CC BY
83
DOI: 10.14258/jcpim.2022039811
УДК 634.862/.863:663.252.6/.253.34:613.292
ПОЛИФЕНОЛЫ ВИНОГРАДНОЙ ГРОЗДИ, КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЗАПАС
© И.В. Черноусова1 *, В.Е. Мосолкова1, Т.П. Зайцев1, Ю.В. Гришин1, Т.А. Жилякова1, Ю.А. Огай2
1 Всероссийский национальный научно-исследовательский институт «Магарач» РАН, ул. Кирова, 31, Ялта, 298600 (Россия),
e-mail: [email protected]
2 ООО «РЕССФУД», ул. Макаренко 15/3, Ялта, 298612 (Россия)
Обсуждаются результаты экспериментальной оценки потенциала виноградной грозди как источника получения полифенолов винограда, биологически активных функциональных ингредиентов питания. Идентифицированы по качественному и количественному составу полифенолы сусла, выжимки, гребней, семян, образующихся в виноделии при переработке винограда белых и красных технических сортов Алиготе, Рислинг рейнский, Цитронный Магарача, Ка-берне-Совиньон, Мускат гамбургский, Пино нуар. Они включают полифенолы как мономерного ряда, так и олигомер-ные, и полимерные проантоцианидины, составляющие около 90% общего количества полифенолов. Мономерная фракция представлена флавоноидами (антоцианы, (+)-Э-катехин, (-)-эпикатехин, кверцетин, кверцетин-3-О-глюкозид, квер-цетин-3-О-глюкоронид), фенольными кислотами (галловая, сиреневая, кафтаровая, 2,5-глутатионил кафтаровая, коута-ровая, кофейная, фертаровая, и-кумаровая, феруловая), а также стильбеноидом-транс-ресвератролом.
Дана интегральная характеристика биологической активности комплекса полифенолов сусла, выжимки, гребней, семян по концентрации стандартного антиоксиданта тролокс, она варьирует в пределах 0.148-66.4 г/дм3 в пересчете на стандартный антиоксидант тролокс.
Показана технологическая доступность полифенолов выжимки, гребней, семян винограда при водно-этанольной экстракции в насыпном слое без перемешивания, оценены равновесные концентрации полифенолов, переходящих в экстракт, и потенциальные количества извлекаемых при одностадийной экстракции полифенолов (технологический запас). Наибольшие величины технологического запаса полифенолов 19.46-76.12 г/кг сухой массы определены в гребнях белых и красных сортов винограда.
Ключевые слова: виноград, экстракция, технологический запас, полифенолы, антиоксиданты.
Введение
Виноград Vitis vinifera богат первичными и вторичными метаболитами, влияющими на качество. Виноградная гроздь состоит из виноградной ягоды, гребней. Виноградная ягода представлена тремя тканями
(сок, кожица, семена), которые содержат разные группы соединений, такие как органические кислоты, сахара, летучие соединения, полифенолы, фенольные кислоты. Эти разные ткани виноградной ягоды имеет разное содержание и разный состав фенольных соединений. Кожица виноградной ягоды содержит олигомерные и полимерные фе-нольные вещества (дубильные вещества) и пигменты. Мякоть содержит сок, но не содержит пигментов, а семена в основном содержат дубильные вещества. Биосинтез всех фенольных соединений происходит через фенилпропаноидный путь из аминокислоты фенилаланина с образованием фла-воноидов и стильбенов. Фенольные соединения, как вторичные метаболиты, часто накапливаются в
* Автор, с которым следует вести переписку.
Черноусова Инна Владимировна - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории функциональных продуктов переработки винограда, e-mail: [email protected]
Мосолкова Виктория Евгеньевна - младший научный сотрудник лаборатории функциональных продуктов переработки винограда, e-mail: [email protected] Зайцев Григорий Павлович - старший научный сотрудник лаборатории функциональных продуктов переработки винограда, e-mail: [email protected] Гришин Юрий Владимирович - младший научный сотрудник лаборатории функциональных продуктов переработки винограда, e-mail: [email protected] Жилякова Татьяна Александровна - старший научный сотрудник лаборатории функциональных продуктов переработки винограда, e-mail: [email protected] Огай Юрий Алексеевич - кандидат технических наук, директор, e-mail: [email protected]
виде гликозидов, так, нефлавоноиды (оксикоричные и окисбензойные кислоты) и стильбены накапливаются в вакуолях клеток мезокарпа, а флавоноиды - в дермальных клетках кожицах винограда [1]. Нефлавоноид-ные полифенолы вина и винограда представлены оксикоричными, оксибензойными кислотами и транс-ре-свератролом, также отнесены к биологически активным компонентам пищи [2]. При этом транс-ресвера-трол, его предшественники и производные проявляют противоопухолевую, кардиопротекторную, гипогли-кемическую функциональную активность [3].
Флавоноиды, как одна из самых больших групп фенольных соединений, представлена антоцианами, флавонами, флаван-3-олами [4]. По наличию или отсутствию фенольных соединений сорта винограда можно разделить на красные и белые сорта. Конечное содержание и состав фенольных соединений зависит от множества факторов, важным из которых является генотип (сорт, вид), а также климат, почва и условия выращивания. Флавоноиды могут существовать как в свободной, так и конъюгированной форме, часто эте-рифицированные до одной или двух молекул сахара, с одной гидроксильной группой. Флавоноиды винограда в основном локализуются как в периферических слоях околоплодника ягоды, так и в некоторых слоях семенной оболочки, во внутренних толстостенных слоях гиподермы расположен основной класс фланово-идов, представленных антоцианами, проантоцианидинами (таннинами) и простыми флаван-3-олами и флавонами [4, 5]. Флаван-3-олы в ягодах винограда начинают накапливаться перед началом созревания, особенно на ранней стадии развития, а затем их концентрация снижается во время созревания [6]. Несмотря на различия в содержании флаван-3-олов в зависимости от сорта винограда, содержание этих соединений в продуктах переработки винограда в основном является результатом различий в технологии обработки винограда красных и белых сортов. Концентрация флаван-3-олов в виноградной выжимке ниже, в случае переработки винограда «по-красному» способу, когда сок винограда имеет более длительный контакт (7-10 дней) с виноградной выжимкой. В сладкой виноградной выжимке, полученной после переработки белых и красных сортов по европейской технологии без настоя на мезге, концентрация флаван-3-олов выше.
