МЕТОДЫ ЭКСТРАКЦИИ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ВИНОГРАДНЫХ ВЫЖИМОК

В статье рассматриваются различные методы экстракции ценных компонентов из виноградных выжимок, являющихся побочным продуктом виноделия. Особое внимание уделяется эффективности традиционных и инновационных методов экстракции, включая экстракцию с использованием растворителей, а также новым технологиям, таким как твердо-жидкостная экстракция, сверхкритическая флюидная экстракция, экстракция с ультразвуковым усилением, ускоренная экстракция растворителем, экстракция с использованием прессованных жидкостей. Например, экстракция с использованием сверхкритических флюидов является относительно новой техникой для извлечения целевых аналитиков из твердых матриц. Экстракция с ультразвуковым усилением основана на явлении кавитации, при котором происходит распространение ультразвуковых волн давления, а перенос экстрагентов усиливается за счет высоких сил сдвига. Экстракция с использованием прессованных жидкостей заключается в том, что в качестве растворителя используется 100% вода. Результаты исследования подтверждают высокие перспективы использования виноградных выжимок как сырья для получения функциональных продуктов с антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Процесс извлечения биоактивных соединений, таких как полифенолы, белки, лигнин, пектины и масла, из пищевых отходов и побочных продуктов виноделия становится важной альтернативной стратегией. Наиболее перспективными, эффективными, устойчивыми и экологически чистыми методами являются сверхкритическая экстракция и ультразвуковая экстракция.

1. OIV (International Organisation of Vine and Wine). World Statistics in 2022; International Organisation of Vine and Wine. – Paris, France, 2020; Available online: https://www.oiv.int/what-wedo/global-report?oiv. Accessed on 23 January 2024.

2. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Crops and Livestock Products. Production in 2022. Available online: https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL. Accessed on 23 January 2024.

3. Current trends and possibilities for explotation of grape pomace as a potential source for value addition / P. Chowdhary et al // Environmental Pollution. – 2021. – Volume 278, 1 June – Р. 116796. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.116796.

4. Galanakis Ch.M. Handbook of Grape Processing By-Products Sustainable Solution / Ch.M. Galanakis. – 2017. – P. 29-31.

5. Addition of grape pomace in the hydration step of parboiling increases the antioxidant properties of rice/ T.C.V. Balbinoti et al // International Journal of Food Science + Technology. – 2020. – № 55. – P. 2370-2380. https://doi.org/10.1111/ijfs.14481.

6. Grape Pomace Valorization: A Systematic Review and Meta-Analysis/ B. Antoni´ et al // Foods – 2020. – № 9(11). – P. – 1627. https://doi.org/10.3390/foods9111627.

7. Makris, D.P. Polyphenolic content and in vitro antioxidant characteristics of wine industry and other agri-food solid waste extracts/ D.P. Makris, G. Boskou, N.K. Andrikopoulos // Journal of Food Composition and Analysis. – 2007. – № 20(2). – Р 125-132. https://10.1016/j.jfca.2006.04.010.

8. Shrikhande, A.J. Wine by-products with health benefits / A.J. Shrikhande // Food Research International – 2000. – № 33. – P. 469-474. http://dx.doi.org/10.1016/S0963-9969(00)00071-5.

9. Cook N.C. Flavonoids-Chemistry, metabolism, cardio protective effects, and dietary sources/ N.C. Cook, S. Samman // The Journal Nutritional Biochemistry. – 1996. – № 7. – P. 66-76. https://doi.org/10.1016/S0955-2863(95)00168-9.

10. Wine by-products: phenolic characterization and antioxidant activity evaluation of grapes and grape pomaces from six different french grape varieties / I. Ky et al // Molecules. – 2014. – № 19. – P. 482-506. https://doi.org/10.3390/molecules19010482.

11. Extraction kinetics modeling of antioxidants from grape stalk (Vitis vinifera var. Bobal): influence of drying conditions / J.V. García-Pérez et al // Journal Food Engineering. – 2010. – № 101. – Р. 49- 58. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.06.008.

12. Prozil S.O. Chemical composition of grape stalks of Vitis vinifera L. from red grape pomaces/ S.O. Prozil, D.V. Evtuguin, L.P.C. Lopes // Industrial Crops Products. – 2012. – № 35. – Р. 178-184. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2011.06.035.

13. Evaluation of grape stalks as a bioresource/ L. Ping et al // Industrial Crops Products. – 2011. – № 33. – Р. 200-204. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2010.10.009.

14. Spigno G. Antioxidants from grape stalks and marc: influence of extraction procedure on yield, purity and antioxidant power of the extracts/ G. Spigno, D.M. De Faveri // Journal Food Engineering. – 2007. – № 78. – Р. 793-801. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2005.11.020.

15. Deployment of response surface methodology to optimise recovery of grape (Vitis vinifera) stem polyphenols / E. Karvela et al // Talanta. – 2009. – № 79 – Р. 1311-1321. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2009.05.042.

16. Choi Y. Antioxidant and antiproliferative properties of a tocotrienol-rich fraction from grape seeds/ Y. Choi, J. Lee // Food Chemistry. – 2009. – № 114. – Р. 1386-1390. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.11.018.

17. Free radical scavenging of grape pomace extracts from Cabernet Sauvingnon (Vitis vinifera) / L.M.A.S. De Campos et al // Bioresource Technolnology. – 2008. – № 99. – Р. 8413-8420. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2008.02.058.

