Важнейшим направлением повышения эффективности современных винодельческих предприятий является переработка вторичных ресурсов, в том числе виноградных выжимок, содержащих большое количество пищевых волокон (ПВ), которые в основном концентрируются в клеточной стенке мякоти и кожице винограда. Пищевые волокна активно применяются в масложировой [4], пищеконцентратной и хлебопекарной [2] отраслях, молочной промышленности [3] и др.

Выбор методов выделения ПВ зависит от ряда особенностей перерабатываемого растительного сырья, его состава и плотности упаковки биополимеров клеточных стенок. Они основаны на удалении из растительной ткани низкомолекулярных веществ с помощью обработки ее водными растворами химических веществ, в различных условиях осуществляющих как извлечение, так и частичное разрушение спутников ПВ и межмолекулярных связей. В связи с этим для исследований химического состава виноградных выжимок применяют различные способы экстрагирования ее компонентов, с последующим определением химического состава экстракта [1]. В результате этого выделенный полисахаридолигнинный комплекс отличается от исходного, и полученные ПВ будут обладать увеличенной поверхностью, повышенной сорбционной способностью в сравнении с исходным сырьем.

Цель работы - исследование химического состава виноградных выжимок, как сырья для получения пищевого волокна, которое в дальнейшем может быть использовано, как центр иммобилизации дрожжей при брожении виноградного сусла.

Объектом исследования были виноградные выжимки, полученные при переработке винограда с отделением гребней, варианты:

1 – белые выжимки из сортосмеси белых сортов винограда, полученные после отделения сока (сусла); такие выжимки называют «сладкими», так как сахара не подвергались сбраживанию;

2 – розовые сладкие выжимки винограда сорта Пино Гри;

3 – красные сладкие выжимки винограда сорта Пино Нуар (после настаивания);

4 – красные сброженные выжимки сортосмеси красных сортов винограда.

Методы исследований

Механический состав выжимки определяли путем ее разделения на отдельные компоненты с последующим взвешиванием. Массовую концентрацию органических кислот и катионов металлов в экстракте устанавливали с помощью капиллярного электрофореза с применением прибора «Капель 105» («Люмэкс», Россия). Массовую концентрацию фенольных соединений определяли колориметрически с применением реактива Фолина-Чокальтеу, а полисахаридов – фенолсерным методом Дише.

Результаты исследований и их обсуждение.

Исследуемые выжимки представляли собой смесь виноградной кожицы, семян, остатков гребней (основное количество гребней отделяется при переработке винограда в дробилках-гребнеотделителях). Виноградные выжимки, получаемые прессованием свежего, раздавленного в дробилках-гребнеотделителях винограда или прессованием выбродившей мезги при приготовлении красных или белых вин, несколько различаются по своему составу.

Полученные данные показали, что варианты 1, 2 и 3 содержат часть виноградного сока, а вариант 4 – вино и выделившиеся из него осадки, состоящие из микроорганизмов, вспомогательных материалов, солей винной и других кислот, минеральных, белковых и пектиновых веществ. Наибольшее содержание кожицы ягод, которая нас наиболее интересовала как сырье для получения пищевых волокон, было в вариантах 1 и 2. т.е. в сладкой выжимке.

Исследовали химический состав выжимки винограда после отделения семян и остатков гребней. Так как анализ химического состава сводится к анализу экстракта, экстракцию проводили в одинаковых условиях в течение 30-60 минут при гидромодуле 1:1 по массе с последующим определением концентрации высокомолекулярных соединений в экстракте. Выбор реагента обусловлен не только их различной химической природой, но и спецификой воздействия на отдельные компоненты виноградной выжимки, в том числе кожицы

В основе процесса экстракции виноградной выжимки лежит процесс диффузии, который во многом зависит от природы экстрагента.

Для определения химического состава выжимок винограда обычно используют дистиллированную воду при температуре 70 оС [5], которая является сильным экстрагентом, при этом ее использование не дает полного представления о составе виноградных выжимок.

