Thu Hồi Hợp Chất Bioactive Từ Bã Nho Sử Dụng Dung Môi Ưu Trương Sâu Tự Nhiên (NADES)

Luận văn về thu hồi hợp chất bioactive từ bã nho bằng dung môi ưu trương tự nhiên (NADES). Nghiên cứu công nghệ thực phẩm, tối ưu hóa quy trình chiết xuất.

• Tác giả: Trần Thu Hiền
• Người hướng dẫn: Assoc. Kha Chan Tuyen
• Trường học: Nong Lam University - Ho Chi Minh City
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Thu Hồi Hợp Chất Có Hoạt Tính Sinh Học Từ Bã Nho Bằng Dung Môi Ưu Trương Tự Nhiên (NADES)
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION
• 2. CHƯƠNG 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Overview of Red Cardinal grape (Vitis vinifera L.)
• 2.2. Productivity of grape in the World
• 2.3. Productivity of grape in Vietnam
• 2.4. Grape by-product in the Industry
• 2.5. Phenolics and their characteristics
• 2.6. Saponins and their characteristics
• 2.7. Proanthocyanidins and their characteristics
• 2.8. Overview of extraction methods
• 2.9. Overview of natural deep eutectic solvent (NDES)
• 2.9.1. Choline chloride - citric acid based NDES
• 3. CHƯƠNG 3: MATERIALS AND METHODS
• 3.1. Time and place of research
• 3.2. Red cardinal grape pomace
• 3.3. Methodology
• 3.4. Experiments
• 3.4.1. Experiment 1: Qualitative analysis by LC-MS/MS
• 3.4.2. Experiment 2: Effect of material-to-solvent ratio (w/w) on total bioactive compounds in grape pomace powder
• 3.4.3. Experiment 3: Effect of multistage extraction on total bioactive compounds in grape pomace powder
• 3.4.4. Experiment 4: Comparison of efficiency between NDES and conventional solvents in extracting bioactive compounds
• 3.5. Analytical methods
• 3.6. Statistical analysis
• 4. CHƯƠNG 4: RESULTS AND DISCUSSION
• 4.1. Qualitative analysis by UHPLC-QTOF-MS
• 4.2. Effects of material-to-solvent ratio on extraction of bioactive compounds
• 4.3. Effects of multistage extraction on the total bioactive compounds’ recovery
• 4.4. Comparison of efficiency between NDES and conventional solvents in extracting bioactive compounds
• 5. CHƯƠNG 5: CONCLUSION AND RECOMMENDATION
• 5.1. Recommendation
• LIST OF ABBREVIATIONS
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES

Tóm tắt

I. Tổng Quan Cách Thu Hồi Hợp Chất Từ Bã Nho Bền Vững

Nho là một trong những loại cây ăn quả quan trọng nhất, được trồng rộng rãi trên thế giới. Phần lớn nho được sử dụng trong sản xuất rượu vang. Khi nhu cầu về rượu vang tăng lên, lượng phế phẩm từ nho cũng tăng theo. Bã nho, phần bã rắn còn lại sau quá trình làm rượu vang, chứa hàm lượng cao các hợp chất có hoạt tính sinh học, đặc biệt là axit gallic, flavonoid, anthocyanin và resveratrol. Việc tái chế bã nho không chỉ giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu giá trị cho các ngành công nghiệp khác. Một trong những phương pháp chiết xuất xanh đầy hứa hẹn là sử dụng dung môi ưu trương tự nhiên (NADES). NADES đáp ứng các tiêu chí thân thiện với môi trường và an toàn hơn so với dung môi truyền thống. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình thu hồi hợp chất có hoạt tính sinh học từ bã nho bằng NADES, góp phần vào phát triển bền vững.

1.1. Giá trị dinh dưỡng và dược tính từ bã nho

Bã nho không chỉ là phế phẩm mà còn là nguồn tài nguyên quý giá. Theo nghiên cứu của Bail et al., nho là nguồn cung cấp polyphenol tự nhiên, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. Các hợp chất phenolic có trong bã nho có khả năng chống oxy hóa mạnh, giúp ngăn ngừa các bệnh mãn tính như ung thư, tim mạch và tiểu đường. Ngoài ra, bã nho còn chứa các vitamin và khoáng chất thiết yếu, góp phần vào chế độ ăn uống cân bằng. Việc khai thác các thành phần dinh dưỡng và dược tính từ bã nho là một hướng đi đầy tiềm năng, hướng đến một nền kinh tế tuần hoàn.

