Биологически активные соединения пивной дробины и их потенциальное применение. Обзор

Введение. Побочный продукт пивоваренной промышленности пивная дробина, обладающая значительной пищевой ценностью, является потенциальным источником для создания функциональных продуктов питания. В статье проводится аналитический обзор современного состояния исследований, посвященных биологическим активным соединениям пивной дробины, особенностей различных методов экстракции качественных характеристик извлекаемых компонентов, а также вопросов возможного практического применения этих веществ. 

Материалы и методы.  Исследование осуществлялось посредством поиска профильной научной литературы, по ключевым словам, в базах данных Scopus, PubMed, Web of Science, Google Scholar и на платформе Elibrary.ru, в эти временные рамки охватывали публикации итогов 2020– 2025 годов. В работе применялись методы научного поиска и первого скрининга публикации, сбора и анализа данных, а также их систематизации и обобщения. В качестве источника данных было проанализировано 44 научных публикации по тематическим исследованиям.

Результаты и их обсуждение. Результаты данного исследования показали, что пивная дробина   содержит широкий спектр биоактивных соединений, обладающих потенциалом для использования в качестве устойчивых пищевых и нутрицевтических компонентов. Биологическая активность извлекаемых из пивной дробины соединений в значительной степени зависит от применяемого способа экстрагирования. Установлено, что белок пивной дробины оказывает регуляторную роль в контроле артериального давления, способствуя ингибированию ангиотензинпревращающего фермента (АПФ) и снижению уровня липидов в крови. Кроме того, остатки аминокислот в составе белков ПД обуславливают их антиоксидантные и противовоспалительные свойства, а полифенолы пивной дробины положительно влияют на усвоение глюкозы. Пивная дробина содержит многие минеральные вещества, такие как Ca, Fe и витамины группы B1 с высокой степенью биодоступности, что подтверждается симуляционными исследованиями   процесса пищеварения.

Заключение.  Одновременно с растущим интересом к применению экстрактов пивной дробины в пищевой промышленности, существует настоятельная потребность в дополнительных исследованиях, чтобы всесторонне оценить их токсическое и аллергенное воздействие. Также необходима дальнейшая разработка и совершенствование технологий экстракции для повышения эффективности выделения соединений и обеспечения необходимого уровня безопасности продуктов при их включении в пищевые продукты. 

1. Бурак Л. Ч., Карбанович В. И. Влияние валоризованных растительных белков и фенольных соединений на пищевую ценость и усвояемость. Обзор последних достижений // Научное обозрение. Технические науки. 2024. № 2. С. 35–41. https://doi.org/10.17513/srts.1464

2. Naibaho J., Korzeniowska M., Sitanggang A. B., Lu Y., Julianti E: Brewers’ spent grain as a food ingredient: techno-processing properties, nutrition, acceptability, and market // Trends in Food Science and Technology. 2024. Vol. 152. P. 104685. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2024.104685

3. Lin L., Mirkin S., Park H. E. Biodegradable composite film of brewers’ spent grain and poly (vinyl alcohol) // Processes. 2023. Vol. 11. P. 2400. https://doi.org/10.3390/pr11082400

4. Virdi A. S., Mahajan A., Devraj M., Sanghi R. Brewers' spent grains: Techno-functional challenges and opportunity in the valorization for food products // LWT. 2025. Vol. 227. P. 117785. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2025.117785

5. Naibaho J., Setiawan R. D., Korzeniowska M. Biological properties of bioactive compounds from brewers’ spent grain: current trends, challenges, and perspectives // Current Opinion in Food Science. 2025. Vol. 62. P. 101268. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2024.101268

6. Bachmann S. A. L., Calvete T., Feris L. A. Potential applications of brewery spent grain: critical an overview // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2022. Vol. 10. P. 106951. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106951

7. Nyhan L., Sahin A. W., Schmitz H. H., Siegel J. B., Arendt E. K. Brewers’ spent grain: an unprecedented opportunity to develop sustainable plant-based nutrition ingredients addressing global malnutrition challenges // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2023. Vol. 71. P. 10543– 10564. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.3c02489

