Оптимизация процесса экстракции биоактивных веществ из вишневого жмыха

Ежегодно сокоперерабатывающие предприятия производят тонны ягодного жмыха, содержащего в  себе массу полезных веществ, среди которых огромное место занимают полифенольные вещества, обладающие антиоксидантными свойствами. Извлечение веществ с  антиоксидантными свойствами из данного сырья является перспективным направлением для создания функциональных ингредиентов для продуктов питания. Целью исследований является установление оптимальных параметров экстракции полифенольный соединений из жмыхов ягод вишни. Для определения оптимальных условий процесса экстракции использовали двухфакторный эксперимент. Зависимыми переменными являлись содержание полифенолов и флавоноидов, варьируемыми факторами — продолжительность (от 10 до 50 мин) и температура экстракции (от 40 до 60°C). Экстракцию проводили 50%-ным раствором этанола. Опытные образцы жмыхов перед экстракцией подвергали ферментной обработке целлюлазой в течение 1 ч при температуре 50°C. У полученных экстрактов определяли содержание флавоноидов спектрофотометрически, а также полифенолов методом Фолина-Чокальтеу. Результаты исследований показали, что для наиболее эффективной экстракции флавоноидов рекомендуется использовать температуру экстракции 47,17°C, а период экстракции составляет 49,9 мин. При данных параметрах прогнозируемое суммарное содержание флавоноидов в пересчете на рутин составит 5,22%. Для достижения содержания полифенолов 1,21 мг экв. галловой кислоты температуру экстракции рекомендуется поддерживать на уровне 49,8°C, а период экстракции составит 38,1 мин. Содержание полифенолов в экстрактах, полученных по оптимальным параметрам, составило на 4,5% выше прогнозируемого значения, а флавоноидов — на 5% ниже. Содержание биофлавоноидов после ферментной обработки жмыха увеличилось примерно в 2 раза, а полифенолов — в 1,4 раза. Таким образом, математическое моделирование процесса экстракции позволяет быстро и достаточно точно спрогнозировать оптимальные параметры процесса для получения экстрактов с высоким содержанием биоактивных веществ. Предварительная ферментная обработка жмыха позволяет повысить выход биоактивных веществ.

1. Ермош, Л. Г., Присухина, Н. В., Фадеев, К. А. (2021). Использование отходов сокового производства для рецептурного состава ягодно-овощных чипсов. Вестник КрасГАУ, 6(171), 163–169. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-6-163-169

2. Salina, E. S., Levgerova N. S., Sidorova I. A. (2018). Technological characteristics of new cherry varieties of VNIISPK breeding for juice production. Contemporary Horticulture, 2(26), 22–27. (In Russian) https://doi.org/10.24411/2312-6701-2018-10204

3. Chatzimitakos, T., Athanasiadis, V., Kalompatsios, D., Kotsou, K., Mantiniotou, M., Bozinou, E. et al. (2024). Sustainable valorization of sour cherry (prunus cerasus) by-products: Extraction of antioxidant compounds. Sustainability, 16(1), Article 32. https://doi.org/10.3390/su16010032

4. Рахметова, Т. П., Ефремов, И. Н. (2020) Биохимическая характеристика плодов перспективных сортов вишни. Вестник аграрной науки, 4(85), 176–180. https://doi.org/10.17238/issn2587-666X.2020.4.176

5. Макаркина, М. А., Павел, А. Р., Ветрова, О. А. (2020). Биохимическая оценка сортов некоторых плодовых и ягодных культур селекции ВНИИСПК. Вестник Российской сельскохозяйственной науки, 4, 18–21. https://doi.org/10.30850/vrsn/2020/4/18-21

6. Bae, M., Le, C., Mehta, R. S., Dong, X., Pieper, L. M., Ramirez, L. et al. (2024). Metatranscriptomics-guided discovery and characterization of a polyphenolmetabolizing gut microbial enzyme. Cell Host and Microbe, 32(11), 1887–1896. https://doi.org/10.1016/j.chom.2024.10.002

7. Wei, X., Zhou, C., Luo, D., Jiang, G., Zhao, Z., Wang, W. et al. (2024). Insighting the effect of ultrasound-assisted polyphenol non-covalent binding on the functional properties of myofibrillar proteins from golden threadfin (Nemipterus virgatus). Ultrasonics Sonochemistry, 109, Article 106988. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2024.106988

