Polifenolni spojevi grožđa, vina i komine – ekstrakcija...

Zadar, 20. studenog 2015.

Polifenolni spojevi grožđa, vina ikomine – ekstrakcija primjenom

mikrovalovaNatka Ćurko, Karin Kovačević Ganić, Marina Tomašević i Leo Gracin

Sveučilište u Zagrebu, Prehrambeno-biotehnološki fakultet, Laboratorij za tehnologiju i analitiku vina

Polifenolni spojevi kao antioksidansi

• Sekundarni biljni metaboliti bioaktivnih značajki (zaštitnu ulogu već usamoj biljci: antioksidacijsko, antimikrobno djelovanje i zaštita od UVzračena)

• Široka skupina međusobno strukturno različitih spojeva (> 8000)

Što su polifenolini spojevi?

• Antioksidacijske karakteristike biološki potencijal• Senzorske karakteristike kvaliteta vina

(boja, okus i tijelo)

Koja je važnost polifenolnih spojeva u grožđu i vinu?

Kontrola oksidacijskih procesa u tijelu i pozitivan učinak na ljudsko zdravlje

• „hvatanja“ slobodnih radikala• sniženje oksidacijskog stresa u stanici• smanjenje oksidacije LDL-a

• Antioksidacijski kapacitet „in vitro” i „in vivo”• Utjecaj koncentracije• Utjecaj bioraspoloživosti• Sinergistički efekt pojedinih spojeva/frakcija

Koja je biološka važnost pojedinog polifenolnog ekstrakta/frakcije/spoja ugrožđu i vinu?

Razlikuju se polifenolni spojevi po svojim antioksidacijskim svojstvima?

• Antioksidacijska svojstva polifenolnih spojeva definirana su njihovom strukturom

Polifenolni spojevi vina

„Francuski paradoks „

Umjerena i redovita konzumacija vina povezuje se smanjenjem rizikaoboljenja od CVB !

Antocijani :• Slobodni antocijani (glukozid, glukozid

acetat i glukozid kumarat)- malvidin- cijanidin- delfinidin- peonidin- petunin

• Polimerni pigmenti

Stilbeni: - resveratrol

Fenolne kiseline:• Hidroksicimetne kiseline

- kafeinska kislina- ferulinska kiselina- p-kumarinska kiselina- kaftarinska kiselina

• Hidroksibenzojeve kiselina- galna kiselina

Fenolne kiseline:• Hidroksicimetne kiseline

- kafeinska kislina- ferulinska kiselina- p-kumarinska kiselina- kaftarinska kiselina

• Hidroksibenzojeve kiselina- galna kiselina- protokatehinska kiselina- vanilinska kiselina- siringinska kiselina

Flavanoli :• Monomeri

- katehin- epikatehin- epikatehin-galat

• Oligomeri i polimeri (tanini)

sorta

god.gerbe

terroiragro-teh.

uvjeti.

zrelost

Flavonoli :- kvercetin-glukozid- miricetin-glikozid

Flavanoli :• Monomeri

- katehin- epikatehin- epikatehin-galat- epigalokatehin

• Oligomeri i polimeri (tanini)

Polifenolnisastav grožđa:

Antocijani• Slobodni antocijani• Polimerni pigmenti

Stilbeni

Fenolne kiseline• Hidroksicimetne kiseline• Hidroksibenzojeve kiselina

Flavonoli

Flavanoli• Monomeri• Oligomeri• Polimeri (tanini)

Polifenolnisastavgrožđa

Tehnologijaproizvodnje i

enološkipostupci

Dozrijevanjei

skladištenje

Polifenolni sastav vina:30-40% polifenola grožđa ekstrahira se u vino

Stabilizacija boje vina

Smanjenje trpkoće

Precipitacija obojenihkompleksa

1. 2. 3.DIREKTNA

KONDENZACIJAantocijana (A) i tanina (T)

INDIREKTNAKONDENZACIJA

(posredstvom acetaldehida)antocijana (A) i tanina (T)

FORMIRANJEPIRANOANTOCIJANA

(PA)

PATA AT TT T-A PAT-T

Faktor 1: 54,85%

Fakt

or2:

18,

49%

Postupak Q: 25 mg slobodnog SO2Postupak S: 40 mg slobodnog SO2Postupak F: 10 mg/L Fe + 0,5 mg/L Cu, 25 mg/L SO2Postupak G: 100 mL/hL Gecoll supra, 25 mg/L SO2Postupak GE: 100 mL/hL Gecoll supra, 15g/hL Quetranin, 25 mg/L SO2Postupak E: 15 g/hL Quetranin, 25 mg/L SO2

% Plave boje

gorčina

% Žute boje

Nijansa boje

trpkoća

Intenzitet boje

% Crvene boje

PC 1: 54,85%

PC 2

: 18,

49%

Kratice: TT, ukupni tanini; Summon, suma of flavan-3-ol monomera; Sumdim, suma flavan-3-ol dimera; Sumtrim, sum of flavan-3-ol trimera; mDP, glavnistupanj polimerizacije; %P, postotak prodelfinidina; TA, ukupni antocijani; AcyGlc, suma antocijan glukozida; AcyAc, suma antocijan glukozid acetata;AcyCm, suma antocijan glukozid kumarata; PP, polimerni pigmenti.

