Опубликовано 21.05 12:00

Как для упаковочной промышленности сделать древесные плиты на 100% из отходов виноделия

Валоризация побочных продуктов биоэкономики имеет огромное значение для достижения целей устойчивого развития и повышения эффективности использования ресурсов, не только для сокращения количества образуемых отходов, но и для значительного снижения углеродного следа в различных промышленных сферах за счет продвижения циркулярной экономики. Винодельческая промышленность является не только одним из крупнейших вкладчиков в мировую экономику, но и крупным производителем побочных продуктов, не имеющих связанного с ними процесса валоризации.

Виноградные гребни являются богатым источником химических молекул, таких как полифенолы, которые могут применяться в производстве биоклеев. В данной работе частицы виноградных гребней использовались в качестве сырья для получения высокообогащенного экстракта со связующими свойствами методом твердо-жидкостной экстракции. Были протестированы различные экстрагенты (вода, NaOH и Na₂CO₃) в разных концентрациях (0,1%, 0,5% и 1,0% соответственно). Кроме того, экстракты были химически охарактеризованы, а также оценена их связующая способность. При использовании 1,0% NaOH были достигнуты эффективность экстракции 8,9% и общее содержание полифенолов 1,4%. Более того, все экстракты показали высокую связующую способность (>1,0 МПа) при горячем прессовании при 120°C в течение 120 секунд. Композитная панель, изготовленная с использованием клея из виноградных гребней и частиц виноградной лозы, соответствует требованиям, предъявляемым к древесностружечным плитам типа P1 по показателю прочности на внутреннее растяжение, достигая 0,66 МПа. Механические свойства и свойства смачиваемости композитного материала позволяют предположить его перспективное применение в упаковочной промышленности для пищевых продуктов.

Винодельческая промышленность является одним из крупнейших вкладчиков в мировую экономику Португалии. Согласно данным Международной организации винограда и вина (OIV) за 2023 год, Португалия занимает 11-е место в мировом рейтинге производства вина с объемом около 6,8 млн гл (Santos и др., 2022a). В процессе виноделия образуется значительное количество побочных продуктов, как жидких (промывочные воды), так и твердых, а именно: гребни (5–7%), выжимки (20–25%) и дрожжевая гуща (2–6%) (Prozil и др., 2012; Baptista и др., 2023). Фактически, при производстве 100 л вина образуется около 31 кг твердых и 50–140 л жидких побочных продуктов (Prozil и др., 2012; Baptista и др., 2023). Одной из самых больших проблем, связанных с отходами виноделия, является воздействие на окружающую среду при их ненадлежащей утилизации. Традиционные методы, такие как захоронение на свалках или сжигание в открытом поле, способствуют выбросам парниковых газов и деградации почвы (Pujol и др., 2013; Filippi и др., 2021; Troilo и др., 2021; Atatoprak и др., 2022). Органическое вещество, присутствующее в таких типах побочных продуктов, также может способствовать деградации окружающей среды из-за выщелачивания химических веществ в почву и воду, что создает угрозу для экосистем и здоровья человека (Pujol и др., 2013; Filippi и др., 2021; Troilo и др., 2021; Atatoprak и др., 2022).

Для решения этих проблем валоризация отходов виноделия предоставляет устойчивое решение с большим потенциалом. В последние годы академические и промышленные исследователи предприняли усилия для разработки и совершенствования технологий переработки побочных продуктов виноделия для производства продуктов питания, здоровья, энергии, а также для производства древесностружечных плит (ДСтП) (Botelho и др., 2018; Gao и др., 2021; Contreras M del и др., 2022; Ju и др., 2022; Rodrigues и др., 2022; Li и др., 2023). В случае производства ДСтП отходы виноделия использовались в качестве сырья с традиционными смолами в качестве связующих (Ntalos and Grigoriou, 2002; Yeniocak и др., 2014; Wronka and Kowaluk, 2019). Однако недавняя работа, о которой сообщила эта исследовательская группа, показала возможность использования отходов виноделия для получения экстрактов с применимостью в составе биоклеев, что может быть интересной альтернативой использованию синтетических связующих (Santos и др., 2022a). С другой стороны, включение отходов виноделия в состав древесностружечных плит позволяет производителям улучшить свойства материала, такие как прочность и долговечность, одновременно снижая зависимость от обычных древесных волокон (Ntalos and Grigoriou, 2002; Yeniocak и др., 2014).

Одним из новых применений материалов на основе древесины является упаковочная промышленность, поскольку обычные используемые материалы, такие как пластмассы, металлы и стекло, вызывают огромные экологические проблемы (Mujtaba и др., 2022; Wang и др., 2022). Эти материалы, полученные из ограниченных ресурсов ископаемого топлива, не только значительно способствуют выбросам углерода во время производства, но и создают устойчивые проблемы в управлении отходами (Mujtaba и др., 2022; Wang и др., 2022). Распространение небиоразлагаемых пластмасс привело к масштабному загрязнению наземных и водных экосистем с долгосрочными экологическими последствиями. Кроме того, энергоемкие процессы, связанные с производством традиционных упаковочных материалов, дополнительно усугубляют углеродный след этой отрасли (Mujtaba и др., 2022; Wang и др., 2022). Учитывая эти проблемы, смена парадигмы в сторону устойчивых упаковочных материалов необходима для снижения экологического воздействия упаковочной промышленности. Древесина используется для упаковочных целей на протяжении веков не только для упаковки, но и для транспортировки, обработки, сохранения, презентации и придания добавленной стоимости многим пищевым продуктам и секторам (Debeaufort, 2021). Фактически, 9–12% от общего объема производства упаковочных материалов приходится на изделия из древесины из-за более низкой цены, устойчивости и возможности вторичной переработки этого сырья (Debeaufort, 2021). Однако существующие решения основаны на использовании необработанной древесины, имеющей высокий потенциал для применения в других отраслях с высокой добавленной стоимостью. Поэтому использование лигноцеллюлозных побочных продуктов в качестве сырья для разработки упаковочных решений для пищевых продуктов представляется перспективным путем к созданию эффективных и экологически чистых продуктов (Sánchez-Safont и др., 2018; Qasim и др., 2021; Santos и др., 2021; Bascón-Villegas и др., 2022; Santos и др., 2024). Было выполнено несколько исследований по разработке композитных материалов с использованием лигноцеллюлозных частиц с другими полимерами, такими как PHB и полиэтиленгликоль (Sánchez-Safont и др., 2018; Bascón-Villegas и др., 2022). Тем не менее, разработка решений, состоящих из лигноцеллюлозных отходов, была незначительно исследована, и имеется только два сообщения нашей исследовательской группы об использовании тополя и стеблей чертополоха для производства композитных материалов (Santos и др., 2021; Santos и др., 2024). Однако биоклеи, полученные в обоих случаях, были получены путем смешивания полифенольных экстрактов с лимонной кислотой — сшивающим агентом, который улучшает связующие свойства.