Количество экстрагируемых соединений может существенно меняться в зависимости от рН среды, который позволит увеличить экстракцию определенных ВМС, моносахаров, катионов металлов, что позволит иметь более полное представление о химическом составе кожицы винограда. В действительности количество извлеченных веществ будет всегда меньше исходного, но перед нами стоит задача наиболее точно определить состав виноградных выжимок, для этого помимо экстракции дистиллированной водой при температуре 70 оС, использовали в качестве реагентов: раствор винной кислоты 2%, щелочной раствор NaOH 2%, спирт этиловый 70% об.

Наибольшее извлечение органических кислот наблюдалось при экстрагировании дистиллированной водой при температуре 70оС и спиртом этиловым 70% об. (Таблица 1).

Таблица 1

Массовая концентрация органических кислот в экстрактах, мг/дм3

В результате полученных данных, можно более полно судить о составе органических кислот в виноградных выжимках (Таблица 2), например, стандартная экстракция дистиллированной водой при температуре 70 оС, не позволила определить в образцах сладкой выжимки янтарную кислоту.

Таблица 2

Массовая концентрация органических кислот в виноградных выжимках

Следует отметить, что содержание органических кислот в вариантах опытов существенно различалось, что согласуется с результатами исследования [6], доказывающими зависимость состава выжимки от сортовых особенностей винограда и технологии его переработки.

Природа реагента также влияет на экстракцию фенольных соединений и полисахаридов. При этом наибольшее извлечение фенольных соединений наблюдалось при экстрагировании раствором 2%-ной щелочи (NaOH) и дистиллированной водой при температуре 70°С (Рисунок 1) при этом винная кислота 2%, не дала максимальных результатов.

Рис. 1. Массовая концентрация фенольных соединений в экстрактах, г/дм3

Как видно из рисунка 1, раствор щелочи позволил более чем в два раза увеличить экстракцию фенольных соединений в вариантах сладкой розовой (Вариант 2) и красной выжимках (Вариант 3) по сравнению с экстракцией дистиллированной водой при температуре 70°С. Это свидетельствует о том, что ПВ кожицы будут обеднены этими соединениями.

Результаты определения массовой концентрации полисахаридов в экстракте (Рисунок 2) свидетельствуют, что минимальное извлечение полисахаридов во всех вариантах наблюдается при очистке раствором винной кислоты 2%, при этом сохраняются полиозы, которые создают структуру пищевого волокна. А максимальное извлечение зависит от сорта винограда и технологии его переработки, так в сладкой выжимке белого (Вариант 1) и розового (Вариант 2) сортов винограда достигается с помощью дистиллированной воды при температуре 70 оС, а красных сортов винограда при очистке этиловым спиртом 70%.

Рис. 2. Массовая концентрация полисахаридов в экстрактах, г/дм3

Максимальное содержание фенольных соединений и полисахаридов, по которым можно судить о составе виноградной выжимки представлено в таблице 3.

Таблица 3

Массовая концентрация фенольных соединений и полисахаридов в виноградной выжимке

По результатам анализа массовой концентрации катионов металлов (Таблица 4) в экстрактах можно утверждать, что массовая концентрация катионов металлов виноградной выжимки полностью коррелирует с массовой концентрацией катионов металлов в экстракте, полученном с помощью дистиллированной воды при температуре 70°С.

Таблица 4

Массовая концентрация катионов металлов в виноградной выжимке

Выводы. Благодаря более полному исследованию химического состава виноградной выжимки, можно регулировать состав пищевого волокна, путем использования экстрагентов различной природы.

Рецензенты:

Гугучкина Т.И., д.т.н., профессор, ФГБНУ СКЗНИИСиВ, г. Краснодар;

Тимофеенко Т.И., д.т.н., профессор, профессор кафедры технологии жиров, косметики, товароведения, процессов и аппаратов, г. Краснодар.