Τύποι ξηραντηρίων Στατικά ξηραντήρια Τα φυσικά ξηραντήρια.

Παρουσίαση με θέμα: "Τύποι ξηραντηρίων Στατικά ξηραντήρια Τα φυσικά ξηραντήρια."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Τύποι ξηραντηρίων Στατικά ξηραντήρια Τα φυσικά ξηραντήρια.
Το ύψος τους ξεπερνά τα 2 μ. Διαθέτουν 5 με 8 συρτάρια. Τα ορθογώνια συρτάρια κάθονται σε πατούρες με πλευρικά τοιχώματα από ξύλο ή γιούτα (κόρχορος ο καψοειδής" και "κόρχορος ο λαχανώδης" (ετήσια ποώδη ή ημιθαμνώδη κλωστικά). Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

2 Στατικά ξηραντήρια Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

3 Τεχνητή ξήρανση Απλοί θάλαμοι ξήρανσης.
Σε αυτούς θερμός αέρας εισέρχεται με σχετική πίεση από κάτω προς τα πάνω. Είναι εφοδιασμένος με ρυθμιστές θερμοκρασίας και αισθητήρες μέτρησης υγρασίας Κόστος κατασκευής: Θάλαμος: Ε/m2 Θάλαμοι ξήρανσης με συρτάρια. Η κατασκευή του θαλάμου αποφεύγεται να είναι μεταλλική. Κόστος κατασκευής: Ε με δυναμικότητα ( κιλά χλωρού φυτικού υλικού/ημέρα). Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

4 Κλίνη ξήρανσης Πρόκειται για τον απλό θάλαμο ξήρανσης χωρίς όμως οροφή. Ο θερμαινόμενος αέρας που προέρχεται από το σύστημα του καυστήρα και τον κυκλοφορητή του αέρα, εισάγεται από την κάτω πλευρά του πλέγματος και διαχέεται ομοιογενώς μέσα στο φυτικό υλικό. Αποτελούν εύκολη και οικονομική λύση αλλά απαιτούν αρκετές εργατοώρες για τη λειτουργία τους (φόρτωση, εκφόρτωση, αναμόχλευση). Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

5 Ξηραντήριο στήλης Αποτελείται από κλίνες η μια επάνω στην άλλη. Ο θερμός αέρας εισέρχεται από κάτω. Κατά τη διάρκεια της ξήρανσης το υλικό κατέρχεται συναντώντας αντίθετα προς αυτό το ρεύμα του διαδοχικά όλο και πιο θερμού αέρα. Πλεονεκτεί στο περιορισμένο κόστος επένδυσης και στον περιορισμένο χώρο εγκατάστασης. Μειονεκτεί στις ποσότητες φυτικού υλικού που επεξεργάζεται. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμοςστις περιπτώσεις ανθέων. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

6 Δυναμικά ξηραντήρια Το φυτικό υλικό επεξεργάζεται σε συνεχή ρυθμό και ανανεώνεται σε μονάδα ξήρανσης τύπου σήραγγας με τη βοήθεια ενός κινούμενο ιμάντα. Πλεονεκτήματα: -Ανακύκλωση και αξιοποίηση του αέρα. - Αυτόματη αλυσίδα παραγωγής Μειονεκτήματα: - Επένδυση με μειωμένη παραγωγικοτητα μόνο σε μια σεζόν. - Απαιτεί έμπειρο προσωπικό. - Είναι περίπλοκης κατασκευής και κατασκευάζονται από βιομηχανίες υψηλής τεχνολογία, του τομέα των τροφίμων Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

7 Περιγραφή λειτουργίας
Η εγκατάσταση απότελείται από τρεις ή περισσότερες μονάδες για την ξήρανση και μετακίνηση του φυτικού υλικού. Σε κάθε τμήμα υπάρχει ένας αεραγωγός εισόδου νέου αέρα και ένας εκκένωσης υγρού αέρα. Το προς ξήρανση φυτικό υλικό διαπερνάται από τη ροή του αέρα συνεχώς και ομοιόμορφα καθόλο το μήκος και πλάτος της επιφάνειας του ιμάντα. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

8 Δυναμική ξήρανση με κινούμενο ιμάντα σε σήραγγα
Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

9 Ξηραντήριο στήλης με βαγονέτα
Τα βαγονέτα φορτώνονται και προωθούνται αντίθετα προς τη ροή ρεύματος. Τα πρώτα επωφελούνται με θερμό και ξηρό αέρα. Ο αέρας εν μέρει ανακυκλώνεται καθόλη τη διάρκεια (περίπου 2-3 ώρες) ώσπου μια παρτίδα να εξέλθει (ξερή) και μια νέα να εισέλθει στη σήραγγα. Πλεονεκτεί στο μικρότερο κόστος επένδυσης, στην αξιοποίηση του αέρα και στην απλότητα αλλά έχει υψηλό κόστος εργατικού δυναμικού. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

10 Ρεοαιωρούμενη ξήρανση
Χρησιμοποιείται στη βιομηχανία φαρμάκων για την ξήρανση εκχυλισμάτων δραστικών συστατικών. Αποτελείται από ένα «πύργο ξήρανσης» στον οποίο αμφότερα ο αέρας και το υγρό κατέρχονται προς τον πυθμένα σε παράλληλες ή σπειροειδείς πορείες. Το διάλυμα φέρεται στην απαιτούμενη πίεση μέσω μιας αντλίας και ψεκάζεται στο εσωτερικό. Το ξηρανθέν προϊόν αφήνει τον «πύργο» από τον πυθμένα και στη συνέχεια διαχωρίζεται σε έναν ή περισσότερους κυκλώνες. Ένας ανεμιστήρας μετακινεί τον εξερχόμενο αέρα. Η θερμοκρασία είναι ο σημαντικότερος παράγοντας σε αυτή τη διαδικασία ξήρανσης αλλά και η φύση του χρησιμοποιούμενου διαλύματος. Τα μεγέθη αυτών των μονάδων αρχίζουν από 1 κιλό διαλύματος ανά ώρα έως 50 κιλά/ώρα στις ημιβιομηχανικής κλίμακας ξηράνσεις. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

