Υποέργο 14: «Αξιοποίηση αιθέριων ελαίων στη συντήρηση νωπών γεωργικών προϊόντων της Κρήτης»

Transcript

1 Πράξη «Αρχιμήδης ΙΙI Ενίσχυση Ερευνητικών Ομάδων στο ΤΕΙ Κρήτης» Υποέργο 14: «Αξιοποίηση αιθέριων ελαίων στη συντήρηση νωπών γεωργικών προϊόντων της Κρήτης» Επιστημονικός Υπεύθυνος: Λουλακάκης Κων/νος Παρουσίαση: Πασχαλίδης Κων/νος

2 Συνεργαζόμενα Εργαστήρια Εργαστήριο Φυσιολογίας & Βιοτεχνολογίας Φυτών Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων, ΣΤΕΓ-ΤΕΤ, ΤΕΙ Κρήτης Δρ. Λουλακάκης Κων/νος, Καθηγητής Εργαστήριο Φυτοπαθολογίας Βακτηριολογίας Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων, ΣΤΕΓ-ΤΕΤ, ΤΕΙ Κρήτης Δρ. Γκούμας Δημήτριος, Καθηγητής Εργαστήριο Φαρμακογνωσίας Tμήμα Φαρμακευτικής, ΑΠΘ Δρ. Κανελλής Άγγελος, Καθηγητής Εργαστήριο Μετασυλλεκτικής Φυσιολογίας & Τεχνολογίας Νωπών Οπωρ/κών Προϊόντων Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων, ΣΤΕΓ-ΤΕΤ, ΤΕΙ Κρήτης Δρ. Δραγασάκη Μαγδαληνή, Επίκουρος Καθηγήτρια Δρ. Λυδάκης Δημήτριος, Ομότιμος Καθηγητής Lab of Hydro-Aromatic Plants Department of Agricultural Sciences, Biotechnology and Food Science, Cyprus University of Technology Δρ. Τζωρτζάκης Νικόλαος, Επικ. Καθηγητής Lab of Applied Mycology Group Cranfield Soil and AgriFood Institute, Cranfield University Δρ. Naresh Magan, Καθηγητής

3 Ορισμός του προβλήματος Μετασυλλεκτικές απώλειες φρούτων και λαχανικών Επίπτωση απώλειες τροφίμων - παγκόσμια διαθεσιμότητα των τροφίμων Παράγοντας Μετασυλλεκτικές ασθένειες προσβολή από μύκητες Επίδραση Ποσότητα ή/και ποιότητα Αποτέλεσμα Ακατάλληλα τρόφιμα για κατανάλωση Οικονομικές απώλειες

4 Ορισμός του προβλήματος Έλεγχος μετασυλλεκτικών ασθενειών Τεχνικές αποθήκευσης Μεταχείριση με χημικά μέσα Ασφάλεια τροφίμων Περιβαλλοντικές ανησυχίες Ανάπτυξη ανθεκτικότητας στα παθογόνα Εναλλακτικές μεθόδοι Περιορισμένη αποτελεσματικότητα Ελάχιστα εμπορικά προϊόντα Αιθέρια έλαια

5 Αξιοποίηση αιθέριων ελαίων μετασυλλεκτικά Αιθέρια έλαια συστατικά Πτητικά φυτικά εκχυλίσματα Συνεργιστική δράση Προστατευτικό ρόλο στα φυτά Αντιμικροβιακή δράση Τα παθογόνα δεν αναπτύσσουν ανθεκτικότητα Βιοενεργά στην πτητική φάση Φιλικά προς το περιβάλλον και τον καταναλωτή

6 Σκοπός Μελέτη της αποτελεσματικότητας των αιθέριων ελαίων από τα αρωματικά φυτά της Κρήτης δίκταμο, φασκομηλιά και ρίγανη στην αντιμετώπιση των κυριότερων παθογόνων των βασικών λαχανοκομικών προϊόντων της Κρήτης. Αξιολόγηση της επίδρασης των αιθέριων ελαίων στα ποιοτικά χαρακτηριστικά των καρπών και ο προσδιορισμός των κατάλληλων συνθηκών εφαρμογής για τη διατήρηση ή/και τη βελτίωση της ποιότητας των καρπών.

