Search

Τρόφιμα φυτικής προέλευσης και αντιοξειδωτικά συστατικά που προσλαμβάνονται μέσω της διατροφής, όπως είναι για παράδειγμα οι φυτοχημικές ουσίες της κατηγορίας των πολυφαινολών, συγκεντρώνουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον εξαιτίας της προληπτικής τους δράσης κατά της οξειδωτικής βλάβης των κυτταρικών συστατικών. Η σάρκα χαρουπιού αποτελεί ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα με σημαντική περιεκτικότητα σε πολυφαινολικά συστατικά. Η σύσταση, η πολυφαινολική περιεκτικότητα και η αντιοξειδωτική της συμπεριφορά επηρεάζονται από πολλούς και διαφορετικούς παράγοντες. Αρκετές αναλυτικές μέθοδοι έχουν προταθεί και εφαρμόζονται για τον προσδιορισμό των αντιοξειδωτικών παραμέτρων δειγμάτων χαρουπιού. Ωστόσο, προϋποθέτουν χρονοβόρες εργαστηριακές διαδικασίες, κατανάλωση τοξικών αντιδραστηρίων και ειδικό εξοπλισμό. Ως εναλλακτική προσέγγιση προτείνεται η αξιοποίηση της φασματοσκοπίας FTIR, η οποία παρέχει σημαντικές πληροφορίες για τη σύσταση του δείγματος σε μικρό χρόνο ανάλυσης και έχει μηδαμινό αντίκτυπο στο περιβάλλον. Στόχος της παρούσας ερευνητικής μελέτης ήταν η αξιοποίηση της φασματοσκοπίας FTIR για την πρόβλεψη της συνολικής πολυφαινολικής περιεκτικότητας (Total Polyphenolic Content, TPC) και της συνολικής αντιοξειδωτικής ικανότητας (Total Antioxidant Capacity, TAC) εκχυλισμάτων σάρκας χαρουπιού. Για τον σκοπό αυτό, προσδιορίστηκαν η TPC και η TAC 51 δειγμάτων, αξιοποιώντας συμβατικές μεθόδους ανάλυσης και βάσει αυτών κατασκευάστηκαν μοντέλα παλινδρόμησης μερικών ελαχίστων τετραγώνων (Partial Least Squares Regression, PLSR) κατόπιν συσχέτισης των τιμών αναφοράς και των φασματοσκοπικών δεδομένων FTIR (4000–400 cm-1) των εκχυλισμάτων. Η TPC (42,9–202,2 mg ισοδύναμων γαλλικού οξέος/g εκχυλίσματος) και η συγκέντρωση γαλλικού οξέος (1,3–4,1 mg γαλλικού οξέος/g εκχυλίσματος) προσδιορίστηκαν με τη μέθοδο Folin-Ciocalteu και την τεχνική της υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης αντίστροφης φάσης με ανιχνευτή συστοιχίας διόδων, αντίστοιχα. Η TAC προσδιορίστηκε με τη μέθοδο απόσβεσης της ελεύθερης ρίζας 2,2,-διφαινυλο-1-πικρυλυδραζυλίου (DPPH) και εκφράστηκε μέσω των τιμών EC50 (10,0–100,3 μg/mL εκχυλίσματος), ενώ προσδιορίστηκε επίσης μέσω της δοκιμής FRAP (76,9–379,3 mg ισοδύναμων Trolox/g εκχυλίσματος). Τα μοντέλα PLSR αξιολογήθηκαν με την τεχνική διασταυρούμενης επικύρωσης (Cross-Validation). Στα πλαίσια εξωτερικής επικύρωσης αξιοποιήθηκαν φασματοσκοπικά δεδομένα FTIR επιπλέον δειγμάτων τα οποία είχαν αντιμετωπιστεί ως άγνωστα. Η προγνωστική ικανότητα του μοντέλου που αξιοποίησε σαν τιμές αναφοράς αυτές της μεθόδου Folin-Ciocalteu (r2CAL>0,97, r2PRED>0,86) χαρακτηρίστηκε ως πολύ καλή, με χαμηλές τιμές για τα σφάλματα πρόβλεψης, RMSEC και RMSEP, ενώ για τα μοντέλα που προχώρησαν σε πρόβλεψη της TAC μέσω των δοκιμών DPPH (r2CAL>0,88, r2PRED>0,76) και FRAP (r2CAL>0,74, r2PRED>0,83) κρίθηκε ικανοποιητική. Το μοντέλο που επιχείρησε τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης γαλλικού οξέος (r2CAL>0,36, r2PRED>0,02) δεν έδειξε επιτυχία πρόβλεψης. Στα πλαίσια βελτιστοποίησης των μοντέλων PLSR εξετάστηκαν επιμέρους περιοχές του φάσματος. Τα αποτελέσματα που λήφθηκαν ανέδειξαν τις περιοχές 3585–2810 και 1711–912 cm-1 σημαντικές για την πρόβλεψη της αντιοξειδωτικής ικανότητας των πολυφαινολικών εκχυλισμάτων. Επιπλέον, εξετάστηκε η επιρροή που έχει στην προγνωστική ικανότητα των μοντέλων η μέθοδος προεπεξεργασίας των φασμάτων FTIR, συγκρίνοντας αποτελέσματα που λήφθηκαν από την αξιοποίηση κανονικοποιημένων ή παραγωγοποιημένων φασμάτων που προέκυψαν από τον υπολογισμό της πρώτης και της δεύτερης