Полифенолы винограда и вина в соответствии с требованиями безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов, отнесены к биологически активным компонентам пищи, обладающим функциональным действием [1]. Так, флавоноиды, благодаря антиоксидантным свойствам, способствуют сохранению структуры и функциональной активности ДНК и белков, поддерживают функцию сердечно-сосудистой системы [7]. Биологическая активность комплекса полифенолов красных виноградных вин и концентратов из выжимки подтверждена в целом ряде исследований отечественных и зарубежных авторов [8-15], в том числе при реабилитации больных ишемической болезнью сердца и гипертонией [3, 15-17].
Антиоксидантная активность полифенолов препарата Диприм, полученного водно-этанольной экстракцией гребней дальневосточного винограда, в эксперименте болевого стресса у животных позволила защитить фосфолипидный спектр плазматических мембран гепатоцитов и снять тканевую гипоксию [17]. Полифенолы препарата Диприм представляют собой комплекс флавоноидов катехиновой группы и проанто-цианидинов.
Литературная информация о технологическом запасе полифенолов в винограде противоречива, как правило, содержит отрывочные данные о локализации, качественном и количественном составе полифенолов в разных частях грозди винограда красных и белых технических сортов, поступающего на переработку в виноделии. Это затрудняет оценку потенциала винограда как массового сырьевого источника полифенолов - функциональных ингредиентов здорового питания.
Например, технологическим запасом фенольных веществ винограда красных сортов, культивируемых в Крыму, предлагается считать концентрацию фенольных веществ в сусле раздавленных ягод, выдержанных в течение получаса при рН 3.11-3.42 и температуре 70 °С, изменявшуюся в пределах 2.0872.536 г/дм3 [18]. Некорректность такой оценки очевидна, так как исключает учет водно-нерастворимых полифенолов виноградной ягоды, переходящих в виноматериал при спиртовом брожении «по-красному» способу. В коммерческих образцах красных виноградных вин Крыма и Кубани концентрация фенольных веществ варьирует в пределах 3.85-4.56 г/дм3, что значительно превосходит предлагаемые оценки технологического запаса фенольных веществ в винограде [19].
Количество фенольных веществ, переходящих в виноматериал при спиртовом брожении винограда красных сортов «по-красному» для традиционных и перспективных сортов винограда Крыма и Кубани может изменяться в пределах 2.6-7.33 г/100 г сухой массы ягод [20]. Установлено, что 40%-ным водно- эта-нольным экстрагентом при 20 °С и перемешивании можно извлечь фенольные вещества из измельченных
виноградных семян при равновесной концентрации в экстракте 1.35 г/дм3 [21]. Для соотношения твердой и жидкой фаз 1 : 4.25, принятого в опыте, это соответствует технологическому запасу фенольных веществ около 5.7 г/100 г семян. При извлечении фенольных веществ этанолом из смеси сухих виноградных семян винограда сортов Левокумский, Мерло, Регент получено в экстракте полифенолов 1.334 г/100 г сырья [20]. Из сухой выжимки винограда тех же сортов 70%-ным водно-этанольным экстрагентом извлечено 1.253 г фенольных веществ на 100 г сырья [20].
Содержание полифенолов в гребнях дальневосточного винограда было оценено на уровне 0.35 г/100 г сырья [17].
Краткий анализ известных сегодня результатов отечественных исследований по определению сырьевого потенциала полифенолов виноградной грозди приводит к выводу о необходимости их уточнения и систематизации.
Экспериментальная оценка технологического запаса полифенолов, качественного и количественного состава комплекса полифенолов в сусле, виноградной выжимке, семенах и гребнях виноградной грозди предпринята в нашей работе.
Экспериментальная часть
Объектами исследования служили сусло, выжимка, семена, гребни винограда сортов Алиготе, Рислинг рейнский, Цитронный Магарача, Каберне-Совиньон, Мускат гамбургский, Пино нуар, полученные на винзаводах Крыма в сезон виноделия 2017-2020 гг.
Ягоды отбирали из грозди винограда технологической зрелости, прессовали. Получали сусло и выжимку влажностью около 55% масс. Гребни оставались после отбора ягод. Семена из выжимки отсеивали на сите. Все работы по заготовке образцов сырья производились вручную.
Выжимку, семена, гребни смешивали с водно-этанольным экстрагентом крепостью 50%об., гребни перед смешиванием измельчали до размера 2-11 мм на аппарате Bosch AXT Rapid 2000. Соотношение твердой и жидкой фаз в экстракционной смеси устанавливалось из условия покрытия насыпного слоя выжимки, семян, измельченных гребней экстрагентом. Экстракцию проводили настаиванием в слое без перемешивания при температуре окружающей среды 15-20 °С до достижения равновесной концентрации полифенолов в экстракте. Время установления равновесия не превышало 45 суток. Концентрацию полифенолов в экстрактах и сусле контролировали по методу Фолина-Чокальтеу [22].