8. Грибкова И. Н., Хорошева Е. В., Ремнева Г. А. Исследование структуры пивной дробины с точки зрения минерального состава // Пищевая промышленность. 2023. № 8. С. 10–15. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.8.8.002

9. Boukid F. Comprehensive review of barley dietary fibers with emphasis on arabinoxylans // Bioact Carbohydr Diet Fibre. 2024. Vol. 31. P. 100410. https://doi.org/10.1016/j.bcdf.2024.100410

10. Ghajavand B. Avesani C., Stenvinkel P., Bruchfeld A. Unlocking the potential of brewers’ spent grain: a sustainable model to use beer for better outcome in chronic kidney disease // Journal of Renal Nutrition. 2024. Vol. 34. P. 482–492. https://doi.org/10.1053/j.jrn.2024.03.007

11. Ribeiro-Oliveira R., Rodríguez-Rodríguez P., Sousa J. B., Ferreira I. M., Arribas S. M., Diniz C. Managing hypertension using brewing bioactive peptides as angiotensin-converting enzyme inhibitors: impact on vascular tone through ex vivo assays // PharmaNutrition. 2024. Vol. 28. P. 100389. https://doi.org/10.1016/j.phanu.2024.100389

12. Cerf M. E. Healthy lifestyles and noncommunicable diseases: nutrition, the life-course, and health promotion // Lifestyle Medicine. 2021. Vol. 2. P. e31. https://doi.org/10.1002/lim2.31

13. Бурак Л. Ч., Сапач А. Н. Влияние действия ультразвука на функциональные свойства растительных белков. Обзор предметного поля // Химия растительного сырья. 2024. № 4. С. 5–23. https://doi.org/10.14258/jcprm.20240413599

14. Jin Z., Lan Y., Ohm J.-B., Gillespie J., Schwarz P., Chen B. Physicochemical composition, fermentable sugars, free amino acids, phenolics, and minerals in brewers’ spent grains obtained from craft brewing operations // Journal of Cereal Science. 2022. Vol. 104. P. 103413. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2022.103413

15. Martinez-Encinas E. G., Carvajal-Millan E., Calderon De La Barca A. M., Rascon-Chu A., Martinez-Porchas M., Márquez-Escalante J. A., Islas-Rubio A. R. Extraction and characterization of arabinoxylans obtained from nixtamalized brewers’ spent grains // Food Science and Technology International. 2023. Vol. 29. P. 40–49. https://doi.org/10.1177/10820132211060609

16. Cassoni A. C., Costa P., Mota I., Vasconcelos M. W., Pintado M. Recovery of lignins with antioxidant activity from brewer’s spent grain and olive tree pruning using deep eutectic solvents // Chemical Engineering Research and Design. 2023. Vol. 192. P. 34–43. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2023.01.053

17. Calvete-Torre I., Sabater C., Montilla A., Moreno F. J., Riestra S., Margolles A., Ruiz L. Physicochemical characterization and microbiota modulatory potential of brewer’s spent grain and arabinoxylan-derived fractions: a valorization study // LWT. 2023. Vol. 185. P. 115107. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2023.115107

18. Fărcaș A. C., Socaci S. A., Chiș M. S., Martínez-Monzó J., García-Segovia P., Becze A., Török A. I., Cadar O., Coldea T. E., Igual M. In vitro digestibility of minerals and B group vitamins from different brewers’ spent grains // Nutrients. 2022. Vol. 14. P. 3512. https://doi.org/10.3390/nu14173512

19. Patrignani M., González-Forte L. D. S. Characterisation of melanoidins derived from brewers’ spent grain: new insights into their structure and antioxidant activity // International Journal of Food Science and Technology. 2021. Vol. 56. P. 384–391. https://doi.org/10.1111/ijfs.14653

20. Naibaho J., Pudlo A., Bobak L., Wojdylo A., Lopez A. A., Pangestika L. M. W., Andayani S. N., Korzeniowska M., Yang B. Conventional water bath heating on undried brewer’s spent grain: functionality, fatty acids, volatiles, polyphenolic and antioxidant properties // Food Bioscience. 2023. Vol. 53. P. 102523. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.102523

21. Ahuja V., Chauhan S., Yang Y.-H., Bhatia S. K., Kumar V. From Brew to table: unleashing the potential of spent grains protein // Journal of Cereal Science. 2024. Vol. 117. P. 103896. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2024.103896

22. Naik A. S., Brugiere M., Dunne K., Sorohan M., Grasa L., Javed B. Protease hydrolysed brewers’ spent grain bioactive extracts for applications in human health // Systems Microbiology and Biomanufacturing. 2024. Vol. 4. P. 1062–1075. https://doi.org/10.1007/s43393-024-00241-3

23. Naibaho J., Korzeniowska M., Wojdyło A., Ayunda H. M., Foste M., Yang B. Techno-functional properties of protein from protease-treated brewers’ spent grain (BSG) and investigation of antioxidant activity of extracted proteins and BSG residues // Journal of Cereal Science. 2022. Vol. 107. P. 103524. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2022.103524

24. Vieira M. C., Brandelli A., Thys R. C. S. Evaluation of the technological functional properties and antioxidant activity of protein hydrolysate obtained from brewers’ spent grain // Food Processing and Preservation. 2022. Vol. 46. P. e16638. https://doi.org/10.1111/jfpp.16638

25. Abeynayake R., Zhang S., Yang W., Chen L. Development of antioxidant peptides from brewers’ spent grain proteins // LWT. 2022. Vol. 158. P. 113162. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113162

26. Kriisa M., Taivosalo A., Foste M., Kutt M.-L., Viirma M., Priidik R., Korzeniowska M., Tian Y., Laaksonen O., Yang B., Vilu R. Effect of enzyme-assisted hydrolysis on brewer’s spent grain protein solubilization – peptide composition and sensory properties // Applied Food Research. 2022. Vol. 2. P. 100108. https://doi.org/10.1016/j.afres.2022.100108

27. Paksin P., Tangjaidee P., Klangpetch W., Unban K., Khumsap T., Klunklin W., Yawootti A., Jantanasakulwong K., Rachtanapun P., Phongthai S . Quality Attributes, Structural Characteristics, and Functional Properties of Brewer’s Spent Grain Protein Concentrates as Affected by Alkaline and Pulsed Electric Field-Assisted Extraction // Foods. 2025. Vol. 14(9). P. 1515. https://doi.org/10.3390/foods14091515

28. Aguilar-Toala J. E., Cruz-Narvaez Y., Quintanar-Guerrero D., Liceaga A. M., ZambranoZaragoza M. L. In silico bioactivity analysis of peptide fractions derived from brewer’s spent grain hydrolysates // International Journal of Food Science and Technology. 2024. Vol. 59. P. 2804–2815. https://doi.org/10.1111/ijfs.17044

29. Guzman-Lorite M., Linan-Atero R., Munoz-Moreno L., Luisa M. M., Jose C. M., Concepcion G. M. Study of the microRNA fraction in food waste and other biomasses. Assessment of its antioxidant and anti-inflammatory activity // Journal of Functional Foods. 2024. Vol. 119. P. 106347. https://doi.org/10.1016/j.jff.2024.106347

30. Cian R. E, Oliva M. E., Garzon A. G.., Ferreira M. D. R., D´Alessandro M. E., Drago S. R. In vitro and in vivo antithrombotic and antioxidant properties of microencapsulated brewers’ spent grain peptides // Journal of Food Science and Technology. 2022. Vol. 57. P. 3872–3879. https://doi.org/10.1111/ijfs.15717

31. Garzon A. G., Ferreira M. D. R., Cian R. E., Oliva M. E., D’Alessandro M. E., Drago S. R. Microencapsulated bioactive peptides from brewer’s spent grain promotes antihypertensive and antidiabetogenic effects on a hypertensive and insulin-resistant rat model // Journal of Food Biochemistry. 2022. Vol. 46. P. e14283. https://doi.org/10.1111/jfbc.14283

