Πράξη «Αρχιμήδης ΙΙI – Ενίσχυση Ερευνητικών Ομάδων στο ΤΕΙ Κρήτης»

Υποέργο 14:«Αξιοποίηση αιθέριων ελαίων στη συντήρηση νωπών

γεωργικών προϊόντων της Κρήτης»

Επιστημονικός Υπεύθυνος: Λουλακάκης Κων/νος

Παρουσίαση: Πασχαλίδης Κων/νος

Συνεργαζόμενα Εργαστήρια

• Εργαστήριο Φυσιολογίας & Βιοτεχνολογίας ΦυτώνΤμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων, ΣΤΕΓ-ΤΕΤ, ΤΕΙ Κρήτης

Δρ. Λουλακάκης Κων/νος, Καθηγητής

• Εργαστήριο Φυτοπαθολογίας ΒακτηριολογίαςΤμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων, ΣΤΕΓ-ΤΕΤ, ΤΕΙ Κρήτης

Δρ. Γκούμας Δημήτριος, Καθηγητής

• Εργαστήριο ΦαρμακογνωσίαςTμήμα Φαρμακευτικής, ΑΠΘ

Δρ. Κανελλής Άγγελος, Καθηγητής

• Εργαστήριο Μετασυλλεκτικής Φυσιολογίας & Τεχνολογίας Νωπών Οπωρ/κών ΠροϊόντωνΤμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων, ΣΤΕΓ-ΤΕΤ, ΤΕΙ Κρήτης

Δρ. Δραγασάκη Μαγδαληνή, Επίκουρος ΚαθηγήτριαΔρ. Λυδάκης Δημήτριος, Ομότιμος Καθηγητής

• Lab of Hydro-Aromatic PlantsDepartment of Agricultural Sciences, Biotechnology and Food Science,Cyprus University of Technology

Δρ. Τζωρτζάκης Νικόλαος, Επικ. Καθηγητής

• Lab of Applied Mycology GroupCranfield Soil and AgriFood Institute, Cranfield University

Δρ. Naresh Magan, Καθηγητής

Μετασυλλεκτικές απώλειες φρούτων και λαχανικών

• απώλειες τροφίμων - παγκόσμια διαθεσιμότητα των τροφίμωνΕπίπτωση

• Μετασυλλεκτικές ασθένειες →προσβολή από μύκητεςΠαράγοντας

• Ποσότητα ή/και ποιότηταΕπίδραση

• Ακατάλληλα τρόφιμα για κατανάλωση• Οικονομικές απώλειεςΑποτέλεσμα

Ορισμός του προβλήματος

Ορισμός του προβλήματος

Έλεγχος μετασυλλεκτικών

ασθενειών

Τεχνικέςαποθήκευσης

Μεταχείριση με χημικά μέσα

Ασφάλεια τροφίμων

Περιβαλλοντικές ανησυχίες

Ανάπτυξη ανθεκτικότητας στα

παθογόνα

Εναλλακτικές μεθόδοι

Περιορισμένη αποτελεσματικότητα

Ελάχιστα εμπορικά προϊόντα

Αιθέρια έλαια

Αξιοποίηση αιθέριων ελαίων μετασυλλεκτικά

Αιθέρια έλαια

Αντιμικροβιακήδράση

Τα παθογόνα δεν αναπτύσσουν ανθεκτικότητα

Βιοενεργάστην

πτητική φάση

Φιλικά προς το περιβάλλον

και τον καταναλωτή

Προστατευτικό ρόλο στα φυτά

Πτητικά φυτικά

εκχυλίσματα20-60

συστατικά Συνεργιστική

δράση

Σκοπός

• Μελέτη της αποτελεσματικότητας των αιθέριων ελαίων απότα αρωματικά φυτά της Κρήτης δίκταμο, φασκομηλιά καιρίγανη στην αντιμετώπιση των κυριότερων παθογόνων τωνβασικών λαχανοκομικών προϊόντων της Κρήτης.

• Αξιολόγηση της επίδρασης των αιθέριων ελαίων στα ποιοτικάχαρακτηριστικά των καρπών και ο προσδιορισμός τωνκατάλληλων συνθηκών εφαρμογής για τη διατήρηση ή/καιτη βελτίωση της ποιότητας των καρπών.

• Φασκόμηλο(Salvia triloba L.)

Βιολογικό υλικό: Αιθέρια Έλαια

• Δίκταμο(Origanum dictamnus L.)

