论文推荐 | 酿酒葡萄皮渣基本成分 生物活性及开发利用研究进展
酿酒葡萄皮渣基本成分 生物活性及开发利用研究进展
田 莉1，2，沈金虎1，3，孔德杰1，2
作者单位
1. 宁夏农林科学院 农业生物技术研究中心
2. 宁夏农业生物技术重点实验室
3. 宁夏林业研究院股份有限公司
引用格式
田莉,沈金虎,孔德杰.酿酒葡萄皮渣基本成分 生物活性及开发利用研究进展[J].农产品加工,2026,(08):95-101.
基金项目
宁夏自然科学基金项目（2023AAC03406）；2024年度自治区青年科技人才培养项目（2024年）
一、引言
2022年我国葡萄种植面积达70.51万hm2，葡萄产量1 537.79万t，其中宁夏葡萄种植面积3.18万hm2，葡萄产量20.87万t。2024年6月我国葡萄酒产量累计值为6.0万 kL，宁夏葡萄酒产量累计值为0.3万kL，每1 000 kg葡萄加工生产750 L葡萄酒，产生约200 kg固体废弃物，主要包括葡萄茎、葡萄渣（皮和籽）和酒渣，这些残基中富含多种有益成分，如原花青素、白藜芦醇、单宁和脂肪酸等。目前，被添加作为饲料、肥料等的开发利用率仅为25%左右，大量皮渣被直接废弃。因此，科学合理地处理和利用葡萄皮渣，不仅可避免资源浪费，还有助于减轻环境负担，提升葡萄酒行业的经济价值和环保效益。
葡萄渣中不同组分的含量与葡萄品种和成熟程度相关，通常膳食纤维为17.28%~74.50%，不溶性膳食纤维占葡萄渣的26%~78%，水溶性膳食纤维占果渣的9%~11%；葡萄籽胚乳中含有8%~20%的油脂，其中多不饱和脂肪酸占比73.9%~84.4%；葡萄皮渣中蛋白质为9.64%~13.84%，总氨基酸为0.21~0.25 mg/g，其中必需氨基酸占比为43.87%~51.06%，葡萄皮渣总酚为75.41~147.84 mg/100 g，且富含多种矿物质，这些成分已证明具有较强的抗氧化、抑菌、改善心血管疾病、抗癌等功能活性。因此，综述酿酒葡萄皮渣中多种功能性有效成分的提取技术研究现状、对人体健康的有益作用及酿酒葡萄皮渣的综合开发利用现状，以期为合理利用酿酒葡萄皮渣中生物活性成分，开发新的、高附加值产品提供理论依据，助力葡萄酒产业的可持续发展。
二、酿酒葡萄皮渣中主要功能成分提取
酿酒葡萄皮渣由葡萄皮、籽和果梗组成，富含膳食纤维、脂肪酸、蛋白质、多酚类、矿物质元素等多种功能活性成分，是制备抗氧化剂、抗菌剂的良好来源，可用于食品、化妆品、动物饲料等领域作为添加剂，具有广泛的应用价值。
（一）膳食纤维
根据葡萄品种、酿酒方法和地区的不同，酿酒葡萄皮渣中膳食纤维各组分含量不同，不溶性膳食纤维包括纤维素、半纤维素及木质素，水溶性膳食纤维主要为果胶等，通常不溶性膳食纤维中纤维素具有在肠道中不被消化、助于排便及吸附金属离子和亚硝酸盐等作用，可溶性膳食纤维具有改善胃肠道健康、预防结肠癌等作用，根据其理化性质及功能特性可被广泛应用于食品及材料等领域。目前，通过化学、酶促和物理方法改性提高可溶性比例，增强持水性和膨胀性的研究较多。陶姝颖等人通过超微粉碎及挤压超微粉碎处理葡萄皮渣，处理后各样品的水溶性膳食纤维含量均显著增加，超微粉碎样品增加约3%，挤压超微粉碎增加约4%。BENDER B B A等人通过物理球磨法处理酿酒葡萄皮渣，超微粉碎过程中破坏木质素和半纤维素分子间的化学作用，导致不溶性组分重新分配到可溶性中，以及纤维素和木质素的降解转化为小分子化合物，导致水溶性纤维含量的升高。CUI W Y等人通过蒸汽爆破处理葡萄皮渣，在强剪切力作用下，原料中的纤维素、半纤维素等成分降解，转化为水溶性纤维，提高了水溶性纤维的持油力和亚硝酸钠结合力。