7 Βιολογικό υλικό: Αιθέρια Έλαια Δίκταμο (Origanum dictamnus L.) Φασκόμηλο (Salvia triloba L.) Ρίγανη (Origanum vulgare subsp. Hirtum)

8 Βιολογικό υλικό: Μύκητες Botrytis cinerea Colletotrichum coccodes Alternaria alternata Rhizopus stolonifer Sclerotinia sclerotiorum

9 Βιολογικό υλικό: Κηπευτικά Τομάτα (Solanum lycopersicum L., cv. Shiren) Πιπεριά (Capsicum annum L., cv. Sammy) Μελιτζάνα (Solanum melongena L., cv. Vernina) Αγγούρι (Cucumis sativus L., cv. Datis)

10 Στόχος Μελέτη της επίδρασης της συγκέντρωσης ή/και της διάρκειας εφαρμογής των αιθέριων ελαίων στην ανάπτυξη των μυκήτων in vitro και σε καρπούς κηπευτικών. Αξιολόγηση μυκητοκτόνου ή μυκητοστατικής δράσης των πτητικών. Διερεύνηση πιθανού φαινομένου επαγωγής της αντίστασης των καρπών στα παθογόνα από την έκθεση στα αιθέρια έλαια. Μελέτη της επίδρασης των αιθέριων ελαίων σε βασικά ποιοτικά χαρακτηριστικά των καρπών.

11 Πειραματική διάταξη In vitro Τρυβλία με θρεπτικό μέσο εμβολιάστηκαν με τους μύκητες και εκτέθηκαν σε διάφορες συγκεντρώσεις αιθέριου ελαίου σε συνεχόμενη ή/και διακοπτόμενη εφαρμογή, ή πρώτα εκτέθηκαν στα πτητικά και έπειτα εμβολιάστηκαν. In situ Καρποί εμβολιάστηκαν με τους μύκητες τοποθετήθηκαν σε δοχεία και εκτέθηκαν στα πτητικά σε συνεχόμενη ή διακοπτόμενη εφαρμογή. Καρποί εκτέθηκαν στα αιθέρια έλαια σε διάφορους χρόνους εφαρμογής και έπειτα εμβολιάστηκαν με τα παθογόνα. Καρποί μεταχειρίστηκαν με τα αιθέρια έλαια και έπειτα αξιολογήθηκαν βασικά ποιοτικά χαρακτηριστικά των καρπών με την παρακολούθηση μακροσκοπικών, βιοχημικών και φυσιολογικών παραμέτρων. Συνθήκες αποθήκευσης 12 C (±0.5) και 95% RH

12 Αποτελέσματα

13 Ανάλυση αιθέριων ελαίων Χημική ανάλυση των αιθέριων ελαίων με GC - MS Αέρια χρωματογραφία των αιθέριων ελαίων από δίκταμο Ποιοτικός και ποσοτικός προσδιορισμός (% v/v) των αιθέριων ελαίων από δίκταμο No Compound R.I. b Retention time Percentage (%) Composition 1 α-thujene α-pinene a Sabinene β-pinene a Octen-3-ol β-myrcene α-phellandrene α-terpinene p-cymene a Limonene a γ-terpinene a cis-sabinene hydrate Linalool a Terpinen-4-ol Thymoquinone Thymol a Carvacrol a α-cubenene α-copaene β-caryophyllene β-bisabolene δ-cadinene Thymohydro quinone Caryophyllene oxide Total (%) Monoterpene hydrocarbons Oxygenated monoterpenes Sesquiterpene hydrocarbons 2.68 a) Identification by comparison of retention times and co-injection with authentic compound. b) R.I. (Retention Indices) from experimental using a SBP-5 column using a homologous series of n-alkanes (C9-C25).

14 In vitro : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων Ανασταλτική επίδραση στην ανάπτυξη της μυκηλιακής υφής και στη σποριογένεση Μυκητοκτόνος δράση στην υψηλότερη συγκέντρωση και στη μεγαλύτερη διάρκεια εφαρμογής Επίδραση της συγκέντρωσης αιθέριου ελαίου (ppm) δίκταμου στην ανάπτυξη των μυκήτων Sclerotinia sclerotiorum και Botrytis cinerea

15 In vitro : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων Δίκταμο (Origanum dictamnus L.) Ρίγανη (Origanum vulgare subsp. Hirtum) Συγκέντρωση (ppm) Επίδραση της συγκέντρωσης των αιθέριων ελαίων στην ανάπτυξη του μύκητα Rhizopus stolonifer Φασκόμηλο (Salvia triloba L.)

