99 research outputs found
Towards Reducing School Segregation by Intervening on Transportation Networks
No full textTowards Reducing School Segregation by Intervening on Transportation Networks
Dimitris Michailidis, Mayesha Tasnim, Sennay Ghebreab and Fernando Santos
</p
<b>Mitigating School Segregation through Targeted School Relocation</b>
No full textMayesha Tasnim, Dimitris Michailidis, Sennay Ghebreab, Fernando P. Santos, and Erman Acar - "Mitigating School Segregation through Targeted School Relocation"</p
Facilitating automated online consensus building through parallel thinking
No full textConsensus building is inherently challenging due to the diverse opinions held by stakeholders. Effective facilitation is crucial to support the consensus building process and enable efficient group decision making. However, the effectiveness of facilitation is often constrained by human factors such as limited experience and scalability. In this research, we propose a Parallel Thinking-based Facilitation Agent (PTFA) that facilitates online, text-based consensus building processes. The PTFA automatically collects textual posts and leverages large language models (LLMs) to perform all of the six distinct roles of the well-established Six Thinking Hats technique in parallel thinking. To illustrate the potential of PTFA, a pilot study was carried out and PTFA's ability in idea generation, emotional probing, and deeper analysis of ideas was demonstrated. Furthermore, a comprehensive dataset that contains not only the conversational content among the participants but also between the participants and the agent is constructed for future study
PTFA: an LLM-based agent that facilitates online consensus building through parallel thinking
No full textConsensus building is inherently challenging due to the diverse opinions held by stakeholders. Effective facilitation is crucial to support the consensus building process and enable efficient group decision making. However, the effectiveness of facilitation is often constrained by human factors such as limited experience and scalability. In this research, we propose a Parallel Thinking-based Facilitation Agent (PTFA) that facilitates online, text-based consensus building processes. The PTFA automatically collects real-time textual input and leverages large language models (LLMs) to perform all six distinct roles of the well-established Six Thinking Hats technique in parallel thinking. To illustrate the potential of the agent, a pilot study was conducted, demonstrating its capabilities in idea generation, emotional probing, and deeper analysis of idea quality. Additionally, future open research challenges such as optimizing scheduling and managing behaviors in divergent phase are identified.Furthermore, a comprehensive dataset that contains not only the conversational content among the participants but also between the participants and the agent is constructed for future study
Validation of ESA EO Aerosol Height products with EARLINET Lidar observations
No full textIn the following, we report on the activities performed within the European Space Agency Quality Assurance for Earth Observation, QA4EO, project, Work Package 2191, titled Validation of ESA EO Aerosol Height products with EARLINET Lidar observations.
The purpose of our study is to investigate the ability of the TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) on board on the Sentinel-5P, to deliver accurate geometrical features of lofted aerosol layers in a continental scale. Comparisons with ground-based correlative measurements constitute a key component in the validation of passive satellite products related to aerosol properties. For this purpose, we use ground-based lidar data from lidar stations belonging to the European Aerosol Research Lidar, EARLINET, network. In the frame of this work, we have developed and applied an optimal methodology for validation purposes using EARLINET optical profiles a TROPOMI aerosol products, aiming at the investigation of Aerosol Layer Height product. This approach followed is based on the previous expertise and methodology that have been firstly developed and applied in EARLINET for the GOME-2/MetOp validation activities. We are looking for collocated cases between EARLINET and TROPOMI/SS5P overpasses for the time period 2018 – 2021, over the Mediterranean Basin which is selected as the domain of interest. We focus on selecting lidar stations located near the sea, because the ALH retrieval becomes unreliable over the land. Overall, for 7 selected EARLINET stations across the Mediterranean, 25 coincident aerosol cases were found, checked and flagged for the comparison against satellite retrievals. The presented validation methodology uses the lidar backscatter profiles and collocated TROPOMI ALH pixels for a standard set of collocation thresholds in time and space. We find high correlation (R2 =0.91) between satellite and ground-based data, but also that TROPOMI ALH values underestimate by -1.2±0.86 km on average the ground-based lidar observations for the selected cases with a remarkable aerosol load.