11 Ρεοαιωρούμενη ξήρανση
Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

12 Λυοφιλιοποίηση (ξήρανση υπό ψύξη)
Πρόκειται για εγκαταστάσεις ψύξεως που διενεργούνται με τρεις τεχνικές διεργασίες: η κυρίως ψύξη, η κυρίως ξήρανση και η δευτερεύουσα ξήρανση. Μια τέτοια μονάδα έχει τρια μέρη: Ένα θάλαμο ξήρανσης. Μια αντλία αναρρόφησης υδρατμών και αέρα. Ένα συμπυκνωτή ή απορροφητή. Χρησιμοποιείται για την ξήρανση θερμοευαίσθητων ουσιών, όπως τα αντιβιοτικά, τα πεπτίδια και οι πρωτείνες, καθώς και για ξηρά εκχυλίσματα μέσω υδατοαλκοολικής εκχύλισης. Το φυτικό υλικό σε θ. -20 οC τοποθετείται σε κατάλληλη συσκευή υπό κενό. Ο ξηραντήρας περιέχει πυκνό άνυδρο θειικό οξύ, χλωριούχο ασβέστιο ή πεντοξείδιο του φωσφόρου για την απορρόφηση της υγρασίας. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

13 Σύγκριση των μεθόδων ξήρανσης
Η θερμοκρασία ξήρανσης και ο χρόνος είναι οι δύο βασικές παράμετροι. Σε γενικές γραμμές ο χρόνος ξήρανσης αυξάνεται καθώς μειώνεται η θερμοκρασία. Η ξήρανση με κινούμενο ιμάντα κατατάσσεται σε ενδιάμεση θέση όσον αφορά τη διάρκεια ξήρανσης και την κατανάλωση ενέργειας. Η λυοφιλοποίηση και η ρεαιωρούμενη ξήρανση αυξάνουν τα ενεργειακά κόστη αλλά αποδίδουν απευθείας τελικά προϊόντα. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

14 Φαρμακευτικά εκχυλίσματα
Η διαδικασία μέσω της οποίας απομονώνονται – εκχυλίζονται τα δραστικά συστατικά μιας δρόγης χαρακτηρίζεται σαν εκχύλιση. Ανάλογα με το είδος της δρόγης και των επιθυμητών συστατικών η διαδικασία πραγματοποιείται ως εξής: Εκχυλίζοντας τη δρόγη με ένα διαλύτη. Υποβάλλοντας τη δρόγη στη διαδικασία της απόσταξης εάν τα επιθυμητά χαρακτηριστικά είναι πτητικά. Υποβάλλοντας τη δρόγη σε εκπίεση ωστέ να εξαχθεί το υγρό που περιέχει στα κύτταρά της. Αρχικά ξηραίνεται μέχρις υγρασίας 7-15 %. Το αποξηραμένο φυτικό υλικό μπορεί να αποτελείται από διάφορα μέρη του φυτού (άνθη, φύλλα, ρίζες, φλοιούς, καρπούς) είτε από ολόκληρη τη δρόγη. Αφου υποστεί κατάτμηση, κονιοποίηση ακόμα και τα κύτταρα που βρίσκονται στο εσωτερικό έρχονται σε επαφή με το διαλύτη και αποδίδουν τα δραστικά συστατικά τους. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

15 Εκχυλίσματα Προκειμένου να παραλειφθεί όσο το δυνατό καθαρότερη η δραστική ουσία πρέπει: Να χρησιμοποιηθούν εκλεκτικοί διαλύτες. Να γίνει μια προεκχύλιση που διαχωρίζει επιλεκτικά τα επιθυμητά συστατικά. Αυτό γίνεται προκαλώντας χημικές μετατροπές στα μη επιθυμητά χαρακτηριστικά. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

16 Εκχυλίσματα Εξίκμαση Εμβροχή
Είναι η πιο απλή και παραδοσιακή μέθοδος θέτοντας σε ένα δοχείο την κατατμημένη δρόγη σε επαφή με το εκχυλιστικό μέσο (διαλύτης). Το δοχείο σφραγίζεται και ο χρόνος εκχύλισης εξαρτάται από τη δρόγη και το είδος του εκχυλίσματος. Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου (2-14 ημέρες) πρέπει να ανακινείται η μάζα, ώστε της διαχύσεως να διαλύει και να παραλαμβάνει νέες ποσότητες δραστικών συστατικών. Στο τέλος το εκχύλισμα διηθείται. Εάν η θερμοκρασία της εμβροχής είναι μεγαλύτερη του περιβάλλοντος (π.χ οC) η διαδικασία ονομάζεται θερμοεμβροχή. Εξίκμαση Η διαδικασία πραγματοποιείται σε κατάλληλες συσκευές που λέγονται εξικμαστήρες. Είναι υποδοχείς κυλινδρικού σχήματος, με μια στρόφιγγα στη βάση τους. Πριν από τη στρόφιγγα τοποθετείται ένα είδος διαφράγματος για να συγκρατεί το υπερκείμενο στρώμα του φυτικού υλικού αλλά και να διηθεί το υλικό. Η εξίκμαση εξαρτάται από: το βαθμό λεπτότητας της δρόγης, το είδος του διαλύτη που χρησιμοποιείται, το βαθμό διύγρανσης του φυτικού υλικού από το εκχυλιστικό μέσο, την ταχύτητα εκροής του διαλύτη από το φυτικό υλικό. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