1.2. Thách thức trong xử lý và tái chế bã nho

Mặc dù bã nho có nhiều giá trị, nhưng việc xử lý và tái chế vẫn còn nhiều thách thức. Bã nho dễ bị hỏng, gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý đúng cách. Theo Teixeira et al., bã nho có thể chiếm tới 30% (w/w) nguyên liệu nho ban đầu. Việc vận chuyển và lưu trữ bã nho đòi hỏi chi phí đáng kể. Do đó, cần có các giải pháp hiệu quả và kinh tế để tái chế bã nho, biến phế phẩm thành nguồn tài nguyên có giá trị. Việc sử dụng công nghệ chiết xuất thân thiện môi trường, như NADES, là một giải pháp đầy hứa hẹn.

II. Vấn Đề Bã Nho Thải Bỏ Gây Ô Nhiễm Môi Trường

Ngành công nghiệp rượu vang tạo ra một lượng lớn phế phẩm nông nghiệp, trong đó có bã nho. Việc xử lý bã nho không đúng cách gây ra nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng. Bã nho có thể gây ô nhiễm đất và nước do chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy. Quá trình phân hủy bã nho tạo ra khí nhà kính, góp phần vào biến đổi khí hậu. Bên cạnh đó, bã nho còn là môi trường lý tưởng cho sự phát triển của côn trùng và vi sinh vật gây bệnh. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp tái chế bã nho hiệu quả và thân thiện với môi trường là vô cùng cấp thiết. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng dung môi NADES để thu hồi hợp chất có hoạt tính sinh học từ bã nho, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường.

2.1. Tác động tiêu cực của bã nho đến môi trường

Bã nho chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, khi phân hủy sẽ tiêu thụ oxy trong môi trường, gây ra tình trạng thiếu oxy cho các sinh vật sống dưới nước. Đồng thời, quá trình này cũng tạo ra các chất độc hại như amoniac và hydro sunfua, gây ô nhiễm nguồn nước. Việc đốt bã nho để tiêu hủy cũng gây ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Do đó, cần có các biện pháp xử lý bã nho phù hợp để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

2.2. Chi phí xử lý bã nho theo phương pháp truyền thống

Các phương pháp xử lý bã nho truyền thống như chôn lấp hoặc đốt thường tốn kém và không hiệu quả. Chi phí vận chuyển bã nho đến các bãi chôn lấp có thể rất cao, đặc biệt là đối với các nhà máy rượu vang nhỏ. Việc đốt bã nho cũng đòi hỏi đầu tư vào hệ thống xử lý khí thải để giảm thiểu ô nhiễm không khí. Do đó, việc tìm kiếm các phương pháp tái chế bã nho có chi phí thấp và hiệu quả cao là một yêu cầu bức thiết.

III. Giải Pháp Chiết Xuất NADES Cách Thu Hồi Hợp Chất Hiệu Quả

Dung môi ưu trương tự nhiên (NADES) nổi lên như một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường cho các dung môi hữu cơ truyền thống. NADES được tạo thành từ các thành phần tự nhiên như axit hữu cơ, đường, amino axit và choline chloride. NADES có nhiều ưu điểm như khả năng hòa tan tốt các hợp chất phân cực, giá thành rẻ, dễ điều chế và an toàn với môi trường. Trong nghiên cứu này, NADES được sử dụng để chiết xuất hợp chất có hoạt tính sinh học từ bã nho. Kết quả cho thấy NADES có khả năng chiết xuất hiệu quả các hợp chất phenolic, anthocyanin và resveratrol từ bã nho, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau. Theo báo cáo của TRAN THU HIEN, NDES cho hiệu quả chiết xuất cao hơn so với ethanol 50% và nước.

3.1. Cơ chế hoạt động của dung môi NADES

NADES hoạt động dựa trên cơ chế hình thành liên kết hydro giữa các thành phần của nó, tạo ra một môi trường hòa tan đặc biệt. Các liên kết hydro này giúp phá vỡ cấu trúc tế bào của bã nho, giải phóng các hợp chất có hoạt tính sinh học. Ngoài ra, NADES còn có khả năng tương tác với các hợp chất phân cực, giúp tăng cường khả năng hòa tan và chiết xuất. Việc hiểu rõ cơ chế hoạt động của NADES giúp tối ưu hóa quy trình chiết xuất và nâng cao hiệu quả thu hồi.

