v. 24, n. 2, p. 195-201, abr./jun. 2013
AVALIAÇÃO DA FERMENTAÇÃO E DOS COMPOSTOS
SECUNDÁRIOS EM AGUARDENTE DE BANANA E
MANGA
Letícia Mendonça ALVARENGA* Raquel Mendonça ALVARENGA* Mariana Borges de Lima DUTRA** Evelyn de Souza OLIVEIRA ***
*Programa de Pós-Graduação em Ciência de Alimentos – Curso de Doutorado – Faculdade de Farmácia – Universidade Federal de Minas Gerais – 31270-901 – Belo Horizonte – MG – Brasil. E-mail: letmendonca@yahoo.com.br.
**Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro – 38020-300 – Uberaba – MG – Brasil.
***Departamento de Ciência de Alimentos – Faculdade de Farmácia – Universidade Federal de Minas Gerais – 31270-901 – Belo Horizonte – MG – Brasil.
RESUMO: O elevado índice de perdas na comercializa-ção de frutas faz com que apenas uma pequena parcela che-gue à mesa do consumidor. Uma das formas de diminuir as perdas de frutas in natura é por meio da produção de aguar-dente de frutas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o processo fermentativo e a formação de compos-tos secundários em aguardentes de banana e manga. Foram avaliados os parâmetros de efi ciência da levedura, rendi-mento em etanol e produtividade dos mostos de banana e manga. Para as aguardentes produzidas, foram conduzidas análises de teor alcoólico, acetaldeído, ésteres, álcoois su-periores totais, metanol e cobre. Os resultados indicaram que o mosto de manga apresentou melhores resultados para os parâmetros avaliados durante o processo fermentativo. As aguardentes de banana e manga apresentaram resul-tados para metanol e cobre acima do limite imposto pela legislação vigente. Adicionalmente, o teor de álcoois su-periores totais da aguardente de banana também esteve em desacordo com a referida legislação. É necessário ajustar o processo de produção das aguardentes com o intuito de diminuir o teor de metanol, cobre e álcoois superiores das bebidas.
PALAVRAS-CHAVE: Bebida alcoólica; hidrólise enzi-mática; frutas.
INTRODUÇÃO
A fruticultura no Brasil tem uma perspectiva de mercado muito mais favorável do que outros países em vir-tude da diversidade climática e das novas tecnologias aqui existentes, sendo possível produzir praticamente o ano in-teiro, o que não ocorre nas principais regiões fruticultoras do mundo. A atividade demanda mão-de-obra intensiva e qualifi cada, fi xando o homem no campo e, na maioria dos casos, permite boas condições de vida para uma família que tenha pequena área agrícola (PETINARI et al., 2008). A
produção brasileira de frutas supera 43 milhões de tonela-das e o país ocupa o sétimo lugar na produção mundial de manga e quinto na produção de banana(FAO, 2011; IBGE, 2009).
O elevado índice de perdas na comercialização de frutas no Brasil faz com que apenas uma parcela chegue à mesa do consumidor. A industrialização pode representar uma opção no aproveitamento de excedentes de produção e de frutos fora dos padrões de qualidade para consumo in natura, embora sem o comprometimento da qualidade da polpa, promovendo aumento da vida de prateleira e agre-gação de valor ao produto. Entretanto, atualmente, pequena parte das frutas produzidas no Brasil é utilizada no proces-so industrial (PEROSA et al., 2009).
Teoricamente, qualquer fruto ou vegetal que con-tenha açúcar e outros nutrientes para as leveduras pode servir como substrato para uma fermentação alcoólica (REYES, 1991). Pelo processo de fermentação alcoóli-ca de frutas pode-se obter, além do etanol, alguns tipos de bebidas alcoólicas como os fermentados (vinhos) e as aguardentes. A partir dos fermentados de frutas, por meio de destilação se obtêm as aguardentes de frutas sendo ne-cessária a adaptação do processo de produção de acordo com a matéria-prima.
O Decreto nº 2314 defi ne aguardente de frutas como a bebida de graduação alcoólica de 36 a 48 °GL, a 20°C, obtida pela destilação de mosto fermentado de fruta (BRA-SIL, 1997). Neste caso, podem-se citar alguns exemplos como aguardente de manga (ALVARENGA et al., 2006), de mexerica (MUNHOZ, 2006), de abacaxi (SILVA JÚNIOR, 2006) e de banana (LARA 2007; SILVA et al., 2009). Lara (2007) avaliou o emprego de enzimas e de fontes de ni-trogênio na redução da formação de alcoóis superiores na aguardente de banana. Alves et al.(2008) produziram aguardente de goiaba e Salviano et al.(2007) produziram e avaliaram sensorialmente aguardente de jaca.
A qualidade de uma bebida destilada é provenien-te dos procedimentos adotados desde o início do processo,
começando pela escolha da matéria-prima, passando pelo benefi ciamento, fermentação, destilação e armazenamento do produto obtido. Basicamente, a qualidade de uma bebi-da alcoólica pode ser analisabebi-da considerando-se dois aspec-tos importantes: físico-químico e sensorial (GUIMARÃES FILHO, 2003). Os componentes das aguardentes de frutas classifi cados como secundários constituem um grupo de produtos minoritários oriundos do processo de fermentação do mosto, tais como álcoois e outros compostos carbonila-dos superiores, isto é, com três ou mais átomos de carbono. Esses compostos, especialmente os ésteres e aldeídos, são responsáveis pelo aroma e sabor dos destilados em geral (PEREIRA et al., 2003).As quantidades verifi cadas desses compostos secundários variam entre as aguardentes. A for-mação durante a destilação depende dos seguintes fatores: as características próprias do mosto fermentado; a defi ni-ção das frações de corte na destilani-ção; o tipo e tamanho do destilador; a temperatura da destilação; o tempo da destila-ção; o material de fabricação do alambique ou coluna e a limpeza do destilador (ALCARDE et al., 2010).
O objetivo deste trabalho foi verifi car os parâmetros cinéticos da fermentação de mostos de banana e manga, além de avaliar os compostos secundários das aguardentes produzidas.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi desenvolvido no laboratório de Microbiologia Industrial e Biocatálise da Faculdade de Far-mácia da Universidade Federal de Minas Gerais.
Foram utilizadas mangas da variedade Palmer e ba-nanas da variedade Prata. Para a produção das aguardentes, as frutas, após prévia seleção, foram lavadas e descascadas manualmente, separando as polpas, que foram trituradas em liquidifi cador doméstico e em seguida mediu-se os sóli-dos solúveis das polpas de manga e banana em refratômetro manual (marca) com escala de 0 a 32°Brix.
No processo de hidrólise enzimática utilizou-se pectinases, sendo usado Allizin PP, preparado enzimático da Novozymes, na hidrólise da polpa de manga, segundo Alvarenga (2006) e para a polpa de banana, Pectinex Ultra SP, também da Novozymes, segundo Lara (2007). Após a hidrólise enzimática, as polpas de manga e banana foram diluídas com água potável para ajuste do teor de sólidos solúveis em 12°Brix.
Para o processo fermentativo, foram adicionados 40 gramas de fermento fresco, marca Itaiquara, constituído de células de Saccharomyces cerevisiae, para cada litro de cal-do (polpa hidrolisada + água) que foi fermentacal-do a, aproxi-madamente, 30°C por 15,5 horas para a polpa de manga e 18 horas para a banana. As fermentações foram conduzidas em dornas de 30 litros de capacidade contendo 10 litros de caldo os quais foram incubadas à temperatura ambien-te sem agitação. Após a fermentação, foi feita a fi ltração em tecidos de algodão e o vinho obtido foi destilado em alambique de cobre da marca Santa Efi gênia com coluna modelo capelo com capacidade útil de 5 L, aquecido a gás.
O alambique foi previamente limpo com solução de ácido cítrico (3%) e seco com ar comprimido. Durante a destila-ção foram separadas as frações de cabeça (10%), coradestila-ção (80%) e cauda (10%), do volume de aguardente obtida. A aguardente foi armazenada à temperatura ambiente em gar-rafas de vidro de 700 mL e fechada com tampa de rosca envolvida por parafi lm e, posteriormente, foram feitas as análises químicas da fração referente ao coração.
