαιο να δρα εξίσου καλά στις τρεις από τις τέσσερις συγκεντρώσεις (0,06%; 0,08% και 0,16%) με μείωση του πληθυσμού έως και 74%. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης, η εντομοτοξική δράση των ελαίων της ρίγανης και της μέντας θα μπορούσε να αξιολογηθεί περαιτέρω καθώς έδειξε ενθαρρυντικά αποτελέσματα.

The subject of this thesis was the qualitative and quantitative determination of essential oils and hydrosols of aromatic and medicinal plants and their effect on enemies of important horticultural crops. The species of aromatic and medicinal plants studied came from the area of Kalamata and were Rosmarinus oficcinalis (rosemary), Mentha piperita (mint), Origanum vulgare (oregano), Matricaria chamomilla (chamomile) and Aloysia citrodora (verbena). The collection of essential oils was performed by the method of water distillation using the Clevenger device, while the separation and identification of the components was done by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). In order to study whether the essential oils have the potential to reduce the population of the insect Tuta absoluta and the mite Tetranychus urticae, enemies of horticultural crops, bioassays were applied. The essential oils of mint and oregano in the experimental procedures were applied in the form of emulsion in concentrations of 0.02, 0.06, 0.08 and 0.16% oil/mL of deionized water. The toxic effect of the two oils on the eggs of T. absoluta was examined, while their potency was evaluated against the adults of T. urticae. The highest yield of aromatic plants in essential oil was 9.7% (v / w) for oregano and 2.9% (v / w) for mint. This was followed by the yield of verbena with 1.1% (v / w), while it was followed by chamomile and rosemary with 0.8% and 0.6%, respectively. The determination of the ingredients with the GC-MS system showed for the rosemary to contain 4 ingredients as basic which were the camphor in the most a high percentage of 16.6%, the eucalyptol in 13.8%, the borneol at a rate of 13.4% and α-pinene which participated in 11.1% . On the other hand, mint contained mainly menthol in 44.3% and menthol in 29.6% of the total composition, while oregano essential oil contained thymol and carvacrol in 50.2% and 23.3% respectively and the γ-terpinene at a rate 12,8%. A-bisabolol A and B oxides (36.6% and 26.5%) and beta-Farnezene (11.6%) dominated chamomile oil, with more than half of their total composition. Finally in verbena essential oil there were geranial (31.3%) and neral (23.6%), as main ingredients. In the hydrolysols examined, their oil content was additionally calculated. The highest oil content occurred in the rosemary hydrosol with a percentage of 0.2%, while the lowest came from the chamomile hydrosol at a rate of 0.01%. The oregano hydrosol had the percentage of 0.1%, while mint and verbena hydrosols had a lower percentage of oil than oregano hydrosol with 0.04% and 0.05%, respectively. After separating and identifying the components according to databases, the chemical profiles of the hydrosols were created. More than 10% of verbenone (48.0%), camphor (16.6%) and borneol (13.8%) were found in the rosemary hydrosol. The only major ingredient in mint hydrosol was menthol, which accounted for more than 50% of the total composition, at 54.4%. The oregano chromatogram showed 2 large peaks which were thymol and carvacrol with 63.5% and 34.5% respectively. In the hydrosol of chamomile, as in oil, the main role was played by the oxides of a-bisabolol A and B in a percentage of 57.2% and 29.5%, while the verbena contained the geranial at a rate of 31.0% and the neral which participated in a percentage of 27.1% of the total composition. In addition, the two oils (oregano and mint) used for the bioassays did not show phytotoxicity to the tomato plants. In bean plants the concentration of 0.16% of oregano oil there was a high percentage of phytotoxicity. Mint essential oil emulsion did not show encouraging results. Egg hatching of T. absoluta was found not to be affected by the oil emulsion at any of the concentrations as the percentage of non-hatching was very low without showing a statistically significant difference. The 0.06% oil concentration appeared to affect adults of T. urticae mite by reducing the survival rate by 60%. However, there was no same result in the other two operations with the highest concentrations (0.08%; 0.16%). The emulsion of oregano essential oil at the highest concentration (0.16%) (v / v) resulted in a reduction of egg hatching up to 50%, while at lower concentrations the eggs showed relative resistance. Toxic activity was also observed against adult females of the Tetranychus urticae with the oil acting equally well at three of the four concentrations (0.06%; 0.08% and 0.16%) with a reduction in population of up to 74%.