Таким образом, настоящая работа доказывает использование 100% биоклея, полученного только из виноградных гребней, без добавления сшивающих агентов или отвердителей, для производства композитных материалов с использованием побочных продуктов виноделия (виноградные гребни и лоза) в качестве сырья. Было изучено влияние экстрагента и его концентрации на эффективность процесса. Также была проведена химическая характеристика всех экстрактов, а также оценка их связующих свойств. Наконец, были изготовлены древесностружечные плиты с использованием наилучшего биоклея и частиц виноградных гребней/лозы, а физико-механическая оценка была проведена в соответствии со стандартными методами для ДСтП (плотность — EN 323, влажность — EN 322, прочность на внутреннее растяжение (IB) — EN 319, прочность на изгиб (BS) — EN 310 и разбухание по толщине (TS) — EN 317). Дополнительно были изучены свойства смачиваемости. Насколько нам известно, это был первый случай, когда древесностружечная плита на 100% на основе побочных продуктов виноделия была произведена и соответствовала требованиям EN 312 с точки зрения прочности на внутреннее растяжение, чтобы быть охарактеризованной как тип P1 (плиты общего назначения для использования в сухих условиях).

2.1 Сырье

Виноградные гребни и лоза (Vitis vinifera L.) были собраны в Кинта-да-Аламеда в центральном регионе Португалии (Нелаш, Визеу) и высушены при 40 °C в печи до достижения равновесной влажности для дальнейшей обработки. Сырье было измельчено при 1500 об/мин с использованием квадратной сетки 10 мм в режущей мельнице (Retsch SN 300), а затем просеяно с помощью вибрационного просеивателя (Retsch AS 200 control) с амплитудой 2 мм в течение 2 минут для отбора фракции частиц размером от 500 мкм до 2 мм. Гидроксид натрия (97%), карбонат натрия (97%), галловая кислота (безводная), нитрит натрия (безводный) и хлорид алюминия (безводный) были предоставлены компанией Sigma-Aldrich и использовались как полученные. Реактив Фолина-Чокальтеу (VWR chemicals) был приобретен у VWR и использовался как полученный. Гидрат (+)-катехина (>97,0%) и свободный радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил (DPPH, >97,0%) были предоставлены компанией TCI и использовались как полученные.

2.2 Экстракция полифенолов

Экстракцию полифенолов проводили при 70 °C в стеклянном реакторе с рубашкой объемом 3 л. Экстрагент (водный NaOH и водный Na₂CO₃) определенной концентрации (0,1%, 0,5% и 1,0% вес/об) закачивали в реактор с расходом 20 мл/мин в рециркуляционном режиме, при этом соотношение твердого вещества к жидкости 1/5 (вес/вес) поддерживалось во всех случаях. Дистиллированная вода также использовалась в качестве экстрагента для сравнения. После 1 часа экстракции суспензию фильтровали через нейлоновую мембрану (125 мкм), и жидкий экстракт подвергали химической характеристике (pH, содержание твердых веществ, ИК-Фурье, ABES и выход экстракции). Для улучшения стабильности жидкий экстракт сушили методом распылительной сушки при 180 °C с использованием системы распылительной сушки (SD-06, LabPlant, Великобритания). Жидкость подавалась с расходом 50 мл/мин, и для диспергирования использовался сжатый воздух (расход 35 м³/ч). В таблице 1 представлена кодификация, присвоенная всем экспериментам в соответствии с условиями экстракции.

ТАБЛИЦА 1 Кодификация полученных экстрактов в соответствии с условиями экстракции.

Все эксперименты были оценены с точки зрения эффективности экстракции (EE) в соответствии с уравнением 1:

2.3 Химическая характеристика экстрактов

2.3.1 Общее содержание фенолов

Определение общего содержания фенолов в жидких экстрактах (полученных сразу после экстракции и без какой-либо последующей обработки) проводили с использованием метода Фолина-Чокальтеу, как описано в другом месте (Rodrigues и др., 2023). Для этого 0,25 мл жидкого экстракта разбавляли в 15 мл дистиллированной воды, а затем смешивали с 1,25 мл реактива Фолина-Чокальтеу (предварительно разбавленного водой в соотношении 1:10 об/об). Смесь гомогенизировали и оставляли в темноте на 8 минут. После этого периода добавляли 3,75 мл раствора карбоната натрия (75 г/л) и 4,75 мл дистиллированной воды. Смесь гомогенизировали и оставляли в темноте на 2 часа. Холостой образец также был приготовлен с использованием дистиллированной воды. Абсорбцию всех образцов измеряли при 760 нм с использованием УФ-видимого спектрофотометра Peak Instruments T-9100. Галловая кислота использовалась в качестве стандарта, и содержание фенолов выражали в эквиваленте галловой кислоты (GAE) на 100 г сырья (в пересчете на сухое вещество). Анализы выполняли в трех повторностях, и рассчитывали среднее значение.

2.3.2 Общее содержание флавоноидов

Общее содержание флавоноидов определяли с помощью колориметрического анализа с хлоридом алюминия (Rodrigues и др., 2023). Для этого 100 мкл жидкого экстракта добавляли к 4 мл дистиллированной воды. Затем добавляли 0,30 мл нитрита натрия (5% вес/об) и смесь гомогенизировали. Через 5 минут добавляли 0,30 мл хлорита алюминия (10% вес/об), и смесь оставляли при комнатной температуре более чем на 6 минут. По истечении этого периода добавляли 2 мл водного NaOH (1 М) и 3,30 мл дистиллированной воды. После гомогенизации абсорбцию измеряли при 510 нм на УФ-видимом спектрофотометре Peak Instruments T-9100. Катехин использовался в качестве стандарта, и общее содержание флавоноидов выражали в эквивалентах катехина (EC) на 100 г сырья (в пересчете на сухое вещество). Анализы выполняли в трех повторностях, и рассчитывали среднее значение.

2.3.3 Активность по поглощению радикала DPPH

Антиоксидантную активность жидких экстрактов определяли с помощью активности по поглощению свободных радикалов 1,1-дифенил-2-пикрилгидразила (DPPH•) (Rodrigues и др., 2023). При этом измерении 3 мл метанольного раствора DPPH• (0,60 мМ) смешивали со 100 мкл жидкого экстракта и оставляли в темноте при комнатной температуре на 1 час. После реакции абсорбцию измеряли при 517 нм с использованием УФ-видимого спектрофотометра Peak Instruments T-9100. Антиоксидантную активность (AA) рассчитывали в соответствии с уравнением 2:

где Ab — абсорбция холостой пробы (дистиллированная вода), а As — абсорбция образца. Анализы выполняли в трех повторностях, и рассчитывали среднее значение.

2.3.4 Спектроскопия в инфракрасной области с преобразованием Фурье (FTIR)

Спектры FTIR были зарегистрированы на спектрометре VERTEX 70 FTIR (BRUKER, Биллерика, Массачусетс, США) в режиме пропускания, оснащенном высокочувствительным детектором DLaTGS при комнатной температуре. Высушенные образцы (сырье и полифенольные экстракты) измеряли в режиме ATR без предварительной обработки, используя алмазный кристалл A225/Q PLATINUM ATR с принадлежностью для однократного отражения. Спектры регистрировали в диапазоне от 4000 до 400 см⁻¹ с разрешением 4 см⁻¹. Все спектры были зарегистрированы и обработаны с помощью программного обеспечения OPUS 7.0.

