Ανάπτυξη και βελτιστοποίηση φιλικών προς το περιβάλλον μεθοδολογιών εκχύλισης βιοδραστικών ενώσεων από φύλλα ελιάς και αξιολόγηση της κυτταροτοξικότητας των εκχυλισμάτων

Λεμονή, Ζαφειρία; Lemoni, Zafeiria

dc.contributor.author	Λεμονή, Ζαφειρία	el
dc.contributor.author	Lemoni, Zafeiria	en
dc.date.accessioned	2022-01-19T09:44:53Z
dc.date.available	2022-01-19T09:44:53Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54370
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22068
dc.rights	Default License
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Φύλλα ελιας	el
dc.subject	Βαθέως ευτηκτικοί διαλύτες φυσικής προέλευσης	el
dc.subject	Εκχύλιση υποβοηθούμενη από υπερήχους (UAE)	el
dc.subject	Πειραματικός σχεδιασμός Box-Behnken	el
dc.subject	Ολικό περιεχόμενο φλαβονοειδών ενώσεων (TFC)	el
dc.subject	Ultrasound Assisted Extraction (UAE)	en
dc.subject	Natural Deep Eutectic Solvents (NADES),	en
dc.subject	Olive leaves	en
dc.subject	Box-Behnken experimental design	en
dc.subject	Total phenolic compound	en
dc.title	Ανάπτυξη και βελτιστοποίηση φιλικών προς το περιβάλλον μεθοδολογιών εκχύλισης βιοδραστικών ενώσεων από φύλλα ελιάς και αξιολόγηση της κυτταροτοξικότητας των εκχυλισμάτων	el
dc.title	Development of environmentally friendly methodologies for the extraction of bioactive compounds from olive leaves and evaluation of the cytotoxicity of the extracts	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φαρμακευτική χημεία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-09-30
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη και βελτιστοποίηση της διεργασίας εκχύλισης βιοδραστικών ενώσεων από τα φύλλα ελιάς ποικιλίας Καλαμών με χρήση πράσινων διαλυτών, συγκεκριμένα των βαθέως ευτηκτικών διαλυτών φυσικής προέλευσης (Natural Deep Eutectic Solvents, NADES). Η διεργασία βασίζεται στην εκχύλιση υποβοηθούμενη με υπερήχους, που είναι μία τεχνική υψηλής ενέργειας, με στόχο την παραλαβή εκχυλισμάτων υψηλής αξίας και βιοδραστικότητας. Τα φύλλα ελιάς επιλέχθηκαν καθώς αποτελούν σημαντικό παραπροϊόν της ελαιουργίας το οποίο, λόγω των σημαντικών ποσοτήτων βιοδραστικών ενώσεων που διαθέτει θα μπορούσε να μετατραπεί από απόβλητο σε σημαντική πρώτη ύλη για περαιτέρω αξιοποίηση. Στην παρούσα εργασία, στόχο αποτελεί η αξιοποίηση του σημαντικού βιοδραστικού περιεχομένου των φύλλων ελιάς για την παραλαβή εκχυλισμάτων υψηλής προστιθέμενης αξίας χρησιμοποιώντας πράσινους διαλύτες και τεχνικές. Για τη μελέτη των εκχυλισμάτων φύλλων ελιάς, απαιτήθηκε ο σχεδιασμός και η σύνθεση φυσικών βαθέως ευτηκτικών διαλυτών (NADES), οι οποίοι προέρχονται από φυσικές πρώτες ύλες, φιλικές προς το περιβάλλον και ασφαλείς, όπως σάκχαρα, αμινοξέα και υδροξυ-οξέα που χρησιμοποιούνται ήδη στη βιομηχανία σε προϊόντα με τελικό αποδέκτη τον άνθρωπο. Αρχικά προσδιορίστηκε ο καταλληλότερος NADES μεταξύ των επτά που παρασκευάστηκαν στο Εργαστήριο Οργανικής Χημείας. Από την αξιολόγηση των εκχυλισμάτων ως προς το ολικό περιεχόμενο φλαβονοειδών ενώσεων (TFC) και φαινολικών ενώσεων (TPC) καθώς και του περιεχομένου τους σε υδροξυτυροσόλη, τυροσόλη και ελαιοευρωπεΐνη, ως ο καταλληλότερος κρίθηκε ο NADES D-γλυκόζη:D,L-γαλακτικό οξύ (1:5). Στη συνέχεια, με χρήση του επιλεγμένου διαλύτη πραγματοποιήθηκε βελτιστοποίηση της διεργασίας εκχύλισης βελτιστοποιήθηκε με χρήση πειραματικού σχεδιασμού Box-Behnken χρησιμοποιώντας ως παραμέτρους μελέτης, την αναλογία διαλύτη προς