8. Kołodziejczyk, K., Sójka, M., Abadias, M., Viñas, I., Guyot, S., Baron, A. (2013). Polyphenol composition, antioxidant capacity, and antimicrobial activity of the extracts obtained from industrial sour cherry pomace. Industrial Crops and Products, 51, 279–288. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2013.09.030

9. Tan, H. L., Ferrentino, G., Morozova, K., Tenuta, M. C., Scampicchio, M. (2025). Supercritical CO2 extraction and fractionation of turmeric polyphenols: Antioxidant capacity and inhibition of lipid oxidation in sunflower oil. Food Bioscience, 69, Article 106906. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106906

10. Ma, Y., Wang, N., Liu, X., Ma, X., Meng, S., Zhao, J. et al. (2025). Construction of flaxseed polyphenol nanolipid emulsions as edible coatings and their application in shelf life extension of spiced beef. Food Chemistry: X, 27, Article 102502. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2025.102502

11. Kamal, G. M., Uddin, J., Asmari, M., Noreen, A., Liaqat, A., Sabir, A. et al. (2025). Natural polyphenols as a promising aquatic food preservative: A concurrent review. Journal of Agriculture and Food Research, 22, Article 102046. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2025.102046

12. Nicolescu, A., Bunea, C. I., Mocan, A. (2025). Total flavonoid content revised: An overview of past, present, and future determinations in phytochemical analysis. Analytical Biochemistry, 700, Article 115794. https://doi.org/10.1016/j.ab.2025.115794

13. Jomova, K., Alomar, S. Y., Valko, R., Liska, J., Nepovimova, E., Kuca, K. et al. (2025). Flavonoids and their role in oxidative stress, inflammation, and human diseases. Chemico-Biological Interactions, 413, Article 111489. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2025.111489

14. Sahu, K. G., Khobragade, D. S., Patil, S. P. (2024). Anticancer flavonoids producing endophytic fungi: A review. Journal of Holistic Integrative Pharmacy, 5(4), 305–313. https://doi.org/10.1016/j.jhip.2024.11.002

15. Herlina, T., Akili, A. W. R., Nishinarizki, V., Hardianto, A., Latip, J. B. (2025). Review on antibacterial flavonoids from genus Erythrina: Structure-activity relationship and mode of action. Heliyon, 11(1), Article e41395. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e41395

16. Wang, X. J., Hu, Y. L., Huan, J. M., Jiang, F., Xin, L. Y., Hua, Z. et al. (2025). Systemic inflammatory biomarkers as mediators of the association between dietary flavonoids and sleep disorders in patients with hypertension: A population-based study. Journal of Functional Foods, 128, Article 106788. https://doi.org/10.1016/j.jff.2025.106788

17. Li, X., Xie, E., Sun, S., Shen, J., Ding, Y., Wang, J. et al. (2025). Flavonoids for gastrointestinal tract local and associated systemic effects: A review of clinical trials and future perspectives. Journal of Advanced Research (In Press). https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.01.014

18. Bondonno, N. P., Liu, Y. L., Grodstein, F., Rimm, E. B., Cassidy, A. (2025). Associations between flavonoid-rich food and flavonoid intakes and incident unhealthy aging outcomes in older United States males and females. The American Journal of Clinical Nutrition, 121(5), 972–985. https://doi.org/10.1016/j.ajcnut.2025.02.010

19. Serra, A. T., Seabra, I. J., Braga, M. E.M., Bronze, M.R., Sousa, H. C., Duarte, C. M. M. (2010). Processing cherries (Prunus avium) using supercritical fluid technology. Part 1: Recovery of extract fractions rich in bioactive compounds. The Journal of Supercritical Fluids, 55(1), 184–191. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2010.06.005

20. Ebrahimi, P., Roodbali, A., Simonato, B., Lante, A., Rizzi, C. (2025). Unveiling the effects of sieving and drying on ultrasound-assisted extraction of bioactive compounds from spent sour cherry pomace. Ultrasonics Sonochemistry, 118, Article 107375. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2025.107375

21. Mero, A., Mezzetta, A., De Leo, M., Braca, A., Guazzelli, L. (2024). Sustainable valorization of cherry (Prunus avium L.) pomace waste via the combined use of (NA)DESs and bio-ILs. Electronic supplementary information (ESI) available. Green Chemistry, 26(10), 6109–6123. https://doi.org/10.1039/d4gc00526k