2.3.5 Автоматизированная система оценки склеивания

Связующую способность клеев оценивали с использованием автоматизированной системы оценки склеивания (ABES) (Adhesive Evaluation Systems, США) при 120 °C и различном времени прессования (10, 30, 60, 120 и 180 с), как описано в другом месте (Santos и др., 2022a). Перед испытанием образцы шпона (Fagus sylvatica L., толщиной 0,7 мм) кондиционировали в течение 1 недели при 20 °C и 53% относительной влажности. После этого периода образцы нарезали на полоски размером 117 мм × 20 мм с использованием пневматического режущего устройства, предназначенного для такого типа подготовки.

Для испытания два образца склеивали вдоль направления волокон, используя 10 мг клея с площадью перекрытия 100 м². После выбранного времени прессования образцы растягивали, и определяли максимальную прочность на сдвиг. Измерения проводили в трех повторностях для каждого времени прессования, а результаты усредняли.

2.4 Производство древесностружечных плит

Биоклей был получен путем концентрирования полифенольного экстракта до 20% содержания твердых веществ с использованием ротационного испарителя. Биоклей использовался при изготовлении древесностружечных плит (ДСтП) с использованием частиц виноградных гребней и лозы (2 мм – 500 мкм) в качестве сырья. Таким образом, ДСтП размером 250 × 250 мм² (толщиной 8 мм) были изготовлены методом горячего прессования с 10 мас.% биоклея и целевой плотностью 850 кг/м³. Смесь прессовали горячим способом при 160 °C в течение 10 минут при фиксированной толщине 8 мм. Панели обозначали как GS или VS, учитывая сырье, использованное для производства ДСтП (виноградные гребни – GS или лоза – VS).

2.5 Физико-механическая оценка

Физико-механические свойства полученных композитных панелей были оценены в соответствии с европейскими стандартами с точки зрения плотности (EN 323:2010), влажности (EN 322:2010), прочности на внутреннее растяжение (IB; EN 319:2010), прочности на изгиб (BS; EN 310:2010) и разбухания по толщине (TS; EN 317:2010). Композитные панели классифицировали в соответствии со стандартом EN 312:2010.

Смачивающее поведение композитных панелей определяли с помощью мобильного анализатора поверхности (MSA) One-Click SFE (Kruss, GmbH, Германия), оснащенного видеосистемой измерения, высокоразрешающей камерой и высокопроизводительным оцифровывающим адаптером, который обеспечивает мгновенную и частую регистрацию. Для сбора данных использовалось программное обеспечение Advance (Kruss, GmbH, Германия). В качестве тестовых жидкостей использовали воду (полярную) и дийодметан (неполярный). Для каждого измерения на поверхность образца помещали каплю объемом 2,0 мкл каждой жидкости. Для всех жидкостей выполняли по три тестовые капли каждого образца. Краевые углы справа и слева между каждой каплей и поверхностью образца регистрировали с интервалом в 1 секунду в течение первых 10 секунд и с интервалом в 10 секунд в течение общей продолжительности 60 секунд, а затем среднее значение краевых углов автоматически рассчитывали для определения свободной поверхностной энергии в соответствии с методом Оуэнса, Вендта, Рабеля и Кельбле (OWRK).

2.6 Статистический анализ

Все определения проводили в трех повторностях, и данные представлены как средние значения ± стандартные отклонения. Влияние экстрагентов (NaOH и Na₂CO₃) и их концентраций (0,1, 0,5% и 1,0% вес/об) на эффективность экстракции и химические свойства полученных экстрактов (TPC, TFC и AA) было статистически оценено (p < 0,05) с помощью двустороннего дисперсионного анализа (ANOVA) с использованием программного обеспечения OriginPro 8.5.2 и критерия Тьюки для различий средних значений. Аналогично, изменение смачивающих свойств (краевого угла) также было статистически оценено с помощью двустороннего ANOVA и критерия Тьюки. Что касается сравнения физико-механических свойств и свободной поверхностной энергии древесностружечных плит, статистический анализ выполняли с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) при p < 0,05 с использованием OriginPro 8.5.2.

3.1 Характеристика сырья

Частицы виноградных гребней (GS) и лозы (VS) были охарактеризованы с помощью FTIR-анализа, и полученные спектры представлены на РИСУНКЕ 1. Из-за лигноцеллюлозной природы GS и VS основными компонентами являются целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин (ок. 70–90%), и по этой причине нормализация значений интенсивности обоих FTIR-спектров была выполнена с использованием полосы валентных колебаний C–O, C–C и C–C–O при 1028 ± 5 см⁻¹.

РИСУНОК 1 Спектры FTIR виноградных гребней (GS) и лозы (VS). Выделенные зоны относятся к соответствующим полосам обоих материалов.

Как наблюдалось, GS и VS демонстрируют сходные спектры поглощения (Рисунок 1). Широкая полоса при ок. 3400 см⁻¹ относится к валентным колебаниям –OH (Prozil и др., 2012; Pujol и др., 2013; Prozil и др., 2014; Santos и др., 2022a). При ок. 2935 см⁻¹ и 2873 см⁻¹ идентифицированы два острых пика, связанных с асимметричным и симметричным растяжением –CH₂ соответственно (Prozil и др., 2012; Pujol и др., 2013; Prozil и др., 2014; Santos и др., 2022a). В случае частиц GS наблюдалось увеличение интенсивности обоих пиков, что указывает на высокое содержание восков и масел (Prozil и др., 2012; Pujol и др., 2013; Prozil и др., 2014; Santos и др., 2022a). Кроме того, область, относящаяся к присутствию полифенолов (от 1300 см⁻¹ до 1800 см⁻¹), также усилена в случае частиц GS (Рисунок 1), что подтверждает их высокий потенциал для извлечения фенольных соединений (Troilo и др., 2021; Jesus и др., 2022; Rodrigues и др., 2023).

3.2 Характеристика экстрактов

Извлечение полифенольных соединений из виноградных гребней является широко изучаемой темой из-за значительного количества лигнина и танинов в их составе (Pujol и др., 2013; Prozil и др., 2014; Rodrigues и др., 2022). Кроме того, щелочная экстракция является хорошо известным методом выделения фенолов и лигнина из лигноцеллюлозной биомассы, имеющим несколько эксплуатационных преимуществ, таких как низкая токсичность, безопасность и интересный выход (Cavali и др., 2020; Oriez и др., 2020; Deniz, 2023). Частицы виноградных гребней использовались для щелочной экстракции с целью получения богатого фенолами жидкого экстракта, демонстрирующего потенциал в качестве клея. Для оптимизации процесса были изучены два экстрагента, а именно гидроксид натрия (NaOH) и карбонат натрия (Na₂CO₃). Более того, также было оценено влияние концентрации обоих агентов с использованием водных растворов с концентрацией 0,1%, 0,5% и 1,0% вес/об. Дистиллированная вода также использовалась в качестве экстрагента для сравнения. Для каждого эксперимента определяли эффективность экстракции (EE), а конечные экстракты химически охарактеризовывали с точки зрения общего содержания фенолов (TPC), общего содержания флавоноидов (TFC) и антиоксидантной активности (AA), и результаты представлены в таблице 2.