Kratice: Summon, suma of flavan-3-ol monomera; Sumdim, suma flavan-3-ol dimera; Sumtrim, sum of flavan-3-ol trimera; mDP, glavni stupanjpolimerizacije; %P, postotak prodelfinidina; AcyGlc, suma antocijan glukozida; AcyAc, suma antocijan glukozid acetata; AcyCm, suma antocijanglukozid kumarata.

1 mjesec3 mjeseca6 mjeseci9 mjeseci12 mjeseci

PC 1: 68,89%

PC 2

: 8,3

9%

PC 1: 68,89%

PC 2

: 8,3

9%

Bogat, jeftin i lako dostupan izvor bioaktivnih spojevau

farmaceutskoj, kozmetičkoj i prehrambenoj industriji

60-70% polifenola grožđa zaostaje ukomini (ne prelazi u vino)

(10 000 000 t otpad od proizvodnje vina/god.)

5-7 000 000 t komina/god.

Komina čini ~20% ukupne maseprerađenog grožđa

Grand Cru Classé de Graves, Pessac-Léognan, BordeauxChâteau Smith Haut Lafitte

Vinothérapie® Spa Caudalie, 1999

Caudalie kozmetički brand, 1995Polifenolni spojevi grožđa–osnovne bioaktivne

komponente

Polifenolnisastavgrožđa

Tehnologijaproizvodnje

Antocijani• Slobodni antocijani• Polimerni pigmenti

Stilbeni

Fenolne kiseline• Hidroksicimetne kiseline• Hidroksibenzojeve kiselina

Flavonoli

Flavanoli• Monomeri• Oligomeri• Polimeri (tanini)

40%60% sjemenka

pokožica i pulpa

Udio sjemenke u kominiUdio pokožice i pulpe ukomini

60%40%

komina

vino

Udio polifenolnihspojeva grožđa koji seekstrahiraja u vino

Udio polifenolnihspojeva grožđa kojizaostaju u komini

OPTIMIZACIJAEkstrakcije primjenom

mikrovalova

Cabernet SauvignonMerlotTeran

Cilj: ekstrakcija polifenolnih spojeva izpokožice komine grožđaprimjenom mikrovalova

efikasnost ekstrakcijebrzina ekstrakcije

epikatehinkvercetin

proantocijanidini

EKSTRAKCIJAMIKOVALOVIMA

katehinkaftarinskakiselina

ferulinskakiselina

pokožica komine

- polifenolni sastav- antioksidacijski kapacitet

otapalo

kiselost

vrijeme

temp.

otapalo

kiselost

vrijeme

temp.

20% metanol (MetOH)60% metanol (MetOH)100% metanol (MetOH)

0% HCl1% HCl

2 min.9 min.16 min.

30 °C45 °C60 °C

OPTIMIZACJAmikrovalovi

0

10

20

30

40

50

60

mg/

g s.t

v.

Slika 1. Utjecaj otapla, kiselosti i temperature na ekstrakciju ukupnih polifenolnih spojeva primjenom mikrovalova

t (vrijeme ekstrakcije) = 16 min

Slika 3. Utjecaj otapla, kiselosti i temperature naekstrakciju ukupnih antocijana primjenom mikrovalova

t (vrijeme ekstrakcije) = 16 min

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

mg/

g s.t

v.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

mg/

g s.t

v.

Slika 2. Utjecaj otapla, kiselosti i temperature naekstrakciju ukupnih tanina primjenom mikrovalova

t (vrijeme ekstrakcije) = 16 min

Slika 4. Utjecaj otapala i vremena na ekstrakcijuukupnih polifenola, tanina i antocijana primjenommikrovalova

0

10

20

30

40

50

60

70

ukupni polifenoli ukupni tanini ukupni antocijani

mg/

g s.t

v.

60% MetOH, 60 °C, 0% HCl, 2 min60% MetOH, 60 °C, 0% HCl, 9 min60% MetOH, 60 °C, 0% HCl, 16 min

0

10

20

30

40

50

60

70

ukupni polifenoli ukupni tanini ukupni antocijani

mg/

g s.t

v.

100% MetOH, 60 °C, 1% HCl, 2 min100% MetOH, 60 °C, 1% HCl, 9 min100% MetOH, 60 °C, 1% HCl, 16 min

Slika 5. Utjecaj otapala, vremena i kiselosti naekstrakciju ukupnih polifenola, tanina i antocijanaprimjenom mikrovalova

• 60-70 % polifenolnih spjeva grožđa zaostaje u komini tijekom prerade grožđa uvino (fenolne kiseline, antocijani, flavan-3-oli, proantocijanidi (tanini), flavonoli,stilbeni)

• Komina je bogat, jeftin i lako dostupan izvor bioaktivnih spojeva u prvom redupolifenola -značajnog antioksidacijskog i biološkog potencijala

• Predstavljenim istraživanjem ispitat će se mogućnosti primjene mikrovalova, kaonove (brže i efikasnije) tehnike u ekstrakciji polifenolnih spojeva pokožicekomine i definirati optimalni uvjeti ekstrakcije mikrovalovima (otapalo, vrijeme,temperatura, kiselost)