ESUDO DA INFLUENCIA DA SUPLEMENAÇÃO COM MINERAIS NA FERMENAÇÃO DO MOSO DE ABACAXI. GUIMARÃES, N. C. 1 ;ROSA. H. D. S. 2 1 Pós-Graduando em Controle de Qualidade na Indústria de Alimentos, Faculdades Associadas de Uberaba, Uberaba (MG), e-mailnaeno.cancado@gmail.com 2 Engenheiro Especializado, Faculdades Associadas de Uberaba, Uberaba (MG), e-mail: wild.h@terra.com.br RESUMO A cultura do abacaxi é uma das atividades agrícolas mais cultivadas no território brasileiro. O principal objetivo desta cultura é a comercialização de frutos in natura. A produção pode gerar frutos defeituosos (de forma e/ou tamanho inadequados para a venda) e no auge da safra ocorrem perdas devido à desvalorização do produto e dificuldades de transporte. O objetivo geral deste trabalho foi avaliar os parâmetros cinéticos da fermentação alcoólica em mostos preparados com polpa de abacaxi utilizando cepas de leveduras comerciais. Para a obtenção de dados foram realizados testes da influência da quantidade do inóculo e suplementação do mosto com fosfato de potássio monobásico, sulfato de magnésio e sulfato de amônio na eficiência da fermentação, utilizou-se o delineamento experimental fatorial incompleto para identificar quais fatores influenciam significativamente no fator de conversão de açúcar em etanol. Neste estudo concluí-se que, mesmo sendo feita análises em três faixas distintas de concentrações de inóculo e nutrientes, os resultados indicam significância apenas no fosfato de potássio em um dos delineamentos feitos na taxa de conversão do açúcar em etanol, contudo este resultado obtido é insignificante comparado com os valores de conversão obtidos nos outros delineamentos. Conclui-se que a condição ótima para a produção de uma bebida fermentada seria a ausência destes suplementos e a utilização de 2 g/l de inóculo. PALAVRAS-CHAVE: : Ananas comosu.eetanol. Fermentação alcoólica. Vinho de frutas. SUDY OF INFLUENCE OF MINERAL SUPPLEMENAION IN PINEAPPLE MUS FERMENAION ABSRAC he cultivation of pineapple is one of the most cultivated agricultural activities in Brazil. he main objective of this culture is the marketing of fresh fruit. he production can generate defective fruit (in a size and / or unsuitable for sale) and at the height of the crop losses occur due to the devaluation of the product and transportation difficulties. he aim of this study was to evaluate the kinetic parameters of fermentation in musts prepared with pineapple pulp using commercial yeast strains. o obtain data, tests were made of the influence of the inoculum and the amount of juice supplementation with potassium phosphate monobasic, magnesium sulfate and ammonium sulfate in the efficiency of fermentation, we used the fractional factorial experimental design to identify which factors significantly influence factor in the conversion of sugar into ethanol. In this study it was concluded that, despite being made in analysis to three different concentrations of inoculum and nutrients, the results indicate significance only in potassium phosphate at one of the designs made in the rate of conversion of sugar into ethanol, but this result is insignificant compared with the conversion values obtained in other designs. It is concluded that the optimum condition for producing a brew could be the absence of these supplements and use of 2 g / L of inoculum. KEY WORDS: Ananas comosus ethanol fermentation. Fruit of wine.
