Виноград: напрямки переробки вторинних продуктів

Як і в інших напрямках сільськогосподарського виробництва, використання вторинних продуктів виноградарства і виноробства є важливим не лише для економії речовин та енергії, але й для покращення стану довкілля. Варто зазначити, що напрямки використання мають свою технологічну специфіку, і тому кожного з них треба розглядати більш детально, оскільки ця стаття надає лише коротку інформацію.

Коли вживаємо вираз «залишки виноградарства та виноробства» або «вторинні продукти виноградарства та виноробства», багатьом спадає на думку, що йдеться, насамперед, про виноградні вичавки. Проте головним вторинним продуктом галузі виноградарства та виноробства є виноградна лоза, яку можна використовувати як джерело збагачення ґрунту органічними речовинами (внесення подрібнених залишків лози безпосередньо у міжряддя, що покращує структуру та склад ґрунту) або після процесу компостування. Перший шлях, на думку деяких вчених, має певні недоліки (сорбція залишків пестицидів та гербіцидів, важких металів, накопичення інфекційного запасу тощо).

Можна використовуючи лозу як біопаливо безпосередньо у рулонах або у вигляді палет. Культивовані в Україні сорти винограду під час обрізання дають 1,5–2,0 т/га лози, а утилізація зрізаної лози і досі зводиться переважно до її згрібання з міжрядь та подальшого спалювання, тобто до нераціонального енерговитратного способу. У процесі спалювання лози з кожного гектара виноградника безповоротно втрачається 10–15 кг азоту, 6–8 кг фосфору та 12–16 кг калію. Враховуючи те, що виноградні насадження України сьогодні займають площу близько 40 тисяч гектарів, отримуємо великі цифри втрат органічного матеріалу та енергії.

Читайте також:
Механізація – шлях до підвищення якості: чому на сучасних виноградниках та в садах не можна обійтися без спеціалізованої техніки

Проте виноградна лоза – це не лише джерело енергії, це ще й джерело цінних біохімічних продуктів. Колись відомий хімік Дмитро Мендєлєєв, маючи на увазі нафту як джерело органічних речовин, сказав «топити можна й асигнаціями». Саме так можна сказати і про виноградну лозу, яка є джерелом відновлюваних цукрів, які потім можна перетворити на різноманітні продукти за допомогою термохімічних процесів. Ці процеси спроможні вилучити з лози багато інших компонентів, наприклад, феноли, фенольні кислоти тощо – важливі продукти для фармацевтики та харчової промисловості. З лози можна отримувати також целюлозу для вироблення паперу та речовини, які є новими джерелами енергії (наприклад, етанол і водень) шляхом перетворення залишків обрізування в лігноцелюлозну біомасу. Для виробництва етанолу можна використовувати деякі види бактерій або грибів з високим коефіцієнтом перетворення біомаси. Деревні залишки в цілому та виноградна лоза зокрема є перспективним джерелом стильбенів і цінних фітохімічних речовин. Вона багата на ресвератрол, найвища концентрація якого зафіксована у флоемі. Цікаво, що концентрація цих сполук залежить від кількох факторів, таких як сорти та місцевість вирощування. Залежно від них маса виділених цінних речовин може збільшуватися на 20–30 %.

Біотехнологічні процеси, які називаються біоконверсією та до складу яких належать етапи гідролізу, ферментації і перегонки продуктів, відомі у переробці виноробних залишків з метою отримання біоенергії та біоматеріалів. Проте ті ж самі процеси можна застосувати й для целюлози та геміцелюлози, джерелом яких є виноградна лоза. Виноградну лозу завдяки наявності в ній цінних речовин можна використовувати для годування тварин як джерело енергії та білка, а також для отримання органічних кислот, насамперед молочної та лимонної, деяких білків і ферментів.

Читайте також:
Операції з зеленими частинами рослин винограду

Виноградні вичавки теж розглядають з позиції або добрив, або джерела цінних органічних продуктів. Серед біологічно активних речовин цікавим є виробництво пектинази. Із них можна отримувати бутанол, біоетанол, поліфенольні речовини. Застосування вичавок як добрив вимагає попереднього компостування, оскільки, окрім великої кількості органічних речовин і макроелементів (наприклад, K), вони містять також поліфеноли, яким притаманна фітотоксична та антимікробна дія. Антиоксидантні та антимікробні властивості виноградних вичавок мають особливе значення для їхнього застосування як природних харчових консервантів. Так, речовини вичавок можуть пригнічувати окислення жирів, тому їх можна використовувати у продуктах із високою концентрацією жирів з високою тенденцією до згіркнення, що збільшує термін зберігання таких продуктів.

Виноградні вичавки внаслідок їхньої здатності до адсорбції металів (наприклад, кадмію) можна використовувати в ролі біосурфактантів – поверхнево-активних речовин рослинного походження, які використовують для виготовлення мийних та очисних засобів.

Із вторинних продуктів виноробства, насамперед із вичавок, отримують концентрати поліфенолів, які можна використовувати для подальшого вилучення окремих компонентів (наприклад, кверцитину, ресвератролу тощо), а також безпосередньо в ролі харчового продукту з оздоровчими властивостями. Найвідомішим в Україні є харчовий концентрат із сорту Каберне Совіньйон «Еноант», який виробники рекомендують для профілактики серцево-судинних захворювань, захворювань нервової та травної системи за підвищених навантаженнях на організм (променева терапія, хіміотерапія).