μάζα πρώτης ύλης, δηλαδή τα φύλλα ελιάς (olive leaves, OL), την ισχύ των υπερήχων και το χρόνο εκχύλισης και ως μεταβλητές απόκρισης το ολικό περιεχόμενο φαινολικών ενώσεων (TPC) και φλαβονοειδών ενώσεων (TFC). Τα εκχυλίσματα φύλλων ελιάς που προέκυψαν από αυτή τη μελέτη, αξιολογήθηκαν επιπλέον ως προς την περιεκτικότητά τους σε ελαιοευρωπεΐνη, υδροξυτυροσόλη και τυροσόλη με χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC) και ως προς την αντιοξειδωτική τους δράση με τη μέθοδο προσδιορισμού της ικανότητας αναστολής της ελεύθερης ρίζας του DPPH. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μελέτη κυτταροτοξικότητας σε κύτταρα υγιών εμβρυϊκών ινοβλαστών ποντικιού 3Τ3 του βέλτιστου εκχυλίσματος που προέκυψε από τον πειραματικό σχεδιασμό, του διαλύτη εκχύλισης D-γλυκόζη:D,L-γαλακτικό οξύ και των πρότυπων ενώσεων ελαιοευρωπεΐνη, υδροξυτυροσόλη και τυροσόλη. Τα εκχυλίσματα φύλλων ελιάς παρουσίασαν διαφορετικές τιμές ολικού περιεχομένου φλαβονοειδών και φαινολικών ενώσεων και αντιοξειδωτικής δράσης αναλόγως με τις συνθήκες εκχύλισης, ενώ δεν ανιχνεύθηκε σε όλα ποσότητα και των τριών κύριων βιοδραστικών ενώσεων (ελαιοευρωπεΐνη, υδροξυτυροσόλη κα τυροσόλη). Με την βελτιστοποίηση του μοντέλου από τον πειραματικό σχεδιασμό παρατηρήθηκε ότι το ολικό περιεχόμενο φλαβονοειδών και φαινολικών ενώσεων αυξάνεται με ταυτόχρονη αύξηση της αναλογίας μάζας διαλύτη προς μάζα φύλλων ελιάς και της ισχύος των υπερήχων, ενώ ο χρόνος εκχύλισης φαίνεται να μην αποτελεί παράγοντα που επιφέρει τις σημαντικότερες μεταβολές. Από τη μελέτη αυτή, ως βέλτιστες συνθήκες για την ταυτόχρονη μεγιστοποίηση του TPC και TFC, κρίθηκαν ότι είναι οι εξής: αναλογία μάζας διαλύτη προς μάζα φύλλων ελιάς 30 g DES/g OL, ισχύς 133 W και χρόνος εκχύλισης 15 min. Στη συνέχεια, πειράματα επιβεβαίωσης υπέδειξαν την καλή προσαρμογή του μοντέλου στα πειραματικά δεδομένα. Από τη μελέτη κυτταροτοξικότητας ως προς κύτταρα υγιών εμβρυϊκών ινοβλαστών ποντικιού 3Τ3 του εκχυλίσματος, του διαλύτη D-γλυκόζη:D,L-γαλακτικό οξύ, της ελαιευρωπεΐνης, της τυροσόλης και της υδροξυτυρσόλης προκύπτει ότι η υδροξυτυροσόλη μειώνει τη βιωσιμότητα των κυττάρων σε συγκέντρωσεις 250 μg/ml και 150 μg/ml κατά 92% και 20% αντίστοιχα, η ελαιευρωπεΐνη, η τυροσόλη και το εκχύλισμα κατά 5-10% σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 250 μg/ml, ενώ ο διαλύτης δεν παρουσιάζει καθόλου κυτταροτοξική συμπεριφορά. Συμπεραίνεται επομένως ότι το εκχύλισμα φύλλων ελιάς με τον NADES D-γλυκόζη:D,L-γαλακτικό οξύ είναι μη κυτταροτοξικό και μπορεί με ασφάλεια να χρησιμοποιηθεί ως συστατικό σε φαρμακευτικά και καλλυντικά σκευάσματα σε συγκεντρώσεις έως 250 μg/ml.	el
heal.abstract	The purpose of this study is to develop and optimize the extraction process of bioactive compounds from olive leaves of the Kalamon variety using green solvents, namely the Natural Deep Eutectic Solvents (NADES). The process is based on ultrasound-assisted extraction, which is a high-energy green technique, aiming at obtaining high value and bioactivity of extracts. Olive leaves were selected as they are an important residue of the olive oil indusrtry. Olive leaves contain significant amounts of bioactive compounds such as oleuropein, hydroxytyrosol and tyrosol and could, therefore, be converted from waste into an important raw material for further utilization. The aim of the present work is to exploit olive leaves as a rich