Τα τελευταία χρόνια, οι νέες καταναλωτικές συνήθειες έδωσαν ώθηση στην αγορά
φυσικών προϊόντων με ευεργετικές ιδιότητες. Επιπρόσθετα, η αύξηση των φυσικών
παραπροϊόντων καθιστά ως επιτακτική ανάγκη την αξιοποίησή τους μέσω της
παραλαβής βιοδραστικών ενώσεων από αυτά. Στην παρούσα διατριβή, μελετήθηκε η
ανάκτηση καροτενοειδών από παραπροϊόντα φυτικής (βερίκοκα) ή ζωϊκής (κεφάλι
γαρίδας) προέλευσης και από λιπιδικά τρόφιμα (κρόκος αυγών και σώμα γαρίδας)
εφαρμόζοντας μια συνδυαστική αναλυτική προσέγγιση που περιλαμβάνει (α) εκχυλίσεις
υψηλών ενεργειών με χρήση συμβατικών και καινοτόμων πράσινων διαλυτών (φυσικοί
βαθιά ευτηκτικοί διαλύτες, NADES) και πειραματικού σχεδιασμού (DOΕ) (β)
υγροχρωματογραφία συζευγμένη με φασματομετρία μάζας (LC-MS/MS) και
φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) και (γ) μοντέλων
πολυμεταβλητής στατιστικής ανάλυσης. Πιο συγκεκριμένα, εφαρμόστηκε εκχύλιση με
υπερήχους (UAE) και με μικροκύματα (ΜΑΕ) για την παραλάβη καροτενοειδών από τα
μελετούμενα υποστρώματα. Οι συνθήκες εκχύλισης βελτιστοποιήθηκαν με δυο
διαφορετικά DOE μοντέλα (23 full factorial design, Box-Behnken design). Η LC-MS/MS
ποσοτικοποίηση των καροτενοειδών υπέδειξε την καταλληλότερη μεθόδο εκχύλισης για
κάθε υπόστρωμα. Τα φάσματα NMR (1D-, 2D-NMR) ανέδειξαν το μεταβολικό
αποτύπωμα των εκχυλισμάτων παραπροϊόντων βερίκοκου συναρτήσει των τεχνικών και
συνθηκών εκχύλισης. Η ταυτοποίηση των συνεκχυλιζόμενων μεταβολιτών υπεύθυνων
για την ταξινόμηση των εκχυλισμάτων και η αξιολόγηση της επίδραση των συνθηκών
εκχύλισης σε αυτούς πραγματοποιήθηκε μέσω μοντέλων πολυμεταβλητής στατιστικής
ανάλυσης (PCA, OPLS-DA). Συνοψίζοντας, η μελλοντική πιλοτική εφαρμογή της
παρούσας αναλυτικής μεθοδολογίας μπορεί να οδηγήσει στην μετατροπή των
παραπροϊόντων σε προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας και στην εμπορική
αξιοποίησή τους σε διάφορους τομείς της βιομηχανίας (τρόφιμα, φάρμακα, καλλυντικά,
τροφοφάρμακα)In recent years, consumers’ changing preferences created a new flourishing economy
based on products containing natural extracts with health-promoting properties.
Furthermore, as food-industry waste turns into a global concern, the valorization of
bioactive compounds from byproducts of plant or animal origin is an urgent need. In this
thesis, we studied the recovery of carotenoids from byproducts of plant (apricots) and
animal (shrimp head) natural substrates and lipid food matrices (egg yolk and shrimp
body) by implementing an integrated analytical platform including (a) experimental design (DOE)-based high energy extraction processes using conventional and innovative green extraction solvents (natural deep eutectic solvents, NADES), (b) high throughput
analytical techniques (Liquid Chromatography-Mass Spectrometry, LC-MS/MS and Νuclear Μagnetic Resonance spectroscopy, NMR) and (c) multivariate unsupervised
(PCA) and supervised (OPLS-DA) statistical analysis. In particular, ultrasound-assisted
(UAE) and microwave-assisted extraction (MAE) were applied for the recovery of
carotenoids from the examined substrates. The optimization of extraction conditions was
carried out by using a two-level screening (23 full factorial) model and a response surface
methodology (RSM) model (Box-Behnken design). A LC-MS/MS method was developed
for the quantitation of carotenoids in order to determine the most efficient extraction
approach for each substrate. Moreover, 1D- and 2D-NMR spectroscopy were applied to
obtain the metabolic fingerprint of apricot byproducts’ extracts in response to extraction
techniques and conditions. PCA and OPLS-DA models allowed the classification of
apricots extracts and provided information about co-extracted secondary metabolites. To
sum up, the current thesis provide a proof-of-concept for the future large-scale implementation of the developed analytical platform for the conversion of natural byproducts to high-added value nutraceuticals and for the commercial exploitation of lipid foods of high bioactive content