（二）脂溶性化合物
目前，提取葡萄籽油是葡萄皮渣的主要利用方式之一，葡萄籽油中富含亚油酸、油酸等不饱和脂肪酸及脂溶性成分生育酚、维E、植物甾醇等，具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤、预防心血管疾病及神经保护等多种功能，广泛应用于食品、医药和化妆品等行业中。葡萄籽油的提取主要采用溶剂萃取法、机械压榨法和超临界CO2萃取法等，胡翠珍等人采用溶剂法萃取葡萄籽油，以石油醚为提取剂通过响应面法优化提取工艺，最优条件下葡萄籽出油率为14.03%。BOGER B R等人采用超声波辅助萃取法，提取温度15 ℃，超声波振幅42 μm时，提取率为82.9%。VENKITASAMV C等人采用物理压榨制备葡萄籽油，采用10 mm模径以转速120 r/min提取5.3%含水量的全葡萄籽，葡萄籽油提取率为7.6%。任继波等人采用液压热榨法制备葡萄籽油，最佳工艺条件下出油率达到12.2%。夏钰采用超临界CO2萃取葡萄籽油，在萃取时间1.5 h，萃取压力35 MPa，萃取温度40 ℃，CO2流速 40 g/min，夹带剂无水乙醇添加量20%（V/V）条件下，葡萄籽油提取率为 93.96%。
（三）蛋白质
酿酒葡萄皮渣中蛋白质成分多存在于葡萄籽中，氨基酸种类丰富，人体必需氨基酸占总氨基酸含量的34.88%，蛋白质化学评分为43.3分，生物价为60.0，营养指数为7.9，氨基酸比值系数分为76.3。通常利用盐析法、碱溶酸沉法、酶解法等提取榨油后葡萄籽粕中的蛋白质成分。张爱琴等人通过木瓜蛋白酶和纤维素酶复合酶法同步提取葡萄籽粕蛋白质和可溶性膳食纤维，蛋白质提取率为（83.07±1.43）%。任继波等人采用碱液浸提法对籽粕中蛋白质进行提取，最佳工艺条件下蛋白质提取率达到 83.5%。刘彦峰等人采用超声辅助离子液体提取葡萄籽中蛋白质，最优工艺条件下蛋白质为9.626 mg/g。
（四）多酚类
多酚类物质是葡萄中最丰富次级代谢产物，是目前酿酒葡萄皮渣中研究最多的功能活性成分，葡萄酒在酿造过程中部分多酚类物质转移至酒中，但仍有大量酚类化合物残留在葡萄皮渣中，主要包括酚酸类化合物、黄酮类化合物（如原花青素、黄酮醇、黄烷- 3 -醇等）和白藜芦醇。目前，超声波辅助提取是酿酒葡萄皮渣中多酚类物质的主要提取方法，DREVELEGKA I等人采用纤维素酶预处理酿酒葡萄渣后使用超声波辅助提取，在提取温度56 ℃，料液比1∶8（g∶mL），振幅34%，提取时间20 min，乙醇溶液体积分数53%条件下，多酚质量分数为48.76 mg/g；微波辅助提取法的提取时间短、溶剂使用量低，在酿酒葡萄皮渣多酚的提取应用中也较为广泛。GARRIDO T等人使用响应面法优化微波辅助提取工艺，最优条件下总酚质量浓度为1.21 mg/mL，主要由原花青素、儿茶素和表儿茶素等黄烷醇组成，DPPH自由基抑制率约为87%；由于超临界/亚临界萃取法获得的提取物不暴露在光和空气中，从而最大限度地减少降解反应和增加提取物的质量，因此被用于多酚类成分提取。
（五）矿物质元素
葡萄渣中矿物质成分及含量根据葡萄的部位、加工方法、土壤的类型及在植物生长过程中施用肥料类型的不同而不同，K，P，Mn，Fe，Zn等矿物质是葡萄渣样品中的关键矿物质元素。李凤玲等人比较了不同品种酿酒葡萄皮渣中K，P，Mn，Fe，Zn等8种矿物质含量，结果表明，赤霞珠、玛瑟兰、蛇龙珠3种不同酿酒葡萄皮渣中Ca，Mg，P 含量较高。
