Szacuje si\u0119, \u017ce \u015bwiatowa produkcja piwa oscyluje na poziomie 200 miliard\u00f3w litr\u00f3w, a wiod\u0105cymi producentami s\u0105 Chiny, Stany Zjednoczone i Brazylia (FAO 2017). Przemys\u0142 browarniczy generuje ogromne ilo\u015bci odpad\u00f3w, kt\u00f3rych gospodarowanie jest trudne pod wzgl\u0119dem technologicznym i ekonomicznym. Ich gromadzenie si\u0119 to r\u00f3wnie\u017c du\u017cy problem ekologiczny. Rozwija si\u0119 wi\u0119c tendencja, by znale\u017a\u0107 nowe zastosowania, kt\u00f3re zmieni\u0105 tradycyjne podej\u015bcie do produkt\u00f3w \u201eodpadowych\u201d i uczyni\u0105 je \u201esurowcami\u201d (Fa\u02c7rca\u015f i in. 2017). Nowoczesna nauka i technologia ma r\u00f3wnie\u017c na celu waloryzacj\u0119 produkt\u00f3w ubocznych do produkcji chemikali\u00f3w, surowc\u00f3w i innych zwi\u0105zk\u00f3w o warto\u015bci dodanej (Helkar i in. 2016).<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/www.bikotech.pl\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/Projekt-bez-tytu\u0142u-1-1.png\")
<\/figure>\n\n\n\nautorki: <\/p>\n\n\n\n Dorota Kr\u0119giel, Monika Szyma\u0144ska<\/strong> <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" M\u0142\u00f3to browarnicze to produkt uboczny wytwarzany w przemy\u015ble piwowarskim, bogaty w bia\u0142ko i b\u0142onnik. Ilo\u015b\u0107 tego odpadu ro\u015bnie wraz ze wzrostem produkcji piwa. Ze wzgl\u0119du na rosn\u0105ce koszty transportu oraz magazynowania poszukiwane s\u0105 nowe sposoby zagospodarowania tego odpadu. Ze wzgl\u0119du na sw\u00f3j sk\u0142ad m\u0142\u00f3to mo\u017ce s\u0142u\u017cy\u0107 jako niedrogie i wysoce od\u017cywcze \u017ar\u00f3d\u0142o pasz i dodatk\u00f3w […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":10550,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[3,934],"tags":[],"class_list":["post-10548","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-browarnictwo","category-nowe-technologie"],"yoast_head":"\n
S\u0142\u00f3d j\u0119czmienny,<\/strong> jeden z zasadniczych surowc\u00f3w w technologii piwowarskiej, powstaje przez kie\u0142kowanie j\u0119czmienia. Skie\u0142kowane ziarno jest suszone, a nast\u0119pnie pozbawiane kie\u0142k\u00f3w. W procesie prowadzonym na warzelni s\u0142\u00f3d jest rozdrabniany i poddawany dzia\u0142aniu wody o temperaturze oko\u0142o 45 – 78\u00b0C. W trakcie tego procesu (etap zacierania) skrobia zbo\u017cowa jest hydrolizowana do prostszych sacharyd\u00f3w podlegaj\u0105cych fermentacji. W kolejnym etapie zacier jest filtrowany, w wyniku czego uzyskuje si\u0119 bogat\u0105 w rozpuszczalne cukry ciecz zwan\u0105 brzeczk\u0105, z kt\u00f3rej w kolejnych etapach wytwarzane jest piwo, a tak\u017ce sta\u0142\u0105 pozosta\u0142o\u015b\u0107, czyli m\u0142\u00f3to.<\/p>\n\n\n\n
Ka\u017cde 100 L wyprodukowanego piwa prowadzi do wytworzenia \u015brednio od 20 do 22 kg m\u0142\u00f3ta.<\/strong> Ju\u017c pobie\u017cna analiza pozwala wnioskowa\u0107, \u017ce m\u0142\u00f3to, jako produkt uboczny, generowane jest w ogromnych ilo\u015bciach. Szacuje si\u0119, \u017ce odpad ten stanowi oko\u0142o 85% wszystkich produkt\u00f3w ubocznych przemys\u0142u browarniczego<\/strong> (Mussatto i in. 2006).
