Optimisation of the phenolic content and antioxidant activity of apple pomace aqueous extracts

Figures & data

Table 1. Independent variables and their ranges.

Tabla 1. Variables independientes y sus intervalos.

Independent variable	Range
Time (min)	15–30
Temperature (°C)	85–95
Pomace to water ratio (g/mL)	0.05–0.08

Table 2. Response surface design and corresponding response values for extraction with X1 = Temperature (°C), X2 = Time (min) and X3 = Pomace to water ratio. Total phenolic content (TPC) in GAE, μg/g fresh pomace, DPPH, FRAP and ABTS assay (Antioxidant activity) in TE, μg/g fresh pomace.

Tabla 2. Diseño de respuesta de la superficie y valores correspondientes de respuesta en la extracción con X1 = Temperatura (°C), X2 = Tiempo (min) y X3 = Ratio de agua en el orujo. Total de contenido fenólico (TPC) en GAE, μg g⁻¹ orujo fresco, ensayo DPPH, FRAP y ABTS (Actividad antioxidante) en TE, μg g⁻¹ orujo fresco.

Design	X1	X2	X3	TPC (y1)	DPPH (y2)	FRAP (y3)	ABTS (y4)
0	22.5	90	0.065	952.8	1166.1	1055.0	1827.8
A00	35.11	90	0.065	1086.4	1422.8	1263.5	2070.7
0	22.5	90	0.065	957.5	1165.6	1046.4	1828.0
−+−	15	95	0.05	1023.8	1295.1	1118.7	1960.0
0	22.5	90	0.065	1036.8	1329.4	1151.0	1972.6
0	22.5	90	0.065	925.0	1149.2	1038.8	1759.4
+−+	30	85	0.08	1126.6	1454.1	1343.7	2174.4
00A	22.5	90	0.09	880.9	1124.3	1017.4	1681.6
++−	30	95	0.05	1122.4	1440.4	1265.1	2155.5
−++	15	95	0.08	892.2	1149.6	1025.1	1720.4
−−+	15	85	0.08	879.1	1134.3	968.2	1672.8
00a	22.5	90	0.04	1165.9	1441.8	1245.9	2248.3
0a0	22.5	81.59	0.065	994.6	1339.2	1144.1	1908.2
0	22.5	90	0.065	957.1	1153.6	990.8	1827.2
a00	9.89	90	0.065	832.5	1006.7	895.6	1592.9
0	22.5	90	0.065	955.3	1132.0	1015.0	1799.5
0A0	22.5	98.41	0.065	1138.4	1527.3	1425.9	2207.5
+−−	30	85	0.05	1257.6	1654.3	1452.6	2416.5
−−−	15	85	0.05	1073.6	1324.3	1155.9	2048.9
+++	30	95	0.08	1119.5	1509.8	1392.5	2143.9

Table 3. Regression coefficients of significant terms, the coefficients if determination (R² value) and lack of fit values of the model.

Tabla 3. Coeficientes en regresión de términos significativos, los coeficientes según determinación (valor R²) y carencia de valores de ajuste del modelo.

	Value predicted
Constant coefficient	TPC	DPPH	FRAP	ABTS
Model	962.71	1180.98	1048.11	1833.22
Time	86.73	135.82	132.16	167.81
Temperature	–	–	–	–
Pomace to water ratio	−68.80	−73.25	–	−133.45
Time × Temperature	–	–	–	–
Time × Ratio	–	–	–	–
Temperature × Ratio	–	–	–	–
Time × Time	–	–	–	–
Temperature × Temperature	45.13	99.61	92.29	94.99
Ratio × Ratio	–	–	–	–
R^2	0.8747	0.8836	0.8722	0.8739
Value F of model	7.7590	8.4338	7.5821	7.7027
Value F lack of fit	3.3701	1.5258	3.2953	3.6531
Valour p of model	0.0018	0.0013	0.0020	0.0018
Valour p lack of fit	0.1042	0.3271	1.0830	0.0907
SD residual (% of mean)	5.47	6.33	7.00	5.65

Note: – Indicates insignificant terms.

Nota: - Indica términos insignificantes.

Figure 1. Response surface plot showing effects of extraction time and temperature on the TPC, DPPH, FRAP and ABTS assays.

Figura 1. Gráficos de respuesta de la superficie mostrando los efectos del tiempo de extracción y temperatura en los ensayos TPC, DPPH, FRAP y ABTS.

Table 4. Comparison between predicted results and real experimental results for the optimum conditions (OP) and three corroborative points (CP).

Tabla 4. Comparación entre los resultados previstos y los resultados reales del experimento para unas condiciones óptimas (OP) y tres puntos corroborativos (CP).

	FC (μg GAE/g pomace)			DPPH (μg TE/g pomace)
	Predicted	Real	CV (Coefficient of variation, %)	Predicted	Real	CV (%)
OP	1208.99	1186.19 ± 2.06	1.89	1579.62	1553.59 ± 2.23	1.65
CP1	1071.69	1112.73 ± 2.28	3.83	1405.81	1461.23 ± 1.75	3.94
CP2	1102.22	1120.12 ± 0.36	1.62	1469.39	1466.19 ± 1.25	0.22
CP3	1144.02	1133.07 ± 28.64	0.96	1486.16	1479.48 ± 41.45	0.45
	FRAP (μg TE/g pomace)			ABTS (μg TE/g pomace)
	Predicted	Real	CV (Coefficient of variation, %)	Predicted	Real	CV (%)
OP	1375.33	1369.63 ± 17.32	0.41	2326.07	2282.83 ± 6.11	1.86
CP1	1272.91	1317.61 ± 27.27	3.51	2057.91	2133.79 ± 5.33	3.69
CP2	1367.89	1311.74 ± 17.17	4.10	2112.10	2153.69 ± 4.86	1.97
CP3	1305.10	1326.58 ± 49.38	1.65	2196.79	2179.16 ± 54.93	0.80

Note: OP (time 30 min, temperature 85°C, ratio 0.05), CP1 (time 30 min, temperature 85°C, ratio 0.08), CP2 (time 30 min, temperature 95°C, ratio 0.08) and CP3 (time 30 min, temperature 95°C, ratio 0.05).

Nota: OP (tiempo 30 min, temperatura 85°C, ratio 0,05), CP1 (tiempo 30 min, temperatura 85°C, ratio 0,08), CP2 (tiempo 30 min, temperatura 95°C, ratio 0,08) y CP3 (tiempo 30 min, temperatura 95°C, ratio 0,05).

Figure 2. Comparison between the total phenolic content and antioxidant activity (DPPH, FRAP and ABTS) of the methanol extracts and water extracts with optimum extraction parameters.

Figura 2. Comparación entre el total de contenido fenólico y la actividad antioxidante (DPPH, FRAP y ABTS) de los extractos de metanol y los extractos de agua con parámetros óptimos de extracción.

Figure 3. Correlation between total phenolic content and antioxidant activity measured by (A) DPPH, (B) FRAP and (C) ABTS assays.

Figura 3. Correlación entre el total de contenido fenólico y la actividad antioxidante calculada mediante los ensayos (A)DPPH, (B)FRAP y (C)ABTS.