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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-1730-7506
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo químico de lúpulos cultivados em diferentes localidades por RMN e CLAE - EM/EM e desenvolvimento de um método eletroanalítico para quantificação de iso-α-ácidos em cervejas
Alternate title (s): Chemical study of hops cultivated in different locations using NMR and HPLC-MS/MS, and development of an electroanalytical method for the quantification of iso-α-acids in beers
Author: Gonçalves, Karinne Teixeira
First Advisor: Sousa, Raquel Maria Ferreira de
First member of the Committee: Lourenção, Bruna Cláudia
Second member of the Committee: Pivatto, Marcos
Summary: O lúpulo (Humulus lupulus) é uma das principais matérias-primas utilizadas na produção de cerveja, sendo responsável por características sensoriais importantes, como aroma e, principalmente, amargor. Durante a fervura do mosto, os α-ácidos presentes no lúpulo sofrem isomerização térmica, originando os iso-α-ácidos, compostos diretamente relacionados à intensidade do amargor da bebida. Neste trabalho, variedades de lúpulos comerciais foram caracterizadas por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e CLAE-EM/EM acoplada à Espectrometria de Massas. As análises por RMN permitiram a obtenção de informações estruturais, através dos fingerprints que viabilizaram a determinação dos principais metabólitos presentes nos extratos de lúpulo, enquanto as análises por CLAE-IES-EM/EM permitiu a anotação dos principais metabólitos presentes nas amostras. Dessa forma, para a variedade Sabro de lúpulo, foi realizada a separação da mistura de α-ácidos, com rendimento de 31 % do extrato de lúpulo, seguida de sua isomerização, obtendo 42,5%, da mistura de iso-α-ácidos. A confirmação dessas estruturas foi realizada por espectroscopia de RMN de 13C. Os α-ácidos apresentaram sinal característicos de δ 79,2 ppm, enquanto os isômeros cis e trans dos iso-α-ácidos apresentaram sinais na faixa de δ 205,1 e 207,3 ppm. Posteriormente, foi conduzido um estudo eletroquímico utilizando uma folha de grafite como eletrodo de trabalho para investigar o comportamento dos iso-α-ácidos e sua relação com o amargor da cerveja. Os perfis voltamétricos obtidos para α-ácidos e iso-α-ácidos apresentaram regiões de potencial diferentes, e as análises foram direcionadas aos iso-α-ácidos, principais responsáveis pelo amargor da bebida. A análise direta de cervejas comerciais revelou a presença de compostos interferentes, como o metabissulfito de sódio, tornando necessário um pré-tratamento das amostras por extração com isooctano. A eficiência desse procedimento foi acompanhada por CLAE-IES-EM/EM, confirmando a presença dos iso-α-ácidos após a etapa de extração. Por fim, os valores de amargor, expressos IBU, foram determinados por Voltametria de Onda Quadrada, obtendo valores determinados próximos de IBU (IBUmedido: BS1 = 48,1; BS2 = 41,6; BS3: 17,6) aos comparados pelos valores dos fabricantes (IBUdeclarado:BS1 = 46; BS2 = 40; BS3=18). Os resultados demonstraram que o método eletroanalítico desenvolvido apresenta uma alternativa com melhor desempenho para a determinação de iso-α-ácidos e para aplicações futuras no controle de qualidade de cervejas
Abstract: Hops (Humulus lupulus) are a key raw material in beer production, responsible for important sensory characteristics such as aroma and, notably, bitterness. During wort boiling, the α-acids present in hops undergo thermal isomerization to form iso-α-acids compounds directly linked to the beverage's bitterness intensity. In this study, commercial hop varieties were characterized using Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and High-Performance Liquid Chromatography coupled with Mass Spectrometry. NMR analysis provided structural information via fingerprints, enabling the identification of major metabolites in the hop extracts, while HPLC-ESI-MS/MS analysis allowed for the annotation of the primary metabolites present in the samples. Specifically, for the Sabro hop variety, the α-acid mixture was separated yielding 31% of the hop extract and subsequently isomerized, resulting in a 42.5% yield of the iso-α-acid mixture. Structural confirmation was achieved through ¹³C NMR spectroscopy; α-acids exhibited a characteristic signal at δ 79.2 ppm, whereas the cis and trans isomers of the iso-α-acids showed signals in the δ 205.1–207.3 ppm range. Subsequently, an electrochemical study using a graphite sheet as the working electrode was conducted to investigate the behavior of iso-α-acids and their relationship to beer bitterness. The voltammetrics profiles obtained for α-acids and iso-α-acids displayed distinct potential regions; consequently, the analysis focused on iso-α-acids, as they are the primary contributors to the beverage's bitterness. Direct analysis of commercial beers revealed the presence of interfering compounds, such as sodium metabisulfite, necessitating sample pre-treatment via isooctane extraction. The efficiency of this procedure was monitored using HPLC-ESI-MS/MS, confirming the presence of iso-α-acids following the extraction step. Finally, bitterness values expressed in IBU were determined using Square Wave Voltammetry; the measured values (BS1 = 48.1; BS2 = 41.6; BS3 = 17.6) were close to those declared by the manufacturers (BS1 = 46; BS2 = 40; BS3 = 18). The results demonstrated that the developed electroanalytical method offers a higher-performance alternative for determining iso-α-acids and for future applications in beer quality control.
Keywords: fFlha de grafite
Graphite leaf
Humulus lupulus
IBU
Lúpulo e RMN de 13C
Humulus lupulus
Hops and 13C NMR
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::QUIMICA DOS PRODUTOS NATURAIS
Subject: Química
Lúpulo - Análise eletroquímica
Cerveja
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: GONÇALVES, Karinne Teixeira. Estudo químico de lúpulos cultivados em diferentes localidades por RMN e CLAE - EM/EM e desenvolvimento de um método eletroanalítico para quantificação de iso-α-ácidos em cervejas. 2026. 126 f. Dissertação (Mestrado em Qúmica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.579.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.579
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49124
Date of defense: 17-Jul-2026
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 8. Trabalho decente e crescimento econômico - Promover o crescimento econômico sustentado, inclusivo e sustentável, emprego pleno e produtivo, e trabalho decente para todos.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Química

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