Качественный и количественный состав полифенолов сусла и экстрактов определяли методом ВЭЖХ, с использованием хроматографической системы Agilent technologies (модель 1100) с диодно-мат-ричным детектором. Для разделения веществ применили хроматографическую колонку Zorbax SB-08 размером 2.1 х 150 мм, заполненную силикагелем с привитой октадецилсилильной фазой с размером частиц сорбента 3.5 мкм. Хроматографирование проводили в градиентном режиме. Состав элюента: раствор А -метанол, раствор В - 0.6%-ный водный раствор трифторуксусной кислоты. Объем вводимой пробы - 1 мкл. Хроматограммы регистрировали при следующих длинах волн: 280 нм для галловой кислоты, (+)-D-кате-хина, (-)-эпикатехина и процианидинов, 313 нм для производных оксикоричных кислот, 371 нм для кверце-тина и 525 нм для антоцианов. Расчет количественного содержания индивидуальных компонентов производили с использованием калибровочных графиков зависимости площади пика от концентрации вещества, построенных по растворам индивидуальных веществ. В качестве стандартов использовали галловую кислоту, кофейную кислоту, хлорид мальвидин-3-О-глюкозида, (+)-Э-катехин, кверцетин дигидрат, изокверце-тин (Fluka Chemie AG, Швейцария), транс-ресвератрол, (-)-эпикатехин, сиреневую кислоту, и-кумаровую кислоту, кемпферол, феруловую кислоту (Sigma-Aldrich, Швейцария). Содержание антоцианов определяли в пересчете на хлорид мальвидин-3-О-глюкозид, кафтаровой кислоты 2^-глутатионил кафтаровой кислоты - в пересчете на кофейную кислоту, коутаровой кислоты в пересчете на п-кумаровую кислоту, фертаровой кислоты в пересчете на феруловую кислоту, кверцетин-3-О-глюкуронида на изокверцитин, полимерных и олигомерных процианидинов производили в пересчете на (+)-Э-катехин.
Биологическую активность сусла и спиртовых экстрактов выжимки, семян, гребней виноградной грозди оценивали по показателю суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов (АО А) в концентрации стандартного антиоксиданта тролокс амперометрически на приборе «Цвет-Яуза-01 АА», согласно ГОСТ Р 54037 [23]. Все определения проводили в трех повторностях. Результаты измерений обрабатывали стандартными методами математической статистики [24]. Воспроизводимость измерений - не менее
10%. Сходимость - не менее 5% при доверительной вероятности Р=0.95. Различия значений величин считались достоверными при разнице не менее 5%.
Технологический запас фенольных веществ (ТЗФВ) одностадийной экстракции выжимки, семян, гребней винограда рассчитывали для равновесной концентрации полифенолов в экстрактах по формуле :
ТЗФВ=СУ/в, г/кг, (1)
где С - массовая концентрация фенольных веществ (по Фолину-Чокальтеу) в равновесных экстрактах; V -объем водно-этанольного экстракта, дм3; G - сухая масса экстрагируемых выжимки, семян, гребней, кг.
Результаты экспериментального исследования
Наши данные о качественном и количественном составе полифенолов сусла виноградных ягод, равновесных водно-этанольных экстрактов выжимки, гребней, семян, а также о показателях антиоксидантной активности и потенциальных технологических запасах фенольных веществ выжимки, гребней и семян виноградной ягоды для трех белых и трех красных технических сортов представлены в таблицах 1-4.
Суммарная концентрация полифенолов в сусле виноградной ягоды исследованных технических сортов в период технологической зрелости (табл. 1) варьирует в пределах 0.248-0.861 г/дм3 (ВЭЖХ). Основную часть полифенолов (64.9-89.5%) составляют олигомерные и полимерные проантоцианидины, в меньших концентрациях содержатся мономерные полифенолы, а такие мономеры, как антоцианы, кверцетин, галловая, сиреневая, п-кумаровая, феруловая кислоты и транс-ресвератрол практически отсутствуют. Показатель антиоксидантной активности сусел изменяется в пределах 0.2-0.4 г/дм3 по тролоксу.
Равновесные концентрации полифенолов водно-этанольных экстрактов выжимки виноградных ягод белых и красных сортов винограда (табл. 2) изменяются в пределах 1.8-39.4 г/дм3 (ВЭЖХ). Большую часть полифенолов в экстрактах составляют олигомерные и полимерные проантоцианидины (86.1-92.8%). Среди мономерных полифенолов практически отсутствуют кверцетин-3-О-глюкоронид, кемпферол, протокатехо-вая кислота, и-кумаровая кислота и транс-ресвератрол, а также антоцианы в экстрактах выжимки белых сортов. Показатель антиоксидантной активности экстрактов выжимки виноградной ягоды составил 1.331.7 г/дм3 по тролоксу, при технологическом запасе фенольных веществ 2.5-35.4 г/кг сухой массы выжимки.
Таблица 1. Полифенолы, показатель суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов сусла
винограда (средние данные за 2017-2020 гг.)
Наименование компонента, мг/дм3 Алиготе Рислинг рейнский Цитронный Магарача Каберне Совиньон Мускат гамбургский Пино нуар
1 2 3 4 5 6 7
Антоцианы, сумма - - - 5.0 3.4 -
Флаван-3-олы
(+)-Б-Катехин 3.1 9.1 3.8 6.8 4.5 2.8
(-)-Эпикатехин 5.6 13.9 7.0 8.3 5.2 7.9
Сумма, мг/дм3 8.7 33.0 11.8 15.1 9.7 10.7
Флавоны
Кверцетин- 3 -О-глюкуронид - - 0.7 - - 4.7
Кверцетин-3-О-глюкозид - 0.6 0.2 - - 5.5
Кверцетин - - 0.4 - - 0.1
Сумма, мг/дм3 - 0.6 1.3 - - 10.3
Оксибензойные кислоты
Галловая кислота - 0.3 - 0.5 0.4 2.6
Сиреневая кислота - 0.1 - 2.8 0.4 4.3
Сумма, мг/дм3 - 0.4 - 3.3 0.8 6.9
Оксикоричные кислоты
2-Б-Глутатионил кафтаровая кислота 5.3 3.9 20.9 4.6 7.1 20.2
Кафтаровая кислота 13.3 41.8 6.1 0.4 22.4 23.7
Коутаровая кислота 0.6 3.2 1.7 0.2 1.1 6.0
Кофейная кислота 0.8 2.2 0.6 0.7 0.5 1.8
Фертаровая кислота 3.7 8.8 3.9 4.7 3.1 7.0
и-Кумаровая кислота 0.2 0.7 - - - 0.5
Феруловая кислота - 0.3 0.2 - - -
Сумма, мг/дм3 23.9 60.9 35.4 10.6 34.2 59.2
Окончание таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7
Транс-ресвератрол 0.- 1.5 - - 0.8 -
Олигомерные проантоцианидины 46.1 94.5 53.9 44.0 71.2 95.2
Полимерные проантоцианидины 196.4 66.6 168.0 245.7 161.6 678.4
Сумма фенольных ВЭЖХ г/дм3 0.3 0.2 0.2 0.3 0.3 0.9
Фенольные по Фолину-Чокальтеу, г/дм3 0.2 0.2 0.3 0.3 0.2 0.8
Суммарное содержание водорастворимых антиок- 0.2 0.2 0.4 0.2 0.2 0.4
сидантов АОА, по тролоксу (Цвет-Яуза-01), г/дм3
Таблица 2. Полифенолы, показатель суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов водно-этанольных экстрактов выжимки виноградных ягод, технологический запас фенольных веществ (средние данные за 2017-2020 гг.)