17 Έγχυση- Εκχύλιση με απόσταξη
Κατά την έγχυση το φυτικό υλικό κατεργάζεται με κρύο ή με βραστό νερό, αφήνοντας το σε επαφή με το νερό για λίγο χρόνο (10-30 λεπτά), στη διαρκεια του οποίου η θερμοκρασία μειώνεται σταδιακά. Το διάλυμα του υδατικού εκχυλίσματος απομακρύνεται δια διηθήσεως και η δρόγη εκπιέζεται ή εκπλύνεται με νέα ποσότητα νερού. Κατά την αφέψηση η δρόγη βράζεται με νερό και διατηρείται σε υψηλή θερμοκρασία για λεπτά. Η επιλογή της έγχυσης ή η αφέψησης εξαρτάται από το κατά πόσο τα δραστικά συστατικά αλλοιώνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Εάν τα συστατικά της δρόγης είναι πτητιτικά τότε χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι: Απόσταξη με υδρατμούς. Υποβάλλοντας τη δρόγη σε εμβροχή με κατάλληλο διαλύτη π.χ. αλκοόλη και ακολούθως αποστάζοντας το προϊόν της εκχύλισης. Το απόσταγμα αποτελείται από ένα διάλυμα των πτητικών συστατικών στο διαλύτη εκχύλισης. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

18 Εκχύλιση με εκπίεση Σε αυτή τη μέθοδο η δρόγη υποβάλλεται σε εκπίεση, ώστε να διαρρηχθούν τα κύτταρά και να εξαναγκαστεί να εξέλθει το περιεχόμενο. Η διεργασία χρησιμοποιείται για την παραλαβή των χυμών. Σε αυτά τα προϊόντα παρατηρούνται ενζυματικές αλλοιώσεις λόγω της παρουσίας ενζύμων αλλά και μικροβιακή μόλυνση. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

19 Είδη εκχυλισμάτων Ανάλογα με τη συνοχή των εκχυλισμάτων και το βαθμό συμπυκνώσεως τα εκχυλίσματα διακρίνονται σε: Ροώδη εκχυλίσματα: σε υγρό φορέα, συνήθως είναι υδατοαλκοολικός. Η αναλογία της δρόγης στο εκχύλισμα είναι 100%. Μαλακά εκχυλίσματα: Παχύρευστης συνοχής. Κατά την ξήρανση στους 100 οC χάνουν % του βάρους τους. Ξηρά εκχυλίσματα: Στερεής συνοχής σε μορφής κόνης. Στους 100 οC χάνουν 5 % του βάρους τους. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

20 Bιοσύνθεση τερπενοειδών
Τα αδενώδη τριχώματα έχουν την ικανότητα να ενσωματώνουν βασικές πρόδρομες ουσίες, όπως σεσημασμένα οξεικό- και μεβαλονικό- στα συστατικά τους τερπένια. Οι κύριες χημικές ομάδες στις οποίες ανήκουν τα χημικά συστατικά των αιθέριων ελαίων είναι τα τερπένια και τα φαινυλ-προπάνια. Όλα τα προϊόντα προέρχονται από τη φωτοσύνθεση. Από το πυροσταφυλικό οξύ παράγεται το ακετυλο-συνένζυμο Α. Η συμπύκνση τριων μορίων αυτού του συνενζύμου δίνει το μεβαλονικό οξύ. Το μεβαλονικό οξύ μετασχηματίζεται σε δύο μονάδες πυροφωσφορικού ισοπρενίου (IPP), προδρόμουτων τερπενίων. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

21 Βιοσύνθεση τερπενοειδών
Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

22 Ταξινόνηση των τερπενίων
Τα τερπένια ταξινομούνται σύμφωνα με τον αριθμό των μονάδων του ισοπεντανίου στο μόριό τους. Έτσι έχουμε: C-10: Μονοτερπένια (α,β πινένιο, λιμονένιο, σαβινένιο) (περίπου 200) C-15: Σεσκιτερπένια (καρυοφυλένιο, χουμουλένιο, γερμαγκρένιο) Πάνω από 50 οικογένειες φυτών περιέχουν αυτά τα είδη τερπενίων C-20: Διτερπένια C-25: Σεστερπένια C-30: Τριτερπένια, C-40: τετρατερ-πένια, C>40: Πολυτερπένια. Οξυγονούχα τερπένια: αλκοόλες( κιτρονελόλη, βορνεόλη, μινθόλη), κετόνες (καρβόνη, πουλεγόνη, καμφορά), φαινόλες (καρβακρόλη, θυμόλη) φαινολικοί αιθέρες (ευγενόλη, ανηθόλη) αλδεϋδες (κιτράλη, βανιλλινική). Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

