Ανάπτυξη μεθοδολογιών πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) για το χαρακτηρισμό φαινολικών αντιοξειδωτικών ενώσεων σε φυτικά εκχυλίσματα

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή χωρίζεται σε πέντε (5) επιμέρους κεφάλαια. Τα δύο πρώτα Κεφάλαια αποτελούν το θεωρητικό μέρος και αναφέρονται στα φυτικά προϊόντα και στις κατηγορίες φαινολικών ενώσεων που απαντούν σε αυτά και κυρίως στις βασικές αρχές των τεχνικών της φασματοσκοπίας πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού μιας και δύο διαστάσεων που χρησιμοποιήθηκαν. Στα επόμενα τρία Κεφάλαια περιγράφεται ο συνδυασμός των μεθοδολογιών NMR που αναπτύχθηκε με σκοπό το χαρακτηρισμό φαινολικών αντιοξειδωτικών ενώσεων σε φυτικά εκχυλίσματα, χωρίς τον προηγούμενο διαχωρισμό τους σε επιμέρους συστατικά. Οι συνδυασμένες μεθοδολογίες εφαρμόστηκαν αρχικά σε πρότυπες ενώσεις και σε μίγματα αυτών και τέλος σε φυτικά εκχυλίσματα. Η αρχική μελέτη των προτύπων ενώσεων και των μιγμάτων τους πραγματοποιήθηκε για τη εύρεση των κατάλληλων συνθηκών με τις οποίες επιτυγχάνεται διάκριση διαφόρων τάξεων των φαινολικών οξέων, με βάση τη διαγνωστική αξία των πληροφοριών που μπορούν να συλλεχθούν από τα φάσματα NMR μιας και δύο διαστάσεων. Επιπλέον, η σύσταση επιλεγμένων εκχυλισμάτων μελετήθηκε με υγροχρωματογραφικές τεχνικές για τη σύγκριση των αποτελεσμάτων και παράλληλα εκτιμήθηκε η αντιοξειδωτική τους δράση. Το πειραματικό μέρος που αφορά τη φασματοσκοπία NMR πραγματοποιήθηκε στο ερευνητικό Εργαστήριο Φασματοσκοπίας Οργανικών Ενώσεων του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων και η εφαρμογή των υγροχρωματογραφικών τεχνικών καθώς και η εκτίμηση της αντιοξειδωτικής δράσης των εκχυλισμάτων Εργαστηρίου Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων του ΑΠΘ. Η μελέτη πολύπλοκων μιγμάτων φυτικών εκχυλισμάτων με τη φασματοσκοπία NMR έδειξε ότι: (1) Η εφαρμογή της ομοπυρηνικής μεθοδολογίας COSY/TOCSY και NOESY/ROESY 1Η-1Η τόσο στο πρότυπο μίγμα των φαινολικών οξέων όσο και στα μεθανολικά εκχυλίσματα των υπό μελέτη φυτών, μπορεί να αποτελέσει ένα προπαρχικό σημαντικό βήμα στην ταυτοποίηση των φαινολικών οξέων χωρίς τον προηγούμενο αναλυτικό διαχωρισμό τους, δεδομένου ότι αποκαλύπτει το σύστημα των spin ενός μορίου. Η παραπάνω συνδυαστική μεθοδολογία εφαρμόζεται με επιτυχία στην ταυτοποίηση το)ν υδρόξυκινναμωμικών οξέων κυρίως λόγω της διαγνωστικής αξίας της αλληλεπίδρασης μέσω δεσμών του πρωτονίου H2a και H3a (2) Η διάκριση των φαινολικών οξέων και των παραγώγων τους με παραπλήσιες χημικές μετατοπίσεις πρωτονίου και άνθρακα-13, είναι εφικτή με τη συνδυαστική χρήση μεταβλητής θερμοκρασίας και δισδιάστατης ομοπυρηνικής (DQF-COSY 1Η-1Η) και ετεροπυρηνικής φασματοσκοπίας συσχέτισης (HMQC/HMBC 1H-13Q · (3) Η ολοκλήρωση των διαχωρισμένων κορυφδνν συντονισμού ενός συστατικού έχει ως αποτέλεσμα την εξαγωγή έγκυρων συμπερασμάτων σχετικά με τα επίπεδα συγκέντρωσης του συστατικού αυτού στο πολύπλοκο μίγμα του εκχυλίσματος. (4) Η ταυτοποίηση των φλαβονοειδών στα φυτικά εκχυλίσματα είναι εφικτή ακόμη και σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις (< 10 μΜ) με τη χρήση της φασματοσκοπίας NMR-lH μιας διάστασης, εξαιτίας της ύπαρξης ισχυρού ενδομοριακού δεσμού υδρογόνου μεταξύ ΟΗ(5) OC(4), που διατηρείται ακόμη και σε υδατικά διαλύματα.