παραγώγου. Συνοπτικά, η φασματοσκοπία FTIR σε συνδυασμό με τη χημειομετρική ανάλυση αποτελεί χρήσιμο εργαλείο για μελλοντικές έρευνες σε δείγματα σάρκας χαρουπιού. Η προτεινόμενη μέθοδος μπορεί να αξιοποιηθεί τόσο για τον ποσοτικό προσδιορισμό της TPC, όσο και για την εκτίμηση της TAC, όπως αυτή μπορεί να προσδιοριστεί μέσω των δοκιμών DPPH και FRAP, πολυφαινολικών εκχυλισμάτων σάρκας χαρουπιού. Natural foοds and food-related antioxidants, such as phenolic phytochemicals, are of great interest due to their preventive properties against oxidative damage. Carob pulp contains high quality and amount of phenolic compounds. The composition of carob pulp, its phenolics and antioxidant power are influenced by numerous factors causing great variation among samples. Several wet chemistry techniques have been repοrted for measuring these antioxidant parameters of the fruit. However, conventional analytical methods entail long and complicated laboratory procedures, the use of toxic chemicals and specific instrumentation. One appealing alternative is the use οf Fourier-Transform Infrared (FTIR) spectroscopy since it provides information about the sample composition quickly and it is multi-parametric and envirοnmentally friendly choice. The aim of this study was to use FTIR spectroscopy for the prediction of the total polyphenolic content (TPC) and total antioxidant capacity (TAC) of carob pulp extracts. Therefore, the TPC and TAC of 51 samples were investigated using conventional reference methods and FTIR-based (4000–400 cm-1) partial least squares regression (PLSR) models were developed to predict these parameters. Phenolic contents, including total phenol and gallic acid monomer, were first quantified using Folin-Ciocalteu assay (42.9–202.2 mg gallic acid equivalents/g dry weight of extract) and reversed-phase high performance liquid chromatography coupled with diode array detector (RP-HPLC-DAD) (1.3–4.1 mg gallic acid/g dry weight of extract), respectively. Antioxidant capacities were characterised using DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) assay and the results were expressed as EC50 values (10.0–100.3 μg/mL of extract) and FRAP assay (76.9–379.3 mg Trolox equivalents/g dry weight of extract). PLSR models were constructed and cross-validated using FTIR spectra of phenolic-rich extracts and corresponding reference values determined using Folin-Ciocalteu, DPPH, FRAP and HPLC assays. Spectra from additional extracts were used as an external validation set for the models. PLSR models showed very good prediction capability for Folin-Ciocalteu (r2CAL>0.97, r2PRED>0.86), accompanied with low errors of prediction, RMSEC and RMSEP, good prediction capability for DPPH (r2CAL>0.88, r2PRED>0.76) and FRAP (r2CAL>0.74, r2PRED>0.83), but lacked accuracy in the prediction of the concentration of the gallic acid monomer (r2CAL>0.36, r2PRED>0.02). In an attempt to increase the performance of the PLSR calibration models, subregions of the whole mid-infrared (MIR) spectra were examined. The developed PLSR models revealed that the spectral regions of 3585–2810 and 1711–912 cm-1 are important for antioxidant activity prediction of the analysed phenolic-rich extracts. The effects of FTIR spectra preprocessing methods (normalization, first and second derivative) transformations on the performance of PLSR models were also evaluated. Overall, FTIR spectroscopy along with chemometrics exhibited great potential for future carob pulp studies. The proposed method may be used for rapid screening of TPC and to get estimates for DPPH and FRAP antioxidant capacities of phenolic-rich extracts.

Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η εξαγωγή της ετήσιας και της ημερήσιας πορείας της συγκέντρωσης ατμοσφαιρικών αερίων που σχετίζονται με το φαινόμενο του θερμοκηπίου στην πόλη της Θεσσαλονίκης. Για το σκοπό αυτό εξετάζεται η μεταβλητότητα, η εποχική διακύμανση, ο μέσος ετήσιος κύκλος και η μέση ημερήσια πορεία των αερίων. Τα αέρια ενδιαφέροντος είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO2), το μεθάνιο (CH4), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και οι υδρατμοί (H2O). Η παραπάνω διαδικασία επιτυγχάνεται με τη χρήση φασματοσκοπίας υπερύθρου μέσω του μετασχηματισμού Fourier. Το όργανο το οποίο χρησιμοποιήθηκε για τις μετρήσεις (επίγειες) είναι το φασματόμετρο EM27/SUN – BRUKER, το οποίο μάς επιτρέπει να υπολογίσουμε την κατακόρυφη στήλη των αερίων από το έδαφος έως το διάστημα. Οι μετρήσεις αφορούν την περιοχή της Θεσσαλονίκης (κτήριο ΣΘΕ) και εκτείνονται σε μια περίοδο περίπου τριών ετών (35 μηνών), η οποία τοποθετείται χρονικά στο διάστημα 15/01/2019 έως 04/11/2021. Στο παραπάνω χρονικό διάστημα σημειώνονται δύο περίοδοι (07/03/2020-04/05/2020 και 13/03/2021-25/04/2021), οι οποίες χαρακτηρίζονται από έλλειψη δεδομένων λόγω της πανδημίας Covid19.Το φασματόμετρο EM27/SUN – BRUKER έχει κατασκευαστεί από το πανεπιστήμιο της Καρλσρούης (ΚΙΤ) σε συνεργασία με την εταιρεία Bruker Optics, και προορίζεται αποκλειστικά για την ανάλυση ατμοσφαιρικών αερίων με χρήση της ακτινοβολίας του ήλιου ως πηγή φωτός. Συγκεκριμένα, η φασματική περιοχή της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας στην οποία προορίζεται για να «μετράει» το όργανο είναι το κοντινό υπέρυθρο (NIR). Τα φάσματα τα οποία καταγράφει περιέχουν υπογραφές των ατμοσφαιρικών αερίων (XCO, XCO2, XCH4, XCH4_S5P, XH20 και X02) και στη συνέχεια μπορούν να αξιοποιηθούν για την ανάκτηση των κατακόρυφων στηλών των αερίων μέσω του μετασχηματισμού Fourier., The purpose of this master thesis is to extract the yearly and daily course of atmospheric gases that take part in the Greenhouse Effect over the city of Thessaloniki. Variability, seasonal variation, average annual cycle and average daily course of the gases are examined on this purpose. The gases of interest are carbon dioxide (CO2), methane (CH4), carbon monoxide (CO) and water vapor (H2O). The process is achieved via the use of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The spectrometer EM27/SUN – BRUKER was used to perform the ground measurements that allowed us to retrieve the full atmospheric gas columns. The measurements took place in the region of Thessaloniki (Faculty of Sciences building) and span a period of almost three years (35 months). The exact period is 15/01/2019 – 04/11/2021, with the exception of 07/03/2020-04/05/2020 & 13/03/2021-25/04/2021, due to Covid19 restrictions. The spectrometer EM27/SUN – BRUKER is manufactured by the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) in cooperation with Bruker Optics, and it is intended to measure atmospheric gas columns using radiation emitted from the sun as a source. The spectral region used by the spectrometer for the execution of measurements is near infrared (NIR). The recorded spectra contain signatures of atmospheric gases (XCO, XCO2, XCH4, XCH4_S5P, XH20 & X02), which can be later evaluated for the retrieval of total columns via Fourier transform.

Περιέχει βιβλιογραφικές παραπομπές. Αριθμός δεδηλωμένων πηγών στη βιβλιογραφία: 231 Διατριβή (Διδακτορική) -- Πανεπιστήμιο Κύπρου, Σχολή Θετικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών, Τμήμα Χημείας, 2015. Η βιβλιοθήκη διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή. Η κυτταρική αναπνοή είναι μια από τις σημαντικότερες λειτουργίες των ζώντων οργανισμών, καθώς οδηγεί στην παραγωγή ATP. H οξειδάση του κυτοχρώματος c αποτελεί το τελικό ένζυμο της αναπνευστικής αλυσίδας, καταλύοντας την αντίδραση αναγωγής του μοριακού οξυγόνου σε νερό και αντλώντας ταυτόχρονα πρωτόνια διαμέσου της μεμβράνης για τη δημιουργία ηλεκτροχημικού δυναμικού. Στην οικογένεια των αιμοχαλκοξειδασών ανήκουν οι οξειδάσες ba3 από το θερμόφιλο βακτήριο Thermus thermophilus (κατηγορία Β) και cbb3 από το βακτήριο Pseudomonas stutzeri (κατηγορία C). H παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώθηκε στη μελέτη των αντιδράσεων εξωγενών υποκαταστατών (CN-, N3-, NO2-) με την ba3 οξειδάση και στη μελέτη της αντίδρασης της cbb3 οξειδάσης με το ΝΟ2- με τη χρήση φασματοσκοπίας απορρόφησης UV/Vis, FTIR και συντονισμού Raman. Στη μελέτη της αντίδρασης του CN- με την οξειδωμένη ba3 οξειδάση, τα πειράματα FTIR αποκάλυψαν τον αρχικό σχηματισμό γέφυρας μεταξύ του CN- και των δύο μετάλλων του ενεργού κέντρου (αίμη a3 Fe3+-C≡N-CuB2+) με χαρακτηριστική συχνότητα δόνησης v(CN) στους 2152 cm-1. Η αρχικά σχηματιζόμενη γέφυρα