Τα απόβλητα των ελαιοτριβείων και οινοποιείων ως πηγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας για την ανθρώπινη υγεία (φάρμακα και διατροφικά συμπληρώματα): οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη

Abstract

One of the most important problems in the field of agricultural industry, is the management of liquid and solid waste from olive oil mills and wineries with serious environmental impacts. Olive oil and wine wastes, due to their volume and organic load, constitute an important environmental burden. Their disposal is a major problem for olive oil mills and winemaking units, which spend large sums of money to remove them. However, their management can be turned into an economically and environmentally sustainable solution by using them to produce high value-added natural products (medicines, dietary supplements, functional food & cosmetics). These wastes are rich in phenolic compounds of great biological and pharmaceutical interest because of their antioxidant properties. Polyphenols are an important group of phytochemicals that have gained increased attention in research since they were found to be able to affect the growth of cancer cells and affect metabolic syndrome or cardiovascular disease. Some of these actions have already been recognized as “health claims”, while for others, there have been no confirmed epidemiological or experimental data so far or even the existing data are not strong enough to lead to new health claims. This present dissertation focuses exclusively on the beneficial effects of (poly) phenols of olive oil, wine and of their respective waste on human health and their economic exploitation in the fields of health, nutrition, pharmaceutics and cosmetology. The objectives of this study were: (a) a systematic review of the world literature and the meta-analysis of data, which could constitute health claims for the use of (poly) phenolic substances contained in olive oil and winery waste; and (b) the economic exploitation of polyphenols and other micronutrients of the pollutant load of these wastes in the fields of health, nutrition, pharmaceutics and cosmetology. In order to determine the precise role of olive oil in the modification of metabolic factors (glucose and circulating lipids), the present study carried out a meta-analysis network of 30 human intervention studies, in which olive oil was administered to a total of 7,688 individuals, mainly in the context of the Mediterranean diet. Moreover, in these 30 studies, a further research was conducted on the effect of olive oil polyphenols on the oxidative and inflammatory markers associated with cardiovascular and other degenerative diseases. From the elaboration of the results, the following were found: 1) The present study demonstrates that the effect of olive oil on glucose and circulating lipids cannot be distinguished from the effect of adherence to a Mediterranean dietary pattern. The only clear effect of a high polyphenol content (HPOO) olive oil on these parameters, is its effect on HDL cholesterol and the improvement of patients’ antioxidant and inflammatory status. The present study found a new evidence that the lower concentration of antioxidant polyphenols in olive oil may be sufficient for its beneficial effects (~ 60 mg/L of olive oil). In addition, the results suggest that the lipid fraction of olive oil may be responsible for some of its beneficial effects. 2) This research provides new data on the effect of olive oil and suggests a possible shift of the paradigm for its use in human nutrition and health as well as an additional intervention in pharmacological treatment. Olive oil could also serve as a useful tool to prevent atherosclerosis. 3) The reduction in oxidized LDL in plasma was correlated with the phenolic content of olive oil (OOHPC/OOLPC) administered and supports the hypothesis that consumption of phenolic-rich olive oil could provide benefits in preventing oxidative processes. 4) DNA & RNA oxidative damage markers were significantly decreased by both olive oil interventions OOHPC/OOLPC and adherence to the Mediterranean diet. This suggests that a moderate content of polyphenols (~60 mg polyphenols / L olive oil) may be sufficient to prevent the oxidation of nucleic acids. 