Μελέτη της σύστασης σε βιοδραστικές και ευεργετικές για την υγεία του ανθρώπου ενώσεις σε καρπούς του φυτού goji-berry (L. barbarum & L. chinense) θεσσαλικής παραγωγής

Abstract

The lifespan enlargement and the adoption of Western industrialized lifestyles by modern humans, have led to the transition of the population to older ages and consequently to the prevalence of diseases such as various types of neoplasia, degenerative diseases, etc. In this context, the need to accept a new lifestyle that includes the exploitation of bioactive agents from natural sources and have a positive effect on human health, has begun to be realized. Such an example is the fruit of the goji berry plant, which has been used for more than 2,000 years in traditional Chinese medicine (TCM).Goji berries have a dominant position in the production of functional foods and are believed to be associated with beneficial effects for the prevention and therapy of chronic diseases such as, cardiovascular disease and diabetes and various forms of cancer. In addition to the high content of fruits in polysaccharides and polyphenols, a plethora of beneficial for health compounds has been recognized in them as amino acids, essential fatty acids, carotenoids, vitamins and trace elements. These compounds are probably responsible for the beneficial properties of the fruits. Considering the above and in combination with the fact that in Greece and especially in Thessaly, a large number of goji berries are cultivated, the evaluation of domestic fruits as well as the exploitation of these bioactive agents has become imperative.The evaluation of domestic fruits and the search for extraction methods with specific bioactivity, an experimental design was carried out and 27 ultrasonic aqueous extraction experiments were designed, performed in duplicate for the Thessalian production and imported from China Lycium Barbarum variety. According to the results, a significant difference was observed from the increased percentage of total sugars in domestic fruit extracts, in relation to the import ones. In addition the domestic extracts can be an important source of chemoprotective agents. In particular, they exhibited significant ability to neutralize free radicals and inhibit free-radical induced single-stranded DNA fragments. Additionally, the extract exhibited a protective capability for C2C12 cells against oxidative damage by improving oxidative stress markers and more specifically by increasing the rate of glutathione. Further to this, the cells treated with the extract showed reduced oxidative stress caused by damage to lipids and proteins, as evidenced by reduction in TBARS and carbonyls respectively. Finally, the antimicrobial and the prebiotic activity of the extracts were evaluated in vitro, where the results of the measurements showed high activity.In summary, this scientific study has achieved:1. Developing a process of isolating bioactive compounds from goji berry fruits under optimal extraction conditions selected on the basis of Box-Behnken experimental design method.2. It was found that the bioactivity content of goji berry fruit of the Thessalian origin is quite comparable to the imported Chinese origin.3. It has been shown that extracts of goji berry fruit of the Thessalian production have beneficial for human health antioxidant, antimicrobial and prebiotic properties.In conclusion, based on the results of the comparative assessment of goji berries fruits and extracts origin from Thessaly region proved that their bioactive properties are comparable with the goji berry fruit import of variety Lycium barbarum. Additionally the results of the antioxidant, antimutagenic, antimicrobial and prebiotic properties evaluation, of the fruit and the origin from Thessaly extracts confirmed that represent an ideal solution to the creation of bio-functional foods with high added value.

