O PERFIL DOS COMPOSTOS VOLÁTEIS DE CERVEJA STOUT
COM FERMENTAÇÃO DOS FRUTOS DO CAFÉ MADURO
D. T. V. PEREIRA1, M. S. JUNQUEIRA1, J. O. F. MELO2 e R. AUGUSTI3
1
Universidade Federal de São João Del-Rei, Departamento de Engenharia de Alimentos
2
Universidade Federal de São João Del-Rei, Departamento de Ciências Exatas e Biológicas
3
Universidade Federal de Minas Gerais, Departamento de Química E-mail para contato: debora.tata@hotmail.com
RESUMO – A crescente competitividade do mercado vem incentivando a introdução de novos estilos de cerveja. O fruto do café maduro apresenta substratos potenciais para a produção de bebidas alcoólicas fermentadas. Sendo o aroma frequentemente julgado como um atributo de qualidade pelos consumidores, o objetivo desta pesquisa foi identificar os compostos voláteis presentes na cerveja Stout com frutos do café que possam ser utilizados como marcadores químicos provenientes do malte e da polpa do café. Foram realizados dois tratamentos que consistiram na utilização de uma proporção de 50% de mosto de cerveja Stout e 50% de mosto dos frutos do café maduro (tratamento 1-fruto do café 10:90 água potável, tratamento 2-fruto do café 40:60 água potável). Todos os dois tratamentos foram inoculados com levedura Saccharomyces cerevisae Nottingham e incubados a 10 ºC em câmara B.O.D durante 10 dias. Para identificar e quantificar os compostos voláteis utilizou-se a técnica de microextração em fase sólida (SPME) e as análises foram realizadas em cromatógrafo a gás Trace GC Ultra (Thermo Scientific, San Jose, CA) com analisador do tipo íon-trap. Identificou-se somente o composto volátil 1-Undecanol transferido do malte e polpa do fruto do café para os Tratamentos 1 e 2 atuando então como um marcador do perfil dos compostos voláteis de cerveja. Os resultados obtidos neste trabalho auxiliarão na caracterização do perfil de aromas e na padronização da qualidade da cerveja com adjunto do café.
1. INTRODUÇÃO
Cerveja é a bebida alcoólica mais popular do mundo. Sua popularidade é devido aos atributos como o paladar, o preço acessível e disponibilidade (Cervesia, 2011). Porém o gosto do consumidor vem se modificando, parte pelo aumento do poder aquisitivo, estabilidade econômica, e também pelo prazer de sentir novas sensações. Assim, existe uma necessidade crescente de novos produtos e conceitos no mercado de bebidas. Por meio de diferentes combinações de matérias-primas, alterando as variedades e as quantidades desses componentes, somados com o tempo e a forma de preparos diferenciados, podem-se obter outros estilos de cerveja (Tschope, 2001).
O Brasil está entre os maiores produtores e exportadores mundial de café de acordo com dados da Organização Internacional de Café – OIC (2011). Explorar as espécies vegetais cultivadas no Brasil é lucrativo e atraente para o mercado brasileiro e internacional. Uma maneira interessante de agregar valor à polpa do fruto do café e diminuir a poluição ambiental decorrente do seu beneficiamento seria o seu uso na produção de bebidas alcóolicas, devido a sua composição com altos teores de açúcares e mucilagens, constituindo um meio de cultura propício ao desenvolvimento dos microrganismos e potenciais substratos para processos biotecnológicos (Pandey et al., 2000).
Uma melhor compreensão dos compostos de aroma é de suma importância para a tecnologia cervejeira moderna, ajudando a seleção de matérias-primas e as estirpes de levedura, bem como para controle de qualidade de rotina (Silva et al., 2008). Os compostos voláteis que foram identificados em cerveja e associados com seu aroma pertencem a variados grupos químicos, incluindo diversos aromáticos e alifáticos, álcoois superiores, ácidos orgânicos, hidrocarbonetos, ésteres, aldeídos, cetonas, substâncias terpênicas e outras (Silva et al., 2008; Smogrovicova e Domeny, 1999).
A composição dos voláteis emitidos por frutos do café é dominada por altos níveis de álcoois, principalmente etanol, em todos os estágios de amadurecimento. Frutos do café sobreamadurecidos possuem altas emissões de voláteis e demonstram uma composição predominante principalmente de ésteres seguidos de álcoois, cetonas e aldeídos. Segundo Dart e Nursten (1985) os efeitos que um composto volátil tem sobre outro no café não estão bem esclarecidos, então é de grande importância avaliar os compostos voláteis tanto no fruto como nas bebidas derivadas do café.