5) Higher reductions in CRP and Interleukins (IL-6; IL-18; IL-7) were observed after the establishment of a Mediterranean dietary profile with the addition of olive oil, irrespective of its polyphenols content. The effect of olive oil on the above inflammatory markers was mainly evident in patients with established metabolic syndrome or in patients with cardiovascular disease. This demonstrates the potential protective/therapeutic use of olive oil in such conditions. Consequently, a Mediterranean-like diet is able to reduce the degree of inflammation and thus reduce the risk of coronary artery disease. In addition, influential factors were explored in the economic exploitation of polyphenols recovered from olive and winery waste and their conversion into high added value products (food supplements, functional food and cosmetics) or other innovative products in the fields of health, pharmacology, food and cosmetology. The investigation of the relevant factors was carried out by compiling two questionnaires with a target group of potential customers of the products concerned. The statistical analyses were performed with bilateral controls at a significance level of α=0.05 and a control strength of 1-β = 0.80. The software used was IBM SPSS Statistics v.21. In this context, the profile of potential consumers, the size of the market and demand, their necessity, as well as the level of consumer awareness of the products concerned, were investigated. In this respect, the conclusions that can be drawn after the results’ processing, are the following: 1) The profile of the consumer of food supplements or functional food and natural cosmetics could be a woman aged 36-55, married, public or private employee with a high level of education and falling into the middle and high income class. 2) The results of this survey indicate a positive attitude of the respondents and a willingness to buy natural products without synthetic fragrances and chemicals and prefer to be organic or certified products. In addition, their environmental concerns are strongly reflected in their preference for environmentally friendly products, placing a great emphasis on health, healthy eating and the use of natural products, without pesticides or genetically modified products 3) The most important factors influencing the respondents’ decision to purchase the products concerned are their interest in the prevention of health, healthy eating and the treatment of a health problem. They also clearly state their preference for natural products, such as natural cosmetics or organic products. In addition, middle-aged and upper-educated individuals show greater confidence in the purchase of the products in question to cope with a health problem. 4) Participants belonging to the higher educational level were more likely to be more willing to pay additional for food supplements and functional foods compared to those with average or lower level of educational attainment. Additionally, a high percentage of respondents already purchase natural cosmetics and a significant percentage states that they would pay extra money for the purchase of natural cosmetics. 5) Higher educated and high-income respondents know more and buy functional foods compared to those with low educational attainment and low income. In addition, women with a higher educational level and ecological consciousness are potential users of natural cosmetics. 6) Consumers of the present research trust the use of natural cosmetics, while they appear to have some reservations about the use of dietary supplements and functional food. As both of these kinds of food are not considered by the participants to be part of a healthy diet such as a traditional Mediterranean diet. A significant percentage of respondents said they were ignorant of functional foods in relation to dietary supplements and natural cosmetics that the participants reported being quite familiar with, at high rates. 7) Respondents prefer the health claims that appear on the labels of the products concerned to be scientifically documented. In addition, they require the additional information on the labels to indicate the expected health benefits and to be understandable. Participants also need information on the quality, naturalness and use of the products in question. They still want realism in advertising such as reporting on their side effects and clinical trial results. 8) Finally, the results of this study could be a useful tool to support: a) the promotion of new & innovative investments by oil mills and wineries, turning their waste into high value-added products with economic and environmental benefits, b) the utilization of the polyphenols of the examined waste as economic sources of natural antioxidants, so that they can easily replace the synthetic antioxidants in the sectors of pharmacology, food and cosmetics, c) the production and promotion of new products from the above industries that will respond to the new consumer trends and behaviours, as recorded in the present research, d) a proposal for a new health claim that the concentration of polyphenols in olive oil (~ 60mg / L) is sufficient to induce antioxidant protection, if verified in further prospective studies, e) the promotion of the Mediterranean diet model that olive oil is the main ingredient and its integration in the prevention and management of diseases (cardiovascular diseases, cancer, etc.) & f) the contribution to the formation of European policies & strategies in the utilization of agricultural waste in products of high added value with economic and environmental benefits and favourable effects on human health.

