Επίδραση μεθόδων εκχύλισης στην αντιοξειδωτική δράση εκχυλισμάτων φύλλων μαστιχόδεντρου από τη Χίο

Abstract

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης της μεθόδου εκχύλισης στην αντιοξειδωτική δράση που παρουσιάζουν τα εκχυλίσματα φύλλων Μαστίχας από τη Χίο. Η Ελληνική γη είναι πλούσια σε φαρμακευτικά φυτά. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί το Μαστιχόδεντρο της Χίου, με θεραπευτικές ιδιότητες (θεραπεία ασθενειών όπως το έκζεμα, η διάρροια και λοιμώξεις του λαιμού) που περιγράφονται ήδη από το 15ο αιώνα. Σήμερα του αποδίδονται και άλλες ιδιότητες όπως η αντιοξειδωτική ικανότητα, ηπατοπροστατευτική και η αντιφλεγμονώδης δράση.Η πλειοψηφία των μελετών που έχουν ως τώρα πραγματοποιηθεί αφορούν τη σύνθεση των καρπών του και του αιθέριου ελαίου από τη ρητίνη ενώ πολύ λίγες μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί γύρω από τα φύλλα του. Τα τελευταία χρόνια δημιουργήθηκε η επιτακτική ανάγκη επαναπροσέγγισης της επιστήμης της Χημείας, ώστε αυτή να συνδράμει στο σχεδιασμό χημικών διεργασιών και προϊόντων, τα οποία θα είναι φιλικά προς τον άνθρωπο και το περιβάλλον. Έτσι έχει αναπτυχθεί έντονη ερευνητική δραστηριότητα στις μεθόδους απομόνωσης συστατικών από φυσικές πηγές πολύτιμων για την ανθρώπινη υγεία, όπως τα αντιοξειδωτικά για τα οποία γίνεται συχνά λόγος. Στην έρευνα αυτή σημαντική παράμετρο αποτελεί η αντικατάσταση των χρησιμοποιούμενων οργανικών διαλυτών, οι οποίοι έχουν αποδειχθεί τοξικοί και επιβλαβείς για τον άνθρωπο με εναλλακτικούς διαλύτες, όπως είναι τα ιοντικά υγρά, τα υδατικά συστήματα και το Υπερκρίσιμο CO2. Παράλληλα, έχουν αναπτυχθεί νέες, καινοτόμες και οικονομικά συμφέρουσες μέθοδοι απομόνωσης αυτών των συστατικών. Στην παρούσα μελέτη έγιναν εκχυλίσεις των φύλλων με μεθόδους συμβατικές με διαλύτες διαφορετικής πολικότητας(εκχύλιση Soxhlet) αλλά και εκχυλίσεις των φύλλων με νέες μεθόδους, όπως η εκχύλιση με υπερήχους, μικροκύματα αλλά και Υπερκρίσιμη εκχύλιση τους. Οι παραπάνω εκχυλίσεις συγκρίθηκαν ως προς την απόδοση τους. Τα φύλλα μελετήθηκαν φρέσκα αλλά και μετά από επεξεργασία τους με ξήρανση υπό κατάψυξη, αποδεικνύοντας πως η μέθοδος αυτή είναι ιδιαίτερα φιλική προς το δείγμα, καθώς τα ξερά φύλλα έδειξαν τις μεγαλύτερες αποδόσεις αλλά και καλή αντιοξειδωτική δράση. Η σύγκριση των αποδόσεων είχε εξαιρετικά αποτελέσματα για την μέθοδο εκχύλισης με μικροκύματα με διαλύτη το νερό(46,7%w/w απόδοση για τα ξερά φύλλα). Ακολούθησανη εκχύλιση με υπερήχους με διαλύτες το νερό και την αιθανόληκαι η Υπερκρίσιμη εκχύλιση των φύλλων με CO2. Ακόμη, έγινε προσδιορισμός της κινητικής της ξήρανσης των φύλλων. Όπως ήδη αναφέρθηκε, τα εκχυλίσματα που λάβαμε μελετήθηκαν ποιοτικά αλλά και ποσοτικά ως προς την αντιοξειδωτική τους δράση, με τιμές IC50μικρότερες από 0,7mg/ml (για εκχύλιση τόσο ξερών όσο και φρέσκων φύλλων με υπερήχους). Τέλος, έγινε παραλαβή του αιθέριου ελαίου από τα φύλλα με υδροαπόσταξη. Τα εκχυλίσματα που πήραμε με οργανικούς διαλύτες,αλλά και με υδροαπόσταξη αναλύθηκαν με GCMS. Ανάμεσα στα συστατικά βρέθηκαν: Γερμακρένιο-δ, trans-καρυοφυλλένιο, βιταμίνη Ε, Μυρκένιο, Λιμονένιο,δ-καδινένιο, α-Κοπαένιο και α-καδινόλη.Ζητούμενο είναι η παρούσα μελέτη να οδηγήσει σε χρήσιμα συμπεράσματα τα οποία θα αποτελέσουν την βάση για νέα έρευνα γύρω από τις ουσίες και τη δράση που έχουν τα φύλλα του δέντρου.

The aim of this thesis is to study the effect of extraction method on the antioxidant activity of extracts Mastic leaves from Chios Island. The Greek land is rich in medicinal plants. A typical example is the Mastic tree of Chios, with therapeutic properties (curing diseases like eczema , diarrhea and throat infections) described early in the 15th century. Currently other properties such as antioxidant capacity, hepatoprotective and anti-inflammatory action are attributed to the tree. The majority of the studies carried out so far concern on the composition of the fruit and the essential oil from the resin while very few studies have been performed around the leaves. In recent years an urgent need to re-approach the science of chemistry was created, so that it can assist in the design of chemical processes and products, which will be friendly to humans and the environment. So this intensive research activity has developed methods of isolating ingredients from natural sources, valuable to human health such as antioxidants, which are often mentioned in our everyday life. In this research, an important parameter is the replacement of the organic solvents which are proved toxic and harmful to humans, with alternative solvents such as ionic liquids, water systems and the supercritical CO2. At the same time, new, innovative and cost-effective methods of isolating these components are developed. In the present study,the leaves were extractedby conventional methods with solvents of different polarity (Soxhlet extraction) and new extraction methods, such as ultrasound extraction, microwave extraction and Supercritical extraction. These extractions were compared for their yields. The leaves were studied fresh and after treatment by drying under freezing, demonstrating that this method is especially friendly to the sample, as the freeze dried leaves showed higher yields and great antioxidant activity. The comparison of the yields, showed exceptional performance for the microwave extraction method with solvent water (46.7 %w/w yield for dried leaves). Ultrasound extraction with solvents water and ethanol, and supercritical extraction of leaves with CO2 followed. Furthermore, a determination of the kinetics of drying the leaves was made. As already mentioned, the extracts were studied qualitatively and quantitatively for their antioxidant activity, with IC50 values of less than 0,7mg/ml (for ultrasound extraction of both fresh and dried leaves). Finally, we isolated the essential oil from the leaves by hydrodistillation. The extracts obtained with organic solvents as long as with hydrodistillation were analyzed by GCMS. Among the ingredients found were: germacrene -δ, trans- caryophyllene, vitamin E, myrcene, limonene, δ -cadinene, α-copaene and a- cadinol. Our goal is the present study to lead to useful conclusions that will consist the basis for new research on the substances and activities of the leaves of Mastic tree.