source of bioactive phytochemicals, in order to obtain added-value extracts using green solvents and techniques. The first step was the design of natural deep eutectic solvents (NADES), which are synthesized from naturally occurring components, safe and environmentally friendly, such as sugars, amino acids and hydroxyl-acids, which are already used for the industrial productions of pharmaceutical, cosmetic and food products. Seven NADES were prepared in the Laboratory of Organic Chemistry and were screened for their ability to efficiently extract bioactive compounds from olive leaves. Based on the total flavonoid content (TFC), total phenolic content (TPC) and the hydroxytyrosol, tyrosol and οleuropein content, the most suitable NADES was found to be D-glucose: D,L-lactic acid (1:5). The second step involved the application the selected solvent for the optimization of the extraction process with Box-Behnken experimental design using the solvent to mass of raw material olive leaves (OL) ratio, the power of ultrasound and the extraction time as study parameters and the total flavonoid content (TFC) and phenolic content (TPC) as the response variables. The olive leaves extracts, obtained from this study, were further evaluated for their oleuropein, hydroxytyrosol and tyrosol content by HPLC analysis, and their antioxidant activity by the DPPH free radical scavenging assay. Finally, a cytotoxicity study was performed on fibroblast cells of the optimal extract obtained from the experimental design, the extraction solvent D-glucose: D, L-lactic acid, οleuropein, hydroxytyrosol and tyrosol.Olive leaves extracts showed different values of total flavonoid and phenolic content, as well as of antioxidant activity depending on the extraction conditions, while not all of their three basic bioactive compounds (οleuropein, hydroxytyrosol and tyrosol) were detected. By optimizing the model from the experimental design, it was observed that the total flavonoid and total phenolic content increase when the solvent mass to mass of olive leaves ratio and ultrasound power increase, whereas the extraction time does not seem to affect the quality of the extract. The optimal conditions, for the simultaneous maximization of TFC and TPC, were found to be the following solvent mass to olive leaf mass ratio 30 g DES / g OL, ultrasound power 133 W and extraction time 15 min. Confirmation experiments were performed and they indicated the good fit of the model to the experimental data. Regarding the cytotoxicity study against healthy mouse embryonic fibroblast cells 3T3, of the extract, the solvent D-glucose:D,L-lactic acid, oleuropein, tyrosol and hydroxytyrol, hydroxytyrosol showed a significant reduction in cell viability only at concentrations higher than 150 μg/ml, oleuropein, tyrosol and the extract showed a reduction in cell viability of 5-10% only at concentrations higher than 250 μg/ml. The NADES was not toxic even at concentrations as high as 500 μg/ml. The cytotoxicity profile of the NADES extract in combination with its significant antioxidant activity render it safe for incorporation in pharmaceutical and cosmetic formulations in concentrations up to 250 μg/ml.	en
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Οργανικής Χημείας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	116 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false