Наименование компонента, мг/дм3 Алиготе Рислинг рейнский Цитрон-ный Мага-рача Каберне Совиньон Мускат гамбургский Пино нуар
Антоцианы, сумма - - - 1438.6 817.3 252.8
Флаван-3- олы
(+)-Э-Катехин - 617 56.7 555.5 362.0 1341.9
(-)-Эпикатехин 135.0 456 59.6 422.5 342.9 997.0
Сумма, мг/дм3 135.0 1073.0 116.3 978.0 704.9 2338.9
Флавоны
Кверцетин-3-О-глюкуронид 4.2 - 2.8 - - 1.6
Кверцетин-3-О-глюкозид - 124.0 1.2 108.2 150.9 -
Кверцетин 6.1 56.0 - 39.0 57.4 12.9
Кемпферол - 9.7 - - - 0.4
Сумма, мг/дм3 10.3 189.7 4.0 147.2 208.3 14.9
Оксибензойные кислоты
Галловая кислота 114.3 217.8 49.3 101.4 158.5 140.4
Протокатеховая кислота 2.1 - 0.9 - - 1.8
Сиреневая кислота - - - 16.8 - 16.1
Сумма, мг/дм3 116.4 217.8 54.2 118.2 158.5 158.3
Оксикоричные кислоты
Кафтаровая кислота 63.1 147.0 30.0 49.3 42.0 57.2
2^-Глутатионил кафтаровая кислота 21.7 - 27.5 - - 6.3
Коутаровая кислота 6.6 13.1 27.6 4.6 2.0 11.1
и-Кумаровая кислота 5.3 3.6 - 3.1 11.1 1.5
Сумма, мг/дм3 96.7 163.7 85.1 57.0 55.1 76.1
Транс-ресвератрол 0.4 1.6 - 1.0 1.9 -
Олигомерные проантоцианидины 343.1 704.0 233.5 706.0 578.0 2030.2
Полимерные проантоцианидины 4099.5 6400.0 1356.5 30965.0 17780.0 34550.1
Сумма фенольных ВЭЖХ г/дм3 4.8 8.8 1.8 34.4 20.3 39.4
Фенольные по Фолину-Чокальтеу, г/дм3 4.0 6.0 1.6 20.5 11.0 30.9
Суммарное содержание водорастворимых антиок- 4.3 3.8 1.3 31.7 11.6 12.2
сидантов (АОА), по тролоксу (Цвет-Яуза-01), г/дм3
Технологический запас (ТЗФВ), г/кг сухой массы 6.5 11.1 2.5 24.7 12.3 35.4
Концентрации полифенолов в равновесных экстрактах гребней виноградной ягоды составили 5.720.8 г/дм3 по ВЭЖХ (табл. 3) при величинах показателя антиоксидантной активности 3.3-8.1 г/дм3 по тро-локсу и технологическом запасе фенольных веществ 35.1-74.7 г/кг сухой массы гребней. Основное количество полифенолов водно-этанольных экстрактов гребней представлено проантоцианидами (93.3-96.9%). Среди мономеров в заметных количествах содержатся полифенолы катехиновой группы, галловая и кафта-ровая кислоты, транс-ресвератрол обнаружен в следовых количествах.
Равновесные водно-этанольные экстракты семян винограда белых и красных сортов содержат 38.4107.8 г/дм3 полифенолов (ВЭЖХ) (табл. 4). Основная часть комплекса фенольных веществ (90.4-96.0%) представлена олигомерными и полимерными проантоцианидинами. Мономерные полифенолы, в основном, содержат полифенолы катехиновой группы и галловой кислоты при полном отсутствии антоцианов, следовые количества кверцетин-3-О-глюкоронида, кемпферола, кофейной и и-кумаровой кислот, транс-ресвератрола.
Антиоксидантная активность водно-этанольных экстрактов семян винограда определена в пределах 32.2-99.7 г/дм3 по тролоксу при технологическом запасе фенольных веществ 19.5-76.1 г/кг сухой массы семян.
Таблица 3. Полифенолы, показатель суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов водно-этанольных экстрактов гребней грозди винограда, технологический запас фенольных веществ (средние данные за 2017-2020 гг.)
