Χρωματογραφική και φασματοσκοπική μελέτη του χημειοτύπου υδραλκοολικών εκχυλισμάτων περικαρπίου κελυφωτών φιστικιών (Pistacia vera L.), διερεύνηση της αντιμικροβιακής τους δράσης και της χρήσης τους στη μετασυλλεκτική διαχείριση ελάχιστα μεταποιημένων φύλλων μαρουλιού (L. sativa L.)

Abstract

Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή μελετήθηκε ο χημειότυπος των υδατικών και αιθανολικών εκχυλισμάτων νωπού και θερμικά επεξεργασμένου περικαρπίου των κελυφωτών φιστικιών (Pistacia vera L.) της καλλιεργητικής ποικιλίας Αιγίνης, με χρήση φασματοσκοπικών (UV-VIS, FT-IR, RAMAN) και χρωματογραφικών τεχνικών (HPLC-MS QTOF). Ακολούθως, εξετάστηκε η αντιοξειδωτική τους δράση έναντι θετικών και αρνητικών κατά Gram τροφιμογενών μικροβίων. Τέλος, διερευνήθηκε η χρήση των εκχυλισμάτων στη μετασυλλεκτική διαχείριση ελάχιστα μεταποιημένων λαχανικών, με στόχο την επιμήκυνση του χρόνου συντήρησης και τη βελτίωση της ποιότητας του τελικού προϊόντος. Σύμφωνα με την δοκιμή DPPH, τα υδατικά εκχυλίσματα παρουσίασαν ισχυρότερη αντιοξειδωτική δράση, συγκριτικά με τα αιθανολικά, με το P.Hull Freeze Dried-HPLC Water να επιδεικνύει την ισχυρότερη αντιοξειδωτική δράση, ενώ το λιγότερο δραστικό να είναι το P.Hull Raw-EtOH, με τις τιμές για την παρεμπόδιση των ελεύθερων ριζών (Ι%) να κυμαίνονται από 53,832% έως 76,078%. Αντιθέτως, στη δοκιμή ABTS, τα αιθανολικά εκχυλίσματα παρουσιάζουν υψηλότερες τιμές παρεμπόδισης ελευθέρων ριζών (Ι%) (P.Hull Raw-EtOH- το πιο δραστικό), σε σύγκριση με τα υδατικά (P.Hull Freeze Dried-HPLC Water-το λιγότερο δραστικό), με τις τιμές για την παρεμπόδιση των ελεύθερων ριζών (Ι%) να κυμαίνονται από 92,932% έως 99,122%. Μέσω της χρωματογραφικής μελέτης (HPLC-MS-QTOF) των υδροαλκοολικών εκχυλισμάτων περικαρπίου προσδιορίστηκαν ποιοτικά τα ακόλουθα φαινολικά τους συστατικά: γαλλικό οξύ, συριγγικό οξύ (3, 5-διμεθοξυ-4-υδροξυβενζοϊκό οξύ), 4-αιθυλo- (3, 4,5-τριυδροξυβενζοϊκό οξύ), κερκετίνη 3-Ο-γαλακτοσίδη, κερκετίνη 3-Ο-γλυκοζίτης, κερκετίνη, μονογαλοϋλογλυκοζίτης, πρωτοκατεχικό οξύ, κερκετίνη 3-Ο-γλυκουρονίδη. Η φασματοσκοπική μελέτη (UV-VIS, FT-IR, Raman) παρείχε πληροφορίες τόσο για τις λειτουργικές ομάδες όσο και για τον σκελετό των μορίων, με τις βασικές κορυφές να αποδίδονται σε συγκεκριμένες δονήσεις και χημικές δομές των φαινολικών συστατικών, σύμφωνα με με την βιβλιογραφία. Αναφορικά με την αντιμικροβιολογική δράση των εκχυλισμάτων, τα θετικά κατά Gram βακτήρια (B. subtilis & St. aureus) επέδειξαν μεγαλύτερη ευαισθησία, με την ανάπτυξη τους να αναστέλλεται, λόγω της επίδρασης των εκχυλισμάτων επί της σύνθεσης του κυτταρικού τους τοιχώματος, συγκριτικά με την Escherichia coli. Μετασυλλεκτικά, όλες τις ημέρες συντήρησης, οι μεταχειρίσεις των υδραλκοολικών εκχυλισμάτων οδήγησαν σε αυξημένες τιμές του συντελεστή L* στην άνω και στη κάτω επιφάνεια του φύλλου μαρουλιού. Και στους δύο τύπους εκχυλισμάτων, παρατηρείται μια σταδιακή αύξηση του συντελεστή a* στο κάτω φύλλο, από την 3η ημέρα εως και το τέλος της πειραματικής διαδικασίας (10η ημέρα), σε αντίθεση, με το άνω φύλλο, όπου ο συντελεστής a* σταδιακά μειώνεται. Στο άνω φύλλο μαρουλιού, ο συντελεστής b*εμφάνισε μια σταδιακή αύξηση κατά την 3η ημέρα και κατόπιν μείωση εως και την 10η ημέρα, με εξαίρεση τη μεταχείριση Ε 1%. Τέλος, η αλληλεπίδραση του χρόνου συντήρησης με τον τύπο και τη συγκέντρωση του εκχυλίσματος επιδρά στατιστικά σημαντικά στην συγκέντρωση της ατμόσφαιρας σε διοξείδιο του άνθρακα, εντός της κλειστής συσκευασίας και στην αναπνοή του φύλλων και τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα κατά τη συντήρηση.

