Date of Award
11-2024
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science in Food Science
Department
Food Science
First Advisor
Dr. Raman Bhaskaracharya
Abstract
Plant-waste-derived bioactive compounds have generated growing interest recently. In this context, this project examined the phenolic content, antioxidant capacity, antimicrobial activity, and antibiofilm capability of the seed extract of Phoenix dactylifera. Six date seed varieties (Fardh, Sukarri, Negal, Majdool, Zahidi, and Khadrawy) were studied. In this study, a novel ultrasound-assisted extraction technique is compared with the conventional extraction method (maceration using 80% ethanol), taking into account both the quality and quantity of polyphenols. Among the primary objectives, the ultrasound-assisted extraction (UAE) of polyphenols was optimized using response surface methodology (RSM), aiming for maximum TPC and DPPH radical scavenging. By studying three extraction parameters, ethanol concentration (0-80%), time (1-15 min), and amplitude (10-80%), the optimum extraction conditions of 80% ethanol, for 6 min, at amplitude 80%, were obtained. Experimental validation of the optimum conditions predicted by the designed model showed R2 > 96% for both responses. The comparison study between date seed varieties proved that the UAE method was the most efficient technique for producing higher phenolic extracts (TPC ranged from 50.44±0.65 to 381.90±13.49 mg GAE/100g DSP) with powerful antioxidant activity compared to the conventional method (47.74±0.31 to 287.23±3.97 mg GAE/100 g DSP).
Findings of the antibacterial activity against pathogens supported their significant capabilities to inhibit pathogens with low MIC values. The most promising results were found with the ultrasonic extract of Sukkari against Enterococcus faecalis (ATCC 19433) with MIC 1.03 mg/mL, and ultrasound extracts of Negal against Staphylococcus aureus (ATCC 6538) with MIC 1.87 mg/ml. In addition, results indicated the potential of these DSEs to inhibit biofilm formation with difficulty in eliminating the existing biofilms. The characterization of the polyphenols using UHPLC and LC–ESI-MS/MS revealed 14 compounds (gallic acid, (+)-catechin, 1,2- dihydroxybenzene, chlorogenic acid, 4-hydroxybenzoic acid, caffeic acid, vanillic acid, flavone, t-ferulic acid, rutin hydrate, t-cinnamic acid, p-coumaric acid, syringic acid, and sinapic acid). Furthermore, the FTIR analysis confirmed the detection of potentially active components in all DSEs. This research could significantly contribute to the development of functional foods and nutraceuticals. The findings of this study may lead to the creation of novel dietary supplements and pharmaceuticals that provide enhanced health benefits by optimizing extraction methods and thoroughly characterizing the bioactive compounds found in date seeds.
Arabic Abstract
تحليل الفينولات والنشاطات البيولوجية لبذور التمر: دراسة مقارنة لتقنيات الاستخلاص في أصناف مختلفة من نوى التمر
لقد أثارت المركبات النشطة بيولوجيا المشتقة من نفايات النباتات اهتمامًا متزايدًا في الآونة الأخيرة. في هذا السياق، فحص هذا المشروع محتوى الفينولات، وقدرة مضادات الأكسدة، والنشاط المضاد للميكروبات، والقدرة على مكافحة تكوين الأغشية الحيوية لمستخلص بذور Phoenix dactylifera. تم استخدام ستة أنواع من نوى التمر) الفرض، السكري، النغال، المجدول، الزاهدي، والخضراوي( ومقارنتها. في هذه الدراسة، تم مقارنة تقنية استخراج جديدة بمساعدة الموجات فوق الصوتية مع الطريقة التقليدية للاستخراج، مع مراعاة كل من جودة وكمية مركبات الفينولات. ومن بين الأهداف الرئيسية، تم تحسين الاستخراج بمساعدة الموجات فوق الصوتية (UAE) للفينولات باستخدام منهجية الاستجابة السطحية (RSM) بهدف تحقيق أقصى محتوى من الفينولات الكلية (TPC) وأعلى قدرة لمقاومة الجذور الحرة (DPPH). من خلال دراسة ثلاثة معايير للاستخراج: تركيز الإيثانول (0-80%)، الوقت (1-15 دقيقة(، والسعة (10-%80)، تم الحصول على ظروف استخلاص مثلى باستخدام 80% إيثانول، لمدة 6 دقائق، عند سعة 80%. أثبتت التجارب صحة الظروف المثلى التي تنبأ بها النموذج المصمم، حيث أظهرت النتائج قيمة R2 أكبر من 96% لكل من الاستجابتين.
أثبتت الدراسة المقارنة بين أنواع نوى التمر أن طريقة الاستخراج بالموجات فوق الصوتية (UAE) كانت الأكثر كفاءة في إنتاج مستخلصات غنية بالفينولات (تراوحت قيمة الفينولات الكلية بين 50.44±0.65 إلى 13.49±381.90 ملغ GAE/100 غرام بذور التمر) مع نشاط مضاد قوي للأكسدة. كما دعمت النتائج المتعلقة بالجراثيم الممرضة قدرتها الكبيرة على تثبيط الميكروبات مع قيم منخفضة للتركيز المثبط الأدنى (MIC). وكانت النتائج الواعدة قد لوحظت مع مستخلص السكري بالموجات فوق الصوتية ضد Enterococcus faecalis بقيمة 1.03 MIC ملغ/مل، ومستخلص النغال بالموجات فوق الصوتية ضد Staphylococcus aureus بقيمة 1.87 MIC ملغ/مل. بالإضافة إلى ذلك، أشارت النتائج إلى قدرة هذه المستخلصات على تثبيط تكوين الأغشية الحيوية مع صعوبة في القضاء على الأغشية الحيوية الموجودة. وكشفت دراسة الفينولات باستخدام تقنيات UHPLC و LC–ESI-MS/MSعن وجود 14 مركبًا )حمض الجاليك، (+)- كاتيشين، 2،1- ثنائي هيدروكسي البنزين، 4- هيدروكسي بنزويك، حمض الكلوروجينيك، حمض الكافيك، حمض الفانيليك، فلافون، حمض الفيروليك، الروتين هيدرات، حمض السيناميك، حمض الكوماريك، وحمضي السينابيك والسينيرجيك). بالإضافة إلى ذلك، أكدت تحليلات FTIR اكتشاف المكونات الفعالة المحتملة في جميع المستخلصات. قد يساهم هذا البحث بشكل كبير في تطوير الأطعمة الوظيفية والمكملات الغذائية. قد تقود نتائج هذه الدراسة إلى ابتكار مكملات غذائية وأدوية جديدة تقدم فوائد صحية محسنة من خلال تحسين طرق الاستخلاص والتعرف الكامل على المركبات النشطة بيولوجيا الموجودة في نواة التمر.
Recommended Citation
Albedwawi, Fatima Ibrahim, "POLYPHENOL PROFILING AND BIOACTIVITIES OF DATE SEED: A COMPARATIVE ASSESSMENT OF EXTRACTION TECHNIQUES IN DIFFERENT DATE SEED VARIETIES" (2024). Theses. 1267.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_theses/1267