The GOME-2 Absorbing Aerosol Height validation against EARLINET lidar profiles can be viewed in the relevant publication:
Michailidis, K., Koukouli, M.-E., Siomos, N., Balis, D., Tuinder, O., Tilstra, L. G., Mona, L., Pappalardo, G., and Bortoli, D.: First validation of GOME-2/MetOp absorbing aerosol height using EARLINET lidar observations, Atmos. Chem. Phys., 21, 3193–3213, https://doi.org/10.5194/acp-21-3193-2021, 2021
Estimating heavy-tail exponents through max self-similarity
No full textIn this paper, a novel approach to the problem of estimating the heavy-tail exponent α >; 0 of a distribution is proposed. It is based on the fact that block-maxima of size m scale at a rate m 1/α for independent, as well as for a number of dependent data. This scaling rate can be captured well by the max-spectrum plot of the data that leads to regression based estimators for α. Consistency and asymptotic normality of these estimators is established for independent data under mild conditions on the behavior of the tail of the distribution. The proposed estimators have an important computational advantage over existing methods; namely, they can be calculated and updated sequentially in an on-line fashion without having to store the entire data set. Practical issues on the automatic selection of tuning parameters for the estimators and corresponding confidence intervals are also addressed. Extensive numerical simulations show that the proposed method is competitive for both small and large sample sizes, robust to contaminants and continues to work under the presence of substantial amount of dependence. The proposed estimators are used to illustrate the close connection between long-range dependence and heavy tails over an Internet traffic trace.Manuscript received June 11, 2007; revised September 24, 2010; accepted September 24, 2010. Date of current version February 18, 2011. The work of S. A. Stoev and G. Michailidis was supported in part by NSF Grant DMS-0806094. The work of M. S. Taqqu was supported in part by NSF Grant DMS-0706786. (DMS-0806094 - NSF; DMS-0706786 - NSF)First author draf
Analysis of vegetable oils and generated by-products: Application of green strategies for extraction and isolation of their bioactive constituents.
No full textΤα φυτικά έλαια θεωρούνται αναπόσπαστο τμήμα της ανθρώπινης διατροφής και πολλά αρχαία χειρόγραφα αναφέρονται στις πολλαπλές καθημερινές χρήσεις τους, ως τρόφιμα και καλλυντικά. Τα φυτικά έλαια ,αντιπροσωπεύουν την κύρια δεξαμενή λιπαρών οξέων της διατροφής του ανθρώπου και σχετίζονται με την γεύση των τροφίμων λόγω του αρώματος και των ειδικών οργανοληπτικών ιδιοτήτων τους. Σύμφωνα με μελέτες, η μέση κατανάλωση λιπαρών φτάνει τα 25 kg ανά άτομο ετησίως, με το 80% να καλύπτεται από τα φυτικά έλαια. Επιπλέον, συμβάλλουν σημαντικά στην ευημερία του ανθρώπου και στη βελτίωση της ποιότητας ζωής, λόγω των δερμο-καλλυντικών ιδιοτήτων τους. Παράλληλα, οι ανάγκες της αγοράς για φυσικά και βρώσιμα προϊόντα στον φαρμακευτικό και δερμο-καλλυντικό τομέα αυξάνονται κάθε χρόνο. Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα παραπάνω, είναι σαφώς προφανείς οι λόγοι για τους οποίους τα φυτικά έλαια βρίσκονται υπό επιστημονική μελέτη. Η χημική σύνθεση τους χαρακτηρίζεται κυρίως από γλυκερίδια, κορεσμένα λιπαρά οξέα, μονοακόρεστα λιπαρά οξέα και πολυακόρεστα λιπαρά οξέα. Η πληθώρα ευεργετικών για την υγεία επιδράσεων που παρέχονται από τα διάφορα λιπαρά οξέα των ελαίων αυτών, είναι γνωστές. Οι σημαντικότερη ιδιότητα των μονοακόρεστων λιπαρών οξέων είναι η πρόληψη των καρδιαγγειακών παθήσεων μέσω διαφορετικών μηχανισμών. Παράλληλα, τα φυτικά έλαια είναι πηγή πολλών πολυακόρεστων λιπαρών οξέων όπως το λινολεϊκό, το οποίο μεταξύ άλλων θεωρείται σημαντικός αντι-αθηρογόνος και αντι-θρομβωτικός παράγοντας και δεν μπορεί να συντεθεί από τον ανθρώπινο οργανισμό. Επιπλέον, η μεγάλη πλειοψηφία των φυτικών ελαίων περιέχει μια κατήγορία ουσιών με ιδιαίτερα σημαντικές βιολογικές δράσεις, που ονομάζονται βιο-φαινόλες. Αυτές οι ενώσεις αντιπροσωπεύουν ένα πολύ μικρό μέρος του συνολικού βάρους του λαδιού, περίπου το 2-5%. Πολλές μελέτες έχουν αποδείξει ότι οι βιοφαινόλες των ελαίων είναι υπεύθυνες για μια σειρά ευεργετικών για την ανθρώπινη υγεία χαρακτηριστικών. Κατά συνέπεια, το επιστημονικό και βιομηχανικό ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στη διερεύνηση της χημικής σύνθεσης των φυτικών ελαίων και των βιολογικών ιδιοτήτων για την ανάπτυξη φαρμακευτικών και καλλυντικών προϊόντων. Ακολουθώντας τη ζήτηση της αγοράς για προϊόντα με φυσική προέλευση, είναι πολύ σημαντικό να σημειωθεί ότι ο σχεδιασμός δεν περιορίστηκε μόνο στη χρήση πρώτων υλών που προέρχονται από φυσικές πηγές, αλλά και στην επεξεργασία τους με πράσινες μεθοδολογίες. Τα τελευταία χρόνια, έχουν αναπτυχθεί πολλές φιλικές προς το περιβάλλον τεχνικές και έχουν βελτιστοποιηθεί για εφαρμογές στον τομέα των φυσικών προϊόντων. Οι μη τοξικοί διαλύτες, η χαμηλής ενέργειας και λιγότερο χρονοβόρες διαδικασίες εκχύλισης και απομόνωσης και η χρήση ανακυκλώσιμων/επαναχρησιμοποιήσιμων υποπροϊόντων είναι μερικά από τα κριτήρια που λαμβάνονται υπόψη για τη μετάβαση από την εργαστηριακή στην πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να εκπληρωθούν μόνο από τεχνικές τελευταίας τεχνολογίας με πράσινο χαρακτήρα, όπως η φυγοκεντρική χρωματογραφία κατανομής και εκχύλισης, τα υπερκρίσιμα ρευστά σε συνδυασμό με τη χρήση βρώσιμων ή μη τοξικών αντιδραστηρίων. Μετά την εκχύλιση και τον διαχωρισμό, ένα άλλο σημαντικό βήμα είναι η βιολογική αξιολόγηση των εκχυλισμάτων και των καθαρών ενώσεων. Λόγω της αυξανόμενης οικολογικής συνείδησης των τελευταίων ετών, γίνεται μεγάλη προσπάθεια να αντικατασταθούν τα in vivo μοντέλα με in vitro πειράματα. Ο ερευνητικός άξονας της παρούσας διατριβής, βασίστηκε στην εξερεύνηση εννέα διαφορετικών ψυχρής έκθλιψης ελάιων. Η διατριβή χωρίζεται σε δύο διαφορετικά μέρη ανάλογα με τη σημασία και το μέγεθος της παραγωγής ή/και την κατανάλωση των φυτικών ελαίων. Δύο από αυτά, το σησαμέλαιο και το ελαιόλαδο, θεωρούνται ως παγκόσμια εμπορικά έλαια και μελετήθηκαν στο πρώτο μέρος της διατριβής. Στο δευτερό, μελετήθηκαν επτά σπορέλαια περιορισμένης παραγωγής. Αυτά τα έλαια προέρχονται από φυτά: μάραθο (Feniculum vulgare), κλίμα (Vitis vinifera), κολοκύθα (Cucurbita pepo), ηλίανθος (Helianthus annuus), αμυγδαλιά (Prunus dulcis), ροδιά (Punica granatum) και κάνναβη (Cannabis sativa) και παράγονται παγκοσμίως σε χαμηλές ποσότητες. Με βάση τα πιο πρόσφατα στοιχεία του Οργανισμού Γεωργίας Τροφίμων των Ηνωμένων Πολιτειών (FAO), η παγκόσμια παραγωγή σησαμιού και ελαιολάδου έφτασε τους 937.000 τόνους και 3.039.000 τόνους, αντίστοιχα. Και οι δύο, συνδέονται ευθέως με τις διατροφικές συνήθειες πολλών Αφρικανών, Ασιατικών και Ευρωπαϊκών πολιτισμών. Οι υψηλές διατροφικές τους ιδιότητες και