ТАБЛИЦА 2 Эффективность экстракции (EE), общее содержание фенолов (TPC), общее содержание флавоноидов (TFC) и антиоксидантная активность (AA) полученных экстрактов.

Примечание: Данные представлены как среднее ± СО (n = 3). Значения в одном столбце с разными надстрочными буквами значительно различаются при p < 0,05. GAE, эквивалент галловой кислоты; CE, эквивалент катехина.

Как можно наблюдать, экстрагент оказал значительное влияние (p < 0,05) на EE процесса (Таблица 2). Использование NaOH или Na₂CO₃ в качестве экстрагентов позволило улучшить эффективность по сравнению с одной водой, увеличив EE с 2,13% (EXT0, Таблица 2) до 2,44% и 3,02% соответственно (EXT1 и EXT4, Таблица 2). Однако было замечено резкое изменение химических свойств экстрактов. Использование NaOH (EXT1, Таблица 2) и Na₂CO₃ (EXT4, Таблица 2) в качестве экстрагентов позволило получить экстракты с более высоким содержанием фенолов и флавоноидов, чем экстракт, полученный с использованием воды (EXT0, Таблица 2). Кроме того, антиоксидантная способность экстрактов также была значительно увеличена (p < 0,05) при изменении экстрагента с ок. 18% (EXT0, Таблица 2) до более чем 40% (EXT1 и EXT4, Таблица 2). Согласно литературе, многочисленные фенольные соединения, присутствующие в лигноцеллюлозной биомассе, такой как виноградные гребни, высокорастворимы в щелочных условиях, что позволяет их выделять и извлекать (Cavali и др., 2020; Oriez и др., 2020). Поэтому использование водных растворов слабых и сильных оснований, таких как Na₂CO₃ и NaOH, в качестве растворителя в процессе экстракции позволяет получать высокообогащенные смеси полифенолов, таких как танины, флаван-3-олы, гидроксикоричные кислоты, мономерные и олигомерные флавонолы и стильбены (Cavali и др., 2020; Oriez и др., 2020; Troilo и др., 2021).

Регулируя концентрацию экстрагентов, удалось значительно улучшить (p < 0,05) эффективность экстракции. При концентрациях NaOH 0,5% и 1,0% EE была улучшена до 5,76% (EXT2, Таблица 2) и 8,92% (EXT3, Таблица 2) соответственно. В случае Na₂CO₃ эффективность была в 1,5 и 2 раза выше при концентрациях 0,5% (EXT5, Таблица 2) и 1,0% (EXT6, Таблица 2) соответственно по сравнению с результатом, полученным при концентрации Na₂CO₃ 0,1% (EXT4, Таблица 2). С точки зрения химического состава как содержание фенолов, так и флавоноидов следуют той же тенденции с значительным увеличением при повышении концентраций NaOH или Na₂CO₃ (Таблица 2). С другой стороны, изменение антиоксидантной способности экстрактов демонстрирует совершенно разное поведение в зависимости от используемого экстрагента. В случае экстракций с NaOH повышение концентрации улучшает извлечение фенольных соединений и флавоноидов, что привело к увеличению AA экстрактов (EXT1-EXT3, Таблица 2). Однако в случае Na₂CO₃ антиоксидантный потенциал снижался с увеличением содержания производных фенолов и флавоноидов (EXT4-6, Таблица 2), что может указывать на антагонистический эффект между извлеченными полифенолами. Согласно литературе, когда в экстракте присутствуют два или более антиоксидантных соединения, может возникать антагонистический эффект, препятствующий общей антиоксидантной активности экстракта (Meyer и др., 1998; Pinelo и др., 2004; Hajimehdipoor и др., 2014; Skroza и др., 2022; Uduwana и др., 2023). Этот эффект может быть вызван химическими взаимодействиями между фенольными соединениями, которые могут производить более слабые антиоксидантные виды, образовывать комплексы и аддукты, способствовать реакциям полимеризации и нейтрализовать окислительные радикалы (Meyer и др., 1998; Pinelo и др., 2004; Hajimehdipoor и др., 2014; Skroza и др., 2022; Uduwana и др., 2023). Например, Meyer и др. (1998) доказали антагонистический эффект в отношении антиоксидантной активности катехина при комбинировании с кверцетином, цианидином, кофейной и эллаговой кислотами из-за химического взаимодействия между их функциональными группами и, следовательно, сниженной доступности гидроксильных групп для окисления (Meyer и др., 1998). Кроме того, Uduwana и др. (2023) наблюдали тот же эффект при комбинировании зеленого чая с пчелиным медом и экстрактами Citrus limonum (Uduwana и др., 2023). Hajimehdipoor и др. (2014) сделали вывод, что тройные комбинации кверцетина, розмариновой кислоты, рутина, галловой кислоты и кофейной кислоты также демонстрируют антагонистический эффект в отношении антиоксидантной активности (Hajimehdipoor и др., 2014).

Влияние экстрагентов (вода, NaOH и Na₂CO₃) на химический состав экстрактов (EXT0, EXT3 и EXT6) было оценено с помощью FTIR-ATR, и полученные спектры представлены на РИСУНКЕ 2A. Нормализация значений интенсивности была выполнена с использованием полосы ароматических скелетных колебаний при (1600 ± 5) см⁻¹.

РИСУНОК 2 (A) Спектры FTIR EXT0, EXT3 и EXT6 и (B) увеличение области от 600 до 1800 см⁻¹. Выделенные зоны относятся к полосам/пикам, характерным для полученных экстрактов.

Как и ожидалось, экстракты виноградных гребней богаты флавоноидами и стильбенами (Anastasiadi и др., 2012), и независимо от используемых условий экстракции все экстракты показали наличие характерных полос из-за присутствия этих полифенольных соединений (Рисунок 2A). Однако интенсивность этих полос низка в спектре экстракта, полученного с использованием только воды в качестве экстрагента (EXT0). Это подтверждает результаты, полученные для характеристики содержания фенолов и флавоноидов (Таблица 2). Низкое количество экстрагируемых полифенольных соединений в экстракте, полученном только с водой, связано с тем, что большинство водорастворимых соединений были ранее экстрагированы в процессе виноделия.

Что касается экстрактов, полученных с использованием щелочных экстрагентов (NaOH и Na₂CO₃), было интересно увидеть, что использованный щелочной агент повлиял на соединения, присутствующие в экстрактах. Спектры экстракта, полученного с NaOH (EXT3, Рисунок 2B), показывают более высокое содержание стильбенов в экстракте из-за интенсивности его характерных полос: двойного пика при ок. 1600 см⁻¹ и ок. 1568 см⁻¹, соответствующих валентным колебаниям ароматической двойной связи C=C и олеофильным валентным колебаниям C=C, пиков при ок. 1516 см⁻¹ и ок. 1463 см⁻¹ из-за колебаний бензольного скелета, при ок. 987 см⁻¹ и ок. 956 см⁻¹ из-за деформационных колебаний C=C–H (Ricci и др., 2015; Santos и др., 2022a; Santos и др., 2022b).