M\u0142\u00f3to jako sta\u0142a pozosta\u0142o\u015b\u0107 jest materia\u0142em niejednorodnym, sk\u0142adaj\u0105cym si\u0119 z biomasy lignocelulozowej i jest bogaty w bia\u0142ka (20-30%), b\u0142onnik (30-70%) oraz t\u0142uszcze. Zawiera ok. 12\u201328% lignin, 12\u201325% celulozy i 28% niecelulozowych polisacharyd\u00f3w, g\u0142\u00f3wnie arabinoksylan\u00f3w (Mussatto i Roberto 2005; Lynch i in. 2016). Ten produkt uboczny jest r\u00f3wnie\u017c bogaty w oligo- i polisacharydy oraz zwi\u0105zki fenolowe (Cooray i in. 2017). M\u0142\u00f3to zawiera r\u00f3wnie\u017c witaminy (biotyna, kwas foliowy, niacyna, cholina, ryboflawina, tiamina, kwas pantotenowy i pirydoksyna), a tak\u017ce zwi\u0105zki mineralne (wap\u0144, kobalt, mied\u017a, \u017celazo, magnez, mangan, fosfor, potas, selen, s\u00f3d i siarka). To r\u00f3wnie\u017c \u017ar\u00f3d\u0142o aminokwas\u00f3w, zar\u00f3wno egzogennych (lizyna, histydyna, metionina, fenyloalanina i tryptofan) jak i endogennych (alanina, seryna, glicyna i prolina) (Mussatto i in. 2006). Jest bogaty w zwi\u0105zki fenolowe, g\u0142\u00f3wnie kwas ferulowy (1860\u20131948 mg\/g), i kwas p-kumarowy (565\u2013794 mg\/g) oraz kwas sinapowy a tak\u017ce oligo- i polisacharydy.
Udowodniono, \u017ce tak bogaty sk\u0142ad zwi\u0105zk\u00f3w bioaktywnych obecnych w m\u0142\u00f3cie browarniczym wykazuje aktywno\u015b\u0107 antynowotworow\u0105, przeciwzapaln\u0105 i przeciwutleniaj\u0105c\u0105. Dost\u0119pno\u015b\u0107 przez ca\u0142y rok sprawia, \u017ce m\u0142\u00f3to mo\u017ce sta\u0107 si\u0119 nie odpadem, a surowcem o szerokim potencjalnym zastosowaniu. Jednak pomimo takiego bogactwa cennych sk\u0142adnik\u00f3w, m\u0142\u00f3to ci\u0105gle traktowane jest jako odpad trudny do zagospodarowania.<\/strong> Jeden z g\u0142\u00f3wnych powod\u00f3w utrudniaj\u0105cych wykorzystanie m\u0142\u00f3ta, wynika z odporno\u015bci \u015bcian kom\u00f3rkowych na procesy ekstrakcji.<\/p>\n\n\n\n
M\u0142\u00f3to jako produkt uboczny jest bardzo cz\u0119sto sk\u0142adowany na wysypiskach, a w najlepszym wypadku wykorzystywany jako pasza dla zwierz\u0105t oraz dodatek do \u017cywno\u015bci (Rysunek 1). Inne, alternatywne zastosowania obejmuj\u0105 produkcj\u0119 energii poprzez bezpo\u015brednie spalanie lub produkcj\u0119 biogazu (\u010cater i in. 2015), bioetanolu (Liguori i in. 2015), w\u0119gla drzewnego (Zhang i in. 2015), w\u0119gla aktywnego (Mussatto i in. 2010; Vanreppelen i in. 2014), papieru (Russ i in. 2005; Sousa i in. 2007), m\u0142\u00f3to stosuje si\u0119 jako sk\u0142adnik materia\u0142\u00f3w budowlanych (Russ i in. 2005), pod\u0142o\u017ce do uprawy grzyb\u00f3w lub naw\u00f3z do wykorzystania w rolnictwie (Beharry 2015).
M\u0142\u00f3to browarnicze mo\u017cna zastosowa\u0107 do odzysku niekt\u00f3rych zwi\u0105zk\u00f3w bioaktywnych, kt\u00f3re mo\u017cna nast\u0119pnie wykorzysta\u0107 jako funkcjonalne sk\u0142adniki \u017cywno\u015bci (Fa\u02c7rca\u015f i in. 2017). Niekt\u00f3re sk\u0142adniki m\u0142\u00f3ta, takie jak arabinoksylany i zwi\u0105zki fenolowe, s\u0105 znane ze swoich w\u0142a\u015bciwo\u015bci i potencjalnych korzy\u015bci zdrowotnych (Severini i in. 2015). Kwas ferulowy to kwas fenolowy o wielu potencjalnych zastosowaniach jako naturalny przeciwutleniacz, fotoprotektant, prekursor aromatu spo\u017cywczego oraz \u015brodek konserwuj\u0105cy \/ przeciwbakteryjny i przeciwzapalny. Z kolei kwas kumarowy mo\u017ce s\u0142u\u017cy\u0107 jako protektant i przeciwutleniacz. St\u0105d m\u0142\u00f3to mo\u017ce potencjalnie s\u0142u\u017cy\u0107 jako niedrogie \u017ar\u00f3d\u0142o do ekstrakcji tych cennych zwi\u0105zk\u00f3w. Najcz\u0119\u015bciej stosowane metody polegaj\u0105 na ekstrakcji ciecz-ciecz lub ciecz-cia\u0142o sta\u0142e za pomoc\u0105 rozpuszczalnik\u00f3w, takich jak metanol lub octan etylu, hydrolizie kwasowej i zmydlaniu (NaOH). Kwas ferulowy z powodzeniem ekstrahowano z m\u0142\u00f3ta na drodze alkalicznej hydrolizy. Badania wykaza\u0142y, \u017ce ilo\u015b\u0107 kwasu ferulowego mo\u017cna zwi\u0119kszy\u0107 przez zastosowanie enzym\u00f3w ple\u015bniowych – esterazy z Aspergillus niger lub ksylanazy i esterazy wydzielanej przez Trichoderma viride. Wykazano, \u017ce polifenole i flawonoidy mo\u017cna ekstrahowa\u0107 przy u\u017cyciu nadkrytycznego CO2. Przetestowano tak\u017ce skuteczno\u015b\u0107 nowych technik ekstrakcji, wspomaganych mikrofalami (Rachwa\u0142 i in. 2020).<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.bikotech.pl\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/rys_1_kregiel-1024x819.png\")
Ostatnio zaproponowano jeszcze jedno zastosowanie m\u0142\u00f3ta browarniczego jako po\u017cywki hodowlanej do hodowli dro\u017cd\u017cy oraz produkcji metabolit\u00f3w: lipid\u00f3w, bia\u0142ek czy barwnik\u00f3w naturalnych. Mo\u017cliwo\u015b\u0107 wprowadzenia m\u0142\u00f3ta jako taniego zamiennika klasycznych pepton\u00f3w\/ekstrakt\u00f3w pozwoli\u0142aby na znaczne obni\u017cenie koszt\u00f3w zwi\u0105zanych z przygotowaniem po\u017cywek hodowlanych (Cooray i in. 2017).<\/p>\n\n\n\n
Powszechnie stosowane w po\u017cywkach wzrostowych do hodowli bakterii i grzyb\u00f3w s\u0105 peptony lub ekstrakty dro\u017cd\u017cowe. S\u0105 one stosowane jako stymulatory wzrostu i produkcji np. kwasu bursztynowego (Vlysidis i in. 2009), olej\u00f3w pochodzenia mikrobiologicznego (Saenge i in. 2011) i innych cennych metabolit\u00f3w (Chatzifragkou i in. 2011). Ekstrakty dro\u017cd\u017cowe pozyskiwane s\u0105 na drodze autolizy (European Association for Specialty Yeast Products 2016) lub lizy indukowanej, gdzie zawiesina dro\u017cd\u017cy jest ogrzewana do temperatury ok. 50\u00b0C lub traktowana induktorem chemicznym (s\u00f3l, etanol, zwi\u0105zki powierzchniowo-czynne). Uzyskane lizaty kom\u00f3rek po oczyszczeniu i skoncentrowaniu maj\u0105 posta\u0107 pasty lub g\u0119stej cieczy. Ekstrakty stanowi\u0105 bogactwo protein, aminokwas\u00f3w, witamin (B1, B2, B6, niacyna, kwas foliowy, kwas pantotenowy i biotyna) oraz minera\u0142\u00f3w (potas, s\u00f3d, wap\u0144, magnez, \u017celazo i cynk) z oryginalnych dro\u017cd\u017cy. Peptony r\u00f3wnie\u017c s\u0105 szeroko stosowanym \u017ar\u00f3d\u0142em azotu w po\u017cywkach mikrobiologicznych. Wi\u0119kszo\u015b\u0107 pepton\u00f3w powstaje w wyniku inkubacji mleka, mi\u0119sa lub materia\u0142u ro\u015blinnego (ziemniaki, soja i pszenica) z mieszanin\u0105 enzym\u00f3w (trypsyna, pepsyna lub inne enzymy proteolityczne). Jednak\u017ce produkcja ekstrakt\u00f3w czy pepton\u00f3w jest technologia do\u015b\u0107 drog\u0105, zbyt drog\u0105 dla zastosowania ich w po\u017cywkach mikrobiologicznych na skal\u0119 przemys\u0142ow\u0105.<\/p>\n\n\n\n
Badania prowadzone w o\u015brodkach naukowych w Chinach oraz Singapurze doprowadzi\u0142y do opracowania zastosowania m\u0142\u00f3ta browarniczego jako po\u017cywki wzrostowej dla dro\u017cd\u017cy (Cooray i in. 2017). Surowiec odpadowy by\u0142 mieszany z wod\u0105 i poddawany hydrolizie enzymatycznej, a nast\u0119pnie po filtracji pos\u0142u\u017cy\u0142 jako medium hodowlane. Po\u017cywki przygotowane z zastosowaniem m\u0142\u00f3ta by\u0142y por\u00f3wnywalne pod wzgl\u0119dem stymulowania wzrostu dro\u017cd\u017cy z drog\u0105 po\u017cywk\u0105 YPG, z\u0142o\u017con\u0105 z ekstraktu, peptonu oraz glukozy. Media hodowlane sporz\u0105dzone w oparciu o m\u0142\u00f3to by\u0142y bardzo dobrym \u017ar\u00f3d\u0142em sacharyd\u00f3w, aminokwas\u00f3w oraz innych stymulator\u00f3w wzrostu. Prowadz\u0105c hodowle na po\u017cywce z m\u0142\u00f3ta uzyskiwano nie tylko dobry poziom biomasy (21,4 g\/L), ale tak\u017ce w przypadku szczepu dro\u017cd\u017cy Rhodosporidium toruloides, produkuj\u0105cego naturalne barwniki, otrzymywano bardzo wysoki poziom produkcji kwas\u00f3w t\u0142uszczowych i karotenoid\u00f3w. Zatem zaproponowany spos\u00f3b zagospodarowania produktu ubocznego – m\u0142\u00f3ta \u2013 w kierunku zast\u0119powania drogich komponent\u00f3w po\u017cywek mo\u017cna uzna\u0107 za zr\u00f3wnowa\u017cony i op\u0142acalny.<\/strong> Wprowadzenie niedrogich zamiennik\u00f3w dla klasycznych po\u017cywek hodowlanych daje mo\u017cliwo\u015b\u0107 obni\u017cenia koszt\u00f3w zwi\u0105zanych z u\u017cytkowaniem drogie pod\u0142o\u017cy wzrostowych. Taka strategia umo\u017cliwi zmniejszenie wykorzystania \u017ar\u00f3de\u0142 \u017cywno\u015bci i zasob\u00f3w naturalnych, a jednocze\u015bnie stworzy baz\u0119 dla zastosowa\u0144 innych odpad\u00f3w spo\u017cywczych.<\/p>\n\n\n\n
Warto zapami\u0119ta\u0107
Podczas produkcji piwa powstaje ogromna ilo\u015b\u0107 odpad\u00f3w, w tym m\u0142\u00f3to browarnicze. Ten produkty uboczny wykazuje potencja\u0142 do wykorzystania w jako suplement paszy i \u017cywno\u015bci oraz do ekstrakcji zwi\u0105zk\u00f3w bioaktywnych. Inna alternatywa to zastosowanie brzeczek z m\u0142ota browarniczego do hodowli mikroorganizm\u00f3w w bioprocesach przemys\u0142owych. Wykorzystanie tego produktu ubocznego mo\u017ce w pe\u0142ni wykorzysta\u0107 jego warto\u015b\u0107 od\u017cywcz\u0105, obni\u017cy\u0107 koszty produkcji a tak\u017ce poprawi\u0107 stan \u015brodowiska naturalnego.<\/p>\n\n\n\n
Katedra Biotechnologii \u015arodowiskowej
Wydzia\u0142 Biotechnologii i Nauk o \u017bywno\u015bci
Politechnika \u0141\u00f3dzka<\/p>\n\n\n\n
Pi\u015bmiennictwo
Beharry LMW (2015) MCS-APB tiger brewery\u2013brewery spent grain questions.