Η επιμήκυνση του προσδόκιμου χρόνου ζωής και η υιοθέτηση του δυτικού βιομηχανοποιημένου τρόπου ζωής από τον σύγχρονο άνθρωπο έχει οδηγήσει στη μετάβαση του πληθυσμού προς γηραιότερες ηλικίες και συνεπώς στην επικράτηση ασθενειών όπως οι διάφοροι τύποι νεοπλασιών, οι εκφυλιστικές νόσοι κ.λ.π. Στο πλαίσιο αυτό έχει αρχίσει να γίνεται συνείδηση η ανάγκη αποδοχής ενός νέου τρόπου ζωής που θα περιλαμβάνει και την αξιοποίηση των βιοδραστικών συστατικών που προέρχονται από φυσικές πηγές και για την προφύλαξη και ενδυνάμωση της υγείας του ανθρώπου. Ένα τέτοιο παράδειγμα αποτελούν οι καρποί του φυτού goji berry που για πάνω από 2000 χρόνια η χρήση τους βρίσκει εφαρμογή στην Παραδοσιακή Κινεζική Ιατρική (Traditional Chinese medicine TCM). Οι καρποί goji berries κατέχουν μία κυρίαρχη θέση στην παραγωγή λειτουργικών τροφίμων και θεωρείται ότι σχετίζονται με ευεργετικές επιδράσεις στην πρόληψη και θεραπεία των διαφόρων χρόνιων παθήσεων όπως οι καρδιαγγειακές παθήσεις, ο διαβήτης καθώς και στην πρόληψη του καρκίνου. Εκτός από την υψηλή περιεκτικότητα των καρπών σε πολυσακχαρίτες και πολυφαινόλες, μια πληθώρα ωφέλιμων για την υγεία ενώσεων έχει αναγνωριστεί σε αυτά όπως αμινοξέα, απαραίτητα λιπαρά οξέα, καροτενοειδή, βιταμίνες και ιχνοστοιχεία. Οι ενώσεις αυτές, είναι πιθανώς υπεύθυνες για τις ευεργετικές ιδιότητες των καρπών. Έχοντας υπ’ όψιν τα παραπάνω και σε συνδυασμό με το γεγονός ότι στην Ελλάδα αλλά και ειδικότερα στον Θεσσαλικό χώρο, καλλιεργείται ένας μεγάλος αριθμός δένδρων goji berry, έγινε επιτακτική η συγκριτική αξιολόγηση των εγχώριων καρπών καθώς και η αξιοποίηση των βιοδραστικών συστατικών αυτών.Στα πλαίσια της αξιολόγησης των εγχώριων καρπών και της αναζήτησης μεθόδων παραλαβής εκχυλισμάτων με συγκεκριμένη βιοδραστικότητα, διενεργήθηκε ένας πειραματικός σχεδιασμός και σχεδιάστηκαν 27 πειράματα υδατικής εκχύλισης με υπερήχους, που διενεργήθηκαν εις διπλούν για καρπούς Θεσσαλικής παραγωγής και εισαγωγής της ποικιλίας Lycium barbarum. Από τα αποτελέσματα παρατηρήθηκε ως σημαντική διαφορά το αυξημένο ποσοστό των ολικών σακχάρων στα εκχυλίσματα των εγχώριων καρπών, σε σχέση με τα εισαγόμενα. Επιπρόσθετα, τα εγχώρια εκχυλίσματα μπορούν να αποτελέσουν σημαντική πηγή χημειοπροστατευτικών παραγόντων. Συγκεκριμένα, παρουσίασαν σημαντική ικανότητα να εξουδετερώνουν ελεύθερες ρίζες και να παρεμποδίζουν την επαγόμενη από ελεύθερες ρίζες πρόκληση μονόκλωνων θραυσμάτων στο DNA. Ακόμη, το εκχύλισμα παρουσίασε πρoστατευτική ικανότατα για τα κύτταρα C2C12 έναντι της οξειδωτικής βλάβης βελτιώνοντας τους δείκτες οξειδωτικού στρες και πιο συγκεκριμένα αυξάνοντας τα επίπεδα της γλουταθειόνης. Επιπλέον, τα κύτταρα στα οποία χορηγήθηκε το εκχύλισμα παρουσίασαν μειωμένο οξειδωτικό στρες που προκαλείται από βλάβη σε λιπίδια και πρωτεΐνες, όπως φαίνεται από τις μειώσεις στα TBARS και στα καρβονύλια αντίστοιχα. Τέλος, αξιολογήθηκε η αντιμικροβιακή δραστικότητα in vitro, καθώς και η πρεβιοτική δράση των εκχυλισμάτων έναντι προβιοτικών βακτηρίων.Συνοπτικά, στην παρούσα διατριβή επιτεύχθηκαν:1. Η ανάπτυξη μίας διαδικασίας απομόνωσης βιοδραστικών ενώσεων από τους καρπούς goji berry κάτω από βέλτιστες συνθήκες εκχύλισης που επιλέχθηκαν με τη διαδικασία πειραματικού σχεδιασμού Box – Benhken. 2. Διαπιστώθηκε ότι η περιεκτικότητα σε βιοδραστικές ιδιότητες των καρπών goji berry Θεσσαλικής προέλευσης είναι απολύτως συγκρίσιμες με τις εισαγόμενες κινεζικής προέλευσης. 3.Αποδείχθηκε ότι τα εκχυλίσματα των καρπών goji berry της Θεσσαλικής παραγωγής διαθέτουν ευεργετικές για την υγεία του ανθρώπου αντιοξειδωτικές, αντιμικροβιακές και πρεβιοτικές ιδιότητες. Συμπερασματικά, με βάση τα αποτελέσματα της συγκριτικής αξιολόγησης των εκχυλισμάτων goji berries θεσσαλικής παραγωγής αποδείχθηκε ότι οι βιοδραστικές τους ιδιότητες είναι συγκρίσιμες με τις ανάλογες ιδιότητες των καρπών goji berry εισαγωγής της ποικιλίας Lycium barbarum. Επιπρόσθετα το αποτέλεσμα της αξιολόγησης των αντιοξειδωτικών, αντιμεταλλαξιογόννων αντιμικροβιακών αλλά και πρεβιοτικών ιδιοτήτων των καρπών αλλά και των εκχυλισμάτων θεσσαλικής προέλευσης επιβεβαίωσε ότι αποτελούν μία ιδανική λύση για τη δημιουργία βιολειτουργικών τροφίμων υψηλής προστιθέμενης αξίας.