The processed brewer’s spent grain cellulose lignin complex structure sorption capacity

Abstract

Статья посвящена вопросу исследования способности структуры растительной матрицы обработанной пивной дробины переносить ароматные соединения спиртовых экстрактов хмеля в среду. В статье приведены основные вкусоароматические соединения хмеля, формирующие вкусовой профиль пива. Подробно описан состав различных фракций: горьких смол, эфирных масел и фенольных соединений. Авторами исследуется возможность извлечения из спиртовых экстрактов горького и ароматного сортов хмеля с помощью инструментальных методов анализа (ГХ-МС) органических соединений, формирующих ароматный профиль пива, с помощью активных сайтов обработанной дробины. Таким образом, авторами в работе достигается решение цели исследования – изучение способности переработанной дробины к процессам сорбции-десорбции в отношении соединений экстрактов хмеля. Показано, что физико-химическая обработка структуры дробины позволяет получить целлюлозно-лигнинный комплекс с активными сайтами связывания, что дает возможность провести процессы сорбции-десорбции ароматических соединений хмелевых экстрактов. Авторами отмечено, что гумулен и β-пинен сорбируются вне зависимости от типа исходного хмеля (горького или ароматного), а производные терпенов (лимонен, муролен), а также кислородсодержащие сесквитерпеноиды гумуленэпоксид II, гумуленол II представлены в спиртовых экстрактах после десорбции в случае применения хмеля сорта Магнум. Показана сорбция-десорбция горьких смол, проходящая интенсивнее в случае применения экстрактов горького хмеля Магнум (α-, так и в β-фракции), в отличие от экстракта ароматного хмеля Тетнангер (β-фракция). Фракция α-горьких смол охарактеризована гулупиновой и дегидро-когумулиновой кислотами. Показано, что доля десорбируемых соединений, независимо от типа хмеля, имеет ограниченную возможность сорбции, вне зависимости от типа физико-химической обработки дробины (избыточным давлением или ультразвуком). В случае экстрактов хмеля Тетнангер минимум десорбируемых соединений фракции эфирных масел компенсируется большей долей горьких кислот, а в случае экстрактов хмеля Магнум при наличии большего количества десорбируемых эфирных соединений наблюдается меньшее количество горьких смол. The article is devoted to the question of studying the processed brewer's spent grain plant matrix structure’s ability to transfer alcoholic hop extracts aromatic compounds into the environment. The article presents the main flavor and aroma hop’s compound that form the beer’s flavor profile. The various fractions composition is described in detail: bitter resins, essential oils and phenolic compounds. The authors are exploring the possibility of extracting organic compounds that form the beer’s aroma profile from alcoholic extracts of bitter and aromatic hop varieties using instrumental methods of analysis (GC-MS), using the processed brewer’s spent grain active sites. Thus, the authors in the work achieve a solution to the studies goal – to investigate the processed brewer’s spent grain ability to undergo sorption-desorption processes in relation to compounds of hop extracts. It has been shown that physicochemical treatment of the brewer’s spent grain structure makes it possible to obtain a cellulose-lignin complex with active binding sites, which allows the processes of sorption-desorption of aromatic compounds of hop extracts to be carried out. The authors noted that humulene and β-pinene are sorbed regardless of the type of initial hop (bitter or aromatic), and terpene derivatives (limonene, murolene), as well as oxygen-containing sesquiterpenoids humulene epoxide II, humulenol II are present in alcohol extracts after desorption in the case of Magnum hop variety use. The sorption-desorption of bitter resins is shown to be more intense in the case of Magnum bitter hop extracts (α- and β-fractions) in contrast to the Tettnanger aromatic hop extract (β-fraction) use. The fraction of α-bitter resins is characterized by hulupic and dehydro-cohumulic acids. It has been shown that the proportion of desorbable compounds, regardless of the hop variety, has a limited possibility of sorption, regardless of the brewer’s spent grain physicochemical treatment type (excessive pressure or ultrasound). In the case of Tettnanger hop extracts, the minimum of desorbable compounds of the essential oil fraction is compensated by a larger proportion of bitter acids, and in the case of Magnum hop extracts, in the presence of a larger amount of desorbable ether compounds, a smaller amount of bitter resins is observed.