3.2. Ưu điểm vượt trội của NADES so với dung môi truyền thống

So với các dung môi hữu cơ truyền thống, NADES có nhiều ưu điểm vượt trội. NADES an toàn với môi trường, không độc hại và dễ phân hủy sinh học. Giá thành của NADES rẻ hơn nhiều so với các dung môi hữu cơ. NADES có khả năng hòa tan tốt các hợp chất phân cực, giúp chiết xuất hiệu quả các hợp chất có hoạt tính sinh học. Do đó, NADES là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho các dung môi hữu cơ trong nhiều ứng dụng khác nhau.

IV. Quy Trình Hướng Dẫn Chiết Xuất NADES Từ Bã Nho Chi Tiết

Quy trình chiết xuất NADES từ bã nho bao gồm nhiều bước, từ chuẩn bị nguyên liệu đến phân tích sản phẩm chiết xuất. Đầu tiên, bã nho được thu thập và làm khô để giảm độ ẩm. Sau đó, bã nho khô được nghiền thành bột mịn để tăng diện tích tiếp xúc với dung môi. NADES được điều chế bằng cách trộn các thành phần với tỷ lệ thích hợp và khuấy đều cho đến khi thu được hỗn hợp đồng nhất. Bột bã nho được trộn với NADES và khuấy liên tục trong một khoảng thời gian nhất định. Cuối cùng, hỗn hợp được lọc để loại bỏ bã rắn, thu được dịch chiết chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học. Dịch chiết này có thể được cô đặc hoặc làm khô để thu được sản phẩm cuối cùng. Báo cáo của TRAN THU HIEN ghi nhận quy trình chiết xuất với tỷ lệ bã nho và dung môi là 1:30 cho hiệu quả cao nhất.

4.1. Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả chiết xuất

Hiệu quả của quy trình chiết xuất NADES từ bã nho phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tỷ lệ dung môi và nguyên liệu, thời gian và nhiệt độ chiết xuất, phương pháp khuấy trộn và kích thước hạt bã nho. Việc tối ưu hóa các yếu tố này giúp tăng cường khả năng chiết xuất và thu được sản phẩm có hàm lượng cao các hợp chất có hoạt tính sinh học. Các phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) có thể được sử dụng để xác định các điều kiện chiết xuất tối ưu.

4.2. Các phương pháp phân tích và định lượng hợp chất chiết xuất

Sau khi chiết xuất, cần phân tích và định lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học trong dịch chiết. Các phương pháp phân tích phổ biến bao gồm sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), sắc ký khí khối phổ (GC-MS) và quang phổ UV-Vis. Các phương pháp này cho phép xác định thành phần và hàm lượng của các hợp chất phenolic, anthocyanin và resveratrol trong sản phẩm chiết xuất.

V. Ứng Dụng Tiềm Năng Của Hợp Chất Từ Bã Nho Trong Thực Tế

Các hợp chất có hoạt tính sinh học chiết xuất từ bã nho có nhiều tiềm năng ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Trong ngành thực phẩm, các hợp chất này có thể được sử dụng làm chất chống oxy hóa tự nhiên, giúp bảo quản thực phẩm và tăng cường giá trị dinh dưỡng. Trong ngành dược phẩm, các hợp chất này có thể được sử dụng để điều chế các loại thuốc điều trị các bệnh mãn tính. Trong ngành mỹ phẩm, các hợp chất này có thể được sử dụng làm chất chống lão hóa và bảo vệ da khỏi tác hại của tia UV. Việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng của hợp chất chiết xuất từ bã nho góp phần tăng giá trị gia tăng cho ngành công nghiệp rượu vang và thúc đẩy phát triển bền vững.

5.1. Ứng dụng trong ngành thực phẩm chức năng

Các hợp chất phenolic, anthocyanin và resveratrol chiết xuất từ bã nho có khả năng chống oxy hóa mạnh, giúp bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do. Điều này giúp ngăn ngừa các bệnh mãn tính như ung thư, tim mạch và tiểu đường. Do đó, các hợp chất này có thể được sử dụng để sản xuất các loại thực phẩm chức năng có lợi cho sức khỏe.