18. Ignat I. A critical review of methods for characterisation of polyphenolic compounds in fruits and vegetables/ I. Ignat, I. Volf, V.I. Popa // Food Chemistry. – 2011. – № 126. – Р. 1821-1835. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.12.026.

19. Techniques for extraction of bioactive compounds from plant materials: a review/ J. Azmir et al // Journal Food Engineering. – 2013. – № 117. – Р. – 426-436. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.01.014.

20. Baiano A. Recovery of biomolecules from food wastes – a review / A. Baiano // Molecules – 2014. – № 19. – Р. 14821-14842. https://doi.org/10.3390/molecules190914821.

21. Wang L. Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants/ L. Wang, C.L. Weller // Trends in Food Science & Technology. – 2006. – № 17. – Р. 300-312. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2005.12.004.

22. Galanakis C.M. Emerging technologies for the production of nutraceuticals from agricultural byproducts: a viewpoint of opportunities and challenges / C.M. Galanakis // Food and Bioproducts Processing. – 2013. – № 91. – P. 575-579. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2013.01.004.

23. Extraction of anthocyanins from grape skins assisted by high hydrostatic pressure/ M. Corrales et al // Journal Food Engineering. – 2009. – № 90. – Р. 415-421. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.07.003.

24. Wells M.J.M. Principles of extraction and the extraction of semivolatile organics from liquids / In Sample Preparation Techniques in Analytical Chemistry // M.J.M. Wells. – Hoboken, NJ, 2003. – Vol. 162. https://doi.org/10.1002/0471457817.ch2.

25. Spigno G. Effects of extraction time, temperature and solvent on concentration and antioxidant activity of grape marc phenolics / G. Spigno, L. Tramelli, D.M. De Faveri // Journal of Food Engineering. – 2007. – № 81. – Р. 200-208. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.10.021.

26. Improvement of leaching process of Geniposide with ultrasound/ J.-b. Ji et al // Ultrasonics Sonochemistry. – 2006. – № 13(5). – Р. 455-462. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2005.08.003.

27. Extraction of phenolics from Vitis vinifera wastes using non-conventional techniques / A.A. Casazza et al // Journal of Food Engineering. – 2010. – № 100(1). – Р. 50-55. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.03.026.

28. Ultrasound extracted flavonoids from four varieties of Portuguese red grape skins determined by reverse-phase high-performance liquid chromatography with electrochemical detection/ I. Novak et al // Analytica Chimica Acta. – 2008. – № 630(2). – Р. 107-115. https://doi.org/10.1016/j.aca.2008.10.002.

29. Ultrasound-assisted extraction of polyphenols (flavanone glycosides) from orange (Citrus sinensis L.) peel / M.K. Khan et al // Food Chemistry – 2010. – № 119(2). – Р. 851-858. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.08.046.

30. Subcritical solvent extraction of anthocyanins from dried red grape pomace / J.K. Monrad et al // Journal Agricultural and Food Chemistry. – 2010. – № 58 – Р. 2862-2868. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jf904087n.

31. Subcritical solvent extraction of procyanidins from dried red grape pomace/ J.K. Monrad et al // Journal Agricultural and Food Chemistry. – 2010. – № 58. – Р. 4014-4021. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jf9028283.

32. Pronyk C. Design and scale-up of pressurized fluid extractors for food and bioproducts/ C. Pronyk, G. Mazza // Journal of Food Engineering. – 2009. – № 95(2). – Р. 215-226. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2009.06.002.

33. Pressurized hot water extraction (PHWE) / C.C. Teo et al // Journal of Chromatography A. – 2010. – № 1217(16). – Р. 2484-2494. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2009.12.050.

34. Gallego R. Sub- and supercritical fluid extraction of bioactive compounds from plants, food-byproducts, seaweeds and microalgae – an update/ R. Gallego, M. Bueno, M. Herrero // TrAC in Trends Analycal Chemistry. – 2019. – № 116. – Р. 198-213. https://doi.org/10.1016/j.trac.2019.04.030.

35. Understanding biomass fractionation in subcritical & supercritical water/ M.J. Cocero et al // Journal of Supercritcal Fluids. – 2018. – № 133. – Р. 550-565. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2017.08.012.

36. Syrah Grape Skin Residues Has Potential as Source of Antioxidant and Anti-Microbial Bioactive Compounds/ R.B. de Andrade et al // Biology. – 2021. – № 10. – Р. 1262. https://doi.org/10.3390/biology10121262.

37. Vatai T. Extraction of phenolic compounds from elder berry and different grape marc varieties using organic solvents and/or supercritical carbon dioxide/ T. Vatai, M. Škerget, Ž. Knez // Journal of Food Engineering. – 2009. – № 90. – Р. 246-254. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.06.028.

38. Xu B.J. Chang A comparative study on phenolic profiles and antioxidant activities of legumes as affected by extraction solvents/ B.J Xu, S.K.C. Chang // Journal of Food Science. – 2007. – № 72 – Р. 159-166. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2006.00260.x.

39. Wang L.C.L. Weller Recent advances in extraction of nutraceuticals from plants / L. Wang, C.L. Weller // Trends in Food Science & Technology. – 2006. – № 17. – Р. 300-312. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2005.12.004.

40. Natolino A. Intensification of grape marc (Vitis vinifera) exploitation by subcritical water-ethanol extraction. Effect on polyphenol bioactivities and kinetic modelling/ A. Natolino, P. Passaghe, G. Brugnera, P. Comuzzo. // Journal of Food Engineering. – 2024. – № 381(11) – Р. 112185. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2024.112185.