Extração e concentração de compostos bioativos a partir de trub quente de cervejaria

Abstract

A cerveja é a bebida alcoólica mais consumida mundialmente, sendo o Brasil o terceiro maior produtor mundial. Entretanto, o setor cervejeiro é responsável pela geração de uma quantidade considerável de resíduos. Dentre estes, os provenientes do uso de lúpulo ainda são poucos estudados e merecem atenção, pois possuem em sua composição altos teores de proteínas e compostos bioativos. Esta pesquisa investigou as características do trub quente, gerado na etapa de fervura, bem como a aplicação de processo de extração assistida por ultrassom (EAU), seguida de separação e concentração de compostos de elevado valor biológico, especialmente compostos fenólicos, usando nanofiltração. Verificou-se que o trub quente é constituído por elevado teor de água e considerável fração proteica, além de alto valor de acidez e condutividade elétrica. Ao avaliar as características bioativas da fração sólida do mesmo, obteve-se teor de compostos fenólicos totais (CFT) de 0,39 ± 0,01 mg GAE g-1 e teor de flavonoides de totais 18,04 ± 0,78 mg 100 g-1. A melhor condição de extração de CFT foi obtida a partir da otimização de parâmetros de um planejamento Box-Behnken, resultando em razão sólido:líquido 3:20, concentração de etanol de 90% e temperatura de 60 °C, resultando em um extrato contendo 24,13 mg GAE g-1. Na etapa de nanofiltração, o fluxo médio de permeado variou entre 2,69 e 0,99 kg m-2 h-1 em pressão constante de 18 bar à 25 °C. Neste processo, o fator de redução de volume (FRV) e o fator de concentração de CFT foram iguais a 1,43 e 1,14, respectivamente, tendo a membrana mostrado rejeição de aproximadamente 90% aos CFT. Complementarmente, o teor de flavonoides totais apresentou comportamento semelhante ao dos CFT, ou seja, maiores teores foram encontrados na fração concentrada, seguidos de alimentação e permeado do PSM. Estes resultados mostram a eficácia da separação de compostos bioativos durante o uso de processos com membranas, o que abre oportunidades para pesquisas futuras.

Abstract: Beer is the most consumed alcoholic beverage worldwide, with Brazil being the third largest producer in the world. However, the brewing sector is responsible for generating a considerable amount of waste. Among these, those from the hop utilization are still few studied and deserve attention, as they have high levels of proteins and bioactive compounds in their composition. This research investigated the characteristics of hot trub as well as the application of an ultrasound-assisted extraction process (UAE), followed by the separation and concentration of compounds of high biological value, especially phenolic compounds, using nanofiltration. The by-product consists of high-water content and considerable protein fraction, in addition to high acidity value and electrical conductivity. When evaluating the bioactive characteristics of the by-product, total phenolic compounds (CFT) content of 0.39 ± 0.01 mg GAE g-1 and flavonoid content of a total of 18.04 ± to 0.78 mg 100 g-1 were obtained. The best CFT extraction condition was obtained from the optimization of parameters of Box-Behnken planning, resulting in a solid: liquid ratio of 3:20, an ethanol concentration of 90%, and a temperature of 60 °C resulting in an extract containing 24.13 mg GAE g-1. In the nanofiltration stage, the average permeate flow varied from 2.69 to 0.99 kg m-2 h-1 at constant pressure from 18 bar to 25 °C. In this process, the volume reduction factor (FRV) and the CFT concentration factor were equal to 1.43 and 1.14, respectively, and the membrane showed a rejection of approximately 90% to the CFT. In addition, the total flavonoid content showed a behavior similar to the CFT, i.e., higher levels were found in the concentrated fraction, followed by feed and permeate streams. These results show the efficacy of the separation of bioactive compounds during the use of membrane processes, which opens opportunities for future research.