BR112020016645A2 - Processo para recuperar material proteico e/ou fibroso de grãos usados de cervejarias e seu uso - Google Patents
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Abstract
um processo para extrair ou purificar material proteico e/ou material fibroso de grãos usados de cervejaria (bsg), o processo compreendendo as etapas de: fornecer grãos usados de cervejaria; executar a sacarificação por tratamento enzimático do grão usado de cervejaria e uma fermentação do grão usado de cervejaria sacarificado com bactérias do ácido láctico e/ou bactérias do ácido acético e/ou probióticos para obter um caldo fermentado; e extrair e/ou purificar o material proteico e/ou fibroso a partir do bsg fermentado.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um processo de extração ou purificação de material proteico e/ou fibroso do grão usado de cervejaria, bem como o uso de um material fibroso e/ou proteico extraído/purificado obtido do grão usado de cervejaria.
[0002] O grão usado de cervejaria (BSG) é o coproduto mais abundante gerado no processo de fabricação da cerveja. Este material consiste na casca de grão de cevada obtida como porção sólida após a produção do mosto. Como o BSG é rico em açúcares e proteínas, o principal uso até o momento para o uso desse produto tem sido como ração animal. No entanto, exatamente por essas mesmas razões, por ser rico em fibras dietéticas e proteínas, o BSG é de interesse para aplicação em diferentes áreas, particularmente quando se considera sua valiosa composição de componentes como uma fonte potencial de compostos bioativos que promovem a saúde.
[0003] O BSG consiste nas camadas tegumento-pericarpo-casca da semente que cobrem o grão de cevada original. O teor de amido é geralmente baixo e a composição do BSG contém principalmente fibras, que são polissacarídeos não amiláceos (NSP; hemicelulose na forma de arabinoxilanos (AX) e celulose) e quantidades significativas de proteínas e lignina, com arabinoxilanos (AX) normalmente constituindo o componente mais abundante. Portanto, o BSG é basicamente um material lignocelulósico. A fibra constitui cerca de metade da composição do BSG com base no peso seco, enquanto as proteínas podem constituir até 30% da base de peso seco. Este alto teor de fibra e proteína torna o BSG uma matéria-prima interessante para aplicações alimentícias.
[0004] Como seria de se esperar, a celulose (resíduos de glicose ligados a β-(1,4)) é outro polissacarídeo abundante no BSG. Certos níveis de
(1-3,1-4)-β-D-glucano também podem estar presentes. Os monossacarídeos mais abundantes em BSG são xilose, glicose e arabinose, enquanto traços de traços de ramnose e galactose também foram encontrados.
[0005] Arabinoxilanos (AX) constituem até 25% do peso seco em BSG. A maioria deles está associada a outros componentes de fibra (celulose ou lignina) ou com proteínas e não estão biodisponíveis (arabinoxilanos não extraíveis em água, WUAX). Uma pequena fração de WUAX pode ser tornada solúvel (arabinoxilanos extraíveis em água, WEAX) por meio de tratamento enzimático. O consumo de WEAX demonstrou ter efeitos positivos para a saúde, incluindo efeitos prebióticos, regulação dos níveis de glicose no sangue pós-prandial, redução dos níveis de colesterol, supressão de tumor e efeitos imunomoduladores. É, portanto, desejável aumentar a proporção de WEAX nas preparações BSG para consumo humano.
[0006] O teor de proteína de BSG está normalmente presente em níveis de aproximadamente 30% por base de peso seco. As mais abundantes são as hordeínas, glutelinas, globulinas e albuminas. Os aminoácidos essenciais representam aproximadamente 30% do teor total de proteína, sendo a lisina o mais abundante, enquanto os aminoácidos não essenciais no BSG constituem até 70% do teor total de proteína. Isso é significativo porque a lisina costuma ser deficiente em alimentos à base de cereais. Além disso, o BSG também contém uma variedade de elementos minerais, entre os quais silício, fósforo, cálcio e magnésio são os mais abundantes.
