Αξιοποίηση παραπροϊόντων οινοποιίας για την ανάπτυξη βιοδραστικών εκχυλισμάτων και καινοτόμων προϊόντων κοσμετολογίας στα πλαίσια της βιοκυκλικής οικονομίας

Μαυρίδου, Εμορφίλη; Mavridou, Emorfili

dc.contributor.author	Μαυρίδου, Εμορφίλη	el
dc.contributor.author	Mavridou, Emorfili	en
dc.date.accessioned	2018-09-06T08:05:35Z
dc.date.available	2018-09-06T08:05:35Z
dc.date.issued	2018-09-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47533
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15770
dc.rights	Default License
dc.subject	Απόβλητα οινοποιείου	el
dc.subject	Βιοδραστικά συστατικά	el
dc.subject	Εκχύλιση με υπερήχους/μικροκύματα	el
dc.subject	Νανοεγκλεισμός	el
dc.subject	Σύγχρονη κοσμετολογία	el
dc.subject	winery waste	en
dc.subject	Bioactive compounds	el
dc.subject	Microwave/ultrasound assisted extraction	el
dc.subject	Nanoencapsulation	el
dc.subject	Modern cosmetology	el
dc.title	Αξιοποίηση παραπροϊόντων οινοποιίας για την ανάπτυξη βιοδραστικών εκχυλισμάτων και καινοτόμων προϊόντων κοσμετολογίας στα πλαίσια της βιοκυκλικής οικονομίας	el
dc.title	Wine lees utilization towards the production of bioactive extracts and modern cosmetology products within the circular economy model	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φυσικές διεργασίες	el
heal.classification	Νανοτεχνολογίες	el
heal.classification	Παραπροϊόντα φυτών	el
heal.classification	Σχεδιασμός πειραμάτων	el
heal.classification	Nanotechnology	en
heal.classification	Engineering	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/28c87da5420479bf864b1811af91da47525baea8
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/3ca4503d5307366f048f8752a9beeac5704c661e
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/f206e49669619189660ba528670b725949712886
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/8f8c9517ee83662588535ac2bafb6e1719859df7
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unescothes/C02659
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/795ea7948f4f9b8fba3246722d8e6417697c678c
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-06-29
heal.abstract	Τα οινοποιεία αποτελούν ένα σημαντικό τομέα της εγχώριας και παγκόσμιας βιομηχανίας καθώς επεξεργάζονται ετησίως περίπου 30 εκατομμύρια τόνους σταφυλιών, ποσό που αντιστοιχεί στο 15% της συνολικής παραγωγής σταφυλιών. Σε Ευρωπαϊκό επίπεδο συλλέγονται ετησίως 14,5 εκατομμύρια τόνοι αποβλήτων, τα οποία περιλαμβάνουν βόστρυχους, στέμφυλα, γίγαρτα και οινολάσπη. Η αξιοποίηση αυτών προς την παραγωγή προϊόντων προστιθέμενης αξίας όχι μόνο θα ευνοήσει τη μείωση του περιβαλλοντικού αντίκτυπου, αλλά και θα αποφέρει οικονομικά οφέλη, στα πλαίσια του μοντέλου της κυκλικής οικονομίας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε προσπάθεια αξιοποίησης οινολάσπης τριών διαφορετικών γηγενών ποικιλιών, για την ανάκτηση βιοδραστικών ενώσεων με ιδιαίτερη βιολογική αξία και ενσωμάτωσή τους σε καλλυντικές κρέμες προσώπου. Είναι ευρέως γνωστό ότι τα σταφύλια περιέχουν μεγάλη ποσότητα φαινολικών ενώσεων με ισχυρή αντιοξειδωτική δράση, οι οποίες μεταβιβάζονται τόσο στο τελικό προϊόν όσο και στα οινοποιητικά παραπροϊόντα, γεγονός που κατηύθυνε την έρευνα γύρω από αυτές. Τα παραπροϊόντα από τρεις ποικιλίες, αυτών του Ξινόμαυρου, του Ασύρτικου και της Μαλαγουζιάς εκχυλίστηκαν με την πράσινη συζευγμένη μέθοδο υπερήχων και μικροκυμάτων με τη χρήση του συστήματος νερού/αιθανόλης ως διαλύτη και χρησιμοποιούμενη αναλογία στερεού προς υγρό 1:50 (g/ml). Η τεχνική της εκχύλισης εφαρμόστηκε τόσο σε νωπά όσο και σε ξηρά δείγματα οινολάσπης, με σκοπό τη μελέτη επίδρασης της ξήρανσης στην ανάκτηση του φαινολικού περιεχομένου. Οι μέθοδοι ξήρανσης που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η ξήρανση σε ρεύμα αέρα και η ξήρανση υπό κατάψυξη, δίνοντας τις υψηλότερες αποδόσεις εκχύλισης (g εκχυλίσματος/100 g ξηρού υλικού) για το Ξινόμαυρο, ίσες με 14,47% και 17,02%. Η αντιοξειδωτική ικανότητα μετρήθηκε ποσοτικά με τη μέθοδο μέτρησης αποικοδόμησης της ρίζας 2,2-διφαινυλο-1-πικρυλο-υδραζιλίου (DPPH) και