Ανάπτυξη και εφαρμογή συνδυασμένων μεθόδων διαχωρισμού και φασματομετρίας στη μελέτη προϊόντων ζύμωσης και οινοποίησης

Abstract

The focus of this dissertation was the study of wine byproducts, specifically those produced after the vinification process of a Syrah wine, in order to determine their anthocyanin content and their subsequent potential for further utilization.The experimental part of this dissertation was constituted of three main parts. The first part was the development of an analytical method for the successful extraction and identification of anthocyanins contained in the wine byproducts. During the optimization process of the method both parameters affecting the extraction and analysis of anthocyanins were investigated. The analytical characteristics of the HPLC-PDA-MS method development were the following, LOD = 9,0 μg L-1, LOQ = 27 μg L-1, method RSD 5,8%, Slope S = 1,34x105 mg L-1, correlation coefficient r = 0,9996, and dynamic range = 27-10000 μg L-1. The results revealed that the anthocyanin content in the specific byproducts was 12 times higher compared to the content in the wine (Syrah).The second part of the presented research was about the further study of the compounds that were detected in the samples. Part of this was the isolation of the three main compounds of the extract into three different aliquots. These were the were malvidin-3-O-glucoside, malvidin-3-(6″-acetylglucoside), and malvidin-3-(6-O-pcoumaroylglucoside) and the three aliquots collected contained these compounds (one in each aliquot) at more than 80%. Furthermore, the antioxidant activity of the initial byproducts and wine extracts, as well as the collected aliquots were determined. The results indicated the presence of synergistic effect among the present compounds, while the estimated antioxidant activity of wine (per mL) was 50 times lower than the estimated activity of byproducts (per g).The last part was about the testing of nine different materials. Their ability to retain and desorb anthocyanins, total phenolics, and sugars from an aqueous byproducts extract during an SPE procedure was evaluated. The two materials with the best performance regarding anthocyanins were the Oasis HLB and Isolute C8 (EC).We believe that the results of this study, indicate clearly the value of these byproducts and the potential use that may have in fields like food supplements or as natural colorants industry, considering the fact that anthocyanins have been linked with beneficial effects on human health.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη των παραπροϊόντων της ερυθρής οινοποίησης με στόχο τον προσδιορισμό του περιεχομένου τους σε φαινολικές ενώσεις (ανθοκυανίνες) οι οποίες μπορούν να τους προσδώσουν προστιθέμενη αξία.Το πειραματικό κομμάτι της διατριβής αποτελούνταν από τρία επιμέρους τμήματα. Το πρώτο κομμάτι αποτέλεσε η ανάπτυξη αναλυτικής μεθόδου με την τεχνική της υγρής χρωματογραφίας συζευγμένη με φασματοσκοπία μάζας για την επιτυχή ανάκτηση και προσδιορισμό των ανθοκυανινών από τα παραπροϊόντα της οινοποίησης. Η μέθοδος περιελάβανε την πλήρη διαδικασία, από την εκχύλιση των ουσιών από τα παραπροϊόντα, έως την ανάλυση του εκχυλίσματος με το σύστημα HPLC-PDA-MS. Τα αναλυτικά χαρακτηριστικά της μεθόδου που αναπτύχθηκε ήταν LOD = 9,0 μg L-1, LOQ = 27 μg L-1, RSD μεθόδου 5,8%, κλήση S = 1,34x105 mg L-1, συντελεστής συσχέτισης r = 0,9996, και δυναμικό εύρος = 27-10000 μg L-1. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης των παραπροϊόντων σε σύγκριση με το κρασί από την παραγωγή του οποίου προήλθαν τα εξεταζόμενα παραπροϊόντα, φανέρωσαν 12 φορές μεγαλύτερο περιεχόμενο ανθοκυανινών ανά γραμμάτιο παραπροϊόντων σε σχέση με ανά όγκο (mL) κρασιού.Το δεύτερο κομμάτι του πειραματικού μέρους της διατριβής είχε να κάνει με την περαιτέρω μελέτη των ουσιών οι οποίες ανιχνεύτηκαν στα εξεταζόμενα παραπροϊόντα. Στο πλαίσιο αυτό επιτεύχθηκε η κλασμάτωση του εκχυλίσματος των παραπροϊόντων σε τρία επιμέρους κλάσματα το καθένα εκ των οποίων περιείχε μία εκ των τριών κύριων ουσιών του αρχικού εκχυλίσματος, malvidin-3-O-glucoside, malvidin-3-(6΄΄-acetylglucoside), και malvidin-3-(6΄΄-p-coumaroylglucoside), σε ποσοστά μεγαλύτερα του 80%. Στα κλάσματα αυτά, όπως και στα αρχικά δείγματα του εκχυλίσματος των παραπροϊόντων και του κρασιού, προσδιορίστηκε η αντιοξειδωτική τους ικανότητα. Οι μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν υπέδειξαν την ύπαρξη συνεργιστικών δράσεων μεταξύ των ουσιών, ενώ από τα αποτελέσματα προέκυψε ότι η υπολογιζόμενη αντιοξειδωτική ικανότητα η οποία αντιστοιχεί σε κάθε mL κρασιού είναι 50 φορές μικρότερη από αυτή που αντιστοιχεί σε, κάθε g παραπροϊόντων.Το τρίτο κομμάτι ήταν η δοκιμή διαφόρων προσροφητικών υλικών και η αξιολόγησή τους ως προς την ικανότητά του να δεσμεύουν αλλά και να επαναποδίδουν τις ανθοκυανίνες, τα ολικά φαινολικά, και τα σάκχαρα του εκχυλίσματος. Εννέα υλικά εξετάστηκαν συνολικά, με δύο από αυτά [Oasis HLB και Isolute C8 (EC)] να παρουσιάζουν τις καλύτερες επιδόσεις ως προς τη δέσμευση των ανθοκυανινών.Τα αποτελέσματα της μελέτης που πραγματοποιήθηκε θεωρείται ότι δείχνουν ξεκάθαρα την αξία αυτών των παραπροϊόντων τα οποία είναι πλούσια σε ουσίες, ανθοκυανίνες, οι οποίες έχουν συνδεθεί με πλήθος ευεργετικών επιπτώσεων στην ανθρώπινη υγεία. Η εκμετάλλευση αυτών των παραπροϊόντων θα μπορούσε να οδηγήσει στην παραγωγή προϊόντων στα πεδία των συμπληρωμάτων διατροφής, των φυσικών χρωστικών, και άλλα, προσδίδοντας σημαντική προστιθέμενη αξία στα σημερινά απόβλητα των οινοποιείων.