Хорошим джерелом поліфенолів винограду, зокрема кверцитину, є листя винограду. Фахівці НПА «Одеська біотехнологія» спільно з ННЦ «ІВіВ ім. В. Є. Таїрова» розробили харчову таблетовану добавку з листя винограду, основою якого є кверцитин. Якість продукції, отриманої із вторинних ресурсів виноградарства та виноробства, залежить від сорту. Так, наприклад, великою кількістю поліфенольних сполук у листі відрізняється сорт Одеський чорний селекції ННЦ «Інститут виноградарства та виноробства ім. В. Є. Таїрова», концентрація яких збільшується до осені, у жовтні, що дозволяє використовувати листя вже після сезону вегетації та отримання врожаю.

Якщо розглядати окремо шкірку виноградних ягід, яка є джерелом природних антиоксидантів, слід зазначити, що антиоксидантна активність екстрактів шкірки перевищує активність сусла, оскільки вони містять меншу концентрацію фенолів. Головна група речовин, які забезпечують антиоксидантну активність шкірки, – антоціани, які й можна виділяти з неї для подальшого використання у фармації та косметології.

Гребені виноградного грона – джерело біологічно цінних речовин. Вони становлять понад 10 % виноробних залишків, яким притаманні високі рівні вмісту калію та заліза, що є позитивним моментом. Але вони містять натрій та свинець – потенційно токсичні речовини. Тому перед використанням гребенів у біоенергетиці або в ролі добрив їх необхідно попередньо обробити. Гребені виноградного грона можна використовувати у харчовій промисловості та кормовиробництві з високим вмістом клітковини, як біосорбенти для видалення хрому з водних розчинів, для відновлення фенолів і антиоксидантів фенольного походження (наприклад, п-гідроксибензойної кислоти), що проявляють певну антимікробну, антибактеріальну та антигрибкову активність, через що їх також можна використовувати для боротьби з хворобами рослин.

Читайте також:
Органічні, біодинамічні та натуральні вина: що потрібно знати про натуральне виноробство

Виноградна кісточка – джерело олії для харчової, фармацевтичної та косметичної промисловості, проте слід контролювати сировину на вміст пестицидів. Водний або спиртовий екстракт виноградних кісточок має високий антиоксидантний потенціал; його корисна дія полягає у модуляції експресії антиоксидантних ферментів, захисті від оксидативного пошкодження клітин, антиатеросклеротичних та протизапальних ефектах, а також захисті від деяких типів раку в людей і тварин. Якщо порівнювати антиоксидантну активність винограду та його вторинних продуктів, у тому числі й листя, шкірки, вина й насіння, то найвища антиоксидантна здатність притаманна саме виноградним кісточкам, що пов’язано з високим вмістом галової кислоти, катехіну, епікатехіну, проціанідинів та проантоціанідинів.

Олія виноградної кісточки багата на фенольні сполуки, жирні кислоти та вітаміни, що важливо для фармацевтичної, косметичної та харчової промисловості. Вона має приємний смак, тому її використовують також як харчову олію. Перераховані вище ефекти пов’язані з компонентами олії виноградних кісточок, переважно токоферолом, ліноленовою кислотою, ресвератролом, кверцетином, проціанідинами, каротиноїдами та фітостеролами. Виноградна кісточка у перерахунку на суху речовину містить 8–20 % олії; її вихід залежить від методів екстракції, факторів навколишнього середовища протягом вегетації, а також від використаного сорту. Так, наприклад, високим вмістом олії (до 15 %) відрізняється сорт Мерло.

Винний осад, що накопичується на дні ємностей для бродіння, використовують для отримання етанолу і тартратів. Осад можна використовувати як добавку до корму тварин, для виробництва молочної та винної кислот, для боротьби з грибними фітопатогенами, наприклад, збудником фузаріозу тощо. Винний осад є біомасою, багатою на білки, тому його можна використовувати для виготовлення субстратів у рослинництві. Сам собою дріжджовий екстракт є джерелом живлення для багатьох мікроорганізмів, він містить пігменти, β1-3 глюкани та інші речовини. Дріжджовий осад багатий на макро- та мікроелементи, причому їхній вміст залежить від кольору вина. Так, найбільше кальцію у дріжджових осадах білих вин, калію – в осадах червоних вин, а магнію – в осадах рожевих вин.

Усі проаналізовані вторинні продукти виноградарства і виноробства – потенціал для отримання енергії та біологічно активних речовин, вони демонструють можливості підтримки екологічної рівноваги у сільськогосподарському виробництві.

Ніна МУЛЮКІНА, заступник директора з наукової роботи ННЦ «ІВіВ ім. В. Є. Таїрова», д.с.-г.н., член-кореспондент НААН України

Більше читайте в журналі «Напої. Технології та Інновації» № 1 (2022). Безкоштовно завантажити випуск журналу «Напої. Технології та Інновації» № 1 (2022) можна тут.

Аби придбати друковані випуски журналів, оформити передплату на рік або придбати видання, видані впродовж минулих років, звертайтеся: Лариса Товкач, +38 (097) 968 95 16, sad.nti@ukr.net.

Якщо ви хочете, щоб у наступному номері журналу ми написали саме про ваше підприємство, медіагрупа «Технології та Інновації» пропонує розміщення новин та інформації про компанії на електронних та друкованих ресурсах. Ми з радістю напишемо про досвід – ваш чи ваших клієнтів, про впроваджені новітні технології та передові рішення у журналах чи на сайтах («Ягідник» і «Садівництво і Виноградарство. Т.І.»).

Контакти: 
Надія Ящук, директор проєкту, тел. +38 (068) 568-58-22, rnadia@ukr.net
Лариса Товкач, менеджер, +38 (097) 968 95 16, sad.nti@ukr.net.
Все буде Україна!

Читайте також:
В Україні випробовують нові пестициди