Baseado no fato que o aroma da cerveja impacta diretamente e indiretamente na qualidade da cerveja, os objetivos desta pesquisa foram identificar os compostos voláteis presentes na cerveja Stout com fermentação dos frutos do café que possam ser utilizados como marcadores químicos provenientes do malte e da polpa do café utilizando a técnica de microextração em fase sólida (SPME).
2. METODOLOGIA
2.1. Planejamento Experimental
A fim de identificar os compostos voláteis presentes na cerveja Stout com adjunto foram realizados dois tratamentos que consistiram em utilizar fermentações com diferentes proporções do fruto do café maduro em cada ensaio experimental. O tratamento 1 consistiu na utilização de uma proporção de 50% de mosto de cerveja Stout e 50% de mosto dos frutos do café maduro (polpa do fruto do café 10:90 água potável) e o tratamento 2 consistiu na utilização de uma proporção de 50% de mosto de cerveja Stout e 50% de mosto dos frutos do café maduro (polpa do fruto do café 40:60 água potável).
2.2 Obtenção do Mosto da Polpa dos Frutos do Café Maduro
A polpa de café cereja Coffea arábica L. fresca, foi cedida pela Fundação Procafé localizada em Varginha, Minas Gerais. As amostras logo após o despolpamento manual foram sanitizadas e acondicionadas em sacos plásticos e congeladas e armazenadas em freezer, a -18 ± 2 ºC.
2.3 Obtenção do Mosto de Cerveja Stout
As matérias-primas foram adquiridas na empresa Casa Olec localizada em Belo Horizonte, Minas Gerais. Para a preparação dos mostos de cerveja Stout isolado foram moídos a seco, em moinho para cereais B 03 (marca Botini) os maltes Pilsen, Roasted Barley, Carrahel (Weyermann), Carrafa III, trigo em flocos, e aveia em flocos. Em seguida, foram colocados em um recipiente com 1,2 L de água e aquecido até 65 ºC durante 75 minutos para realizar a sacarificação e após a dextrinização a 78 ºC durante 10 minutos. O mosto foi filtrado manualmente utilizando tecido organza e em seguida para a etapa de pasteurização foi adicionado 1,1 L de água potável e levado ao aquecimento durante 60 minutos a 75 ºC, sendo que aos 30 minutos de aquecimento foi adicionado 3,4 g de lúpulo em pellets e em 45 minutos de aquecimento adicionado 1,1 g de lúpulo e em seguida resfriado.
2.4 Obtenção do Mosto de Cerveja Stout combinado com o Mosto da Polpa dos
Frutos do Café Maduro
Para obtenção dos dois tratamentos foram mesclados em proporções equivalentes (50:50) o mosto do cerveja Stout e o mosto da polpa dos frutos do café e posteriormente sendo acondicionados em balões volumétricos, inoculados e incubados a 10 ºC em câmara incubadora B.O.D. durante 10 dias. Em cada um dos dois tratamentos foram retiradas amostras em duplicata antes da fermentação, depois da fermentação e após a destilação dos tratamentos T1 e T2, transferidas para frascos headspaces, seladas, congeladas e armazenadas em freezer, a -18 ± 2 ºC. No final, um total de 14 amostras foram analisadas incluindo o malte de cerveja Stout e polpa dos frutos do café isolados.
2.5 Amostragem de Microextração em Fase Sólida (SPME)
Em cada extração, aproximadamente 2,0 g do fermentado foi colocado em frasco de headspace com capacidade de 20 mL, que foram posteriormente lacrados com alumínio e septo de borracha. A fibra utilizada no processo de microextração foi PDMS/DVB (Polidimetilsiloxano/Divinilbenzeno) disponíveis comercialmente, a amostra foi submetida a uma temperatura de extração de 60 ºC com a fibra exposta por 20 minutos (Pawliszyn et al., 1997; Kataoka et al., 2000; Belo et al., 2009).
As análises foram realizadas por um cromatógrafo a gás Trace GC Ultra (Thermo Scientific, San Jose, CA) acoplado a espectrômetro de massas Polaris Q (Thermo Scientific, San Jose, CA) com analisador do tipo íon-trap.
