بهینه سازی شرایط فرایندی استخراج ترکیبات فنلی و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره متانولی میوه خرمای ایران با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، مهندسی شیمی، گروه فناوری های شیمیایی سبز، پژوهشکده فناوری‌های شیمیایی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران

چکیده

آنتی اکسیدان ها ملکول هایی هستند که می توانند رادیکال های آزاد واکنشگر را مهار کنند و از اکسیداسیون ملکول های دیگر جلوگیری نمایند، بنابراین در پیشگیری بیماری های مختلف نقشی اساسی دارند. بررسی ها نشان می دهد که علاوه بر ارزش تغذیه ای خرما، عصاره های این میوه توانایی زیادی در مهار رادیکال های آزاد به واسطه حضور ترکیبات آنتی اکسیدانی دارند. هدف از این مطالعه آنالیز آماری و بهینه سازی شرایط فرایندی استخراج عصاره یک نمونه از میوه خرمای ایران با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) برای اولین بار می باشد. از حلال متانول به منظور استخراج استفاده شده است. متغیرهای مستقل شامل زمان استخراج (90- 60- 30) دقیقه، درجه حرارت 0C (70- 50- 30) ، نسبت حلال به جامد (cc/gr) (40- 25- 10) و درصد حلال متانول (V/V) (90- 50- 10) می باشند. ترکیبات فنلی کل و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره میوه خرما به عنوان متغیرهای پاسخ در نظر گرفته شده اند. طراحی باکس- بنکن و روش سطح پاسخ برای تعیین سطوح پارامترها و مدل کردن پاسخ ها، به ترتیب استفاده شده اند. نتایج نشان می دهد که شرایط بهینه برای حداکثرسازی ترکیبات فنلی و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره خرما، شامل زمان استخراج، 90 دقیقه، درجه حرارت، 0C 70، نسبت حلال به جامد، cc/gr 89/39، درصد حلال (V/V) 11/10 می باشد که منجر به استخراج ترکیبات فنلی و فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره خرما به میزان mg (GAE)/ 100g (FW) 36/633 و 46/59 درصد (بر پایه مهار رادیکال DPPH)، به ترتیب می گردد. شرایط پیش بینی شده با مقادیر تجربی بخوبی مطابقت دارد که بیانگر دقت مدل است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Process Conditions Optimization for Extraction of Total Phenolic Contents and Antioxidant Activity of Methanolic Extract of an Iranian Date using Response Surface Methodology (RSM)

نویسنده [English]

  • Zarrin Nasri
Assistant Professor of Chemical Engineering, Department of Chemical Technologies, Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST),Tehran, Iran
چکیده [English]

Antioxidants are the molecules that can scavenge reactive free radicals and prevent the other molecules from oxidation. So, they contribute an important role to prevent of various diseases. Studies show that in addition to the nutritional values of dates, the fruit extracts have the potential to scavenge free radicals due to the presence of antioxidant compounds. The aim of this study is statistical analysis and to optimize extraction process conditions of an Iranian date using Response Surface Methodology (RSM), for the first time. Methanol has been used as the extraction solvent. The independent variables include extraction time (30-60-90 min), temperature (30-50-70 0C), solvent to solid ratio (10-25-40 cc/g), and solvent percentage (10-50-90) min. Total phenolic contents and antioxidant activity of the extracts have been considered as response variables. Box-Behnken design and Response Surface Methodology have been used to determine the parameters levels and modeling the responses, respectively. The results show that the optimal conditions to maximize total phenolic contents and antioxidant activity of date extract, include extraction time, 90 min, temperature, 70 0C, solvent to solid ratio, 39.89 cc/gr, solvent percentage, 10.11 (V/V), resulting in total phenolic contents and antioxidant activity of date extract in 633.36 mg(GAE)/100g(FW), and 59.46 % (based on DPPH radical scavenge). The predicted conditions are in good agreement with the experimental data, indicating the model accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phoenix dactylifera
  • extraction
  • Total phenolic contents
  • Antioxidant activity
  • Response surface methodology
[1]     Biglari, F. (2009). Assessment of  antioxidant potential of date (Phoenix dactylifera) fruits from Iran, effect of cold storage and addition to minced chicken meat. Master of science thesis, Universiti sains Malaysia.

[2]      شریعتی، ا.; پردلی، ح.ر.; خادمیان، ا.ن، کیائی، ا. (1389). بررسی فعالیت ضد میکروبی عصاره­های میوه و هسته خرما علیه سویه­های استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم، مجله علوم غذایی و تغذیه، جلد 7 ، شماره 4، ص48-42.

[3]     Phoenix dactylifera. Wikipedia, the free encyclopedia.htm.

[4]      Kalaiselvi, T., Jegadeeswari, V. (2007). The date palm. Science tech entrepreneur, Horticultural college and research institute,  Tamil nadu agricultural university, India.

[5]      Antioxidant  effects  of  date fruits  and  date  seeds. United Arab Emirates University, uaeuday.uaeu.ac.ae/docs/posters/FFA_Poster_4.pdf‏.

[6]     Abbas, F.M.A.,  Foroogh, B., Liong, M.T., Azhar, M.E.  (2008). Multivariate statistical analysis of antioxidants in dates (phoenix dactylifera). Int. Food Res. J.,15, 193-200.