32. Ferreira M. R., Garzon A. G., Oliva M. E., Cian R. E., Drago S. R., D’Alessandro M. E. Lipidlowering effect of microencapsulated peptides from brewer’s spent grain in high-sucrose diet-fed rats // Food Bioscience. 2022. Vol. 49. P. 101981. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2022.101981

33. Naibaho J., Wojdylo A., Korzeniowska M., Laaksonen O., Foste M., Kutt M.-L., Yang B. Antioxidant activities and polyphenolic identification by UPLC-MS/MS of autoclaved brewers’ spent grain // LWT. 2022. Vol. 163. P. 113612. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113612

34. Petron M. J., Andres A. I., Esteban G., Timon M. L. Study of antioxidant activity and phenolic compounds of extracts obtained from different craft beer by-products // Journal of Cereal Science. 2021. Vol. 98. P. 103162. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2021.103162

35. Бурак Л. Ч. Использования отходов пивоваренной отрасли. Обзор // The Scientific Heritage. 2022. № 86–1(86). С. 9–20 https://doi.org/10.12731/WOREPK

36. Birsan R. I., Wilde P., Waldron K. W., Rai D. K. Anticholinesterase activities of different solvent extracts of brewer’s spent grain // Foods. 2021. V. 10. P. 930. https://doi.org/10.3390/foods10050930

37. Becker D., Bakuradze T., Hensel M., Beller S., Yélamos C. C, Richling E. Influence of brewer’s spent grain compounds on glucose metabolism enzymes // Nutrients. 2021. Vol. 13. P. 2696. https://doi.org/10.3390/nu13082696

38. Bonifácio-Lopes T., Castro L. M. G., Vilas-Boas A., Campos D., Teixeira J. A., Pintado M. Impact of gastrointestinal digestion simulation on brewer’s spent grain green extracts and their prebiotic activity // Food Research International. 2023. Vol. 165. P. 112515. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.112515

39. Steiner J., Kupetz M., Becker T. Influence of hydrothermal treatment of brewer’s spent grain on the concentration and molecular weight distribution of 1,3-1,4-β-D-glucan and arabinoxylan // Foods. 2023. Vol. 12. P. 3778. https://doi.org/10.3390/foods12203778

40. Lynch K. M., Strain C. R., Johnson C., Patangia D., Stanton C., Koc F., Gil-Martinez J., O’Riordan P., Sahin A. W., Ross R. P., Arendt E. K. Extraction and characterisation of arabinoxylan from brewers spent grain and investigation of microbiome modulation potential // European Journal of Nutrition. 2021. Vol. 60. P. 4393–4411. https://doi.org/10.1007/s00394-021-02570-8

41. Cervantes-Ramirez J. G., Vasquez-Lara F., Sanchez-Estrada A., Troncoso-Rojas R., HerediaOlea E., Islas-Rubio A. R. Arabinoxylans release from brewers’ spent grain using extrusion and solidstate fermentation with Fusarium oxysporum and the antioxidant capacity of the extracts // Foods. 2022. Vol. 11. P. 1415. https://doi.org/10.3390/foods11101415

42. Miafo A.-P. T., Muralikrishna G., Koubala B. B., Kansci G. Purification and structural characterization of calcium hydroxide isolated arabinoxylans derived from bran, spent grain and sorghum grains // Journal of Cereal Science. 2021. Vol. 100. P. 103266. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2021.103266

43. Kulathunga J., Islam S. Wheat arabinoxylans: insight into structure-function relationships // Carbohydrate Polymers. 2025. Vol. 348. P. 122933. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2024.122933

44. Bilal M., Li D., Xie C., Yang R., Gu Z., Jiang D., Xu X., Wang P. Recent advances of wheat bran arabinoxylan exploitation as the functional dough additive // Food Chemistry. 2025. Vol. 463. P. 141146. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.141146