Παραλαβή αντιοξειδωτικών από το αρωματικό φυτό Satureja thymbra (θρούμπι) και μελέτη της δράσης του σε συστήματα τροφίμων Ε. Χουλιτούδη, Κ. Μπράβου, Α. Μπιμπίλας, Δ. Τσιμογιάννης, Β. Ωραιοπούλου Εργαστήριο Χημείας & Τεχνολογίας Τροφίμων, Σχολή Χημικών Μηχανικών, ΕΜΠ
Το αρωματικό φυτό Satureja thymbra Ανήκει στην οικογένεια των χειλανθών (Lamiaceae) Ευδοκιμεί σε πολλές περιοχές της Ελλάδας και ανήκει στην ίδια οικογένεια με το θυμάρι (Thymus capitatus) και την ρίγανη (Origanum hirtum) Αποτελεί πηγή αντιοξειδωτικών ενώσεων, καθώς τα εκχυλίσματα του έχουν την ικανότητα δέσμευσης ελευθέρων ριζών Το αιθέριο έλαιο εμφανίζει αντιμικροβιακές ιδιότητες κυρίως λόγω της υψηλής συγκέντρωσης της καρβακρόλης Εμφανίζει αντικαρκινικές ιδιότητες (π.χ. καρβακρόλη σε πειραματόζωα)
Η προσθήκη φυσικών αντιοξειδωτικών σε τρόφιμα Ο οξειδωτικός ταγγισμός ελαίων και γαλακτωμάτων γίνεται με ταχείς ρυθμούς (π.χ. μαγιονέζα) γεγονός που οδηγεί στην αναζήτηση τρόπων για αύξηση της διάρκειας ζωής τους Η μελέτη της οξείδωσης των γαλακτωμάτων παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον λόγω των αντικρουόμενων αποτελεσμάτων στην έως τώρα διεθνή βιβλιογραφία Μεταξύ των μεθόδων προστασίας των λιπών και ελαίων από οξειδωτικά φαινόμενα, εξέχουσα θέση κατέχει η χρήση πρόσθετων ουσιών οι οποίες χαρακτηρίζονται ως αντιοξειδωτικά Η έρευνα στη τεχνολογία τροφίμων έχει πλέον στραφεί στην αναζήτηση φυσικών αντιοξειδωτικών έναντι συνθετικών, με σκοπό την προστασία των λιπαρών υλών από οξειδωτικά φαινόμενα Η προσθήκη φυσικών αντιοξειδωτικών σε τρόφιμα μπορεί να προσδώσει σε αυτά και βιοενεργές ιδιότητες λειτουργώντας έτσι προς όφελος της υγείας του ανθρώπου, «Λειτουργικά τρόφιμα»
Στόχος της παρούσας εργασίας Απομόνωση των βιοδραστικών συστατικών (αιθέριο έλαιο, εκχυλίσματα) του αρωματικού φυτού Satureja thymbra Ταυτοποίηση των κύριων συστατικών των κλασμάτων που απομονώθηκαν με χρωματογραφικές μεθόδους Προσδιορισμός της ικανότητας δέσμευσης ελευθέρων ριζών με τη μέθοδο DPPH στο αιθέριο έλαιο και στα εκχυλίσματα που παρασκευάστηκαν Προσδιορισμός των ολικών φαινολών με την μέθοδο Folin-Ciocalteu στα εκχυλίσματα που παρασκευάστηκαν Μελέτη της αντιοξειδωτικής δράσης των εκχυλισμάτων σε: καθαρό φοινικέλαιο σε γαλακτώματα σε chips πατάτας
Πειραματικό μέρος
Ανάκτηση δραστικών αντιοξειδωτικών κλασμάτων Υδροατμοαπόσταξη Αιθέριο έλαιο (OIL s ) Υδατικό εκχύλισμα (W s ) Ανθόνερο Ξήρανση + κονιοποίηση φυτόμαζας Εξαντλητική εκχύλιση σε συσκευή Soxhlet Εκχύλισμα οξικού αιθυλεστέρα (EAc s ) Αιθανολικό εκχύλισμα (E s )
Ταυτοποίηση και ποσοτικοποίηση των συστατικών του αιθέριου ελαίου με GC-MS OILs % sd Ένωση R.I. Αrea 1. α-thujene 928 1.79 0.03 2. α-pinene 937 0.88 0.01 3. camphene 952 0.23 0.01 4. 2-β-pinene 980 0.35 0.01 5. β-myrcene 991 1.34 0.05 6. I-phellandrene 1008 0.32 0.01 7. α-terpinene 1021 3.62 0.01 8. p-cymene 1029 9.28 0.07 9. γ-terpinene 1063 40.9 0.5 10. linalool-l 1101 0.28 0.00 11. 1-borneol 1175 1.14 0.01 12. 4-terpineol 1185 0.16 0.09 13. anisole 1248 1.21 0.01 14. p-thymol 1296 0.05 0.01 15. carvacrol 1307 30.79 0.47 16. trans-caryophyllene 1438 7.56 0.09 17. α-humulene 1473 0.34 0.06 18. caryophyllene oxide 1607 0.14 0.01