[7]     Allaith, A.A.A. (2008). "Antioxidant activity of Bahraini date palm (Phoenix dactylifera L.) fruit of various cultivars. Int. J. Food Sci. Tech., 43,1033-1040.

[8]      Dhaouadi, K., Raboudi, F., Estevan, C., Barrajon, E., Vilanova, E., Hamdaoui, M., Fattouch, S. (2011). Cell viability effects and antioxidant and antimicrobial activities of Tunisian date syrup (Rub El Tamer) polyphenolic extracts. J. Agric. Food Chem., 59, 402–406.

[9]      Al-Farsi, M., Alasalvar, C., Morris, A., Baron, M., Shahidi, F. (2005). Comparison of antioxidant activity, anthocyanins, carotenoids, and phenolics of three native fresh and sun-dried date (Phoenix dactylifera L.) varieties grown in Oman. J. Agric. Food Chem., 53, 7592-7599.

[10]  Guo, C., Yang, J., Wei, J., Li, Y., Xu, J., Jianga, Y. (2003). Antioxidant activities of peel, pulp and seed fractions of common fruits as determined by FRAP assay. Nutrition Res., 23, 1719-1726,.

[11]  Vayalil, P.K., (2002). Antioxidant and antimutagenic properties of aqueous extract of date fruit (Phoenix dactylifera L. arecaceae). J. Agric. Food Chem., 50, 610-617.

[12]  Mohamed Doha, A., Al-Okbi Sahar Y. (2005). In vitro evaluation of antioxidant activity of different extracts of Phoenix dactylifera L. fruits as functional foods. Deutsche Lebensmittel-Rundschau, 101, 305-308.

[13]  Mansouri, A., Embarek, G.,  Kokkalou, E., Kefalas, P. (2005). Phenolic profile and antioxidant activity of the Algerian ripe date palm fruit (Phoenix dactylifera). Food Chem., 89, 411–420,.

[14]  Biglari, F., AlKarkhi, A.F.M., Easa, A.M. (2008 ). Antioxidant activity and phenolic content of various date palm (Phoenix dactylifera) fruits from Iran. Food Chem., 107, 1636–1641, .

[15]  Al-Turki Mobarak, S. (2008). Antioxidant properties of date palm (Phoenix dactylifera L.) cultivars. PhD dissertation, Colorado state university, United States - Colorado.

[16]  Ahmed, S.H. (2009). Antioxidant properties of water extracts for the Iraqi plants Phoenix dactylifera, loranthus europeas, zingiber officinalis and citrus aurantifolia. Modern Applied Sci., 3, 161-166.

[17]  Khanavi, M., Saghari, Z., Mohammadirad, A., Khademi, R., Hadjiakhoondi, A., Abdollahi, M. (2009). Comparison of antioxidant activity and total phenols of some date varieties. Daru, 17 (2), 104-108.

[18]  Liolios, C.C., Sotiroudis, G.T., Chinou, I. (2009). Fatty acids, sterols, phenols and antioxidant activity of phoenix theophrasti fruits growing in Crete, Greece. Plant Foods Hum Nutr., 64, 52–61.

[19]  Saafi, E.B., Arem, A.E., Issaoui, M., Hammami, M., Achour, L.( 2009). Phenolic content and antioxidant activity of four date palm (Phoenix dactylifera L.) fruit varieties grown in Tunisia. Int. J. Food Sci. Tech., 44, 2314–2319.

[20]  Biglari, F., AlKarkhi, A.F.M., Easa, A.M. (2009). Cluster analysis of antioxidant compounds in dates (Phoenix dactylifera): Effect of long-term cold storage. Food Chem., 112, 998–1001.

[21]  Al-Mamary, M., AL-Habori, M. (2010). The in vitro antioxidant activity of different types of palm dates (Phoenix dactylifera) syrups. Arabian J. Chem., doi: 10.1016/j.arabjc.2010.11.014.

[22]  Qusti, S.Y., Abo-khatwa, A.N., Lahwa, M.A.B. (2010). Screening of antioxidant activity and phenolic content of selected food items cited in the Holly Quran. EJBS 2 (1), 40-51.

[23]  Hasan, N.S., Amom, Z.H., Nor, A.I.,  Mokhtarrudin, N., Esa, N.M.  (2010). Nutritional composition and in vitro evaluation of the antioxidant dates extracts (Phoenix dactylifera L.) from Libya. Asian J. Clinical Nutr., 2(4), 208.

[24]  Awad, M.A., Al-Qurashi, A.D., Mohamed, S.A. (2011). Antioxidant capacity, antioxidant compounds and antioxidant enzyme activities in five date cultivars during development and ripening. Scientia Horticulturae, 129, 688–693.

[25]  Ilaiyaraja, N., Likhith, K. R., Sharath Babu, G. R.,  and Khanum, F. (2015). Optimisation of extraction of bioactive compounds from Feronia limonia (wood apple) fruit using response surface methodology (RSM), Food Chem., 173, 348–354.

[26]  Karacabey, E. and Mazza, G. (2010). Optimization of antioxidant activity of grape cane extracts using response surface methodology,  Food Chem., 119, 343–348.

[27]  Li, H., Deng, Z., Wu, T., Liu, R., Loewen, S., Tsao, R. (2012). Microwave-assisted extraction of phenolics with maximal antioxidant activities in tomatoes, Food Chem. 130, 928–936.