5.2. Ứng dụng trong ngành dược phẩm và mỹ phẩm

Các hợp chất chiết xuất từ bã nho có nhiều hoạt tính sinh học, bao gồm hoạt tính kháng viêm, kháng khuẩn và chống ung thư. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng trong việc điều chế các loại thuốc điều trị các bệnh khác nhau. Ngoài ra, các hợp chất này còn có khả năng chống lão hóa và bảo vệ da khỏi tác hại của tia UV, làm cho chúng trở thành thành phần lý tưởng trong các sản phẩm mỹ phẩm.

VI. Tương Lai Phát Triển Bền Vững Nhờ Tái Chế Bã Nho Hiệu Quả

Việc thu hồi hợp chất có hoạt tính sinh học từ bã nho bằng NADES là một giải pháp đầy hứa hẹn cho phát triển bền vững. Phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu giá trị cho các ngành công nghiệp khác. Việc nghiên cứu và phát triển các quy trình tái chế bã nho hiệu quả và kinh tế là vô cùng quan trọng để tận dụng tối đa nguồn tài nguyên này. Trong tương lai, việc sử dụng công nghệ chiết xuất xanh như NADES sẽ ngày càng được ưa chuộng, góp phần vào xây dựng một nền kinh tế tuần hoàn và bảo vệ môi trường.

6.1. Thúc đẩy kinh tế tuần hoàn trong ngành rượu vang

Việc tái chế bã nho là một phần quan trọng của kinh tế tuần hoàn trong ngành rượu vang. Bằng cách biến phế phẩm thành nguồn tài nguyên có giá trị, chúng ta có thể giảm thiểu lượng chất thải, tiết kiệm tài nguyên và tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng. Điều này giúp tăng cường tính cạnh tranh và bền vững cho ngành công nghiệp rượu vang.

6.2. Nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới của bã nho

Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới của bã nho là rất quan trọng để tận dụng tối đa tiềm năng của nguồn tài nguyên này. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc cải tiến quy trình chiết xuất NADES, khám phá các hợp chất có hoạt tính sinh học mới và phát triển các sản phẩm có giá trị gia tăng cao. Điều này sẽ giúp thúc đẩy phát triển bền vững và tạo ra các cơ hội kinh tế mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY - HO CHI MINH CITY Faculty of Chemical Engineering and Food Technology RECOVERY OF BIOACTIVE COMPOUNDS FROM GRAPE POMACE USING NATURAL DEEP EUTECTIC SOLVENTS A Thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for admission to the degree of Bachelor of Engineering in Food Technology By Student: TRAN THU HIEN Supervisor: Assoc. KHA CHAN TUYEN MSc. NGUYEN THI THANH THAO Ho Chi Minh City, 2024 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY - HO CHI MINH CITY Faculty of Chemical Engineering and Food Technology RECOVERY OF BIOACTIVE COMPOUNDS FROM GRAPE POMACE USING NATURAL DEEP EUTECTIC SOLVENTS A Thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for admission to the degree of Bachelor of Engineering in Food Technology By Student: TRAN THU HIEN Supervisor: Assoc. KHA CHAN TUYEN MSc.

NGUYEN THI THANH THAO ACKNOWLEDGEMENT I would like to express my sincere gratitude to Assoc. Kha Chan Tuyen, MSc. Nguyen Thi Thanh Thao, my instructors at the Nong Lam University for allowing me to do research and providing inspiration, careful orientation, encouragement, precious guidance that was extremely valuable for my bachelor thesis both theoretically and practically. A special thanks to Hong Ngoc and Khanh Huyen, my companions in this thesis.

Their support and assistance during my thesis laboratory work including encouragement, knowledge also experience is uncountable. Finally, I am heavily indebted to my family for all their care, love, patience, moral and financial support, which allowed me to get back on my feet at several points in this journey facing several difficult challenges. Their unwavering enthusiasm, indispensable encouragement, infinite faith, and steadfast support have significantly contributed to the successful completion of my bachelor thesis. Ho Chi Minh City, 2024 TRAN THU HIEN ABSTRACT Grapes are among the most significant and commonly cultivated fruit crops, with a large portion being utilized for wine production.

As the demand for wine increases, so does the production of grape by-products. Grape pomace, the primary solid residue of winemaking, contains a high content of bioactive compounds, primarily gallic acid, flavonoids such as catechin, epicatechin, quercetin, anthocyanin, and other bioactive compounds like resveratrol (3,4’,5-trihydroxytrans-stilbene). NDES (natural deep eutectic solvents) represent green solvents that meet environmentally friendly criteria and are relatively safe alternatives. The investigation into the bioactive contents including TPC (total polyphenols), TSC (total saponins), and PA (proanthocyanidins) was conducted using UV-Vis spectrophotometric methods, while the individual bioactive composition was analyzed through targeted and screening UHPLC-QTOF- MS/MS analysis.

