Date of Award
11-2022
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science in Food Science
Department
Food Science
First Advisor
Sajid Maqsood
Second Advisor
Carine Platat
Third Advisor
Priti Mudgil
Fourth Advisor
Constantinos Stathopoulos
Abstract
This study was designed to explore date palm leaves, an agro by-product, as a potential source of natural polyphenolic compounds using appropriate green Natural Deep Eutectic Solvent (NADES) and emerging green extraction technologies. Herein, six different NADES were prepared using six different hydrogen donors and choline chloride as hydrogen bond acceptor at a molar ratio of 1:2 (w/w) and different NADES concentrations (10, 20, 40, and 80%, in water, at 40°C). Among the studied NADES, Glycerol-based NADES showed higher phenolic yield compared to saccharide and organic acid-based NADES. Afterward, to enhance the extraction efficiency, NADES were coupled with microwave (MAE-NADES) and ultrasonication (UAE-NADES) technologies using a 23 factorial design, and the effects of different process parameters on total phenolic content (TPC) were analyzed. Interestingly, it was found the UAE was not effective enough to increase the TPC, while MAE was significantly effective in increasing the TPC. Both UAE-NADES and MAE-NADES-based extracts with the highest TPC values (UG: 506.12, UF: 496.17, MB: 796.77, and MC: 797.92 μg/100 mg of DPL) were further profiled for phenolic compounds using RP-UPLC, showing ferulic acid (MB: 254.41, MC: 174.23, UG: 246.64, and UF: 202.04 μg/100 mg of DPL) and rutin (MB: ND, MC: 161.70, UG: 216.11, and UF: 167.73 μg/100 mg of DPL) as the dominant phenolic compounds among the identified compounds. Furthermore, the effect of the extraction method on the bioactive properties of date palm leave extract, in terms of DPPH and ABTS radical scavenging activities as well as the inhibition of various enzymatic markers involved in diabetes (α-amylase, α-glucosidase, and DPP-IV) and hypercholesterolemia (cholesterol esterase and pancreatic lipase) were evaluated. MAE-NADES-based extracts were shown to possess higher bioactive properties compared to UAE-NADES-based extracts and thus its extraction parameters were further optimized using a Box-Behnken design of Response Surface Methodology (RSM) with three independent factors (microwave power, time, and NADES dilution). RSM predicted that the phenolic extraction can be maximized at a NADES dilution of 49, 800 W for 0.84 min (765.71±5.38b μg/100 mg of DPL). The current study concludes that the application of MAE-NADES green extraction technology can be an effective approach for bioactive compounds recovery from the date palm leaves which is a rich source of natural polyphenolic compounds.
Arabic Abstract
تعزيز الإنتاجية الفينولية والنشاط الحيوي لمستخلصات أوراق التمر باستخدام الـNADES كمذيبات غير تقليدية إلى جانب تقنيات خضراء
صُممت هذه الدراسة لاستكشاف أوراق ال تمر (صنف خلاص) وهو منتج زراعي ثانوي، كمصدر محتمل للبوليفينول الطبيعي باستخدام المذيب الطبيعي سهل الانصهار (NADES) الى جانب تقنيات خضراء. هنا، تم تحضير ستة مذيبات مختلفة من الـ NADES باستخدام مانحات هيدروجين مختلفين وكلوريد الكولين بنسبة مولارية 2:1 (وزن/وزن) وتخفيفات مختلفة من NADES (10، 20، 40، 80%، في الماء، عند 40 درجة مؤوية). من بين المذيبات المدروسة، أظهرت NADES القائمة على الجلسرين إنتاجية فينولية أعلى مقارنة بالـ NADES القائمة على السكاريد والحمض العضوي. بعد ذلك ، لتعزيز عملية الاستخراج ، تم ربط الـ NADES مع تقنيات الميكروويف (UAE-NADES) و وتقنيات الموجات فوق الصوتية (MAE-NADES) باستخدام تصميم عاملي 23 وتم تحليل تأثيرات معلمات العملية المختلفة على المحتوى الفينولي الكلي للمستخلصات (TPC). وقد تبين أن تقنيات الموجات فوق الصوتية (UAE-NADES) لم تكن فعالة في زيادة المحتوى الفينولي مقارنة مع تقنيات الميكروويف (MAE -NADES) التي كانت فعالة في زيادة المحتوى الفينولي. تم تحديد العينات المستندة إلى UAE-NADES و MAE -NADES مع أعلى نتائج TPC للمركبات الفينولية UG: 506.12, UF: 496.17, MB: 796.77, and MC: 797.92 μg/100 mg of DPL باستخدام RP-UPLC، والتي تبين أن حمض الفيروليك MB: 254.41, MC: 174.23, UG: 246.64, and UF: 202.04 μg/100 mg of DPL والروتين MB: ND, MC: 161.70, UG: 216.11, and UF: 167.73 μg/100 mg of DP هما البوليفينول السائدين بين المركبات المحددة. علاوة على ذلك ، فقد تمت دراسة آثار طرق الاستخراج على النشاط الحيوي للعينات، من حيث أنشطة المسح الجذري لـ DPPHو ABTS وكذلك تثبيط العلامات الأنزيمية المختلفة المرتبطة بمرض السكري (α-amylase، α-glucosidase وDPP-IV) وارتفاع الكولسترول في الدم (الكولسترول إستراز والليباز البنكرياس). تمكنت المستخلصات المستندة إلى MAE-NADES من الاحتفاظ بأعلى الأنشطة الحيوية وتم تحسين استخلاصها باستخدام تصميم Box-Behnken لمنهجية سطح الاستجابة (RSM) مع ثلاثة عوامل مستقلة (طاقة الميكروويف والوقت وتخفيف NADES). توقع RSM أنه يمكن تحسين الاستخراج الفينولي عند تخفيف NADES بمقدار 49، على 800 واط لمدة 0.84 دقيقة (765.71±5.38b μg/100 mg of DPL). خلصت الدراسة الحالية إلى أن استخدام تقنية MAE-NADES يجعل أوراق التمر مصدرًا غنيًا للبوليفينول الطبيعي الذي يمكن استخدامه كمكونات غذائية وظيفية جديدة.
Recommended Citation
Abdal Rahman, Raghad Shehadeh, "ENHANCEMENT OF PHENOLIC RECOVERY AND BIOACTIVITY OF DATE PALM LEAF EXTRACT USING NATURAL DEEP EUTECTIC SOLVENTS AND GREEN EXTRACTION TECHNOLOGY" (2022). Theses. 1248.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_theses/1248
