Εκχύλιση φαινολικών ενώσεων από παραπροϊόντα βασιλικού με χρήση μοντέλων πειραματικού σχεδιασμού και υγρής χρωματογραφίας-φασματομετρίας μάζας

Abstract

Η απόσταξη των αιθέριων ελαίων από τα αρωματικά φυτά παράγει μεγάλες ποσότητες παραπροϊόντων, τα οποία χαρακτηρίζονται από ένα πλούσιο περιεχόμενο σε βιοδραστικά συστατικά. Στην παρούσα εργασία έγινε ανάκτηση των φαινολικών συαστατικών από παραπροϊόντα υδροαπόσταξης και επιλεγμένες δρόγες δύο ειδών βασιλικού (Σγουρού ή Ocimum basilicum var. Minimum & Πλατύφυλλού ή Ocimum basilicum var. Genovese) εφαρμόζοντας την εκχύλιση με υπερήχους (Ultrasound-Assisted Extraction, UAE). Ο πειραματικός σχεδιασμός Box-Behnken, ο οποίος κατατάσσεται στην μεθοδολογία επιφάνειας απόκρισης (Response Surface Methodology, RSM), χρησιμοποιήθηκε για την βελτιστοποίηση 4 παραγόντων εκχύλισης UAE σε τρία επίπεδα τιμών (-1, 0, +1). Οι 4 ανεξάρτητοι παράγοντες του μοντέλου ήταν η συγκέντρωση της αιθανόλης στο υδατοαιθανολικό διαλύτη εκχύλισης (20-100% v/v), ο χρόνος εκχύλισης (10-40 min), η αναλογία διαλύτη/υλικού (20-60 mL/g), το ποσοστό της έντασης των υπερήχων (20-80%), ενώ η απόκριση του μοντέλου ήταν το ολικό φαινολικό περιεχόμενο (Total Phenolic Content, TPC). Σύμφωνα με την ανάλυση διακύμανσης για επίπεδο εμπιστοσύνης 95% απορρίφθηκαν οι όροι με p >> 0,05, δηλαδή p≥0,20, κρατώντας το μοντέλο ιεραρχικό. Το τελικό πειραματικό μοντέλο Box-Behnken θεωρείται ότι είναι αξιόπιστο (R^2=85,65%, R^2(adj)=78,05%, P-value για Lack-of-Fit=0,955) και προβλέπει αξιόπιστα σε ποσοστό 59,04%. Η πιο καθοριστική παράμετρος φάνηκε να είναι η συγκέντρωση της αιθανόλης. Το βέλτιστο ολικό φαινολικό περιεχόμενο ισούται με 18,0 mg GAE/g dry basil και αντιστοιχεί σε συνθήκες εκχύλισης: 20% συγκέντρωση αιθανόλης ( %v/v), 10 min χρόνος εκχύλισης, 49,5 mL/g αναλογία διαλύτη/υλικού και 80% έντασης υπερήχων. Η αντιοξειδωτική (FRAP) και αντιριζική (ABTS) δράση προσδιορίστηκαν σε εκχυλίσματα που είχαν προκύψει από συνθήκες που έδωσαν βέλτιστο και χαμηλό TPC. Οι τιμές για TPC και ABTS ήταν υψηλότερες στα δείγματα του πλατύφυλλου βασιλικού, ενώ η τιμή της FRAP ήταν μέγιστη σε δείγμα σγουρού βασιλικού. Το φυτοχημικό προφίλ, και ιδιαίτερα το φαινολικό προφίλ, αναλύθηκε με την τεχνική της υγρής χρωματογραφίας-φασματομετρίας μάζας (LC-MS/MS). Με την βοήθεια της βιβλιογραφίας, εντοπίστηκαν συνολικά 64 ενώσεις, εκ΄ των οποίων κυριάρχες ήταν τα φαινολικά οξέα, οι γλυκοζίτες και τα σαλβιανολικά οξέα. Επίσης, ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι εκτός από τις φαινολικές ενώσεις, ταυτοποιήθηκε το παλμιτικό οξύ και παράγωγα άλλων λιπαρών οξέων.