CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO E ANÁLISE MICROBIOLÓGICA DE CERVEJA ADICIONADA DE JAMBOLÃO (Syzygium cumini) COMO ADJUNTO CERVEJEIRO

Capítulo de livro publicado no livro do VIII ENAG E CITAG. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/9786585062046-31

Este trabalho foi escrito por:

Max Suel Alves dos Santos ^*; Juliana Gonçalves Gomes ; Fidelis Franco Felizardo da Silva ; Rogério Silva de Almeida ; Geiza Michelle Angelo Pacheco ; Natália Costa da Silva ; Anderson Ferreira Vilela

*Email: [email protected]

Resumo: O jambolão possui grande potencial para ser utilizado como adjunto na produção de cervejas, já que o mesmo possui diversos atributos que podem contribuir na qualidade final da bebida. Portanto, o objetivo desse trabalho foi o de produzir, acompanhar a fermentação e realizar análises microbiológicas em cervejas com diferentes concentrações de polpa de jambolão. Para isso, foram desenvolvidas três formulações de cervejas: T1 (sem polpa); T2 (156,25g/L); T3 (316,5 g/L), em que, foi feita a verificação periódica dos parâmetros de densidade e temperatura desses tratamentos até atenuação dos extratos. As amostras foram submetidas a um estudo microbiológico para verificar a presença de Salmonella, E. coli, coliformes, bolores e leveduras. Conforme os dados da cinética, notou-se que a fase de maior atividade metabólica das leveduras ocorreu após 24h de fermentação, onde, o consumo dos açúcares e a produção de álcool eram mais intensos. Essa fermentação principal durou 240h. Após esse tempo, foi adicionada a polpa de jambolão nos tratamentos 2 e 3, ocasionando em uma ligeira elevação no teor de sólidos solúveis dessas formulações, que foram reduzindo novamente até a completa atenuação, que ocorreu de 240 a 432h. Os resultados do estudo microbiológico comprovaram que todas as amostras não apresentaram contaminações, fato que pode estar ligado ao baixo pH das cervejas (em torno de 4) e a etapa de fervura do mosto. Nesse sentido, nota-se que o jambolão pode ser aplicado como ingrediente na produção de bebidas, promovendo uma maior exploração desse fruto para o desenvolvimento e variação de produtos.

Palavras–chave: Bebidas; Cerveja artesanal; Fermentação; Microrganismos

Abstract: The jambolan has great potential to be used as an adjunct in the production of beers, since it has several attributes that can contribute to the final quality of the drink. Therefore, the objective of this work was to produce, monitor the fermentation and perform microbiological analyzes in beers with different concentrations of jambolan pulp. For this, three beer formulations were developed: T1 (without pulp); T2 (156.25g/L); T3 (316.5 g/L), in which the density and temperature parameters of these treatments were periodically verified until attenuation of the extracts. The samples were submitted to a microbiological study to verify the presence of Salmonella, E. coli, coliforms, molds and yeasts. According to the kinetic data, it was noted that the phase of highest metabolic activity of the yeasts occurred after 24h of fermentation, where the consumption of sugars and the production of alcohol were more intense. This main fermentation lasted 240h. After this time, jambolan pulp was added in treatments 2 and 3, causing a slight increase in the soluble solids content of these formulations, which were reduced again until complete attenuation, which occurred from 240 to 432 h. The results of the microbiological study proved that all samples did not show contamination, a fact that may be linked to the low pH of the beers (around 4) and the wort boiling stage. In this sense, it is noted that jambolan can be applied as an ingredient in the production of beverages, promoting greater exploitation of this fruit for the development and variation of products.

Keywords: Drinks; Craft beer; Fermentation; Microoganisms

INTRODUÇÃO

A cerveja é definida pela legislação brasileira como sendo a bebida obtida a partir da fermentação da levedura cervejeira, do mosto de cevada maltado ou extrato de malte, passando inicialmente por um processo de cozimento com adição do lúpulo, sendo permitido que parte da cevada possa ser substituída por adjuntos cervejeiros, os quais, são fontes de açúcares, sabores e aromas oriundos à parte dos ingredientes tradicionais da cerveja (1).

Devido a possibilidade de se empregar adjuntos à fabricação da cerveja, as frutas vêm sendo bastante difundidas como um dos ingredientes, atribuindo uma maior complexidade sensorial a bebida (2). As cervejas produzidas com adição de frutas obtêm diversas propriedades sensoriais como cor, aroma, acidez, doçura, e sabor residual característico do fruto utilizado em sua elaboração, mas sempre prezando pela conservação das qualidades tradicionais já conhecidos da cerveja (3).