23 Τερπενοειδή και Στεροειδή
Τα τερπένια ή τερπενοειδή και στεροειδή αποτελούν ενώσεις που συνιστούν τη μεγαλύτερη ομάδα των φυτικών δευτερογενών μεταβολιτών. Η πλειονότητα αυτών των ενώσεων είναι χαρακτηριστικές του φυτικού βασιλείου. Βασική σκελετική μονάδα είναι το 2-μέθυλο-βουταδιενιο CH2=C(CH3)CH=CH2 Τα τερπένια μπορεί να είναι είναι κυκλικές ενώσεις και η συνθεσή τους καταλύεται από ειδικά ένζυμα. Για τη βιοσύνθεσή τους ακολουθείται το μονοπάτι του μεβαλονικού οξέος ή του πυρουβικού οξέος. Αναλόγως του αριθμού των ατόμων C υποδιαιρούνται σε μονοτερπένια (C10), σεσκιτερπένια(C15), διτερπένια(C20), σεστερτερπένια(C25), τριτερπένια(C30) κ.λ.π. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

24 Μονοτερπένια Πάνω από 100 μονοτερπένια είναι σήμερα γνωστά. «Κανονικές» δομές μονοτερπενίων βρίσκονται σε πολλά αιθέρια έλαια ενώ «ακανόνιστες» δομές μονοτερπενίων βρίσκονται στις πυρεθρίνες και στη σύνθεση ορισμένων αιθέριων ελαίων των Compositae. Όταν το μόριο των μονοτερπενίων κυκλοποιηθεί δημιουργούνται μέθυλ-κυκλοπεντάνια τα οποία αποτελούν τα ιριδοειδή. Ορισμένες τάξεις πλούσιες σε μονοτερπενικές ενώσεις είναι τα αιθέρια έλαια των τάξεων Lamiales, Asterales, Laurales και τα ιριδοειδή των Gentianales, Scrophulariales, Cornales κτλ. Περισσότερες από 40 ενώσεις είναι γνωστές και μπορούν να διαχωριστούν σε τρεις κατηγορίες - Ακυκλικές (π.χ. μυρκάνιο, αρτεμισάνιο) - Μονοκυκλικές (p-μενθάνιο, ιριδάνιο) - δι- ή τρι-κυκλικές (καράνιο, πινάνιο) Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

25 Σεσκιτερπένια Σήμερα ο αριθμός των γνωστών σεσκιτερπενίων έχει αυξηθεί και οι βασικοί του σκελετοί ξεπερνούν τους 100. Ορισμένες από τις φαρμακευτικές και θεραπευτικές δράσεις των αιθέριων ελαίων οφείλονται ακριβώς σε αυτές τις ενώσεις. Ένας αριθμός σεσκιτερπενίων δρουν ως φυτοαλεξίνες, ιδιαίτερα στην οικογένεια Solanaceae. Ορισμένα σεσκιτερπένια δρουν ως ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών. Άλλες έλκουν τα έντομα και άλλες τα αποτρέπουν να τραφούν με τα φυτά που τις συνθέτουν. Παραδείγματα σεσκιτερπενικών ουσιών είναι το β-βισαβολένιο και το β-καρυοφυλένιο. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

26 Ιριδοειδή Τα ιριδοειδή εμφανίζονται στα έντομα και στα δικότυλα φυτά.
Τα ιριδοειδή είναι μονοτερπένια (10 άτομα άνθρακα) που έχουν κυκλοποιηθεί και χαρακτηρίζονται από έναν δακτύλιο γνωστός σαν δακτύλιος του ιριδανίου. Η κατηγορία των ιριδοειδών περιλαμβάνει περίπου 500 γνωστές δομές. Ορισμένα ιριδοειδή μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο στη βιοσύνθεση των αλκαλοειδών όπως συμβαίνει στην περίπτωση των αλκαλοειδών του ινδολίου. Ο διαχωρισμός τους γίνεται με χρωματογραφικές μεθόδους TLC και HPLC. Από τα φυτά που έχουν ιριδοειδή, αυτά που έχουν περάσει επίσημα στην θεραπευτική είναι τα ιριδοειδή της Valeriana και Harpagophytum στα οποία έχουν αποδοθεί αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες και χρησιμοποιούνται στη θεραπεία διαφόρων μορφών αρθροπάθειας. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

27 Πυρεθρίνες Τα σπουδαιότερα μη κλασσικά μονοτερπένια είναι οι πυρεθρίνες οι οποίες ουσιαστικά είναι εστέρες του κυκλοπροπανοϊκού οξέος και φέρουν του δακτυλίου του χρυσανθεμανίου. Πρόκειται για ενώσεις με σημαντικές εφαρμογές αφού θεωρούνται εντομοκτόνα με μικρή τοξικότητα στον άνθρωπο και τα θηλαστικά. Προέρχονται από το φυτό του πύρεθρου (Tanacetum cinerariifolium) της οικογένειας Asteraceae. Το πύρεθρο φύεται εκτός Ελλάδος στην περιοχή των Βαλκανίων, ενώ καλλιεργείται σε πολλές χώρες του κόσμου (Κένυα, Τανζανία, Ν. Αμερικής και Τασμανία). Έχει βρεθεί ότι η μεγαλύτερη ποσότητα συστατικών εμφανίζεται στα νεαρά σπέρματα (αχαίνια). Τα δραστικά συστατικά ονομάζονται πυρεθρίνες και είναι μονοτερπενοειδείς εστέρες. Η συγκέντρωσή τους ποικίλει από 0,5 % στα άγρια φυτά μέχρι 2 % σε επιλεγμένους κλώνους. Όλες οι πυρεθρίνες είναι ελαιώδη υγρά, αδιάλυτα στο νερό και ασταθή, υδρολυόμενα εύκολα. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

