葡萄釀酒廢棄物中功能性成分及生物發酵技術研究

郝生宏，胡克偉，楊榮芳，賀永明

（遼寧農業職業技術學院，遼寧營口 115009）

國際葡萄與葡萄酒組織2018年的數據顯示，中國已成為全球第二大葡萄種植國、第五大葡萄酒消費國、第十大葡萄酒生產國，每年我國的釀酒葡萄皮渣量為50萬t左右，葡萄釀酒殘渣通常由葡萄皮、葡萄梗、葡萄籽等組成，從常規營養成分分析結果看，具有一定的營養價值[1]。但葡萄釀酒廢棄物直接使用營養價值有限，直接貢獻很低。采用生物發酵的方法對其營養組成進行重組及優化就成為葡萄釀酒殘渣資源化利用的一個重要方向。同時，葡萄釀酒殘渣含有膳食纖維、葡萄籽油、白藜蘆醇、花色苷、黃酮醇類物質、兒茶素類、原花色素等多種功能性成分，圍繞這些功能性物質的提取及功能評價也是近幾年葡萄渣開發利用的方向。

1 葡萄皮渣中多酚類物質的功能

葡萄中的多酚類化合物大部分存在于果皮和種子中，紅葡萄中占比為63%和33%，而白葡萄中占比為71%和23%，果汁中占比為2%～5%。葡萄果皮中的多酚主要為花色素類、黃酮及白藜蘆醇等，種子中主要為兒茶素類、槲皮苷、原花青素、單寧等，而果汁中除了花色素外幾乎不含有其他的黃酮類，主要為一些非黃酮類型的酚酸類物質[2]。由于葡萄釀酒殘渣中多酚類物質有50多種，雖然這些多酚類物質的提取工藝、組分構成及含量差異較大，但有關多酚功能的研究多與其抗氧化功能有關。

釀酒葡萄皮渣提取物在清除羥自由基、清除超氧陰離子自由基、抗脂質體過氧化抑制率方面有效[3]；葡萄皮渣原花青素對DPPH自由基和羥自由基具有較好的清除能力[4]；葡萄皮渣總黃酮提取物對DPPH自由基和羥自由基也具有較好的清除能力[5]；赤霞珠葡萄梗單寧提取液對ABTS、DPPH自由基清除能力高于維C溶液[6]；赤霞珠葡萄籽提取液對DPPH自由基的清除率可達95%[7]。無論是葡萄渣的多種酚類混合物還是單一類型提取物，均可以體現出釀酒葡萄皮渣良好的抗氧化性能，這一穩定、確切的性能也被用于更廣泛的試驗研究中。

夏黑葡萄花青素可降低衰老模型小鼠血清中MDA含量和升高SOD水平，高劑量夏黑葡萄花青素對衰老小鼠模型的大腦、腎臟和脾臟具有抗氧化、延緩衰老的保護作用[8]；葡萄籽原花青素能夠改善自發性高血壓大鼠腎臟內氧化應激水平，減輕炎癥、纖維化，對腎臟起到保護作用[9]；在飼糧中添加葡萄原花青素可提高感染柔嫩艾美爾球蟲肉仔雞的免疫功能，緩解柔嫩艾美爾球蟲感染造成的生長抑制[10]；葡萄原花青素和花青素具有抑制細胞損傷的作用[11]；白藜蘆醇可使老鼠皮膚癌細胞最多減少至98%[12]；葡萄原花青素混合物對肉仔雞外周血淋巴細胞增殖有積極影響[13]；葡萄皮渣多酚對金黃色葡萄球菌、志賀氏菌、單增李斯特菌、沙門氏菌、大腸桿菌都有一定的抑菌作用，其中對金黃色葡萄球菌和沙門氏菌的抑制效果最好[14]。

