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Avaliacao das fermentacoes alcoolica e acetica para producao de vinagre a partir de suco de laranja.

Introducao

O Brasil e um importante produtor mundial de frutas, incluindo a fruticultura tropical. No entanto, o pais apresenta altos indices de desperdicio, principalmente durante o processo de comercializacao, por se tratar de materia-prima facilmente suscetivel a degradacao. Por esse motivo, sao descartadas diariamente grandes quantidades de frutas que nao apresentam qualidade para o consumo in natura, pois apresentam defeitos nas cascas, tamanhos, coloracao, consistencia, entre outros fatores.

A fabricacao de vinagre proporciona um meio de utilizacao de materia-prima inaproveitavel da comercializacao de frutas (EVANGELISTA, 1989). Vinagres de frutas sao considerados superiores em qualidades sensoriais e nutritivas, quando comparados a outros tipos de vinagres, apresentando caracteristicas como sabor e aroma proprios (LU et al., 1999). Em relacao ao aspecto nutricional, tem vitaminas, acidos organicos, proteinas e aminoacidos provenientes do fruto e da fermentacao alcoolica (AQUARONE; ZACANARO JUNIOR, 1983).

Segundo Fukaya et al. (1992), o vinagre e utilizado no mundo inteiro como condimento e conservante de alimentos. Alem disso, e considerado um complemento indispensavel a alimentacao humana, pela acao nutritiva e biorregulatoria (MECCA et al., 1979). O vinagre e produzido por dois processos bioquimicos distintos, ambos resultantes da acao de micro-organismos: i) a fermentacao alcoolica pela acao de leveduras sobre materias-primas acucaradas e amilaceas e ii) a fermentacao acetica pela acao de bacterias aerobias do genero Acetobacter (LU et al., 1999; SOKOLLEK et al., 1998; TAKAOMI et al., 1991).

A legislacao brasileira define que vinagre ou vinagre de vinho e o produto obtido da fermentacao acetica do vinho e deve conter acidez volatil minima de 40 g por litro, expressa em acido acetico (4%). Sua graduacao alcoolica nao pode exceder 1[grados]GL e deve ser obrigatoriamente pasteurizado. Um vinagre com mais de 80 g por litro de acidez volatil e o concentrado de vinagre usado exclusivamente para diluicao. Estabelece tambem valor minimo de 7 g [L.sup.-1] de extrato seco para vinagres de vinho tinto e rosados e 6 g [L.sup.-1] para vinagres de vinho branco; para o teor de cinzas, preconiza um valor minimo de 1 g [L.sup.-1] (COSTA et al., 2006).

Este trabalho teve por objetivo, avaliar a fabricacao caseira do vinagre de laranja, utilizando-se tres tratamentos com diferentes correcoes nos teores de acucares do suco obtido de frutas que nao encontram demanda comercial por defeitos nas cascas e pelos tamanhos, como alternativa de utilizacao das mesmas.

Material e metodos

Materia-prima

A materia-prima utilizada neste estudo foi a laranja-pera (Citrus sinensis), adquirida no Ceasa, que seria descartada por nao apresentar qualidade para a comercializacao in natura.

Microorganismos

Para a fermentacao alcoolica foi utilizado um cultivo puro de Saccharomyces cerevisiae, obtido a partir de fermento biologico comercial seco (fermento da marca Fleischmann).

A fermentacao acetica foi conduzida pela inoculacao de bacterias acido-aceticas provenientes de vinagre de uva nao-pasteurizado (vinagre forte), obtido a partir de uma producao artesanal de vinagre.

Fermentacao alcoolica

Preparo do mosto (suco)

As frutas foram previamente selecionadas e, em seguida, foram lavadas com agua clorada para eliminar as sujeiras mais grosseiras e os microorganismos. Depois, o suco foi extraido com auxilio de um espremedor eletrico e, a seguir, tamizado em tamiz manual, obtendo-se assim o suco integral.

O suco obtido e os frascos (erlenmeyer) usados na etapa de fermentacao alcoolica e acetica foram autoclavados, por 20 min., a temperatura de 121[grados]C e pressao de 1 atm.

Tratamentos utilizados

Foram preparados os seguintes tratamentos:

T1: suco natural com [grados]Brix 12,5 (testemunha);

T2: suco com correcao do [grados]Brix (18%);

T3: suco com correcao do [grados]Brix (22%).

Os tratamentos acima foram realizados em quadruplicata, com a finalidade de garantir maior confiabilidade dos resultados. Em cada repeticao foram utilizados 500 mL de suco, perfazendo um total de 6 L.

Analises fisico-quimicas

Apos a obtencao do suco, esta etapa seguinte foi preparada para a fermentacao, verificando-se antes, por meio de analises fisico-quimicas, o teor de acucar total (grau Brix), pH e acidez total.

Determinacao do grau Brix e correcao do acucar

A analise do acucar foi realizada utilizando-se refratometro, o qual mede o [grados]Brix. Este indica o teor aproximado de acucar no mosto. Assim, um mosto com 10 [grados]Brix contem aproximadamente 10% de acucar, e cada [grados]Brix representa aproximadamente 15 g de acucar dissolvido para cada litro de mosto (CORAZZA et al., 2001).

A partir do teor inicial de acucar, em [grados]Brix, os sucos dos tratamentos T2 e T3 foram corrigidos ate atingir o [grados]Brix desejado (18 e 22%, respectivamente), adicionando-se acucar (sacarose). No final da fermentacao alcoolica tambem foi determinado o [grados]Brix, para avaliar a eficiencia da conversao do acucar em alcool pelo Saccharomyces cerevisiae.

Determinacao da acidez total

A acidez total dos mostos foi determinada pelo metodo da titulacao volumetrica com solucao de NaOH 0,1 mol [L.sup.-1], utilizando-se como indicador solucao alcoolica de fenolftaleina a 1%. Para cada titulacao, utilizou-se 1 mL do mosto diluido com 5 mL de agua destilada. A partir do volume gasto de NaOH determinou-se a acidez total. Nao foram feitas correcoes na acidez.

Determinacao do pH

O pH das amostras foi determinado pelo metodo de leitura direta por meio do aparelho digital Tecnal TEC-3MP provido de eletrodo duplo combinado.

Determinacao do grau alcoolico ([grados]GL)

Com o termino da fermentacao, determinou-se o grau alcoolico dos vinhos da seguinte maneira: foram transferidos 200 mL de amostra, a temperatura ambiente (27[grados]C), para um balao de destilacao contendo 10 mL de agua. Este foi acoplado a uma coluna de destilacao e esta a um condensador. Recolheram-se 3/4 (50 mL) do volume inicial de amostra e completou-se o volume (ate 200 mL) com agua destilada. Em seguida, determinou-se a densidade com base na massa e no volume da mistura.

Preparo do inoculo

Para a preparacao do inoculo, utilizou-se uma suspensao de fermento biologico comercial seco Fleischmann, na proporcao de 1,5% (p [v.sup.-1]) em erlenmeyer de 250 mL, contendo 50 mL de suco de laranja, previamente esterilizado em autoclave. Os frascos foram mantidos em agitacao de 150 rpm em agitador rotativo a 30[grados]C, por 24h. Apos este periodo, o inoculo foi adicionado aos mostos na proporcao de 10% (v [v.sup.-1]) do volume total do mosto a ser fermentado.

Acompanhamento da fermentacao alcoolica

Terminada a preparacao do mosto e inoculacao da levedura, iniciou-se a fermentacao alcoolica (1a etapa), utilizando-se erlenmeyer de 1.000 mL. O processo da fermentacao alcoolica foi realizado em estufa (BOD), mantendo-se a temperatura em torno de 28[grados]C. Visando impedir a entrada de O2 nos frascos e, consequentemente, comprometer o processo anaerobio da fermentacao, foi utilizado um sistema de batoque hidraulico, o qual garantia as condicoes de anaerobiose e a eliminacao do C[O.sub.2] produzido no processo.

A fermentacao alcoolica foi conduzida por um periodo de 48h, pois de acordo com dados da literatura, esse e o tempo necessario para que praticamente todo o acucar seja convertido pelo Saccharomyces cerevisiae em etanol (BORTOLINI et al., 2001).

Com o termino da fermentacao alcoolica, o mosto fermentado foi pasteurizado (65[grados]C por 30 min.), em banho de agua.

No final do processo de fermentacao alcoolica (48h), foram determinadas as concentracoes de acucar total ([grados]Brix), concentracao de etanol, acidez total e pH.

Calculo do rendimento, eficiencia da fermentacao alcoolica e produtividade da fermentacao

Rendimento da fermentacao:

Etanol produzido (%p [v.sup.-1])/Acucares consumidos (% p [v.sup.-1]) x 100

Produtividade da fermentacao:

Etanol produzido (p [v.sup.-1])

Tempo total de fermentacao em horas (g [L.sup.-1] h)

Fermentacao acetica

Preparo do mosto e adicao do inoculo

Para a producao do vinagre, foram utilizados os vinhos obtidos na fermentacao alcoolica dos tratamentos T1, T2 e T3. Os teores alcoolicos obtidos em cada tratamento foram 6,51; 16,43 e 22,25%, respectivamente. A fermentacao acetica foi conduzida pela inoculacao de bacterias acido-aceticas provenientes de vinagre de uva nao-pasteurizado (vinagre forte).

A fermentacao acetica foi conduzida em agitador rotativo (150 RPM) para garantir a necessaria tensao de [O.sub.2] no meio de producao. Utilizaram-se frascos de erlenmeyer de 250 mL, contendo 50 mL de fermentado e 0,5 g de bacterias acido-aceticas, por periodo de 48h.

No final do processo de fermentacao acetica, foram determinadas as concentracoes de etanol, acidez total, pH e [grados]Brix.

Resultados e discussao

Caracterizacao da materia-prima

O suco in natura apresentou pH de 3,52, acidez total de 1,8% e concentracao de acucar total de 12,5 [grados]Brix.

Fermentacao alcoolica

Apos o periodo de 48h da fermentacao alcoolica, foram avaliados, em todos os tratamentos, os teores de acucar residual, o pH e a acidez total, cujos resultados encontram-se na Tabela 1.

Analisando os dados apresentados na Tabela 1, verifica-se que, embora tenha ocorrido reducao nos valores para o grau Brix, uma concentracao bastante alta ainda pode ser verificada principalmente nos tratamentos T2 e T3, os quais apresentaram valores iniciais de 18 e 22 [grados]Brix, respectivamente. Isto pode ter ocorrido pela presenca de acucares naofermentesciveis no suco de laranja, ou ainda, pelo teor de alcool produzido atingir niveis superiores aos suportaveis pelas bacterias fermentativas, inativandoas ou levando-as a morte, coincidindo com a diminuicao da intensidade de borbulhamento do dioxido de carbono, observada no batoque hidraulico do fermentador.

Outra hipotese a ser considerada nesta situacao para os valores de Brix observados apos a fermentacao poderia ser o tempo destinado ao processo, podendo estes valores sofrer alguma reducao com o aumento do periodo de fermentacao. Tambem, segundo Jackman (1991), tratamentos com maiores concentracoes de acucar no inicio do processo fermentativo podem promover a inibicao e retardar o consumo por parte das leveduras.

Analisando os dados referentes ao rendimento da fermentacao, verifica-se que os valores variaram entre 39,02 e 71,75%. O menor rendimento verificado em T1 pode estar relacionado as possibilidades acima descritas, as quais estao diretamente ligadas ao consumo dos acucares para a producao de alcool. Quanto aos maiores indices de rendimento da fermentacao, estes foram verificados em T3 e T2, com valores de 70,48 e 71,75 respectivamente. Com base nisso, e possivel afirmar que a adicao de grande quantidade de acucar nos tratamentos, principalmente em T3, nao afetou negativamente a fermentacao. Contrariamente, isto demonstra que a adicao de acucares garante niveis de substrato capazes de suprir a necessidade metabolica dos micro-organismos, bem como niveis adequados para a producao de etanol.

O mesmo comportamento foi verificado quanto a produtividade. Em T1, o valor de 0,10 g [L.sup.-1] h foi consideravelmente inferior aos encontrados nos tratamentos T3 e T2, com valores de 0,28 e 0,25 g [L.sup.-1] h, respectivamente. No entanto, quando estes valores sao comparados aos obtidos em estudos de Bortolini et al. (2001), utilizando kiwi para a producao de vinagre, verifica-se que sao significativamente inferiores aos encontrados pelo autor. No estudo aqui apresentado, a maior produtividade encontrada, com correcao para 22 [grados]Brix, foi inferior aquela verificada para o suco in natura do estudo citado acima.

Na Tabela 2 estao os dados referentes ao processo de fermentacao acetica para producao de vinagre.

Os dados apresentados na Tabela 2 demonstram que os valores reportados para a acidez, depois de transcorrido o periodo de fermentacao acetica, sao valores baixos quando comparados aos resultados obtidos em outros estudos conduzidos para a obtencao de vinagre de frutas. Alem disso, a acidez final nao apresentou grande incremento em relacao a acidez verificada no suco natural e apos o processo fermentativo nos diferentes tratamentos analisados. Isso foi ainda mais marcante em T1, pois os valores encontrados para a acidez foram extremamente baixos, nao sendo possivel determina-los. Alem disso, a transferencia das bacterias diretamente do vinagre forte de uva para o vinho de laranja pode ter inibido a acao destas por encontrarem um meio com caracteristicas diferenciadas, demandando provavelmente maior tempo na fase lag necessaria para que as bacterias pudessem se adaptar as novas condicoes. Este problema pode ser sanado em estudos futuros, tomando-se o cuidado de produzir um inoculo semelhante ao utilizado na fase de fermentacao acetica, garantindo, desta forma, um tempo de adaptacao menor para os microorganismos, resultando possivelmente em maior producao de vinagre.

Segundo Aquarone e Zacanaro Junior (1983), o rendimento teorico para a conversao do etanol a acido acetico baseia-se na premissa de que 1 g de etanol produz 1,304 g de acido acetico. Com base nisso, houve maior producao de vinagre em T3, em virtude da maior quantidade de etanol disponivel para ser utilizado como substrato. No entanto, estes sao dados teoricos, nao significando que todo o etanol quantificado na etapa anterior tenha sido convertido em acido acetico, podendo ocorrer algumas variacoes dos valores.

Conclusao

Com base nos resultados obtidos, foi possivel concluir que frutas nao-comercializaveis, como a laranja, por exemplo, podem ser empregadas nos processos de producao de vinho e vinagre, pois o suco desta fruta demonstrou ser um substrato adequado para o desenvolvimento dos microorganismos utilizados.

Entre os tratamentos empregados, o T3 apresentou as melhores condicoes tanto para a producao de vinho quanto para a producao de vinagre, porem apresentou significativa concentracao residual de acucares adicionados. Para que o processo seja realizado em grande escala, sao necessarios estudos adicionais que estabelecam as condicoes ideais de permanencia durante o processo de fermentacao alcoolica, visando maior aproveitamento dos acucares e, consequentemente, maior produtividade de alcool, o qual pode ser convertido em maiores taxas de acido acetico, tornando o processo mais rentavel.

DOI: 10.4025/actascitechnol.v32i2.4275

Referencias

AQUARONE, E.; ZACANARO JUNIOR, O. Vinagres. In: AQUARONE, E.; LIMA, U. A.; BORZANI, W. (Coord.). Alimentos e bebidas produzidos por fermentacao: biotecnologia. Sao Paulo: E. Blucher, 1983. v. 5, p. 104- 122.

BORTOLINI, F.; SANT'ANNA, E. S.; TORRES, R. C. Comportamento das fermentacoes alcoolica e acetica de sucos de kiwi (Actinidia deliciosa); composicao dos mostos e metodos de fermentacao acetica. Ciencia e Tecnologia de Alimentos, v. 21, n. 2, p. 236-243, 2001.

CORAZZA, M. L.; RODRIGUES, D. G.; NOZAKI, R. J. Preparacao e caracterizacao do vinho de laranja. Quimica Nova, v. 24, n. 4, p. 449-452, 2001.

COSTA, C. M.; TAKAHASHI, J. S.; VILLAMONTE, M. R. Producao de vinagre. Florianopolis: UFSC, 2006.

EVANGELISTA, J. Tecnologia de alimentos. 2. ed. Rio de Janeiro: Atheneu, 1989.

FUKAYA, M.; PARK, T. S.; TODA, K. Improvement of acetic acid fermentation by molecular breeding and process development. Journal of Applied Bacteriology, v. 73, n. 6, p. 447-454, 1992.

JACKMAN, E. A. Alcohol industrial. In: BU'LOCK, J.; KRISTIANSEN, B. (Ed.). Biotecnologia basica. Zaragoza: Acribia, 1991. p. 320-321.

LU, S. F.; LEE, F, L.; CHEN, H. K. A thermotolerant and high acetic acid-producing bacterium Acetobacter sp. I14-2. Journal of Applied Microbiology, v. 86, n. 1, p. 55-62, 1999.

MECCA, F.; ANDREOTTI, R.; VERONELLI, L. L'aceto: tecnologia industriale e tradizionale emprego nell industria conserveira utilizzazione in cucina. 1. ed. Brescia, 1979.

SOKOLLEK, S. J.; HERTEL, C.; HAMMES, W. P. Description of Acetobacter oboediens sp. nov. and Acetobacter pomorum sp. Nov., two new species isolated from industrial vinegar fermentations. International Journal of Systematic Bacteriology, n. 48, p. 935-940, 1998.

TAKAOMI, I.; HIROYUKI, S.; HIROYUKI, H.; KAZUYUKI, S.; TAKESHI, K. Eficient acetic acid production by repeated fed-batch fermentation using two fermentors. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 36, n. 3, p. 295-299, 1991.

Received on July 7, 2008.

Accepted on February 25, 2009.

Dineia Tessaro (1) *, Andrea Christina Larsen (1), Rose Cristina Dallago (1), Simone Gomes Damasceno (2), Luciane Sene3 e Silvia Renata Machado Coelho (3)

(1) Programa de Pos-graduacao em Engenharia Agricola, Recursos Hidricos e Saneamento Ambiental, Universidade Estadual do Oeste do Parana, Rua Universitaria, 2069, 85819-110, Cascavel, Parana, Brasil. (2) Recursos Hidricos e Saneamento Ambiental, Universidade Estadual do Oeste do Parana, Cascavel, Parana, Brasil. (3) Universidade Estadual do Oeste do Parana, Cascavel, Parana, Brasil. * Autor para correspondencia. E-mail: ditessaro@gmail.com; ditessaro@yahoo.com.br
Tabela 1. Valores obtidos para os parametros de analise apos a
fase de fermentacao alcoolica do suco de laranja.

             Acidez   [omicron] Brix   [omicron] Brix
Tratamento    (%)      inicial (%)     consumido (%)     pH

T1            1,67         12,5             8,25        3,55
T2            1,75          18             11,35        3,56
T3            2,00          22             12,50        3,58

             Etanol produzido     Rendimento       Produtividade
Tratamento   (%p [v.sup.-1])    fermentacao (%)   (g [L.sup.-3] h)

T1                 4,83              39,02              0,10
T2                12,00              70,48              0,25
T3                13,45              71,75              0,28

Tabela 2. Valores obtidos para os parametros de analise apos a
fase de fermentacao acetica do vinho de laranja.

                Etanol       Acido acetico
Tratamento   consumido (g)   produzido (%)

T1                **              **
T2               4,03            5,26
T3               7,37            9,61

** indica que nao foi possivel determinar as concentracoes de
etanol consumido e acido acetico produzido.
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Title Annotation:texto en portugues
Author:Tessaro, Dineia; Larsen, Andrea Christina; Dallago, Rose Cristina; Gomes Damasceno, Simone; Sene, Lu
Publication:Acta Scientiarum Technology (UEM)
Date:Apr 1, 2010
Words:3131
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