Наименование компонента, мг/дм3 Алиготе Рислинг рейнский Цитрон-ный Ма-гарача Каберне-Совиньон Мускат гамбургский Пино нуар
Антоцианы, сумма - - - 9.7 5.1 15.4
Флаван-3-олы
(+)-Б-Катехин 127.6 236.0 261.4 256.4 366.8 342.1
(-)-Эпикатехин 80.4 87.0 44.6 38.8 54.1 50.3
Сумма, мг/дм3 208.0 323.0 306.0 295.2 420.9 392.4
Флавоны
Кверцетин- 3 -О-глюкуронид 10.8 - 15.0 24.0 110.4 96.9
Кверцетин-3-О-глюкозид 7.1 6.8 0.8 - 9.7 12.3
Кверцетин 41.7 24.8 - 24.9 35.1 35.7
Кемпферол 5.8 4.7 21.9 1.6 4.9 3.8
Сумма, мг/дм3 69.4 36.3 37.7 50.5 160.1 148.7
Оксибензойные кислоты
Галловая кислота 87.5 19.9 92.9 196.1 156.6 40.2
Протокатеховая кислота 3.1 - 6.5 17.1 18.6 6.6
Сиреневая кислота 2.1 - 2.2 1.0 2.6 4.7
Сумма, мг/дм3 92.7 19.9 101.6 214.2 177.8 51.5
Оксикоричные кислоты
Кафтаровая кислота 113.7 134.9 44.1 84.7 249.6 157.9
Коутаровая кислота 12.4 17.3 13.0 15.2 24.6 22.7
Кофейная кислота 5.9 - - 2.7 5.5 2.5
Фертаровая кислота 20.1 - 28.4 12.2 23.8 12.9
и-Кумаровая к-та 4.4 2.3 - 2.4 3.7 2.4
Сумма, мг/дм3 156.5 154.5 85.5 117.2 307.2 198.4
Транс-ресвератрол 4.2 12.8 13.1 17.1 4.4 5.5
Олигомерные проантоцианидины 520.9 693.0 1112.0 832.6 1206.1 1169.0
Полимерные проантоцианидины 13193.3 7000.0 10025.3 17321.8 19896.3 24396.6
Сумма фенольных ВЭЖХ г/дм3 14.2 8.3 11.7 18.9 22.2 26.4
Фенольные по Фолину-Чокальтеу, г/дм3 12.1 5.9 7.7 16.8 19.4 20.8
Суммарное содержание водорастворимых антиок- 5.6 3.6 3.3 6.2 8.1 6.9
сидантов (АОА), по тролоксу (Цвет-Яуза-01), г/дм3
Технологический запас (ТЗФВ), г/кг сухой массы 41.5 58.1 35.1 59.7 69.0 74.7
Таблица 4. Полифенолы, показатель суммарного содержания водорастворимых антиоксидантов водно-этанольных экстрактов виноградных семян, технологический запас фенольных веществ (средние данные за 2017-2020 гг.)
Наименование компонента, мг/дм3 Алиготе Рислинг рейнский Цитрон-ный мага-рача Каберне Совиньон Мускат гамбургский Пино нуар
1 2 3 4 5 6 7
Флаван-3-олы
(+)-Б-Катехин 1240.7 934.0 1206.3 2105.6 743.0 5070.9
(-)-Эпикатехин 1439.8 612.0 1050.3 2106.7 636.0 4754.0
Сумма, мг/дм3 2680.5 1546.0 2256.6 4212.3 1379.0 9824.9
Флавоны
Кверцетин- 3 -О-глюкуронид - - - - 19.3
Кверцетин-3-О-глюкозид 26.7 35.0 44.2 43.6 56.9 10.0
Кверцетин 9.2 13.6 18.3 10.5 16.5 3.1
Кемпферол - 1.9 - - -
Сумма, мг/дм3 34.9 48.6 64.4 54.1 73.4 32.4
Оксибензойные кислоты
Галловая кислота 498.8 193.6 448.3 368.7 301.0 377.2
Сиреневая кислота 17.6 68.0 55.7 - 49.0 12.0
Сумма, мг/дм3 516.4 261.6 504.0 368.7 350.0 389.2
Окончание таблицы 4 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6 I 7
Оксикоричные кислоты
Кафтаровая кислота 30.1 14.7 12.3 18.1 18.6 26.4
Коутаровая кислота 2.9 2.0 3.0 3.6 1.5 10.6
Кофейная кислота - - - - 0.7
и-Кумаровая кислота - 0.5 - - 1.2 4.2
Сумма, мг/дм3 33.0 17.2 15.3 21.7 21.3 41.9
Транс-ресвератрол 0.3 0.4 0.5 - 0.2 0.3
Олигомерные проантоцианидины 1714.0 1565.0 2704.0 1221.0 5398.4
Полимерные проантоцианидины 76682.0 43644.0 1867.3 91130.0 35344.0 92109.2
Сумма фенольных ВЭЖХ г/дм3 81.7 47.1 52.4 99.0 38.4 107.8
Фенольные по Фолину-Чокальтеу, г/дм3 33.9 20.7 42.3 42.7 19.6 86.8
Суммарное содержание водорастворимых антиок- 71.4 36.1 48.1 99.7 32.2 44.6
сидантов (АОА), по тролоксу (Цвет-Яуза-01), г/дм3
Технологический запас (ТЗФВ), г/кг сухой массы 33.9 19.5 36.1 41.1 20.2 76.1
Обсуждение результатов
На момент уборки винограда белых и красных сортов, достигшего технологической спелости, и его переработки в сезон виноделия 2017-2020 гг. в водно-этанольных экстрактах виноградной грозди проанализирован количественный состав полифенолов. Показано, что антоциановые мономеры найдены только в экстрактах выжимки винограда красных сортов и их значение составляет от 252 мг/дм3 до 1438 мг/дм3. Мономерные полифенолы экстрактов виноградной выжимки, гребней, семян представлены, в основном, флаван-3-олами, флавонами, галловой кислотой. Причем необходимо отметить, что концентрация флаван-3-олов (кате-хин, эпикатехин) сорта винограда Пино нуар составляет 2338.9 мг/дм3, что соответствует значениям концентрации данных компонентов в экстрактах семян белых сортов винограда (1546.0-2680.5 мг/дм3). Эти результаты подтверждают данные литературы о зависимости содержания и состава фенольных соединений, в основном, от генотипа винограда (сорта, вида). Суммарная концентрация полифенолов в сусле виноградной ягоды исследованных технических сортов в период технологической зрелости варьирует в пределах 0.248-0.861 г/дм3 (ВЭЖХ). Основную часть полифенолов (64.9-89.5%) составляют олигомерные и полимерные проанто-цианидины, в меньших концентрациях содержатся такие мономеры, как антоцианы, кверцетин, галловая, сиреневая, п-кумаровая, феруловая кислоты и транс-ресвератрол практически отсутствуют.
