Aplicação de planejamento fatorial para estudo da fermentação de soluções diluídas de mel por células de [i]Saccharomyces Cerevisiae[/i]

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Alimentos

Autores

Resmim, C.M. (URI - CÂMPUS DE SANTIAGO) ; Reis, T.V.S. (URI - CÂMPUS DE SANTIAGO) ; Soares, L.B. (URI - CÂMPUS DE SANTIAGO) ; Vielmo, N.I.C. (URI - CÂMPUS DE SANTIAGO) ; Ruviaro, C. (URI - CÂMPUS DE SANTIAGO) ; Tusi, M.M. (URI - CÂMPUS DE SANTIAGO)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi determinar, por meio de um planejamento fatorial 2³, o efeito do teor de sólidos solúveis do mosto, temperatura de fermentação e da cepa de levedura na velocidade média de fermentação de soluções diluídas de mel. Foram avaliados mostos com 15 e 21 °Brix, temperaturas de fermentação de 20 e 30 °C e as cepas de levedura K1V- 1116 e EC-1118. Frascos contendo solução de mel diluído, sais nutrientes e suspensão de levedura foram colocados em banho-maria na temperatura desejada e, periodicamente, pesados para avaliar a massa de dióxido de carbono liberado. A maior velocidade de fermentação foi obtida com o mosto de 21 °Brix a 30 °C e levedura EC-1118. A temperatura apresentou a maior influência na velocidade de fermentação.

Palavras chaves

Hidromel; Saccharomyces cerevisiae; Quimiometria

Introdução

O hidromel é uma bebida com graduação alcoólica de 4 a 14% em volume, a 20 °C, obtida pela fermentação alcoólica de solução de mel de abelha, sais nutrientes e água potável. No Norte da Europa, onde não havia condições propícias para o desenvolvimento da produção de vinho, o consumo de hidromel foi bastante popular até o vinho ser importado a baixo custo de regiões do sul. Entretanto, a falta de avanços científicos, decorrente dos poucos estudos existentes sobre a produção de hidromel, tem feito países produtores, como a Polônia, diminuir a sua produção. Problemas associados à fermentação do mosto e à maturação do hidromel fazem com que a sua produção torne-se economicamente inviável. Devido ao elevado teor em açúcares, o processo fermentativo é bastante lento, sendo a variedade do mel, a cepa da levedura, os nutrientes disponíveis e o pH do meio, variáveis importantes que afetam a produção e qualidade do produto final. A taxa de fermentação pode ser influenciada pelo pH baixo e por uma combinação de ácidos que tem origem no mel definidos como característica do mosto do hidromel, a qual depende, sobretudo da variedade do mel, da cepa de levedura da composição do meio de cultura e do pH extracelular. Os fatores de crescimento, pH, a temperatura, a cepa de levedura devem ser os mais adequados devido ao elevado conteúdo em açucares, pois o processo fermentativo é muito lento. Neste trabalho, os efeitos da concentração de açúcar no mosto, da temperatura de fermentação e da cepa de levedura usada foram avaliados por meio de um planejamento fatorial 2³ visando otimizar as condições para produção de hidromel. Atualmente, o hidromel ainda é consumido na Inglaterra, Polônia, Alemanha, Eslovênia e em países africanos como a Etiópia e África do Sul.

Material e métodos

Para avaliação da influência do teor de sólidos solúveis totais na cinética de fermentação foram preparados dois mostos. Em ambos os mostos, o mel foi diluído com solução tampão de tartarato (pH 4,2), e adicionados dos seguintes componentes: KCl (3,0 g/L); MgSO₄ (0,7 g/L); (NH₄)₂HPO₄ (4,7 g/L). Os teores de sólidos solúveis totais foram medidos em um refratômetro portátil, registrando valores de 15 e 21 °Brix para os mostos n° 1 e 2, respectivamente. As leveduras testadas são da Lalvim. Os ensaios de fermentação foram executados em frascos de Erlenmeyer de 125 mL, contendo, aproximadamente, 40 mL de meio nutriente. Dois conjuntos, em triplicata, com os mostos n° 1 e 2 foram empregados na fermentação. Os frascos de Erlenmeyer foram previamente limpos com detergente, água destilada e álcool iodado e armazenados em estufa a 100 °C para minimizar os riscos de contaminação. As fermentações ocorreram nas temperaturas de 20 °C e 30 °C sem agitação. O início da fermentação ocorreu com a adição de 4 mL de suspensão de levedura em todos os frascos. Após inoculação da levedura os frascos foram imediatamente pesados e acondicionados no banho-maria. Um planejamento fatorial 2³ foi realizado com o intuito de avaliar o efeito de cada um dos fatores (teor de sólidos solúveis totais, levedura e temperatura de fermentação) na velocidade média de formação do dióxido de carbono. Nos planejamentos de dois níveis, costuma-se identificar os níveis superior e inferior com os sinais positivo e negativo, respectivamente. Usando essa notação, tem-se como nível positivo para sólidos solúveis, temperatura e levedura, respectivamente, 21 °Brix, 30 °C e levedura K1V-1116, enquanto os níveis negativos são 15 °Brix, 20 °C e levedura EC-1118.

Resultado e discussão

As velocidades médias de formação de CO₂ foram calculadas com base na massa total de CO₂ liberada após 14 horas de fermentação. As velocidades médias de formação de CO₂, juntamente com médias são apresentadas na Tabela 1, juntamente com as condições experimentais de cada experimento. Pode-se observar pelos valores que a melhor condição de fermentação (em termos de velocidade) foi utilizando o mosto com 21 °Brix, levedura EC-1118 e temperatura de fermentação de 30 °C. Calculou-se a influência da concentração de sólidos solúveis totais, temperatura de fermentação e cepa levedura separadamente bem como o efeito de interação dos parâmetros na velocidade média de formação de CO₂ e o erro-padrão dos efeitos. A Tabela 2 foi construída com os valores dos efeitos principais e efeitos de interação dos parâmetros estudados sobre a velocidade média de formação de CO₂. Não foi evidenciado um efeito da concentração de sólidos solúveis totais na velocidade média de formação de CO₂. A temperatura de fermentação apresentou o efeito mais pronunciado, pois ao aumentar a temperatura de 20 para 30 °C observa-se uma elevação acentuada na velocidade da reação. Menos acentuada, porém também importante, foi o efeito da levedura utilizada na fermentação. A troca da levedura K1V-1116 para a levedura EC-1118 leva a maiores velocidades de formação de CO₂. Os efeitos de interação entre as variáveis são pequenos. Pode-se observar que a mudança da cepa K1V-1118 para a EC-1118 leva a maiores variações na velocidade média de reação na temperatura de 20 °C do que na temperatura de 30 °C e, por isso, essa interação é negativa.

Condições experimentais das fermentações e valores de velocidade média de formação de CO2


Efeitos calculados para o planejamento fatorial

Conclusões

Em termos de velocidade de fermentação, a melhor condição foi utilizando o mosto com 21 °Brix de sólidos solúveis totais, fermentação em 30 °C e levedura EC-1118. O planejamento fatorial mostrou que a temperatura apresenta a maior influência sobre a velocidade média de formação de CO₂, ou seja, sobre a velocidade de fermentação, enquanto a concentração de açúcar não apresentou influência. Para avaliar as melhores condições de produção de hidromel deve-se realizar um estudo mais aprofundado do produto de fermentação como, por exemplo, o perfil de ésteres formados.

Agradecimentos

À PROPEG-URI pelo auxílio financeiro.

Referências

CHAGAS, N.V.; ROSA, M.R.; REIS, A.H.; TORRES, Y.R.; SANTOS, J.M.T.; RIGO,M. Estudo de Cinética de Fermentação Alcoólica por Células de Saccharomyces Cerevisiae em Mel Diluído. Revista Ciências Exatas e Naturais, no 2, 201-210, 2008.
NAVRÁTIL, M., STURDÍK, E., GEMEINER, P. Batch and continuous mead production with pectate immobilised, ethanol-tolerant yeast. Biotechnology Letters, v. 23, 977–982, 2001.
SROKA, P., TUSZYŃSKI, T. Changes in organic acid contents during mead wort fermentation. Food Chemistry, v. 104, n. 3, p. 1250-1257, 2007.