Ένα από τα ιδιαίτερα σημαντικά προβλήματα στο χώρο της αγροτικής βιομηχανίας είναι η διαχείριση των υγρών και στερεών αποβλήτων των ελαιοτριβείων και των οινοποιείων, με σοβαρές επιπτώσεις στο περιβάλλον. Τα εν λόγω απόβλητα, λόγω όγκου και οργανικού φορτίου συνιστούν ένα σημαντικό παράγοντα επιβάρυνσης του περιβάλλοντος. Η διάθεση τους αποτελεί ένα ουσιαστικό πρόβλημα των ελαιουργικών και οινοποιητικών μονάδων, οι οποίες δαπανούν μεγάλα ποσά για την απομάκρυνσή τους. Η διαχείριση τους όμως μπορεί να μετατραπεί σε μια οικονομικά και περιβαλλοντικά βιώσιμη λύση, μέσω της χρησιμοποίησης τους για την παραγωγή φυσικών προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας (φάρμακα, διατροφικά συμπληρώματα, λειτουργικά τρόφιμα & καλλυντικά). Τα απόβλητα αυτά είναι πλούσια σε φαινολικές ενώσεις με μεγάλο βιολογικό και φαρμακευτικό ενδιαφέρον, λόγω των αντιοξειδωτικών τους ιδιοτήτων. Οι πολυφαινόλες αποτελούν μια σημαντική ομάδα φυτοχημικών που κέρδισαν μια αυξημένη προσοχή στην έρευνα, από τότε που διαπιστώθηκε ότι θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων και να επιδράσουν στο μεταβολικό σύνδρομο ή στις καρδιαγγειακές παθήσεις. Ορισμένες από τις δράσεις αυτές έχουν ήδη αναγνωριστεί ως «αξιώσεις υγείας», ενώ για τις υπόλοιπες δεν έχουν υπάρξει μέχρι στιγμής επιβεβαιωμένα επιδημιολογικά ή πειραματικά δεδομένα ή τα υπάρχοντα δεδομένα δεν είναι αρκετά ισχυρά, ώστε να οδηγήσουν σε νέους ισχυρισμούς υγείας. Η παρούσα διατριβή επικέντρωσε το ενδιαφέρον της αποκλειστικά στις ευεργετικές επιδράσεις των (πολύ) φαινολών του ελαιόλαδου, του κρασιού και των εξεταζόμενων αποβλήτων τους, στην ανθρώπινη υγεία και στην οικονομική αξιοποίηση αυτών στους τομείς υγείας, διατροφής, φαρμακευτικής και κοσμετολογίας. Στόχοι της παρούσας μελέτης ήταν: α) η συστηματική ανασκόπηση της παγκόσμιας βιβλιογραφίας και η μετα-ανάλυση δεδομένων, τα οποία θα μπορούσαν να αποτελέσουν ισχυρισμούς υγείας (Health claims) για τη χρήση των (πολύ) φαινολικών ουσιών που εμπεριέχονται στα υπό εξέταση απόβλητα & β) η οικονομική αξιοποίηση των πολυφαινολών και άλλων μικροστοιχείων του ρυπαντικού φορτίου των παραπάνω αποβλήτων στους τομείς της υγείας, της διατροφής, της φαρμακευτικής και της κοσμετολογίας. Προκειμένου να οροθετηθεί ο ακριβής ρόλος του ελαιόλαδου στην τροποποίηση των μεταβολικών παραγόντων (γλυκόζη και κυκλοφορούντα λιπίδια), η παρούσα μελέτη πραγματοποίησε ένα δίκτυο μετα-ανάλυσης σε 30 μελέτες ανθρώπινης παρέμβασης, όπου χορηγήθηκε ελαιόλαδο σε ένα συνολικό αριθμό 7.688 ατόμων, κυρίως στο πλαίσιο της μεσογειακής διατροφής. Επίσης, στις 30 διατηρούμενες μελέτες, διεξήχθη μια περαιτέρω έρευνα για την επίδραση των πολυφαινολών του ελαιόλαδου στους οξειδωτικούς και φλεγμονώδεις δείκτες που συνδέονται με τις