O jambolão é um fruto pertencente à família Myrtaceae, suas frutas são pequenas e de formato oval com coloração roxa-escura devido à alta concentração de antocianinas encontradas largamente em suas cascas. Além disso, esse fruto detém um teor significativo de açúcares fermentescíveis, podendo ser usado na produção de bebidas fermentadas, como a cerveja. Mesmo com tantos atributos, o jambolão é um fruto pouco explorado pela indústria alimentícia, quando comparado à diversas outras frutas nativas do Brasil (4).

Vale ressaltar que mesmo existindo uma grande variedade de formulações de cervejas, é importante inovar e manter esse mercado cada vez mais diversificado, elaborando novos sabores com frutas naturais do país, com a finalidade de ter efeitos positivos na qualidade do produto final. Portanto, o objetivo desse trabalho foi o de desenvolver cervejas com diferentes concentrações de polpa de jambolão, realizar um estudo cinético durante a fermentação e avaliar a qualidade microbiológica das bebidas obtidas

MATERIAL E MÉTODOS

OBTENÇÃO DAS CERVEJAS

As cervejas foram desenvolvidas no Laboratório de Pesquisa e Desenvolvimento de Bebidas Fermento-Destiladas do Campus III da Universidade Federal da Paraíba. O fluxograma de produção das cervejas está expresso na Figura 1.

Primeiramente, foi elaborada uma cerveja de base semelhante ao estilo Cream Ale para transformá-la em fruit beer através da adição da polpa de jambolão com o auxílio do Software cervejeiro BeerSmith® (2021), e em concordância com a metodologia descrita por Nascimento e Santos (5). Para tanto, foram utilizados como ingredientes a água, dois tipos de malte (pilsen e pale ale), lúpulo, levedura e a polpa de jambolão, sendo, esta última, adicionada após o término da fermentação principal e do descanso do diacetil que durou 11 dias.

Ao todo, foram desenvolvidos três tratamentos, sendo o T1= Padrão (sem polpa); T2= 156,25g/L; T3= 312,5g/L, os valores da concentração final foram obtidos em razão do volume final de mosto que foi de 8L por tratamento e da quantidade de polpa adicionada aos tratamentos 2 e 3, que foi de 1250 e 2500g respectivamente.

Vale ressaltar que as cervejas obtidas, bem como o mosto e a polpa de jambolão foram submetidos às análises de açúcares redutores (239/IV), açúcares totais (240/IV), açúcares não redutores (039/IV), pH (017/IV) e acidez total titulável (016/IV). Essas determinações ocorreram no Laboratório de Físico-Química de Alimentos, seguindo as metodologias descritas pelo Instituto Adolfo Lutz (6).

 CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO

O acompanhamento da cinética de fermentação ocorreu de forma periódica conforme metodologia descrita por Oliveira (7), em que, os parâmetros de temperatura e densidade foram verificados a cada 4 horas nas primeiras 48 horas; a cada 8 horas no decorrer das 24 horas seguintes; e a cada 12 horas até o final da fermentação principal que durou 11 dias. Para o T2 (156,25g/L) e T3 (312,5g/L) os parâmetros de temperatura e densidade continuaram a ser verificados por mais 5 dias até a atenuação dos extratos, visto que, a adição da polpa nesses dois tratamentos resultou em uma nova fermentação.

ESTUDO MICROBIOLÓGICO

O estudo microbiológico das cervejas do mosto e da polpa foi realizado no Laboratório de Microbiologia de Alimentos da UFPB/CCHSA. Foram realizadas nas amostras as contagens de coliformes, bolores e leveduras, Salmonella e E. coli, em conformidade com a exigência da IN n° 65 de 10 de dezembro de 2019 do Ministério da Agricultura (1), seguindo as metodologias estabelecidas pela Associação Americana de Saúde Pública (APHA 2015).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

CINÉTICA DE FERMENTAÇÃO

O gráfico representativo da cinética de fermentação está expresso na Figura 2 Nele, observa-se o comportamento do extrato cervejeiro ao longo do tempo.

Observa-se na Figura 1 que nas primeiras 24 horas de fermentação que não há consumo dos açúcares presentes no mosto por parte das leveduras, isso ocorre devido ao processo de adaptação desses seres às condições do extrato (fase lag). Nesse ponto, os mostos possuíam um teor de 10 °Brix, e 8,01% ± 0,25 de açúcares totais

A fase de maior atividade metabólica das leveduras teve início logo após as primeiras 24h e perdurou até as 144h de fermentação. Segundo Fonseca et al. (8), esta etapa do processo fermentativo, acontece de forma mais intensa resultando na elevação da produção de etanol e tendo como consequência uma grande redução no teor de sólidos solúveis. No gráfico, é possível notar que as três formulações haviam iniciado este processo com 10 °BRIX e chegaram ao final das 144h com 3,5 °BRIX para a formulação padrão e 3,9 °BRIX para os tratamentos 2 (156,25 g/L) e 3 (312,5g/L). Vale ressaltar que nos dois últimos dias de fermentação, subiu-se a temperatura em 2 °C para o consumo do diacetil.