εκφράστηκε μέσω του δείκτη IC50 (mg ξηρού στερεού/ml διαλύτη), ενώ ακολούθησε και ο ποσοτικός προσδιορισμός του φαινολικού φορτίου με τη μέθοδο Folin-Ciocalteu. Την ισχυρότερη αντιοξειδωτική δράση μεταξύ νωπών και ξηρών δειγμάτων εμφάνισε η ερυθρή ποικιλία Ξινόμαυρο, με την μικρότερη τιμή IC50=0,66 mg/ml να προκύπτει από τα ξηραμένα σε ρεύμα αέρα δείγματα, τα οποία στη συνέχεια εκχυλίστηκαν με υπερήχους, ενώ η αντίστοιχη τιμή φαινολικού φορτίου ήταν ίση με 1775,0 ppm GAE, υποδεικνύοντας τη σημασία της ξήρανσης και της εκχύλισης στο ανακτώμενο βιοδραστικό περιεχόμενο. Κατόπιν, επιλέχθηκε το βέλτιστο εκχύλισμα Ξινόμαυρου, υπό όρους αντιοξειδωτικής δράσης και φαινολικού περιεχομένου, για εγκλεισμό σε μήτρα εμπορικά διαθέσιμου υδατικού διαλύματος β-κυκλοδεξτρίνης με τη μέθοδο της ηλεκτροστατικής ινοποίησης. Οι συνθήκες που επιλέχθηκαν από τις πειραματικές μετρήσεις ήταν 0,4 ml/h για τη β-κυκλοδεξτρίνη, 0,08 ml/h για το εκχύλισμα και επιβαλλόμενη τάση 27,1 kV. Ακολούθησε ο χαρακτηρισμός των νανοϊνών με τη μέθοδο της Διαφορικής Θερμιδομετρίας Σάρωσης (DSC) και της Φασματοσκοπίας Υπερύθρου (FTIR), μέσω των οποίων αποδείχθηκε η δημιουργία νέου συμπλόκου. Ειδικότερα, από την πρώτη ανάλυση προέκυψε ότι αυξήθηκε τόσο το σημείο υαλώδους μετάπτωσης από 38,364 °C σε 45,338 °C, όσο και το σημείο τήξης του εχκυλίσματος από 105,396℃ σε 125,141 ℃, ενώ από την ανάλυση FTIR για νανοΐνες κυκλοδεξτρίνης και νανοΐνες κυκλοδεξτρίνης-εκχυλίσματος, προέκυψαν κοινές, μετατοπισμένες αλλά και διαφορετικές κορυφές. Αφού αποδείχθηκε η συμπλοκοποίηση, βρέθηκε το ποσοστό εγκλεισμού ίσο με 44%. Αυτό εξηγείται από την υδροβοφική, λιπόφιλη κοιλότητα της κυκλοδεξτρίνης, η οποία σχηματίζει σταθερότερα σύμπλοκα εγκλεισμού με υδροφοβικές ουσίες. Στη συνέχεια παρασκευάστηκαν δύο δείγματα καλλυντικών κρεμών, ένα που χρησίμευσε ως δείγμα αναφοράς και ένα με την κρέμα-βάση αναμειγμένη με συμπλοκοποιημένες νανοδομές. Τα δείγματα αυτά διατηρήθηκαν στο ψυγείο (4°C) και εξετάστηκε η οργανοληπτική και φυσικοχημική σταθερότητά τους για διάστημα 20 ημερών. Από την ανάλυση pH παρουσιάστηκε μικρή πτωτική τάση για το δείγμα που περιείχε νανοΐνες, και αυτό ερμηνεύεται από την σταδιακή αποδέσμευση των βιοδραστικών, ενώ και τα δύο ήταν εντός των επιτρεπτών ορίων για εφαρμογή στο πρόσωπο (μεταξύ 4,9-5,5). Από τον οργανοληπτικό έλεγχο προέκυψε ότι και τα δύο δείγματα διατήρησαν παρόμοια οσμή, ενώ η κρέμα με τις νανοΐνες ήταν ελαφρώς πιο υδαρής στην υφή, με κιτρινωπές αποχρώσεις. Αναφορικά με το χρώμα, αυτό διατηρήθηκε σταθερό στο πέρασμα των ημερών και για τις δύο κρέμες, ενώ εντοπίστηκε διαφορά στον παράγοντα b μεταξύ τους για ίδιες χρονικές στιγμές, με μεγαλύτερη τιμή για την κρέμα με τις νανοΐνες, γεγονός που την καθιστά πιο κίτρινη και συμφωνεί με το οργανοληπτικό αποτέλεσμα. Τέλος, τα αποτελέσματα Δυναμικής Μηχανικής Ανάλυσης (DMA) έδειξαν ότι τα δείγματα είναι κατάλληλα για πρακτική εφαρμογή στη βιομηχανία καλλυντικών.	el
heal.abstract	Wineries, constitute an important industrial sector both at a national and international level, as they process annually about 30 million tons of grapes, which represent the 15% of the total global grape production. In Europe, the annual yield of industrial waste reaches 14.5 million tons that include stalks, grape pomace (skin and seeds) and wine lees. Their utilization towards the production of value added products, not only will reduce the negative environmental impact of the industry, but it will also create new sources of income within the circular economy model. The present diploma thesis focuses on the utilization of wine lees from three Greek indigenous grape varieties, in order to isolate bioactive compounds with high antioxidant activity and incorporate them in cosmetic facial creams. It is widely known, that grapes contain high amounts of phenolic compounds that exhibit strong antioxidant properties, which pass to the final product as well as its by-products. The by-products came from the varieties of Xinomavro, Assyrtiko and Malagouzia and were extracted