καρδιαγγειακές και άλλες εκφυλιστικές ασθένειες. Από την επεξεργασία των αποτελεσμάτων διαπιστώθηκε ότι: 1)Η παρούσα έρευνα αποδεικνύει ότι η επίδραση του ελαιόλαδου στη γλυκόζη και στα κυκλοφορούντα λιπίδια δεν μπορεί να διακριθεί από την επίδραση της προσκόλλησης σε ένα μεσογειακό πρότυπο διατροφής. Η μόνη ξεκάθαρη επίδραση ενός ελαιόλαδου υψηλής περιεκτικότητας πολυφαινολών (HPOO) σε αυτές τις παραμέτρους, είναι η επίδρασή του στην HDL – χοληστερόλη και στη βελτίωση της αντιοξειδωτικής και φλεγμονώδης κατάστασης των ασθενών. Η παρούσα μελέτη ανέδειξε ένα νέο στοιχείο ότι η χαμηλότερη συγκέντρωση αντιοξειδωτικών πολυφαινολών στο ελαιόλαδο, μπορεί να επαρκεί για τις ωφέλιμες επιδράσεις του (~60 mg/L ελαιόλαδου). Επίσης, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το λιπιδικό κλάσμα του ελαιόλαδου μπορεί να είναι υπεύθυνο για κάποιες από τις ευεργετικές δράσεις του. 2)Η έρευνα αυτή παρέχει νέα δεδομένα σχετικά με την επίδραση του ελαιόλαδου και προτείνεται μια πιθανή μετατόπιση των παραδειγμάτων για τη χρήση του στην ανθρώπινη διατροφή και υγεία, καθώς επίσης και ως μια πρόσθετη παρέμβαση στη φαρμακολογική θεραπεία. Το ελαιόλαδο θα μπορούσε επίσης να λειτουργήσει ως ένα χρήσιμο εργαλείο για την πρόληψη της αθηροσκλήρωσης. 3)Η μείωση της οξειδωμένης LDL στο πλάσμα, συσχετίστηκε με το φαινολικό περιεχόμενο του ελαιόλαδου (OOHPC/OOLPC) που χορηγήθηκε και υποστηρίζει την υπόθεση ότι, η κατανάλωση του πλούσιου σε φαινόλες ελαιόλαδο θα μπορούσε να προσφέρει οφέλη στην πρόληψη των οξειδωτικών διεργασιών. 4) Οι δείκτες της οξειδωτικής βλάβης του DNA & RNA μειώθηκαν αξιοσημείωτα και με αμφότερες τις παρεμβάσεις ελαιόλαδου (OOHPC/OOLPC) και με την προσκόλληση στη μεσογειακή διατροφή. Αυτό υποδηλώνει ότι μια μέτρια περιεκτικότητα σε πολυφαινόλες (~60 mg πολυφαινόλες/L ελαιόλαδου) μπορεί να επαρκεί για την πρόληψη της οξείδωσης των νουκλεϊνικών οξέων.5)Οι υψηλότερες μειώσεις στην CRP και στις Ιντερλευκίνες (IL-6; IL-18; IL-7) παρατηρήθηκαν μετά την εγκαθίδρυση ενός μεσογειακού διατροφικού προφίλ με την προσθήκη ελαιόλαδου, ανεξάρτητα από την περιεκτικότητά του σε πολυφαινόλες. Η επίδραση του ελαιόλαδου στους παραπάνω φλεγμονώδεις δείκτες ήταν κυρίως εμφανής σε ασθενείς με καθιερωμένο μεταβολικό σύνδρομο ή σε ασθενείς με καρδιαγγειακή νόσο. Γεγονός που αποδεικνύει την πιθανή προστατευτική/θεραπευτική χρήση του ελαιόλαδου σε τέτοιες συνθήκες. Οπότε, μια διατροφή που μοιάζει με τη μεσογειακή είναι σε θέση να μειώσει το βαθμό φλεγμονής και έτσι θα μπορούσε να μειώσει τον κίνδυνο για στεφανιαία νόσο. Επιπλέον, διερευνήθηκαν οι επιδραστικοί παράγοντες στην οικονομική αξιοποίηση των πολυφαινολών που ανακτώνται από τα εξεταζόμενα απόβλητα και η μετατροπή τους σε προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας (διατροφικά συμπληρώματα, λειτουργικά τρόφιμα και καλλυντικά) στους τομείς της υγείας, φαρμακολογίας, τροφίμων και κοσμετολογίας. Η διερεύνηση των επιδραστικών παραγόντων πραγματοποιήθηκε μέσω της σύνταξης δύο ερωτηματολογίων με ομάδα στόχο τους εν δυνάμει καταναλωτές των υπό εξέταση προϊόντων. Οι στατιστικές αναλύσεις διενεργήθηκαν με αμφίπλευρους ελέγχους, σε επίπεδο σημαντικότητας α=0,05. Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε ήταν το IBM SPSS Statistics v.21. Στο πλαίσιο αυτό διερευνήθηκε το προφίλ των εν δυνάμει καταναλωτών, το μέγεθος της αγοράς και ζήτησης, η αναγκαιότητα αυτών, καθώς και το επίπεδο ενημέρωσης των καταναλωτών για τα υπό εξέταση προϊόντα. Από την επεξεργασία των αποτελεσμάτων τα συμπεράσματα που μπορούν να εξαχθούν είναι τα ακόλουθα: 1) Το προφίλ του καταναλωτή συμπληρωμάτων διατροφής ή λειτουργικών τροφίμων και φυτικών καλλυντικών θα μπορούσε να είναι: γυναίκα, ηλικίας 36-55 ετών, έγγαμη, δημόσιος ή ιδιωτικός υπάλληλος, με υψηλό μορφωτικό επίπεδο και που εμπίπτει στη μέση και υψηλή εισοδηματική κλάση. 2) Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας υποδηλώνουν μια θετική στάση των ερωτηθέντων και προθυμία αγοράς απέναντι στα φυσικά προϊόντα, χωρίς συνθετικά αρώματα και χημικές ουσίες και προτιμούν να είναι βιολογικά ή πιστοποιημένα προϊόντα. Επίσης, διαφαίνεται έντονα η περιβαλλοντική τους ανησυχία δηλώνοντας την προτίμηση τους σε προϊόντα που είναι φιλικά προς το περιβάλλον και προσδίδουν μεγάλη έμφαση στην υγεία, στην υγιεινή διατροφή και στη χρήση φυσικών προϊόντων, χωρίς φυτοφάρμακα ή γενετικά τροποποιημένα προϊόντα. 3) Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την απόφαση των ερωτηθέντων για την αγορά των υπό εξέταση προϊόντων είναι το ενδιαφέρον τους και η πρόληψη για την υγεία, την υγιεινή διατροφή και την αντιμετώπιση κάποιου προβλήματος υγείας. Επίσης δηλώνουν ξεκάθαρα την προτίμησή τους στα φυσικά προϊόντα, όπως πχ τα φυτικά καλλυντικά ή τα βιολογικά προϊόντα. Επιπλέον, τα άτομα μέσης ηλικίας και με ανώτερο επίπεδο μόρφωσης δείχνουν μεγαλύτερη εμπιστοσύνη στην αγορά των υπό εξέταση προϊόντων για να αντιμετωπίσουν κάποιο πρόβλημα υγείας. 4) Οι συμμετέχοντες που ανήκαν στην υψηλότερη βαθμίδα μόρφωσης, ήταν θετικότερα προδιατεθειμένοι προς επιπλέον πληρωμή των συμπληρωμάτων διατροφής και λειτουργικών τροφίμων σε σχέση με όσους ανήκαν στο μέσο ή κατώτερο μορφωτικό επίπεδο. Ένα επίσης υψηλό ποσοστό των ερωτηθέντων αγοράζει ήδη τα φυτικά καλλυντικά και ένα υπολογίσιμο ποσοστό δηλώνει ότι θα πλήρωνε επιπλέον χρήματα για την αγορά των φυτικών καλλυντικών. 5) Οι ερωτηθέντες που έχουν ανώτερο μορφωτικό επίπεδο και υψηλό εισόδημα γνωρίζουν περισσότερο και αγοράζουν τα λειτουργικά τρόφιμα σε σχέση με όσους έχουν χαμηλό μορφωτικό επίπεδο και χαμηλό εισόδημα. Επίσης οι γυναίκες με ανώτερο μορφωτικό επίπεδο και οικολογική συνείδηση είναι εν δυνάμει χρήστες των φυτικών καλλυντικών. 