[0007] A presente invenção é direcionada em particular à recuperação de material proteico e/ou fibroso a partir do BSG alterando-se primeiro a composição de BSG recém-coletado para melhorar o rendimento de recuperação de material proteico e/ou fibroso ou aumentando-se o valor funcional do material proteico e/ou fibroso recuperado, permitindo-se assim a obtenção de um material proteico e/ou fibroso com um efeito potencialmente benéfico na organização da comunidade microbiana intestinal quando usado como um suplemento em alimentos ou rações como uma fonte de proteína e/ou um nível aumentado de WEAX promotor de saúde. Como tal, a presente invenção não aborda apenas novos usos de grãos usados de cervejaria, mas aborda especificamente uma maior valorização dos grãos usados de cervejaria do que atualmente possível.
[0008] A presente invenção atinge uma alta valorização dos grãos usados de cervejaria pelo uso deste material como uma fonte para recuperar o material proteico e/ou fibroso destes. A proteína recuperada pode ser aplicada em inúmeras aplicações, como bebidas com alto teor de proteína, desejadas por esportistas e artistas para se recuperarem de exercícios físicos intensos. O material fibroso pode ser usado como suplemento, por exemplo, alimento ou ração, para aumentar o teor de fibra, uma proporção das quais fibras é compreendida por arabinoxilanos extraíveis em água promotores de saúde (WEAX).
[0009] Em particular, a presente invenção diz respeito a um processo para recuperar material proteico e/ou fibroso de grãos usados de cervejaria, o método compreendendo as etapas de: Fornecer grãos usados de cervejaria (BSG); Realizando sacarificação e solubilização de fibras por tratamento enzimático de BSG; Fermentar o BSG sacarificado com bactérias de ácido láctico e/ou bactérias de ácido acético e/ou probióticos para obter um caldo fermentado; e extrair e/ou purificar material proteico e/ou fibroso de BSG fermentado.
[00010] A presente invenção diz respeito ainda ao uso de material proteico e/ou fibroso recuperado, conforme definido supra, como um suplemento para alimentos ou rações.
[00011] A presente invenção finalmente diz respeito ao uso de bactérias do ácido láctico (LAB) para melhorar o rendimento de recuperação de material proteico e/ou fibroso de BSG.
[00012] O tratamento com enzima do grão usado de cervejaria inclui preferencialmente a adição de uma ou mais enzimas com a seguinte atividade enzimática ao grão usado de cervejaria: alfa-amilase, glucoamilase, celulase, xilanase, protease, beta-glucanase e/ou suas misturas. O tratamento com as referidas enzimas resulta em um aumento dos níveis de arabinoxilanos solúveis (WEAX) promotores da saúde.
[00013] De preferência, a fermentação do caldo fermentável é conseguida por bactérias do ácido láctico, de preferência bactérias do ácido láctico da espécie Lactobacillus plantarum e/ou Lactobacillus rhamnosus, mais preferencialmente a cepa Lactobacillus plantarum F10 e/ou Lactobacillus rhamnosus GG (LGG®).
[00014] A cevada é a principal matéria-prima usada para a produção de cerveja. No entanto, outros cereais, como milho ou arroz, são normalmente usados junto com a cevada maltada. Durante o processo de fermentação, o endosperma amiláceo desses cereais é submetido à degradação enzimática, resultando na liberação de carboidratos fermentáveis (maltose e maltotriose e um percentual maior de glicose) e não fermentáveis (dextrinas), proteínas, polipeptídeos e aminoácidos. O meio assim produzido (que será fermentado em cerveja pela ação do fermento) é conhecido como mosto. Os componentes insolúveis de grãos (compreendendo principalmente as coberturas de grãos) são os grãos usados de cervejaria (BSG). Na fermentação tradicional empregando um tanque lauter, os componentes BSG desempenham um papel importante, pois formam o leito através do qual o mosto é filtrado para produzir mosto. Portanto, a moagem inicial do malte deve ser feita de forma que as coberturas de grãos permaneçam intactas de forma a formar um filtro adequado. Hoje, enquanto muitas cervejarias pequenas ou artesanais ainda usam esse método de filtração de mosto, muitas cervejarias maiores empregam um filtro de mosto que depende menos da função de filtração de BSG e, portanto, o malte pode ser moído mais extensivamente.