22. Loukri, A., Kissas, T., Kyriakoudi, A., Zymvrakaki, E., Stratakos, A. Ch., Mourtzinos, I. (2024). Coupling of cold atmospheric plasma treatment with ultrasound-assisted extraction for enhanced recovery of bioactive compounds from cornelian cherry pomace. Food Chemistry, 455, Article 139989. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139989

23. Wang, Z., Tang, H., Li, Y., Tian, L., Ye, B., Yan, W. et al. (2024). Evaluating the dynamic effects of complex probiotics as cellulase replacements during fermentation of apple pomace. International Journal of Food Microbiology, 425, Article 110896. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2024.110896

24. Uzun, D. E., Dikmetas, D. N., Karbancioglu-Guler, F., Tomas, M., Capanoglu, E. (2024). Exploring the impact of fermentation on bioactive compounds in two different types of carrot pomace. Food Bioscience, 61, Article 104646. https://doi. org/10.1016/j.fbio.2024.104646

25. Cho, E. J., Trinh, L. T. P., Song, Y., Lee, Y. G., Bae, H.-J. (2020). Bioconversion of biomass waste into high value chemicals. Bioresource Technology, 298, Article 122386. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122386

26. Ariwaodo, C. A., Olaniyan, O. F. (2024). Fleshy fruit waste and the green chemistry of its conversion to valuable products for humans and animals. Food Chemistry Advances, 4, Article 100634. https://doi.org/10.1016/j.focha.2024.100634

27. Domínguez-Rodríguez, G., Marina, M. L., Plaza M. (2022). In vitro assessment of the bioavailability of bioactive non-extractable polyphenols obtained by pressurized liquid extraction combined with enzymatic-assisted extraction from sweet cherry (Prunus avium L.) pomace. Food Chemistry, 385, Article 132688, https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132688

28. Brand-Williams, W., Cuvelier, M., Berset, C. (1995). Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. LWT- Food Science and Technology, 28(1), 20–30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5

29. Rrucaj, E., Carpentieri, S., Siano, F., Ferrari, G., Pataro, G. (2023). Optimizing the solvent extraction process for high-value compounds from sweet cherry press cake treated with pulsed electricfields using response surface methodology. Frontiers in Food Science and Technology, 3, Article 1273243. https://doi.org/10.3389/frfst.2023.1273243

30. Assaad, H. I., Zhou, L., Carroll, R. J., Wu, G. (2014). Rapid publication-ready MS-Word tables for one-way ANOVA. Springer Plus, 3, Article 474. https://doi.org/10.1186/2193-1801-3-474

31. Rrucaj, E., Carpentieri, S., Scognamiglio, M., Siano, F., Ferrari, G., Pataro, G. (2024). Sustainable valorization of industrial cherry pomace: A novel cascade approach using pulsed electric fields and ultrasound assisted-extraction. Foods, 13(7), Article 1043. https://doi.org/10.3390/foods13071043

32. Rrucaj, E., Carpentieri, S., Siano, F., Ferrari, G., Pataro, G. (2023). Optimizing the solvent extraction process for high-value compounds from sweet cherry press cake treated with pulsed electric fields using response surface methodology. Frontiers in Food Science and Technology, 3, Article 1273243. https://doi.org/10.3389/frfst.2023.1273243

33. Drevelegka, I., Goula, A. M. (2020). Recovery of grape pomace phenolic compounds through optimized extraction and adsorption processes. Chemical Engineering and Processing — Process Intensification, 149, Article 107845. https://doi.org/10.1016/j.cep.2020.107845

34. Domínguez-Rodríguez, G., Marina, M. L., Plaza, M. (2021). Enzyme-assisted extraction of bioactive non-extractable polyphenols from sweet cherry (Prunus avium L.) pomace. Food Chemistry, 339, Article 128086. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.128086

35. Chezanoglou, E., Mourtzinos, I., Goula, A. M. (2024). Sweet cherry and its byproducts as sources of valuable phenolic compounds. Trends in Food Science and Technology, 145, Article 104367. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2024.104367

36. Bulgari, D., Pisoni, L., Renzetti, S., Gobbi, E., Bertoli, N., Gargari, G. et al. (2025). Valorization of Prunus cerasus var. marasca pomace derived from industrial processing: Recovery, characterization, and bioactivity assessment of secondary metabolites. Molecular Nutrition and Food Research, Article e70087. https://doi.org/10.1002/mnfr.70087