Кроме того, спектр экстракта, полученного с Na₂CO₃ (EXT 6), показывает высокую долю танинов в экстракте, основываясь на интенсивности полос при 1334 см⁻¹, 338 см⁻¹ и 1283 см⁻¹ из-за деформационных колебаний C–O–H первичных и третичных спиртов; 1235 см⁻¹ из-за валентных колебаний циклического эфира C–O–C; 1028 см⁻¹ из-за деформационных колебаний ароматического цикла в плоскости, характерных для присутствия конденсированных танинов, и полос при 1728 см⁻¹ из-за колебаний групп C=O (Pujol и др., 2013; Santos и др., 2022a; Santos и др., 2022b; Čabalová и др., 2023), при 1240 см⁻¹ из-за валентных колебаний групп C–O; и при 865 см⁻¹ из-за деформационных колебаний ароматических C–H вне плоскости, характерных для присутствия гидролизуемых танинов (Grasel и др., 2016).

Связующие свойства всех экстрактов были оценены с помощью ABES. Поэтому экстракты были предварительно сконцентрированы с помощью ротационного испарителя до достижения содержания твердых веществ 15%. На РИСУНКЕ 3 представлена прочность на сдвиг каждого экстракта после горячего прессования при 120 °C и различном времени прессования.

РИСУНОК 3 Прочность на сдвиг по ABES всех экстрактов после горячего прессования при различном времени прессования (10, 30, 60, 120 и 180 с) и 120 °C.

Все экстракты доказали наличие адгезионных свойств, достигая прочности на сдвиг более 1,0 МПа после 60 секунд прессования при 120 °C (Рисунок 3). Однако были отмечены значительные различия в отношении максимума производительности (Рисунок 3). В случае EXT0 максимум прочности на сдвиг составил 1,5 МПа и был достигнут только после 180 секунд прессования (Рисунок 3). При использовании экстрагента (NaOH или Na₂CO₃) связующая способность экстрактов была значительно улучшена (Рисунок 3). В отношении Na₂CO₃ (EXT4-6, Рисунок 3) наилучшая связующая производительность была зарегистрирована после 120 с (независимо от концентрации), что означает на 33% меньше требуемого времени прессования для полного отверждения при 120 °C. Кроме того, более высокие концентрации Na₂CO₃ (0,5% и 1,0%) незначительно увеличили максимумы прочности на сдвиг до 1,6 МПа и 1,7 МПа (EXT5 и EXT6 соответственно; Рисунок 3). Таким же образом экстракты NaOH (EX1-3) также показали лучшие результаты, чем EXT0, не только за счет сокращения времени прессования (в случае EXT1), но и за счет увеличения максимальной прочности на сдвиг до значений более 2,0 МПа (EXT2 и EXT3, Рисунок 3). Эти результаты тесно связаны с химическим составом экстрактов, в частности с содержанием фенолов. Как уже обсуждалось ранее, горячая водная экстракция имеет низкую эффективность извлечения фенолов и флавоноидов из виноградных гребней по сравнению со щелочными экстрагентами (Таблица 2). В литературе отмечается, что жидкостная экстракция лигноцеллюлозной биомассы, такой как виноградные гребни, генерирует смесь длинноцепочечных и короткоцепочечных полимеров, которые могут быть успешно использованы в качестве биоклеев в различных отраслях промышленности (Muranaka и др., 2017; Ferreira-Santos и др., 2020; Sun и др., 2022; Zhang и др., 2022; Li и др., 2023; Šernek and Žigon, 2023). Связующий потенциал обычно связан с присутствием фенольных соединений, и высокое количество полифенолов обычно приводит к повышенной связующей способности экстрактов (Friedman and Jürgens, 2000; Benito-González и др., 2020; Oriez и др., 2020; Troilo и др., 2021; Rodrigues и др., 2023). Поэтому экстракты NaOH (EXT1-3; Рисунок 3) демонстрируют улучшенные адгезионные свойства по сравнению с экстрактами Na₂CO₃ (EXT4-6, Рисунок 3) и водными экстрактами (EXT0, Рисунок 3), возможно, из-за более высоких TPC и TFC (Таблица 2).

3.3 Характеристики древесностружечных плит

Было оценено использование виноградных гребней в качестве сырья для производства биоклеев для применения в промышленности древесностружечных плит. Таким образом, EXT3, экстракт с наилучшей связующей способностью, был выбран в качестве клея, и два типа частиц использовались в качестве лигноцеллюлозной матрицы, а именно виноградные гребни и лоза. Цель состояла в том, чтобы оценить концепцию циркулярной экономики, когда виноградные гребни используются для обоих применений (производство клея и волокна), а также изучить влияние использования других типов отходов виноделия (лозы) на улучшение физико-механических свойств композитных панелей. Лоза имеет высокое содержание целлюлозы (Benito-González и др., 2020; Senila и др., 2020; Jesus и др., 2022), что предоставляет этому побочному продукту повышенную устойчивость к растягивающим усилиям по сравнению с виноградными гребнями. Таким образом, EXT3 был предварительно сконцентрирован для достижения содержания твердых веществ 20% перед изготовлением панелей. Композитные панели прессовали горячим способом при 160 °C в течение 10 минут при фиксированной толщине 8 мм с 10 мас.% клея. На РИСУНКЕ 4 представлены полученные композитные панели с использованием частиц виноградных гребней (GS_P, Рисунок 4A) и лозы (VS_P, Рисунок 4B).

РИСУНОК 4 Образцы композитных панелей, изготовленных с использованием (A) частиц виноградных гребней (GS_P) и (B) частиц лозы (VS_P) в качестве матрицы и EXT3 в качестве биоклея.

Физико-механические показатели обоих материалов были оценены с точки зрения плотности (D), влажности (MC), прочности на внутреннее растяжение (IB), прочности на изгиб (IB) и разбухания по толщине (TS), и результаты представлены в таблице 3.

ТАБЛИЦА 3 Плотность (D), влажность (MC), прочность на внутреннее растяжение (IB), прочность на изгиб (BS) и разбухание по толщине (TS) композитных панелей, изготовленных с использованием EXT3 в качестве клея и частиц виноградных гребней (GS) и лозы (VS).

Примечание: Данные представлены как среднее ± СО (n = 3). Значения в одном столбце с разными надстрочными буквами значительно различаются при p < 0,05.

c Согласно стандарту EN 312 для древесностружечных плит диапазоном толщины 6–13 мм; n.r., нет требования.

Как и ожидалось, оба композитных материала демонстрируют сходную (p < 0,05) толщину и плотность (ок. 8,5 мм и 850 кг/м³, Таблица 3). Кроме того, влажность также была очень близка в обоих случаях (p < 0,05) со значениями от 4% до 5% (Таблица 3). Тем не менее, механические свойства существенно различаются в зависимости от типа используемых частиц. В случае GS_P IB составила 0,25 МПа, а BS — 2,2 МПа (Таблица 3). При использовании частиц VS механические свойства были значительно улучшены (p < 0,05) с IB 0,66 МПа и BS 4,0 МПа (Таблица 3). Как упоминалось ранее, лоза имеет более высокое содержание целлюлозы, чем виноградные гребни, что обеспечивает ей более высокую устойчивость. Кроме того, смесь частиц виноградных гребней имеет меньшую долю материала размером от 1 до 2 мм, чем смесь лозы, поскольку частицы GS менее плотные, и по этой причине процесс измельчения генерирует большее количество мелких частиц (от 500 мкм до 1 мм), что может отрицательно сказаться на механических свойствах. Хотя BS значительно ниже требований для древесностружечных плит типа P1 согласно EN 312 (Таблица 3), значение IB было в 2,3 раза выше (Таблица 3), что доказывает перспективность применения VS_P. Что касается TS, результаты показали, что GS_P имеет гораздо более высокую устойчивость к разбуханию, чем VS_P (Таблица 3), что может быть связано с более высокой олеофильной характеристикой частиц GS, что уже было доказано FTIR-анализом (Рисунок 1), обеспечивая композитному материалу более низкую тенденцию к поглощению воды и, следовательно, к разбуханию. Кроме того, более низкое содержание целлюлозы в частицах виноградных гребней (по сравнению с частицами лозы) также способствует гидрофобной характеристике GS_P, способствуя снижению TS (Prozil и др., 2012; Benito-González и др., 2020; Senila и др., 2020).

Принимая во внимание упаковочное назначение этих композитных материалов, обе панели были охарактеризованы с точки зрения смачиваемости, и результаты представлены в таблице 4.

ТАБЛИЦА 4 Краевой угол (с использованием воды и дийодметана) и свободная поверхностная энергия композитных панелей из виноградных гребней (GS_P) и лозы (VS_P).

Краевые углы были очень сходными (p < 0,05) при использовании воды в качестве тестовой жидкости (ок. 50°, Таблица 4), что показывает эквивалентную гидрофильность поверхности обоих композитных материалов. Однако при использовании дийодметана (Таблица 4) GS_P показал более высокий краевой угол (ок. 70°, Таблица 4), чем VS_P (ок. 56°, Таблица 4), что может указывать на более низкую тенденцию к проникновению масел и жиров (Candan и др., 2012; Wang и др., 2017; Danish и др., 2019). Хотя свободная поверхностная энергия, по-видимому, подтверждает эту тенденцию, причем VS_P достигает самого высокого значения (ок. 52 мДж/м², Таблица 4), разница не была статистически значимой (p < 0,05). Таким образом, GS_P представляется ценной альтернативой для рассмотрения в упаковочных решениях не только из-за 100% био-характера, но и из-за его механических свойств и свойств смачиваемости, которые обеспечивают устойчивость к механическим нагрузкам, вызванным обращением и транспортировкой, а также снижают химическую миграцию соединений из упаковки в пищу.

Экстракты виноградных гребней были успешно применены в качестве сырья для производства биоклея. Были оценены два различных экстрагента, а именно NaOH и Na₂CO₃, а также влияние их концентрации на эффективность экстракции. Экстракты были охарактеризованы с точки зрения состава (общее содержание фенолов и флавоноидов, антиоксидантная активность и FTIR) и связующей способности (ABES).

Эффективность экстракции была улучшена при использовании NaOH в качестве экстрагента по сравнению с водой и Na₂CO₃ с заметными различиями в химическом составе соответствующих экстрактов. Согласно FTIR-анализу, NaOH был более эффективен при извлечении стильбенов, в то время как экстракты, полученные с использованием Na₂CO₃, демонстрируют более высокую долю танинов. Более того, повышение концентрации экстрагентов способствовало эффективному увеличению солюбилизации полифенолов, таких как фенолы и флавоноиды, и, следовательно, улучшению эффективности процесса. Что касается адгезионных свойств, экстракты NaOH также демонстрируют улучшенную способность при прессовании при 120°C.

Композитный материал на 100% из отходов винодельческой промышленности был разработан путем смешивания экстракта с наилучшими показателями с частицами лозы/виноградных гребней. Физико-механические показатели композитных панелей были значительно затронуты типом выбранных лигноцеллюлозных частиц. Частицы лозы позволили разработать композитный материал с повышенной устойчивостью с точки зрения механических свойств (прочность на внутреннее растяжение и изгиб) по сравнению с композитным материалом, изготовленным с использованием частиц виноградных гребней. Однако использование частиц виноградных гребней позволило получить меньшее разбухание по толщине, что может быть связано с более высоким содержанием восков. Кроме того, свойства смачиваемости демонстрируют более низкую тенденцию панели из виноградных гребней к проникновению масел и жиров, что имеет большое значение с точки зрения химического загрязнения между пищей и упаковкой.

Учитывая применение в упаковке пищевых продуктов, композитные материалы, полученные из отходов виноделия, могут быть ценной альтернативой для изучения с целью повышения устойчивости этой отрасли без ущерба для устойчивости, функциональности и качества.

Вспомогательные материалы для этой статьи можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frfst.2024.1376415/full#supplementary-material

1. Anastasiadi M., Pratsinis H., Kletsas D., Skaltsounis A. L., Haroutounian S. A. (2012). Grape stem extracts: polyphenolic content and assessment of their in vitro antioxidant properties. LWT - Food Sci. Technol. 48 (2), 316–322. doi: 10.1016/j.lwt.2012.04.006. CrossRef Google Scholar

2. Atatoprak T., Amorim M. M., Ribeiro T., Pintado M., Madureira A. R. (2022). Grape stalk valorization for fermentation purposes. Food Chem. Mol. Sci. 4, 100067. doi: 10.1016/j.fochms.2021.100067. CrossRef Google Scholar

3. Baptista S. L., Romaní A., Cunha J. T., Domingues L. (2023). Multi-feedstock biorefinery concept: valorization of winery wastes by engineered yeast. J. Environ. Manage 326, 116623. doi: 10.1016/j.jenvman.2022.116623. CrossRef Google Scholar

4. Bascón-Villegas I., Pereira M., Espinosa E., Sánchez-Gutiérrez M., Rodríguez A., Pérez-Rodríguez F. (2022). A new eco-friendly packaging system incorporating lignocellulose nanofibres from agri-food residues applied to fresh-cut lettuce. J. Clean. Prod. 372. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.133597. CrossRef Google Scholar

5. Benito-González I., Jaén-Cano C. M., López-Rubio A., Martínez-Abad A., Martínez-Sanz M. (2020). Valorisation of vine shoots for the development of cellulose-based biocomposite films with improved performance and bioactivity. Int. J. Biol. Macromol. 165, 1540–1551. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.09.240. CrossRef Google Scholar

6. Botelho R. V., Bennemann G. D., Torres Y. R., Sato A. J. (2018). Potential for use of the residues of the wine industry in human nutrition and as agricultural input. In: Jordão A. M., Cosme F. (Eds.). Rijeka: IntechOpen. Ch. 15. Google Scholar

7. Čabalová I., Krilek J., Kačík F., Lagaňa R., Jurczyková T. (2023). Valorization of wood-based waste from grapevine. Forests 14 (3), 442. doi: 10.3390/f14030442. CrossRef Google Scholar

8. Candan Z., Büyüksarı U., Korkut S., Unsal O., Çakıcıer N. (2012). Wettability and surface roughness of thermally modified plywood panels. Ind. Crops Prod. 36 (1), 434–436. doi: 10.1016/j.indcrop.2011.10.010. CrossRef Google Scholar

9. Cavali M., Soccol C. R., Tavares D., Zevallos Torres L. A., Oliveira de Andrade Tanobe V., Zandoná Filho A., et al. (2020). Effect of sequential acid-alkaline treatment on physical and chemical characteristics of lignin and cellulose from pine (Pinus spp.) residual sawdust. Bioresour. Technol. 316, 123884. doi: 10.1016/j.biortech.2020.123884. CrossRef Google Scholar

10. Contreras M del M., Romero-García J. M., López-Linares J. C., Romero I., Castro E. (2022). Residues from grapevine and wine production as feedstock for a biorefinery. Food Bioprod. Process. 134, 56–79. doi: 10.1016/j.fbp.2022.05.005. CrossRef Google Scholar

11. Danish M., Nadhari WNAW., Ahmad T., Hashim R., Sulaiman O., Ahmad M., et al. (2019). Surface measurement of binderless bio-composite particleboard through contact angle and fractal surfaces. Measurement 140, 365–372. doi: 10.1016/j.measurement.2019.03.049. CrossRef Google Scholar

12. Debeaufort F. (2021). Wood-based packaging. Packag. Mater. Process. Food, Pharm. Cosmet. 1–18. doi: 10.1002/9781119825081.ch1. CrossRef Google Scholar

13. Deniz I. (2023). Lignin recovery using alkaline pretreatment of walnut shells. Chem. Eng. Technol. 46 (9), 1911–1914. doi: 10.1002/ceat.202200586. CrossRef Google Scholar

14. Ferreira-Santos P., Zanuso E., Genisheva Z., Rocha C. M. R., Teixeira J. A. (2020). Green and sustainable valorization of bioactive phenolic compounds from pinus by-products. Molecules 25 (12), 2931. doi: 10.3390/molecules25122931. CrossRef Google Scholar

15. Filippi K., Georgaka N., Alexandri M., Papapostolou H., Koutinas A. (2021). Valorisation of grape stalks and pomace for the production of bio-based succinic acid by Actinobacillus succinogenes. Ind. Crops Prod. 15, 168. doi: 10.1016/j.indcrop.2021.113578. CrossRef Google Scholar

16. Friedman M., Jürgens H. S. (2000). Effect of pH on the stability of plant phenolic compounds. J. Agric. Food Chem. 48 (6), 2101–2110. doi: 10.1021/jf990489j. CrossRef Google Scholar

17. Gao Z., Lang X., Chen S., Zhao C. (2021). Mini-review on the synthesis of lignin-based phenolic resin. Energy Fuels 35, 18385–18395. doi: 10.1021/acs.energyfuels.1c03177. CrossRef Google Scholar

18. Grasel F. dos S., Ferrão M. F., Wolf C. R. (2016). Development of methodology for identification the nature of the polyphenolic extracts by FTIR associated with multivariate analysis. Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 153, 94–101. doi: 10.1016/j.saa.2015.08.020. CrossRef Google Scholar

19. Hajimehdipoor H., Shahrestani R., Shekarchi M. (2014). Investigating the synergistic antioxidant effects of some flavonoid and phenolic compounds. Res. J. Pharmacogn. (RJP) 1. Google Scholar

20. Jesus M., Romaní A., Mata F., Domingues L. (2022). Current options in the valorisation of vine pruning residue for the production of biofuels, biopolymers, antioxidants, and bio-composites following the concept of biorefinery: a review. Polymers 14, 1640. doi: 10.3390/polym14091640. CrossRef Google Scholar

21. Ju J., Jin S., Kim S., Choi J. H., Lee H. A., Son D., et al. (2022). Addressing the shortcomings of polyphenol-derived adhesives: achievement of long shelf life for effective hemostasis. ACS Appl. Mater Interfaces 14 (22), 25115–25125. doi: 10.1021/acsami.2c03930. CrossRef Google Scholar

22. Li W., Sun H., Wang G., Sui W., Dai L., Si C. (2023). Lignin as a green and multifunctional alternative to phenol for resin synthesis. Green Chem. 25, 2241–2261. doi: 10.1039/d2gc04319j. CrossRef Google Scholar

23. Meyer A. S., Heinonen M., Frankel E. N. (1998). Antioxidant interactions of catechin, cyanidin, caffeic acid, quercetin, and ellagic acid on human LDL oxidation. Food Chem. 61 (1), 71–75. doi: 10.1016/s0308-8146(97)00100-3. CrossRef Google Scholar

24. Mujtaba M., Lipponen J., Ojanen M., Puttonen S., Vaittinen H. (2022). Trends and challenges in the development of bio-based barrier coating materials for paper/cardboard food packaging; a review. Sci. Total Environ. 851, 158328. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.158328. CrossRef Google Scholar

25. Muranaka Y., Nakagawa H., Hasegawa I., Maki T., Hosokawa J., Ikuta J., et al. (2017). Lignin-based resin production from lignocellulosic biomass combining acidic saccharification and acetone-water treatment. Chem. Eng. J. 308, 754–759. doi: 10.1016/j.cej.2016.09.117. CrossRef Google Scholar

26. Ntalos G. A., Grigoriou A. H. (2002). Characterization and utilisation of vine prunings as a wood substitute for particleboard production. Ind. Crops Prod. 16 (1), 59–68. doi: 10.1016/s0926-6690(02)00008-0. CrossRef Google Scholar

27. Oriez V., Peydecastaing J., Pontalier P. Y. (2020). Lignocellulosic biomass mild alkaline fractionation and resulting extract purification processes: conditions, yields, and purities. Clean. Technol. 2 (1), 91–115. doi: 10.3390/cleantechnol2010007. CrossRef Google Scholar

28. Pinelo M., Manzocco L., Nuñez M. J., Nicoli M. C. (2004). Interaction among phenols in food fortification: negative synergism on antioxidant capacity. J. Agric. Food Chem. 52 (5), 1177–1180. doi: 10.1021/jf0350515. CrossRef Google Scholar

29. Prozil S. O., Evtuguin D. V., Lopes L. P. C. (2012). Chemical composition of grape stalks of Vitis vinifera L. from red grape pomaces. Ind. Crops Prod. 35 (1), 178–184. doi: 10.1016/j.indcrop.2011.06.035. CrossRef Google Scholar

30. Prozil S. O., Evtuguin D. V., Silva A. M. S., Lopes L. P. C. (2014). Structural characterization of lignin from grape stalks (Vitis vinifera L.). J. Agric. Food Chem. 62 (24), 5420–5428. doi: 10.1021/jf502267s. CrossRef Google Scholar