[00015] O grão usado de cervejaria contém todos os sólidos que foram separados do mosto por filtração; inclui o que resta do malte de cevada e os adjuvantes. O grão usado consiste principalmente nas porções do pericarpo e da casca da cevada, e das partes não amiláceas do milho, desde que grãos de milho fossem usados como um adjunto. O grão usado de cervejaria é um material lignocelulósico que compreende normalmente lipídios, lignina, proteínas, celulose, hemicelulose e algumas cinzas. Para a descrição e reivindicações desta invenção, a expressão "grão usado de cervejaria"(BSG) será usada de acordo com a definição acima.
[00016] Água do produto refere-se à água usada no processo de fabricação da cerveja, que sofreu um processo definido e padronizado para torná-la adequada ao consumo.
[00017] Definições nutricionais conforme definidas pela Comissão Europeia (http://ec.europa.eu/food/safety/labelling_nutrition/claims/nutrition_claims/index _en.htm), vide a Tabela abaixo: Reivindicação Definição nutricional Pouca energia <20 kCal por 100 g Livre de gordura <0,5% de teor de gordura Pouca gordura <1,5% de teor de gordura Muito pouco sal <0,4% de teor de sal Fonte de fibra >3% de teor de fibra OU >1,5 g de fibra por 100 kCal Baixo açúcar <2,5% de teor de açúcar Rico em fibra >6% de teor de fibra OU >3 g de fibra por 100 kCal Fonte de proteína >12% de energia fornecida pela proteína
Reivindicação Definição nutricional Rico em proteína >20% de energia fornecida pela proteína
[00018] A digestão de AX enzimaticamente ou de outra forma resulta em um aumento da fração solúvel de arabinoxilanos (WEAX). Esta fração é responsável pela maioria dos efeitos promotores de saúde dos arabinoxilanos. Entre os muitos efeitos positivos que WEAX tem na saúde, encontramos:
1. redução dos níveis de glicose pós-prandial em indivíduos com metabolismo de glicose comprometido (Lu et al., 2004, Garcia et al., 2006)
2. atividade supressora de tumor (Li et al., 2011)
3. redução da obesidade, níveis de colesterol e restauração de bactérias intestinais benéficas em dietas ricas em gordura (Neyrinck et al., 2011)
4. efeitos de reforço imunológico (Zhou et al., 2010)
5. efeitos prebióticos, incluindo a promoção de bactérias intestinais saudáveis e ácidos graxos de cadeia curta no cólon distal (Cloetens et al., 2010, Sanchez et al., 2009)
[00019] Além disso, há evidências de que as preparações de arabinoxilanos a partir de grãos usados de cervejaria (BSG-AX) podem exercer os mesmos efeitos prebióticos como os arabinoxilanos derivados do trigo mais bem estudados, a saber:
6. Os BSG-AX não são absorvidos no intestino delgado e atingem o cólon (Texeira et al., 2017); BSG-AX promove a proliferação de bactérias intestinais, particularmente espécies benéficas como, por exemplo, aquelas do gênero Bifidobacteria, e BSG-AX promove a produção de ácidos graxos de cadeia curta pelas referidas bactérias (Reis et al., 2014)
[00020] Os efeitos documentados listados acima foram provocados pelas seguintes dosagens: (1) 0,12 g/kg de peso corporal/dia, (2) 0,4 g/kg de peso corporal/dia, (3) 10% da dieta, (4) 0,1 g/kg dia, (5) 0,14 g/kg de peso/dia e 0,6% (p/v), (6) 0,6 g/kg de peso corporal/dia
[00021] Além disso, uma patente relativa ao uso de arabinoxilanos solúveis extraídos do trigo (Ekhart et al., 2016), recomenda que uma dosagem diária de 0,08 g/kg dia seria adequada para obter os efeitos à saúde reivindicados, a saber, efeito prebiótico e diminuição dos sintomas associados a dietas ricas em gordura.
[00022] A Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos concluiu que existe uma relação causa-efeito entre o consumo de arabinoxilano de trigo e a redução dos níveis de glicose pós-prandial (EFSA, 2011). Com base nas evidências fornecidas, a EFSA sugere que, para verificar o efeito reivindicado, 4,8% p/p dos carboidratos consumidos devem ser arabinoxilanos solúveis. Para um adulto saudável de 70 kg com uma ingestão média diária de
2.200 kcal (EFSA, 2013), dos quais 45% são carboidratos (EFSA, 2010), isso corresponde a 0,17 g/kg de peso corporal/dia.
