Χημική σύσταση και in vitro κυτταροτοξικότητα ελαίου και υδατικού εκχυλίσματος από το περικάρπιο κελυφωτών φιστικιών (Pistacia vera)

Abstract

Το περικάρπιο του φιστικιού είναι ένα απόβλητο, το οποίο μελετάται για τις βιοδραστικές του ενώσεις και την αξιοποίηση αυτών σε διάφορους κλάδους, όπως σε βιομηχανίες τροφίμων, βιομηχανίες καλλυντικών και φαρμακοβιομηχανίες, έχοντας ποικίλες ευεργετικές ιδιότητες. Σκοπός της εν λόγω μεταπτυχιακής εργασίας είναι η αξιολόγηση της χημικής σύστασης και η in vitro κυτταροτοξικότητα του ελαίου και του υδατικού εκχυλίσματος από το περικάρπιο κελυφωτών φιστικιών (Pistacia vera) της καλλιεργητικής ποικιλίας της Αιγίνης. Αρχικά, προσδιορίστηκαν η υγρασία 78,83 (% w/w νωπού περικαρπίου), οι πρωτεΐνες 15,93 (% w/w ξηρού περικαρπίου), και η τέφρα 11,11 (% w/w ξηρού περικαρπίου) του περικαρπίου. Ακολούθησε η παραλαβή του ελαίου με συσκευή Soxhlet και με εκχυλιστή εξάνιο και προσδιορίστηκε η απόδοση σε έλαιο, η οποία κυμάνθηκε από 6,28 έως 7,66 (% w/w ξηρού περικαρπίου). Ακολούθως, έγινε ο προσδιορισμός των δεικτών k (k₂₃₂=1,26 /k₂₆₈=1,63 / k₂₇₀=1,35 /k₂₇₄=1,27) , Δk (0,0997), R (< 11,36), των ελεύθερων λιπαρών οξέων (40,49% w/w) και του αριθμού των υπεροξειδίων (ΑΥ=0,32) για την ποιοτική αξιολόγηση του παραληφθέντος ελαίου. Το έλαιο του περικαρπίου χαρακτηρίστηκε ως ένα έλαιο χαμηλής ποιότητας με υψηλή συγκέντρωση αντιοξειδωτικών. Ύστερα, πραγματοποιήθηκε η παραλαβή αιθανολικών και υδατικών εκχυλισμάτων των απολιπασμένων περικαρπίων τόσο με την τεχνική της κλασσικής ανάδευσης όσο και με εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους και προσδιορίστηκε η απόδοση της εκχύλισης. Καταλληλότερη βρέθηκε η χρήση νερού HPLC ως μέσο εκχύλισης υποβοηθούμενη με υπερήχους. Μέσω της χρωματογραφικής μελέτης (HPLC-MS-QTOF) των αιθανολικών και υδατικών εκχυλισμάτων περικαρπίου προσδιορίστηκαν τα ακόλουθα φαινολικά συστατικά: το πρωτοκατεχικό οξύ, το γαλλικό οξύ, η μυρικετρίνη, η μυρικετίνη, η καμφερόλη, η φλωρογλυκινόλη, η ναριγενίνη, το ελαγικό οξύ, το π-κουμαρικό οξύ, το 4-υδροξυβενζοϊκό οξύ, η πινοσεμπρίνη, η ισορχαμνετίνη, η λουτεολίνη, το ομογεντισικό οξύ και το βανιλικό οξύ. Ο προσδιορισμός της αντιοξειδωτικής ικανότητας του αιθανολικού εκχυλίσματος υποβοηθούμενο με υπερήχους πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή της μεθόδου DPPH, ενώ τα ολικά φαινολικά του εκχυλίσματος προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο Folin-Ciocalteu. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, προέκυψε ότι η τιμή της παρεμποδιστικής δράσης I (%) του εκχυλίσματος ανέρχεται στα 82,97%, καθώς η συγκέντρωση των ολικών φαινολικών ενώσεων ήταν αρκετά υψηλή (17,42 mg καφεϊκού οξέος/mL), γεγονός που σηματοδοτεί ότι το αιθανολικό εκχύλισμα υποβοηθούμενο με υπερήχους παρουσιάζει μια ισχυρή αντιοξειδωτική ικανότητα. Τέλος, έγινε μια προσπάθεια αξιολόγησης της κυτταροτοξικής δράσης του υδατικού εκχυλίσματος σε επιλεγμένες καλλιέργειες ανθρώπινων κυτταρικών σειρών. Οι κυτταρικές σειρές που χρησιμοποιήθηκαν για τον σκοπό αυτό ήταν του ανθρώπινου νευροβλαστώματος SK-N-SH (ATCC® HTB-11™),του ανθρώπινου αδενοκαρκινώματος του τραχήλου της μήτρας HeLa (ATCC® CCL-2™) και του ανθρώπινου παχέος εντέρου CaCo-2. Στο πλαίσιο αυτό, μελετήθηκε η επίδραση στη βιωσιμότητα διαφορετικών συγκεντρώσεων σύμφωνα με τη δοκιμή MTT, έπειτα από 24 και 48 h επώασης και διαπιστώθηκε μεγαλύτερη κυτταροτοξική δράση στην κυτταρική σειρά SK-N-SH έναντι των κυτταρικών σειρών HeLa και CaCo-2.

