New ways of grape pomaces valorization: production of functional beverages or nutraceuticals

Abstract

The wine industry generates each year 20 million tons of by-products. Among them grape pomaces represent a big part that can be considered as a source of potentially bioactive molecules such as polyphenols. Kombucha fermentation is an ancestral process which allow to increase the biological properties of tea by the action of a microbial consortium formed by yeasts and bacteria called scoby. The obtained beverage belongs to the field of healthy food for which the interest of consumers is growing.  The objective of this work was to develop new products made from grape pomaces fermented by a kombucha scoby such as functional beverage, nutraceuticals or cosmetic ingredients.  The work was focused on grape pomaces originated from red winemaking. In a first step several parameters were varied during the fermentation process of pomace infusions in order to optimise it: temperature, pomace concentration, sugar concentration, temperature, duration…The fermentation kinetics and final composition of grape kombucha were monitored. From this fermented grape pomace infusion 2 alternatives have then been considered in a second step. The product can be directly consumed as functional beverage; an ethanolic extract can be prepared in order to use it as nutraceutical or cosmetic ingredient. In both cases the following biological activities were assessed in vitro at the beginning and at the end of fermentation: anti-oxydant, anti-diabetic and anti-inflammatory. For the use as beverage a sensory evaluation was performed. For all fermentation conditions the biological activities were increased, at least by a factor 2, at the end of fermentation compared to the non-fermented grape pomaces infusions. This work demonstrated the feasibility of valorisation of grape pomace by kombucha fermentation and the robustness of the process. Indeed it is addressing the challenge of transforming wastes into useful products that can be re-used in a circular economy perspective necessary for the wine industry.

Nuevas formas de valorización de orujos de uva: producción de bebidas funcionales o de nutraceúticos

La industria vitivinícola genera cada año 20 millones de toneladas de subproductos. Entre ellos, los orujuos de uva representan una parte importante. Se pueden considerar como una fuente de moléculas potencialmente bioactivas, como los polifenoles. La fermentación de kombucha es un proceso muy antiguo que permite mejorar las propiedades biológicas del té gracias a un consorcio microbiano formado por levaduras y bacterias, conocido como scoby. La bebida obtenida es parte de los alimentos funcionales y está experimentando un creciente interés por parte de los consumidores. El objetivo de este trabajo fue desarrollar nuevos productos a partir de los orujos de uva fermentados por un scoby de kombucha, como bebidas funcionales, suplementos alimenticios o ingredientes cosméticos. El trabajo se centró en los residuos de la vinificación de vinos tintos. En una primera etapa, se variaron varios parámetros durante el proceso de fermentación de la infusión de residuos con el fin de optimizarlo: concentración de orujos, azúcar, temperatura, duración… Se establecieron las cinéticas de fermentación y la composición final del kombucha. A partir de esta infusión de orujos de uva fermentada (kombucha de uva), se consideraron dos alternativas en una segunda etapa. O bien el producto se consume directamente como una bebida funcional, o se preparan extractos etanólicos que pueden utilizarse como suplementos alimenticios o ingredientes para cosméticos. En ambos casos, se determinaron las siguientes actividades biológicas in vitro al principio y al final de la fermentación: antioxidante, antidiabética y antiinflamatoria. Se realizó un análisis sensorial para el consumo como bebida. Para todas las condiciones probadas, las actividades biológicas aumentaron aproximadamente en un factor de 2 en comparación con las infusiones no fermentadas. Este trabajo demuestra así la viabilidad de valorizar los residuos de uva mediante la fermentación de kombucha y la robustez del proceso. Responde al desafío de transformar los residuos en productos de interés desde una perspectiva de economía circular necesaria para la industria vinícola.

Nouvelles voies de valorisation de marcs de raisin : production de boisson fonctionnelle ou de nutraceutiques

La filière vinicole génère chaque année 20 millions de tonne de co-produits. Parmi eux les marcs de raisins représentent une part importante. Ils peuvent être considérés comme une source de molécules potentiellement bioactives telles que les polyphénols.  La fermentation kombucha est procédé très ancien qui permet d’augmenter les propriétés biologiques du thé grâce à un consortium microbien formé par des levures et des bactéries et appelé scoby. La boisson obtenue fait partie des aliments fonctionnels et connait un intérêt croissant de la part des consommateurs.  L’objectif de ce travail était de développer des nouveaux produits à partir de marcs de raisin fermentés par un scoby de kombucha tels que boissons fonctionnelles, compléments alimentaires ou ingrédients cosmétiques.  Le travail a été focalisé sur les marcs issu de vinifications en rouge. Dans une première étape plusieurs paramètres ont été variés pendant le procédé de fermentation d’infusion de marcs dans un but d’optimisation : concentration du marc, du sucre, température, durée…les cinétiques de fermentation et la composition finale du kombucha ont été établies. A partir de cette infusion de marcs de raisin fermentée (kombucha de raisin) deux alternatives ont été considérées dans une seconde étape. Soit le produit est directement consommé en tant que boisson fonctionnelle ; soit des extraits éthanoliques sont préparés et peut être utilisés comme compléments alimentaires ou ingrédients pour des cosmétiques. Dans les deux cas les activités biologiques suivantes ont été déterminées in vitro au début et à la fin de la fermentation : anti-oxydante, antidiabétique et anti-inflammatoire. Pour la consommation en tant que boisson une analyse sensorielle a été réalisée. Pour toutes les conditions testées les activités biologiques ont été augmentées d’environ un facteur 2 par la fermentation en comparaison aux infusions non fermentées. Ce travail démontre ainsi la faisabilité d’une valorisation de marcs de raisin par fermentation kombucha et la robustesse du procédé. Il répond au challenge de transformation des résidus en produits d’intérêt dans une perspective d’économie circulaire nécessaire pour l’industrie du vin.