As condições foram definidas para o cromatógrafo a gás durante as análises: temperatura do injetor, 250 ºC; injeção em modo splitless; splitless time, 5 minutos; temperatura da fonte de íons, 200 ºC; temperatura da interface, 275 ºC; aquecimento com temperatura programada (40 ºC/3min, em seguida, um gradiente de 8 ºC/min até 100 ºC/2min, um gradiente de 15 ºC/min até 180 ºC/2min e em seguida 18 ºC/min até 245 ºC/3min. A coluna cromatográfica utilizada foi a coluna capilar TR-1MS (100% dimetilpolisiloxano; 30 m x 0,25 mm d.i. x 0,25 m), com gás hélio como gás de arraste a um fluxo constante de 1 mL/min.
O índice RSI que consiste em um fator numérico de comparação entre compostos desconhecidos e compostos da biblioteca de espectros de massas foi fornecido pela procura nas bibliotecas NIST/EPA/NIH (2005) e usado na identificação dos compostos voláteis sendo considerado como satisfatório um valor superior a 600.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os compostos voláteis que foram identificados no malte são Ácido propanóico, anidrido; 1,2-Benzenodicarboxílico ácido, bis (2-metilpropil) éster; Undecanol; Ácido Dodecanóico; Furfural e 1-Butanol-3-metil sendo apresentados na Tabela 2 e seu respectivo cromatograma na Figura 1.
Tabela 2 – Identificação dos compostos voláteis do malte de cerveja Stout, fibra PDMS/DVB.
COMPOSTOS VOLÁTEIS TEMPO DE RETENÇÃO (min) % ÁREA RELATIVA RSI
Ácidos Orgânicos
Ácido propanóico, anidrido 18,08 37,04 918
Ácido Dodecanóico 23,19 5,05 644
Aromáticos
1,2-Benzenodicarboxílico ácido, bis ( (2-metilpropil) éster 22,25 9,44 821 Furfural 24,55 5,78 634 Álcoois 1-Undecanol 22,65 4,96 677 1-Butanol-3-metil 25,25 11,49 688 Outros NI 24,21 7,63 -
NI- Composto Não Identificado
Na Tabela 3, encontram-se os compostos voláteis Dibutil fltalato; 1-Undecanol, Ácido Propanóico, 3-metil; Furfural; Ácido Octadecanóico, metil éster; 1-Butanol, 3-metil; identificados na polpa dos frutos do café maduro e o seu respectivo cromatograma apresentado na Figura 2.
Tabela 3 – Identificação dos compostos voláteis dos frutos do café maduro, fibra PDMS/DVB.
COMPOSTOS VOLÁTEIS TEMPO DE RETENÇÃO (min) % ÁREA RELATIVA RSI
Ácidos Orgânicos
Ácido Propanóico, 3 metil 23,17 6,39 680
Ácido Octadecanóico, metil éster 24,2 6,97 694
Álcoois 1-Undecanol 22,63 15,07 664 1-Butanol, 3-metil 25,24 9,22 706 Outros Dibutil ftalato 22,23 13,96 857 Furfural 23,98 13,02 648 NI 24,52 6,64 -
NI- Composto Não Identificado
Na Tabela 4 apresenta-se os compostos voláteis identificados da cerveja combinada com fruto do café referentes ao Tratamento 1 e Tratamento 2 antes e após a fermentação e depois da destilação.
Tabela 4. Identificação dos compostos voláteis de cerveja Stout com fermentação dos frutos do café maduro (Tratamento 1 e Tratamento 2).
TRATAMENTO COMPOSTOS VOLÁTEIS TEMPO DE RETENÇÃO (min) % ÁREA RELATIVA
Antes da Fermentação 1 1-Undecanol 22,75 7,64 2 1-Undecanol 22,74 15,61 Após a Fermentação 1 1-Undecanol 22,75 10,56 2 1-Undecanol 22,75 9,04 Após a Destilação 1 1-Undecanol 22,75 7,65 2 1-Undecanol 22,75 14,63
Analisando a Tabela 4, verificou-se que somente o composto volátil 1-Undecanol foi transferido do malte de cerveja Stout (Tabela 2) e dos frutos do café maduro (Tabela 3) para o Tratamento 1 e Tratamento 2 (Tabela 4). Pode-se presumir que o composto 1-Undecanol atua então como um marcador na caracterização do perfil dos compostos voláteis de cerveja. O 1-Undecanol pertence à classe dos álcoois superiores e são importantes como precursores de ésteres ativos contribuintes para o aroma (Pinho et al., 2006) e como constituintes de parte importante dos subprodutos formados durante a fermentação da cerveja. Álcoois também contribuem para o cheiro forte e picante e sabor da cerveja, e sua formação está ligada à síntese de proteínas de levedura (Limberger et al., 2002).