三、酿酒葡萄皮渣提取物的功能特性
（一）抗氧化
酿酒葡萄皮渣提取物的抗氧化活性成分通过多靶点、多层次的协同机制发挥作用，不仅直接中和自由基，作用于与自由基有关的酶、络合促氧化的过渡金属离子等途径，维持氧化-抗氧化平衡，在预防慢性疾病中具有重要意义。多酚是葡萄皮渣中抗氧化活性的核心成分，ANNUNZIAT G等人研究结果表明，长期摄入葡萄多酚的营养补充剂，可通过增加肌肉的总抗氧化能力、增加抗氧化酶的活性、减少脂质和蛋白质的氧化，以及调节氧化应激和炎症相关基因的表达，改善老年大鼠因氧化损伤引发的肌肉减少和萎缩；MARIA C等人通过人体试验，健康女性服用葡萄皮渣提取物后，在餐后状态下，正常体重女性的尿酸、丙二醛水平和超氧化物歧化酶活性降低，可通过不同机制在餐后发挥抗氧化作用；此外，多酚还能够螯合铁和铜离子，防止其参与自由基形成反应，从而抑制活性氧的生成。
（二）抑菌
葡萄皮渣提取物中的酚类物质，如没食子酸、儿茶素、槲皮素等，能够破坏细菌的细胞膜和细胞壁，影响细菌的代谢过程，从而达到抑菌效果。SATERIALE D等人通过对葡萄皮渣多酚提取物的抑菌作用研究发现，提取物对金黄色葡萄球菌和蜡状芽孢杆菌等革兰氏阳性菌、大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌等革兰氏阴性菌，通过抑制生物膜的形成，均有不同程度的抑制作用。此外，葡萄皮渣提取物还可能通过与抗生素协同作用来增强抑菌效果。SANHUEZA L等人对葡萄皮渣提取物与不同类抗生素联合使用进行了评估，结果表明，葡萄皮渣提取物与不同抗生素联合使用时表现出协同作用，这种协同作用可能是由于提取物中的酚类化合物作用于细菌的多个靶点，增强了抗生素的渗透和作用效果，为解决抗生素耐药问题提供了新途径。
（三）预防心血管疾病
摄入富含多酚的食物可改善血管健康，显著降低高血压和心血管疾病的风险，RASINES P Z等人对具有抗氧化活性的酿酒葡萄皮渣提取物饲喂自发性高血压大鼠相关试验，结果表明，部分提取物对收缩压呈现 “反弹效应”，具有抗高血压的作用。JIN H F等人通过研究葡萄籽儿茶素提取物（GSPE）对缺氧诱导的肺动脉高压（HPH）大鼠模型的影响，结果表明，GSPE可能通过抗氧化和抗增殖机制潜在地预防HPH。LIU X J等人通过哇巴因诱导的高血压大鼠模型相关研究，结果表明，葡萄籽原花青素提取物处理后收缩压显著降低，并且血管重塑被阻断。HAO J P等人研究结果表明，葡萄籽原花青素提取物能够通过抑制Profilin-1来改善脑血管损伤。ME- HERZIA M 等人通过提前用葡萄皮和葡萄籽提取物（GSE）对大鼠进行预处理，可减轻多柔比星引起的心脏活动剧烈变化。SFAXI I等人通过葡萄籽和皮提取物（GSSE）对砷诱导的心脏毒性的研究，结果表明，GSSE可保护心脏免受砷引起的氧化应激和损伤。
（四）抗癌活性
葡萄皮渣提取物的抗癌机制是当前研究的热点，在口腔癌研究中，葡萄皮提取物对4 -硝基喹啉1 -氧化物-诱导的大鼠舌癌具有化学预防活性。在皮肤癌研究中，PERDE S M等人通过葡萄籽乙醇提取物处理HaCaT角质形成细胞，在UVB辐射前30 min给予提取物，结果表明，该提取物可作为光化学预防剂保护皮肤免受UVB诱导的损伤。在食管癌研究中，GUO F M等人研究结果表明，通过葡萄籽原花青素提取物（GSPE）以时间和剂量依赖的方式抑制人食管鳞状癌细胞系ECA109细胞增殖并诱导细胞凋亡。在结肠癌研究中，TUTINO V等人采用葡萄皮提取物处理Caco2和SW480人结肠癌细胞系后，葡萄皮提取物通过影响膜多不饱和脂肪酸水平及其下游途径发挥抗肿瘤作用。在乳腺癌研究中，SUN T等人研究结果表明，葡萄皮多酚对有转移的乳腺癌具有化疗效果。