Τα κύρια συστατικά των εκχυλισμάτων και η αντιριζική τους δράση Φαινολικά οξέα Ροσμαρινικό Λιθοσπερμικό Σαλβιανολικό Διϋδροφλαβο νόλες/ φλαβανόνες Εριοδικτυόλη Ναριγγενίνη Φλαβόνες/ φλαβονόλες Λουτεολίνη Απιγενίνη Κερκετίνη mg / g ξηρού εκχυλίσματος EAcs Es Ws Ολικά φαινολικά οξέα 45.38 204.8 104.26 Ολικές διϋδροφλαβονόλες/φλαβανόνες 10.76 0.73 4.22 Ολικές φλαβόνες/φλαβονόλες 81.55 132.8 87.20 Ολικές Φαινόλες (Folin-Ciocalteu) 154.0 289.3 249.5 EC₅₀ (g εκχ. / kg DPPH) 707 222 267
Ενσωμάτωση εκχυλίσματος οξικού αιθυλεστέρα σε φοινικέλαιο Προσθήκη 500 ppm εκχυλίσματος (ξ.β.) Μελέτη επιταχυνόμενης οξείδωσης του ελαίου (70 C) σε κλίβανο Μέτρηση αριθμού υπεροξειδίων (Peroxide Value, PV) συναρτήσει του χρόνου οξείδωσης Προσδιορισμός της παραμέτρου Προστασίας (P), που εκφράζει την % μείωση της σταθεράς σχηματισμού υδροϋπεροξειδίων του εμπλουτισμένου ελαίου, ως προς τη σταθερά του καθαρού ελαίου P k k 1 i i : η σταθερά αύξησης του PV στο εμπλουτισμένο έλαιο. = 100% k k c c : η σταθερά αύξησης του PV του καθαρού ελαίου.
Επίδραση της προσθήκης του εκχυλίσματος οξικού αιθυλεστέρα σε φοινικέλαιο
Ενσωμάτωση εκχυλισμάτων του αρωματικού φυτού σε γαλακτώματα Εκχύλισμα οξικού αιθυλεστέρα EAcs Γαλάκτωμα φοινικέλαιου Αιθανολικό εκχύλισμα Es Υδατικό εκχύλισμα Ws
Ενσωμάτωση εκχυλισμάτων του αρωματικού φυτού σε γαλακτώματα Γαλακτώματα τύπου έλαιο σε νερό σε συγκέντρωση 30% w/w Λιπαρή φάση: Φοινικέλαιο Γαλακτωματοποιητής: Tween 20, 2% Ρύθμιση ph της συνεχούς φάσης στην τιμή 6,8 Ομογενοποιητής υψηλής ταχύτητας προγαλάκτωμα Ομογενοποιητής υψηλής πίεσης δύο σταδίων 1º στάδιο: 20 bar, 2º στάδιο: 400 bar Οξείδωση γαλακτωμάτων: 70 C Τα πρωτογενή προϊόντα της οξείδωσης μετρήθηκαν με την μέθοδο του αριθμού υπεροξειδίων (PV) και των συζυγών διενίων (CD) Η μέτρηση των δευτερογενών προϊόντων οξείδωσης πραγματοποιήθηκε με τον αριθμό της p-ανισιδίνης (p-av) Υπολογισμός δείκτη ΤΟΤΟΧ
Ενσωμάτωση εκχυλισμάτων του αρωματικού φυτού σε γαλακτώματα Πρωτογενή προϊόντα οξείδωσης 50.0 8.0 45.0 40.0 7.0 PV (meq O₂/kg oil) 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 CD (g/kg oil) 6.0 5.0 4.0 10.0 5.0 3.0 0.0 0 10 20 2.0 0 5 10 15 20 EAcs Es Ws EAcs Es Ws W s > E s >> EAc s
Ενσωμάτωση εκχυλισμάτων του αρωματικού φυτού σε γαλακτώματα Δευτερογενή προϊόντα οξείδωσης 40.0 Anisidine Value 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 EAcs Es Ws 5.0 0.0 0 5 10 15 20 25
Ενσωμάτωση εκχυλισμάτων του αρωματικού φυτού σε γαλακτώματα TΟΤΟΧ value = 2(PV) + AnV
Δοκιμές εκχυλισμάτων για την προστασία chips πατάτας EAcs Es Προσθήκη στο λάδι τηγανίσματος (500 ppm) Προσθήκη στην επιφάνεια των chips (500 ppm) Προσθήκη στο υλικό συσκευασίας (1,5 g/m²) Αποθήκευση συσκευασμένων chips στους 70 ºC (επιταχυνόμενη οξείδωση)
Ενσωμάτωση εκχυλισμάτων του αρωματικού φυτού σε chips Το έλαιο τηγανίσματος: φοινικέλαιο Θερμοκρασία τηγανίσματος: 180 ºC Πολυστρωματικό υλικό συσκευασίας (OPP 20 μm/ink/adhesive/pet MET 12 μm/adhesive//pe 75 μm STC Μετρήθηκε η περιεκτικότητα σε οξυγόνο εντός της συσκευασίας Διπλές δειγματοληψίες Εκχύλιση των chips με εξάνιο Μέτρηση πρωτογενών και δευτερογενών προϊόντων οξείδωσης
