Συστηματική μελέτη βιοπολυμερών και υδροκολλοειδών από τον καρπό της μπάμιας (Abelmoschus esculentus)
Authors: Δημοπούλου Μαρία 
Published: September 2021

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκαν συστηματικά βιοπολυμερή/υδροκολλοειδή από τον καρπό της μπάμιας (Abelmoschus esculentus). Οι πολυσακχαρίτες της μπάμιας απομονώθηκαν με διάφορες μεθόδους εκχύλισης και έπειτα πραγματοποιήθηκε φυσικοχημικός χαρακτηρισμός τους.Οι θερμοδυναμικές ιδιότητες του εκχυλίσματος μελετήθηκαν μέσω της ανάστροφης αέριας χρωματογραφίας (IGC). Ο επιφανειακός χαρακτηρισμός έδειξε ότι η επιφάνειά του βιοπολυμερούς είναι αμφοτερική, με έντονα βασικό χαρακτήρα. Ακολούθησε θερμοδυναμικός χαρακτηρισμός από τον οποίο προέκυψαν θερμοδυναμικές παράμετροι της εσωτερικής του δομής, καθώς και δεδομένα διαλυτότητάς του σε σειρά διαλυτών. Επιπλέον, παρατηρήθηκε ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας η συνολική παράμετρος διαλυτότητας μειώνεται, ενώ η μερική παράμετρος διαλυτότητας λόγω δεσμών υδρογόνου αυξάνεται, γεγονός που υποδηλώνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της δομής των μακρομορίων της μπάμιας σταθεροποιείται μέσω δεσμών υδρογόνου.Προκειμένου να μελετηθεί η διαμόρφωση του μορίου στο χώρο και το δίκτυο δεσμών υδρογόνου στο εκχύλισμα, πραγματοποιήθηκε χαρακτηρισμός του, μέσω της διαφορικής μικροθερμιδομετρίας σάρωσης (μ–DSC). Για το λόγο αυτό, ως διαλύτες χρησιμοποιήθηκαν μείγματα νερού με διμεθυλοσουλφοξείδιο (DMSO), το οποίο έχει την ιδιότητα να προκαλεί σχάση των δεσμών υδρογόνου. Πιο συγκεκριμένα, παρασκευάστηκαν διαλύματα DMSO/νερού σε διαφορετικές αναλογίες όγκου και πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις μ–DSC τόσο στα απευθείας παρασκευασθέντα διαλύματα, όσο και στα διαλύματα, κατόπιν σταδιακής ή/και απότομης αραίωσης με προσθήκη νερού, αλλά και σε διαλύματα, κατόπιν σταδιακής αραίωσης με προσθήκη DMSO. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν επιβεβαίωσαν ότι οι πολυσακχαρίτες της μπάμιας σε υδατικό διάλυμα αυτο-οργανώνονται σε δομές που κυριαρχούνται από δεσμούς υδρογόνου, σταθεροποιημένοι, ωστόσο, σε ψευδο-σταθερές καταστάσεις. Το γεγονός αυτό επιβεβαιώθηκε από τη στατική σκέδαση φωτός και τις μετρήσεις εσωτερικού ιξώδους, οι οποίες συνηγορούν πως πρόκειται για υπερμοριακές δομές, οι οποίες αποτελούνται από μεμονωμένα μακρομόρια που οργανώνονται σε εξαμερείς δομές. Στη συνέχεια, κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά βιοπολυμερών μπάμιας με υδροξυαπατίτη, καθώς το εκχύλισμα μπάμιας παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον είτε για αύξηση της βιοενεργότητας είτε για μεταβολή της μηχανικής και θερμικής συμπεριφοράς οστεϊκών μοσχευμάτων. Τα αποτελέσματα έδειξαν επιτυχή παρασκευή σύνθετων πορωδών υλικών, επομένως ένα τέτοιο υλικό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως βάση για ανάπλαση πολλαπλών ιστών ή διεπιφάνειας ιστών.Ακολούθησε παρασκευή νέων γαλακτωματοποιητών από εγγενή συστατικά μπάμιας, μέσω των αντιδράσεων Maillard, με συγκεκριμένα πρωτόκολλα κατεργασίας θέρμανσης–χρόνου, και, έπειτα, εξετάστηκε η γαλακτωματοποιητική ικανότητα των νέων αυτών υλικών. Τα προϊόντα μελετήθηκαν ως προς τη σύστασή τους, ενώ οι φυσικοχημικές μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν έδειξαν ότι το υδροκολλοειδές της μπάμιας, ένας κακός γαλακτωματοποιητής, γίνεται διαμέσου των αντιδράσεων Maillard μεταξύ των ενυπαρχουσών πρωτεϊνών και πολυσακχαριτών του εκχυλίσματος (καλός γαλακτωματοποιητής) και μάλιστα χωρίς καμιά επιπλέον προσθήκη συστατικών, με αποτέλεσμα να αποκτά ιδιαίτερη πρόσθετη αξία το υπό μελέτη υδροκολλοειδές. Τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν με διεπιφανειακές μετρήσεις.Τέλος, πραγματοποιήθηκαν προκαταρκτικά πειράματα ex vivo, με σκοπό να μελετηθεί η κινητική και θερμοδυναμική ρόφησης του βιοπολυμερούς της μπάμιας από τη μυξίνη της βλέννης του λεπτού εντέρου. Για το λόγο αυτό, τρεις διαφορετικές συγκεντρώσεις ξηρού εκχυλίσματος μπάμιας διαλύθηκαν σε προσομοιωμένο εντερικό υγρό και επωάστηκαν σε τέσσερις διαφορετικούς χρόνους πάνω σε συγκεκριμένη επιφάνεια βλέννης του λεπτού εντέρου αρουραίων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το σύστημα, εξαρτάται από τη συγκέντρωση παρέχοντας, έτσι, καλές ενδείξεις για τη μετέπειτα διερεύνηση των ισόθερμων προσρόφησης.