Pistachio hull is a waste product, which is being studied for its bioactive compounds and their utilization in various sectors, such as food, cosmetics and pharmaceutical in-dustries, having various beneficial properties. The aim of this master’s thesis is to eval-uate the chemical composition and in vitro cytotoxicity of the oil and aqueous extract from the hulls of pistachio (Pistacia vera) of the Aegina cultivar. Initially, the moisture 78,83 (% w/w wet hull), protein 15,93 (% w/w dry hull), and ash 11.11 (% w/w dry hull) of the hull were determined. Then, the oil was extracted by Soxhlet apparatus and hexane extractor, the oil yield was determined and ranged from 6,28 to 7,66 (% w/w dry hull). Subsequently, k ((k₂₃₂=1.26 /k₂₆₈=1.63 / k₂₇₀=1.35 /k₂₇₄=1.27), Δk (0.0997), R (< 11.36), free fatty acids (40.49% w/w) and peroxide number (AY=0.32) were determined for quality evaluation of the obtained oil. The hull oil was characterized as a low-quality oil with high concentration of antioxidants. Subsequently, the extraction of ethanolic and aqueous extracts of the defatted hulls by both classical stirring and ultrasound-assisted extraction techniques was carried out and the extraction efficiency was determined. HPLC water was found to be more suitable as an ultrasound-assisted extraction medium. By chromatographic study (HPLC-MS-QTOF) of ethanolic and aqueous extracts of hull were determined the following phenolic components: protocatechuic acid, gallic acid, myricetin, myricetin, camphor, floroglucinol, narygenin, oleic acid, p-coumaric acid, 4-hydroxybenzoic acid, pinosebrin, isorhamnettin, luteolin, homogenetic acid and vanillic acid. Determination of the antioxidant capacity of the ultrasound-assisted ethanolic extract was carried out using the DPPH method, while the total phenolics of the extract were determined by the Folin-Ciocalteu method. According to the results, it was found that the value of inhibitory activity I (%) of the extract was 82.97%, as the concentration of total phenolic compounds was quite high (17.42 mg caffeic acid/mL), which signals that the ultrasound-assisted ethanolic extract exhibits a strong antioxidant ability. Finally, an attempt was made to evaluate the cytotoxic activity of the aqueous extract in selected cultures of human cell lines. The cell lines used for this purpose were human neuroblastoma SK-N-SH (ATCC® HTB-11™), human cervical adenocarcinoma HeLa (ATCC® CCL-2™) and human colon CaCo-2. In this context, the effect on viability of different concentrations according to the MTT assay was studied after 24 and 48 h of incubation and a greater cytotoxic effect was found in the SK-N-SH cell line compared to the HeLa and CaCo-2 cell lines.