Optimization of Hot-Water Extraction Conditions for Preparation of Polyphenol and Gallic Acid from Acorn

The Acorn (Quercus acutissima CARRUTHERS), which contains a large quantity of tannin, should be developed as a processed food as the acorn is rich in natural antioxidants and other valuable components. Accordingly, acorn extraction conditions for polyphenol and gallic acid (both antioxidants) were investigated by response surface methodology. The content of polyphenols were determined under 16 different extraction conditions based upon a central composite design. The parameters varied over $30-70^{\circ}C$ of extraction temperature, 1-5 h of extraction time, and 5-25 mL/g of solvent ratio, Gallic acid extraction was optimal at $60-100^{\circ}C$ extraction temperature, 1-5 h of extraction time, and 5-25 mL/g of solvent ratio, Epicatechin content was highest at $56.77^{\circ}C$, 4.16 hand 22.38 mL/g. Catechin content was highest at $52.37^{\circ}C$, 2h and 23.59 mL/g. The maximum catechin content was $91.30{\mu}g/mL$. Epigallocatechin content was influenced by extraction temperature and time. The maximum epigallocatechin content was $1,066.56{\mu}g/mL$ at $61.42^{\circ}C$, 4.17h, and 9.25 mL/g. The maximum value of epicatechingallate content was $125.39{\mu}g/mL$ at $47.72^{\circ}C$, 3.04h, and 24.93mL/g. Epigallocatechingallate content was influenced principally by solvent ratio and the maximum content was $61.38{\mu}g/mL$ at $48.11^{\circ}C$, 2.96h, and 24.95mL/g. The total polyphenol content was maximal at $1,332.75{\mu}g/mL$, after extraction at $61.50^{\circ}C$, 4.24h, at 9.71mL/g. The higher the extraction temperature and the longer the extraction time, the greater the polyphenol content. Gallic acid content was highest, the maximal level was $30.51{\mu}g/mL$ after $65.84^{\circ}C$, 1.65h at 17.17 mL/g, and this was influenced principally by extraction time and solvent ratio.

도토리의 Polyphenol 및 Gallic Acid 성분의 열수 추출조건 최적화

Tannin을 다량 함유하고 있는 도토리(Quercus acutissima CARRUTHERS)는 천연 항산화제 및 다양한 기능성을 가진 가공식품으로의 개발가치가 있다고 생각된다. 이에 따라 도토리 항산화 기능물질의 일종인 polyphenol류와 gallic acid의 추출조건을 반응표면분석법을 이용하여 조사하였다. Polyphenol 화합물의 함량은 추출온도 $30{\sim}70^{\circ}C$ 및 추출시간 $1{\sim}5$ hr, 용매비 $5{\sim}25$mL/g로 하여 중심합성계획법으로 16개의 구간에서 측정하였고, gallic acid함량은 추출온도 $60{\sim}100^{\circ}C$, 추출시간 $1{\sim}5$ 시간 및 용매비 $5{\sim}25$ mL/g로 하여 최적추출조건을 설정하였다. Epicatechin의 함량은 추출온도 $56.77^{\circ}C$, 추출시간 4.16시간 및 용매비 22.38 mL/g에서 최대간 $112.35{\mu}g/mL$이었다. 도토리 추출물의 catechin 함량은 추출온도 $52.37^{\circ}C$, 추출시간 2시간 및 용매비 23.59 mL/g에서 최대치인 $91.30{\mu}g/mL$이었다. 추출온도가 높고, 용매비가 증가할수록 catechin 함량이 증가하였다. Epigallocatechin함량은 추출온도와 추출시간에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 추출온도 $61.42^{\circ}C$, 추출시간 4.17 시간 및 용매비 9.25 mL/g에서 최대값은 1,066.56 ${\mu}g/mL$이었다. Epicatechingallate함량의 최대값은 $125.39{\mu}g/mL$이었고, 이때의 추출조건은 추출온도 $47.72^{\circ}C$, 추출시간 3.04 시간 및 용매비 24.93 mL/g이었다. Epigallocatechingallate 함량은 용매비에 대해 영향을 받았으며, 최대값은 $61.38{\mu}g/mL$이었고, 이때의 추출조건은 추출온도 $48.11^{\circ}C$, 추출시간 2.96시간 및 용매비 24.95 mL/g으로 나타났다. 총 polyphenol함량은 추출온도 $61.50^{\circ}C$에서 $1,332.75{\mu}g/mL$으로 최 대값을 나타내었으며, 추출시간 4.24시간 및 시료에 대한 용매비 9.71 mL/g에서 가장 높게 나타났다. 추출온도가 높고, 추출시간이 증가할수록 총 polyphenol 함량이 증가하는 경향을 나타내었다. Gallic acid 함량은 $65.84^{\circ}C$에서 $30.51{\mu}g/mL$으로 최대값을 나타내 었으며, 추출시간 1.65시간 및 시료에 대한 용매비 17.17mL/g에서 가장 높은 추출율을 보였다. Gallic acid 함량에 대한 추출조건의 영향은 추출시간과 용매비에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 설정된 범위 내에서 온도에 대한 영향은 거의 나타나지 않는 것으로 나타났다.