Αλληλεπίδραση των φυσικών αντιοξειδωτικών με πρωτεΐνες και άλλα συστατικά φυτικών κυττάρων

Abstract

The present study deals with the significant field of the natural antioxidants, compounds with continuously increasing interest. More specifically, it tries to determine the antioxidant compounds of olive oil, which although have a significant antioxidant activity, have been studied much less than other natural antioxidants. Consequently, the main aims of the study are the following: - the determination and isolation of the phenolic compounds of olive oil, - the understanding of their chemistry regarding their structure and their stability, - their interaction with proteins and polysaccharides. The target of the above is the establishment of a reliable method for the isolation and stabilization of the antioxidant compounds of olive oil, so that they may be used not only for the improvement of oil quality but also for application in other fields of food industry. For the above reasons the present study aims to: - improve the qualitative and quantitative determination of the phenolic compounds with the use of liquid chromatography, - isolate these compounds in significant amounts with the use of a semi, - identify the most important compounds with the use of mass spectometry and confirm their presence. This technique offers a modern and reliable method for their determination; - study in detail their interaction with proteins. For this reason several experimental methods are proposed and evaluated and the factors which affect the phenomenon are negotiated, - ascertain the complexation of the antioxidant compounds of olive oil with a-, β- and γ-cyclodextrin and shed light into the critical factors which affect the phenomenon in water systems, - compare the inclusion ability the three cyclodextrins, - study the stability of the inclusion complexes relevant to the stability of the free forms of the antioxidant compounds. - use cyclodextrins in the isolation of the antioxidant compounds of olive oil, - propose a new, easy, short and mild method for the extraction of the significant antioxidant compounds from olive oil. Having in mind the above mentioned aims and steps, it is concluded that the present study manages to determine and quantitate satisfactory the phenolic compounds of olive oil. It also proposes a rather easy and repeatable method for the study of their interactions with proteins and cyclodextrins. It proves the interaction of olive oil antioxidant compounds with protein, their complexation with cyclodextrins and at the same time it proposes mechanisms of interactions in each case. In addition to the above, the proposal of a new, reliable, simple and mild method for the isolation of the phenolic compounds from olive oil is no doubt very important. The indication as well that their stability is increased when they form inclusion complexes with cyclodextrins is hopefully the beginning for their collection and evaluation in various fields, such as pharmaceuticals, cosmetics and foods.

Η παρούσα μελέτη ασχολείται με το σημαντικό τομέα των φυσικών αντιοξειδωτικών, ενώσεων με συνεχώς ανερχόμενο ενδιαφέρον. Συγκεκριμένα προσπαθεί να ρίξει περισσότερο φως στις φαινολικές ενώσεις του ελαιολάδου, οι οποίες, αν και παρουσιάζουν σημαντική αντιοξειδωτική δράση, δεν έχουν μελετηθεί αντίστοιχα με άλλα φυσικά αντιοξειδωτικά. Οι κυριότεροι στόχοι επομένως της παρούσας μελέτης συνίστανται στα ακόλουθα: - στην ταυτοποίηση και απομόνωση των φαινολικών ενώσεων του ελαιολάδου, - στην κατανόηση της χημείας τους όσον αφορά στη δομή τους και στη σταθερότητα τους, - στην αλληλεπίδραση τους με πρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες. Απώτερος σκοπός των ανωτέρω είναι η πρόταση ενός εμπεριστατωμένου τρόπου απομόνωσης και σταθεροποίηση των αντιοξειδωτικών ενώσεων του ελαιολάδου, έτσι ώστε αυτές να μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο στη βελτίωση της ποιότητας του ελαιολάδου αλλά και στην εφαρμογή τους σε διάφορα άλλα πεδία. Για τους ανωτέρω λόγους τα βήματα της παρούσας εργασίας είναι τα ακόλουθα: - βελτιστοποίηση της φασματομετρικής ταυτοποίησης και του ποσοτικού προσδιορισμού των φαινολικών ενώσεων του ελαιολάδου με υγρή χρωματογραφία υψηλής πίεσης, - απομόνωση των ενώσεων αυτών σε σημαντικές ποσότητες με χρήση ημιπαρασκευαστικής στήλης, - ταυτοποίηση τους με χρήση φασματοσκοπίας μάζας. Η φασματοσκοπία μάζας δεν έχει χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα για την ταυτοποίηση των ενώσεων αυτών και επομένως η πρόταση συστήματος για μία νέα και αξιόπιστη μέθοδο ταυτοποίησης τους με τη σύγχρονη αυτή τεχνική θα ήταν πολύ σημαντική, - λεπτομερής μελέτη της αλληλεπίδρασης τους με πρωτεΐνες. Για το λόγο αυτό προτείνονται και αξιολογούνται διάφορες πειραματικές μέθοδοι αλλά και ερμηνεύονται οι παράγοντες που επηρεάζουν το φαινόμενο αυτό, - διαπίστωση της συμπλοκοποίησης των αντιοξειδωτικών ενώσεων του ελαιολάδου με την α-, β- και γ-κυκλοδεξτρίνη και αναλυτική μελέτη των κρίσιμων παραμέτρων, οι οποίοι τυχόν επηρεάζουν το φαινόμενο της συμπλοκοποίησης σε υδατικά διαλύματα, - σύγκριση των τριών κυκλοδεξτρινών ως προς την ικανότητα συμπλοκοποίησης τους με τις αντιοξειδωτικές ενώσεις του ελαιολάδου, - μελέτη της σταθερότητας των σχηματιζόμενων συμπλοκών σε σχέση με αυτήν των ελεύθερων μορφών των αντιοξειδωτικών ενώσεων. - χρησιμοποίηση των κυκλοδεξτρινών στην απομόνωση των αντιοξειδωτικών ενώσεων από το ελαιόλαδο, - πρόταση νέου εύκολου, σύντομου και ήπιου τρόπου εκχύλισης των σημαντικών αντιοξειδωτικών ενώσεων του ελαιολάδου. Με βάση επομένως τους προαναφερθέντες στόχους, η παρούσα μελέτη προτείνει αξιόπιστες μεθόδους για την ταυτοποίηση και τον ποσοτικό προσδιορισμό των φαινολικών ενώσεων του ελαιολάδου. Επίσης προτείνει σχετικά εύκολες και επαναλήψιμες μεθόδους για τη μελέτη αλληλεπίδρασης τους τόσο με πρωτεΐνες όσο και με κυκλοδεξτρίνες. Αποδεικνύει λοιπόν την αλληλεπίδραση των ενώσεων αυτών με τις πρωτεΐνες και την συμπλοκοποίηση τους με τις κυκλοδεξτρίνες, προτείνοντας τρόπους για τον μηχανισμό σύνδεσης σε κάθε περίπτωση. Ιδιαίτερα σημαντική από πρακτική πλευρά είναι η πρόταση μίας νέας αξιόπιστης και σχετικά απλής μεθόδου απομόνωσης των φαινολικών ενώσεων από το ελαιόλαδο. Επίσης η απόδειξη της αύξησης της σταθερότητας τους μέσω της συμπλοκοποίησης τους με τις κυκλοδεξτρίνες αποτελεί την αρχή για τη χρησιμοποίηση τους σε διάφορους τομείς, όπως φάρμακα, καλλυντικά και τρόφιμα.