Исследования мономерной составляющей комплекса полифенолов сусла виноградной ягоды, водно-этанольных экстрактов выжимки, гребней, семян винограда сортов Алиготе, Рислинг рейнский, Цитронный Магарача, Каберне-Совиньон, Мускат гамбургский, Пино нуар не выявили значимых количеств транс-ре-свератрола.
Наши данные о том, что в сусле и водно-этанольных экстрактах выжимки, гребней, семян винограда исследованных сортов основную часть комплекса полифенолов составляют олигомерные и полимерные проантоцианидины (64.9-96.9%) идентичны данным о содержании проантоцианидинов в красных столовых виноградных винах отечественного и европейского происхождения, обладающих функциональными свойствами [13].
Равновесные концентрации полифенолов водно-этанольных экстрактов выжимки, гребней, семян винограда достигают величин 1.6-86.8 г/дм3 по Фолину-Чокальтеу при высоком показателе антиоксидантной активности 1.3-99.1 г/дм3 по тролоксу. Рассчитанные по уравнению (1) величины технологического запаса фенольных веществ (ТЗФВ) составили 2.5-76.1 г/кг сухой массы выжимки, гребней, семян. Можно полагать, что водно-этанольные экстракты твердых частей виноградной грозди является перспективным сырьем для получения функциональных продуктов на основе полифенолов винограда, учитывая, рекомендуемое суточное адекватное потребление взрослым человеком комплекса полифенолов винограда 0.48 г [2].
Выводы
Полифенолы сусла, водно-этанольных экстрактов выжимки, гребней, семян виноградной грозди, исследованных белых и красных сортов винограда технологической зрелости представлены флавоноидными и нефлавоноидными мономерами, проантоцианидинами олигомерной и полимерной структуры, при этом большую часть комплекса фенольных веществ (64.9-96.9%) составляют проантоцианидины. Содержание
полифенолов в сусле виноградной ягоды многократно уступает концентрациям фенольных веществ в равновесных водно -этанольных экстрактах выжимки, гребней, семян, что свидетельствует о преимущественной локализации комплекса полифенолов в твердых частях виноградной грозди.
Технологический запас фенольных веществ в выжимке, гребнях, семенах, извлекаемый одностадийной водно-этанольной экстракцией при высоком показателе антиоксидантной активности, позволяет применять твердые части виноградной грозди исследованных сортов как возобновляемый надежный источник полифенолов для производства на их основе функциональных пищевых продуктов.
Список литературы
1. Fontes N., Corte-Real M., Geros H. New Observations on the Integrity, Structure, and Physiology of Flesh Cells from Fully Ripened Grape Berry // J. Enol. Vitich. 2011. Vol. 62. Pp. 270-278.
2. Единые санитарные эпидемиологические и гигиенические требования к товарам. Подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю). М., 2010. 707 с.
3. Сокуренко М.С., Соловьева Н.Л., Бессонов В.В., Мазо В.К. Полифенольные соединения класса стильбеноидов: классификация, представители, содержание в растительном сырье: особенности структуры, использование в пищевой промышленности и фармации // Вопросы питания. 2019. Т. 88. №1. С. 17-25. DOI: 10/24411/00428833-2019-10002.
4. Flamini R., Mattivi F., De Rosso M., Arapitsas P., Bavaresco L. Advanced Knowledge of Three Important Classes of Grape Phenolics: Anthocyanins, Stilbenes and Flavonols // Int. J Mol. Sci. 2013. Vol. 14. Pp. 19651-19669.
5. Teixeira A., Eiras-Dias J., Kastellarin S., Geros H. Berry Phenolics of Grapevine under Challenging Environments // J. Mol. Sci. 2013. Vol. 14. Pp. 18711-18739.
6. Fujita A., Soma N., Goto-Yamamoto N. Anthocyanidin Reductase Gene Expression and Accumulation of Flavan-3-ols in Grape Berry // American Journal of Enology and Viticultura. 2005. Vol. 56. Pp. 336-342.
7. ГОСТ Р 54059-2010. Продукты пищевые функциональные. Ингредиенты пищевые функциональные. Классификация и общие требования. М., 2011. 11 с.
8. Masquelier J. Effects physiologiques du vin.- sa part dans l alcoolisme // Bull. IOIV. 1988. Vol. 61. Pp. 689-690.
9. Kanner J., Frankek E., Granit R., Kanner J. Natural antioxidants in grapes and wines // J. Agric. Food Chem. 1994. Vol. 42. Pp. 64-69.
10. Sikuten I., Stambuk P., Andabaka Z., Tomaz I., Markovic Z., Stupic D., Maletic., Kontic J., Preiner D. Grapevine as a Rich Source of Polyphenolic Compounds // Molecules. 2020. Vol. 25. Pp. 5604-5647.
11. Daus D.K., Sato M., Ray P.S. Cardioprotection of red wine: role of polyphenolic antioxidants // Drugs Exp. Clin Res. 1999. Vol. 25. Pp. 115-122.
12. Арпентин Г.Н. Основы технологии столовых вин с повышенной пищевой ценностью и их медико-биологическая оценка: дисс. ... доктора техн. наук. Ялта, 1994. 320 с.
13. Маркосов В.А., Агеева Н.М. Биохимия. Технология и медико-биологические особенности красных вин. Краснодар, 2008. 224 с.
14. Батькова И.А., Макарова Н.В., Яшина И.А., Новикова М.Н., Смирнова Н.В. Получение экстрактов выжимок и семян винограда с антиоксидантным действием // Виноделие и виноградарство. 2014. №1. С. 33-35.
15. Загайко А.Л, Красильникова О.А., Кравченко А.Б., Волощенко М.В., Огай Ю.А., Соловьева Л.М., Мизин В.И., Богадельников И.В. Биологические активные вещества винограда и здоровье: монография. Харьков, 2012. 404 с.
16. Кубышкин А.В., Авидзба А.М., Борисюк В.С., Стоянов В.С., Фомочкина И.И., Огай Ю.А., Черноусова И.В., Зайцев Г.П., Гугучкина Т.И., Маркосов В.А., Агеева Н.М., Шрамко Ю.И. Полифенолы винограда красных сортов в вине и концентратах для применения в реабилитационных технологиях // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. №3. С. 622-630. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.3.622rus.
17. Скрыгин В.Г., Кушнерова Н.Ф., Гордейчук Т.Н., Фоменко С.Е. Стресспротекторное действие Диприма // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2002. Т. 65. №4. С. 56-58.
18. Остроухова Е.В., Пескова И.В., Рыбалко Е.А., Гвардовская Л.Б. Влияние климатических факторов на технологические характеристики винограда красных сортов, произрастающих в различных регионах Республики Крым // Магарач. Виноградарство и виноделие. 2015. №2. С. 28-31.
19. Черноусова И.В., Зайцев Г.П., Гришин Ю.В., Мосолкова В.Е., Огай Ю.А., Фомочкина И.И. Биологическая активность полифенолов винограда красных вин и концентратов при реабилитации больных ишемической болезнью сердца и гипертонической болезнью // Магарач. Виноградарство и виноделие. 2018. Т. 47. С. 63-68.
20. Агеева Н.М., Чемисова Л.Э., Маркосов В.А., Огай Ю.А., Черноусова И.В., Зайцев Г.П. Исследование состава фенольного комплекса красных сортов винограда, произрастающего в Республике Крым и Краснодарском крае // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2016. №37 (01). С. 1-10.
21. Панасюк А.Л., Жирова В.В., Михайлов И.О. Панасюк А.Л., Жирова В.В., Михайлов И.О., Романюк Н.М., Никулина Е. Экстракция фенольных соединений из виноградных семян // Виноделие и виноградарство. 2003. №1. С. 36-37.
22. Руководство Р 4.1.1672-03. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. М., 2004. 240 с.
23. ГОСТ Р 54037-2010. Продукты пищевые. Определение содержания водорастворимых антиоксидантов амперо-метрическим методом в овощах, фруктах, продуктах их переработки, алкогольных и безалкогольных напитках. М., 2011. 11 с.
24. Лакин Г.Ф. Биометрия: учеб. пособие для биол. спец. вузов. М., 1990. 352 с.
Поступила в редакцию 7 июля 2021 г. После переработки 26 апреля 2022 г. Принята к публикации 29 апреля 2022 г.
Для цитирования: Черноусова И.В., Мосолкова В.Е., Зайцев Г.П., Гришин Ю.В., Жилякова Т.А., Огай Ю.А. Полифенолы виноградной грозди, качественный и количественный состав, технологический запас // Химия растительного сырья. 2022. №3. С. 291-300. DOI: 10.14258/^1^2022039811.
Chernousova I.V.1*, Mosolkova V.E.1, Zaitsev G.P.1, Grishin Yu.V.1, Zhilyakova T.A.1, Ogay Yu.A.2 GRAPE BUNCH POLYPHENOLS, QUALITATIVE AND QUANTITATIVE COMPOSITION, TECHNOLOGICAL STOCK
1 All- Russian National Research Institute of Viticulture and Winemaking "Magarach " of RAS, ul. Kirova, 31, Yalta,
298600 (Russia), e-mail: [email protected]
2 "RESSFUD" Limited Liability Company, ul. Makarenko 15/3, Yalta, 298612 (Russia)
The Magarach Institute has been addressing the issue of developing technologies for obtaining functional food products from grapes saturated with grape polyphenols; and of determining main properties and modes of grape polyphenol extraction from potential raw materials (pomace, seeds, crests) for the production of experimental samples of functional products.
The aim of the present research was not only to experimentally determine the total stock of polyphenols in pomace, seeds, crests of red and white grape varieties, but also to assess empirically the qualitative and quantitative composition of total polyphenols in pomace, seeds, stems, vines, leaves of red and white grape varieties as functional components of a healthy nutrition.
The research has dwelled upon the empiric assessment of the characteristics of grape raw materials (grape must, pomace, seeds, crests) in terms of their technological stock, quantitative and qualitative composition of polyphenols (by HPLC), and the main functional ingredients of the biological activity of grape products. An analysis of the data obtained shows that the aqueous-alcoholic extracts of grape raw materials possess the whole spectrum of polyphenols typical for red grape wines (anthocyanins, flavones, flavan-3-ols, hydroxycinnamic, hydroxybenzoic acids, stilbenes, oligomeric and polymeric procyanidins), however their concentration quantitatively exceeds that found in wines.
It has been shown that the total content of water-soluble antioxidants experimentally determined by the amperometric method depends on the content of oligomeric and polymeric procyanidins in the extracts of grape raw materials. Thus, the content of oligomeric procyanidins in the extracts of grape raw materials from the sum of phenolic substances averaged 5.7%; while the content of polymer procyanides went up to 94%. The technological availability of polyphenols of pomace, stalks and grape seeds during water-alcohol extraction in the piled layer without mixing was shown, the equilibrium concentrations of polyphenols transferred into the extract and the potential amounts of polyphenols extracted during single-stage extraction (technological stock) were assessed. The maximum values of technological stock of polyphenols of 29.2-76.02 g/kg dry weight in the stalks of white and red grape varieties were determined.
Keywords: grape, extraction, technological stock, polyphenols, antioxidants.
* Corresponding author.
300
H.B. ^EPHOYCOBA, B.E. MOCOHKOBA, Rn. 3AH^B H flP.
References
1. Fontes N., Corte-Real M., Geros H. J. Enol. Vitich. 2011, vol. 62, pp. 270-278.
2. Yedinyye sanitarnyye epidemiologicheskiye i gigiyenicheskiye trebovaniya k tovaram. Podlezhashchim sanitarno-epi-demiologicheskomu nadzoru (kontrolyu). [Uniform sanitary epidemiological and hygienic requirements for goods. Subject to sanitary and epidemiological supervision (control)]. Moscow, 2010, 707 p. (in Russ.).
3. Sokurenko M.S., Solov'yeva N.L., Bessonov V.V., Mazo V.K. Voprosypitaniya, 2019, vol. 88, no. 1, pp. 17-25. DOI: 10/24411/0042-8833-2019-10002. (in Russ.).