Entre as 144 e as 240h da fermentação, é possível perceber que o teor de sólidos solúveis totais começou a cair de forma mais lenta até a atenuação completa dos extratos, indicando que os açúcares fermentescíveis do mosto esgotaram. Além disso, segundo Ferreira (9), à medida que as leveduras vão consumindo os açúcares presentes no mosto, a concentração de etanol no mesmo vai aumentando, e isto, tende a inibir o processo de fermentação.

Ao término da fermentação principal, que durou cerca de 240h, observa-se no gráfico que o T2 e o T3 obtiveram, novamente, uma elevação no teor de sólidos solúveis totais que foi de 3,8 e 4,3 °BRIX, respectivamente. Porém, esses valores foram reduzindo novamente até atingir 2,8 °BRIX para o tratamento com 156,25g/L e de 3,6° BRIX, para o tratamento com312,5g/L. Isso ocorreu devido a um novo processo de fermentação que se iniciou logo após a adição da polpa de jambolão aos mostos, ocasionado pela presença de açúcares fermentescíveis na polpa, que foi de foi de 14,43%±0,26, fazendo com que as leveduras presentes no mosto atuassem novamente utilizando esses carboidratos como substrato, gerando, assim, mais álcool e gás carbônico (10). Todo o processo fermentativo durou 432, conforme o gráfico acima.

Ao final da produção, as cervejas obtiveram um teor final de 3,27, 2,36 e 2,99% para os tratamentos 1, 2 e 3 respectivamente, o que representa uma redução de cerca de 64% em comparação a quantidade de açúcares presentes no mosto. Para Sousa (11), o valor final desses compostos vai variar de acordo com a quantidade de ingredientes utilizados para formular as cervejas, visto que, haverá uma maior concentração de carboidratos resultando na prolongação da fermentação, fato que ocorreu no T2 e T3. Além disso, a produção de ácidos durante o processo fermentativo ocasiona na redução do pH das bebidas, tendo como resultado produtos mais ácidos (12). As cervejas obtidas nessa pesquisa apresentaram valores de pH de 4,38 (T1), 3,90 (T2) e 3,67 (T3), e consequentemente tiveram uma elevação no teor da acidez, que era de 3,8% no mosto, destacando-se os tratamentos com adição de jambolão com teores de 9,2 (T2) e 9,6% (T3) de acidez, enquanto o Tratamento 1, obteve apenas 4,38%, portanto, a acidez mais elevada nos dois últimos tratamentos está atrelada ao processo de fermentação mais prolongado e ao emprego do jambolão como um dos ingredientes, já que o valor encontrado para a acidez desse fruto foi de 6,74%.

O gráfico que expressa a produção de álcool durante a fermentação, está ilustrado na Figura 3.

Inicialmente, o mosto possuía um teor alcoólico igual 0%, o que perdurou até as 30 primeiras horas de fermentação. Segundo Matos Júnior (13), na fase inicial da fermentação, o metabolismo das leveduras é aeróbio e nesse momento não há produção de etanol.

A produção de álcool no mosto teve início de forma mais intensa entre 30 e 164h de fermentação, quando o metabolismo das leveduras estava mais alto e o consumo dos açúcares presentes no mosto resultava na liberação de CO₂ e álcool (9). Nesse ponto o teor de alcoólico produzido subiu de 0% para 3,9% em todos os tratamentos. O processo fermentativo seguiu até as 290h, quando houve a estabilização do teor alcoólico para os três mostos em aproximadamente 4,2%. Entretanto, após a adição de polpa de jambolão nos tratamentos 2 e 3, deu-se início a uma nova fermentação nessas duas formulações, o que culminou num teor alcoólico ligeiramente mais alto para ambas, de 5,1% e 5,2% respectivamente, ao final do processo. Esses teores obtidos ao término do processo fermentativo para os três tratamentos se encontram dentro dos padrões estabelecidos pelo Ministério da Agricultura (1).

ESTUDO MICROBIOLÓGICO

Os resultados do estudo microbiológico do mosto, das cervejas e da polpa estão expressos na Tabela 1.

