U ovom radu istražen je utjecaj ultrazvukom potpomognute ekstrakcije (UPE) bioaktivnih spojeva iz taloga crnih vina sorti Merlot i Vranac u odnosu na klasičnu ekstrakciju. Ispitan je utjecaj vremena ekstrakcije (120 s, 322.10 s, 810 s, 1297.90 s i 1500 s), primijenjene amplitude ultrazvučnog procesora snage 400W (30 %, 38.78 %, 60 %, 81.21 % i 90 %) i promjera sondi od 7 mm, 22 mm i 40 mm na sastav i količinu bioaktivnih spojeva u dobivenim ekstraktima. Polifenolni profil ekstrakata taloga određen je spektrofotometrijskim metodama i tekućinskom kromatografijom visoke djelotvornosti (HPLC). Spektrofotometrijske metode korištene su za određivanje antioksidacijske aktivnost (DPPH i FRAP metoda), ukupnih fenola i monomernih antocijana, a količina i vrsta fenolnih spojeva (flavonoli, flavanoli, fenolne kiseline, stilbeni, antocijani) određena je HPLC metodom. Primjenom računalnog programa Design Expert 9.0.4.1., proveden je postupak optimizacije procesa ultrazvukom potpomognute ekstrakcije (UPE) polifenolnih spojeva iz vinskih taloga, baziran na prinosu ekstrakcije. Optimalni uvjeti ekstrakcije definirani su maksimiziranjem vrijednosti najznačajnih istraživanih fenolnih spojeva. Najbolji ekstrakcijski kapacitet postignut je primjenom ultrazvučne sonde promjera 22 mm, primijenjenom amplitudom ultrazvučnog procesora od 90 % pri vremenu ekstrakcije u trajanju od 1500 sekundi. Ekstrakcija potpomognuta ultrazvukom se pokazala značajno učinkovitijom, jer se ekstrakcijski kapacitet svih istraživanih bioaktivnih spojeva povećao od 5 % do 120 %, a vrijeme ekstrakcije je skraćeno za 2,5 puta u odnosu na klasičnu ekstrakciju. Rezultati dobiveni za antioksidacijski potencijal korištenjem UPE pokazuju povećanje od 10.49 % do 75.53% (DPPH) i 20.27% do 114.34% (FRAP) u usporedbi s konvencionalnom metodom ekstrakcijom.