2 釀酒殘渣中的其他成分

釀酒殘渣中除了多酚類物質以外，還有膳食纖維、葡萄籽油及酒泥等，這些物質在葡萄釀酒殘渣資源化開發中也占有很大比例。釀酒葡萄皮渣中的膳食纖維含量較高，約占干物質的75%，其中可溶性膳食纖維達15%。而可溶性膳食纖維可以調節腸道功能、降低血液膽固醇含量、抗氧化、預防心腦血管疾病、抗癌，且易被人體吸收利用。郭紅珍等人[15]用纖維素酶法提取葡萄皮渣中可溶性膳食纖維。樊柳等人[16]采用多酶法活化葡萄皮渣中的膳食纖維，達到了增加可溶性膳食纖維含量的目的。薛山等人[17]采用超聲協同復合酶法提取葡萄皮渣中可溶性抗氧化膳食纖維，利用可溶性膳食纖維可對面包品質和質構特性進行改進[18]。葡萄皮渣膳食纖維能改進面條的風味[19]。不溶性膳食纖維有一定的排鉛作用，可以有效降低鉛中毒模型小鼠體內鉛的含量[20]。

葡萄籽油中含有大量的不飽和脂肪酸，其中最主要的是亞油酸，含量為58%以上，葡萄籽油的脂肪酸組成中亞油酸含量超過67%，油酸含量為16%以上，棕櫚酸含量約8%，硬脂酸含量約為2%[21]。鄧少穎等人[22]研究葡萄釀酒皮渣中葡萄籽油超臨界CO2萃取技術及葡萄籽油微膠囊的制備；葡萄籽油對小鼠有較好的糖耐量和胰島素耐量，胰島素敏感性提高[23]；4%葡萄籽油能延長特種植物油脂的保質期限[24]。

葡萄酒泥是葡萄酒釀造過程中沉積于罐底的細微葡萄果肉、果渣和葡萄果穗上黏附的泥土等固體混和物質。葡萄酒泥總酸含量2.37～5.3 g/L，揮發酸含量 0.62～1.04 g/L，總糖含量 15.48～32.9 mg/g，還原糖含量8.55～13.83 mg/g，功能性成分黃酮含量226.80～489.65μg/g，白藜蘆醇含量 28.63～80.48μg/g；還含有鉀、鐵、銅、鋅、錳、鉻等礦質元素[25]；將釀酒葡萄酒泥經發酵后制成有機或有機無機復混肥，以底肥或追肥方式施用于大田作物（鮮食玉米）及果樹（桃、冬棗）上，酒泥施用效果明顯優于一般復合肥源[26]；葡萄酒泥中含有多種功能性成分，用超聲波輔助提取出了葡萄酒泥中的酒石酸[27]；利用乙醇提取出了葡萄酒泥中的谷胱甘肽[28]；采用酶解法從葡萄酒泥中提取出了白藜蘆醇[29]。

3 葡萄釀酒廢棄物生物發酵技術研究

用產朊假絲酵母菌和嗜酸乳桿菌發酵葡萄皮渣制備生物飼料，發酵終產物真蛋白含量比發酵前提高4.35%[30]；青貯調制時使用10%葡萄渣+乳酸菌能改善甜高粱青貯飼料發酵品質和有氧穩定性[31]；20%葡萄籽可以提高高蛋白日糧中營養物質的消化率[32]。張麗芝等人[33]篩選確定了固態發酵葡萄皮渣的最佳菌種組合為產朊假絲酵母+嗜酸乳桿菌。黃丹梅等人[34]利用黑曲霉菌株發酵葡萄皮渣生產出了果膠酶。酵母菌發酵的葡萄渣營養價值提高，發酵葡萄渣中粗蛋白含量為21.62%，鈣含量0.64%，磷含量0.66%，極顯著高于烘干葡萄渣[35]；添加葡萄渣和葡萄渣粉后，青貯飼料中的非蛋白氮分別降低了67%和69%，脂肪酸含量是對照組的2倍多，油酸和亞油酸顯著性增加[36]。

4 結語

通過近年來的研究發現，我國的葡萄酒消費日益增加，產生的廢渣也不斷增加，環保壓力日益增加。同時，隨著科學研究的不斷深入，關于葡萄釀造殘渣的綜合利用也不斷深入，以功能性物質提取及生物發酵技術為先導，葡萄釀造殘渣已逐步在醫藥、化妝品、食品、飼料、肥料等領域發揮出越來越大的作用。