Εγκλεισμός αιθερίων ελαίων σε βιοδιασπώμενους φορείς για την ανάπτυξη εντομοαπωθητικών προϊόντων

Σκρίκα, Αικατερίνη; Skrika, Aikaterini

dc.contributor.author	Σκρίκα, Αικατερίνη	el
dc.contributor.author	Skrika, Aikaterini	en
dc.date.accessioned	2022-12-13T09:44:30Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56440
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24138
dc.rights	Default License
dc.subject	Αιθέρια έλαια	el
dc.subject	βιοδραστικότητα	el
dc.subject	Εγκλεισμός	el
dc.subject	Μελέτη απελευθέρωσης	el
dc.subject	Εντομοαπωθητική δράση	el
dc.subject	Bioactivity	en
dc.subject	Essential oils	en
dc.subject	Inclusion	en
dc.subject	Release study	en
dc.subject	Insecticidal activity	en
dc.title	Εγκλεισμός αιθερίων ελαίων σε βιοδιασπώμενους φορείς για την ανάπτυξη εντομοαπωθητικών προϊόντων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημική Μηχανική	el
heal.dateAvailable	2023-12-12T22:00:00Z
heal.language	el σ.	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-06
heal.abstract	Τα αιθέρια έλαια είναι πολυσυστατικά μείγματα πτητικών ενώσεων που αποτελούν δευτερογενείς μεταβολίτες των φυτών και είναι γνωστά από την αρχαιότητα για την βιολογική τους δράση. Το άρωμα και η χημική σύσταση των αιθερίων ελαίων ποικίλλει ανάλογα με το είδος του φυτού από το οποίο απομονώνονται, την γεωκλιματική τοποθεσία και τις συνθήκες ανάπτυξης, την εποχή συγκομιδής και την μέθοδο εκχύλισης αυτών. Στα φυτά, συναντώνται σε ειδικές εκκριτικές δομές ενώ οι συνηθέστερες μέθοδοι παραλαβής τους είναι η υδροαπόσταξη ή η απόσταξη με ατμό. Ακόμη, δεδομένης της περιεκτικότητάς τους κυρίως σε τερπένια, τερπενοειδή και φαινυλοπροπανοειδή διακρίνονται για τις βιολογικές τους δράσεις, όπως η αντιοξειδωτική, η κυτταροτοξική, η αντιφλεγμονώδης, η αντικαρκινική, η αλληλοπαθητική καθώς και η εντομοκτόνος δράση. Οι κυκλοδεξτρίνες είναι κυκλικοί ολιγοσακχαρίτες ενζυματικά επεξεργασμένου αμύλου και αποτελούνται από έξι, εφτά ή οχτώ μονάδες γλυκόζης που συνδέονται μεταξύ τους μέσω α-1,4 γλυκοσιδικών δεσμών. Είναι μη τοξικές, με βιοδιασπώμενο χαρακτήρα, αναγνωρισμένες ως GRAS («γενικά αναγνωρίζονται ως ασφαλείς»), με εσωτερική λιπόφιλη κοιλότητα και εξωτερική υδρόφιλη επιφάνεια, διαμόρφωση που τους επιτρέπει να σχηματίζουν σύμπλοκα εγκλεισμού με μη υδατοδιαλυτά μόρια. Ο ζυμομύκητας Saccharomyces cerevisiae είναι ένας μονοκύτταρος μύκητας που είναι ευρέως γνωστός, κυρίως λόγω της οικονομικής του σημασίας σε τομείς όπως η ζυθοποιία και η αρτοποιία. Τα μηχανικά και δομικά χαρακτηριστικά του κυτταρικού τοιχώματος και της εσωτερικής κυτταρικής μεμβράνης του ζυμομύκητα τον καθιστούν ιδανικό για τον εγκλεισμό λιπόφιλων μορίων. Η χιτοζάνη είναι το δεύτερο πιο πολυάριθμο βιοπολυμερές και είναι ένας γραμμικός πολυκατιονικός, βιοαποικοδομήσιμος, μη τοξικός και βιοσυμβατός πολυσακχαρίτης που απομονώνεται μέσω της Ν-απακετυλίωσης της χιτίνης. Στην τεχνολογία εγκλεισμού, η χιτοζάνη χρησιμοποιείται ως πολυμερές είτε για τον εγκλεισμό δραστικών συστατικών είτε για την επικάλυψη επιφανειών άλλων σωματιδίων. Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετήθηκαν οι διεργασίες εγκλεισμού των αιθερίων ελαίων Origanum Majorana (αιθέρια έλαια OM2 και OM3, τα οποία συλλέχθηκαν από την ίδια περιοχή σε διαφορετικές χρονικές περιόδους), Mentha Arvensis και Mentha Pulegium στους βιοδιασπώμενους φορείς β-κυκλοδεξτρίνη, πλασμολυμένα κύτταρα του ζυμομύκητα Saccharomyces cerevisiae, χιτοζάνη καθώς και σε επικαλυμμένα με χιτοζάνη κύτταρα ζυμομύκητα Saccharomyces cerevisiae. Σκοπός των διεργασιών εγκλεισμού ήταν η προστασία των πτητικών αιθερίων ελαίων από υψηλές θερμοκρασίες και οξειδωτικούς παράγοντες, όπως το φως και η υγρασία, για την πιθανή ενίσχυση της εντομοαπωθητικής δράσης των αιθερίων ελαίων προκειμένου να διατηρηθεί ή να ενισχυθεί η βιοδραστικότητά τους. Τελικός στόχος της εργασίας ήταν η μελέτη της εντομοκτόνου δράσης των νανο/μικρο-συστημάτων εγκλεισμού, έναντι του Tetranychus urticae, με σκοπό την μελλοντική αξιοποίησή τους ως καινοτόμα και φιλικότερα προς το περιβάλλον εντομοκτόνα. Η ανάλυση της χημικής σύστασης των αιθερίων ελαίων πραγματοποιήθηκε με αέριο χρωματογράφο συζευγμένο με φασματόμετρο μάζας (GC-MS). Για τα αιθέρια έλαια Origanum Majorana, που εξετάστηκαν, κύρια συστατικά προέκυψαν το α-τερπινένιο, το γ-τερπινένιο, η τερπινεν-4-όλη και η α-τερπινεόλη σε διαφορετικά ποσοστά. Το Mentha Arvensis βρέθηκε να έχει ως κύριο συστατικό την μενθόλη ενώ το Mentha Pulegium την πουλεγόνη και την πιπεριτενόνη. Για τον επιτυχή εγκλεισμό στα κύτταρα ζυμομύκητα, προηγήθηκε πλασμόλυση των κυττάρων Saccharomyces cerevisiae με διάλυμα NaCl 10% προς απομάκρυνση του περιεχόμενου νερού και των υδατοδιαλυτών σε αυτό μορίων. Στην συνέχεια, πραγματοποιήθηκε ο εγκλεισμός των αιθερίων ελαίων Origanum Majorana, Mentha Arvensis και Mentha Pulegium στα πλασμολυμένα κύτταρα του ζυμομύκητα Saccharomyces cerevisiae καθώς και στην β-κυκλοδεξτρίνη με την μέθοδο της συγκαταβύθισης. Τα συστήματα εγκλεισμού με φορέα τα κύτταρα ζυμομύκητα επικαλύφθηκαν με χιτοζάνη, στην περίπτωση των αιθερίων ελαίων Origanum Majorana και Mentha Arvensis, ενώ για το αιθέριο έλαιο Mentha Arvensis πραγματοποιήθηκε, επιπλέον, και ο εγκλεισμός σε χιτοζάνη με την μέθοδο της ιονοτροπικής πηκτωμάτωσης. Ο υπολογισμός των αποδόσεων εγκλεισμού για τα παραπάνω συστήματα έγινε μέσω αέριου χρωματογράφου μάζας συζευγμένου με φασματόμετρο μάζας (GC-MS). Εν συνεχεία, τα συστήματα εγκλεισμού χαρακτηρίστηκαν ως προς το μέγεθος και το ζ δυναμικό μέσω Δυναμικής Σκέδασης Φωτός και δομικά μέσω φασματοσκοπίας υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT-IR). Από τις παραπάνω μεθόδους χαρακτηρισμού των συστημάτων εγκλεισμού επιβεβαιώθηκε ο επιτυχής εγκλεισμός των αιθερίων ελαίων στους φορείς εγκλεισμού και οι μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις. Τα διάφορα συστήματα εγκλεισμού εξετάστηκαν ως προς το προφίλ αποδέσμευσης των συστατικών των αιθερίων ελαίων από τον εκάστοτε φορέα εγκλεισμού. Από την κινητική μοντελοποίηση της απελευθέρωσης που ακολούθησε για τα αιθέρια έλαια Origanum Majorana (OM3) και Mentha Arvensis με φορέα την β-κυκλοδεξτρίνη διαπιστώθηκε ότι το κινητικό μοντέλο που περιγράφει καλύτερα την απελευθέρωση είναι το μοντέλο Higuchi ενώ ο εκθέτης n της εξίσωσης Krosmeyer-Peppas υπέδειξε ως μηχανισμό απελευθέρωσης την διάβρωση του φορέα και την διάχυση. Ανάλογα αποτελέσματα για το κινητικό μοντέλο και τον μηχανισμό απελευθέρωσης διαπιστώθηκαν στη περίπτωση της απελευθέρωσης του αιθερίου ελαίου Mentha Arvensis από τα νανοσωματίδια χιτοζάνης. Ακόμη, από την κινητική μοντελοποίηση της απελευθέρωσης των αιθερίων ελαίων Origanum Majorana (OM3) και Mentha Arvensis από τα συστήματα εγκλεισμού με φορέα τα κύτταρα ζυμομύκητα Saccharomyces cerevisiae βρέθηκε ότι το κινητικό μοντέλο που περιγράφει καλύτερα την απελευθέρωση είναι το μοντέλο Higuchi ενώ ο μηχανισμός απελευθέρωσης είναι η διάχυση κατά Fick. Η μελέτη της απελευθέρωσης των αιθερίων ελαίων Origanum Majorana (OM3) και Mentha Arvensis από τα επικαλυμμένα με χιτοζάνη κύτταρα ζυμομύκητα Saccharomyces cerevisiae υπέδειξε την επιβράδυνση της απελευθέρωσης των αιθερίων ελαίων. Τέλος, από την μελέτη βιοδραστικότητας έναντι νυμφών του Tetranychus urticae πάνω σε φύλλα φασολιού διαπιστώθηκε η αύξηση της θνησιμότητας αυτών κατά 16% όταν το έλαιο Origanum Majorana (OM2) χρησιμοποιείται εγκλεισμένο σε κύτταρα ζυμομύκητα σε σχέση με την απευθείας χρήση του. Αντίστοιχα, βρέθηκε ότι ο ψεκασμός των νυμφών με το αιθέριο έλαιο Mentha Pulegium (MP) εγκλεισμένο σε β-CD διπλασιάζει το ποσοστό θνησιμότητας σε σχέση με τον ψεκασμό του καθαρού αιθερίου ελαίου.	el
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Βουγιούκα, Σταματίνα	el
heal.committeeMemberName	Κροκιδα, Μαγδαλινή	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	120
heal.fullTextAvailability	false