INRODUÇÃO O principal objetivo da fruticultura é a comercialização de frutos in natura. Isso nem sempre é possível, já que podem surgir frutos defeituosos (de forma e/ou tamanho inadequados para a venda) e no auge da safra ocorrem perdas devido à desvalorização do produto e dificuldades de transporte. A melhor alternativa nestes casos é a industrialização dos frutos, como forma de aproveitamento de frutos defeituosos ou para evitar que se perca a produção excedente. Além disso, na industrialização de frutos ocorre a agregação de valor aos mesmos, assim como geração de empregos. A fermentação de suco de frutas dá origem a fermentados de características organolépticas diferenciadas do vinho das uvas. Excetuando-se o vinho de uvas, a sidra (fermentado gaseificado de maçã) é o fermentado alcoólico de fruta mais popular e consumido no Brasil. Frutos tropicais e do cerrado, podem ser utilizados na produção de fermentados, utilizando tecnologia adequada. A vinificação é uma técnica que pode ser efetuada em pequenas propriedades de forma a gerar renda extra ao pequeno produtor rural. A legislação brasileira define fermentado de fruta como a bebida com graduação alcoólica de quatro a quatorze por cento em volume, a vinte graus Celsius, obtida da fermentação alcoólica do mosto de fruta sã, fresca e madura (BRASIL,1997). Apesar de não requerer equipamentos demasiados complexos, a vinificação é uma área do conhecimento humano na qual a arte e a técnica se misturam e um dominio do processo é vital para que se obtenha um fermentado de qualidade e que atenda aos requisitos legais. A fermentação é a principal operação da fabricação de fermentado de fruta e a forma como é conduzida é de extrema importância na qualidade do produto acabado, assim como no rendimento da produção. A melhor maneira de se desenvolver uma técnica adequada para o controle da fermentação é por meio de estudos cinéticos e de rendimento. Na literatura há diversos relatos de pesquisas efetuadas com a fermentação alcoólica de frutas tropicais como cajá (DIAS, 2003), caju (EZERONYE, 2004), cacau (DIAS, 2007), abacaxi, manga, e mamão (EZEROYNE, 2004); e também com outros frutos tais como o kiwi (SOUFLEROS et al., 2001), melão (HERNÁNDEZ-GÓMEZ et al., 2005), e laranja (SELLI et al., 2003). O abacaxi (Ananas comosus) é um fruto que seria adequado para a produção de fermentado, já que seu suco é rico em carboidratos e pobre em fibras como indicado na ab.1 Abacaxi Umidade 85% Carboidratos 13% Proteínas 0,3% Gorduras 0,1% Fibras 0,1% Fonte: CABRAL et al. 2005. Além disso, o suco de abacaxi apresenta acidez pronunciada, o que ajuda na produção de fermentado, tanto mantendo o mosto em condições ideais para o desenvolvimento de leveduras, quanto conferindo sabor ácido ao produto. O objetivo geral deste trabalho é avaliar os parâmetros cinéticos da fermentação alcoólica em mostos de polpa de abacaxi, testando a influência da quantidade do inoculo, suplementação com nitrogênio, suplementação com fósforo e suplementação com magnésio na eficiência da fermentação, utilizando-se o delineamento experimental de fatorial incompleto para identificar quais fatores influenciam significativamente a conversão de açúcar em etanol (Y P/S ). MAERIAL E MÉODOS Para a produção do mosto foi usado polpa de abacaxi industrializada adquirida em mercado local. Foram utilizados 15 pacotes de 100 g que foram misturados em um béquer de 2000 ml onde foi medido o seu grau Brix com um refratômetro. A correção do ph foi feita com auxílio de um phmetro e adição de NaOH a 2 mol/l até que o mosto alcançasse ph 4. Foram utilizados 11 erlenmeyers contendo 100 ml de mosto e nutrientes, os quais tiveram a massa quantificada e adicionada dos nutrientes: fosfato de potássio monobásico, sulfato de magnésio e sulfato de amônio em proporções descritas na abela 2 seguindo o delineamento experimental fatorial 2 4-1 com contos centrais (abela 4) (RODRIGUES & IEMMA, 2005). Esta operação foi repetida em três delineamentos, onde houve variação na concentração de nutrientes e inóculo, sendo estes delineamentos denominados de A, B e C. Para a fermentação os inóculos utilizados foram leveduras (fermento seco instantâneo) adquiridas no mercado local. A quantidade de inóculo presente nos erlenmeyers variou nas concentrações descritas na abela 2 de acordo com o delineamento experimental fatorial 2 4-1 com pontos centrais descritos na (abela 3) (RODRIGUES & IMMA, 2005). Após inoculados, o conteúdo dos erlenmeyers foram fermentados à temperatura ambiente e sem agitação. Foram removidas alíquotas para análises no início da fermentação e após 72 horas, quando foi interrompida a fermentação. As amostras retiradas no início da fermentação e após 72 horas foram centrifugadas e analisadas para se obter sua concentração de açúcares e etanol. Para a determinação da quantidade de etanol foram utilizados 10 ml de cada amostra, diluídas em água destilada até o volume de 25 ml. Estas foram destiladas em um micro-destilador e coletadas em balões volumétricos de 50 ml, os quais tiveram seu volume completado com água destilada.
