Διερεύνηση της επίδρασης των συνθηκών απόσταξης στα αιθέρια έλαια ελίχρυσου (Helichrysum italicum), ρίγανης (Origanum vulgare subsp. hirtum) και λεβάντας (Lavandula angustifolia) και μελέτη της χημικής τους σύστασης με την τεχνική Headspace GC-MS
Creators: name: Γιανναρέλλη, Γεωργία Παναγιώτη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Αιθέρια έλαια
Αέρια Χρωματογραφία Υπερκείμενης φάσης – Φασματομετρία Μάζας
Αρωματικά φυτά
Essential oils
Headspace GC-MS
Aromatic plants

description: Τα αρωματικά-φαρμακευτικά φυτά και τα αιθέρια έλαιά τους έχουν μεγάλη οικονομική αξία για την αρωματοποιία, τη γεωργία και τη βιομηχανία τροφίμων. Είναι γνωστό από την αρχαιότητα ότι εκτός από την χρήση τους στην μαγειρική αξιοποιούνται και για τις φαρμακευτικές ιδιότητές τους. Τα αρωματικά φυτά και ιδιαίτερα τα αιθέρια έλαιά τους έχουν μελετηθεί εκτενώς λόγω της αντιοξειδωτικής, αντιμικροβιακής, αντιφλεγμονώδους και αντικαρκινικής δράσης που φαίνεται να παρουσιάζουν χάρη σε ορισμένα βιολογικά ενεργά συστατικά που βρίσκονται σε αυτά. Τα αρωματικά φυτά που ανήκουν στο γένος Helichrysum (οικογένεια Asteraceae) είναι γνωστά ως αιώνια λουλούδια και έχουν αποτελέσει αντικείμενο μελέτης εξαιτίας της χημικής τους σύστασης και των βιολογικών δράσεών τους. Πρόκειται για ξηρόφυτα που αναπτύσσονται στην Αφρική, τη λεκάνη της Μεσογείου, τη Μακρονησία, την κεντρική Ασία και την Ινδία. Στην κατηγορία των αρωματικών φυτών ανήκει και η ρίγανη (Origanum vulgare subsp. hirtum), ένα πολυετές, θαμνώδες, ποώδες φυτό το οποίο είναι ευρέως διαδεδομένο στην περιοχή της Μεσογείου. Ήδη από τον πρώτο αιώνα, ο Έλληνας γιατρός Διοσκουρίδης περιέγραψε τη ρίγανη ως φάρμακο κάτι που φαίνεται να επιβεβαιώνεται από τις μελέτες που αποδεικνύουν την αντιοξειδωτική, αντιφλεγμονώδη και αντιμικροβιακή δράση της. Η λεβάντα ανήκει στην οικογένεια Lamiaceae και είναι επίσης γνωστή από την αρχαιότητα, όπως αποδεικνύεται από την εργασία του Διοσκουρίδη που εξυμνεί τις φαρμακευτικές της ιδιότητες. Πρόκειται για ένα πολυετές αρωματικό φυτό που συναντάται στη Νότια Ευρώπη και την Μεσόγειο. Το αιθέριο έλαιο της λεβάντας έχει αποδειχθεί ότι έχει ποικίλες βιολογικές δράσεις. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η βελτιστοποίηση των συνθηκών απόσταξης πιλοτικής κλίμακας που μεγιστοποιούν την απόδοση των αιθέριων ελαίων των τριών αρωματικών φυτών και συγκεκριμένων βιοδραστικών ενώσεων καθώς και η χημική ανάλυση αυτών των αιθέριων ελαίων. Αρχικά, έγινε η συλλογή των φυτών από καλλιέργειες στο νομό Χαλκιδικής και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε η ατμοαπόσταξή τους σε πιλοτική κλίμακα στο αποστακτήριο της εταιρείας Vessel Essential Oils. Οι συνθήκες του κάθε πειράματος απόσταξης επιλέχθηκαν έπειτα από Πειραματικό Σχεδιασμό (Design of Experiments, DoE), με σκοπό τη διερεύνηση της επίδρασης των συνθηκών της διεργασίας στην απόδοση της απόσταξης και στην ποιότητα των αιθέριων ελαίων. Έτσι πραγματοποιήθηκαν για το κάθε φυτό 32 αποστάξεις με διαφορετικό χρόνο απόσταξης, θερμοκρασία και πίεση ατμού, που αποτέλεσαν τους παράγοντες στον εδροκεντρωμένο κεντρικό σύνθετο σχεδιασμό (Face-Centered Central Composite Design) που εφαρμόστηκε. Έπειτα από την παραλαβή των αιθέριων ελαίων ακολούθησε η ανάλυσή τους με την τεχνική της Αέριας Χρωματογραφίας Υπερκείμενης φάσης - Φασματομετρίας Μάζας (Headspace GC-MS). Με τις μεθόδους GC-MS που αναπτύχθηκαν, εντοπίστηκαν 62 πτητικές ενώσεις στο αιθέριο έλαιο του ελίχρυσου, 21 ενώσεις στο αιθέριο έλαιο της ρίγανης και 35 συστατικά στο αιθέριο έλαιο της λεβάντας και καταγράφηκε η σχετική αφθονία τους.