В винодельческой промышленности вторичное сырье составляет около 20% от количества перерабатываемого винограда, причем большая часть отходов приходится на виноградную выжимку.
Она представляет собой отходы, остающиеся после прессования винограда свежего (сладкие выжимки) или перебродившей мезги (сброженные выжимки). В зависимости от сорта винограда выжимки бывают белые, розовые, красные. Виноградные выжимки могут содержать кожицу, гребни, семена, а также остатки сусла или вина.
В настоящее время в нашей стране виноградные выжимки являются ценным вторичным сырьем, которое практически не перерабатывается. Лишь некоторые предприятия используют виноградные выжимки для производства спирта-сырца с последующей его ректификацией. На заводах выжимки складируют в земляных ямах, чем в конечном итоге нарушают экологию местности.
Учеными из разных стран разрабатываются новые технологии переработки виноградных выжимок или совершенствуются устаревшие, с целью максимального извлечения биологически ценных компонентов и получения новых видов продукции. Большинство технологий направлено на получение экстракта виноградной выжимки и выделения из него конечного продукта, при этом твердые части кожицы остаются неучтенными.
А как известно, кожица ягод винограда содержит такие ценные компоненты, как полифенолы, лигнин, ароматические, красящие, минеральные вещества, аминокислоты, витамины, и др. Помимо физиологически активных веществ в состав виноградной кожицы входят и другие компоненты, в том числе полисахаридолигниновый комплекс, сформированный из гемицеллюлоз, целлюлозы и полимера фенилпропаналигнина.
Использование инновационных подходов при разработке новых технологий виноделия, позволяющих увеличить объем производимой продукции при сохранении ее высокого качества является актуальным решением современных задач виноделия.
Одним из важнейших этапов получения вина является сбраживание виноградного сусла, которое может быть проведено по различным технологиям. К числу инновационных технологий при брожении сусла следует отнести использование иммобилизованных клеток винных дрожжей. При этом особое внимание необходимо уделять иммобилизанту – носителю микроорганизмов. Главное требование к нему – натуральность, состав, соответствующий типу перерабатываемого сырья и качеству конечного продукта. В связи с этим использование виноградной выжимки в качестве носителя винных дрожжей является актуальной задачей.
Иммобилизация клеток винных дрожжей является важнейшим элементом биотехнологии, применяемым в виноделии. Наиболее широко используются иммобилизованные клетки в производстве игристых вин и шампанского, для проведения вторичного брожения.
Основным методом иммобилизации клеток, который представляет наибольший практический интерес в виноделии, является адсорбция, при которой происходит физическое взаимодействие микроорганизма и носителя - сорбента. При этом в качестве сорбента винных дрожжей используют глинистые минералы - бентонит, гидрослюду, а также древесную стружку, клепку, щепу, чипсы, пористую керамику, силикатные минералы, соединения титана, стекловолокно и др., их применяют для повышения качества виноградных вин, их экстрактивности и полноты вкуса.
Этот метод позволяет беспрепятственно протекать процессу массопередачи, увеличить поверхность контакта иммобилизованных клеток с субстратом. В зоне сорбента происходит концентрация питательных веществ, продуктов автолиза дрожжей, а также сорбция биологически активных веществ - ферментов, витаминов, аминокислот и других стимуляторов роста, что в свою очередь, способствует активизации жизнедеятельности микроорганизмов.
Однако, при использования препаратов древесины дуба виноматериал зачастую излишне обогащается фенольными веществами, вследствие чего в окраске появляются золотистые оттенки, а в аромате и вкусе оттенки древесины дуба превалируют над виноградными и винными тонами. В связи с этим целесообразна хотя бы частичная замена древесины дуба и ее производных на НВД, полученный из виноградных выжимок. Это позволит улучшить органолептические достоинства вина и сохранить превалирование винных и сортовых тонов. Это особо важно в технологии белых сухих столовых вин, где приветствуется наличие светло-соломенного цвета, даже телесной окраски и яркий сортовой аромат.
Существенную, а при крупномасштабном производстве зачастую определяющую роль, играет экономическая сторона вопроса, т.е. необходимы невысокая стоимость самого носителя и применяемого метода иммобилизации клеток, доступность исходных компонентов, так как даже очень хороший вариант, для которого использованы экзотические вещества и уникальное оборудование, имеет, к сожалению, мало шансов на промышленное воплощение.
Из существующих методов иммобилизации клеток был выбран метод адсорбции на органическом натуральном носителе, полученном из виноградных выжимок, позволяющий обойтись без применения в качестве носителей токсичных соединений. К достоинствам многих органических адсорбентов относятся химическая стабильность, большие возможности изменения химических свойств их поверхности и варьирования структуры пор, возможность придания частицам адсорбента необходимую геометрическую форму.