οι ευρείες ιατρικές χρήσεις αποτέλεσαν το ερέθισμα για την περαιτέρω εκμετάλευση τους. Πολλές μελέτες υπογραμμίζουν τη σημασία αυτών των δύο ελαίων και των βιοδραστικών συστατικών τους για την ανθρώπινη υγεία. Αυτά τα ευρήματα πυροδοτούν την ανάγκη ανάπτυξης μεθοδολογιών για την ανάκτηση βιοδραστικών ενώσεων, γνωστών ως βιο-φαινολικό κλάσμα, από το σησαμέλαιο και το ελαιόλαδο σε επαρκείς ποσότητες, προκειμένου να καταστεί εφικτή μελέτη τους σε βάθος. Από όσα γνωρίζουμε, μέχρι τώρα δεν υπάρχει επιστημονική αναφορά στην πιλοτική παραγωγή βιο-φαινολικού κλάσματος ούτε για ελαιόλαδο, ούτε για σησαμέλαιο. Στο πρώτο μέρος αυτής της διατριβής, στόχος είναι η ανάπτυξη μεθοδολογιών εκχύλισης για την ανάκτηση φαινολικού κλάσματος από τα δύο έλαια, χρησιμοποιώντας πρωτοποριακές φυγοκεντρικές τεχνικές και την περαιτέρω κλασμάτωση και καθαρισμό των βιοδραστικών διαλυτών, κυρίως με υγρή-υγρή χρωματογραφία αντίστροφης ροής, σε ποσότητες που φτάνουν έως και γραμμάρια. Όσον αφορά το σησαμέλαιο, δύο σύγχρονες φυγοκεντρικές μέθοδοι εκχύλισης, το Annular Centrifugal Extaction (ACE) και το Centrifugal Partition Extaction (CPE), συγκρίθηκαν σε εργαστηριακή κλίμακα, με σκοπό να παραληφθεί το φαινολικό κλάσμα που είναι πλούσιο σε δύο λιγνάνια, την σησαμίνη και την σησαμόλη Για την κλασμάτωση του εκχυλίσματος και την απομόνωση της σησαμίνης και της σησαμολίνης σε καθαρή μορφή πάνω από 95%, εφαρμόστηκε ημι-παρασκευαστική χρωματογραφία φυγοκεντρικής κατανομής (CPC). Παράλληλα, τέσσερα άλλα λιγνάνια, η σαμίνη, η σησαμόλη , η σησαμινόλη και η επισησαμινόλη απομονώθηκαν σε υψηλή καθαρότητα. Όλα τα απομονωμένα λιγνάνια αξιολογήθηκαν ως προς τις δερμο-καλλυντικές τους ιδιότητες έναντι των ενζύμων τυροσινάσης, ελαστάσης, κολλαγενάσης και υαλουρονιδάσης. Επιπλέον, αυτή η μελέτη ενισχύθηκε με την ανάπτυξη μιας πρωτοποριακής μεθοδολογίας για την ανάκτηση εκχυλίσματος σησαμέλαιου σε πιλοτική κλίμακα, προκειμένου να καλυφθούν οι in vivo πειραματικές ανάγκες. Ο συνδυασμός φυγοκεντρικής εκχύλισης υγρού-υγρού σησαμέλαιο με το DMSO ως διαλύτη εκχύλισης, και τις ρητίνες προσρόφησης, που αναφέρεται για πρώτη φορά στην διατριβή αυτή, οδήγησε στην παραλαβή των κύριων λιγνανίων σε μεγάλες ποσότητες. Όσον αφορά το ελαιόλαδο, αναλύθηκαν αρκετά δείγματα και τα πλουσιότερα σε μόρια υψηλής προστιθέμενης αξίας όπως ελαιοκανθάλη (OLEO), ολεασίνη (OLEA), μονοαλδεϋδική μορφή άγλυκου ολευρωπείνης (MFOA), μονοαλδεϋδική μορφή άγλυκου λιγκστροσίδη (MFLA) και υδροξυτυρόλης (HT) επιλέχθηκαν για εκχύλιση. Για πρώτη φορά εφαρμόστηκε μια πειραματική διαδικασία πιλοτικής εκχύλισης του ελαιόλαδου σε φυγοκεντρικό εκχυλιστή. Τα αρχικά πειράματα εφαρμόστηκαν σε εργαστηριακής κλίμακας εξοπλισμό και στην συνέχεια σε πιλοτικό επίπεδο, παρέχοντας ένα εμπλουτισμένο βιο-φαινολικό εκχύλισμα εκατοντάδων γραμμαρίων. Η ανάλυση με Prep-CPC του εκχυλίσματος οδήγησε στην παραγωγή εμπλουτισμένων κλασμάτων με τις ουσίες στόχους. Επιπλέον, τα μόρια OLEO, OLEA, MFOA, MFLA και HT απομονώθηκαν από κλάσματα CPC σε υπερκάθαρη μορφή με την χρήση prep-HPLC-DAD. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καθαρισμού των ενώσεων-στόχων, απομονώθηκαν τέσσερις μικρότερης συγκέντρωσης ουσίες, τρεις από τις οποίες είναι νέα φυσικά προϊόντα (EDA λακτόνη, (1R, 8Ε) -1-αιθοξυ- άγλυκο λιγκροσίδη και (1S, 8E) -1-αιθοξυ- άγλυκο λιγκροσίδη) και ένα ακόμη που απομονώνεται για πρώτη φορά από το ελαιόλαδο ((9E, 11E) -13-οκτατριδέκα-9,11-διενοικό οξύ). Το δεύτερο μέρος της διατριβής αναφέρεται σε επτά έλαια περιορισμένης παραγωγής ψυχρής έκθλιψης και τα αντίστοιχα υποπροϊόντά τους. Ένας εντελώς, πράσινος σχεδιασμός επιλέχθηκε για όλα τα στάδια της διαδικασίας. Με σκοπό να μειωθεί το οικολογικό αποτύπωμα, τα σπορέλαια εκλούστηκαν κατευθείαν σε ρητίνες και ελήφθησαν τα εκχυλίσματα τους, ενώ για τα υποπροϊόντά τους, πραγματοποιήθηκαν πειράματα εκχύλισης με υπερήχους (UΑΕ) και υπερκρίσιμη εκχύλιση ρευστών (SFE). Μη τοξικοί διαλύτες χρησιμοποιήθηκαν, όπως η αιθανόλη και το νερό, για την εκχύλιση με UΑΕ, ενώ η εκχύλιση SFE πραγματοποιήθηκε με CO2 και συν-διαλύτη αιθανόλη. Τα εκχυλίσματα αξιολογήθηκαν για την αντιοξειδωτική τους δράση και το συνολικό φαινολικό τους περιεχόμενο (TPC). Τέλος, προσδιορίστηκαν οι δερμο-καλλυντικές δράσεις κατά των ενζύμων κολλαγενάση, ελαστάση και τυροσινάση. Τα δύο πιο ενδιαφέροντα φυτικά έλαια και τα εκχυλίσματα των υποπροϊόντων τους (σταφύλι και μάραθο), διερευνήθηκαν περαιτέρω. Το εκχύλισμα ρητίνης σπόρου σταφυλιού και το εκχύλισμα υπερήχων πάστας σταφυλιού κλασματοποιήθηκαν με CPC. Όσον αφορά τα κλάσματα του CPC από το εκχύλισμα του σπόρου σταφυλιού, αξιολογήθηκαν κατά των ενζύμων τυροσινάσης, κολλαγενάσης και ελαστάσης. Το εκχύλισμα από τον σπόρο του μάραθου βρέθηκε πλούσιο σε ανηθόλη, μια βιοδραστική ένωση υψηλής σημασίας για τη βιομηχανία τροφίμων. Απομονώθηκε καθαρή ανηθόλη σε μεγάλη ποσότητα, ενώ παράλληλα εκλούστηκε ένα κλάσμα εμπλουτισμένο σε ισομερείς μορφές της 1- (4-μεθοξυφαινυλ) προπαν-1,2-διόλης. Η υπερκρίσιμη υγρή χρωματογραφία (SFC) επιλέχθηκε για τον πλήρη διαχωρισμό των ισομερών μορφών. Επιπλέον, άλλες ενώσεις ταυτοποιήθηκαν μετά την επεξεργασία παρασκευαστικής TLC των κλασμάτων του CPC. Ολοκληρώνοντας, η παρούσα διατριβή βασίστηκε σε μια προσπάθεια να συμβάλει στην υπάρχουσα γνώση για την οικολογική εκχύλιση και τη χρωματογραφική επεξεργασία βρώσιμων φυτικών ελαίων, με ευεργετικά για την υγεία αποτελέσματα. Νέες μεθοδολογίες εκχύλισης και διαχωρισμού αναπτύχθηκαν για την ανάκτηση υψηλής προστιθέμενης αξίας μορίων, από λάδια ευρέως διαδεδομένα λάδια όπως το σουσάμι και το ελαιόλαδο, με την εφαρμογή προηγμένων πράσινων τεχνικών. Ενώσεις υψηλού επιστημονικού ενδιαφέροντος απομονώθηκαν σε γραμμάρια, ενώ άλλες ουσίες απομονώθηκαν και αναφέρθηκαν για πρώτη φορά. Επιπλέον, σχεδιάστηκε μια ολιστική πράσινη στρατηγική για τον έλεγχο των εκχυλισμάτων από επτά ελαιόλαδα περιορισμένης παραγωγής (μάραθο, κλίμα, κολοκυθιά, ηλίανθο, αμύγδαλο, ροδιά και κάνναβη) τα αντίστοιχα υποπροϊόντα τους. Προτάθηκαν καινοτόμες μεθοδολογίες για τη διαχείριση των εννέα ελαίων, με ελάχιστο περιβαλλοντικό αποτύπωμα. Ο τελικός στόχος ήταν η δερμο-καλλυντική αξιολόγηση με ενζυματικές αναλύσεις των παραγόμενων εκχυλισμάτων και η περαιτέρω χημική διερεύνηση των πιο υποσχόμενων.Vegetable oils (VOs) are regarded as an integral section of human diet and many early manuscripts refer to their multiple uses in daily life; from food to cosmetic purposes. They represent the main pool of fatty acids in human nutrition and besides their use is associated with food flavoring due to their aroma and their special organoleptic and sensory properties. According to studies, the average consumption of fat reaches the amount of 25 kg per person per year, with the 80% being covered from VOs. Moreover, they play important role in human well-being and enhancement of life