• Ρίγανη(Origanum vulgare subsp. Hirtum)

• Botrytis cinerea

• Colletotrichum coccodes

• Alternaria alternata

• Rhizopus stolonifer

• Sclerotinia sclerotiorum

Βιολογικό υλικό: Μύκητες

• Τομάτα (Solanum lycopersicum L., cv. Shiren)

• Πιπεριά (Capsicum annum L., cv. Sammy)

• Μελιτζάνα (Solanum melongena L., cv. Vernina)

• Αγγούρι (Cucumis sativus L., cv. Datis)

Βιολογικό υλικό: Κηπευτικά

• Μελέτη της επίδρασης της συγκέντρωσης ή/και της διάρκειαςεφαρμογής των αιθέριων ελαίων στην ανάπτυξη των μυκήτωνin vitro και σε καρπούς κηπευτικών.

• Αξιολόγηση μυκητοκτόνου ή μυκητοστατικής δράσης τωνπτητικών.

• Διερεύνηση πιθανού φαινομένου επαγωγής της αντίστασης τωνκαρπών στα παθογόνα από την έκθεση στα αιθέρια έλαια.

• Μελέτη της επίδρασης των αιθέριων ελαίων σε βασικά ποιοτικάχαρακτηριστικά των καρπών.

Στόχος

In vitro• Τρυβλία με θρεπτικό μέσο εμβολιάστηκαν με τους μύκητες και

εκτέθηκαν σε διάφορες συγκεντρώσεις αιθέριου ελαίου σε συνεχόμενηή/και διακοπτόμενη εφαρμογή, ή πρώτα εκτέθηκαν στα πτητικά καιέπειτα εμβολιάστηκαν.In situ

• Καρποί εμβολιάστηκαν με τους μύκητες τοποθετήθηκαν σε δοχεία καιεκτέθηκαν στα πτητικά σε συνεχόμενη ή διακοπτόμενη εφαρμογή.

• Καρποί εκτέθηκαν στα αιθέρια έλαια σε διάφορους χρόνουςεφαρμογής και έπειτα εμβολιάστηκαν με τα παθογόνα.

• Καρποί μεταχειρίστηκαν με τα αιθέρια έλαια και έπειτα αξιολογήθηκανβασικά ποιοτικά χαρακτηριστικά των καρπών με την παρακολούθησημακροσκοπικών, βιοχημικών και φυσιολογικών παραμέτρων .

Συνθήκες αποθήκευσης 12°C (±0.5) και 95% RH

Πειραματική διάταξη

Αποτελέσματα

Ανάλυση αιθέριων ελαίων

No Compound R.I.b Retention time

Percentage (%)

Composition1 α-Thujene 930 9.507 0.682 α-Pinenea 939 9.746 0.563 Sabinene 975 11.253 0.064 β-Pinenea 979 11.353 0.105 1-Octen-3-ol 979 11.530 0.106 β-Myrcene 990 11.933 1.127 α-Phellandrene 1002 12.402 0.108 α-Terpinene 1017 12.855 1.489 p-cymenea 1024 13.163 12.65

10 Limonenea 1029 13.302 0.3711 γ-Terpinenea 1059 14.400 7.1112 cis-Sabinene hydrate 1070 14.701 0.7213 Linaloola 1096 15.841 0.5414 Terpinen-4-ol 1177 18.479 0.2915 Thymoquinone 1252 20.816 0.1916 Thymola 1290 22.007 0.1117 Carvacrola 1299 22.382 70.0118 α-Cubenene 1348 23.768 0.0819 α-Copaene 1376 24.565 0.5820 β-Caryophyllene 1419 25.883 1.3921 β-Bisabolene 1505 27.302 0.1422 δ-Cadinene 1523 29.561 0.2923 Thymohydro quinone 1555 30.761 1.0024 Caryophyllene oxide 1583 32.548 0.20

Total (%) 99.87Monoterpene hydrocarbons 24.33Oxygenated monoterpenes 72.86Sesquiterpene hydrocarbons 2.68

a) Identification by comparison of retention times and co-injection withauthentic compound.b) R.I. (Retention Indices) from experimental using a SBP-5 column using ahomologous series of n-alkanes (C9-C25).

• Χημική ανάλυση των αιθέριων ελαίων με GC - MS

Αέρια χρωματογραφία των αιθέριων ελαίων από δίκταμο

Ποιοτικός και ποσοτικός προσδιορισμός (% v/v) των αιθέριων ελαίων από δίκταμο

• Ανασταλτική επίδραση στην ανάπτυξη της μυκηλιακής υφής και στησποριογένεση

• Μυκητοκτόνος δράση στην υψηλότερη συγκέντρωση και στη μεγαλύτερη διάρκεια εφαρμογής

0 50 100 250

Επίδραση της συγκέντρωσης αιθέριου ελαίου (ppm) δίκταμου στην ανάπτυξητων μυκήτων Sclerotinia sclerotiorum και Botrytis cinerea

In vitro : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων

In vitro : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων

0 50 100 250Συγκέντρωση (ppm)

Επίδραση της συγκέντρωσης των αιθέριων ελαίων στην ανάπτυξητου μύκητα Rhizopus stolonifer

• Δίκταμο

(Origanum dictamnus L.)