28 Πυρεθρίνες Το φως παίζει σημαντικό ρόλο στην αποσύνθεσή τους και προκαλεί φωτοϊσομερισμό. Κάτω από κανονικές συνθήκες και παρουσία ηλιακού φωτός η ημίσεια ζωή των φυσικών πυρεθρινών δεν είναι μεγαλύτερη από 10 λεπτά. Οι πυρεθρίνες είναι δηλητήρια του νευρικού συστήματος των εντόμων και προκαλούν έλλειψη προσανατολισμού, υπερδραστηριότητα, παράλυση και θάνατο του εντόμου. Χημικές επεμβάσεις στο μόριο του κυκλοπροπανοϊκού οξέος οδήγησαν στην ανακάλυψη συνθετικών πυρεθρινών όπως η περμεθρίνη και η δελταμεθρίνη. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

29 Διτερπένια Τα διτερπένια είναι ενώσεις με 20 άτομα άνθρακα και προέρχονται από τον μεταβολισμό του γερανυλ-γερανυλ-πυροφωσφορικού οξέος. Τα διτερπένια είναι ιδιαίτερα διαδεδομένα στις τάξεις Lamiales Asterales. Περισσότερα από διτερπένια αντιστοιχούν σε περίπου 100 δομικούς σκελετούς που έχουν απομονωθεί από την οικογένεια Compositae. Διακρίνονται σε ακυκλικές και κυκλικές ενώσεις. Οι ακυκλικές είναι οι περισσότερο διαδεδομένες ενώσεις. Μπορεί να είναι αλυσίδες όπως ο κοψιανοσίδης. Οι κυκλικές μπορεί να χωρίζονται σε δικυκλικά διτερπένια και σε τρι- ή τετρα-κυκλικά διτερπένια. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

30 Διτερπένια Παρά τo μεγάλo τους αριθμό, η βιοδραστικότητα αρκετών διτερπενίων δεν έχει ακόμα μελετηθεί, με εξαίρεση τα διτερπένια του Taxus. Παρόλα αυτά έχει βρεθεί ότι η προστρατίνη από το Homolanthus nutans έχει αντιϊκή δράση ενώ οι διτερπενικές κινόνες από τη Salvia miltiorrhiza αντιμετωπίζουν παθήσεις της καρδιάς.Τα διτερπενικά αμίδια από την Ryania speciosa είναι τοξικές ενώσεις στα έντομα και δρουν παραλυτικά στους μυς. Πολλά φαινολικά διτερπένια των Labiatae έχουν αντιοξειδωτική δράση. Ο στεβιοσίδης από το φυτό Stevia rebaudiana έχει γλυκαντική ισχύ 200 φορές μεγαλύτερη της ζάχαρης και φαίνεται να στερείται τοξικότητας. Η σαλβινορίνη Α είναι ένα διτερπένιο με ισχυρά ψυχοτρόπα δράση. Οι γιββερελίνες, είναι διτερπενικές ενώσεις που δρουν ως φυτικές ορμόνες. Ορισμένα διτερπένια φαίνεται ότι προστατεύουν τα φυτά από εχθρούς ενώ ορισμένα άλλα διτερπένια επικάθονται στο φύλλωμα και μπορεί να μειώνουν τις απώλειες του νερού. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

31 Σεσκιτερπενικές λακτόνες
Οι σεσκιτερπενικές λακτόνες δημιουργούν μία ομάδα σημαντική και αυτές που έχουν βρεθεί στη φύση ξεπερνούν τις Έχουν βρεθεί σε λίγες οικογένειες αγγειοσπέρμων (Αpiaceae, Lauraceae, Menispermaceae) αλλά κυρίως της οικογένειας Compositae. Οι λακτόνες εμφανίζονται στα αδενώδη τριχώματα των φυτών που εντοπίζονται στα φύλλα, τα στελέχη και τα βράκτεια φύλλα. Μπορούν να εκχυλιστούν με διχλωρομεθάνιο (ή χλωροφόρμιο) ή με ένα μίγμα διαιθυλαιθέρα, πετρελαϊκού αιθέρα και μεθανόλης. Στην συνέχεια μπορούν να κλασματοποιηθούν και τα διάφορα προϊόντα να απομονωθούν με τη βοήθεια χρωματογραφικών μεθόδων. Οι σεσκιτερπενικές λακτόνες είναι βιοδραστικές ενώσεις που δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς (με εξαίρεση τις λακτόνες της Artemisia). Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

32 Σεσκιτερπενικές λακτόνες
Έχουν αντιμικροβιακή δράση ιδιαίτερα έναντι Gram(+) βακτηρίων. Και έχουν ανθελονοσιακές ιδιότητες. Ορισμένες λακτόνες εξαιτίας της χημικής τους δραστηριότητας έχουν κυτταροτοξική δράση, όπως η βερνολεπίνη και η τενουλίνη. Μερικές σεσκιτερπενικές λακτόνες είναι τοξικές στα ζώα που βόσκουν ενώ σε σπάνιες περιπτώσεις είναι υπεύθυνες για τις δηλητηριάσεις στον άνθρωπο. Οι καρποί της Coriaria myrtifolia (blackberry) που φύεται στην Δ. Ευρώπη και σπάνια στην Ελλάδα μπορεί να προκαλέσουν δηλητηριάσεις στον ανθρωπο. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