[00023] Portanto, considera-se que não menos que 0,1 g/kg de peso corporal/dia é uma dose suficiente de WEAX para ter efeitos positivos para a saúde.
[00024] O processo de enzima de solubilização de fibra e sacarificação descrito aqui resulta em permitir a recuperação de material fibroso do BSG, em que o material fibroso compreende não menos do que 1,4% (p/v) de arabinoxilanos solúveis.
[00025] Finalmente, sem lactose refere-se a um produto que não contém vestígios deste composto. A presente invenção refere-se a um material proteico ou fibroso recuperado de BSG através de fermentação de BSGs, portanto não contendo produtos lácteos e, assim, sem lactose.
[00026] O processo, de acordo com a presente invenção,
geralmente compreende as etapas de: Fornecer grãos usados de cervejaria; Realizar sacarificação e solubilização de fibras por tratamento enzimático de grão usado de cervejaria; Fermentar o grão usado de cervejaria sacarificada com bactérias do ácido láctico e/ou bactérias do ácido acético e/ou probióticos para obter um caldo fermentado; e extrair e/ou purificar material proteico e/ou fibroso a partir do BSG fermentado.
[00027] O grão usado de cervejaria é preferencialmente obtido a partir de um processo regular de produção de cerveja, em que o malte e, potencialmente, alguns adjuntos, como milho, arroz, sorgo, trigo, cevada, centeio, aveia ou suas combinações são misturados com água para formar uma mistura em que as enzimas - sejam originárias de malte de cevada ou adicionadas separadamente à mistura - podem quebrar o amido em açúcares fermentáveis, normalmente uma mistura de glicose, maltose e maltotriose. No final da mistura, a mistura é filtrada para se obter um mosto fermentável que é posteriormente processado em cerveja. O retentado da filtragem da mistura é o grão usado de cervejaria (BSG).
[00028] O BSG compreende as camadas tegumento-pericarpo- casca da semente que cobrem o grão de cevada original. A composição de BSG compreende principalmente fibras, que são polissacarídeos não amiláceos (NSP; hemicelulose na forma de arabinoxilanos (AX) e celulose) e quantidades significativas de proteínas e lignina, com arabinoxilanos (AX) normalmente constituindo o componente mais abundante. Portanto, o BSG é basicamente um material lignocelulósico. A fibra constitui cerca de metade da composição do BSG com base no peso seco, enquanto as proteínas podem constituir até 30% da base de peso seco. Este alto teor de fibra e proteína torna o BSG uma matéria-prima interessante para aplicações alimentícias.
[00029] Como seria de se esperar, a celulose (resíduos de glicose ligados a β-(1,4)) é outro polissacarídeo abundante no BSG. Certos níveis de (1-3,1-4)-β-D-glucano também podem estar presentes. Os monossacarídeos mais abundantes em BSG são xilose, glicose e arabinose, enquanto traços de traços de ramnose e galactose também foram encontrados.
[00030] O teor de proteína de BSG está normalmente presente em níveis de aproximadamente 30% por base de peso seco. As mais abundantes são as hordeínas, glutelinas, globulinas e albuminas. Os aminoácidos essenciais representam aproximadamente 30% do teor total de proteína, sendo a lisina o mais abundante, enquanto os aminoácidos não essenciais no BSG constituem até 70% do teor total de proteína. Isso é significativo porque a lisina costuma ser deficiente em alimentos à base de cereais. Além disso, o BSG também contém uma variedade de elementos minerais, entre os quais silício, fósforo, cálcio e magnésio são os mais abundantes.
[00031] O BSG obtido a partir de um processo de produção de cerveja lager compreende normalmente hemicelulose (20 a 25% em peso em matéria seca); celulose (12 a 25% em peso em matéria seca); proteína (19 a 30% em peso em matéria seca); lignina (12 a 28% em peso em matéria seca); lipídeo (ca. 10% em peso em matéria seca); cinzas (2 a 5% em peso em matéria seca); e baixas quantidades de frutose, lactose, glicose e maltose.
