PESQUISA CAFEEIRA: SUSTENTABILIDADE E INCLUSÃO SOCIAL

MINI CURSO Melhoria da Qualidade e Agregação de Valor do Café Arábica Prof. Flávio Meira Borém Departamento de Engenharia

ECONÔMICO SUSTENTABILIDADE SOCIAL ECOLÓGICO

CUSTO COMPETITIVIDADE CONHECI- MENTO GESTÃO

AGREGAR VALOR CERTIFICAÇÃO IG s QUALIDADE SISTEMAS DE PRODUÇÃO EMBALAGEM

DETERIORAÇÃO QUALIDADE DE CAFÉ

QUALIDADE QUALIDADE DE CAFÉ

Algumas Linhas de Pesquisas em Desenvolvimento na UFLA para Agregação de Valor no café Arábica Processamento & Qualidade Ambiente & Qualidade Genética & Qualidade

Ambiente & Qualidade Distribuição Espaço Temporal da Qualidade do CAFÉ

Ambiente & Qualidade A qualidade do café varia de um ano para outro? (Banco de dados obtido em Cooperativas Regionais)

Safra 2007-2008 Scores

O mesmo acontece com CAFÉS ESPECIAIS? (Banco de dados obtido pela equipe do Projeto)

Ambiente & Qualidade Genética & Qualidade Interação genótipo e ambiente na composição química e qualidade sensorial de cafés especiais

Via úmida Ambiente Via seca Processamento Via seca

Em lavouras comerciais... COLETA Amostras de café (Coffea Arabica L.) Safras agrícolas (2009/10, 2010/11 e 2011/12)... Carmo de Minas (-22 6', 45 8') O delineamento experimental foi baseado no estudo da interação entre variáveis ambientais, genéticas e de processamento.

Environment Amostragem (três altitudes) > 1200m > 1000 e < 1200m < 1000m

Vertente NO Sol N NE O L SO S Sombra SE Resultando em 6 variáveis ambientais...

Frutos Amarelos Frutos Vermelhos (3 repetições de campo) Via úmida Via seca Via seca

Análises Químicas cromatografia líquida de alta precisão

ANÁLISE MULTIVARIADA (MDS Biplots) Genótipo χ Processamento Genótipo χ Altitude Altitude: (1) Abaixo de 1000 m; (2) Entre 1000 e 1200 m; (3) Acima de 1200 m. Vertente: (Sol) Sol; (SB) Sombra. Processamento: (S) Via seca; (U) Via úmida.

VIA ÚMIDA Altitude: (1) Abaixo de 1000 m; (2) Entre 1000 e 1200 m; (3) Acima de 1200 m. Vertente: (Sol) Sol; (SB) Sombra.

CAFÉ NATURAL Altitude: (1) Abaixo de 1000 m; (2) Entre 1000 e 1200 m; (3) Acima de 1200 m. Vertente: (Sol) Sol; (SB) Sombra.

Análises Químicas cromatografia gasosa de alta precisão

0,00E+00 1,00E-03 2,00E-03 3,00E-03 4,00E-03 Acaiá Natural<1000 Acaiá CD<1000 Bourbon Amarelo Natural<1000 Bourbom Amarelo CD<1000 Trigonelina 0,00E+00 1,00E-03 2,00E-03 3,00E-03 4,00E-03 Acaiá Natural>1200 Acaiá CD>1200 Bourbom Amarelo Natural>1200 Bourbom Amarelo CD>1200 Trigonelina 0,00E+00 1,00E-01 2,00E-01 3,00E-01 Acaiá Natural<1000 Acaiá CD<1000 Bourbon Amarelo Natural<1000 Bourbom Amarelo CD<1000 Cafeína 0,00E+00 1,00E-01 2,00E-01 3,00E-01 Acaiá Natural>1200 Acaiá CD>1200 Bourbom Amarelo Natural>1200 Bourbom Amarelo CD>1200 Cafeína

