Aplicaciones tecno y biofuncionales de manoproteínas extraídas a partir de un subproducto de la industria cervecera

Abstract

La levadura de cerveza residual (LCR), segundo subproducto más abundante del proceso cervecero, fue utilizada para desarrollar nuevas aplicaciones tecno/bio-funcionales de manoproteínas (MP) extraídas de S. cerevisiae, con el fin de agregar valor a este residuo generado a gran escala. Para recuperar las MP, se aplicó un tratamiento térmico seguido de precipitación con etanol, determinándose las condiciones óptimas para obtener aquellas no covalentemente unidas a la pared celular. Luego, se realizó ultrafiltración secuencial con membranas de 10 y 5 kDa para separar fracciones según su peso molecular. Las MP mostraron propiedades neuroprotectoras y antioxidantes, potenciadas tras digestión gastrointestinal simulada (DGIS), asociadas a péptidos de bajo peso molecular ligados a manosa. La ultrafiltración con membrana de 10 kDa se escaló a nivel piloto, obteniéndose un concentrado de manoproteínas (CMP), utilizado para producir microcápsulas de calcio mediante secado por aspersión con goma xántica y maltodextrina. Se evaluó la bioaccesibilidad intestinal, colónica y total del calcio tras DGIS y fermentación colónica in vitro. La precipitación con etanol también permitió recuperar β-glucanos, obteniéndose un concentrado (β-GC) incorporado a un extrudido de harina de arroz, comparado con un control sin β-glucanos, evaluando composición, propiedades fisicoquímicas y bioactividades. Del residuo post tratamiento térmico se obtuvieron hidrolizados mediante β-glucanasa y proteasa alcalina, los cuales inhibieron α-glucosidasa y DPP-IV. Péptidos ligados a manosa mostraron mayor inhibición de α-glucosidasa, mientras que los no glicosilados inhibieron DPP-IV. En conjunto, se obtuvieron ingredientes con propiedades tecno y biofuncionales, útiles para alimentos funcionales, promoviendo economía circular y reducción de desperdicios.

Brewer's spent yeast (BSY), the second most abundant byproduct of the brewing process, was used to develop new techno-biofunctional applications of mannoproteins (MP) extracted from S. cerevisiae, in order to add value to this large-scale waste product. To recover the MP, a heat treatment followed by ethanol precipitation was applied, determining the optimal conditions for obtaining those not covalently bound to the cell wall. Then, sequential ultrafiltration was performed using 10 and 5 kDa membranes to separate fractions according to their molecular weight. The MP showed neuroprotective and antioxidant properties, enhanced after simulated gastrointestinal digestion (SGID), associated with low molecular weight peptides bound to mannose. Ultrafiltration with a 10 kDa membrane was scaled up to pilot level, yielding a mannoprotein concentrate (CMP), which was used to produce calcium microcapsules by spray drying with xanthan gum and maltodextrin. Intestinal, colonic, and total calcium bioaccessibility was evaluated after DGIS and in vitro colonic fermentation. Ethanol precipitation also allowed for the recovery of β-glucans, resulting in a concentrate (β-GC) incorporated into a rice flour extrudate, compared to a control without β-glucans. Composition, physicochemical properties, and bioactivities were evaluated. Hydrolysates obtained from the post-thermal treatment residue were obtained using β-glucanase and alkaline protease, which inhibited α-glucosidase and DPP-IV. Mannose-bound peptides showed greater α-glucosidase inhibition, while non-glycosylated peptides inhibited DPP-IV. Overall, ingredients with techno- and biofunctional properties were obtained, useful for functional foods, promoting a circular economy and reducing waste.