16 In vitro : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων Επίδραση της διάρκειας εφαρμογής στην ανάπτυξη του B. cinerea

17 In situ : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων Αναστολή της ανάπτυξης της ασθένειας μειωμένη επιφάνεια σήψης μειωμένη παραγωγή σπορίων Επίδραση αιθέριου ελαίου δίκταμου στην ανάπτυξη του B. cinerea Συγκέντρωση (ppm)

18 In situ : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων Botrytis cinerea Coletotrichum coccodes Rhizopus stolonifer Alternaria alternata Συγκέντρωση (ppm) Επίδραση αιθέριου ελαίου από δίκταμο στην ανάπτυξη των παθογόνων

19 In situ : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων Αναστολή της εξάπλωσης της ασθένειας με μικρής διάρκειας εφαρμογή (24 h) μειωμένη παραγωγή σπορίων Χρόνος έκθεσης στη συγκέντρωση 50 ppm αιθέριου ελαίου (ημέρες) Σποριογένεση

20 In situ : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων Πιθανό φαινόμενο επαγωγής της αντίστασης των καρπών στα παθογόνα από την εφαρμογή των αιθέριων ελαίων μειωμένη επιφάνεια σήψης μειωμένη παραγωγή σπορίων

21 In situ : Επίδραση των πτητικών στην ποιότητα των καρπών Μακροσκοπικός και Οργανοληπτικός Έλεγχος Οι καρποί που μεταχειρίστηκαν με αιθέρια έλαια δεν εμφάνισαν ορατά συμπτώματα, ανωμαλίες ή υπολειμματική οσμή, ακόμη και στην υψηλότερη συγκέντρωση Βασικοί δείκτες ποιότητας (συνεκτικότητα της σάρκας, ολικά διαλυτά στερεά, ph, οξύτητα, απώλεια υγρασίας, ολικές φαινόλες, αντιοξειδωτική ικανότητα, αναπνευστική δραστηριότητα, χρώμα L, C, h) δεν επηρεάστηκαν από την παρουσία αιθέριου ελαίου. Δύο σημαντικοί δείκτες ποιότητας των καρπών μελιτζάνας, η φωτεινότητα του περικαρπίου και της σάρκας, διατηρήθηκαν σε καλύτερα επίπεδα σε σχέση με τους καρπούς του μάρτυρα

22 Συνεχιζόμενες εργασίες Μελέτη της επίδρασης αιθέριων ελαίων σε βιοχημικά και μοριακά χαρακτηριστικά καρπών τομάτας (κλιμακτηρικός καρπός) και πιπεριάς (μη κλιμακτηρικός καρπός) Δείκτες που συνδέονται με την οξειδωτική καταπόνηση όπως, αντιοξειδωτική ενεργότητα, υπεροξείδωση λιπιδίων, έκφραση των ενζύμων περοξειδάση (POD), καταλάση (CAT), ασκορβική περοξειδάση (APX) και υπεροξειδική δισμουτάση (SOD) Έκφραση ενζύμων και επίπεδα δεικτών που σχετίζονται με το μεταβολικό μονοπάτι σύνθεσης του αιθυλενίου Έκφραση των ενζύμων συνθετάση της γλουταμίνης (GS) και γλουταμινική αφυδρογονάση (GDH) που συμμετέχουν στη σύνθεση αμινοξέων

23 Συμπεράσματα Τα αποτελέσματα της μελέτης υποστηρίζουν την πιθανή αξιοποίηση των αιθέριων ελαίων μετασυλλεκτικά για τη συντήρηση νωπών κηπευτικών: αντιμικροβιακή δράση ενάντια σε μετασυλλεκτικές ασθένειες αναστέλλουν την ανάπτυξη των μυκήτων περιορίζουν την εξάπλωση της ασθένειας διατηρούν την ποιότητα των προϊόντων