The objective of the present study was to determine the optimal conditions for various extraction methods using eutectic solvents (NDES), with a choline chloride to citric acid ratio of 2:1 (w/w). In this research, a series of experiments were conducted to analyze the raw material and determine the impact of various solid-liquid ratios (1:20, 1:25, 1:30, 1:35, w/w), extraction stages (1, 2, 3, 4 stages), and compare the extraction efficiency of different solvents on the total bioactive compounds (TPC, TSC, and PA). The results indicated that the solution obtained with a material-to-solvent ratio of 1:30 achieved the highest levels of TPC, TSC, and PA. Furthermore, the results demonstrated that employing 3 stages of extraction led to the recovery of the highest content of TPC, TSC, and PA, measuring at 42.21 mg GAE/g dw, 109.55 mg AE/g dw, and 17.02 mg CE/g dw, respectively.

Additionally, the final experiment confirmed that NDES exhibited the highest efficiency in extracting bioactive compounds compared to 50% ethanol and water. Keywords: Vitis vinifera L., red grape, choline chloride, polyphenol, saponin, proanthocyanidin. il TABLE OF CONTENT ACKNOWLEDGEMEN csezissestsssietfisboesgidi50a939406600595000259336458193023500040G5030ds436 1 NBS 1Ì, ÁN (C5 Ìu:-4sscssggerigsnizstbitopstetBobigossstt0iasgsBisSuEc3hincgtetioEhisg48qgRosdg93894HE1E20500G08GP/3003”:Eidgasseaossgss-ucl il IV. ill LIST OF ABBREVIA TIONS.- - 1 SH TH HH HH HH HH HH M LIST OF TABLES cissggai S0 141681153 G0646358048595630680395195843EGGS3A413543383461335338 615338200083 VI LIST OF FIGURES ben eeeisersbseroissetsoEEESELasS961S03386844-3085923E23000058 8038 k-SeSE.a09su5002uessi0n molvil Chapter L.

INTRODUGTIONcccssscasessssnnnesnnenseonartosnsnnossnatsvstion tawticisnnsvnacnasaneasensasinies | LL. 1 VD), TC) HIEGEVGS. LITERATURE REVIEW wvssssevcsssssseeveemenennemenvneneen eanenreaesenees 3 2. Overview of Red Cardinal grape (Vitis vinifera L.1 OflpiiHd ElãSSIGấäHðIHssisessssazeidseibbiioiidisnikiidEldEsiLaSS00S0kda 0339200303868 3 2.3 Productivity of grape in the WOrÌd.4 Productivity of grape in ViHAHsssssssssseawdarsaebigteiiodiagiaooassssesast 6 2.

Grape by-product in the IndUSTV.1 Phenolics and their characteristics .2 Saponins and their characteristics.3 Proanthocyanidins and their characteristics. Overview of extraction methods. Overview of natural deep eutectic solvent (NDES).1 Choline chloride - citric acid based NDES. ------+5+-c+-xs+cssss 15 Chapter 3.

MATERIALS AND METHODS. Time and place ofresearch. 17 Bids, JNREETNB | hsanssnndastioirsnustttbdiiiatGBOiDDiGESSEIRGSSHBHGEGQHHERRHSSIXEHSISSGEHSBCRRHSRSESSEISGISRSS4RS0ĐSHBMEE 17 3.Red cardinal grape pomace. - + 22322 S*t E2 vn re 17 S22; NGABGHSpsiaraiiugrdoiOioeEBHGOSEDIIEOSES-SSGGSESESAESSEIGĐSASENEASESGEXSEISHEGTSIE38S08S008 18 5.eeieeiiiieieiiiiiebieseneessEisabnssadkiaeusEilee 18 Deeb, (| BWETHHHsssssssasseandieitiiiietiiiOEDHES-IEDSEDEGHIEESHESGPSEGESAE-NESSEEEREHHGEEGGJSRENHSSHBSS 18 10 OO Secrest 18 B33, Methodolosy secmrseceuw:sarsmecseenncee eee ee ee 18 3.

