Ανάπτυξη διεργασίας εγκλεισμού  αιθερίων ελαίων σε επιλεγμένους 
βιοδιασπώμενους φορείς και  αξιολόγηση της βιοδραστικότητάς 
τους

Κούτσουπας, Στέφανος; Koutsoupas, Stefanos

dc.contributor.author	Κούτσουπας, Στέφανος	el
dc.contributor.author	Koutsoupas, Stefanos	en
dc.date.accessioned	2022-04-12T19:52:36Z
dc.date.available	2022-04-12T19:52:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55077
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22775
dc.rights	Default License
dc.subject	Essential oils	en
dc.subject	Bioactivity	en
dc.subject	Plasmolysis	en
dc.subject	Encapsulation	en
dc.subject	Release study	en
dc.title	Ανάπτυξη διεργασίας εγκλεισμού αιθερίων ελαίων σε επιλεγμένους βιοδιασπώμενους φορείς και αξιολόγηση της βιοδραστικότητάς τους	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Οργανική Χημεία	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-09-09
heal.abstract	Τα αιθέρια έλαια αποτελούν αρωματικά ελαιώδη υγρά και είναι δευτερογενείς μεταβολίτες που προέρχονται από τα φυτά. Η εκχύλιση τους μπορεί να επιτευχθεί από διάφορα μέρη του φυτού όπως ο βλαστός, τα φύλλα, τα λουλούδια και οι καρποί, συνήθως με υδροαπόσταξη ή με απόσταξη με ατμό και αποτελούν μίγματα πτητικών ενώσεων κυρίως τερπενίων, τερπενοειδών και φαινολικών παραγώγων. Τα αιθέρια έλαια ανάλογα με την χημική τους σύσταση εμφανίζουν ποικίλες και εξέχουσες βιολογικές δράσεις όπως η αντιοξειδωτική, αντιφλεγμονώδης, αντιβακτηριακή και αντικαρκινική δράση, γεγονός που τα καθιστά ως σημαντική πρώτη ύλη στην φαρμακευτική βιομηχανία αλλά και στην βιομηχανία τροφίμων. Ο ζυμομύκητας Saccharomyces Cerevisiae είναι ο πιο μελετημένος και ευρέως διαδεδομένος μονοκύτταρος μύκητας, καθώς όλες οι λειτουργίες των ευκαρυωτικών κυττάρων παρίστανται στο συγκεκριμένο είδος ζύμης αλλά και λόγω των βιολογικών του χαρακτηριστικών. Ο συγκεκριμένος ζυμομύκητας έχοντας υποβληθεί σε πλασμόλυση, είναι σε θέση να εγκλείσει υδατοδιαλυτές αλλά και λιποδιαλυτές ενώσεις λόγω της δομής του κυτταρικού του τοιχώματος και των θρεπτικών συστατικών που διαθέτει. Η χιτοζάνη είναι ένας φυσικός, μη τοξικός πολυσακχαρίτης με σημαντικές βιολογικές δράσεις που επηρεάζονται άμεσα από τις μεθόδους παρασκευής του. Ο εγκλεισμός σε χιτοζάνη βρίσκει ευρεία εφαρμογή καθώς δύναται να εγκλείσει τόσο υδρόφοβες όσο και υδρόφιλες ουσίες. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη κατάλληλης μεθοδολογίας για τον εγκλεισμό των αιθέριων ελαίων Mentha Arvensis και Origanum Majorana σε βιοδιασπώμενους φορείς, όπως είναι ο ζυμομύκητας Saccharomyces Cerevisiae και η χιτοζάνη, με σκοπό την προστασία τους από διάφορους παράγοντες οπώς η εξάτμιση, η θερμότητα και το φως. Επιπλέον μελετήθηκε η επικάλυψη με χιτοζάνη, των μικροσωματιδίων ζυμομυκήτων με εγκλεισμένα τα αιθέρια έλαια με σκοπό τον σχηματισμό ενός νέου συστήματος το οποίο θα παρουσιάζει παρατεταμένο προφίλ αποδέσμευσης του αιθέριου ελαίου. Τελικός στόχος της εργασίας, είναι η μελέτη της εντομοκτόνου δράσης των αιθερίων ελαίων και των νέων μικρο- και νανο συστημάτων, έναντι επιβλαβών αφίδων και ακάρεων, με σκοπό την περαιτέρω αξιοποίηση των αιθερίων ελαίων