（五）改善胃肠道健康
葡萄皮渣提取物对胃肠道微生物群具有重要的调节作用，在饮食诱导的肥胖小鼠模型中，葡萄提取物（GE）可增加能量代谢、预防肥胖，同时恢复肠道微生物群（GM）的失调；在卵巢切除（OVX）小鼠模型中，葡萄籽提取物（GSE）可能通过改善肠道微生物群失衡来预防肥胖，对绝经后女性的健康具有潜在益处。葡萄皮渣提取物在胃肠道疾病的防治中也具有一定效果，NADIA C等人在炎症性肠病（IBD）的研究中指出，葡萄皮渣多酚提取物有助于缓解肠道慢性炎症疾病并改善血管内皮功能。
此外，相关研究发现，葡萄皮渣多酚在神经退行性疾病等其他相关方面均展现出潜在益处。
四、葡萄皮渣的开发利用
（一）在食品工业中的应用
酿酒葡萄皮渣在食品领域应用广泛，在葡萄酒酿造过程中，可作为一种天然的颜色和风味调节剂，有助于提升葡萄酒的品质和特色。ANGEL M P等人利用废葡萄皮作为天然添加剂生产桃红葡萄酒，根据选定参数在2种不同白葡萄酒中直接添加废葡萄皮，可生产出与商业桃红葡萄酒特性相当的产品，且储存3个月后成分稳定。SPARROW M A等人使用基于果皮的单宁补充剂酿造黑比诺葡萄酒，结果表明，补充葡萄皮有助于非漂白性（抗硫）色素的形成。ROCIO C等人从葡萄皮和葡萄梗中提取活性成分，研究了提取物对红酒的抗氧化和抗菌活性的影响。结果表明，从葡萄酒酿造副产品中获得的生物活性提取物可用来减少或消除SO2的使用，保证葡萄酒的微生物稳定性并防止其氧化。在烘焙食品中，酿酒葡萄皮渣可作为营养强化剂并改善产品质地。SYLWIA M等人将白葡萄皮渣用于饼干的新型配方中，作为膳食纤维和酚类的替代来源。SPO- RIN M等人将不同品种葡萄皮渣粉添加至小麦面包中，葡萄皮渣粉的添加影响了面包体积、硬度、面包心和面包皮的颜色及气味和味道的强度。在肉制品中，葡萄皮渣的加入可抑制脂质氧化，增强贮藏稳定性。RABABAH T M等人评估了真空浸渍葡萄籽提取物等对去骨鸡胸肉在5 ℃下储存12 d期间，减少了脂质氧化。CILLI P L等人研究了葡萄皮渣粉对冷冻三文鱼汉堡氧化稳定性、理化和感官特性的影响，结果表明，葡萄皮渣粉是三文鱼汉堡中次级脂质氧化化合物的潜在抑制剂，可在食品中应用替代合成抗氧化剂。在食品保鲜方面，GIULIA M等将葡萄皮渣提取物添加至海藻酸盐/普鲁兰多糖生物聚合膜中，通过加入葡萄皮渣提取物，显示出抗菌和抗氧化功能特性。
（二）在化妆品中的应用
酿酒葡萄皮渣可应用于化妆品，对预防皮肤老化有积极影响。在防晒方面，含葡萄渣提取物的防晒系统具有良好的安全性和临床疗效。HUBNER A A等人研究开发了含葡萄渣提取物的防晒乳液，通过人体皮肤测试，含提取物的配方保护皮肤免受紫外线辐射的效率更高，产生红斑反应所需的时间比仅含化学过滤剂的样本更长。在抑制相关酶活性方面，WITTENAUER J等人研究了葡萄渣提取物对胶原蛋白酶和弹性蛋白酶活性的抑制作用，结果表明，葡萄渣提取物对这2种酶的抑制呈剂量依赖性，对胶原蛋白酶和弹性蛋白酶活性的IC50值分别为20.3 μg/mL和14.7 μg/mL，可通过抑制这些酶的活性来预防皮肤外在老化。此外，从葡萄皮渣中提取的生物活性化合物负载到脂质体等载体中，可增强其抗氧化活性，保护成纤维细胞免受氧化应激，展现出在护肤品中的应用潜力。