33 Taxus spp. (Taxaceae) Ίταμος
Στην Ελλάδα φύεται ο Taxus baccata , ένα γυμνόσπερμο είδος, το οποίο είναι σχετικά σπάνιο δασικό είδος. Στα στελέχη και τα φύλλα του έχουν βρεθεί πολλές διαφορετικές ουσίες, Αυτές που έχουν μεγάλη σημασία για τη θεραπευτική είναι τα τρικυκλικά διτερπένια που περιέχουν το δακτύλιο του ταξανίου. Σημαντικότερες ενώσεις μπορούν να θεωρηθούν η ταξόλη και ένα ημισυνθετικό της παράγωγο, το Docetaxel. H ταξόλη χρησιμοποιείται από τα μέσα του Το υβρίδιο του Taxus x media παράγει από τα φύλλα και όχι μόνο από το φλοιό περισσότερο από 0,1 % ταξάνιο και η παραγωγή ταξόλης μπορεί να φτάσει το 0,06 %. Η ταξόλη είναι ένα δηλητήριο της μιτοτικής ατράκτου και ο τρόπος δράσης της είναι πολύ εξειδικευμένος. Νεότερες έρευνες έδειξαν: 1) αντιμετώπιση του μεταστατικού καρκίνου του μαστού, 2) Aντιμετώπιση του προχωρημένου καρκίνου των ωοθηκών. Η τοξικότητα της ένωσης δεν είναι ασήμαντη. Συχνά παρουσιάζονται περιφερειακές νευροπάθειες, καρδιοαγγειακά προβλήματα, αλωπεκία, ναυτία κλπ. Ένα ιδιαίτερα τοξικό φυτό είναι το Taxus baccata που προκαλεί θανάτους σε ανθρώπους και σε ζώα. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

34 Παραγωγή αιθέριων ελαίων
Η ιστορία των αιθέριων ελαίων είναι τόσο παλιά όσο και ο ίδιος ο πολιτισμός. Τα αιθέρια έλαια μπορεί να είναι δυνατά, λεπτεπίλεπτα ή και σπάνια. Η πόλη Grasse στη Ν. Γαλλία εξελίχτηκε σε ηγέτη της παραγωγής αρωμάτων και τον 18ο αιώνα κυριάρχησε στην Ευρώπη στην παραγωγή αιθέριων ελαίων. Ανταγωνιστής στα αρώματα ήταν η Κολωνία, που απέκτησε τη φήμη της από το προϊόν Eau de Cologne. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

35 Τι είναι το αιθέριο έλαιο;
Είναι τα αρωματοφόρα συστατικά που περιέχονται στα φυτά, τα οποία είναι δυνατό να παραληφθούν δια αποστάξεως, δια εκπιέσεως ή ακόμη και με άλλες μεθόδους όπως η κλασσική εκχύλιση με πτητικούς διαλύτες. Η ύδρο απόσταξη είναι η πλέον συνήθης μέθοδος παραλαβής. Η ποιότητα του λαδιού εξαρτάται από την επιδεξιότητα του χειριστού, όχι μόνο στη διαχείρηση του αποστακτήρα αλλά και στην επιλογή και προετοιμασία του φυτικού υλικού. Το ακατέργαστο αιθέριο έλαιο μπορεί να χρειάζεται περαιτέρω διεργασίες πριν την αποθήκευση ή/και την μεταφορά, όπως διήθηση για την απομάκρυνση του νερού ή και ραφινάρισμα για τη μείωση ανεπιθύμητων συστατικών. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

36 Αποτίμηση της ποιότητας
Η εναντιομερής αέρια χρωματογραφία είναι χρήσιμο εργαλείο για την αποτίμηση της ποιότητας. Χρησιμοποιούνται χημικοί αισθητήρες συνδεδεμένοι με ένα σύστημα δικτύου, όπου τα οσμητικά μόρια προσλαμβάνονται στην επιφάνεια διαφόρων ηλεκτρικά συνδεδεμένων μεταξύ τους οργανικών πολυμερών. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

37 Η ηλεκτρονική μύτη Αυτό μεταβάλλει την ηλεκτρική αντίσταση κατά ποσοστό ανάλογο της σύνθεσης του συστατικού και κατά τη φυσική και χημική δομή του πολυμερούς. Οποιαδήποτε αλλαγή στα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά της διάταξης των πολυμερών αντιπροσωπεύει ένα μοναδικό «οσμητικό δακτυλικό αποτύπωμα» το οποίο συγκρίνεται μέσω του συστήματος του δικτύου σε μια βάση δεδομένων ενός υπολογιστή. Βιομηχανίες τροφίμων, ποτών, καλλυντικών χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία για να αυξάνουν την αντικειμενικότητα της ανάλυσης και σε αρμονική συνύπαρξη με τον ποιοτικό έλεγχο. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

38 Χημική σύσταση των αιθέριων ελαίων
Κατά κανόνα αποτελούνται από αλκοόλες, εστέρες, κετόνες, αλδεΰδες και τερπένια. Διαφέρουν ουσιαστικά από τα λιπαρά οξέα των φυτικών ελαίων και μοιάζουν περισσότερο με το νερό, όσον αφορά τη συνοχή και τη ρευστότητά τους. Τα περισσότερα αιθέρια έλαια ενυπάρχουν στο αρχικό φυτικό υλικό αλλά ορισμένα μπορεί να σχηματιστούν σαν αποτέλεσμα ενζυματικών αντιδράσεων όταν οι φυτικοί ιστοί τραυματίζονται ή εμβρέχονται με νερό. Ο σχηματισμός και η έκκριση των μόνοτερπενίων και των σεσκιτερπενίων έχει παρατηρηθεί σχεδόν σε όλα τα φυτικά όργανα και είναι συνδεδεμένα με εκκριτικές δομές, όπως ελαϊκά κύτταρα, αδενώδεις τρίχες ή αδενώδη επιδερμίδα. Κοινό χαρακτηριστικό αυτών των εκκριτικών δομών είναι μια εξωκυτταρική κοιλότητα, όπου συγκεντρώνονται τα αιθέρια έλαια και οι ρητίνες. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

39 Χαρακτηριστικά των αιθέριων ελαίων
Το αποτέλεσμα της ευχάριστης οσμής ολοκληρώνεται στους χλωροπλάστες των φύλλων. Εδώ συνενώνονται με διάφορα σάκχαρα σχηματίζοντας γλυκοζίτες που μεταφέρονται σε όλο το μήκος της δομής του φυτού. Διαλύονται στην αλκοόλη, τον αιθέρα και σε άλλα έλαια. Τα περισσότερα αιθέρια έλαια είναι υγρά λαμπερά και διαφανή. Υπάρχουν όμως και μερικά έγχρωμα: κόκκινο (βενζόης-βαλσαμική ρητίνη, φυτό Styrax benzoin), πρασινωπό (τριανταφύλλων), κίτρινο (λεμονι), μπλε (χαμομήλι). Τα αιθέρια έλαια περιέχονται στα φυτά υπό μορφή μικροσκοπικών σταγονιδίων. Μπορεί να βρεθούν στις ρίζες (Calamus), στα φύλλα (Rosmarinus), στα άνθη (Lavandula), στο φλοιό των φρούτων (Citrus). Το άρωμα των ανθέων οφείλεται στο αιθέριο έλαιο όπως και το άρωμα των μπαχαρικών. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

40 Σύσταση των αιθέριων ελαίων
Η σύσταση εξαρτάται από: Τον γενετικό παράγοντα (είδος, ποικιλία). Τον εντοπισμό στα διάφορα μέρη του φυτού. Το στάδιο οντογένεσης του φυτού (αρχή, πλήρης ανθοφορία, στάδιο σποροποίησης). Πχ. Η μέγιστη συγκέντρωση αιθέριου ελαίου στο χαμομήλι παρατηρείται στην ανθοφορία, ενώ στη μέντα (Mentha piperita) το αιθέριο έλαιο των φύλλων έχει μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε μινθόλη ενώ των ανθέων σε μινθοφουράνιο. Η εποχή του έτους και η ώρα (φωτοπερίοδος) Οι εδαφικές και κλιματικές συνθήκες, το υψόμετρο Η διαθεσιμότητα του νερού. Το αιθέριο έλαιο αυξάνει με την άρδευση (Carum carvi, Foeniculum vulgare) Είναι ανεξάρτητο της άρδευσης(Melissa officinalis) Μειώνεται με την άρδευση(Lavandula spica) Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

41 Άλλοι παράγοντες Έχει αναφερθεί ότι η αλκαλικότητα του εδάφους μπορεί να έχει θετική επίδραση στην περιεκτικότητα του αθέριου ελαίου της βαλεριάνας και του χαμομηλιού. Σε πείραμα με άνηθο, το αιθέριο έλαιο έφτασε το 3,3 % όταν έγινε λίπανση με Ν 60 kg/ha, P2O5 40 kg/ha, K2O 40kg/ha. Στο Μάραθο και τη Λεβάντα η λίπανση είχε αρνητική επίπτωση. Στην Ελλάδα, πείραμα σε καλλιέργεια μάραθου δεν είχε καμμία επίπτωση Στη Μέντα δεν είχε καμία επίπτωση. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

42 Χαρακτηριστικά αιθέριων ελαίων
Η περιεκτικότητα των αιθέριων ελαίων δεν είναι ίδια και κυμαίνεται από 0,01% - 10 %. Πολλά είδη της οικογένειας Lamiaceae είναι πλούσια σε αιθέριο έλαιο ενώ τα ροδοπέταλα περιέχουν πολύ λίγο (χρειάζονται πάνω από 1 τόνο φυτικού υλικού για 0,5 κg αιθέριου ελαίου. Ορισμένα είναι ιδιαίτερα βαριά στην οσμή και πυκνά, όπως του γιασεμιού, ρόδων ή του υακίνθου. Άλλα είναι στερεά σε θερμοκρασία δωματίου (όπως το βουλγαρικό ροδέλαιο) και χρειάζονται ελαφρά θέρμανση για την επεξεργασία τους. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

43 Οικολογικός ρόλος των αιθέριων ελαίων-τερπενίων στα φυτά
Τα μονοτερπένια και σεσκιτερπένια θεωρούνται ως μη λειτουργικά «μεταβολικά προϊόντα» ενώ έρευνες έδειξαν ότι μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο ως ενδιάμεσα των αλληλεπιδράσεων των φυτών με το περιβάλλον τους. Π.χ. η 1,8 κινεόλη και η καμφορά έχει αναφερθεί ότι αναστέλλουν το φύτρωμα εκδηλώνοντας φαινόμενα αλληλοπάθειας. Επίσης προσελκύουν τα ζώα, γεγονός που συντελεί στην επικονίαση και στη διασπορά των σπόρων. Εκδηλώνουν μηχανισμούς άμυνας εναντίον φυτοφάγων ζώων. Η χημική άμυνα έναντι αβιοτικών καταπονήσεων (π.χ. έλλειψη νερού φωτοαποδόμηση, ξηρασία κλπ). Αν και αδρανή ορισμένα τερπένια δρουν σαν σήματα που σχετίζονται με την επικοινωνία του φυτού με το περιβάλλον. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

