Beer flavor chemistry: molecular details of Brazilian hops (Humulus lupulus) in the brewing process

Nesta pesquisa está sendo investigada, pela primeira vez, a composição química de lúpulos cultivados no Brasil para a produção de cervejas artesanais. Para isso, foram analisadas 10 amostras de lúpulos das variedades cascade, columbus, chinook e hallertauer, cultivados em diferentes regiões do Brasil (Minas Gerais, Paraná e Rio Grande do Sul). Quando foram comparadas as composições químicas dos lúpulos cultivados no Brasil com lúpulos comerciais produzidos em outros países, verificou-se que o lúpulo da variedade cascade produzido em Araxá - MG era o que apresentava maior similaridade ao produto comercial. O cascade nacional apresentou teores de humulonas e lupulonas de 4% e 3%, respectivamente. Quanto aos teores de óleo essencial, o cascade nacional apresentou um rendimento de 1,2 % (v/m). Os principais constituintes do óleo essencial deste lúpulo foram: mirceno (59%), 2-metilbutil isobutirato (0,7%), linalol (0,5%), β-cariofileno (4%), α-humuleno (15%) e α-farneseno (1%). Após esta triagem, o lúpulo cascade nacional foi utilizado para fabricação de uma cerveja artesanal, sendo que, em paralelo foi também fabricada uma cerveja artesanal com o lúpulo cascade comercial (controle), a fim de comparar o efeito da origem do lúpulo na composição química de voláteis e iso-humulonas nas cervejas produzidas. Além disso, também está sendo investigado o efeito da adição de uma enzima beta-glicosidase na liberação de terpenos provenientes do lúpulo nas cervejas fabricadas com o lúpulo cultivado no Brasil e com o lúpulo comercial. Para análise dos voláteis da cerveja foi otimizada, por metodologia de superfície de resposta, a etapa de extração dos voláteis empregando micro-extração em fase sólida de headspace (HS-SPME). As condições ótimas de extração foram: fibra CAR/DVB/PDMS, temperatura de extração de 75 °C por 121 minutos. As cervejas produzidas apresentaram diferenças na composição dos seus voláteis, e no aroma avaliado em uma degustação as cegas. Aquelas cervejas elaboradas com enzima apresentaram aromas mais intensos que as elaboradas sem enzima β-glicosidase, o que pode ser explicado pela maior quantidade de certos terpenos nestas cervejas, o que sugere a existência de terpenos glicosilados nos lúpulos empregados. Quanto aos teores de iso-humulonas nas cervejas, embora estes compostos foram quantificados nas quatro cervejas elaboradas, não foi possível comparar os resultados por um possível erro na etapa de lupulagem durante a elaboração das cervejas.In this research the chemical composition of cascade, columbus, chinook and hallertauer hops, cultivated in different regions of Brazil (Minas Gerais, Paraná and Rio Grande do Sul) are being investigated for chemical composition for the first time. When comparing the chemical compositions of Brazilian hops with commercial hops produced in other countries, it was verified that the cascade variety produced in Araxá city (MG) were the most similar to the commercial products. The cascade cultivated in Brazil presented levels of humulones and lupulones of 4% and 3%, respectively. Regarding the essential oil contents, cascade cultivated in Brazil showed a yield of 1.2% (v/w). The main constituents of the essential oil of this hop were: β-mycene (59%), 2-methylbutyl isobutyrate (0.7%), linalool (0.5%), β-caryophyllene (4%), α-humulene and α-farnesene (1%). After this sceening, the cascade cultivated in Brazil were used to make a craft beer, and in parallel was also made a craft beer with commercial cascade hop (control), in order to compare the effect of hops origin on volatiles chemical composition and on iso-humulones content in the beers produced. In addition, the effect of β-glucosidase, an enzyme which catalyses the hydrolysis of terminal non-reducing residues in β-glucosidese (EC number: 3.2.1.21), on the release of hop volatiles (from glicoside terpenes) to beers is also being investigated. For the beer volatile analysis, the extraction step by headspace solid phase microextraction (HS-SPME) was optimized by response surface methodology. The optimal extraction conditions were: CAR/DVB/PDMS fiber, and extraction temperature of 75 °C for 121 minutes. The beers produced showed differences in the composition of their volatiles, and in the aroma evaluated in a blind sensory test. The beers made with enzyme showed more intense aromas than those made without β-glucosidase, which can be explained by the greater amount of certain terpenes in these beers, which suggests the existence of glycosylated terpenes in the hops. Regarding the iso-humulone levels in the beers, although these compounds were quantified in the elaborated beers, it was not possible to compare the results by a possible error in the hopping stage during brewing