As indústrias cervejeiras produzem habitualmente grandes quantidades de resíduos e produtos secundários, nomeadamente o bagaço (seco ou hidratado), a levedura seca de cerveja, sólidos insolúveis de lúpulo, e dióxido de carbono. A valorização destes produtos, além de fundamental para evitar problemas ambientais resultantes do seu descarte, permite às empresas que os produzem obterem maiores retornos económicos. Por outro lado, outras indústrias do setor agroalimentar podem beneficiar com o acesso a produtos de elevado valor nutricional e de baixo custo, como é o caso da aquacultura.
Diagrama do processo de fabrico de cerveja. Resíduos e produtos secundários do lado direito.
O bagaço é de todos os produtos secundários o mais produzido, sendo que por cada litro de cerveja são gerados 0,20Kg deste produto (CABALLERO-CÓRDOBA et al., 1997). A China, principal produtor de cerveja, gerou em 2013 cerca de 10,2 milhões de toneladas de bagaço, enquanto que Portugal gerou 0,16 milhões de toneladas. A levedura seca de cerveja é o segundo produto secundário mais produzido, gerando-se 2 a 3g por cada litro de cerveja produzido (PRIEST & STEWART, 2006).
a) Bagaço
O bagaço (ou dreche) corresponde a 85% do total de produtos secundários produzidos pela indústria cervejeira. A elevada disponibilidade, o baixo custo e o valor biológico tornam-no um produto com bastante aplicação na alimentação de animais, nomeadamente vacas, porcos, galinhas e roedores. No entanto, por conter um elevado teor proteico e de fibras é cada vez mais utilizado como complemento alimentar na nutrição humana, por exemplo na forma de flocos, aperitivos, produtos amiláceos integrais, etc. (CABALLERO-CÓRDOBA et al., 1997).
A composição do bagaço é devida principalmente à cevada utilizada já que cerca de 31% do peso total do bagaço provém desta matéria-prima. Como tal, é considerado um material lignocelulósico composto por 17% de celulose, 28% de polissacáridos não celulósicos (principalmente arabinoxilanos), e 28% de lenhina. Além destes componentes encontram-se também hidratos de carbono, proteínas, lípidos, polifenóis (taninos), minerais e vitaminas. Cerca de 25% dos minerais presentes estão na forma de silicatos com diversos elementos, todos eles presentes em concentrações inferiores a 0,5%. Os elementos minerais presentes são: cálcio, cobalto, cobre, ferro, magnésio, manganês, fósforo, potássio, selénio, sódio e enxofre. Entre as vitaminas encontradas incluem-se, a colina, a niacina, o ácido pantoténico, a riboflavina, a tiamina, a piridoxina, o ácido fólico, e a biotina (CABALLERO-CÓRDOBA et al., 1997).
a) Bagaço
O bagaço (ou dreche) corresponde a 85% do total de produtos secundários produzidos pela indústria cervejeira. A elevada disponibilidade, o baixo custo e o valor biológico tornam-no um produto com bastante aplicação na alimentação de animais, nomeadamente vacas, porcos, galinhas e roedores. No entanto, por conter um elevado teor proteico e de fibras é cada vez mais utilizado como complemento alimentar na nutrição humana, por exemplo na forma de flocos, aperitivos, produtos amiláceos integrais, etc. (CABALLERO-CÓRDOBA et al., 1997).
A composição do bagaço é devida principalmente à cevada utilizada já que cerca de 31% do peso total do bagaço provém desta matéria-prima. Como tal, é considerado um material lignocelulósico composto por 17% de celulose, 28% de polissacáridos não celulósicos (principalmente arabinoxilanos), e 28% de lenhina. Além destes componentes encontram-se também hidratos de carbono, proteínas, lípidos, polifenóis (taninos), minerais e vitaminas. Cerca de 25% dos minerais presentes estão na forma de silicatos com diversos elementos, todos eles presentes em concentrações inferiores a 0,5%. Os elementos minerais presentes são: cálcio, cobalto, cobre, ferro, magnésio, manganês, fósforo, potássio, selénio, sódio e enxofre. Entre as vitaminas encontradas incluem-se, a colina, a niacina, o ácido pantoténico, a riboflavina, a tiamina, a piridoxina, o ácido fólico, e a biotina (CABALLERO-CÓRDOBA et al., 1997).