Το α-πινένιο ήταν το κυρίαρχο συστατικό στο αιθέριο έλαιο του ελίχρυσου σε όλες τις συνθήκες απόσταξης που εφαρμόστηκαν. Τα δυο συστατικά με βάση τα οποία έγινε η βελτιστοποίηση της απόσταξης ήταν το γ- κουρκουμένιο και ο οξικός νερυλεστέρας. Σε ότι αφορά τον οξικό νερυλεστέρα φαίνεται να έχει τη μέγιστη απόδοση σε χρόνο 95 min. Η καρβακρόλη ήταν το κυρίαρχο συστατικό του αιθέριου ελαίου της ρίγανης σε όλες τις συνθήκες απόσταξης που εφαρμόστηκαν. Η ανάλυση των δεδομένων έδειξε ότι η απόδοση της απόσταξης επηρεάζεται κυρίως από τον χρόνο. Στο αιθέριο έλαιο της λεβάντας κυρίαρχο συστατικό σε όλες τις αποστάξεις ήταν η λιναλοόλη. Η απόδοση της απόσταξης καθώς και τα δυο συστατικά του αιθέριου ελαίου με βάση τα οποία έγινε η βελτιστοποίηση - συγκεκριμένα η λιναλοόλη και ο οξικός λιναλυλεστέρας επηρεάζονται κυρίως από τον χρόνο -.
description: Aromatic-medicinal herbs and their essential oils have great economic value for the perfumery, agriculture and food industry. Ever since ancient times, people used herbs not only for the special flavor, but also for their medicinal properties. Aromatic plants and especially their essential oils have been extensively studied because of their antioxidant, antimicrobial, anti-inflammatory and anti-cancer properties attributed to the high content of active ingredients. Helichrysum (family Asteraceae) known as immortelle has been studied due to its phytochemical and pharmacological properties. It prefers dry areas and it is native to Africa, the Mediterranean region, Macronesia, Central Asia and India. Origanum vulgare subsp. hirtum commonly known as oregano falls also into the category of aromatic herbs. It is a perennial, herbaceous sub-shrub, endemic across Mediterranean. Since the Greek doctor Dioskourides, it is known as a medicine, which has been confirmed nowadays by research that prove its antioxidant, anti-inflammatory and antimicrobial properties. Plants belonging to Lavender genus (family Lamiaceae) are known since ancient times for their medicinal use. It is a perennial aromatic plant, native to Southern Europe and the Mediterranean. Its essential oil exhibits a variety of biological properties. Aim of the present work was to optimize the pilot scale distillation conditions that maximize the yield of the essential oils, as well as the yield of specific bioactive compounds of them. The plants were collected from the region of Chalkidiki and a series of distillation experiments were conducted. Specifically, all distillations were conducted in pilot scale at the industrial distillery of Vessel Essential Oils and the process parameters of the 32 steam distillation experiments selected were: time, temperature and pressure, implementing a Face-Centered Composite experimental design. The chemical composition of the essential oils was determined and the yields of compounds of interest were compared. Essential oils’ composition was determined by Headspace GC-MS analysis. With the applied GC-MS method, 62 volatile compounds in the headspace of helichrysum essential oils, 21 compounds in the headspace of the oregano essential oils and 35 components in the headspace of lavender essential oils were identified and their relative percentages were recorded. A-pinene was the most prominent constituent in the essential oil of helichrysum under all distillation conditions applied. The two constituents based on which the distillation was optimized were γ-curcumene and neryl acetate. The highest neryl acetate yield was obtained after 95 min. Carvacrol was the most prominent constituent in the essential oil of oregano under all distillation conditions applied. Data processing revealed time as the main factor which most affected the yield. In the essential oil of lavender, the dominant component under all distillation conditions was linalool. It was concluded that the factor that most affects the total yield and yields of linalool and linalyl acetate was the distillation time.