αντικαθίσταται από το σύμπλοκο αίμης a3 Fe2+-CN-, το οποίο χαρακτηρίστηκε από τη δόνηση v(CN) στους 2074 cm-1. Φωτοδιάσπαση του συμπλόκου αίμης a3 Fe2+-CN- οδήγησε στην εμφάνιση κορυφής στους 2146 cm-1, η οποία αποδόθηκε στο σχηματισμό του μεταβατικού συμπλόκου CuB2+-CN-. Περαιτέρω, αναλύθηκε η επίδραση του περιβάλλοντος του ενεργού κέντρου στα σχηματιζόμενα σύμπλοκα. Η μέλετη της αντίδρασης του Ν3- με την οξειδωμένη μορφή της ba3 οξειδάσης, φανέρωσε το σχηματισμό του συμπλόκου CuB2+-N3-, το οποίο χαρακτηρίζεται από την ασύμμετρη δόνηση v(N=Ν=Ν-)asym στους 2061 cm-1. Από τα πειράματα της ανταγωνιστικής δέσμευσης N3-/CN- επιβεβαιώθηκε ο σχηματισμός του συμπλόκου CuB2+-N3-, καθώς επίσης και η δέσμευση του Ν3- σε κατάλοιπα της πρωτεΐνης. Πρόσφατες μελέτες απέδειξαν ότι οι οξειδάσες του κυτοχρώματος c των θηλαστικών διαθέτουν δραστικότητα αναγωγάσης του NO2- σε υποξικές και ανοξικές συνθήκες, ανάγωντας το ΝΟ2- σε ΝΟ. Στην προσπάθεια διερεύνησης του μηχανισμού δράσης των αιμοχαλκοξειδασών ως αναγωγάσες των νιτρωδών, πραγματοποιήθηκε ο χαρακτηρισμός της δομής του συμπλόκου της ba3 οξειδάσης με το ΝΟ2- με φασματοσκοπία συντονισμού Raman. Τα αποτελέσματα μας απέδειξαν το σχηματισμό ενός νίτρο-συμπλόκου της αίμης α3 στο ενεργό διμεταλλικό κέντρο αίμης/CuB με χαρακτηριστικές δονήσεις v(Fe-NO2-) και δ(ΟΝΟ) στους 568 και 786 cm-1, αντίστοιχα. Επιπλέον, αναλύθηκε ο ρόλος του εγγύς και του μακρινού περιβάλλοντος της αίμης a3 στη δομή και δραστικότητα του σχηματιζόμενου συμπλόκου. Η μελέτη της αντίδρασης της cbb3 οξειδάσης με το ΝΟ2- με φασματοσκοπία συντονισμού Raman και FTIR απέδειξε ότι το NO2- ανάγεται σε Ν2Ο μέσω του σχηματισμού του συμπλόκου αίμης b3 Fe2+-NO, που χαρακτηρίζεται από τις δονήσεις δ(Fe-N-O) και v(NO) στους 555 και 1592 cm-1, αντίστοιχα. Η cbb3 οξειδάση είναι το πρώτο μέλος της οικογένειας των αιμοχαλκοξειδασών που αναγνωρίστηκε ότι διαθέτει δραστικότητα αναγωγάσης των νιτρωδών και του μονοξειδίου του αζώτου. Cytochrome c oxidase is the terminal enzyme in the respiratory chain. The enzyme catalyzes the reduction of molecular oxygen to water and uses the free energy that is produced to translocate protons across the inner mitochondrial (or bacterial) membrane generating the transmembrane electrochemical potential that is used by ATP synthase. The ba3 oxidase from the thermophilic bacterium Thermus thermophilus (B-family) and cbb3 oxidase from Pseudomonas stutzeri (C-family) are members of the heme/copper oxidase superfamily. The research goal of the present PhD thesis was to investigate the reactions of ba3 oxidase from T. thermophilus with a variety of exogenous ligands (CN-, N3-, NO2-) and the reaction of cbb3 oxidase from P. stutzeri with NO2- by employing UV/Vis, FTIR and RR spectroscopies. In the reaction of oxidized ba3 oxidase with cyanide the FTIR experiments revealed that the initially formed heme a3 Fe3+-C≡N-CuB2+ species with ν(CN) frequency at 2152 cm-1 was replaced by a photolabile complex with a frequency at 2075 cm-1 characteristic of heme a3 Fe2+-CN-. Photolysis of the heme a3 Fe2+-CN- adduct produced a band at 2146 cm-1 attributed to the formation of a transient CuB2+-CN- complex. The role of the active site protein environment in the formation of the characterized species has been discussed. The study of the reaction of oxidized ba3 oxidase with N3- showed the formation of the CuB2+-N3- complex, characterized by the ν(N=N=N)asym at 2061 cm-1. A secondary protein binding site for N3- has been determined by the N3-/CN- ligand competition experiments. Recent studies indicate that the mitochondrial cytochrome c oxidase is able to catalyze the reduction of nitrite to nitric oxide in mammals. In an effort to investigate the nitrite reductase function of cytochrome c oxidases, we have investigated the reaction of ba3 oxidase with NO2-. The resonance Raman results revealed the formation of a ferrous heme a3-nitro complex in the binuclear heme a3/CuB center that is characterized by the Fe-NO2 stretching vibration at 568 cm-1 and bending NO2 mode at 786 cm-1. The distinct roles of the distal and proximal heme protein environments in determining the structure of the heme-bound nitrite species are outlined. We have investigated the reaction of nitrite with the C-family cbb3 oxidase from P. stutzeri under reducing anaerobic conditions by employing resonance Raman and FTIR spectroscopy. We provide experimental evidence that cbb3 oxidase catalyzes the reduction of NO2- to N2O through the formation of a six-coordinate ferrous heme b3 Fe2+-NO adduct characterized by the δ(Fe-N-O) and ν(NO) at 555 and 1592 cm-1, respectively. The cbb3 oxidase is the first member of the heme/copper oxidase family identified as capable of functioning both as nitrite and nitric oxide reductase.