• Ρίγανη(Origanum vulgare subsp. Hirtum)

• Φασκόμηλο

(Salvia triloba L.)

In vitro : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων

Επίδραση της διάρκειας εφαρμογής στην ανάπτυξη του B. cinerea

• Αναστολή της ανάπτυξης της ασθένειας μειωμένη επιφάνεια σήψης μειωμένη παραγωγή σπορίων

Επίδραση αιθέριου ελαίου δίκταμου στην ανάπτυξη του B. cinerea

In situ : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων

0 50 100 250Συγκέντρωση (ppm)

• Botrytis cinerea

• Coletotrichum coccodes

• Rhizopus stolonifer

• Alternaria alternata

In situ : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων

Επίδραση αιθέριου ελαίου από δίκταμο στην ανάπτυξη των παθογόνων

0 50 100 250Συγκέντρωση (ppm)

• Αναστολή της εξάπλωσης της ασθένειας με μικρής διάρκειας εφαρμογή (24 h)μειωμένη παραγωγή σπορίων

Χρόνος έκθεσης στη συγκέντρωση 50 ppmαιθέριου ελαίου (ημέρες)

Σποριογένεση

In situ : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων

• Πιθανό φαινόμενο επαγωγής της αντίστασης των καρπών στα παθογόνα από την εφαρμογή των αιθέριων ελαίων μειωμένη επιφάνεια σήψης μειωμένη παραγωγή σπορίων

In situ : Επίδραση των πτητικών στην ανάπτυξη των μυκήτων

• Μακροσκοπικός και Οργανοληπτικός Έλεγχος Οι καρποί που μεταχειρίστηκαν με αιθέρια έλαια δεν εμφάνισαν ορατά

συμπτώματα, ανωμαλίες ή υπολειμματική οσμή, ακόμη και στην υψηλότερη συγκέντρωση

• Βασικοί δείκτες ποιότητας (συνεκτικότητα της σάρκας, ολικά διαλυτάστερεά, pH, οξύτητα, απώλεια υγρασίας, ολικές φαινόλες, αντιοξειδωτικήικανότητα, αναπνευστική δραστηριότητα, χρώμα L, C, h) δενεπηρεάστηκαν από την παρουσία αιθέριου ελαίου. Δύο σημαντικοί δείκτες ποιότητας των καρπών μελιτζάνας, η

φωτεινότητα του περικαρπίου και της σάρκας, διατηρήθηκαν σε καλύτερα επίπεδα σε σχέση με τους καρπούς του μάρτυρα

In situ : Επίδραση των πτητικών στην ποιότητα των καρπών

Συνεχιζόμενες εργασίες

• Μελέτη της επίδρασης αιθέριων ελαίων σε βιοχημικά και μοριακά χαρακτηριστικά καρπών τομάτας (κλιμακτηρικός καρπός) και πιπεριάς (μη κλιμακτηρικός καρπός) Δείκτες που συνδέονται με την οξειδωτική καταπόνηση όπως,

αντιοξειδωτική ενεργότητα, υπεροξείδωση λιπιδίων, έκφραση των ενζύμων περοξειδάση (POD), καταλάση (CAT), ασκορβική περοξειδάση (APX) και υπεροξειδική δισμουτάση (SOD)

Έκφραση ενζύμων και επίπεδα δεικτών που σχετίζονται με το μεταβολικό μονοπάτι σύνθεσης του αιθυλενίου

Έκφραση των ενζύμων συνθετάση της γλουταμίνης (GS) και γλουταμινική αφυδρογονάση (GDH) που συμμετέχουν στη σύνθεση αμινοξέων

Συμπεράσματα

Τα αποτελέσματα της μελέτης υποστηρίζουν την πιθανή αξιοποίησητων αιθέριων ελαίων μετασυλλεκτικά για τη συντήρηση νωπώνκηπευτικών:

αντιμικροβιακή δράση ενάντια σε μετασυλλεκτικές ασθένειες• αναστέλλουν την ανάπτυξη των μυκήτων• περιορίζουν την εξάπλωση της ασθένειας

διατηρούν την ποιότητα των προϊόντων

Συμπεράσματα

Τα ευρήματα έχουν σημαντική εμπορική σημασίαπιθανή πρακτική εφαρμογή των αιθέριων ελαίων

• συστήματα αποθήκευσης • συστήματα συσκευασίας (active packaging)

Διάχυση αποτελεσμάτων

• Stavropoulou A., Loulakakis K., Magan N., Tzortzakis N., 2014. Origanum dictamnus Oil Vapour Suppresses the Developmentof Grey Mould in Eggplant Fruit In Vitro. BioMed Research International, vol. 2014, Article ID 562679, pp 1-11.