（三）在饲料中的应用
酿酒葡萄皮渣可作为动物饲料的营养补充剂，其富含酚类和脂肪酸等具有促进健康作用的物质，对不同动物的营养和所产食品品质有积极影响。MORENO P等人在公猪饲料中添加4%的酿酒葡萄皮渣可提高猪的繁殖性能。AREND F A等人在育肥牛饲料中添加58%（干物质基础）的葡萄皮渣，虽热胴体重、背膘厚度等部分指标低于对照组，但牛肉的脂质氧化减少，丙二醛（MDA）浓度在储存后期更低，且与人类健康相关的脂肪酸、总共轭亚油酸和总多不饱和脂肪酸含量更高，提升了牛肉的感官品质和健康价值。NARDOIA M等人在肉鸡饲料中添加发酵和未发酵的葡萄皮，研究其对消化、生长性能、肠道微生物群和肉品氧化稳定性的影响，结果表明，添加葡萄皮会降低肉鸡的生长性能和回肠蛋白质消化率，且未发酵葡萄皮的影响更显著，但葡萄皮的添加增加了回肠和排泄物中的多酚含量，未发酵葡萄皮组的含量更高，同时降低了回肠中大肠杆菌的数量；在肉品氧化稳定性方面，添加60 g/kg葡萄皮的鸡肉在冷藏储存7 d后，硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）值较低，与添加维E的效果相似，表明葡萄皮中的多酚具有抗氧化潜力。
（四）在化工中的应用
葡萄皮渣中含有多种可转化为能源的成分，可通过厌氧消化将葡萄皮渣、修剪的枝叶等酿酒过程产生的废弃物中可生物降解的有机物质转化为沼气，并进一步转化为电能、热能或燃料气体。ACHKAR E H J等人对葡萄皮、果肉和种子进行了间歇式厌氧消化试验，得到的累积甲烷产量分别为0.125，0.165和0.052 Nm3 kg COD-1，且研磨预处理可增加厌氧生物降解性，生化成分与甲烷产量之间存在显著相关性。此外，葡萄皮渣还可用于生产生物乙醇，通过发酵和蒸馏等工艺，将葡萄皮渣中的糖类转化为乙醇，为能源供应提供了一种可持续的选择。CORBIN R K等人利用白葡萄渣和红葡萄渣生产生物乙醇，研究结果表明，每1 t葡萄渣可获得270~400 L的生物乙醇，而经酸水解预处理后，生物乙醇的产量提高了48%。BOLONIO D等人比较了商用柴油和从葡萄籽中获得30%脂肪酸乙酯（FAEE）与70%商用柴油的混合物性能。结果表明，由于颗粒和CO排放量较低，具有替代传统柴油的显著潜力。
此外，也有相关研究将葡萄皮作为一种可持续生物燃料，与褐煤相比其灰分含量较低，是一种非常有前途的褐煤燃料替代品。
五、结语
葡萄酒的生产高峰期集中在每年的9—11月，这段时间内产生大量酿酒葡萄皮渣的预处理及保存技术是业内亟待解决的问题。葡萄皮渣提取物富含的多种生物活性成分，如多酚类、花青素等，具有抗氧化、抑菌、改善心脑血管疾病、抗癌、改善胃肠道健康等多种生理功能，在食品、化妆品等领域具有广阔的应用前景。但提取和纯化技术的成本较高、生物利用度较低、产品质量标准和安全性评价体系尚不完善等问题限制了其大规模生产和应用，未来相关研究需进一步优化提取工艺技术降低成本，采用合适的剂型设计来提升生物利用度以充分发挥其功效，建立统一、规范的标准，确保产品的品质和安全性，并结合现代生物技术，如基因编辑、蛋白质组学等，深入研究葡萄皮渣提取物的作用机制，挖掘其更多的潜在功能，为开发和应用提供更广阔的空间。
编辑：刘 嘉
审核：关 颖
本篇文章刊登于《农产品加工》2026年4期下