Composição percentual de macronutrientes e do perfil de aminoácidos essenciais no bagaço com 92% em matéria seca (adaptado de (adaptado de PRIEST & STEWART, 2006)
Nota: NFE (Nitrogen-free extractives) corresponde à fração de hidratos de carbono extraíveis ou solúveis, que se distingue da fração de hidratos de carbono que resiste a tratamentos com ácidos e bases que representa a fibra bruta. A fração solúvel inclui xilose, arabinose e açúcares fermentescíveis tais como manose, galactose e glucose.
Para além do tipo e do ano de colheita da cevada, a composição do bagaço é influenciada pelas condições de em são realizadas a fase de maltagem e a etapa de brassagem, sobretudo a qualidade e tipo de cereais não-maltados adicionados (p.ex. trigo, arroz ou milho) nesta etapa do processamento (MUSSATO et al., 2004). Comparativamente à farinha de peixe, uma farinha feita de bagaço seco apresenta um perfil de aminoácidos bastante satisfatório, à exceção da lisina, que é o único aminoácido que se encontra em défice. Quando o bagaço é removido do tanque de brassagem, cerca de 77 – 81% do seu peso é água. Os elevados teores de humidade e de açúcares fermentescíveis tornam este produto muito suscetível a proliferação microbiana, pelo que se torna imprescindível a aplicação de operações que permitam a preservação da sua qualidade e valor nutricional para utilização posterior. Têm sido propostos diversos métodos que permitem prolongar o tempo de armazenamento do bagaço, ente os quais se destacam a adição de soluções de ácidos (p.ex. ácidos fórmico e benzoico) ou sais (p.ex. sorbato de potássio), a congelação, a liofilização, e a secagem (em fornos, secadores rotativos ou com circulação de ar forçada). A congelação requer consumo de grandes quantidades de energia e provoca alterações no conteúdo em arabinose. A secagem e a liofilização têm como vantagem a redução do volume e do peso do produto a armazenar, e não alteram a sua composição. No entanto, a liofilização é um processo muito caro, e a secagem obriga a um controlo adequado da temperatura (que não deve exceder os 60ºC) para se evitar a torrefação ou queima que são responsáveis pela formação de aromas desagradáveis e libertação de fumos tóxicos. A secagem com circulação forçada de ar permite uma secagem eficiente em termos energéticos, preservando a composição do bagaço, e minimiza os perigos associados ao sobreaquecimento. Um processo alternativo consiste na lavagem do bagaço com água quente (a 65ºC) seguida de filtração sobre pressão (3 – 5 bar) utilizando vácuo através de membranas. Este processo permite secar bagaço até um teor de humidade entre 20 e 30% de modo a prevenir o desenvolvimento bacteriano nos 6 meses seguintes (MUSSATO et al., 2004). A fração líquida extraída através da compressão do bagaço é bastante rica em compostos nutritivos, sobretudo hidratos de carbono solúveis. Estes compostos podem também ser aproveitados se for feita a sua concentração por evaporação do solvente. O concentrado obtido constitui um produto secundário que pode ser utilizado para fins alimentares nas formas líquida concentrada, sólida (i.e. após secagem completa), ou ainda misturado com bagaço ou outros produtos secundários podendo ser ou não submetido a secagem completa posterior (PRIEST & STEWART, 2006). b) Levedura seca de cerveja A levedura seca de cerveja corresponde ao produto secundário já devidamente tratado que é obtido a partir do material depositado no fundo do fermentador no final da fermentação. A massa de leveduras pode aumentar até três a seis vezes o valor inicial dependendo da estirpe e estado da levedura inoculada e do teor de nutrientes presentes no mosto, nomeadamente os hidratos de carbono, aminoácidos, ácidos gordos livres e minerais traço como o zinco. O material depositado no fermentador é constituído por 10-14% de matéria sólida; a restante fração corresponde a cerveja que pode ser recuperada (por prensagem ou por filtração com filtros rotativos a vácuo) já que corresponde a 1.5-2.5% do total de cerveja produzida. Da fração sólida é feita a extração por centrifugação de levedura para consumo humano. No entanto, quando a levedura se destina à alimentação de animais, esta separação pode ser dispensada. A massa de levedura já separada deverá ser inativada para se evitarem problemas gastrointestinais em animais e humanos. A inativação envolve a destruição da parece celular que pode ser feita quimicamente (através da adição de ácidos orgânicos) ou por ação da temperatura (através de pasteurização) seguindo-se uma etapa de secagem (através de atomização ou com permutadores de calor). Na inativação térmica