ab.2 Valores utilizados no delineamento experimental 2 4-1, com três delineamentos. Variáveis Delineamento A Delineamento B Delineamento C Nível -1 0 +1 0 1 2 0 1 2 0 0,1 0,2 2 6 10 0 2 4 0 2 4 0 0,3 0,6 2 4 6 0 6 8 0 6 8 0 0,6 0,8 2 6 10 Após a destilação, as amostras do ponto zero(logo após adição do inoculo e nutrientes), foram coletados com uma pipeta volumétrica 5mL do destilado e estes foram depositados em tubos de ensaio e logo após foram adicionados 5mL de ácido sulfúrico e 1mL de solução de dicromato de potássio 10% p/v. A absorbância das amostras foi determinada por leitura em espectrofotômetro a uma freqüência de 600 nm. Os valores obtidos foram substituídos em equação obtida pela curva de calibração do dicromato de potássio, levando em consideração as diluições feitas durante a análise (ABN, 1997). ab3. Delineamento experimental 2 4-1 centrais. Ensaio (NH 4 ) 2 SO 4 com 3 pontos 1-1 -1-1 -1 2 +1-1 -1 +1 3-1 +1-1 +1 4 +1 +1-1 -1 5-1 -1 +1 +1 6 +1-1 +1-1 7-1 +1 +1-1 8 +1 +1 +1 +1 9 0 0 0 0 10 0 0 0 0 11 0 0 0 0 Nas amostras após 72 horas de fermentação foi utilizada a mesma metodologia, porém foram utilizados 0,5 ml do destilado e 4,5 ml de água destilada pois ao final obtem-se uma concentração maior de etanol. Para se obter a quantidade de açúcares foram coletados 1 ml de cada amostra nos tempos 0 e 72 horas e estas foram adicionados em balões volumétricos de 100 ml. Estes foram completados com água destilada até completarem o volume 100 ml. Após a diluição foi retirado 1 ml desta solução e colocado em um tubo de ensaio e adicionado 2,5 ml de HCl 2 mol/l para a hidrólise dos açúcares e levado a banho maria a 70 ºC durante 30 minutos. Após este tempo foi adicionado ao tubo de ensaio 2,5 ml de NaOH na concentração 2 mol/l para neutralizar a acidez. Ao conteúdo do tubo de ensaio foram adicionados 4 ml de água destilada, em seguida foi retirado 0,5 ml e transferido para um tubo de ensaio, em seguida foi adicionado 1 ml de reagente de DNS. Os tubos foram colocados em água em estado de ebulição por 5 minutos, em seguida foram adicionados 10 ml de água destilada. A absorbância da amostra foi determinada por leitura em espectrofotômetro a uma freqüência de 540 nm. Os valores obtidos foram substituídos na equação obtida pela curva de calibração do DNS, levando em consideração as diluições feitas durante a análise (MILLER, 1959). A concentração em Brix das amostras foi medida com o auxilio de um refratômetro nos tempos de 0 e 72 horas. Com os resultados obtidos foi calculada a taxa da conversão de substrato em etanol (Y P/S ) (SCHIMIDELL et al., 2001). Este dado indica a eficiência do processo, e foi tomado como variável-resposta no delineamento. A partir deste resultado foram correlacionados os dados obtendo-se uma eqação.