• Stavropoulou A., Tzortzakis N., Goumas D., Loulakakis K., 2015. Exploitation of Origanum dictamnus oil vapour to controlBotrytis cinerea postharvest development in key horticultural products of Crete. 18th International Plant Protection CongressIPPC, Berlin, Germany, August 2015, P SPP 21.

• Stavropoulou A., Loulakakis K., Lydakis D., Magan N., Tzortzakis N., 2015. Exploitation of dittany (Origanum dictamnus) oilfor the tomato fruit preservation against Botrytis cinera. III International Symposium on Postharvest Pathology, Bari, Italy,June 2015.

• Baltzakis I., Stavropoulou A., Kaselaki A., Magan N., Loulakakis K., 2014. Investigating the action of essential oils from Salviatriloba and Origanum dictamnus on the growth of post-harvest diseases of cucumber fruits. Postharvest Unlimited ISHSInternational Conference, Cyprus.

• Stavropoulou A., Tzortzakis N., Lydakis D., Magan N., Loulakakis K., 2014. Origanum dictamnus oil vapour suppress thedevelopment of Botrytis cinerea in tomato fruit. Plant Biology Europe FESPB/EPSO Congress, Dublin, Ireland.

• Σταυροπούλου Α., Γκούμας Δ., Magan N., Τζωρτζάκης Ν., Λουλακάκης Κ., 2014. Αξιολόγηση της αντιμικροβιακής δράσης τουαιθέριου ελαίου από δίκταμο για τον έλεγχο της ανάπτυξης του Botrytis cinereα in vitro και σε καρπούς τομάτας. 17oΠανελλήνιο Φυτοπαθολογικό Συνέδριο Βόλος.

• Σταυροπούλου Α., Μπαλτζάκης Ι., Κασελάκη Α., Στεφανάκης Μ., Magan N., Τζωρτζάκης Ν., Λουλακάκης Κ., 2013. Επίδρασηαιθέριου ελαίου από δίκταμο στην ανάπτυξη του μύκητα B. cinerea in vitro και σε καρπούς μελιτζάνας. 26ο ΣυνέδριοΕλληνικής Εταιρείας Επιστήμης Οπωροκηπευτικών, Καλαμάτα.

• Μπαλτζάκης Ι., Σταυροπούλου Α., Κασελάκη Α., Magan N., Τζωρτζάκης Ν., Λουλακάκης Κ., 2013. Διερεύνηση της δράσης τωναιθέριων ελαίων από φασκόμηλο και δίκταμο στην ανάπτυξη μετασυλλεκτικών παθογόνων σε καρπούς αγγουριάς (Cucumissativus L.). 26ο Συνέδριο Ελληνικής Εταιρείας Επιστήμης Οπωροκηπευτικών, Καλαμάτα.

Μέλη της ερευνητικής ομάδας

ΤΕΙ Κρήτης Δρ. Λουλακάκης Κων/νος, Καθηγητής Δρ. Γκούμας Δημήτριος, Καθηγητής Δρ. Δραγασάκη Μαγδαληνή, Επικ. Καθηγήτρια Δρ. Λυδάκης Δημήτριος, Ομότιμος Καθηγητής Δρ. Πασχαλίδης Κων/νος, Καθηγητής Εφαρμογών Σταυροπούλου Ανδριάνα , Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Κονσολάκης Γεώργιος, Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Δρ. Χριστοφάκη Μαρία, Τεχνολόγος Γεωπόνος Στεφανάκης Μιχάλης, Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Χριστουλάκη Μαρία – Ειρήνη, Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Μπαλτζάκης Ιωάννης, Τεχνολόγος Γεωπόνος (MSc) Μαραγκάκης Αριστείδης, Τεχνολόγος Γεωπόνος

Τεχνολογικό Πανεπιστημιο Κύπρου Δρ. Τζωρτζάκης Νικόλαος, Επικ. Καθηγητής

Cranfield University, UK Dr. Magan Naresh, Καθηγητής

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Δρ. Κανελλής Άγγελος, Καθηγητής