Περιέχει βιβλιογραφικές παραπομπές. Αριθμός δεδηλωμένων πηγών στη βιβλιογραφία: 231 Διατριβή (Διδακτορική) -- Πανεπιστήμιο Κύπρου, Σχολή Θετικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών, Τμήμα Χημείας, 2015. Η βιβλιοθήκη διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή. Η κυτταρική αναπνοή είναι μια από τις σημαντικότερες λειτουργίες των ζώντων οργανισμών, καθώς οδηγεί στην παραγωγή ATP. H οξειδάση του κυτοχρώματος c αποτελεί το τελικό ένζυμο της αναπνευστικής αλυσίδας, καταλύοντας την αντίδραση αναγωγής του μοριακού οξυγόνου σε νερό και αντλώντας ταυτόχρονα πρωτόνια διαμέσου της μεμβράνης για τη δημιουργία ηλεκτροχημικού δυναμικού. Στην οικογένεια των αιμοχαλκοξειδασών ανήκουν οι οξειδάσες ba3 από το θερμόφιλο βακτήριο Thermus thermophilus (κατηγορία Β) και cbb3 από το βακτήριο Pseudomonas stutzeri (κατηγορία C). H παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώθηκε στη μελέτη των αντιδράσεων εξωγενών υποκαταστατών (CN-, N3-, NO2-) με την ba3 οξειδάση και στη μελέτη της αντίδρασης της cbb3 οξειδάσης με το ΝΟ2- με τη χρήση φασματοσκοπίας απορρόφησης UV/Vis, FTIR και συντονισμού Raman. Στη μελέτη της αντίδρασης του CN- με την οξειδωμένη ba3 οξειδάση, τα πειράματα FTIR αποκάλυψαν τον αρχικό σχηματισμό γέφυρας μεταξύ του CN- και των δύο μετάλλων του ενεργού κέντρου (αίμη a3 Fe3+-C≡N-CuB2+) με χαρακτηριστική συχνότητα δόνησης v(CN) στους 2152 cm-1. Η αρχικά σχηματιζόμενη γέφυρα αντικαθίσταται από το σύμπλοκο αίμης a3 Fe2+-CN-, το οποίο χαρακτηρίστηκε από τη δόνηση v(CN) στους 2074 cm-1. Φωτοδιάσπαση του συμπλόκου αίμης a3 Fe2+-CN- οδήγησε στην εμφάνιση κορυφής στους 2146 cm-1, η οποία αποδόθηκε στο σχηματισμό του μεταβατικού συμπλόκου CuB2+-CN-. Περαιτέρω, αναλύθηκε η επίδραση του περιβάλλοντος του ενεργού κέντρου στα σχηματιζόμενα σύμπλοκα. Η μέλετη της αντίδρασης του Ν3- με την οξειδωμένη μορφή της ba3 οξειδάσης, φανέρωσε το σχηματισμό του συμπλόκου CuB2+-N3-, το οποίο χαρακτηρίζεται από την ασύμμετρη δόνηση v(N=Ν=Ν-)asym στους 2061 cm-1. Από τα πειράματα της ανταγωνιστικής δέσμευσης N3-/CN- επιβεβαιώθηκε ο σχηματισμός του συμπλόκου CuB2+-N3-, καθώς επίσης και η δέσμευση του Ν3- σε κατάλοιπα της πρωτεΐνης. Πρόσφατες μελέτες απέδειξαν ότι οι οξειδάσες του κυτοχρώματος c των θηλαστικών διαθέτουν δραστικότητα αναγωγάσης του NO2- σε υποξικές και ανοξικές συνθήκες, ανάγωντας το ΝΟ2- σε ΝΟ. Στην προσπάθεια διερεύνησης του μηχανισμού δράσης των αιμοχαλκοξειδασών ως αναγωγάσες των νιτρωδών, πραγματοποιήθηκε ο χαρακτηρισμός της δομής του συμπλόκου της ba3 οξειδάσης με το ΝΟ2- με φασματοσκοπία συντονισμού Raman. Τα αποτελέσματα μας απέδειξαν το σχηματισμό ενός νίτρο-συμπλόκου της αίμης α3 στο ενεργό διμεταλλικό κέντρο αίμης/CuB με χαρακτηριστικές δονήσεις v(Fe-NO2-) και δ(ΟΝΟ) στους 568 και 786 cm-1, αντίστοιχα. Επιπλέον, αναλύθηκε ο ρόλος του εγγύς και του μακρινού περιβάλλοντος της αίμης a3 στη δομή και δραστικότητα του σχηματιζόμενου συμπλόκου. Η μελέτη της αντίδρασης της cbb3 οξειδάσης με το ΝΟ2- με φασματοσκοπία συντονισμού Raman και FTIR απέδειξε ότι το NO2- ανάγεται σε Ν2Ο μέσω του σχηματισμού του συμπλόκου αίμης b3 Fe2+-NO, που χαρακτηρίζεται από τις δονήσεις δ(Fe-N-O) και v(NO) στους 555 και 1592 cm-1, αντίστοιχα. Η cbb3 οξειδάση είναι το πρώτο μέλος της οικογένειας των αιμοχαλκοξειδασών που αναγνωρίστηκε ότι διαθέτει δραστικότητα αναγωγάσης των νιτρωδών και του μονοξειδίου του αζώτου. Cytochrome c oxidase is the terminal enzyme in the respiratory chain. The enzyme catalyzes the reduction of molecular oxygen to water and uses the free energy that is produced to translocate protons across the inner mitochondrial (or bacterial) membrane generating the transmembrane electrochemical potential that is used by ATP synthase. The ba3 oxidase from the thermophilic bacterium Thermus thermophilus (B-family) and cbb3 oxidase from Pseudomonas stutzeri (C-family) are members of the heme/copper oxidase superfamily. The research goal of the present PhD thesis was to investigate the reactions of ba3 oxidase from T. thermophilus with a variety of exogenous ligands (CN-, N3-, NO2-) and the reaction of cbb3 oxidase from P. stutzeri with NO2- by employing UV/Vis, FTIR and RR spectroscopies. In the reaction of oxidized ba3 oxidase with cyanide the FTIR experiments revealed that the initially formed heme a3 Fe3+-C≡N-CuB2+ species with ν(CN) frequency at 2152 cm-1 was replaced by a photolabile complex with a frequency at 2075 cm-1 characteristic