Isolation of bioactive products from Chios Mastic Gum, development of analytical methods of resin and products for quality control purposes and assessment of constituents’ biological properties

Abstract

Chios Mastic Resin (Pistacia lentiscus var. Chia) endowed with unique therapeutic and pharmaceutical properties and since 1997 a product of Protected Denomination of Origin (PDO), has been recently inscribed by UNESCO, in 2014, in the catalogue of Intangible Cultural Heritage. In 2015, the resin was recognized from the European Medicines Agency (EMA) as a traditional medicinal product with two indications (mild dyspeptic disorders & skin inflammations/healing of minor wounds).Despite the timeless importance of Chios Mastic Resin, there are still many scientific gaps regarding the exact synthesis, biological properties of individual constituents and the quality control of the resin itself and its derivatives/products. Thus, a research potential for development and exploitation in Greek and international markets opens ahead. Taking the above into consideration, the present thesis attempts an extensive study of the resin and products (Chios Mastic oil, Chios Mastic Water, Colophony), together with the characterization, isolation and identification of bioactive compounds employing state of the art chromatographic and spectroscopic tools. The development of validated quality control methodologies constitutes main target of our research with the view to combatting the innumerable adulteration phenomena threatening this unique Hellenic product. At the same time, the study aims to determine specific parameters and conditions affecting the qualitative traits of the resin using metabolomic approaches. Lastly, biological properties of the resin and its essential oil are examined in vitro against various biological targets.In brief, the present PhD thesis intends to contribute with new, important findings regarding the content and quality of Chios Mastic Resin and products, fields remaining unclear to our day. The reinforcement of this unique Hellenic product with well documentated scientific proofs is ultimately attempted with possible benefits for the Greek society and economy.

Η ρητίνη της Μαστίχας Χίου (Pistacia lentiscus var. Chia) με επιστημονικά αποδεδειγμένες μοναδικές θεραπευτικές και φαρμακευτικές ιδιότητες, από το 1997 προϊόν Προστατευόμενης Ονομασίας Προέλευσης (ΠΟΠ), έχει εγγραφεί από την UNESCO το 2014 στον κατάλογο της Άυλης Πολιτιστικής Κληρονομιάς. Το 2015 αναγνωρίστηκε ως παραδοσιακό φάρμακο φυτικής προέλευσης από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Φαρμάκων (EMA) με δύο θεραπευτικές ενδείξεις (ήπιες δυσπεπτικές διαταραχές & δερματικές φλεγμονές/επούλωση μικρών τραυμάτων).Παρ’ όλη τη προφανή σημαντικότητα της Μαστίχας Χίου, υπάρχουν ακόμα αρκετά επιστημονικά κενά τόσο ως προς την ακριβή σύστασή της όσο και ως προς τις βιολογικές ιδιότητες των συστατικών της καθώς επίσης και τον έλεγχο ποιότητας τόσο της ίδιας της ρητίνης όσο και των παραγώγων/προϊόντων της, γεγονός που δημιουργεί ερευνητικές προοπτικές για περαιτέρω ανάπτυξη και αξιοποίησή της τόσο στην ελληνική όσο και στη διεθνή αγορά. Βάσει των παραπάνω στα πλαίσια της παρούσας διατριβής θα πραγματοποιηθεί η εκτενής μελέτη της Μαστίχας Χίου και των προϊόντων της (Μαστιχέλαιο, Μαστιχόνερο, Κολοφώνιο), ο χαρακτηρισμός, η απομόνωση και ταυτοποίηση των βιοδραστικών μορίων με χρωματογραφικές και φασματοσκοπικές τεχνολογίες αιχμής. Στόχος της εργασίας είναι η ανάπτυξη πιστοποιημένων μεθοδολογιών ελέγχου ποιότητας για την αντιμετώπιση φαινομένων νοθείας που απειλούν το μοναδικό Ελληνικό αυτό προϊόν. Επίσης, στόχος της παρούσας διατριβής είναι ο προσδιορισμός συγκεκριμένων παραμέτρων και συνθηκών που επηρεάζουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της ρητίνης με μεταβολομικές προσεγγίσεις. Τέλος, θα πραγματοποιηθεί έλεγχος των βιολογικών ιδιοτήτων τόσο της ίδιας της ρητίνης όσο και των απεσταγμένων αιθερίων ελαίων τους σε διάφορους βιολογικούς στόχους in vitro.Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί να συνεισφέρει με νέα, σημαντικά δεδομένα σχετικά με τη σύσταση και την ποιότητα της Μαστίχας Χίου και των προϊόντων της, πεδία τα οποία παραμένουν ασαφή μέχρι σήμερα. Απώτερο στόχο αποτελεί η ενδυνάμωση με εμπεριστατωμένα επιστημονικά στοιχεία του μοναδικού αυτού Ελληνικού προϊόντος με προφανή οφέλη στην Ελληνική κοινωνία και οικονομία.