deve ser escolhido um binómio tempo/temperatura que permita destruir simultaneamente a parede celular e inativar as enzimas presentes no conteúdo intracelular (PRIEST & STEWART, 2006). A parede celular das leveduras é composta por complexos de polissacárido-proteína que a tornam muito resistente à digestão, reduzindo a biodisponibilidade do conteúdo intracelular, nomeadamente a componente proteica. Estudos demonstram que para algumas espécies de peixes, o processo de produção de farinha de levedura seca de cerveja deve permitir o rompimento e remoção da parede celular. O rompimento permite que a componente proteica intracelular fique mais exposta e seja mais facilmente absorvida. A remoção dos fragmentos de parede celular é importante para as espécies de peixe que não possuam bactérias no seu trato digestivo capazes de digerir os polissacáridos contituintes, nomeadamente o glucano e o manano. A presença dos fragmentos de parede celular não digeríveis compromete a absorção da componente proteica intracelular A levedura de cerveja é bastante utilizada na formulação de diversos alimentos devido ao elevado teor em proteínas, aminoácidos essenciais, vitaminas e minerais. A inclusão de levedura em produtos alimentares é limitada pela quantidade de ácido ribonucleico (ARN) naturalmente presente neste produto, e que pode atingir os 20%. Na maior parte dos animais monogástricos (nomeadamente o Homem e alguns peixes) o ARN é metabolizado em quantidades de ácido úrico capazes de levar ao aparecimento de gota ou outros efeitos tóxicos. Algumas espécies de peixes apresentam maior tolerância ao ARN presente na alimentação dado que o seu fígado consegue produzir suficientes quantidades de uricase, uma enzima capaz de degradar ácido úrico. Além de evitar o aparecimento de efeitos toxicológicos, a remoção de ARN da levedura permite um aumento da digestibilidade do azoto na farinha resultante, isto porque a digestibilidade do azoto do ARN é inferior à do azoto das proteínas intracelulares. A remoção de ARN da levedura destinada à alimentação de peixes é conseguida com a adição de reagentes como o anidrido de ácido citracónico. |
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Composição percentual de macronutrientes e do perfil de aminoácidos essenciais da levedura seca de cerveja com 93% em matéria seca (adaptado de (adaptado de PRIEST & STEWART, 2006)
Perfil de vitaminas no bagaço seco e na levedura seca de cerveja (adaptado de PRIEST & STEWART, 2006)
Comparando os dois principais produtos secundários da indústria cervejeira verifica-se que a levedura seca de cerveja é o que apresenta (para um grau de humidade idêntico) um teor proteico superior, e significativamente menores quantidades de fibras. Relativamente ao perfil de aminoácidos, verifica-se que o aminoácido em défice no bagaço (lisina) é encontrado na levedura seca com o dobro da quantidade, e que nenhum aminoácido essencial se encontra em défice quando comparado com o perfil de aminoácidos da farinha de peixe. A fibra bruta encontrada na levedura de cerveja seca é bastante diferente da do bagaço, já que consiste essencialmente em glucanos, mananos e hexoaminas poliméricas. Em termos de vitaminas, a levedura de cerveja é uma fonte muito mais abundante de vitaminas do complexo B (PRIEST & STEWART, 2006).
Tabela 1 - Composição de fontes proteicas animais e vegetais Tabela 2 - Utilização de fontes proteicas alternativas na alimentação de Tilápia do Nilo e Truta Arco-íris |
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Referências:
CABALLERO-CÓRDOBA et al., 1997. Composição Química da Biomassa de Levedura Integral (Saccharomyces sp.) e Determinação do Valor Nutritivo da Proteína em Células Íntegras ou Rompidas Mecanicamente. Ciênc. Tecnol. Aliment., - Mai-Ago, 17(2), pp. 102-106.
PRIEST, F. & STEWART, G. 2006. Handbook of Brewing. 2nd ed. Boca Raton(Florida): Taylor&Francis Group, LLC.
MUSSATO, S. et al., 2004. Brewer's spent grain: Generation, characteristics and potential applications. Journal of Cereal Science, 3 July, Volume 43, pp. 1-14.
CABALLERO-CÓRDOBA et al., 1997. Composição Química da Biomassa de Levedura Integral (Saccharomyces sp.) e Determinação do Valor Nutritivo da Proteína em Células Íntegras ou Rompidas Mecanicamente. Ciênc. Tecnol. Aliment., - Mai-Ago, 17(2), pp. 102-106.
PRIEST, F. & STEWART, G. 2006. Handbook of Brewing. 2nd ed. Boca Raton(Florida): Taylor&Francis Group, LLC.
MUSSATO, S. et al., 2004. Brewer's spent grain: Generation, characteristics and potential applications. Journal of Cereal Science, 3 July, Volume 43, pp. 1-14.
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