Obtenção e caracterização de extratos de bagaço de malte via extração por líquidos pressurizados

Abstract

Resumo: O bagaço de malte (BM) constitui a maior fração dos subprodutos gerados pela indústria cervejeira. Este resíduo é composto principalmente por fração lignocelulósica, proteínas e extraíveis como lipídeos, tornando-se uma matriz potencial para a obtenção de produtos de alto valor de mercado. Portanto, este estudo propõe a avaliação de diferentes parâmetros (temperaturas, razão de solvente e vazão) para a extração de frações solúveis de BM usando extração com líquido pressurizado (PLE), como uma abordagem alternativa ao uso das técnicas convencionais de extração sólido-líquido. Extrações em Soxhlet foram realizadas como um método padrão para avaliar o melhor solvente para comparar aos rendimentos das extrações e caracterização dos extratos com PLE. Os extratos de Soxhlet foram caracterizados por CG-MS para identificar as classes de compostos presentes em cada extrato e selecionar previamente o solvente a ser usado no PLE. Compostos fenólicos totais (CFT), flavonoides totais (FT), atividade antioxidante (AA), açúcares redutores (AR) e açúcares redutores totais (ART) foram analisados para a caracterização dos extratos obtidos. As extrações em Soxhlet indicam que os melhores solventes para as extrações do BM foram água e etanol. O maior rendimento de extração de PLE foi de 20,1 ± 0,7%, em 0,5 EtOH/Água a 120 °C, 2 ml/min de solvente pressurizado e 10 MPa. O conteúdo de CFT, FT e AA foi favorecido por extrações com água e mistura água/etanol e em função do aumento da temperatura. O maior valor de CFT foi de 2130 ± 1 mg GAE/100g de extrato BSG, a 120 °C e 4 ml/min água como solvente pressurizado. O maior teor de FT encontrado foi de 778 ± 32 mg CE/100 g de extrato BM, obtido na condição de 0,5 EtOH/água a 90 °C e 4 ml/min. AA foi quantificada pelas metodologias ABTS, DPPH e FRAP. A maior AA foi obtida usando água a 120 °C e 4 ml/min, o qual apresentou um valor de 9944 ± 391, 4769 ± 330 e 4096 ± 111 ?mol TE/100 g de extrato de BM, respectivamente. As análises de AR e ART apresentaram resultados semelhantes entre os extratos de Soxhlet e PLE, mostrando que as condições de PLE relatadas neste estudo não foram adequadas para a remoção de açúcares redutores da matriz. A matriz BM também passou pelo processo de desengorduramento pelos fluidos dióxido de carbono em condições supercríticas (scCO2) e por propano comprimido antes da extração com PLE. O propano foi então selecionado como melhor solvente no fracionamneto da fração lipidica do BM e foi empregado como pré-etapa em extrações sequenciais usando as melhores condições de PLE de 0,50 EtOH/Água, em que o propano foi eficiente na recuperação da fração lipídica do BM. Os resultados obtidos neste trabalho indicaram a viabilidade técnica da utilização de extrações PLE na obtenção de extratos com valores expressivos de CFT, FT e alta atividade antioxidante, no entanto mantendo os carboidratos na matriz para posteriores aplicações na geração de plataformas química de biocombustíveis.

Abstract: Brewer's spent grain (BSG) constitutes the major fraction of by-products generated by the brewing industry. This residue is mainly composed of lignocellulosic fraction, proteins, and extractable as lipids, making it a potential matrix for obtaining high addedvalue products. Therefore, this study proposes pressurized liquid extraction (PLE) as an alternative approach to the use of conventional solid-liquid techniques, evaluating different parameters as temperatures, solvent ratio, and flow rate. Soxhlet extractions were performed as a standard method to evaluate the best solvent to compare to the extractions yields and extract characterization with PLE. Soxhlet extracts were characterized by CG-MS to identify the classes of compounds present in each extract and to previously select the PLE solvent. Total phenolic compounds (TPC), total flavonoid compounds (TFC), antioxidant activity (AA), reducing sugars (RS), and total reducing sugars (TRS) were analyzed for the extract characterization. Soxhlet extractions indicate that the best solvents for the BSG extractions were water and ethanol. The highest PLE extraction yield was 20.1 ± 0.7 wt%, at 120 °C, 2 mL/min of pressurized solvent (ethanol to water volume ratio of 0.5) and at 10 MPa. The TPC, TFC, and AA content were favored by water and water/ethanol extractions and temperature increase. The highest TPC value of 2130 ± 1 mg GAE/100g of BSG extract, at 120 °C and 4 mL/min was obtained by water as solvent. Simultaneously, the highest TFC content was 778 ± 32 mg CE/100 g of BSG extract obtained at the condition of 0.50 EtOH/Water solvent ratio, 90 °C and 4 mL/min. The AA was quantified by ABTS, DPPH, and FRAP methodologies. The highest AA was obtained with water at 120 °C and 4 mL/min achieving 9944 ± 391, 4769 ± 330 and 4096 ± 111 ?mol TE/100 g of BSG extract, respectively. The RS and TRS analyses presented similar results between Soxhlet and PLE extracts, showing that the PLE conditions reported in this study were not suitable for the release of reducing sugars from the BSG matrix. The BSG matrix also went through the defatted process using carbon dioxide fluids in supercritical conditions (scCO2) and compressed propane before extraction with PLE. Propane was then selected as the best solvent in the fractionation of the lipid fraction of the BSG and was elaborated as a pre-step in sequential extractions using the best PLE conditions of 0.50 EtOH/Water, in which propane was efficient in recovering the lipid fraction of the BSG. The results obtained in this work indicated the technical feasibility of using PLE extractions to obtain extracts with expressive values of TPC, TFC and high antioxidant activity, however keeping the carbohydrates in the matrix for further applications in the generation of chemical platforms for biofuels.