6)Οι καταναλωτές της παρούσας έρευνας εμπιστεύονται τη χρήση των φυτικών καλλυντικών, ενώ φαίνεται να έχουν κάποιες επιφυλάξεις για τη χρήση των συμπληρωμάτων διατροφής και των λειτουργικών τροφίμων. Δεδομένου ότι τα διατροφικά συμπληρώματα δεν θεωρούνται από τους συμμετέχοντες ότι αποτελούν μέρος μιας υγιεινής διατροφής, όπως η παραδοσιακή μεσογειακή διατροφή. Υπολογίσιμο ποσοστό των ερωτηθέντων δήλωσε να έχει άγνοια για τα λειτουργικά τρόφιμα σε σχέση με τα συμπληρώματα διατροφής και τα φυτικά καλλυντικά που οι συμμετέχοντες δήλωσαν αρκετά εξοικειωμένοι με αυτά, σε υψηλά ποσοστά. 7) Οι ερωτηθέντες προτιμούν οι ισχυρισμοί υγείας που θα αναγράφονται στις ετικέτες των υπό εξέταση προϊόντων να είναι επιστημονικά τεκμηριωμένοι. Επίσης, επιθυμούν οι επιπλέον πληροφορίες στις ετικέτες να αναγράφουν τα αναμενόμενα οφέλη για την υγεία και να είναι κατανοητές. Οι συμμετέχοντες επιθυμούν ενημέρωση σχετικά με την ποιότητα, φυσικότητα και τη χρήση των υπό εξέταση προϊόντων. Ακόμη επιθυμούν ρεαλισμό στη διαφήμιση όπως, αναφορά σε τυχόν παρενέργειες τους και αποτελέσματα κλινικών μελετών. 8) Τέλος, τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας μπορούν να αποτελέσουν ένα χρήσιμο εργαλείο που θα υποστηρίξει: α) Την προώθηση νέων & καινοτόμων επενδύσεων από τις εταιρείες ελαιοτριβείων και οινοποιείων, μετατρέποντας τα απόβλητά τους σε προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας με οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη, β) την αξιοποίηση των πολυφαινολών των εξεταζόμενων αποβλήτων ως οικονομικές πηγές φυσικών αντιοξειδωτικών, ώστε να μπορούν εύκολα να αντικαταστήσουν τα συνθετικά αντιοξειδωτικά στους κλάδους φαρμάκων, τροφίμων και καλλυντικών, γ) την παραγωγή και προώθηση νέων προϊόντων από τις παραπάνω βιομηχανίες που θα ανταποκρίνονται στις νέες καταναλωτικές τάσεις και συμπεριφορές, όπως καταγράφτηκαν στην παρούσα έρευνα, δ) μια πρόταση ενός νέου ισχυρισμού υγείας, ότι η συγκέντρωση πολυφαινολών ελαιόλαδου (~60mg/L) είναι αρκετή για να προκαλέσει την αντιοξειδωτική προστασία, εφόσον επαληθευτεί και σε περαιτέρω προοπτικές μελέτες, ε) την προώθηση του προτύπου της Μεσογειακής διατροφής που το ελαιόλαδο είναι το κύριο συστατικό και την ενσωμάτωσή του στην πρόληψη και διαχείριση ασθενειών (καρδιαγγειακά νοσήματα, καρκίνος κ.λπ.) & στ) τη συμβολή στη διαμόρφωση των Ευρωπαϊκών πολιτικών & στρατηγικών στην αξιοποίηση των αγροτικών αποβλήτων σε προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας με οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη και ευνοϊκές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία.