Komplexní analýza léčivých rostlin a jejich potenciál při využití v potravinářském průmyslu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Předložená dizertační práce se zabývá komplexní charakterizací extraktů z léčivých rostlin pomocí spektroskopických a chromatografických technik s důrazem na vliv rozpouštědla, posklizňové úpravy vzorku, lokality a roku produkce na vybrané parametry. Část práce je věnována aplikaci vybraných extraktů z léčivých rostlin ve vhodné formě do nápojů. Tematicky je práce rozdělena do dvou částí. V první části práce byly pomocí kombinace metod elektronové paramagnetické rezonance, ultrafialové viditelné spektroskopie, kapalinové chromatografie a optické emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem charakterizovány vodné, ethanolové a dimethylsulfoxidové extrakty z 10 vybraných druhů léčivých rostlin, které byly sbírány ve dvou různých lokalitách v průběhu dvou let (2015, 2016) a posklizňově upravovány dvěma způsoby (zmražení, sušení). Celkově bylo sledováno ve všech extraktech 39 parametrů: konkrétně obsah celkových fenolických látek, flavonoidů, 14 konkrétních fenolických sloučenin, barevné charakteristiky v systému CIE L*a*b* (L*, a*, b*, C*, h°, BI), radikál-zhášecí aktivita s využitím kation radikálu 2,2'-azino-bis-(3-ethylbenzthiazolin-6-sulfonové kyseliny), antioxidační/prooxidační aktivita technikou spinových lapačů v systému 5,5-dimethyl-1-pyrrolin-N-oxid (DMPO)/peroxodisíran draselný a obsah 15 minerálních látek (Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Pb, Zn). Výsledky prokázaly, že sledované parametry léčivých rostlin jsou různou mírou ovlivňovány použitým extrakčním systémem, posklizňovou úpravou vzorků, rokem produkce, původem vzorků (lokalitou) i druhovou skladbou. Bylo prokázáno, že druh extrakčního činidla výrazně ovlivňuje složení extraktů. Na základě analýz byl jako nejvhodnější systém pro potravinářskou aplikaci – izolaci hlavních funkčních složek (fenolických látek, flavonoidů) vybrán 50% ethanol, úprava rostlin sušením a z jednotlivých druhů máta peprná, meduňka lékařská, třezalka tečkovaná a šalvěj lékařská. Druhou částí práce byla aplikace extraktů vybraných léčivých rostlin do nápojů. Pro aplikaci byly vybrány výše zmíněné rostliny, 25% ethanol místo 50% ethanolu (vzhledem k limitaci obsahu ethanolu v konečné surovině). V první fázi byla optimalizována extrakce léčivých rostlin. Byl vybrán vhodný poměr materiálu a rozpouštědla (1:10), doba extrakce (8 h) a zjištěna nasákavost bylin (50–62 %). Vyrobený extrakt byl po filtraci aplikován k sirupovému základu ve vybraných poměrech pro výrobu jednodruhových sirupů a senzoricky testován za účelem výběru vhodné receptury, příchutě a základu pro výrobu dvoudruhových sirupů. Nejchutnějším a celkově nejpřijatelnějším z hlediska flavouru byl vyhodnocen mátový sirup a jako základ pro dvoudruhové sirupy byl vybrán šalvějový sirup. V rámci dalšího testování byla vybírána nejvhodnější receptura dvoudruhového sirupu, senzoricky nejvhodnější příchuť a testováno, zda by bylo vhodné vybrané dvoudruhové sirupy dobarvovat. Preferenčně bylo zjištěno, že dvoudruhové sirupy není nutno dobarvovat. Na základě senzorické analýzy bylo prokázáno, že z jednodruhových sirupů byl nejlépe hodnocen mátový sirup, z dvoudruhových sirupů šalvějovo-mátový, tyto sirupy by po dalším testování bylo možné uvést do výroby a obohatit tak trh s potravinami.
Presented thesis deals with the complex characterization of extracts from medical plants using spectroscopic and chromatographic techniques, with emphasis on the influence of solvent, post-harvest treatment of the sample, location and year of production on selected parameters. Part of the work is devoted to application of selected extracts from medical plants in suitable form into beverages. The thesis is divided into two parts. At the first part of the work combination of electron paramagnetic resonance, ultraviolet visible spectroscopy, liquid chromatography and inductively coupled plasma optical emission spectrometry was applied for characterization of aqueous, ethanol and dimethylsulfoxide extracts from 10 selected medical plants, which were collected from two different locations during two years (2015, 2016) and post-harvestly treated by two ways (freezing, drying). In total, 39 parameters were determinated: namely total phenolic compounds content, total flavonoids content, 14 specific phenolic compounds, colour characteristics in the CIE L*a*b* system (L *, a*, b *, C*, h°, BI), radical-quenching activity using the cation radical of the 2,2'-azino-bis- (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), antioxidant/pro-oxidant activity using the spin trapping technique in the presence of 5,5-dimethyl-1-pyrrolin-N-oxide (DMPO)/potassium peroxodisulphate and content of 15 minerals (Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Pb, Zn). The results confirmed that the studied parameters of medical plants are influenced by the extraction system, post-harvest treatment of samples, year of production, origin of samples (locality) and species composition. It has been shown that the type of extraction solvent significantly affects the composition of the extracts. On the basis of these analyzes, for food application – the isolation of the main functional components (phenolic compounds, flavonoids) –50% ethanol, post harvest treatment by drying and samples of Mentha piperita, Melissa officinalis, Hypericum perforatum and Salvia officinalis were selected. The second part of the thesis was focused on the application of selected extracts of medical plants to beverages (syrups). The above mentioned plants, 25% ethanol instead of 50% ethanol (due to the limitation of the ethanol content in final raw material), were selected for the application. At first, extraction of medical plants was optimized. Suitable ratio of material and solvent (1:10), extraction time (8 h) and herb absorbency (50–62 %) were determined. The prepared extract after filtration was applied to the syrup concentrate in different ratios to produce one-species syrups and further sensorially tested to select the suitable recipe, the best flavour and basis for the production of two-species syrups. The mint syrup was the most tasty and generally the most acceptable one-species syrup, and sage syrup was selected as the basis for two-species syrups. Further, the most appropriate recipes of the two-species syrups were chosen, the most sensorially acceptable one was selected and further tested if it would be appropriate to colour them. Preferentially, it has been found that it is not necessary to colour two-species syrups. On the basis of the sensory analysis, it has been found that peppermint and sage-peppermint syrups were the most tasty and acceptable syrups, which could be, after further testing, produced industrially to enrich the food market.
