Кінетичне поліпшення вилучення біоактивних сполук із червоного винограду (Vitis vinifera Молдова)

Анотація

Виноградні вичавки з червоного сорту винограду (Vitis vinifera Moldova), культивованих у північно-східному регіоні Румунії, вивчали як джерело для вилучення загального мономерного антоціану (ТМА) та загального вмісту фенолу (ТФК) за допомогою ультразвукової обробки. Описаний тут спосіб екстракції використовує два різні розчинники, а саме 2-пропанол і метанол. Для кожного з екстракційних розчинників ми оцінили особливий вплив та вплив взаємодії між параметрами процесу (концентрацією розчинника, ультразвуковою частотою, температурою та часом екстракції) на вихід екстракції антоціанів та фенольних сполук. Методологія реакційної поверхні була реалізована за допомогою конструкції Бокса – Бенкена для оптимізації вилучення ТМА та ТРС із виноградних вичавок. Згідно з оптимізацією, для досягнення найвищого виходу ТПК (62,487 мг еквівалента галової кислоти (GAE)/г (d = 1,0)) необхідні такі умови: розчинник - 2 пропанол, концентрація розчинника 50%, температура - 50 ° C та час витяжки 29,6 хв.

1. Вступ

Виноград (рід Vitis) є однією з найбільш широко оброблюваних плодових культур у світі, застосовується у харчовій промисловості від виробництва соків, вина, варення, желе, родзинок та оцту до видобутку олії з виноградних кісточок. За підрахунками, близько 80% урожаю винограду використовується у виноробній галузі [1]. Виробництво та споживання вина традиційно зосереджувалося на європейському континенті, і в ньому продовжують домінувати три основні європейські виробники: Італія, Франція та Іспанія. З моменту свого головного падіння у 2012 р. [2], глобальне виробництво вина зросло до 275,7 Млл в 2015 р., З незначним зростанням на 2% порівняно з попереднім роком [3]. Як і можна було очікувати, така велика галузь пов'язана з виробництвом значної кількості твердих і рідких відходів. Тверді відходи включають виноградні плодоніжки (2,5–7,5%), виноградні вичавки (до 25–45%) та виноградні кісточки (3–6%) [4]. Тільки в європейських країнах, за підрахунками, виноробна промисловість щорічно виробляє 14,5 млн. Тонн виноградних побічних продуктів [5,6].

Виноградні вичавки є основними відходами виноробні, і це відбувається в процесі виноробства під час виробництва виноградного сусла шляхом подрібнення цілого винограду. Повідомляється, що виноградні вичавки, що складаються з шкірок та насіння, становлять приблизно від 25% до 30% від використовуваного винограду [7,8]. Повідомлений вміст насіння у виноградних вичавках коливається від 7–20% до більшої частки 38–52% [9,10]. Щодо хімічного складу виноградних вичавок, кілька досліджень повідомляли про вміст у білках, клітковині, олії та цукрах побічного продукту [11,12,13,14]. Завдяки високому вмісту клітковини, виноградні вичавки використовують як кормову добавку [15]. Інші повторні використання, описані для цих відходів виноробні, є сировиною для виробництва алкогольних напоїв та добрив, а також на лікеро-горілчаних заводах для отримання етанолу [16,17,18].

У цій роботі ми вивчаємо вплив різних умов екстракції, а саме температури екстракції, частоти ультразвуку, концентрації розчинника та часу обробки ультразвуком, на вміст в антоціанах та фенольних сполуках екстрактів виноградних вичавок, отриманих при обробці червоного винограду місцевого сорту. (Vitis vinifera Молдова) в лабораторних масштабах. Зміни, індуковані у складі екстракту як ефект варіацій робочих змінних, кількісно визначали шляхом вимірювання TMA та TPC екстрактів, а для характеристики екстрактів використовували спектроскопію КРС.

2. Матеріали та методи

2.1. Матеріали та хімікати

Червоний виноград (Vitis vinifera Moldova) був придбаний у місті Сучава (Румунія) у 2015 р. Виноградні вичавки (після вилучення соку) подавались на процес сушіння при температурі 40 ° C у печі, поки вона не стала постійною вагою. Потім висушені виноградні вичавки подрібнювали до отримання дрібного порошку.

Всі хімічні реагенти - метанол, 2-пропанол, карбонат натрію та реагент Фолін – Чіокалто - були аналітичного класу і придбані у Sigma-Aldrich (Гамбург, Німеччина).

2.2. Техніка видобутку

3 г порошку висушених виноградних вичавок змішували з 30 мл розчинника (метанол або 2-пропанол у різних концентраціях з водою 50% (об/об), 70% (об/об) і 90% (об/об), відповідно). Ультразвукова процедура була прямою за допомогою ультразвукового перетворювача, поєднаного з генератором функцій (HAMEG 8150, Мюнхен, Німеччина), і частота вимірювалася з трьома різними частотами (таблиця 1). Зразки екстрагували при трьох різних температурах (50, 60 та 70 ° C) протягом 15 хв, 30 хв та 45 хв відповідно.

Таблиця 1

Рівні повних факторних експериментів для ТМА та ТРС з виноградних вичавок.

Коефіцієнт − 101

Концентрація (%), С	50	70	90
Ультразвукова частота (кГц), U	12.5	25	37,5
Температура (° С), Т	50	60	70
Час (хв), т	15	30	45

2.3. Визначення загального мономерного антоціану

Загальний вміст мономерного антоціану (ТМА) в екстракті виноградних вичавок визначали за допомогою спектрофотометричного методу, розробленого Рабіно та Манчінеллі [43]. Для спектральних вимірювань при 657 нм та 530 нм використовували спектрофотометр UV-VIS (Ocean Optics, Largo, FL, USA).

Вміст ТМА виражали у ціаніндин-3-глюкозиді (мг/г), використовуючи таке рівняння:

2.4. Загальний фенольний вміст

Загальний вміст фенолів у сирих екстрактах вимірювали за допомогою колориметричного аналізу на основі реагенту Фолін-Ціокальтеу (ФК), як описано Сінглтоном та Россі [44]. Значення ТРС виражали у мг галоїнової кислоти в еквіваленті (GAE)/г [45] на екстрактній вологій основі. Калібрувальну криву проводили з використанням галової кислоти при концентраціях 0,5, 1, 2, 3, 4, 5 та 10 мг/л з коефіцієнтом регресії 0,995.

2.5. Аналіз спектру КРС

Спектри екстрактів виноградних вичавок реєстрували за допомогою спектрометра i-Raman (EZM-A2-785L, B&W TEK Inc., Newark, DE, США), оснащеного волоконно-оптичним зондом Raman; спектр реєстрували від 2600 - 175 см -1. Зразки сканували з кроком 10 нм. Час інтеграції становив 15 с. Для відображення спектрів екстракту було використано програмне забезпечення Spekwin32-оптична спектроскопія (Версія 1.72.2, 2016, http://www.effemm2.de/spekwin/).

---