quality, due to their dermo-cosmetic privileges. In parallel, the market needs for natural and edible based products in pharmaceutical and dermo-cosmetic sector is emerging year by the year. Taking into consideration all the above, the reasons that VOs are under the scientific focus is clearly evident. Chemical composition of VOs is characterized mainly by glycerides, saturated fatty acids (SFA), monounsaturated fatty acids (MUFA) and polyunsaturated fatty acids (PUFA). The plethora of health beneficial effects provided from the different fatty acids of VO are wildly known. The most famous properties of MUFA are the cardiovascular diseases prevention through different mechanisms. In parallel, VOs are source of many PUFAs such as linoleic that among other properties is considered as an important anti-atherogenic and anti-thrombotic agent and it cannot be synthetized by the human organism. Furthermore, a great majority of VOs contain an essential fraction of mainly phenol-based chemical structures with interesting biological activities, colloquially called bio-phenols. These compounds represent a very small part of the total oil weight being around 2-5%. Many studies have proved that VOs bio-phenols are responsible for a series of human health beneficial activities. As a consequence, scientific and industrial interest were centered on the investigation of VO chemical composition and biological properties for the development of pharmaceutical and cosmetic products. 5 Following the demand of the market for natural-based products, it is very important to note that the conception is not only to use starting materials coming from natural sources, but additionally to handle and treat them with green methodologies. The last years, plenty of eco-friendly techniques have been developed and have been optimized for applications on field of natural products. Non-toxic solvents, low energy and less time consuming extraction and separation procedures and use of recycle/reusable by-products are few of the criteria that were taking into account in order to transfer procedures from laboratory to pilot and industrial level. These characteristics can be fulfilled only from state of the art techniques with green environmental character, like liquid-liquid solid support free chromatography and extraction, supercritical fluids and food grade processes in combination with the use of edible or non-toxic reagents. After extraction and separation, another vital step is the biological evaluation of natural product extracts and pure compounds. Due to the increasing ecological awareness of the last years, a huge endeavor is given to supersede the in vivo models by in vitro experiments. The research axis of the current thesis, was based on the exploration of nine different cold pressed VOs. The thesis is divided into two different parts according to the significance and subsequent production and/or consumption of the studied VO. Two of them, sesame seed oil and olive oil, are considered as worldwide commercial oils and were discussed in the first part of the thesis. At the seconds part, seven oils of limited production were studied. These seed oils come from plants: (Foeniculum vulgare) fennel, grape (Vitis vinifera), pumpkin Cucurbita pepo), sunflower (Helianthus annuus), almond (Prunus dulcis), pomegranate (Punica granatum) and cannabis-hemp (Cannabis sativa) and are