[00032] O BSG é altamente nutritivo e muito sensível à deterioração por microrganismos, portanto, o tratamento térmico de BSG é desejado para aumentar a vida útil. Nesse sentido, o alto teor de água de BSGs no momento de sua produção (filtração do mosto), que está na faixa de 75% (25% de sólidos totais), aumenta a instabilidade do material. Por estas razões, preferencialmente grãos usados frescos são usados no processo da presente invenção, e/ou BSGs são estabilizados ou tratados para esterilização, preferencialmente por ebulição.
[00033] Em um processo de acordo com a presente invenção, os BSGs, de preferência conforme produzidos durante o processo de fermentação
(na faixa de 25% do teor total de sólidos), e mais preferencialmente coletados logo após sua produção, são misturados com água destilada ou, de preferência, água quente do produto, para um teor final de matéria seca entre 6 e 10%, mais preferencialmente entre 8 e 9%.
[00034] Os sólidos nesta suspensão são moídos, de preferência usando tecnologia de polimento de pedra de corindo, até um tamanho médio de partícula que não seja maior do que 80 µm e um tamanho de partícula absoluto que não seja maior do que 300 µm. A suspensão moída é subsequentemente tratada para estabilização, por exemplo, por tratamento térmico, tal como fervura durante 60 minutos.
[00035] Posteriormente, a mistura de BSGs e água é exposta à solubilização da fibra, sacarificação e fermentação, preferencialmente a um processo simultâneo de sacarificação e fermentação (SSF). Os produtos enzimáticos comerciais usados para a solubilização da fibra e sacarificação do BSG na presente invenção terão pelo menos uma das seguintes atividades: xilanase (incluindo endo-xilanase); celulase; glucanase (incluindo beta- glucanase); glucoamilase, protease e ou suas misturas. De preferência, o uso da mistura enzimática conterá atividades de degradação de amido, dextrina, proteína e fibra. Mais preferencialmente, essas atividades compreenderão glicoamilase, pululanase, alfa amilase, beta-glucanase, xilanase e protease. O tratamento enzimático com xilanase e protease solubiliza WUAX e aumenta os níveis de WEAX promotor de saúde.
[00036] Como exemplos de tal tratamento enzimático, os experimentos foram feitos adicionando-se os seguintes produtos comerciais a uma mistura de BSGs e água: EXEMPLO 1 Atividades enzimáticas Produto Comercial Fornecedor Dose declaradas Beta-glucanase Ultraflo FABI Novozymes 100 ppm Endo-xilanase
Atividades enzimáticas Produto Comercial Fornecedor Dose declaradas Alfa-amilase Glucoamilase Attenuzyme PRO Novozymes Pululanase 500 ppm Alfa-amilase Flavourzyme Novozymes Protease 200 ppm EXEMPLO 2 Atividades enzimáticas Produto Comercial Fornecedor Dose declaradas Beta-glucanase Ultraflo FABI Novozymes Endo-xilanase 100 ppm Alfa-amilase Glucoamilase Attenuzyme PRO Novozymes Pululanase 500 ppm Alfa-amilase Food Pro PHT DuPont Protease 100 ppm Flavourzyme Novozymes Protease 200 ppm EXEMPLO 3
Produto Atividades enzimáticas Fornecedor Dose Comercial declaradas
Beta-glucanase Laminex BG2 Danisco 100 ppm Xilanase Beta-glucanase Ultimase BWL40 Novozymes 800 ppm Xilanase EXEMPLO 4 Atividades enzimáticas Produto Comercial Fornecedor Dose declaradas Beta-glucanase Allzyme Alltech 800 ppm Endo-xilanase