Ácido aspártico Ácido aspártico 4,50E-02 4,50E-02 3,00E-02 3,00E-02 1,50E-02 1,50E-02 0,00E+00 Acaiá Natural<1000 Acaiá CD<1000 Bourbon Amarelo Natural<1000 Bourbom Amarelo CD<1000 0,00E+00 Acaiá Natural>1200 Acaiá CD>1200 Bourbom Amarelo Natural>1200 Bourbom Amarelo CD>1200 4,00E-03 L-Tirosina 4,00E-03 L-Tirosina 3,00E-03 3,00E-03 2,00E-03 2,00E-03 1,00E-03 1,00E-03 0,00E+00 Acaiá Natural<1000 Acaiá CD<1000 Bourbon Amarelo Natural<1000 Bourbom Amarelo CD<1000 0,00E+00 Acaiá Natural>1200 Acaiá CD>1200 Bourbom Amarelo Natural>1200 Bourbom Amarelo CD>1200

0,00E+00 3,00E-03 6,00E-03 9,00E-03 1,20E-02 1,50E-02 1,80E-02 Acaiá Natural<1000 Acaiá CD<1000 Bourbon Amarelo Natural<1000 Bourbom Amarelo CD<1000 L-Alanina 0,00E+00 3,00E-03 6,00E-03 9,00E-03 1,20E-02 1,50E-02 1,80E-02 Acaiá Natural>1200 Acaiá CD>1200 Bourbom Amarelo Natural>1200 Bourbom Amarelo CD>1200 L-Alanina 0,00E+00 1,10E-02 2,20E-02 3,30E-02 Acaiá Natural<1000 Acaiá CD<1000 Bourbon Amarelo Natural<1000 Bourbom Amarelo CD<1000 L-Serina 0,00E+00 1,10E-02 2,20E-02 3,30E-02 Acaiá Natural>1200 Acaiá CD>1200 Bourbom Amarelo Natural>1200 Bourbom Amarelo CD>1200 L-Serina

0,00E+00 7,00E-02 1,40E-01 2,10E-01 Acaiá Natural<1000 Acaiá CD<1000 Bourbon Amarelo Natural<1000 Bourbom Amarelo CD<1000 Frutose 0,00E+00 7,00E-02 1,40E-01 2,10E-01 Acaiá Natural>1200 Acaiá CD>1200 Bourbom Amarelo Natural>1200 Bourbom Amarelo CD>1200 Frutose 0,00E+00 7,00E-03 1,40E-02 Acaiá Natural<1000 Acaiá CD<1000 Bourbon Amarelo Natural<1000 Bourbom Amarelo CD<1000 Glicose 0,00E+00 7,00E-03 1,40E-02 Acaiá Natural>1200 Acaiá CD>1200 Bourbom Amarelo Natural>1200 Bourbom Amarelo CD>1200 Glicose

ANALISE SENSORIAL

Gráfico de correspondência para as variáveis: Safra e Vertente

Gráfico de correspondência para as variáveis: altitude (1100m) e nota final (85)

A qualidade dos cafés Commodities é variável PREÇOS VOLÁTEIS INCERTEZAS A produção de cafés especiais resulta em padrões mais estáveis MAIOR VALOR AGREGADO CONTRATOS DE LONGO PRAZO MAIS SUSTENTÁVEIS

Composição química Avaliação Sensorial Todo Bourbon produz cafés especiais? Ambientes

Seleção dos genótipos Notas sensoriais médias - Resultados preliminares (2009 e 2010) 14 genótipos 11 Bourbons 3 BOURBONS Critérios: 3 testemunhas 1 TESTEMUNHA Um genótipo que apresentou características de cafés especiais (notas acima de 81 pontos) em todos os ambientes estudados; Um genótipo que apresentou notas abaixo de 80 pontos em todos os ambientes; Um genótipo que apresentou nota variável nos diferentes ambientes.

2º PCA (10,1% ) 1.0 0.5 0.0-0.5-1.0 Trat 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14-1.5-4 -3-2 -1 0 1 2 3 4 1º PCA (80,8% ) Notas para o primeiro componente principal - São Sebastião da Grama

Processamento & Qualidade Interferência da Secagem e do Processamento na Qualidade do CAFÉ NATURAL

Processamento & Qualidade O café natural é mais tolerante a altas temperaturas? O café natural é mais tolerante a altas taxas de secagem?

Processamento & Qualidade Efeito da Temperatura e processamento na Qualidade do CAFÉ

Soft ( >80) O ataque de fungos e a ação de enzimas como polifenol oxidase e peroxidase alteram a integridade da membrana celular estão relacionados com o sabor Rio ( Amorin et al, 1979) Rio Goulart et al (2006)

A questão é: Quando a ruptura das células ocorrem? Qual tipo de transformação ocorre após a ruptura?

Moisture content (%) 60,00 Amostragem Drying Curve of the endosperm 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 Time (hours)

Microscopia eletronica de varredura, ilustrando a medição das dimensões das células. (A) Lumen celular (B) Citoplasma celular

Conclusão A expansão celular ocorre entre os teores de água 30 e 20%. Taxa de contração celular durante a secagem de café despolpado e natural a 40 e 60ºC

Moisture content (%) 60,00 Amostragem Drying Curve of the endosperm 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 Time (hours)

METABOLOMICS OF COFFEE SAMPLES LC-QTOF MS GC-TOF MS Alignment of all mass peaks over all samples using Metalign software (www.metalign.nl) thousands of mass signals representing several hundred to athousand metabolites statistics to pinpoint signals related to processing methods identify compounds of interest using metabolite databases

Natural coffee (dry-processing) 60 C drying sun drying fresh seed 40 C drying

Washed coffee (wet-processing) 60 C drying fresh sun drying 40 C drying

mass peak # 1243 (rel. int.) guanoside signal 1200 1000 800 natural (dry) sun natural (dry) 40oC natural (dry) 60oC washed (wet) 60oC 600 400 200 0 50 40 30 20 11 moisture (% w.b.)

trigonelline (GCMS response) succinate (GCMS response) dicaffeoylquinic acid signal citrate (LC-MS signal) GABA (GCMS response) Secagem ao sol do café natural e despolpado clustering of metabolite patterns dicaffeoylquinic acid citric 4 acid GABA 2000 natural (dry) washed (wet) 1500 1000 500 0 50 40 30 20 11 moisture (% w.b.) 300 3.5 natural (dry) natural (dry) 250 3 washed washed (wet) (wet) 2.5 200 2 150 1.5 1 100 0.5 0 50 50 40 30 20 11 trigonelline 5 moisture content (% w.b.) 0 4.5 50 40 0.009 talk succinic Bytof 30 20 11 natural et (dry) acid al. 4 moisture (% w.b.) natural (dry) 0.008 washed (wet) 3.5 washed (wet) 0.007 3 0.006 2.5 0.005 2 0.004 1.5 0.003 1 0.002 0.5 0.001 0 50 0 40 30 20 11 50 40 30 20 11 moisture content (% w.b.) moisture content (% w.b.)

Sugar metabolism upon sun drying natural (dry processed) washed (wet processed) glucose sucrose fructose

Processamento & Qualidade Efeito da Taxa de secagem na Qualidade do CAFÉ

fan Efeito da taxa de secagem Somente frutos maduros Separação hidráulica Seleção manual dos frutos Processamento natural air outlet air inlet resistance Water barrier mist nozzles evaporator coil water tank Secagem ao sol Secagem Mecanica

Tabela 1. Temperatura do bulbo seco, temperatura do ponto de orvalho e umidade relativa do ar de secagem e Taxa máxima de secagem do café Natural Tdb ( C) Tdp ( C) Relative Humidity Maximum DR (%) 35 16,2 32,7 11,34 35 10,8 23,0 13,35 35 2,6 13,1 14,59 40 16,2 25,0 15,89 40 10,8 17,5 21,22 40 2,6 10,0 23,14 45 16,2 19,2 23,19 45 10,8 13,5 29,82 45 2,6 7,7 53,12 Air flow: 20m³.min -1.m -2

Curvas de taxa de secagem Drying rate g kg -1 h -1 Moisture content kg kg -1 (db)

Tbs ( C) 35 40 45 Taxa de secagem (g água. kg -1.h -1 ) Total 11,34 83,94 a 13,35 82,87 ab 14,59 80,37 b 15,89 82,68 a 21,22 81,00 a 23,14 82,31 a 23,19 79,25 a 29,82 83,00 b 53,12 79,06 a

Desempenho Fisiológico de Sementes de Café Natural e Despolpado Peroxidase Polifenoloxidase e

Protrusão Radicular (%) Germinação(%) Folhas Cotiledonares(%) Lixiviação de Potássio(mg/Kg) Despolpado Natural Despolpado Natural Despolpado Natural Natural Despolpado 92,8 61,2 82,8 54,8 25,8 0 0 0 96 66,3 83,3 57 31 0 0 0 39 25,4 32,4 29 6,4 0 0 0 49,01 32,06 73,74 51,77 90,31 96,41 58,63 72,35 Terreiro 50/40ºC 40/60ºC 60/40ºC Terreiro 50/40ºC 40/60ºC 60/40ºC Terreiro 50/40ºC 40/60ºC 60/40ºC Terreiro 50/40ºC 60/40ºC 40/60ºC O café NATURAL apresenta MENOR tolerância à secagem do que o processado por VIA ÚMIDA revelada pela menor atividade de enzimas antioxidantes e pelo BAIXO desempenho fisiológico.

PROJETO EMBALA DESING APEX - BRASIL

MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA ARMAZENAMENTO DE CAFÉS ESPECIAIS

Empresas brasileiras de exportação de café vêm utilizando o acondicionamento a vácuo e sacos herméticos (GrainPro) com sucesso, entretanto, esses métodos apresentam elevado custo Fonte: DaTerra. Fonte: GrainPro. Fonte: GrainPro

OBJETIVO Avaliar diferentes métodos de acondicionamento para cafés especiais sob atmosfera artificial, visando à preservação das características qualitativas iniciais dos grãos durante o armazenamento.

Fonte: GrainPro. Fonte: Bourbon Specialty Coffees.

Tratamentos e delineamento experimental Foram avaliados oito métodos de acondicionamentos. Tabela. Identificação e caracterização dos tratamentos. Tratamentos (identificação) Acondicionamento Atmosfera artificial Condição de armazenamento J-CC Sacos de juta Não Câmara controlada J-AC Sacos de juta Não Armazém convencional GP Sacos GrainPro Atmosfera modificada passiva Armazém convencional S-GP Sacos similares ao GrainPro Atmosfera modificada passiva Armazém convencional Atmosfera modificada EA1 EA1-AMP passiva Armazém convencional EA1-AMA EA1 Atmosfera modificada ativa Armazém convencional EA1-V EA1 Vácuo Armazém convencional EA2-AMP EA2 Atmosfera modificada passiva Armazém convencional

Coloração Branqueamento => aumento da luminosidade - coordenada (L); Aumento nos valores de (L) em todos os métodos de acondicionamentos; J-AC e GP: apresentaram os maiores valores após 12 meses.

Análise sensorial J-AC: nota inferior a 80 pontos (café fraco); (EA1-AMP, EA1-AMA, EA1-V, GP e EA2): notas acima de 82 pontos; (J-CC e S-GP): notas inferiores a 82 pontos.

Análise sensorial Tabela - Valores médios da análise sensorial em função dos diferentes métodos de acondicionamentos, ao longo do armazenamento. ANÁLISE SENSORIAL (NOTA) Média EA1-AMP EA1-AMA EA1-V GP J-AC J-CC EA2 S-GP Geral 0 85,33 a 85,16 a 85,58 a 85,41 a 85,33 a 85,58 a 85,33 a 84,41 a 85,27 3 82,50 a 83,91 a 84,54 a 84,33 a 81,45 a 83,45 a 82,70 a 83,41 a 83,29 6 84,54 b 84,91 b 85,41 b 83,47 b 80,75 a 82,52 a 83,80 b 84,00 b 83,68 9 83,22 b 84,25 b 83,00 b 83,50 b 76,77 a 82,37 b 83,25 b 83,87 b 82,53 12 82,79 c 83,75 c 83,29 c 82,27 c 74,08 a 80,61 b 83,91 c 81,16 b 81,48 Média Geral 83,68 b 84,40 c 84,36 c 83,80 b 79,68 a 82,90 b 83,80 b 83,37 b 83,25 CV = 1,52%

OBRIGADO flavioborem@deg.ufla.br http://www.postharvestcoffee.com