4. Flamini R., Mattivi F., De Rosso M., Arapitsas P., Bavaresco L. Int. JMol. Sci., 2013, vol. 14, pp. 19651-19669.
5. Teixeira A., Eiras-Dias J., Kastellarin S., Geros H. J. Mol. Sci, 2013, vol. 14, pp. 18711-18739.
6. Fujita A., Soma N., Goto-Yamamoto N. American Journal of Enology and Viticultura, 2005, vol. 56, pp. 336-342.
7. GOST R 54059-2010. Produkty pishchevyye funktsional'nyye. Ingrediyenty pishchevyye funktsional'nyye. Klassi-fikatsiya i obshchiye trebovaniya. [GOST R 54059-2010. Functional food products. Functional food ingredients. Classification and general requirements]. Moscow, 2011, 11 p. (in Russ.).
8. Masquelier J. Bull. IOIV, 1988, vol. 61, pp. 689-690.
9. Kanner J., Frankek E., Granit R., Kanner J. J. Agric. Food Chem., 1994, vol. 42, pp. 64-69.
10. Sikuten I., Stambuk P., Andabaka Z., Tomaz I., Markovic Z., Stupic D., Maletic., Kontic J., Preiner D. Molecules, 2020, vol. 25, pp. 5604-5647.
11. Daus D.K., Sato M., Ray P.S. Drugs Exp. Clin Res, 1999, vol. 25, pp. 115-122.
12. Arpentin G.N. Osnovy tekhnologii stolovykh vin spovyshennoy pishchevoy tsennost'yu i ikh mediko-biologicheskaya otsenka: diss. ... doktora tekhn. nauk. [Fundamentals of the technology of table wines with high nutritional value and their medical and biological assessment: diss. ... doctor of tech. Sciences]. Yalta, 1994, 320 p. (in Russ.).
13. Markosov V.A., Ageyeva N.M. Biokhimiya. Tekhnologiya i mediko-biologicheskiye osobennosti krasnykh vin. [Biochemistry. Technology and biomedical features of red wines]. Krasnodar, 2008, 224 p. (in Russ.).
14. Bat'kova I.A., Makarova N.V., Yashina I.A., Novikova M.N., Smirnova N.V. Vinodeliye i vinogradarstvo, 2014, no. 1, pp. 33-35. (in Russ.).
15. Zagayko A.L, Krasil'nikova O.A., Kravchenko A.B., Voloshchenko M.V., Ogay Yu.A., Solov'yeva L.M., Mizin V.I., Bogadel'nikov I.V. Biologicheskiye aktivnyye veshchestva vinograda i zdorov'ye: monografiya. [Biological active substances of grapes and health: monograph]. Khar'kov, 2012, 404 p. (in Russ.).
16. Kubyshkin A.V., Avidzba A.M., Borisyuk V.S., Stoyanov V.S., Fomochkina I.I., Ogay Yu.A., Chernousova I.V., Zaytsev G.P., Guguchkina T.I., Markosov V.A., Ageyeva N.M., Shramko Yu.I. Sel'skokhozyaystvennaya biologiya, 2017, vol. 52, no. 3, pp. 622-630. DOI: 10.15389/agrobiology.2017.3.622rus. (in Russ.).
17. Skrygin V.G., Kushnerova N.F., Gordeychuk T.N., Fomenko S.Ye. Eksperimental'naya i klinicheskayafarmakologiya, 2002, vol. 65, no. 4, pp. 56-58. (in Russ.).
18. Ostroukhova Ye.V., Peskova I.V., Rybalko Ye.A., Gvardovskaya L.B. Magarach. Vinogradarstvo i vinodeliye, 2015, no. 2, pp. 28-31. (in Russ.).
19. Chernousova I.V., Zaytsev G.P., Grishin Yu.V., Mosolkova V.Ye., Ogay Yu.A., Fomochkina I.I. Magarach. Vinogradarstvo i vinodeliye, 2018, vol. 47, pp. 63-68. (in Russ.).
20. Ageyeva N.M., Chemisova L.E., Markosov V.A., Ogay Yu.A., Chernousova I.V., Zaytsev G.P. Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii, 2016, no. 37 (01), pp. 1-10. (in Russ.).
21. Panasyuk A.L., Zhirova V.V., Mikhaylov I.O. Panasyuk A.L., Zhirova V.V., Mikhaylov I.O., Romanyuk N.M., Nikulina Ye. Vinodeliye i vinogradarstvo, 2003, no. 1, pp. 36-37. (in Russ.).
22. Rukovodstvo R 4.1.1672-03. Rukovodstvo po metodam kontrolya kachestva i bezopasnosti biologicheski aktivnykh dobavok kpishche. [Guide R 4.1.1672-03. Guidance on methods of quality control and safety of biologically active additives to food]. Moscow, 2004, 240 p. (in Russ.).
23. GOST R 54037-2010. Produkty pishchevyye. Opredeleniye soderzhaniya vodorastvorimykh antioksidantov ampe-rometricheskim metodom v ovoshchakh, fruktakh, produktakh ikh pererabotki, alkogol'nykh i bezalkogol'nykh napitkakh. [GOST R 54037-2010 Food products. Determination of the content of water-soluble antioxidants by the amperometric method in vegetables, fruits, products of their processing, alcoholic and non-alcoholic drinks]. Moscow, 2011, 11 p. (in Russ.).
24. Lakin G.F. Biometriya: ucheb. posobiye dlya biol. spets. vuzov. [Biometrics: textbook. allowance for biol. specialist. universities]. Moscow, 1990, 352 p. (in Russ.).
Received July 7, 2021 Revised April 26, 2022 Accepted April 29, 2022
For citing: Chernousova I.V., Mosolkova V.E., Zaitsev G.P., Grishin Yu.V., Zhilyakova T.A., Ogay Yu.A. Khimiya Rastitel'nogo Syr'ya, 2022, no. 3, pp. 291-300. (in Russ.). DOI: 10.14258/jcprm.2022039811.