Atividades enzimáticas Produto Comercial Fornecedor Dose declaradas Celulase Glucoamilase Attenuzyme PRO Novozymes Pululanase 500 ppm Alfa-amilase Food Pro PHT DuPont Protease 100 ppm Flavourzyme Novozymes Protease 200 ppm EXEMPLO 5 Atividades enzimáticas Produto Comercial Fornecedor Dose declaradas Beta-glucanase Rohament CL AB-Enzymes Endo-xilanase 800 ppm Celulase Glucoamilase Attenuzyme PRO Novozymes Pululanase 500 ppm Alfa-amilase Food Pro PHT DuPont Protease 100 ppm Flavourzyme Novozymes Protease 200 ppm
[00037] Após a hidrólise, é obtido um caldo fermentável que é subsequentemente fermentado com bactérias do ácido láctico e/ou bactérias do ácido acético e/ou probióticos. De preferência, tais microrganismos são adicionados durante a hidrólise, permitindo assim um processo simultâneo de sacarificação e fermentação (SSF). A bactéria do ácido láctico pode ser usada sozinha ou em combinação com levedura (por exemplo, S. cerevisiae). EXEMPLOS DE BACTÉRIAS DO ÁCIDO LÁCTICO INCLUEM: Espécies Cepas Metabolismo Origem L. amylovorus AB32 Homofermentativa Levedura L. amylovorus AB36 Homofermentativa Levedura L. brevis WLP672 Heterofermentativa
Espécies Cepas Metabolismo Origem L. brevis JJ2P Heterofermentativa Porcina L. paracasei CRL431 Heterofermentativa Fezes infantis L. casei R10 Heterofermentativa Queijo L. casei H2 Heterofermentativa Humano L. crispaticus AB19 Homofermentativa Levedura L. delbreuckii WLP677 Homofermentativa L. fermentum AB15 Heterofermentativa Levedura L. fermentum AB31 Heterofermentativa Levedura L. fermentum F23 Heterofermentativa Levedura L. gallinarum AB13 Homofermentativa Levedura L. plantarum F6 Heterofermentativa Levedura L. plantarum F10 Heterofermentativa Cervejaria L. plantarum F21 Heterofermentativa Levedura L. plantarum R11 Heterofermentativa Queijo L. plantarum R13 Heterofermentativa Queijo L. reuteri AB38 Heterofermentativa Levedura L. reuteri DSM20016 Heterofermentativa Intestino humano L. reuteri Ff2 Heterofermentativa Porcina L. reuteri hh1P Heterofermentativa Porcina L. reuteri R12 Heterofermentativa Queijo L. rhamnosus C7 Homofermentativa Queijo L. rhamnosus C8 Homofermentativa Queijo L. rhamnosus C9 Homofermentativa Queijo L. rhamnosus GG Homofermentativa Víscera humana L. sakei AB3a Heterofermentativa Levedura L. vaginalis AB11 Heterofermentativa Levedura Leuconostoc TR116 Heterofermentativa Levedura citreum
Espécies Cepas Metabolismo Origem L. holzapfelii AB4 Heterofermentativa Levedura Leuconostoc lactis E11 Heterofermentativa Levedura Leuc. Mesenteroides DSM20240 Heterofermentativa Cerveja de raiz Weissella cibaria MG1 Heterofermentativa Levedura
[00038] Exemplos de bactérias do ácido acético incluem G. oxydans e K. xylinus.
[00039] De preferência, as cepas L. planetarum F10 e L. rhamnosus LGG são preferidas como selecionadas para fornecer propriedades organolépticas desejáveis para o caldo de fermentação.
[00040] A hidrólise do BSG é realizada por pelo menos 12 horas, de preferência 24 horas a uma temperatura em função da(s) enzima(s) usada(s) (normalmente cerca de 55ºC), para garantir a solubilização de arabinoxilanos e aumento do nível de WEAX para níveis de promoção da saúde de pelo menos 1,4% (p/v). A hidrólise é seguida por uma fermentação de 8 a 24 horas a cerca de 25 a 37ºC, de preferência a 30ºC. De preferência, as etapas de hidrólise e fermentação são combinadas em uma etapa (SSF) e realizadas durante entre 15 e 24h a uma temperatura entre 25 e 37ºC, mais preferencialmente durante 20h a uma temperatura de 30ºC. Condições aeróbicas e estáticas são usadas durante o processo de fermentação ou SSF.