μέσω της ανάπτυξης καινοτόμων και φιλικών προς το περιβάλλον εντομοκτόνων. Αρχικά πραγματοποιήθηκε ανάλυση της χημικής σύστασης του αιθέριου ελαίου με αέριο χρωματογράφο συζευγμένο με φασματόμετρο μάζας (GC-MS) όπου διαπιστώθηκε ότι τα κύρια συστατικά των αιθέριων ελαίων Origanum Majorana και Mentha Arvensis είναι η καρβακρόλη και η μενθόλη, αντίστοιχα. Για την επίτευξη μεγαλύτερης απόδοσης εγκλεισμού στα κύτταρα ζυμομύκητων, πραγματοποιηθήκε προκατεργασία των κυττάρων Saccharomyces Cerevisiae με πλασμολυτικό διάλυμα, με σκοπό την απομάκρυνση του νερού και την θανάτωση των κυττάρων, με ταυτόχρονη διατήρηση της ακεραιότητας της κυτταρικής μεμβράνης. Για τον σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν τρείς διαφορετικοί πλασμολύτες NaCl, NaOH και Tween 80 σε συγκεντρώσεις 2, 10 και 15% ενώ μελετήθηκαν οι αντίστοιχες αποδόσεις πλασμόλυσης. Στην συνέχεια, πραγματοποιήθηκε εγκλεισμός του αιθέριου ελαίου Origanum Majorana στα πλασμολυμένα κύτταρα και μελετήθηκαν οι αποδόσεις εγκλεσμού, μέσω αέριου χρωματογράφου συζευγμένο με φασματόμετρο μάζας (GC-MS), ενώ επίσης έγινε χαρακτηρισμός των μικροσωματιδίων με την μέθοδο Δυναμικής Σκέδασης Φωτός (DLS), Φασματοσκοπίας Υπερύθρου (FT-IR) και θερμοσταθμικής ανάλυσης (TGA). Τις υψηλότερες αποδόσεις πλασμόλυσης και εγκλεισμού λαμβάνοντας επίσης υπ’ όψιν , το μέγεθος και το ζ-δυναμικό των σωματιδίων, παρουσίασαν τα μικροσωματίδια που πλασμολύθηκαν με υδατικό διάλυμα NaCl 10% ακολουθούμενα από τα νανοσωματίδια που πλασμολύθηκαν με υδατικό διάλυμα Tween-80 10%. Από την βελτιστοποίηση που προοέκυψε, για τον εγκλεισμό του αιθέριου ελαίου Mentha Arvensis χρησιμοποιήθηκε το πλασμολυτικό διάλυμα NaCl 10%. Στην συνέχεια πραγματοποιήθηκε ο εγκλεισμός των αιθέριων ελαίων Origanum Majorana και Mentha Arvensis σε χιτοζάνη εξαιρετικά χαμηλού μοριακού βάρους (ULMW), ενώ επιτεύχθηκε η επικάλυψη με χιτοζάνη, των κυττάρων ζυμομυκήτων (πλασμολυμένα με υδ. δ/μα NaCl 10%) με εγκλεισμένα τα αιθέρια έλαια. Η επιτυχία του εγκλεισμού και της επικάλυψης, επιβεβαιώθηκε μέσω DLS, FT-IR αλλά και μέσω TGA όπου παρατηρήθηκε μετατόπιση της θερμοκρασίας μέγιστης αποικοδόμησης των αιθερίων ελαίων και επομένως η προστασία τους μέσω της διεργασίας του εγκλεισμού. Από την κινητική μοντελοποίηση της απελευθέρωσης προέκυψε ότι το κινητικό μοντέλο που περιγράφει την απελευθέρωση των αιθερίων ελαίων από τα κύτταρα ζυμομυκήτων είναι το μοντέλο πρώτης τάξης ενώ ο εκθέτης διάχυσης n της εξίσωσης Korsmeyer-Peppas επέδειξε ως κύριο μηχανισμό απελευθέρωσης την διάχυση κατά Fick. Στην περίπτωση των νανοσωματιδίων χιτοζάνης και των επικαλυμμένων με χιτοζάνη κυττάρων ζυμομυκήτων το κινητικό μοντέλο που περιγράφει την απελευθέρωση είναι το μοντέλο Higuchi και ο μηχανισμός απελεθέρωσης είναι η διόγκωση και η διάχυση. Η μελέτη της εντομοκτόνου δράσης των αιθερίων ελαίων και των νέων νανο- και μικρο-συστημάτων είναι υπο εξέλιξη.	el
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Ματίνα	el
heal.committeeMemberName	Ζουμπουλάκης, Λουκάς	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	109 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false