\u010cater M, Fanedl L, Malovrh \u0160, Logar RM (2015) Biogas production from,brewery spent grain enhanced by bioaugmentation with hydrolytic anaerobic bacteria. Bioresour Technol 186:261\u2013269.
Chatzifragkou A, Makri A, Belka A, Bellou S, Mavrou M, Mastoridou M (2011) Biotechnological conversions of biodiesel derived waste glicerol by yeast and fungal species. Energy 36(2):1097\u20132108.
Cooray ST, Lee JJL, Chen WN (2017) Evaluation of brewers’ spent grain as a novel media for yeast growth. AMB Express 7(1):117
European Association for Specialty Yeast Products (2016) Yeast extract.
Fa\u02c7rcas\u02db A, Socaci S, Mudura E, Dulf F, Vodnar D, Tofana M, Salanta LC (2017) Brewing technology. Makoto Kanauchi, IntechOpen; Budapest: 2017. Exploitation of brewing industry wastes to produce functional ingredients.
FAO (2017) Crop processed.
Helkar PB, Sahoo AK, Patil NJ (2016) Review: food industry by-products used as a functional food ingredients. International Journal of Waste Resources 6:248\u2013253.
Liguori R, Soccol CR, Vandenberghe LPS, Woiciechowski AL, Faraco V (2015) Second generation ethanol production from brewers\u2019 spent grain. Energies 8:2575\u201325886.
Mussatto SI, Dragone G, Roberto IC (2006) Brewers\u2019 spent grain: generation, characteristics and potential applications. J Cereal Sci 43(1):1\u201314.
Mussatto SI, Fernandes M, Rocha GJM, \u00d3rf\u00e3o JJM, Teixeira JA, Roberto IC (2010) Production, characterization and application of activated carbon from brewer\u2019s spent grain lignin. Bioresour Technol 101(7):2450\u20132457.
Rachwa\u0142 K, Wa\u015bko A, Gustaw K, Polak-Berecka M (2020) Utilization of brewery wastes in food industry. PeerJ 14;8:e9427.
Russ W, M\u00f6rtel H, Meyer-Pittroff R (2005) Application of spent grains to increase porosity in bricks. Constr Build Mater 19(2):117\u201312
Saenge C, Cheirsilp B, Suksaroge TT, Bourtoom T (2011) Potential use of oleaginous red yeast Rhodotorula glutinis for the bioconversion of crude glycerol from biodiesel plant to lipids and carotenoids. Process Biochem 46(1):210\u2013218
Severini C, Ricci I, Marone M, Derossi A, De Pilli T (2015) Changes in the aromatic profile of espresso coffee as a function of the grinding grade and extraction time: a study by the electronic nose system. Journal of Agricultural and Food Chemistry 63:2321\u20132327
Sousa SCL, Silva JP, Ramos A, Simoes R (2007) Pulping and papermaking potential of brewery spent grain. Cellul Chem Technol 41(2):183\u2013191
Vanreppelen K, Vanderheyden S, Kuppens T, Schreurs S, Yperman J, Carleer R (2014) Activated carbon from pyrolysis of brewer\u2019s spent grain: production and adsorption properties. Waste Manag Res 32(7):634\u2013645
Vlysidis A, Binns M, Webb C, Theodoropoulos C (2009) Utilisation of glycerol to platform chemicals within the biorefinery concept: a case for succinate production. In: Paper presented at the 12th international conference on process integration, modelling and optimisation for energy saving and pollution reduction, Parts 1 and 2
Zhang Y, Zhang J, Ma Y (2015) Preparation and application of biochar from brewery`s spent grain and sewage sludge. Open Chem Eng J 9:14\u201319<\/em><\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.bikotech.pl\/wp-content\/uploads\/2018\/01\/AGROkurier_baner-1024x264.jpg\")
<\/a>