Presented thesis deals with the complex characterization of extracts from medical plants using spectroscopic and chromatographic techniques, with emphasis on the influence of solvent, post-harvest treatment of the sample, location and year of production on selected parameters. Part of the work is devoted to application of selected extracts from medical plants in suitable form into beverages. The thesis is divided into two parts. At the first part of the work combination of electron paramagnetic resonance, ultraviolet visible spectroscopy, liquid chromatography and inductively coupled plasma optical emission spectrometry was applied for characterization of aqueous, ethanol and dimethylsulfoxide extracts from 10 selected medical plants, which were collected from two different locations during two years (2015, 2016) and post-harvestly treated by two ways (freezing, drying). In total, 39 parameters were determinated: namely total phenolic compounds content, total flavonoids content, 14 specific phenolic compounds, colour characteristics in the CIE L*a*b* system (L *, a*, b *, C*, h°, BI), radical-quenching activity using the cation radical of the 2,2'-azino-bis- (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), antioxidant/pro-oxidant activity using the spin trapping technique in the presence of 5,5-dimethyl-1-pyrrolin-N-oxide (DMPO)/potassium peroxodisulphate and content of 15 minerals (Al, As, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, Pb, Zn). The results confirmed that the studied parameters of medical plants are influenced by the extraction system, post-harvest treatment of samples, year of production, origin of samples (locality) and species composition. It has been shown that the type of extraction solvent significantly affects the composition of the extracts. On the basis of these analyzes, for food application – the isolation of the main functional components (phenolic compounds, flavonoids) –50% ethanol, post harvest treatment by drying and samples of Mentha piperita, Melissa officinalis, Hypericum perforatum and Salvia officinalis were selected. The second part of the thesis was focused on the application of selected extracts of medical plants to beverages (syrups). The above mentioned plants, 25% ethanol instead of 50% ethanol (due to the limitation of the ethanol content in final raw material), were selected for the application. At first, extraction of medical plants was optimized. Suitable ratio of material and solvent (1:10), extraction time (8 h) and herb absorbency (50–62 %) were determined. The prepared extract after filtration was applied to the syrup concentrate in different ratios to produce one-species syrups and further sensorially tested to select the suitable recipe, the best flavour and basis for the production of two-species syrups. The mint syrup was the most tasty and generally the most acceptable one-species syrup, and sage syrup was selected as the basis for two-species syrups. Further, the most appropriate recipes of the two-species syrups were chosen, the most sensorially acceptable one was selected and further tested if it would be appropriate to colour them. Preferentially, it has been found that it is not necessary to colour two-species syrups. On the basis of the sensory analysis, it has been found that peppermint and sage-peppermint syrups were the most tasty and acceptable syrups, which could be, after further testing, produced industrially to enrich the food market.
Description
Citation
BURDĚJOVÁ, L. Komplexní analýza léčivých rostlin a jejich potenciál při využití v potravinářském průmyslu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Potravinářská chemie
Comittee
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr. (člen)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Šilhár, CSc., oponent (člen)
prof. Ing. Stanislav Kráčmár, DrSc., oponent (člen)
Date of acceptance
2018-06-20
Defence
Předsedkyně komise představila doktorandku. Ing. Burdějová v rámci doktorského studijního programu absolvovala 2 stáže: na Slovensku v Národním polnohospodárském centru a ve Španělsku na Univerzitě v Huelvě. Doktorandka má také pedagogické zkušenosti: vedení praktik z instrumentální analýzy po dobu 3 let vždy v zimním semestru. Má bohatou publikační činnost, ať už se jedná o 4 publikace v impaktovaných časopisech, přičemž u 2 je prvním autorem. dále má publikace v recenzovaných časopisech a příspěvky a abstrakty z konferencí.
Předložená dizertační práce Ing. Lenky Burdějové splňuje po stránce vědecké, obsahové a formální požadavky stanovené příslušnými vyhláškami pro získání akademické hodnosti.
Některý z dotazů: Jaká je doporučovaná optimální teplota sušícího média?
Další dotazy vzešlé z diskuze jsou uvedeny na přiložených lístcích, které se archivují.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení