Isolamento e caracterização estrutural das arabinoxilanas da dreche cervejeira

Abstract

A dreche cervejeira é um subproduto resultante da filtração do mosto (líquido extraído) do processo de maceração durante o fabrico da cerveja. A dreche é composta maioritariamente de material de casca de cevada, tem 76,4 a 72,6 % de água e os restantes 23,4 a 27,4 correspondem à quantidade de matéria orgânica. A composição química da dreche seca consiste principalmente de polissacarídeos e proteínas. A maioria é polissacarídeos são arabinoxilanas (AX, 26,9 a 20,7%), celulose (8,9 a 17,8%) e β-glucanas (4,7 a 13,4%). As AX da dreche são compostas por uma cadeia linear de resíduos de xilose em ligação β(1→4), contendo resíduos de arabinose como cadeias laterais. Estes polímeros têm sido descritos como polissacarídeos com actividade prébiótica. Para considerar a dreche uma fonte de AX economicamente viável, a extracção desses polissacarídeos precisa de ser melhorada e diversificada. Isto é possível através da combinação de metodologias de extracção convencionais e novas tecnologias. Neste trabalho, a metodologia de extracção com reagentes alcalinos (KOH 0,1 M, 0,5 M, 1 M e 4 M) foi optimizada e adaptada ao processo industrial, tendose concluído que o processo mais eficiente envolve extracções mais prolongadas (24 h). A extracção das AX da dreche foi também realizada com irradiação de microondas de suspensões aquosas a diferentes temperaturas. A quantidade de AX isoladas pela extracção alcalina totalizaram 73% do total das AX da dreche e as AX extraídas por microondas representaram 43%. As AX extraídas com KOH são mais longas e a proporção de arabinose/xilose é menor do que as extraídas por micro-ondas. Estas duas tecnologias proporcionam uma grande variedade de AX e oligossacarídeos que estão disponíveis como ingredientes alimentares com possível actividade prebiótica.

The brewers’ spent grain (BSG) is a by-product resultant of the filtration of the liquid extracted from the mashing process during the brewing of beer. The BSG is composed majority of material from barley husks. The BSG has 76.4-72.6% of moisture content and 23.6-27.4% of organic material. The chemical composition of dry BSG consists mainly of polysaccharides and protein. The major polysaccharides are arabinoxylans (AX, 29,6-23,3%), cellulose (17%), and β-glucans. BSG arabinoxylans are composed by a backbone of β-(1→4)-linked xylose residues containing single arabinose units as side chains. These polymers have been shown to be a source of polysaccharides with prebiotic activity. To consider the BSG a source of AX economically feasible, the extraction of these polysaccharides need to be improved and diversified. This is possible by combining conventional and newer technologies. In this work, the methodology of extraction with alkali reagents (KOH 0.1 M, 0.5 M, 1 M, and 4 M) was optimized and adapted to the industrial process, allowing to conclude that the more efficient procedure need to used longer alkali extractions of 24 h. As microwave extraction has been recently proposed for extraction of AX from the flour industry barley residue, in this study, the extraction of BSG AX was also performed with microwave irradiation of aqueous suspensions at different temperatures. The amount of AX isolated by alkali extraction totalized 73% of the total in BSG and those extracted by microwave accounted for 43%. The AX extracted with KOH are longer are the ratio of arabinose/xylose is lower than those extracted by microwaves. These two technologies proved to be relevant for the extraction of a large range of AX and AX oligosaccharides that are available as food ingredients with possible prebiotic activity.