[00041] A fermentação ou SSF é seguida por parâmetros críticos como pH, extrato, acidez total (TTA) e concentração de açúcares redutores. O processo é considerado terminado quando, por exemplo, a acidez total (TTA) dobra seu valor, de preferência de 4,0 a 8,0 mL/10 mL de caldo, e mais preferencialmente junto com uma queda entre 0,2 e 0,4 unidades de pH e extrato aumentado de 0,5 a 1,0% (extrato medido por Anton-Paar e definido como grama de sólido solúvel por 100 g de caldo). A concentração de álcool no caldo fermentado também é medida. Condições aeróbicas e estáticas são usadas para garantir uma baixa concentração de álcool, abaixo de 0,20%, preferencialmente abaixo de 0,15%, e mais preferencialmente abaixo de 0,10% no caldo fermentado.
[00042] No final da fermentação, o caldo de fermentação possui normalmente uma acidez na faixa de pH 3,5 a pH 4,5, preferencialmente entre pH 3,8 a pH 4,2 e mais preferencialmente entre pH 3,9 a pH 4,1. O caldo de fermentação é ainda de preferência baixo em teor de gordura (<1,5%) e/ou baixo em teor de açúcar (<2,5%) e/ou alto em teor de fibra (>1,5 g de fibra/100 kcal, de preferência > 3 g de fibra/100 kcal) e/ou níveis suficientes de arabinoxilanos solúveis promotores de saúde (não menos do que 1,4% p/v, de preferência não menos do que 3%) e/ou ricos em proteínas (>12%, de preferência >20% da energia fornecida pelas proteínas) e/ou muito baixo teor de sal (<0,4%).
[00043] Uma vez que nenhum produto lácteo é usado no processo descrito, o caldo de fermentação é consequentemente livre de lactose.
[00044] Após a fermentação, o pH do caldo de fermentação é preferencialmente ajustado a um pH na faixa de 2,5 a 3,5, de preferência a um pH de 2,7 - de preferência por adições de ácidos, como ácido fosfórico e ainda mais preferencialmente, por adição de ácidos fortes, como ácido sulfúrico - permitindo a hidrólise das proteínas no caldo de fermentação por tratamento enzimático com, por exemplo, FP2 (Falcipaína-2, uma cisteína protease da família da papaína).
[00045] Posteriormente, o material proteico pode ser recuperado (extraído, purificado e/ou separado) do caldo de fermentação, por exemplo, por um processo de adsorção. Esse processo pode incluir normalmente três etapas de processo subsequentes. Uma primeira etapa no processo de recuperação de proteínas é a separação das partículas sólidas. Normalmente, centrífugas de pilha de discos, decantadores de rolo ou hidrociclones podem ser usados para este propósito. Uma etapa secundária de remoção de solo pode ser incluída para garantir que quantidades mínimas de partículas sejam introduzidas no equipamento envolvido nas etapas subsequentes de purificação de proteínas. Uma falha em conseguir isso pode implicar em uma redução séria nas saídas do processo. O equipamento típico usado para filtração secundária pode incluir bolsas de filtro ou filtros de água com um diâmetro de poro máximo de 5, adequadamente 4, 3, 2 ou 1 µm. Os sólidos insolúveis contendo a corrente das etapas de recuperação de proteína 1 e 2 acima podem ser secos. Para a recuperação do material proteico, a corrente líquida purificada que compreende os componentes da proteína hidrolisada é alimentada a um processo de concentração de proteína primária que pode ser alcançado por uma etapa de cromatografia. Os tipos de cromatografia que podem ser usados incluem matrizes de adsorção com propriedades como troca iônica (IEX), exclusão de tamanho, afinidade ou qualquer outro tipo apropriado usado em sistemas de cromatografia líquida. Após a etapa de concentração de proteína primária, uma etapa adicional pode ser necessária para aumentar a concentração e a pureza de uma proteína ou proteínas de interesse em particular. Para esta etapa, uma etapa cromatográfica adicional pode ser incluída. Uma etapa de ultrafiltração/diafiltração ou evaporação pode ser usada para concentrar a mistura de proteínas ainda após as etapas de cromatografia. O tipo de filtro para ultrafiltração/diafiltração dependerá das propriedades físicas e químicas da proteína ou proteínas desejadas. Um material de filtro adequado terá então, por exemplo, propriedades hidrofílicas ou hidrofóbicas e um peso molecular nominal de corte entre 3 a 1000 kDa. Uma etapa final no processo geral inclui uma concentração mais ampla, especificamente a remoção de água.