44 Χημειοταξινόμηση- Χημειότυποι
Σε περισσότερα από 400 είδη υπάρχουν χημικές διαφορές εντός των ειδών. Ο όρος χημειότυπος εκφράζει τις εξατομικευμένες διαφορές ως προς τη χημική σύσταση μεταξύ των φυτών. Κλασικό παράδειγμα το θυμάρι (Τhymus vulgaris), όπου υπάρχουν τουλάχιστον έξι χημειότυποι στο ίδιο είδος. Δύο περιέχουν κυρίως φαινόλες (θυμόλη, καρβακρόλη) σαν κύριο συστατικό, ενώ τα άλλα περιέχουν μια αλκοόλη η οποία μπορεί να είναι λιναλοόλη, γερανιόλη, θουγιανόλη, τερπινεν-4-ολη. Οι χημειότυποι τυ δενδρολίβανου είναι της ευκαλυπτόλης ή κινεόλης, της καμφοράς και της βερμπενόνης, με εκείνο της κινεόλης να θεωρείται ασφαλέστερο ενώ της βερμπενόνης να αντεκδείκνυται κατά την εγκυμοσύνη. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

45 Διαφορές μεταξύ χημειοτύπων
Το αιθέριο έλαιο της σάλβιας (φασκόμηλο) π.χ. είναι γνωστό σαν τοξικό επειδή περιέχει 60 % θουγιόνη μια τοξική κετόνη άλλά υπάρχουν ασφαλέστερα είδη με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε θουγιόνη, όπως η S.triloba. Άλλη περίπτωση είναι το χαμομήλι με κύριο συστατικό το χαμαζουλένιο αλλά σε διάφορες περιεκτικότητες. Έτσι έχουμε: Το Ρωμαϊκό χαμομήλι (Anthemis nobilis). To Γερμανικό χαμομήλι (Matricaria recutita). To Μαροκινό χαμομήλι (Ormenis mixta, O.multicaulis). Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

46 Τα αιθέρια έλαια στις διάφορες οικογένειες
Τα αιθέρια έλαια των οικογενειών Lamiaceae, Verbenaceae, Geraniaceae είναι επιφανειακά γιατί διαθέτουν προεξέχοντα αδενικά τριχίδια. Ενώ των Apiaceae διαθέτουν πλούσιους ελαιαγωγούς στους καρπούς και στις εσωτερικές εκκριτικές κοιλότητες γνωστές σαν σχιζογενείς κοιλότητες, στα φύλλα και στις ρίζες τους. Αυτές οι κοιλότητες μπορεί να βρεθούν και στις οικογένειες Myrtaceae, Graminae, Asteraceae. Αντίθετα αγωγοί ρητινών απαντώνται παντού στα Coniferae, οι μαστιχοαγωγοί στα Cistaceae, Βurseraceae, Anacardiaceae. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

47 Παραλαβή των αιθέριων ελαίων
Οι πιο γνωστοί και κλασσικοί τρόποι παραμένουν η απόσταξη και η εκχύλιση. Απόσταξη Είναι η πιο παλιά και ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος που εφαρμόζεται από την αρχαιότητα. Από τα πρώτα ήταν το τερεβινθέλαιο. Φυσικοχημικά είναι απόσταξη μη μιγνυόμενων υγρών, δηλαδή ετερογενών μιγμάτων, κατά την οποία τα διάφορα συστατικά παραλαμβάνονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από του σημείου βρασμού ενός εκάστου. Το φυτικό υλικό φέρεται στον άμβυκα και αποστάζει είτε με ατμούς που παράγονται από νερό που ζέει στον άμβυκα είτε με διοχέτευση ατμών από έξω. Οι ατμοί του αιθέριου ελαίου και νερού που παράγονται εισέρχονται μέσω του απαγωγού σωλήνα στον ψυκτήρα όπου και υγροποιούνται. Το λαμβανόμενο απόσταγμα ρέει στο διαχωριστικό δοχείο όπου διαχωρίζεται το νερό από το αιθέριο έλαιο. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

48 Είδη απόσταξης Κατά τη συμπύκνωση το αιθέριο έλαιο επειδή έχει διαφορετικό ειδικό βάρος από το νερό, διαχωρίζεται από αυτό και σχηματίζονται δύο φάσεις, μια του αιθέριου ελαίου και μια του ύδατος. Αρωματικό ύδωρ (ρόδου ή πορτοκαλιού) είναι αυτή η υδατική φάση του πρωτεύοντος αποστάγματος, που είναι εμπλουτισμένο με το φυτικό άρωμα και είναι πλούσιο προϊόν απόσταξης. Απόσταξη με νερό: Σε αυτή την απόσταξη το φυτικό υλικό βρίσκεται σε άμεση επαφή με το νερό που βράζει. Το υλικό ανάλογα με το ειδικό του βάρος και την φόρτωση του άμβυκα επιπλέει ή βρίσκεται βυθισμένο στο νερό. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται σε υλικά όπως τρίμματα αμυγδάλων, ροδοπέταλα, άνθη πορτοκαλιάς κλπ. Δεν πρέπει να σχηματίζονται συμπαγείς μάζες (βώλοι) μέσα από τους οποίους δεν μπορεί να διεισδύσει ο ατμός. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος

49 Άμβυκας Σε αυτού του είδους την απόσταξη πρέπει να ληφθούν υπόψη:
Η σωστή πλήρωση του άμβυκα Η ταχύτητα της απόσταξης Να αποφεύγεται η υπερθέρμανση του φυτικού υλικού Ο άμβυκας να είναι μικρού ύψους και μεγάλης διαμέτρου ώστε να παρέχει μεγάλη επιφάνεια εξατμίσεως. Είναι μέθοδος απλή, οικονομική και χρησιμοποιείται εύκολα με μοναδικό μειονέκτημα το μεγάλο χρόνο απόσταξης. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας: Π. Διαμαντόπουλος