Avaliação da fermentação
Para determinação do rendimento, produtividade e efi ciência foram conduzidas fermentações em frascos de Erlenmeyer com capacidade de 250 mL contendo 100 mL do caldo esterilizado em autoclave por 121°C durante 20 minutos. Adicionaram-se 4 gramas do fermento fresco e posteriormente os frascos foram incubados à temperatura de 30 ± 1°C, em incubadora orbital Marconi com agitação de 150 rpm.
Durante a fermentação, os frascos de Erlenmeyers foram pesados em intervalos de 30 minutos, para obtenção do balanço de massa e cinética de liberação de CO2 para determinar o ponto fi nal da fermentação quando a liberação horária de CO2 foi igual ou menor que 0,099g CO2 (100 mL de vinho)-1. Foi feita a amostragem do conteúdo de cada
frasco imediatamente após a inoculação dos mesmos e ao fi nal da fermentação. As amostras foram fi ltradas, centrifu-gadas e armazenadas em recipientes plásticos e congeladas (-10oC) para análises posteriores. Foram determinados, o
teor de açúcares redutores totais no mosto (ART inicial) e açúcares redutores totais (ART) no fi nal do processo fer-mentativo por meio da metodologia do DNS (ácido 3,5 dinitrossalicílico) desenvolvida por Miller (1959). A con-centração de etanol foi determinada por espectrofotometria pelo método do dicromato de potássio modifi cado por Salik & Povoh (1993).
A produtividade (g. L-1. h-1) foi determinada em
fun-ção da massa de etanol produzida (g) por volume (L) de meio (caldo) em fermentação por unidade de tempo (h).
A reação 1 representa a fermentação alcoólica.
(1)
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
O rendimento em etanol foi determinado conforme a Equação 1.
Equação 1 Efi ciência (%) = Etanol produzido (g. L
-1) x 100
ART0 x 0,511 Onde:
ART0 = Açúcares redutores totais no tempo inicial. 0,511 = Fator determinado pela estequiometria da reação.
A efi ciência foi determinada segundo a Equação 2 considerando a produção de etanol em relação ao teor de açúcar determinado no mosto.
Equação 2 Efi ciência (%) = Etanol produzido (g. L
-1) x 100
(ART0 – ARTf ) x 0,511 Onde :
ART0 = Açúcares redutores totais no tempo inicial. ARTf = Açúcares redutores totais ao fi nal da fermentação. 0,511 = Fator determinado pela estequiometria da reação. As análises químicas das aguardentes de banana e manga foram realizadas no laboratório de Microbiologia Industrial e Biocatálise da Faculdade de Farmácia da Uni-versidade Federal de Minas Gerais e no Laboratório Ama-zile Biagioni Maia (LABM), em Belo Horizonte.
A determinação do teor de cobre, dos ésteres em acetato de etila e do acetaldeído foram realizadas de acordo com as normas da Associação Brasileira de Normas Técni-cas (BRASIL, 1997; BRASIL, 1998).
O grau alcoólico e o teor de metanol foram determi-nados pelos métodos químicos seguindo as especifi cações estabelecidas pelo Decreto n° 2314 do Ministério da Agri-cultura, Pecuária e Abastecimento (BRASIL, 1997).
O teor de cobre foi determinado por meio de me-didas espectrofotométricas, em 546 nm na região visível. O teor de ésteres foi determinado através de titulação dos ácidos carboxílicos obtidos por trans-esterifi cação dos éste-res. O teor alcoólico foi determinado destilando-se, inicial-mente, 220 mL de uma mistura 1:10 água/aguardente. Após destilação, diluiram-se 150 mL do produto da destilação com 50 mL de água. O teor alcoólico foi obtido a partir de medidas feitas a 20°C, com auxílio de um alcoômetro, e os resultados expressos em % v/v de etanol. O teor de metanol foi quantifi cado através de medidas espectrofotométricas, realizadas na região visível (575 nm).
As análises cromatográfi cas dos álcoois superiores (n-propanol, isobutanol e álcool isoamílico) foram rea-lizadas em um cromatógrafo a gás Modelo CG-37 marca Intecrom, com detector de ionização de chama, com as seguintes condições: Coluna: 15% Hallcomid M18 sobre chromosorb WHP 100 a 120 mesh (0,53 mm X 30m X 1,00uM); fl uxo do ar de 300 mL/ min; fl uxo do hidrogênio de 30 mL/ min; fl uxo do nitrogênio de 30 mL/min; tempe-ratura da coluna de 82ºC; tempetempe-ratura do injetor de 130-150ºC; temperatura do detector de 170ºC; tempo de corrida de 70 min. Foi realizada curva de calibração e as amostras de aguardente foram injetadas sem destilação prévia.
Os ensaios do processo fermentativo e as análises químicas das aguardentes de banana e manga foram
rea-lizadas com 3 repetições. Os resultados de produtividade, rendimento em etanol e efi ciência foram comparados pelo teste t de Student utilizando o programa computacional SISVAR desenvolvido por Ferreira (2011).Comparou-se os resultados dos parâmetros químicos das aguardentes de banana e manga com os limites estabelecidos pela Portaria nº65 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimen-to (MAPA), que fi xa os padrões de identidade e qualidade para aguardente de fruta (BRASIL, 2008).
RESULTADOS E DISCUSSÃO Parâmetros cinéticos da fermentação
Os resultados referentes aos parâmetros do processo fermentativo estão apresentados na Tabela 1.
De acordo com os dados da Tabela 1, o mosto de manga apresentou maior produtividade, rendimento em etanol e efi ciência da levedura. Mendonça (1999), anali-sando linhagens de S. cerevisae inoculadas em meio sinté-tico contendo glicose, obteve rendimento em etanol, após 12 horas de fermentação, variando entre 72,08% a 90,38%, resultados próximos aos encontrados na fermentação da polpa de manga. Oliveira (2001), comparando linhagens de leveduras S. cerevisiae para produção de cachaça, encon-trou valores que variaram entre 48,9% e 90,5%, utilizando 150 g L-1 de glicose como substrato por 24 h a 30ºC.
Parazzi (1995)encontrou valores de produtivida-de que variaram produtivida-de 2,85 a 4,16 g L-1 h-1 em meio
conten-do 100 g L-1 de glicose e 10 g de inóculo L-1. Silva et al.
(2006), estudando a fermentação de linhagens fl oculantes de S.cerevisae e sua infl uência nos parâmetros fermenta-tivos, encontraram valores de produtividade entre 4,57 e 6,85 g L-1 h-1, em meio contendo 150 g L-1 de sacarose por
24 h a 30ºC. Esse mesmo autor relatou níveis de efi ciência de 76,09 a 85,92%, valores inferiores aos encontrados neste trabalho, que variaram entre 84,20 e 96,40%, na fermenta-ção de polpa de manga.
Observou-se que os resultados obtidos para os parâ-metros fermentativos de rendimento em etanol e efi ciência foram semelhantes aos obtidos em trabalhos de estudos de parâmetros fermentativos na obtenção de cachaça por Oli-veira (2001).
Análise dos componentes secundários das aguardentes
Os resultados dos parâmetros químicos das aguar-dentes de manga e banana foram comparados aos limites
Tabela 1- Média dos parâmetros fermentativos obtidos com o mosto de manga e de banana.
Mosto Produtividade
(g. L-1.h-1)
Rendimento em etanol (%)
Efi ciência da levedura (%)
Manga 4,41a 82,9 a 84,2 a
Banana 2,66b 77,2b 78,2b
exigidos na Portaria nº65 do MAPA(2008) , como pode ser observado na Tabela 2.
O teor alcoólico das aguardentes de manga e da banana estiveram de acordo com o intervalo permitido pela legislação vigente. Valor semelhante, 42 a 51 º GL, foi encontrado por Soufl eros et al. (2004) ao avaliar aguar-dente de amora. O teor alcoólico da aguaraguar-dente de banana produzida e analisada por Guimarães Filho (2003) foi de 41,86ºGL .