[00046] O teor de umidade típico de proteínas em pó é inferior a 20%. Para este propósito, podem ser usados secadores que podem incluir: secadores de circulação cruzada e de circulação, secadores de bandeja, secadores de túnel, secadores rotativos, secadores de tambor, secadores de spray e/ou liofilizador. A corrente residual de proteína esgotada e, opcionalmente, as correntes resultantes do equilíbrio e regeneração da matriz de adsorção durante o uso na primeira ou nas etapas subsequentes de cromatografia podem entrar nos sistemas de tratamento de águas residuais. Essas correntes são particularmente adequadas para sistemas de digestão anaeróbia.
[00047] Exemplos de resinas de cromatografia aplicáveis na primeira e nas etapas posteriores da cromatografia incluem, mas não estão limitados a: Capto S (GE Healthcare) e Zeólita de qualidade alimentar.
[00048] A eluição do material proteico das resinas pode ser conseguida por vários eluentes bem conhecidos pelos técnicos no assunto e compreende, por exemplo: soluções de NaCl, soluções de NaHCO3, Na2CO3, NaOH, ...
[00049] Acredita-se que o material proteico eluído obtido por um método de acordo com a presente invenção tem propriedades organolépticas desejadas e funcionalidades diferentes do material proteico recuperado de BSG sem uma etapa de fermentação de BSG.
[00050] Acredita-se que o material proteico obtido por um método de acordo com a presente invenção seja particularmente bem adequado para uso como suplemento (ingrediente) para alimentos e/ou como agente espumante, agente emulsificante, substituto de proteína animal ou de ovo em receitas de alimentos, substituto de proteína de leite, ingrediente de panificação, ...
[00051] Além disso, como o produto derivado de BSG é mantido em um pH ácido, a contaminação do BSG e da deterioração mircobiológica é muito limitada, se é que existe.
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Claims (11)
1. Processo de extração ou purificação de material proteico e/ou material fibroso de grão usado de cervejaria (BSG), caracterizado por compreender as etapas de: • Fornecer grãos usados de cervejaria; • Executar o tratamento enzimático do grão usado de cervejaria e uma fermentação do grão usado de cervejaria tratado enzimaticamente com bactérias do ácido láctico e/ou bactérias do ácido acético e/ou probióticos para obter um caldo fermentado; e • extrair e/ou purificar material proteico e/ou fibroso a partir do BSG fermentado.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo grão usado de cervejaria ser tratado com enzimas para solubilizar arabinoxilanos.
3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo tratamento com enzima de grão usado de cervejaria incluir a adição de uma ou mais enzimas com a seguinte atividade enzimática ao grão usado de cervejaria: alfa-amilase, glicoamilase, celulase, xilanase , protease, beta-glucanase e/ou suas misturas.
4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender hidrolisar proteínas no caldo fermentado, antes da extração, extrair e/ou purificar material proteico e/ou fibroso a partir do BSG fermentado.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo pH do caldo de fermentação no final da fermentação variar entre pH 3,5 a pH 4,5, de preferência entre pH 3,8 a pH 4,2, e mais preferencialmente entre pH 3,9 a pH 4,1.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 4 ou com as reivindicações 4 e 5, caracterizado pelo pH do caldo de fermentação ser ajustado a um pH na faixa de 2,5 a 3,5, de preferência a um pH de 2,7 para etapa de hidrólise das proteínas.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo pH do caldo de fermentação ser ajustado por adição de ácido sulfúrico e/ou ácido fosfórico.
8. Uso de material proteico obtido a partir de um processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de ser na fabricação de um suplemento alimentar.
9. Uso de material proteico obtido a partir de um processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de ser na fabricação de um suplemento de ração.
10. Uso de material proteico obtido a partir de um processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de ser na fabricação de um agente espumante, agente emulsificante, substituto de proteína animal ou de ovo, substituto de proteína de leite e/ou ingrediente de panificação.
11. Uso de uma bactéria do ácido láctico, de preferência da espécie Lactobacillus plantarum e/ou Lactobacillus rhamnosus, mais preferencialmente a cepa Lactobacillus plantarum F10 e/ou Lactobacillus rhamnosus GG (LGG®), caracterizado pelo fato de ser na recuperação de material proteico ou fibroso a partir do BSG.
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