of heme a3 Fe2+-CN-. Photolysis of the heme a3 Fe2+-CN- adduct produced a band at 2146 cm-1 attributed to the formation of a transient CuB2+-CN- complex. The role of the active site protein environment in the formation of the characterized species has been discussed. The study of the reaction of oxidized ba3 oxidase with N3- showed the formation of the CuB2+-N3- complex, characterized by the ν(N=N=N)asym at 2061 cm-1. A secondary protein binding site for N3- has been determined by the N3-/CN- ligand competition experiments. Recent studies indicate that the mitochondrial cytochrome c oxidase is able to catalyze the reduction of nitrite to nitric oxide in mammals. In an effort to investigate the nitrite reductase function of cytochrome c oxidases, we have investigated the reaction of ba3 oxidase with NO2-. The resonance Raman results revealed the formation of a ferrous heme a3-nitro complex in the binuclear heme a3/CuB center that is characterized by the Fe-NO2 stretching vibration at 568 cm-1 and bending NO2 mode at 786 cm-1. The distinct roles of the distal and proximal heme protein environments in determining the structure of the heme-bound nitrite species are outlined. We have investigated the reaction of nitrite with the C-family cbb3 oxidase from P. stutzeri under reducing anaerobic conditions by employing resonance Raman and FTIR spectroscopy. We provide experimental evidence that cbb3 oxidase catalyzes the reduction of NO2- to N2O through the formation of a six-coordinate ferrous heme b3 Fe2+-NO adduct characterized by the δ(Fe-N-O) and ν(NO) at 555 and 1592 cm-1, respectively. The cbb3 oxidase is the first member of the heme/copper oxidase family identified as capable of functioning both as nitrite and nitric oxide reductase.

Περιέχει βιβλιογραφία. Αριθμός δεδηλωμένων πηγών στη βιβλιογραφία: 178. Διατριβή (Διδακτορική) -- Πανεπιστήμιο Κύπρου, Σχολή Θετικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών, Τμήμα Χημείας, Μάϊος 2012. Η βιβλιοθήκη διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή. Η Κουμανδαρία είναι οίνος λικέρ κυπριακής καταγωγής, το όνομά του συμβολίζει τη γεωγραφική του προέλευση, αφού παραγόταν στην περιοχή Commanderie της Λεμεσού. Στόχος της διδακτορικής εργασίας είναι η ανάπτυξη μεθόδων προσδιορισμού ικανές να εντοπίσουν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά ώστε να διακρίνουν το παραδοσιακό κρασί Κουμανδαρία από άλλα εγχώρια κόκκινα κρασιά αλλά και από γλυκά κρασιά άλλων χωρών, που παράγονται με παρόμοια διαδικασία και πιθανόν να έχουν κοινά συστατικά. Για το χαρακτηρισμό της Κουμανδαρίας λήφθηκαν φάσματα με τη χρήση Φασματοσκοπίας Υπερύθρου, FTIR και Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού, 1H-NMR σε συμπυκνωμένα δείγματα. Η συμπύκνωση των δειγμάτων έγινε με δύο τεχνικές: λυοφιλίωση και ροή αζώτου. Με στατιστικό πρόγραμμα WinDAS κατά την Ανάλυση των Κυρίων Συνιστωσών (PCA) στα φάσματα Υπερύθρου των λυοφιλωμένων δειγμάτων, η ομάδα των Κουμανδαριών αποτελεί ξεχωριστή ομάδα με επιτυχία και αθροιστικό ποσοστό διακύμανσης της πρώτης και δεύτερης κύριας συνιστώασς 88.7% σε ολόκληρη την περιοχή φάσματος. Στα φάσματα Υπερύθρου των συμπυκνωμένων μετά από ροή αζώτου, η 1η κύρια συνιστώσα ταξινόμησε την ομάδα των Κουμανδαριών σε ξεχωριστή ομάδα με ποσοστό επιτυχίας 85.0% σε ολόκληρη την περιοχή φάσματος με κύριο χαρακτηριστικό διάκρισης την ομάδα των σακχάρων. Η χημειομετρική επεξεργασία των φασμάτων Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (1H-NMR) δεν έφτασε την επιτυχία των φασμάτων Υπερύθρου. Το στατιστικό πρόγραμμα SCAN διέκρινε ως καλύτερη τεχνική συμπύκνωσης των δειγμάτων τη ροή αζώτου αφού κατά τη δόμηση του μοντέλου με Δένδρα Ταξινόμησης και Παλινδρόμησης (CART) το ποσοστό ορθής πρόβλεψης ήταν 100.0% για την ομάδα των Κουμανδαριών και 88.9% για την ομάδα των Κουμανδαριών του εμπορίου ενώ τα ποσοστά κατά τη διασταυρωτική επιβεβαίωση του μοντέλου ήταν 72.0% και 77.8% αντίστοιχα. Commandaria is a liqueur wine, which has originated in Cyprus. Its name symbolizes its geographical origin, since it is produced in the region Commanderie in the district of Limassol. The aim of this doctoral work is the development of methods, capable for determining and identifying the specific characteristics of the traditional wine Commandaria that distinguishes it from other domestic red wines but also from other sweet wines of other countries, produced through similar processes that may have common ingredients. For the differentiation and uniqueness of Commandaria, a lot of spectra were studied using Infrared Spectroscopy with Fourier Transform (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1H-NMR) in concentrated samples. The concentration of the samples was done by two techniques: lyophilization (freeze-drying) and nitrogen flow. The Principal Component Analysis in FTIR spectra, using the statistical program WinDAS, has discriminated freeze-drying Commandaria in separate group using PC2, with covariance accounting to 88.7 %, in the region 400-4000cm-1. On the other hand, the FTIR spectra of the concentrated samples with the nitrogen flow technique, has discriminated the group of Commandaria in a separate group using only PC1, with covariance accounting to 85.0 %, in the same region, with the group of Sugars to be the main characteristic. The Principal Component Analysis in 1H-NMR spectra didn’t reach the same good results as those of FTIR spectra. The statistical program SCAN singled out the nitrogen flow method as the best method for the technical concentration of the samples, since in the structuring of the model with Classification and Regression Trees (CART), the correct recognition for the group of Commandaria was 100% and for the group of commercial wines type Commandaria was 88.9%, while the correct prediction in cross-validation class assignments was 72.0% and 77.8 % respectively.

Περιέχει βιβλιογραφία. Αριθμός δεδηλωμένων πηγών στη βιβλιογραφία: 178. Διατριβή (Διδακτορική) -- Πανεπιστήμιο Κύπρου, Σχολή Θετικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών, Τμήμα Χημείας, Μάϊος 2012. Η βιβλιοθήκη διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή. Η Κουμανδαρία είναι οίνος λικέρ κυπριακής καταγωγής, το όνομά του συμβολίζει τη γεωγραφική του προέλευση, αφού παραγόταν στην περιοχή Commanderie της Λεμεσού. Στόχος της διδακτορικής εργασίας είναι η ανάπτυξη μεθόδων προσδιορισμού ικανές να εντοπίσουν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά ώστε να διακρίνουν το παραδοσιακό κρασί Κουμανδαρία από άλλα εγχώρια κόκκινα κρασιά αλλά και από γλυκά κρασιά άλλων χωρών, που παράγονται με παρόμοια διαδικασία και πιθανόν να έχουν κοινά συστατικά. Για το χαρακτηρισμό της Κουμανδαρίας λήφθηκαν φάσματα με τη χρήση Φασματοσκοπίας Υπερύθρου, FTIR και Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού, 1H-NMR σε συμπυκνωμένα δείγματα. Η συμπύκνωση των δειγμάτων έγινε με δύο τεχνικές: λυοφιλίωση και ροή αζώτου. Με στατιστικό πρόγραμμα WinDAS κατά την Ανάλυση των Κυρίων Συνιστωσών (PCA) στα φάσματα Υπερύθρου των λυοφιλωμένων δειγμάτων, η ομάδα των Κουμανδαριών αποτελεί ξεχωριστή ομάδα με επιτυχία και αθροιστικό ποσοστό διακύμανσης της πρώτης και δεύτερης κύριας συνιστώασς 88.7% σε ολόκληρη την περιοχή φάσματος. Στα φάσματα Υπερύθρου των συμπυκνωμένων μετά από ροή αζώτου, η 1η κύρια συνιστώσα ταξινόμησε την ομάδα των Κουμανδαριών σε ξεχωριστή ομάδα με ποσοστό επιτυχίας 85.0% σε ολόκληρη την περιοχή φάσματος με κύριο χαρακτηριστικό διάκρισης την ομάδα των σακχάρων. Η χημειομετρική επεξεργασία των φασμάτων Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (1H-NMR) δεν έφτασε την επιτυχία των φασμάτων Υπερύθρου. Το στατιστικό πρόγραμμα SCAN διέκρινε ως καλύτερη τεχνική συμπύκνωσης των δειγμάτων τη ροή αζώτου αφού κατά τη δόμηση του μοντέλου με Δένδρα Ταξινόμησης και Παλινδρόμησης (CART) το ποσοστό ορθής πρόβλεψης ήταν 100.0% για την ομάδα των Κουμανδαριών και 88.9% για την ομάδα των Κουμανδαριών του εμπορίου ενώ τα ποσοστά κατά τη διασταυρωτική επιβεβαίωση του μοντέλου ήταν 72.0% και 77.8% αντίστοιχα. Commandaria is a liqueur wine, which has originated in Cyprus. Its name symbolizes its geographical origin, since it is produced in the region Commanderie in the district of Limassol. The aim of this doctoral work is the development of methods, capable for determining and identifying the specific characteristics of the traditional wine Commandaria that distinguishes it from other domestic red wines but also from other sweet wines of other countries, produced through similar processes that may have common ingredients. For the differentiation and uniqueness of Commandaria, a lot of spectra were studied using Infrared Spectroscopy with Fourier Transform (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1H-NMR) in concentrated samples. The concentration of the samples was done by two techniques: lyophilization (freeze-drying) and nitrogen flow. The Principal Component Analysis in FTIR spectra, using the statistical program WinDAS, has discriminated freeze-drying Commandaria in separate group using PC2, with covariance accounting to 88.7 %, in the region 400-4000cm-1. On the other hand, the FTIR spectra of the concentrated samples with the nitrogen flow technique, has discriminated the group of Commandaria in a separate group using only PC1, with covariance accounting to 85.0 %, in the same region, with the group of Sugars to be the main characteristic. The Principal Component Analysis in 1H-NMR spectra didn’t reach the same good results as those of FTIR spectra. The statistical program SCAN singled out the nitrogen flow method as the best method for the technical concentration of the samples, since in the structuring of the model with Classification and Regression Trees (CART), the correct recognition for the group of Commandaria was 100% and for the group of commercial wines type Commandaria was 88.9%, while the correct prediction in cross-validation class assignments was 72.0% and 77.8 % respectively.

���� �������� ������ ������������������������ ������������������ �������������������� ���� ���������������������� ���������������������� ������ SiC ���� ���������� ���� �������������������� �������������� ������������������ ������ ���������������� ������ ���� �������������������������� ������������������ �������� ��������������������������. ������ ������ ������������������ ������ ���������������������� ������������������������������ �� �������������������� �������������������������� ���������������� ������������������ �������� ������������������������������ (RF magnetron sputtering). ������������������������������ ������ �������������������� �������������� SiC ���� ���������������������� Si: ��) ���������� ������������ ������������ �������������� 120 nm ������ ��) ���������� ������������ ������������ �������������� 300 nm. ���� ������������ SiC ������ �������������������� �������� �������������������� ���� ���������������������� �������� ������ Si ���������������������� �������� �������� ������ �������������������������� ���������� 370 ������ 1140 ��C ������ ������������������������������ ���� �������������������������� FTIR, ������������������������������ ������������������ (NR), ������������������������������ �������������� �� (XRR) ������ ������������������ �������������� �� ���� ������������ ������������ �������������������� (GID). �������������������� �� �������������� ������ ���������� �������� �������������������� ������ ������������������������ ������ ������ ������������ ������������������. Y���������������� �������������� ������ ������������������������ �������������������������������� ������ ������ ������������������ ������ ������������������ ������ ���������������� ������������������ ������ ������������������������ Si ������ ������ �������������� SiC �������� ��������. �������������������������� ���� ���������������� ������������������ ���������� ������ ���� ������������������ �������������������������� ������ ���� �������������� ������ ���������������� ������ ���� ������������ ������������������ ���� ���� SiC ������ ���� Si ������ ���������������������� ���� ���������������������������� ���������� ���� ������ ���������������������� ������ ��������������������������., The current PhD thesis refers to SiC based coatings in order to create oxidization and diffusion barriers with foreseen aerospace applications. ��he SiC coatings were fabricated employing RF magnetron sputtering. Two main categories of SiC films were fabricated on Si substrates: a) Thin fiilms having a thickness of about 120 nm, b) Thick films having a thickness of about 300 nm. The SiC films and independently but simultaneously their Si substrates were oxidized in air in the temperatre range 370 to 1140 ��C and have been characterized with FTIR spectroscopy, neutron reflectivity (NR), X���Ray reflectivity (XRR) and grazing incidence diffraction (GID). The evolution of their structure was investigated as a function of oxidation temperature and time. Existing models in the literature were used for the description of the thermal oxidation kinetics of crystallized Si and amorphous SiC in air. The rate oxidation constants and the activation energies for diffusion and chemical reaction were determined and compared with the corresponding ones found in the literature.