As substâncias voláteis da cerveja são muito importantes já que correspondem a um dos maiores contribuintes para a qualidade do produto final. É importante conhecer o padrão cromatográfico característico da cerveja para identificar mudanças na composição dos voláteis durante as etapas do processamento ou armazenamento. Além disso, o monitoramento da alteração do perfil de voláteis é vital tanto para a indústria como para o consumidor.
Nesse sentido, a análise dos compostos aromáticos pode se tornar um meio extremamente útil e eficaz capaz de padronizar a qualidade da bebida e permitir a caracterização dos perfis voláteis de cervejas de acordo com a composição e intensidade dos compostos químicos voláteis.
5. CONCLUSÃO
Na identificação dos compostos voláteis provenientes das fibras malte e polpa do fruto do café foi identificado na cerveja Stout combinada o composto 1-Undecanol como um marcador volátil, sendo este composto considerado um importante álcool superior para a composição do aroma da cerveja.
Há um conhecimento limitado dos voláteis presentes nos frutos do café maduro e nas bebidas fermentadas derivadas do café. Tendo em vista o crescimento do mercado nacional e internacional é importante para a indústria cervejeira conhecer o perfil dos voláteis da cerveja Stout com frutos do café maduro e identificar no seu controle de qualidade quais são os fatores a controlar na tecnologia cervejeira e no armazenamento para definir e padronizar o seu aroma, uma vez que estes compostos estão diretamente relacionados à percepção final do consumidor em relação ao produto.
Os resultados obtidos neste trabalho auxiliarão na caracterização do perfil de aromas da cerveja combinada com fruto do café, uma vez que a qualidade da cerveja é principalmente julgada com base no seu perfil de sabor e aroma.
6. REFERÊNCIAS
BELO, R.F.C.; JUNQUEIRA, R.G.; AUGUSTI, R. Caracterização de genótipos de pequizeiro (Caryocar brasiliense Camb.) pelo perfil cromatográfico de voláteis. Dissertação apresentado no Programa de Pós-graduação em Ciências de Alimentos da Faculdade de Farmácia da UFMG. Minas Gerais, 2009.
CASA OLEC. O espírito da cerveja. Disponível em: http://www.casaolec.com.br/.
CERVESIA. Revista Indústria de Bebidas. nº 57 – 2011. Disponível em: http://www.cervesia.com.br/dados-estatisticos/760-o-mercado-cervejeiro-brasileiroatualpotencial-de-crescimento.html. Março de 2014.
DART, S. K.; NURSTEN, H. E. Volatile components. In: CLARKE, R. J.; MACRAE, R (Eds.). Coffee chemistry. London: Elsevier applied Science. v. 1, p. 223-265. 1985.
FUNDAÇÃO PROCAFÉ. Fundação Procafe Alameda do Café. Disponível em:
http://fundacaoprocafe.com.br/
KATAOKA, H.; LORD, H. L.; PAWLISZYN, J. Applications of solid-phase microextraction in food analysis. J. Chromatogr. A, v. 880, p. 35–62, 2000.
LIMBERGER, R. P., SIMÕES-PIRES, C. A., SOBRAL, M., MENU, C., BESSIERE, J., HENRIQUES, A. T. Essential oils from some Myrceugenia species (Myrtaceae). Flavour Fragrance Journal, 17, 341–344. 2002.
OIC. Organização Internacional de Café. Dados estatísticos. Disponível em: http://www.ico.org. Março 2011.
PANDEY, A. et al. Biotechnological potential of coffe pulp and coffee husk for bioprocesses. Biochemical Engineering Journal, Amsterdam, v. 6, n. 2, p. 153-162, Oct. 2000.
PAWLISZYN, J. Solid phase microextraction: theoryand practice. New York: WileyVCH. 247 p. 1997.
PINHO, O., FERREIRA, I. M., SANTOS, L. H. Method optimization by solid-phase microextraction in combination with gas chromatography with mass spectrometry for analysis of beer volatile fraction. Journal of Chromatography. A, 1121, 145–153. 2006.
SILVA, G. A.; Augusto, F.; Poppi, R. J. Exploratory analysis of the volatile profile of beers by HS-SPME-GC. Food Chemistry. p. 1057-1063. 2008.
SMOGROVICOVA D and DOMENY Z. Beer volatile by-product formation at different fermentation temperature using immobilised yeasts. Process Biochem, 34:785–794. 1999.
TSCHOPE, E. C. Microcervejarias e Cervejarias: A História, a Arte e a Tecnologia. 1ed. São Paulo: Aden Editora e Comunicações Ltda. 2001.