In the present dissertation the chemotype of the aqueous and ethanolic extracts of fresh and heat-treated hulls of the pistachio (Pistacia vera L.) of the Aegina cultivar were studied, using spectrometric (UV-VIS, FT-IR, Raman) and chromatographic techniques (HPLC-MS-QTOF). Then, their antioxidant activity, as well as their antimicrobial activity against Gram-positive and Gram-negative food-borne microbes was examined. Finally, the use of extracts in the post-harvest management of minimally processed vegetables was investigated, with the aim of extending the shelf life and improving the quality of the final product. According to the DPPH assay, aqueous extracts have a stronger antioxidant effect than the ethanolic, with P.Hull Freeze Dried-HPLC Water having the strongest antioxidant activity, while P.Hull Raw-EtOH is the least active, with the values for free radical scavenging (I%) ranging from 53,832% to 76,078%. In the ABTS assay,ethanolic extracts showed higher free radical scavenging values (I %) (P.Hull Raw-EtOH, as the most active),compared to aqueous (P.Hull Freeze Dried-HPLC Water, as the least active), with values ranging from 92.932% to 99.122%. Chromatographic study (HPLC-MS-QTOF) of the hydroalcoholic extracts of the pistachio hulls determined the following phenolic constituents: gallic acid, syringic acid (3, 5-dimethoxy-4-hydroxybenzoic acid), 4-ethyl-(3-trihydroxybenzoic acid), quercetin 3-O-galactoside, quercetin 3-O-glucoside, quercetin, monogalloylglycoside, primary catechin, quercetin 3-O-glucuronide. The spectroscopic study (UV-VIS, FT-IR, Raman) provided information on both the functional groups and the skeleton of the molecules, with the peaks attributed to specific vibrations and chemical structures of the phenolic components, according to the literature. Regarding the antimicrobial activity of the extracts, the Gram-positive bacteria (B. subtilis & St. aureus) showed greater sensitivity, with their growth being inhibited due to the effect of the extracts on their cell wall composition, compared to Escherichia coli. Post-harvest, during the storage, the treatments of the hydroalcoholic extracts led to increased values of the L * coefficient on the upper and lower surface of the lettuce leaf. In both types of extracts, there is a gradual increase of the coefficient a * in the lower leaf, from the 3rd day until the end of the experimental process (10th day), in contrast to the upper leaf, where the coefficient a * gradually decreases. On the top lettuce leaf, the b * coefficient showed a gradual increase on day 3 and then a decrease until day 10, with the exception of treatment E 1%. Finally, the interaction of shelf life with the type and concentration of the extract has a statistically significant effect on the concentration of carbon dioxide in the atmosphere, inside the closed package and on the respiration of the leaves and the concentration of carbon dioxide during storage.