24 Συμπεράσματα Τα ευρήματα έχουν σημαντική εμπορική σημασία πιθανή πρακτική εφαρμογή των αιθέριων ελαίων συστήματα αποθήκευσης συστήματα συσκευασίας (active packaging)

25 Διάχυση αποτελεσμάτων Stavropoulou A., Loulakakis K., Magan N., Tzortzakis N., Origanum dictamnus Oil Vapour Suppresses the Development of Grey Mould in Eggplant Fruit In Vitro. BioMed Research International, vol. 2014, Article ID , pp Stavropoulou A., Tzortzakis N., Goumas D., Loulakakis K., Exploitation of Origanum dictamnus oil vapour to control Botrytis cinerea postharvest development in key horticultural products of Crete. 18th International Plant Protection Congress IPPC, Berlin, Germany, August 2015, P SPP 21. Stavropoulou A., Loulakakis K., Lydakis D., Magan N., Tzortzakis N., Exploitation of dittany (Origanum dictamnus) oil for the tomato fruit preservation against Botrytis cinera. III International Symposium on Postharvest Pathology, Bari, Italy, June Baltzakis I., Stavropoulou A., Kaselaki A., Magan N., Loulakakis K., Investigating the action of essential oils from Salvia triloba and Origanum dictamnus on the growth of post-harvest diseases of cucumber fruits. Postharvest Unlimited ISHS International Conference, Cyprus. Stavropoulou A., Tzortzakis N., Lydakis D., Magan N., Loulakakis K., Origanum dictamnus oil vapour suppress the development of Botrytis cinerea in tomato fruit. Plant Biology Europe FESPB/EPSO Congress, Dublin, Ireland. Σταυροπούλου Α., Γκούμας Δ., Magan N., Τζωρτζάκης Ν., Λουλακάκης Κ., Αξιολόγηση της αντιμικροβιακής δράσης του αιθέριου ελαίου από δίκταμο για τον έλεγχο της ανάπτυξης του Botrytis cinereα in vitro και σε καρπούς τομάτας. 17o Πανελλήνιο Φυτοπαθολογικό Συνέδριο Βόλος. Σταυροπούλου Α., Μπαλτζάκης Ι., Κασελάκη Α., Στεφανάκης Μ., Magan N., Τζωρτζάκης Ν., Λουλακάκης Κ., Επίδραση αιθέριου ελαίου από δίκταμο στην ανάπτυξη του μύκητα B. cinerea in vitro και σε καρπούς μελιτζάνας. 26ο Συνέδριο Ελληνικής Εταιρείας Επιστήμης Οπωροκηπευτικών, Καλαμάτα. Μπαλτζάκης Ι., Σταυροπούλου Α., Κασελάκη Α., Magan N., Τζωρτζάκης Ν., Λουλακάκης Κ., Διερεύνηση της δράσης των αιθέριων ελαίων από φασκόμηλο και δίκταμο στην ανάπτυξη μετασυλλεκτικών παθογόνων σε καρπούς αγγουριάς (Cucumis sativus L.). 26ο Συνέδριο Ελληνικής Εταιρείας Επιστήμης Οπωροκηπευτικών, Καλαμάτα.

26 Μέλη της ερευνητικής ομάδας ΤΕΙ Κρήτης Δρ. Λουλακάκης Κων/νος, Καθηγητής Δρ. Γκούμας Δημήτριος, Καθηγητής Δρ. Δραγασάκη Μαγδαληνή, Επικ. Καθηγήτρια Δρ. Λυδάκης Δημήτριος, Ομότιμος Καθηγητής Δρ. Πασχαλίδης Κων/νος, Καθηγητής Εφαρμογών Σταυροπούλου Ανδριάνα, Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Κονσολάκης Γεώργιος, Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Δρ. Χριστοφάκη Μαρία, Τεχνολόγος Γεωπόνος Στεφανάκης Μιχάλης, Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Χριστουλάκη Μαρία Ειρήνη, Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Μπαλτζάκης Ιωάννης, Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Μαραγκάκης Αριστείδης, Τεχνολόγος Γεωπόνος Τεχνολογικό Πανεπιστημιο Κύπρου Δρ. Τζωρτζάκης Νικόλαος, Επικ. Καθηγητής Cranfield University, UK Dr. Magan Naresh, Καθηγητής Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Δρ. Κανελλής Άγγελος, Καθηγητής