Αξιοποίηση παραπροϊόντων ελαιοτριβείου για την ανάκτηση βιοδραστικών ενώσεων με χρήση καινοτόμων μεθόδων εκχύλισης: Διερεύνηση της αντιοξειδωτικής τους δράσης - Μισυρλή, Θεοδώρα-Βενετία (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Σχεδιασμού και Ανάλυσης Διεργασιών, 2015)
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αξιοποίηση παραπροϊόντων ελαιοτριβείου για την ανάκτηση βιοδραστικών ενώσεων με ιδιαίτερη βιολογική αξία μέσω καινοτόμων μεθόδων εκχύλισης. Στις μέρες μας, υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για τη διαχείριση ή καλύτερα την εκμετάλλευση των υπολειμμάτων που παράγονται από την βιομηχανία τροφίμων, όπως τα παραπροϊόντα των ελαιουργείων κατά την εξαγωγή του ελαιολάδου. Οι ελιές και τα παράγωγά της αποτελούν σημαντικό μέρος της μεσογειακής διατροφής και θεωρείται ότι συμβάλουν στην πρόληψη σοβαρών ασθενειών. Αναγνωρίζονται ως πολύτιμη πηγή φυσικών αντιοξειδωτικών, όπως α- και γ- τοκοφερόλες, υδροξυτυροσόλη, τυροσόλη, φαινολικά οξέα, φλαβονοειδή, λιγνάσες και σεκοϊριδοειδή. Το φορτίο αυτό, που προσδίδει στην ελιά αντιοξειδωτική, αντιμικροβιακή ακόμα και αντικαρικινική δράση, μεταφέρεται κατά τη διεργασία παραγωγής ελαιόλαδου από τις ελιές στο ελαιόλαδο και στα παραπροϊόντα. Έτσι, τα παραπροϊόντα ελαιοτριβείου θα μπορούσαν να είναι μια εναλλακτική πηγή για την ανάκτηση φυσικών αντιοξειδωτικών, τα οποία θεωρούνται απολύτως ασφαλή σε σύγκριση με τα συνθετικά αντιοξειδωτικά. Στην παρούσα μελέτη εξετάστηκε η επίδραση διαφόρων μεθόδων ξήρανσης και εκχύλισης στην αντιοξειδωτική ικανότητα και το φαινολικό φορτίο στερεών παραπροϊόντων ελαιοτριβείου. Συγκεκριμένα, στα δείγματα που μελετώνται εφαρμόστηκαν δύο μέθοδοι ξήρανσης, η επιταχυνόμενη ηλιακή ξήρανση και η ξήρανση σε ρεύμα αέρα. Έπειτα, ανεπεξέργαστα και ξηρά δείγματα εκχυλίστηκαν με δύο συμβατικές μεθόδους την απλή συμβατική μέθοδο με ανάδευση και τη συμβατική μέθοδο εκχύλισης Soxhlet και με δυο καινοτόμες μεθόδους, την εκχύλιση με μικροκύματα και υπέρηχους. Οι διαλύτες που χρησιμοποιήθηκαν σε όλες τις μεθόδους εκχύλισης ήταν νερό και μεθανόλη. Η αποτελεσματικότητα των τεσσάρων μεθόδων εκχύλισης εκφράστηκε σε όρους απόδοσης (gεκχυλίσματος/100 gξηρού υλικού), αντιοξειδωτικής ικανότητας (IC50) και φαινολικού φορτίου (TPC). Η αντιοξειδωτική ικανότητα μετρήθηκε αρχικά ποιοτικά με τη μέθοδο χρωματογραφίας λεπτής στιβάδας (TLC) για την επιλογή των δειγμάτων με υψηλή αντιοξειδωτική δράση με στόχο την περαιτέρω μελέτη τους. Στα δείγματα που επιλέχθηκαν ακολούθησε ποσοτική μέτρηση της αντιοξειδωτικής τους δράσης με τη μέθοδο μέτρησης της αποικοδόμησης της ρίζας 2,2–διφαινυλο-1-πικρυλο-υδραζιλίου (DPPH). Τέλος, έγινε ποσοτικός προσδιορισμός του φαινολικού τους φορτίου με τη μέθοδο Folin-Ciocalteu. Κατά την επεξεργασία των αποτελεσμάτων αρχικά προσδιορίστηκε η κινητική των μεθόδων ξήρανσης με βάση το μοντέλο λεπτής στοιβάδας του Lewis για κάθε τύπο παραπροϊόντος. Παρατηρήθηκε ότι η ξήρανση σε ρεύμα αέρα στους 70οC παρουσιάζει τον καλύτερο ρυθμό και χρόνο ξήρανσης για κάθε τύπο παραπροϊόντος. Όσον αφορά τις μεθόδους εκχύλισης υπολογίστηκαν οι αποδόσεις κάθε μεθόδου και έπειτα μελετήθηκε η επίδραση της ξήρανσης στην εκχυλιστική απόδοση. Βρέθηκε ότι η εκχύλιση με υπέρηχους χρησιμοποιώντας μεθανόλη ως διαλύτη είναι η καλύτερη μέθοδος εκχύλισης όσο αφορά την απόδοση. Ωστόσο, καλύτερη αντιοξειδωτική δράση είχαν τα δείγματα που εκχυλίστηκαν με νερό. Το δείγμα της Soxhlet εκχύλισης προερχόμενο από ξήρανσης σε ρεύμα αέρα στους 70οC παρουσιάζει την καλύτερη αντιοξειδωτική ικανότητα και το υψηλότερο φαινολικό φορτίο με τιμές IC50= 0,74mg/mL και TPC=464,31 (mg GAE/gξ.εκχ.) αποδεικνύοντας ότι η εκχύλιση Soxhlet είναι μια εξαντλητική μέθοδος σε σχέση με τις πράσινες μεθόδους εκχύλισης με μικροκύματα και υπέρηχους. Σημαντικές διαφορές παρουσιάστηκαν μεταξύ των ανεπεξέργαστων δειγμάτων και των ξηρών δειγμάτων σχετικά με την εκχύλιση. Αναμέναμε ότι η ξήρανση θα ευνοούσε την εκχύλιση βιοδραστικών συστατικών γιατί καταπονείται το κυτταρικό τοίχωμα και μέσω της διαβροχής και της απορρόφησης του διαλύτη θα αυξανόταν η έκπλυση των συστατικών. Ωστόσο, δεν υπήρχε σημαντική διαφορά ανάμεσα στα ξηρά και στα ανεπεξέργαστα δείγματα ως προς την αντιοξειδωτική ικανότητα και το φαινολικό φορτίο. Τέλος, επιβεβαιώνεται ότι τα στερεά παραπροϊόντα της ελαιουργικής διαδικασίας έχουν πλούσιο φαινολικό φορτίο από το οποίο μπορούν να αναχθούν αντιοξειδωτικές ενώσεις με χρήση φιλικών διαλυτών.