31. Pujol D., Liu C., Fiol N., Olivella M. À., Gominho J., Villaescusa I., et al. (2013). Chemical characterization of different granulometric fractions of grape stalks waste. Ind. Crops Prod. 50, 494–500. doi: 10.1016/j.indcrop.2013.07.051. CrossRef Google Scholar

32. Qasim U., Osman A. I., Al-Muhtaseb A. H., Farrell C., Al-Abri M., Ali M., et al. (2021). Renewable cellulosic nanocomposites for food packaging to avoid fossil fuel plastic pollution: a review. Environ. Chem. Lett. 19, 613–641. doi: 10.1007/s10311-020-01090-x. CrossRef Google Scholar

33. Ricci A., Parpinello G. P., Olejar K. J., Kilmartin P. A., Versari A. (2015). Attenuated total reflection mid-infrared (ATR-MIR) spectroscopy and chemometrics for the identification and classification of commercial tannins. Appl. Spectrosc. 69 (11), 1243–1250. doi: 10.1366/15-07957. CrossRef Google Scholar

34. Rodrigues R. P., Gando-Ferreira L. M., Quina M. J. (2022). Increasing value of winery residues through integrated biorefinery processes: a review. Molecules 27 (15), 4709. doi: 10.3390/molecules27154709. CrossRef Google Scholar

35. Rodrigues R. P., Sousa A. M., Gando-Ferreira L. M., Quina M. J. (2023). Grape pomace as a natural source of phenolic compounds: solvent screening and extraction optimization. Molecules 28 (6), 2715. doi: 10.3390/molecules28062715. CrossRef Google Scholar

36. Sánchez-Safont E. L., Aldureid A., Lagarón J. M., Gámez-Pérez J., Cabedo L. (2018). Biocomposites of different lignocellulosic wastes for sustainable food packaging applications. Compos B Eng. 145, 215–225. doi: 10.1016/j.compositesb.2018.03.037. CrossRef Google Scholar

37. Santos J., Escobar-Avello D., Magalhães P., Magalhães F. D., Martins J. M., González-Álvarez J., et al. (2022b). High-value compounds obtained from grape canes (Vitis vinifera L.) by steam pressure alkali extraction. Food Bioprod. Process. 133, 153–167. doi: 10.1016/j.fbp.2022.04.003. CrossRef Google Scholar

38. Santos J., Fernandes R. A., Ferreira N., Ferreira I., Vieira C., Magalhães F. D., et al. (2024). New particleboards for food-packaging from poplar peeling by-products using a circular economy approach. Int. J. Adhes. Adhes. 129, 103563. doi: 10.1016/j.ijadhadh.2023.103563. CrossRef Google Scholar

39. Santos J., Pereira J., Escobar-Avello D., Ferreira I., Vieira C., Magalhães F. D., et al. (2022a). Grape canes (Vitis vinifera L.) applications on packaging and particleboard industry: new bioadhesive based on grape extracts and citric acid. Polym. (Basel) 14 (6), 1137. doi: 10.3390/polym14061137. CrossRef Google Scholar

40. Santos J., Pereira J., Ferra J., Magalhães F. D., Martins J. M., Carvalho L. H. (2021). New cardoon (Cynara cardunculus L.) particleboards using cardoon leaf extract and citric acid as bio-adhesive. Mater. Circ. Econ. 3 (1), 14. doi: 10.1007/s42824-021-00027-1. CrossRef Google Scholar

41. Senila L., Kovacs E., Scurtu D. A., Cadar O., Becze A., Senila M., et al. (2020). Bioethanol production from vineyard waste by autohydrolysis pretreatment and chlorite delignification via simultaneous saccharification and fermentation. Molecules 25, 2606. doi: 10.3390/molecules25112606. CrossRef Google Scholar

42. Šernek M., Žigon J. (2023). Curing and adhesive bond strength development in naturally-based adhesives. Biobased Adhesives Sources, Charact. Appl. doi: 10.1002/9781394175406.ch7. CrossRef Google Scholar

43. Skroza D., Šimat V., Vrdoljak L., Jolić N., Skelin A., Čagalj M., et al. (2022). Investigation of antioxidant synergisms and antagonisms among phenolic acids in the model matrices using FRAP and ORAC methods. Antioxidants 11 (9), 1784. doi: 10.3390/antiox11091784. CrossRef Google Scholar

44. Sun Y., Pang H., Li Z., Kang H., Zhang S. (2022). Polyphenols induced in situ organic-inorganic crosslinking/mineralization strategy for constructing eco-friendly soy adhesive with high waterproof bonding strength. Compos B Eng. 242. doi: 10.1016/j.compositesb.2022.110027. CrossRef Google Scholar

45. Troilo M., Difonzo G., Paradiso V. M., Summo C., Caponio F. (2021). Bioactive compounds from vine shoots, grape stalks, and wine lees: their potential use in agro-food chains. Foods 10, 342. doi: 10.3390/foods10020342. CrossRef Google Scholar

46. Uduwana S., Abeynayake N., Wickramasinghe I. (2023). Synergistic, antagonistic, and additive effects on the resultant antioxidant activity in infusions of green tea with bee honey and Citrus limonum extract as additives. J. Agric. Food Res. 12, 100571. doi: 10.1016/j.jafr.2023.100571. CrossRef Google Scholar

47. Wang L., Elahi E., Zhou Y., Wang L., Zhang S. (2022). A review of packaging materials' consumption regulation and pollution control. Sustain. Switz. 14 (23), 15866–15916. doi: 10.3390/su142315866. CrossRef Google Scholar

48. Wang X., Wang F., Yu Z., Zhang Y., Qi C., Du L. (2017). Surface free energy and dynamic wettability of wood simultaneously treated with acidic dye and flame retardant. J. Wood Sci. 63 (3), 271–280. doi: 10.1007/s10086-017-1621-8. CrossRef Google Scholar

49. Wronka A., Kowaluk G. (2019). Selected properties of particleboard made of raspberry Rubus idaeus L. lignocellulosic particles. Ann. WULS, For. Wood Technol. 105 (105), 113–124. doi: 10.5604/01.3001.0013.7727. CrossRef Google Scholar

50. Yeniocak M., Göktaş O., Erdil Y. Z., Özen E., Alma M. H. (2014). Investigating the use of vine pruning stalks (Vitis vinifera L. CV sultani) as raw material for particleboard manufacturing. Wood Res. 59 (1), 167–176. Google Scholar

51. Zhang H., Xiao Y., Chen P., Cao H., Bai W., Yang Z., et al. (2022). Robust natural polyphenolic adhesives against various harsh environments. Biomacromolecules 23 (8), 3493–3504. doi: 10.1021/acs.biomac.2c00704. CrossRef Google Scholar

Fernandes RA, Lopes S, Ferreira N, Santos J, Martins JM and Carvalho LH (2024) Binderless particleboards obtained 100% from winery by-products for the packaging industry. Front. Food. Sci. Technol. 4:1376415. doi: 10.3389/frfst.2024.1376415

Перевод статьи «Binderless particleboards obtained 100% from winery by-products for the packaging industry» авторов Fernandes RA, Lopes S, Ferreira N, Santos J, Martins JM and Carvalho LH ., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык