Εκχύλιση φαινολικών ενώσεων από παραπροϊόντα Μελισσόχορτου (Melissa officinalis) με χρήση μοντέλων πειραματικού σχεδιασμού και Υγρής Χρωματογραφίας-Φασματομετρίας Μάζας (LC-MS/MS)

Abstract

Η σύγχρονη τάση για οικολογική διαχείριση των αποβλήτων/παραπροϊόντων και η ανάγκη για την εφαρμογή “πράσινων” μεθόδων, φιλικών προς το περιβάλλον, κατά την παραγωγή βιομηχανικών προϊόντων τροφίμων έχει οδηγήσει στην διεξαγωγή μεγάλου πλήθους μελετών, οι οποίες αφορούν την αξιοποίηση των παραπροϊόντων από τις βιομηχανίες τροφίμων και αρωματικών φυτών. Τα παραπροϊόντα επεξεργασίας αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών κατά την παραγωγή αιθέριων ελαίων αποτελούν υπόστρωμα πλούσιο σε βιοδραστικές ενώσεις, το οποίο συχνά μένει ανεκμετάλλευτο και απορρίπτεται ως απόβλητο. Στην εν λόγω πτυχιακή εργασία, μελετάται το φαινολικό περιεχόμενο των εκχυλισμάτων από παραπροϊόντα επεξεργασίας μελισσόχορτου (Lemon Balm, Melissa officinalis), με σκοπό την αξιοποίησή τους στη βιομηχανία τροφίμων ως φυσικά πρόσθετα με αντιοξειδωτικέςιδιότητες. Η εκχύλιση των επιθυμητών ενώσεων πραγματοποιείται με χρήση υπερήχων (Ultrasound Assisted Extraction), ενώ για τη βελτιστοποίηση των συνθηκών εκχύλισης γίνεται χρήση του μοντέλου πειραματικού σχεδιασμού Box-Behnken. Οι προς βελτιστοποίηση παράμετροι είναι η περιεκτικότητα του διαλύτη σε αιθανόλη (% v/v), ο χρόνος εκχύλισης (min), η % ένταση του μηχανήματος υπερήχων και η αναλογία διαλύτη/υποστρώματος (mL/g), με 3 επίπεδα τιμών η κάθε μία. Το συνολικό φαινολικό περιεχόμενο προσδιορίστηκε μέσω της φασματοφωτομετρικής μεθόδου Folin-Ciocalteu, αρχικά σε ξηρό προϊόν μελισσόχορτου με σκοπό την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών εκχύλισης βάσει πειραματικού σχεδιασμού. Οι προτεινόμενες συνθήκες εκχύλισης εφαρμόστηκαν στο ξηρό προϊόν και σε παραπροϊόντα μελισσόχορτου και έγινε σύγκριση μεταξύ των προβλεπόμενων και πειραματικών τιμών, με σκοπό την αξιολόγηση του παραγόμενου μοντέλου. Η εκτίμηση της σημαντικότητας των παραμέτρων, έγινε με χρήση του στατιστικού εργαλείου ANOVA. Αξιολογούνται επιπλέον η αντιοξειδωτική ικανότητα, με τη μέθοδο FRAP καθώς και η ικανότητα ανάσχεσης της ελεύθερης ρίζας ABTS●+ τόσο στο ξηρό προϊόν όσο και σε επιλεγμένα παραπροϊόντα επεξεργασίας μελισσόχορτου. Βάσει αποτελεσμάτων, στα παραπροϊόντα μελισσόχορτου βέλτιστη απόδοση σε συνολικό φαινολικό περιεχόμενο (13,6 ± 1,8 mg GAE/g φυτού) δίνει η εκχύλιση υπό τις εξής συνθήκες: 60% v/v αιθανόλη, 25 λεπτά χρόνος εκχύλισης, 80% ένταση υπερήχων και 60 mL διαλύτη/g υποστρώματος. Οι ίδιες συνθήκες δίνουν την μέγιστη τιμή (με στατιστικά σημαντική διαφορά) ιόντων Fe(II) κατά την μέτρηση της αντιοξειδωτικής ικανότητας στα παραπροϊόντα μελισσόχορτου, ίση με 43,7 ± 1,3 mg Fe/g φυτού, καθώς και κατά την εκτίμηση της ικανότητας ανάσχεσης της ελεύθερης ρίζας ABTS●+, ίση με 37,2 ± 4,4 mg TE/g φυτού. Τέλος, πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση του φυτοχημικού προφίλ ορισμένων δειγμάτων εκχύλισης των παραπροϊόντων επεξεργασίας μελισσόχορτου με τη μέθοδο LC-MS/MS. Ταυτοποιήθηκαν συνολικά 20 φαινολικές ενώσεις σε 3 δείγματα παραπροϊόντων υπό διαφορετικές συνθήκες εκχύλισης, μεταξύ των οποίων φαινολικά οξέα και φλαβονοειδή.