globally produced in low quantities. Based on the most recent data of Food Agriculture Organization of the United states (FAO), sesame and olive oil worldwide production reached 937,000 tonnes and 3,039,000 tonnes, respectively. Both of them, are straightly correlated with the food habits of plenty African, 6 Asian and European civilizations. Their high nutritional properties and the wide medical uses were the stimulus for their further speculation. Numerous studies emphasize the importance of these two oils bioactive constituents on human health. These findings trigger the need to develop methodologies for the recovery of bioactive compounds, known as bio-phenolic fraction, from sesame and olive oil in sufficient amounts, in order to get feasible their biological investigation in deep. To the best of our knowledge, until now there is no scientific reference in pilot scale extraction of bio-phenolic fraction neither for olive oil, nor for sesame oil. Aim of this thesis first part, is the development of extraction methodologies for the recovery of phenolic fraction from the two oils, employing pioneering liquid-liquid centrifugal techniques and the further fractionation and purification of bioactive solutes, mainly with liquid-liquid countercurrent solid support free chromatography, in quantities that reach up to gram scale. Precisely, regarding sesame oil, two synchronous extraction liquid-liquid centrifugal methods, Annular Centrifugal Extraction (ACE) and Centrifugal Partition Extraction (CPE), were compared in lab scale, with the intention to obtain its bio-phenolic fraction that is rich in two lignans, sesamin and sesamolin. For the fractionation of extract and the isolation of sesamin and sesamolin in pure form, over 95%, preparative Centrifugal Partition Chromatography (CPC) was applied. In parallel four minor lignans, samin, sesamol, sesaminol and episesaminol were isolated in high purity. All the minor and major lignans were finally evaluated in relation to their dermo-cosmetic properties against tyrosinase, elastase, collagenase and hyaluronidase enzymes. Moreover, this study was amplified with the development of a ground-breaking methodology for the recovery of sesame oil extract in pilot scale, in order to meet the in vivo experiment needs. Combining liquid-liquid centrifugal extraction of sesame oil with DMSO and food 7 grade adsorption resins, discussed in the current manuscript for the first time, the recovery of major lignans in high quantities was succeed. For olive oil, several samples were analyzed and the richest in high added value molecules like oleocanthal (OLEO), oleacein (OLEA), monoaldehydic form of oleuropein aglycone (MFOA), monoaldehydic form of ligstroside aglycone (MFLA) and hydroxytyrosol (HT) were selected for extraction. For the first time a pilot scale extraction process of EVOO was took part on liquid-liquid centrifugal extractor. The starting experiments were employed on lab scale instrumentation and scaled up on pilot level providing an enriched bio-phenolic extract of hundreds grams. Prep-CPC analysis of EVOO extract led to the production of enriched fractions with the compounds of interest. Moreover, OLEO, OLEA, MFOA, MFLA and HT were purified on gram scale from CPC fractions with prep-HPLC-DAD. During the purification process of the target compounds, four minor solutes were isolated, three of which are new natural products (EDA lactone, (1R, 8E)-1-ethoxy-ligstroside aglycon and (1S, 8E)-1-ethoxy-ligstroside aglycon) and one more which is isolated for the first time from EVOO ((9E, 11E)-13-oxotrideca-9,11-diencoic acid). The second part of the thesis discusses the seven limited production cold pressed seed oils and their corresponding by-products. A totally, green pipeline was selected for all the steps of the employed treatment. With the purpose of decreasing at minimum the ecological fingerprint, seed oils were eluted straightly through food grade resins and their extracts were obtained, while for their by-products, experiments with Ultrasound Accelerated Extraction (UAE) and Supercritical Fluid Extraction (SFE) were conducted. Only non-toxic extraction solvents, ethanol and water, were used for the UAE, while SFE extraction was accomplished with CO2 and ethanol as co-solvent. Crude seed oils’ fatty acids were identified after GC-MS analysis, while all the extracts were evaluated for their antioxidant activity and their total phenolic 8 content (TPC). Finally, dermo-cosmetic activities against collagenase, elastase, and tyrosinase enzymes were determined. The two most interesting seed oils and their by-products extracts (grape and fennel), in terms of enzymatic inhibition and their chemical profile, were further investigated. Grape seed oil resin extract and grape seed paste ultrasound assisted extract were fractionated with CPC. Concerning grape seed paste extract CPC fractions, were also evaluated against tyrosinase, collagenase and elastase enzymes. Fennel seed oil extract was found rich in anethole, a bioactive compound of high importance for the food industry. After one step CPC fractionation of extract, pure anethole was isolated in high amount, while in parallel a fraction enriched in isomeric forms of 1-(4-methoxyphenyl) propane-1,2-diol was eluted. Supercritical Fluid Chromatography (SFC) was chosen for the complete separation of isomeric forms. Moreover, other minor compounds were identified after prep-TLC treatment of CPC fractions. High interest had also the by-product extract of fennel seeds. After CPC analysis a fraction enriched in syringin was obtained that with the support of prep-HPLC syringin was purified. To finalize, the current thesis was based on an effort to contribute in the existing knowledge for the ecological extraction and chromatographic treatment of edible vegetable oils as pool of bioactive compounds with health beneficial effects. Novel extraction and separation methodologies were developed for the recovery of high added value compounds, from extensive use oils, sesame and olive oil, with the implementation of state of the art green techniques. Compounds of high scientific interest were isolated in grams, while minor solutes were also isolated and reported for the first time. Additionally, a holistic green strategy for the screening of extracts from seven limited production seed oils (fennel, grape, pumpkin, sunflower, almond, pomegranate and cannabis-hemp seed oils) their respective by-products was designed. Innovative mindsets were proposed for the treatment of the starting materials 9 with minimum environmental fingerprint. The final objective was the dermo-cosmetic evaluation with enzymatic assays of the produced extracts and the further chemical investigation of the most promising of them
- …