O teor de acetaldeído presente nas amostras foi in-ferior aos limites impostos pela Portaria nº65 (BRASIL, 2008). Valores muito elevados de acetaldeído e de outros aldeídos indicam má separação das frações na destilação e afetam a qualidade da bebida. Guimarães Filho (2003) en-controu para a aguardente de banana, 37 mg de acetaldeído por 100 mL de álcool anidro, valor que ultrapassa o limite da legislação e que provavelmente está associado, segundo este mesmo autor, à alta concentração de álcoois superio-res produzida na fermentação da bebida, uma vez que os aldeídos são considerados intermediários na formação de álcoois superiores.
A concentração de ésteres em acetato de etila da aguardente de manga e banana foi inferior ao limite impos-to pela legislação vigente. Maia et al. (1995) destacaram que a maior parte da concentração de ésteres encontrada em fermentações alcoólicas ocorre por meio do metabolis-mo intracelular, via reação entre a acetil- CoA e o etanol e demais álcoois. Uma parte menor acha-se associada à etapa de maturação e envelhecimento da aguardente, geralmente com duração insufi ciente para permitir reações de esterifi -cação em níveis apreciáveis. Asquieri et al. (2009) avalia-ram o teor de éster em acetato de etila em aguardente de jabuticaba e observaram que o produto excedeu o limite imposto pela legislação para ésteres. De acordo com os au-tores, o valor elevado de ésteres para aguardente de jabuti-caba possivelmente foi em razão de uma falha no recolhi-mento do primeiro destilado (cabeça) que é constituído de altas concentrações de acetato de etila.
O teor de álcoois superiores esteve em acordo com a legislação vigente para a aguardente de manga e em de-sacordo para a aguardente de banana. De acordo com os resultados obtidos, sugere-se ajustes na destilação, como a destilação dupla, no processo de produção da aguardente de banana. O teor de álcoois superiores também pode ser controlado através do recolhimento da fração ideal do des-tilado (VARGAS; GLÓRIA, 1995). Em estudo realizado por Guimarães Filho (2003) foi quantifi cado 449,80 mg. 100 mL-1em álcool anidro de álcoois superiores em
aguar-dente de banana, valor este também acima do limite da le-gislação. De acordo com Maia et al. (1995), a aeração em fermentação favorece a formação de álcoois superiores. O mesmo efeito pode advir da presença de materiais porosos no mosto, que funcionam como fonte de oxigênio No mosto de manga foi observada a presença de uma camada espessa e porosa na superfície, possibilitando o acesso de oxigênio do ar ao mosto, o que também foi observado por Guimarães Filho (2003) no processo de fabricação de aguardente de banana. Temperatura elevada durante o processo fermenta-tivo também é apontado como causa de aumento de álcoois superiores na produção de aguardentes de fruta.
A concentração de 79 mg de metanol por 100 mL de álcool anidro encontrada para a aguardente de manga e de 47 mg de metanol por 100 mL de álcool anidro encon-trada para a aguardente de banana encontraram-se acima do limite estabelecido pela Portaria nº65 (BRASIL, 2008). Guimarães Filho (2003) produziu aguardente de banana e detectou 398,85 mg de metanol por 100 mLem álcool ani-dro, resultado bem acima do limite da legislação. Segundo Basié et al. (1998), apesar do metanol ser um componente de presença comum em aguardente de frutas, tem sido alta a incidência de amostras com concentrações acima dos li-mites estabelecidos pela legislação, situando-se em torno de 33% em 58 amostras analisadas. Brocks et al. (1983) relataram ocorrência de envenenamentos devido ao consu-mo de aguardente de ameixa, por excesso de metanol na bebida. Soufl eros et al. (2004) encontraram 14,57 mg de metanol por 100 mL de álcool anidro em aguardente de
Tabela 2 – Parâmetros químicos das aguardentes de manga e de banana e valor estabelecido pela Portaria nº65 de 2008 do MAPA.
Parâmetros Aguardente de manga Aguardente de
banana Limite (BRASIL, 2008) Teor alcoólico1 42,0 44,6 36 a 54 Acetaldeído2 12,1 4,7 30,0 Ésteres2 12,7 65,9 250,0
Álcoois superiores totais2 320,4 626,0 360,0
n- propanol 2 15,8 39,5 -Isobutanol 2 103,3 160,9 -Álcool isoamílico 2 201,3 425,6 -Metanol2 79,4 46,9 20,0 Cobre 3 8,7 6,04 5,0 1 Expresso em º GL a 20ºC.
2 Expresso em mg/ 100 mL de álcool anidro (AA). 3 Expresso em mg/1000mL.
amora. Bauer-Christoph et al. (1997), estudando os com-postos voláteis de diferentes aguardentes de frutas, encon-traram para destilado de pêra 79,6 mg/100 mL de metanol, para destilado de maçã 35,9 mg/100 mL e para destilado de ameixa 86,6 mg/100 mL, concentrações próximas às encontradas para aguardente de manga e valores altos em relação à aguardente de cana , por se tratar de aguardente de fruta. Isso ocorre porque o metanol é proveniente da degra-dação da pectina, encontrada geralmente em maior quan-tidade nas frutas que na cana de açúcar. A bidestilação, a microaeração e o recolhimento da fração ideal do destilado podem diminuir o teor de metanol no produto fi nal.
As aguardentes de manga e banana apresentaram teor acima do estabelecido pela legislação vigente para teor de cobre. Uma das formas de diminuir o teor de cobre em aguardentes é a realização do processo de higienização mais efetivo nos alambiques de cobre. A bi-destilação das aguardentes, também pode ser utilizada, permitindo a redu-ção dos teores de cobre, bem como o uso de carvão ativado ou resinas de troca iônica para a fi ltração da bebida (AZE-VEDO et al., 2003). A dupla destilação infl ui positivamente sobre as características físico-químicas da aguardente (BI-ZELLI et al., 2000). Segundo Maia et al. (1995), o emprego de cobre na fabricação de alambiques é um aspecto que favorece a qualidade da aguardente, uma vez que o cobre catalisa a oxidação de compostos sulfurados de aroma de-sagradável. Goméz et al. (2002), compararam a aguardente de melão proveniente de diferentes métodos de destilação e concluíram que a aguardente destilada em alambique de cobre foi preferida sensorialmente.
O processo de destilação simples realiza-se em alambiques de cobre, com produção em pequena escala. Obtém-se, em geral, um produto com graduação alcoóli-ca na faixa de 38 a 54% v/v e rico em componentes se-cundários (CARDOSO,2006), como encontrado para as aguardentes de manga e banana. Alguns aparelhos, pela simplicidade de construção, podem produzir bebidas com maiores teores de componentes secundários além da baixa produtividade em álcool. Nesse tipo de alambique torna-se essencial a separação das frações para um melhor controle da distribuição dos componentes (CARDOSO, 2006).
CONCLUSÃO
A utilização de banana e manga na produção de aguardentes são alternativas viáveis diante do rendimen-to, produtividade e efi ciência da fermentação alcoólica, porém, necessita-se de melhor ajuste quanto aos teores de metanol e cobre para as aguardentes de manga e banana e de alcoóis superiores para a aguardente de banana, uma vez que excederam os limites da legislação.
ALVARENGA, L.M.; ALVARENGA, R.M.; DUTRA, M.B.L.; OLIVEIRA, E.S. Evaluation of fermentation and secondary compounds in banana and mango spirits.
Alim. Nutr. = Braz. J. Food Nutr., Araraquara, v.24, n.2,
p. 195-201, abr./jun. 2013.
ABSTRACT: The high rate of loss in the fruit market results in only a small portion to reach consumers’ table. This study aimed to evaluate the fermentation process and formation of secondary compounds in banana and mango spirits. Among the parameters studied are: effi ciency of the yeast, ethanol yield and productivity of banana and mango musts. Additionally, we analyzed the alcohol content and the levels of acetaldehyde, esters, total higher alcohols, methanol and copper. According to the results, mango presented better values for all parameters evaluated during the fermentation process. Banana and mango spirits presented methanol and copper levels above the limits imposed by the law. Additionally, the level of higher alcohols found in banana spirits was also in disagreement with the current legislation. In sum, we fi nd that the production process of mango and banana spirits need to be adjusted to reduce the levels of methanol, higher alcohols and copper.
KEYWORDS: Alcoholic beverage; enzymatic hydrolysis; fruit
.
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Recebido em: 03/04/2012 Aprovado em: 28/05/2013