--- Ác HH 4H HH HH Hà HH ng cờ 21 3. Experiment 1: Qualitative analysis by LC-MS/MS. Experiment 2: Effect of material-to-solvent ratio (w/w) on total bioactive compounds in grape pomace powder ©XTAC(. Experiment 3: Effect of multistage extraction on total bioactive compounds in grape pomace powder ©XFAC(.

Experiment 4: Comparison ofefficiency between NDES and conventional solvents in extracting bioactive compounids.-- ---- 5 ++s++s+++s++sz+zxs+eeszxzess 24 3.5, Analytical methodS eecessecumm seme BEE eR 25 35. Total triterpenoid saponin content (TSC).5: ‘Lotal proanthocyanidin CONEKE. ccc cnc aranamencmmaas Si 3.6, Statistioal analysis sossonsebasieioiaitooI236048GG R-6S9)5I0ESL1SSI23GQÄRESRSEEUĐESBiSaDMSSSNJEU34588 2d Chapter 4. RESULTS AND DISCUSSIƠN.

Qualitative analysis by UHPLC-QTOF-MS. Effects of material-to-solvent ratio on extraction of bioactive compounds. Effects of multistage extraction on the total bioactive compounds’ recovery CHE CION CY srcrwescsnersessseerems see-sneee sere ee ruse eta tc ear rat rete 32 4. Comparison of efficiency between NDES and conventional solvents in extracting bioactive COMPOUNAS N4.

CONCLUSION AND RECOMMENDATION.unsessseeem rere mE 37 5. Recommendation ercsscscessasarsnssenenseessansseawncevwassniansanvaancnanemauceuaneaucns verseawstesises 37 3398850569555. 39 PNBIBEINIOIG szssssozssRpzgSgiLgikiiSiliessbdiEssogita2tlgceEia2kcslieasscsltrgosktasgSNoSbieeuudsgidAfssengdesdscbss 44 iv LIST OF ABBREVIATIONS NDES Natural deep eutectic solvent CA Citric acid ChCl Choline Chloride FC Folin-Ciocalteu MC Moisture content dw Dry weight db Dry basis TPC Total phenolic contents TSC Total saponin contents PA Proanthocyanidins GAE Gallic acid equivalent AE Aescin equivalent CE Catechin equivalent w/w Weight/weight LIST OF TABLES Table 3.1 Gradient program for LC-MS/MS system.2 Parameters of QTOQP .1 Chemical compounds of grape pomace powder analyzed by LC-MS/MS .2 Bioactive composition of grape pomace poW€r.- ------++-cs+ss+s 35 VI LIST OF FIGURES Figure 02084.2 Phenolic composition structures 1n Ø7Ap€S.-- 5 5c ss+csssreererers 10 Figure 2.3 Saponin composition structures 1n 8fAD€S.4 Proanthocyanidin composition structures 11 8TAD€S.5 Hydrogen bonding between the anion of choline chloride and the hydroxyl P1/0019000891612.1 Red grape pomace from Ninh Thuan.-- --- -5- 55+ +<£+*£+ec+ee+erxerrerrecxe 17 Figure 3.2 Flow chart of grape pomace powder preparaf1OI.3 Grape pomace, seeds, branches and grape pomace powder though the PROCESS 10S tne cpcere essere ctseaun settee sa ae wera rte ren tates terre ceca crane điS03408 20 Figure 3.4 Flow chart of extraction DFOC€SS.-- -- 5 222 2232221321 2 re 21 HIGũf6:ð:ð SOlVCiL DGäBTHẨTs‹sxsscssecssskccS6,51562 5260386156 63200668, 85-30:1823E2E6 dentate testa Seataanvaase seamed 22 Figure 4.1 Effect of material-to-solvent ratio on extraction of bioactive compounds .2 Effect of multistage extraction process on bioactive compounds recovery 33 Figure 4.3 Extract efficiency of solvents on total bioactive compounds in grape pomace 096. Introduction Grape (Vitis vinifera L.

sativa) is typically cultivated in regions with moderately warm temperatures and is esteemed worldwide for its nutritional and medicinal properties (Bail et al. As one of the primary naturally occurring dietary sources of polyphenols, this fruit is associated with numerous health benefits. It 1s important to emphasize that factors such as grape variety, degree of maturity, as well as agronomic and environmental conditions, can all influence phenolic content (Adams, 2006). Grape production stands as one of the primary agricultural economic activities worldwide, with global production exceeding 77 million tons in 2013.