with the novel conjugated technique of Microwave and Ultrasound Assisted Extraction. The solvent used, was a system of ethanol-water 1:1 and the ratio of solid to solvent (g/ml) was 1:50. The extraction was carried out in both fresh and dried samples, in order to explore the effect of drying on the recovery of antioxidant compounds. The drying techniques used, were air and freeze drying, with Xinomavro samples giving the highest extraction yields, 14,47% and 17,02% correspondingly. The following stage consisted of the determination of the free-radical activity, which was evaluated with the stable radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH•) and were indicated by the IC50 factor (mg of dried matter/ml of solvent). Finally, the total phenolic content in the extracts, was determined using the Folin-Ciocalteu method. The highest antiradical activity between fresh and dried samples was exhibited by the red variety of Xinomavro, showing the lowest IC50=0,66 mg/ml which resulted from air drying in combination with MAE/UAE techniques. The corresponding value of the phenolic content was 1775,0 ppm GAE, indicating the importance of the drying and the extraction process and their impact on the bioactive compounds recovered. In the next stage, the optimum Xinomavro extract, in terms of antioxidant activity and total phenolic content, was selected to be encapsulated in a commercially available aqueous solution of beta–cyclodextrin matrix with the Coaxial Electrospinning technique. The conditions selected for the production of nanofibers were 0,4 ml/h for beta-cyclodextrin, 0,08 ml/h for the extract and 27,1 kV the applied voltage. Afterwards, nanofibers were analyzed using the DCS and FT-IR methods, through which the formation of a new complex was determined. Specifically, the first analysis indicated that both Tg and Tm increased from 38,364 °C to 45,338 °C, and from 105,396℃ to 125,141 ℃, correspondingly. At the same time, the FT-IR analysis for the encapsulated substances in the matrix and the matrix alone showed common, shifted and new peaks, proving the formation of new bonds between the beta-cyclodextrin and the optimum extract. Following that, the encapsulation efficiency was determined with UV-Vis technique in the wavelength where the maximum absorbance occurred (213 nm) and was found to be 44%. This was due to the fact that cyclodextrin (the matrix of the two compounds) is a substance with a hydrophobic, lipophilic cavity, which forms more stable inclusion complexes with hydrophobic compounds. The produced nanofibers were added in a commercially available facial cream-basis (sample) and its physicochemical and organoleptic stability were determined in comparison with a cream-basis without nanofibers (control). The samples were kept in the fridge (4oC) and were analyzed during a period of 20 days. The pH analysis, showed a small decrease for the cream with the encapsulated substances, probably due to the gradual release of their bioactive ingredients, while both of them exhibited pH values within acceptable range for facial use (4,9-5,5). The organoleptic examination of both samples showed that they retained a stable neutral odor throughout the days, while the cream containing the nanofibers had a slightly more liquid texture and a yellowish hue. Regarding the objective color, no change was detected as for the L and a factors, in contrast to the b factor which was higher for the sample with the nanofibers, indicating a yellow tint in agreement with the organoleptic results. Finally, the DMA technique proved that the produced cream is appropriate for commercial use in the cosmetics industry.	en
heal.advisorName	Κροκίδα, Μαγδαληνή	el
heal.committeeMemberName	Κροκίδα, Μαγδαληνή	el
heal.committeeMemberName	Παππά, Αθηνά	el
heal.committeeMemberName	Χαμηλάκης, Στυλιανός	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Σχεδιασμού και Ανάλυσης Διεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	130 σ.
heal.fullTextAvailability	true