Extração de B-glucanas de cevada e produção de xarope de maltose a partir do amido residual

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Ciência dos AlimentosA cevada ocupa a quarta posição em produção de cereais no mundo. Porém, tem sido pouco utilizada na indústria de alimentos, sendo destinada, em sua maioria, para alimentação animal e produção de malte cervejeiro. No entanto, a cevada possui alto teor de fibra alimentar e alta proporção de fibras solúveis, especialmente ?-glucanas. Estudos têm demonstrado que as ?-glucanas possuem efeitos fisiológicos benéficos à saúde. Além da importância nutricional, as ?-glucanas apresentam importante papel tecnológico em alimentos processados. Portanto, a extração e comercialização das ?-glucanas já é uma realidade no mercado internacional. Outro importante polissacarídeo da cevada é o amido; porém, esta origem tem sido pouco valorizada, sendo desprezado nos atuais processos de extração das ?-glucanas. Considerando as inúmeras possibilidades de aplicação do amido na indústria de alimentos, é possível sugerir que este resíduo possui grande potencial tecnológico. Os amidos podem ser modificados para atender a demanda da indústria, sendo uma das modificações a hidrólise enzimática para produção de xaropes com alto teor de maltose. Assim, os objetivos deste estudo foram extrair as ?-glucanas de cevada e produzir xarope de alto teor de maltose a partir do amido residual da extração. A farinha de cevada do cultivar BRS 195 foi utilizada no estudo. A sua composição química foi determinada, as ?-glucanas e o amido foram extraídos, quantificados e parcialmente caracterizados. A fração amido residual foi hidrolisada enzimaticamente para a produção do xarope de maltose. Os resultados indicaram que a cevada utilizada no estudo é uma boa fonte de obtenção de ?-glucanas e amido, devido ao elevado teor destes componentes, 4,74 % e 58,07 %, respectivamente, e ao reduzido teor de lipídios, 2,44 %. A extração de ?-glucanas da cevada foi influenciada pela temperatura do processo, e a máxima concentração na fração extraída foi de 53%; porém, esta apresentou impurezas como amido e proteína. O comportamento reológico das ?-glucanas extraída foi semelhante ao de ?-glucanas comerciais, tendo a viscosidade diminuída com o aumento da temperatura. A semelhança com as ?-glucanas comerciais também foi observada na espectroscopia no infravermelho, que confirmou a contaminação com amido. A microscopia eletrônica de varredura demonstrou imagens características de um produto esponjoso tanto para ?-glucanas extraída, quanto para a comercial. A fração de amido residual apresentou 77% deste componente. As características de viscosidade (RVA) foram semelhantes ao amido disponibilizado comercialmente. A espectroscopia no infravermelho apresentou picos característicos de amido. Através da microscopia eletrônica de varredura foi possível visualizar grânulos de amido intactos, tipo A e tipo B. A hidrólise enzimática do amido resultou em alta produção de maltose e teve influencia linear da concentração de substrato, o que indica que a taxa de hidrólise para a produção de maltose diminui com o aumento da concentração do substrato. O teor de sólidos solúveis presentes na maltose está de acordo com a concentração inicial de amido utilizada no experimento. Considerando os resultados, pode-se concluir que o amido residual da extração das ?-glucanas de cevada é uma excelente alternativa para o aproveitamento de resíduos, ampliando a utilização deste cereal na indústria de alimentosBarley is the fourth crop produced worldwide. However, it has been poorly utilized in the food industry, been left mostly for animal feed and malting barley. Nevertheless, barley is rich in dietary fiber and has a high content of soluble fibers, especially ?-glucans. Several studies have demonstrated that the ?-glucans have beneficial physiological effects on health. Beyond the nutritional importance, the ?-glucans show an important technological role in processed foods. So, the extraction and commercialization of ?-glucans is already a reality in the international market. Another important barley polysaccharide is the starch; however, this source has been undervalued, being despised in current processes for ?-glucans extraction. Considering the unlimited possibilities for starch application in the food industry, it is possible to suggest that this residue has a high technological potential. The starches can be modified to meet the industrial expectations, including enzymatic hydrolysis to produce high maltose syrups. The objects of this study were to extract ?-glucans barley and produce maltose syrup from residual starch. Barley flour from cultivar BRS 195 was used. Its chemical composition was determined, the ?-glucans and starch were extracted, quantified and partially characterized. The residual starch fraction was enzymatically hidrolyzed to produce maltose syrup. The results showed that the barley used in the study was a good source of ?-glucans and starch because of the high contents of these components, 4.74% and 58.07% respectively, and to the reduced fat content, 2.44%. The extraction of ?-glucanas was influenced by process temperature; the maximum concentration in the extracted fraction was of 53%, however, this showed impurities like starch and protein. The rheological behavior of the extracted ?-glucans was similar to that of commercial ones, with a decrease in viscosity upon increasing temperatures. The similarity with commercial ?-glucans was also observed with infrared spectroscopy that confirmed starch contamination. Scanning electron microscopy showed images characteristic of a spongy product for the extracted ?-glucans as well as for the commercial ones. The residual starch fraction contained 77% of starch and its viscosity (RVA) was similar to the one of commercially available starch. The infrared spectroscopy, presented characteristic starch peaks. Through scanning electron microscopy it was possible to visualize intact starch granules A type and B type. The enzymatic hydrolysis of the starch resulted in a high maltose production and had linear influence of the substrate concentration, which means that the hydrolysis rate for maltose production decreases with the increase in the substrate´s concentration. The amount of soluble solids present in the maltose is in agreement with the initial starch concentration used in the experiment. Considering the results, it can be concluded that the residual starch from the barley ?-glucans extraction is an excellent alternative to make good use of waste products, widening the utilization of this cereal in the food industr