Ενσωμάτωση εκχυλίσματος ΕΑcs στο έλαιο του τηγανίσματος 120.0 14.0 P.V. (meq O₂ / kg oil) 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 Eacs in frying oil CD (g/kg oil) 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 Eacs in frying oil 0.0 0 10 20 30 40 2.0 0 10 20 30 40 25.0 20.0 Anisidine Value 15.0 10.0 5.0 0.0 EAcs in frying oil 0 10 20 30 40
Προσθήκη των εκχυλισμάτων στην επιφάνεια των chips Πρωτογενή προϊόντα οξείδωσης 120.0 14.0 Es on chips Es on chips 100.0 Eacs on chips 12.0 EAcs on chips P.V. (meq O₂ /kg oil) 80.0 60.0 40.0 CD (g/kg oil) 10.0 8.0 6.0 20.0 4.0 0.0 0 10 20 30 40 2.0 0 10 20 30 40
Προσθήκη των εκχυλισμάτων στο υλικό συσκευασίας αποθήκευσης των chips Πρωτογενή προϊόντα οξείδωσης 120.0 14.0 100.0 Es on packaging EAcs on packaging 12.0 Εs on packaging EAcs on packaging P.V. (meq O₂ / kg oil) 80.0 60.0 40.0 CD (g/kg oil) 10.0 8.0 6.0 20.0 4.0 0.0 0 10 20 30 40 2.0 0 10 20 30 40
Δευτερογενή προϊόντα οξείδωσης κατά την ενσωμάτωση των εκχυλισμάτων στο υλικό συσκευασίας και στην επιφάνεια των chips 25.0 25.0 20.0 20.0 Anisidine Value 15.0 10.0 Anisidine Value 15.0 10.0 5.0 5.0 Es on packaging Es on chips EAcs on packaging EAcs on chips 0.0 0 10 20 30 40 0.0 0 10 20 30 40
% περιεκτικότητα του Ο₂ εντός της συσκευασίας 21 21 20 20 19 19 18 18 17 17 % O₂ 16 15 14 13 12 11 Es on packaging EAcs on packaging 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 % O₂ 16 15 14 13 12 11 Es on chips EAcs on chips 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 % O₂ 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 Eacs in frying oil 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Γενικά συμπεράσματα Διαπιστώθηκε το πλούσιο φαινολικό περιεχόμενο και η υψηλή αντιριζική δράση των εκχυλισμάτων της Satureja thymbra H υψηλή αντιριζική δράση οφείλεται κυρίως στην αυξημένη συγκέντρωση πολυφαινολών και ιδιαίτερα ροσμαρινικού και σαλβιανολικού οξέος Η προσθήκη του εκχυλίσματος ΕΑc s σε καθαρό φοινικέλαιο εμφάνισε P=44% Κατά την προσθήκη των εκχυλισμάτων EΑc s, E s και W s σε γαλακτώματα, το Ε s εμφάνισε την υψηλότερη προστασία έναντι της οξείδωσης Η προσθήκη του εκχυλίσματος ΕΑc s απευθείας στο λάδι του τηγανίσματος, δεν εμφάνισε σημαντική προστασία Η ενσωμάτωση των εκχυλισμάτων ΕΑc s και E s στην επιφάνεια των chips, επιμήκυνε τον χρόνο επώασης της οξείδωσης κατά 20% Η προσθήκη των εκχυλισμάτων ΕΑc s και E s στο υλικό συσκευασίας μείωσε τον ρυθμό οξείδωσης ακολουθώντας τη σειρά : ΕΑc s > E s
Σας ευχαριστούμε H παρούσα ερευνητική εργασία πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος BioActiveHealth (Bioactive essential oils and other beneficial substances isolated from Greek and Chinese endemic species with health promoting properties, κωδικός προγράμματος 12CHN409), το οποίο συγχρηματοδοτήθηκε από την Ελλάδα και την Ευρωπαϊκή Ένωση, ΕΠΑΝ II, ΕΣΠΑ 2007-2013.