Por meio da equação foi avaliada a significância da influência de cada um dos fatores na variável-resposta. O software Dataplot foi utilizado nas análises. Y(P/S) = (E 2 -E 1 )/ (S 2 -S 1 ) Os valores E 2 e E 1 correspondem a concentração final e inicial de etanol presentes no mosto e S 1 e S 2 correspondem a concentração inicial e final de açúcar no mosto. RESULADOS E DISCUSSÃO Após a obtenção dos dados referentes a etapa de fermentação foi elaborada a abela 4 onde se encontram os valores referentes à taxa de conversão de substrato em etanol (Y P/S ) dos três delineamentos. ab4 Valores de Y P/S dos delineamentos A, B e C. ab5. Delineamento A Média 0,094545 0,002211 42,75578 0,000000-0,001250 0,002593-0,48207 0,646835-0,006250 0,002593-2,41036 0,052548 0,003750 0,002593 1,44622 0,198256 Ensaio 1 Delineamento A Delineamento B Delineamento C 0,09 0,42 0,23 Inoculo 0,003750 0,002593 1,44622 0,198256 2 0,10 0,38 0,18 3 0,09 0,41 0,28 ab6. Delineamento B 4 5 6 7 0,08 0,36 0,11 0,39 0,11 0,45 0,09 0,46 0,12 0,14 0,15 Média 0,328182 0,008806 47,38426 < 0,00001-0,015000 0,020652-0,72631 0,494993 8 0,09 0,43 0,59 0,005000 0,020652 0,24210 0,816762 9 0,08 0,44 0,040000 0,020652 1,93684 0,100884 10 11 0,09 0,44 0,08 0,41 0,11-0,020000 0,020652-0,96842 0,370236 As abelas 5, 6 e 7 foram elaboradas a partir de análises estatísticas dos dados obtidos na abela 4. Analisando as abelas 6, 7 e 8, pode-se observar que os nutrientes e inóculo nas faixas de concentrações utilizadas nos três delineamentos apenas o Fosfato de Potássio no delineamento A apresentou um significativo abaixo de 10%, no entanto este valor comparado as obtidos nos demais delineamentos torna-se insignificante pois nos demais delineamentos obteve-se uma maior taxa de conversão de glicose em etanol. ab7. Delineamento C Média 0,202727 0,043366 4,674837 0,003414 0,030000 0,050851 0,589962 0,576743 0,055000 0,050851 1,081597 0,320975 0,022500 0,050851 0,442472 0,673652 0,067500 0,050851 1,327415 0,232643
MALA (2006), em análises da taxa de conversão de glicose em etanol (Y P/S ) de cana-de-açúcar obteve valores entre 0,005 e 0,167, em intervalo de doze horas. Esta variação dos valores ocorre devido a diferente concentração do meio e substratos nutrientes utilizados nestas análises, enquanto ANAE et al.(2002), utilizando Zymomonas Mobilis em uma faixa de ph de 5,4 a 6,3, obteve uma faixa de conversão de 0,34 a 0,38 MUNIZ et al., (2006), estudando a potencialidade de linhagens de Saccharomyces cerevisiae na produção de aguardente artesanal, utilizando quatro linhagens diferentes desta em caldo de cana-de-açúcar com uma faixa de ph de 4,5 a 5,0, obteve taxas de conversão entre 0,262 e 0,385. LOPES et al.,(2005), em estudos de produção de vinho de palma encontrou uma média da taxa de conversão de glicose em etanol (Y P/S ) no valor de 0,39. Comparando estes resultados com os valores de Y (P/S) encontrados na fermentação da polpa de abacaxi, podemos destacar que no delineamento B houve uma pequena variação entre os valores de Y (P/S), e estes valores são maiores que os encontrados em estudos com fermentação a partir de cana-de-açúcar que apresenta uma quantidade maior de glicose, e no delineamento C podemos destacar a eficiência do ensaio 8, que teve um resultado de 0,59. CONCLUSÕES A adição de nutrientes e a variação da concentração de levedura (nos níveis estudados) só apresentaram influência significativa (p < 0,1) para um dos nutrientes, em um dos delineamentos (, no delineamento A). Com os resultados obtidos neste trabalho pode-se considerar que as condições ótimas para a produção de uma bebida fermentada de abacaxi, consiste na preparação do mosto com ausência de suplementação de sulfato de amônia, fosfato de potássio e sulfato de sagnésio, e uma quantidade de 2 g/l de inóculo, considerando o fato que os nutrientes utilizados não apresentarem significância. Asssim, ausência destes tornam o processo menos oneroso favorecendo a produção de uma bebida artesanal de baixo custo. REFERÊNCIAS BRASIL (Associação Brasileira de Normas écnicas). Determinação do teor alcoólico NBR 13920. São Paulo: ABN, 1997. CABRAL, L. M.; FREIRE JÚNIOR, M.; MAA, V. M. Suco de abacaxi. ecnologia de bebidas: material-prima, processamento, BPF/APPCC, legislação e mercado. São Paulo: Edgard Blücher, 2005. p. 205-220. DIAS, D. R.; de et al. Elaboration of a fruit wine from cocoa (heobroma cacao L.). International Journal of food Science and echnolog, v. 42, p. 319-329, 2007. DIAS, D. R.; SCHWAN, R. F.; LIMA,L. C. O.. Metodologia para elaboração de fermentado de cajá (Spondias mombin L.). Ciência e tecnologia de alimentos, v 23, n. 3, p. 342-350, 2003. EZEROYNE, O. U. Nurient utilization profile of Saccaromyces cerevisae from palm wine in tropical fruit fermentation. Antonie Von Leeuwenhoek, n. 86, p. 235-240, 2004. LOPES, R. D. V. V.; et al. Aplicação do planejamento fatorial para otimização do estudo da produção de fermentado do fruto da palma forrageira. v. 7, n. 1, p. 25 32, 2005. MALA, H. L. Estudos de parâmetros de propagação de fermento (Saccharomyces cerevisiae) para produção de cachaça de alambique. Belo Horizonte: Faculdade de Farmácia da Universidade Federal de Minas Gerais, 2006. 70p. (Dissertação, Mestrado em Ciências de Alimentos). MILLER, G. L.; Use of dinitrosalicyiic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry, v. 31, p. 426-428, 1959. MUNIZ, J. B.; et al. Potencialidades de Linhagens de Leveduras Saccharomyces cerevisiae para a Produção de Aguardente Artesanal. Universidade de Passo Fundo, Centro de pesquisa em alimentação. 2006. RODRIGUES M, I.; IEMMA, A. F. Planejamento de experimentos e otimização de processos; uma estratégia seqüencial de planejamentos. 1. Ed. Campinas: Casa do Pão Editora, 2005. p 326. SCHIMIDELL, W.; de at al. (Coord.) Biotecnologia: engenharia bioquímica. São Paulo: Edgard Blüncher, 2001. v. 2. p 560. SELLI, S.; CABAROGLU,.; CANBAS, A. Flavour components of Orange wine made from a urkish cv. Kozan. International Journal of Food Science and echnology, v. 38, p. 587-593, 2003. SOUFLEROS, E. H.; de at al. Instrumental analysis of volatile and other compounds of Greek kiwi wine, sensory evaluation and optimisation of its composition. Food Chemistry, v. 75, p. 478-500, 2001. ANAE, M. S.; BUZAO, J. M.; Influência do PH Inicial do Caldo de Cana-de-Açúcar na rodução de Levana por Zymomonas Mobilis. Ciências exatas e tecnológica, Londrina, v.23, p. 93-98, 2002.