Métodos inovadores para a extração de β-glucano
Obter β-glucanos sem recorrer a ácidos ou álcalis: o DIL e a TU de Hamburgo testam a hidrólise com água quente
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A aveia e a cevada, mas também a levedura, os fungos e as algas, contêm β-glucanos valiosos. Devido às suas propriedades benéficas para a saúde, são muito procurados como ingrediente alimentar funcional ou suplemento alimentar. No entanto, a sua extração tem sido, até agora, um processo dispendioso. Num projeto IGF coordenado pelo FEI, investigadores do DIL e da Universidade Técnica de Hamburgo estão a desenvolver um processo contínuo para a extração de β-glucanos através da hidrólise com água quente. O objetivo é um processo contínuo que permita extrair β-glucanos de forma eficiente e, na medida do possível, cuidadosa a partir de diferentes biomassas — incluindo subprodutos como os resíduos da fabricação de cerveja.
A aveia e a cevada, mas também a levedura, os fungos e as algas, contêm β-glucanos valiosos. Dependendo da origem, diferem nas suas propriedades biológicas: os β-glucanos provenientes de cereais podem, por exemplo, influenciar positivamente os mecanismos de regulação da microbiota intestinal, enquanto os β-glucanos extraídos de leveduras ou cogumelos são importantes sobretudo devido ao seu efeito imunoestimulante. A procura por estas fibras alimentares naturais é, consequentemente, elevada — seja como ingrediente funcional em alimentos ou como suplemento alimentar. No entanto, a sua extração tem sido, até agora, um processo dispendioso: os métodos convencionais exigem frequentemente várias etapas de processo, longos tempos de tratamento ou a utilização de ácidos, álcalis ou enzimas. Por isso, é necessário um processo que permita a obtenção de β-glucanos de forma mais eficiente e, ao mesmo tempo, contínua a partir de diferentes biomassas — incluindo subprodutos como o resíduo da cerveja.
É precisamente nisso que estão a trabalhar investigadores do Instituto Alemão de Tecnologia Alimentar (DIL) e da Universidade Técnica de Hamburgo, no âmbito de um projeto de Investigação Industrial Conjunta (IGF) coordenado pelo FEI. Pretendem utilizar a chamada hidrólise com água quente (em inglês: Liquid Hot Water, LHW) — a digestão com água quente a temperaturas superiores a 100 °C e sob pressão elevada — para a obtenção contínua de β-glucanos, alcançando, assim, rendimentos tão elevados quanto possível.
Uma vantagem essencial do processo: na hidrólise LHW, as altas temperaturas geradas sob pressão alteram as propriedades da água de tal forma que os componentes da biomassa podem ser extraídos mais facilmente – sem a necessidade de ácidos ou álcalis adicionais. É fundamental adaptar as condições do processo à matéria-prima em questão: o farelo de aveia comporta-se de forma diferente durante a digestão do que os resíduos de cerveja, a levedura, os cogumelos ou as algas. Além disso, o tamanho das partículas, a temperatura e a duração do tratamento influenciam a quantidade de β-glucano extraída e as propriedades que este adquire posteriormente. Por isso, as equipas de investigação analisam sistematicamente como as diferentes biomassas e os parâmetros do processo afetam o rendimento e a qualidade dos β-glucanos obtidos. A estrutura molecular deve ser alterada o menos possível, para que as propriedades relevantes sejam preservadas. Inicialmente, as relações entre estes fatores são estudadas em pequenos reatores de alta pressão. Posteriormente, os conhecimentos adquiridos serão aplicados a um processo contínuo, por exemplo, em extrusoras, nas quais a biomassa é tratada de forma contínua sob condições definidas de temperatura e pressão. Numa fase posterior, pretende-se verificar, numa instalação de demonstração em condições próximas das industriais, se as condições de processo determinadas em laboratório também podem ser aplicadas a caudais mais elevados.
Este processo reveste-se de particular relevância para as pequenas e médias empresas. Com efeito, em muitas unidades de transformação alimentar, produzem-se diretamente biomassas ricas em β-glucano. Por exemplo, os resíduos da fabricação de cerveja ou o farelo resultante do processamento de cereais surgem como subprodutos e, até agora, têm sido utilizados predominantemente como ração animal. Se fosse possível extrair in situ ingredientes de maior valor a partir destes, a biomassa existente poderia ser melhor aproveitada e geraria valor acrescentado adicional.
Com a conclusão dos trabalhos de investigação, pretende-se não só identificar as condições ideais para uma extração eficiente de β-glucanos a partir de diversas matérias-primas, como também avaliar a rentabilidade do processo contínuo. Os resultados deverão ajudar as empresas a avaliar para que tipos de biomassa e aplicações vale a pena mudar do processamento por lotes, até agora habitual, para um processo contínuo. Desta forma, poderiam abrir-se novas possibilidades, especialmente para as pequenas e médias empresas, de obtenção económica e com poupança de recursos dos β-glucanos, que são muito procurados.
Mais informações sobre o projeto 01IF23926N «Hidrólise contínua de biomassa com água quente (LHW) para a obtenção de β-glucanos», que é financiado no âmbito da Investigação Industrial Conjunta (IGF) pelo Ministério Federal da Economia e da Energia (BMWE), estão disponíveis na seguinte ligação: https://www.fei-bonn.de/01if23926n.projekt .
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