Presently, the annual production of grapes totals up to 210 million tons, with 15% allocated to the wine industry. According to estimates by the International Organization of Vine and Wine (OIV, 2019), global wine production reached 279 million hL (millions of hectolitres) in 2014. This socio-economic endeavor generates a significant amount of solid waste, amounting to up to 30% (w/w) of grape raw materials (Teixeira et al. The predominant byproduct of the wine industry, known as grape pomace, comprises the remnants of stems, stalks, skins, and seeds following grape pressing.

Despite its abundance, the high perishability of grape by-products poses a significant challenge for both the food industry and the environment. However, recent research indicates that by- products derived from the skin, stems, and seeds of wine grapes serve as rich natural reservoirs of biological compounds, including phenolics, anthocyanins, proanthocyanidins, and tannins. These compounds exhibit potent biological activity and hold promise in preventing conditions such as cancer, blood vessel blockage, and atherosclerosis (Pietta et al. Thus, the recovery of biological compounds from grape by-products and their transformation into economically viable products represent a pathway toward sustainable development within the wine production system.

Objectives The main objectives of this study were to determine the total polyphenol (TPC), total saponin (TSC), and proanthocyanidins (PA) contents of extracts from Red Cardinal grape pomace. Additionally, the study examined the impact ofdifferent types of solvents on the recovery of TPC, TSC, and PA. The specific aims of the study were as follows: ¢ Quantitate the biochemical components in grape pomace. e Investigate the effect of the ratio of raw materials to solvent on the extraction efficiency of bioactive compounds from grape pomace.

e Examine the influence of the number of extraction stages (1, 2, 3 and, 4 stages) on the extraction efficiency of bioactive compounds from grape pomace. « Compare the efficiency of extraction between NDES and conventional solvents (water, ethanol 50%) in extracting bioactive compounds. Overview of Red Cardinal grape (Vitis vinifera L.1 Origin and classification Vines belong to the Vitaceae plant family. The genus Vitis comprises 70 species, which can be categorized into two subgenera: Muscadinia and Euvitis.

Species within the Euvitis subgenus are most significant in viticulture and are classified geographically as North American (Ƒ.), and Eurasian species (V. Interspecific hybrids, resulting from crosses between V. vinifera cultivars and cultivars from other Vitis species, constitute a distinct group of grape cultivars. The first hybrids emerged at the beginning of the twentieth century, exhibiting resistance to various pests and fungal diseases and a notably different polyphenolic profile than V.

In recent decades, there has been a growing interest in studying such cultivars. vinifera boasts between 5000 and 10,000 varieties, of which about 2000 are commercially valuable. These cultivars are categorized into two groups based on the presence or absence of anthocyanins in the grape berry skin: red and white (Walker et al. Grape cultivars are further classified as table or wine grapes depending on their primary application (Liang et al.

A grape berry comprises three distinct tissues: skin, pulp, and seed. These tissues harbor a wide array of substances, including sugars, organic acids, amino acids, minerals, fragrance compounds, and phenols (anthocyanins, flavonols, flavan-3-ols, stilbenes, hydroxycinnamic, and hydroxybenzoic acids). (Quideau et al., 2011) provided a more precise definition of these chemicals, stating that "Plant phenolics" and "polyphenols" generally refer to secondary natural metabolites derived biogenetically from the "polyketide" acetate/malonate pathway or the "shikimate/phenylpropanoid pathway," or both. These pathways produce monomeric and polymeric phenols and polyphenols, as defined chemically above, serving various physiological roles in plants".

This definition delineates hydroxycinnamic and hydroxybenzoic acids as phenols, while anthocyanins, flavonols, flavan-3-ols, and stilbenes are categorized as polyphenols. According to published research, phenols possess anti-inflammatory properties, inhibit tumor growth, and demonstrate proapoptotic and antiangiogenic properties both in vitro and in vivo. These substances also aid in preventing bone resorption and regulating the immune system. Evidence suggests that phenols can alleviate osteoporosis, enhance blood vessel constituents to improve capillary resistance, protect the retina, and safeguard the cardiovascular system.

These compounds find application as natural additives in various food-related industries, as well as in the cosmetic and pharmaceutical sectors (Stambuk et al. The Red Cardinal grape (Vitis vinifera L.), classified as a table grape variety, belongs to the Vitaceae family and Vitales’s order of plants.