Todas as amostras submetidas as análises microbiológicas apresentaram ausência de coliformes, E. coli e Salmonella. Para bolores e leveduras, apenas a polpa apresentou um valor de 4,87×10³ UFC/g estando de acordo com o padrão estabelecido pela legislação que é de 5,1×10³ (15). As frutas em geral são bastantes suscetíveis a contaminações por bolores. Moraes e Machado (2020) (16), ao elaborar um panorama sobre a qualidade de polpas de frutas no Brasil, encontraram valores muito altos contaminação por fungos em polpas de uva, açaí, maracujá, goiaba, abacaxi e manga, que chegaram a ultrapassar 9×10⁵.

A etapa de fervura realizada durante o processo produtivo da cerveja foi essencial para eliminar qualquer microrganismo contaminante, já que o mosto foi mantido em ebulição por 60 minutos. Além disso o pH ácido das bebidas ajuda a reduzir o crescimento microbiano, já que as bactérias se desenvolvem melhor em pHs próximos a neutralidade, entre 6,5 e 7,5 e os fungos crescem de forma mais elevada em pHs entre 5 e 6.

CONCLUSÕES

O uso do jambolão como adjunto na fabricação de cerveja se mostrou muto promissor. Em primeiro lugar, devido a presença de açúcares fermentescíveis presentes no fruto, os quais contribuíram para a fermentação dos tratamentos 2 e 3, que levaram o fruto como um dos insumos. Além disso, as cervejas produzidas estão microbiologicamente seguras para o consumo, fato adquirido graças ao pH ácido das cervejas e ao processo de fervura do mosto que contribuíram para a ausência dos microrganismos estudados nas bebidas.

Logo, é notável que o jambolão possui um grande potencial para ser utilizado como adjunto na fabricação de cervejas, propiciando um maior proveito desse fruto por parte da indústria, já que o mesmo é pouco utilizado para a elaboração de produtos e contribuindo para variar cada vez mais o mercado cervejeiro.

AGEADECIMENTOS

Agradecemos `UFPB pela infraestrutura que possibilitou essa pesquisa e ao CNPq pela política de incentivo à pesquisa.

REFERÊNCIAS

1. Brasil Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Instrução Normativa Nº 65, de 10 de dezembro de 2019. Brasília: 2019. 1. p.
2. Silva, LL. Estudo de crescimento de levedura usada na cerveja especial: catharina sour e fruit beer. 2021. 39 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos), Instituto Federal do Espírito Santo, Venda Nova do Imigrante, 2021.
3. Fanari M, Forteschi M, Sanna M, Piu PP, Porcu MC, D’hallewin G, Secchi N, Zinellu M, Pretti L. Pilot plant production of craft fruit beer using Ohmic-treated fruit puree. Journal of Food Processing and Preservation, Italy: Wiley Periodicals, Inc., p. 1-8, 8 nov. 2019.
4. Silva KAG, Silva NC, Silva NS, Vilela AF, Viana AD, Figueiredo MJ, Bezerra TS. Caracterização microbiológica, físico-química e sensorial do suco dos frutos do jambolão (Syzygium Cumini). Brazilian Journal of Development, Curitiba, ed. 7, n. 5, p. 50597-50613, 20 mai. 2021.
5. Nascimento JP, Santos JTL. A. Elaboração e avaliação da qualidade sensorial e microbiológica de cerveja produzida em escala laboratorial. 2014. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Agroindústria), Universidade Federal da Paraíba, Bananeiras, 2014.
6. IAL-Instituto Adolfo Lutz. Métodos físico-químicos para análise de alimentos. São Paulo: Instiuto Adolfo Lutz, 2008, p. 1020.
7. Oliveira MS. Parâmetros fermentativos e análise físico-química e sensorial de cerveja honey ale: cerveja adicionada de mel de abelha. 2020. 36 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Agroindústria), Universidade Federal da Paraíba, Bananeiras, 2020.
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8. Fonseca AAO, Lima JGF, Silva SMPC, Costa MAPC, Hansen DS, Barbosa GVV, Jesus RS. Produção, caracterização e avaliação sensorial de fermentado alcoólico de manga (Mangifera indicaL.) variedade “Carlota”. Brazilian Journal of Development, Curitiba, v. 6, n. 7, p. 46176-46192, 13 jul. 2020. Semanal.
9. Ferreira CD. Produção de fermentado de caju com adição de caldo de canade-açúcar e estudo cinético da sua fermentação alcoólica. 39 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
10. Soares AC, Pereira NR. Secagem da polpa de jambolão (Syzygium cumini) em secador de leito de jorro: efeito da clara de ovo como agente carreador de secagem na qualidade do produto. Brazilian Journal of Food Technology, Campinas, v. 23, p. 1-15. 2020.
11. Sousa APA. Produção de cerveja artesanal com diferentes teores alcoólicos: avaliação química e sensorial. 2017. 83 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química), Centro Universitário de Formiga – UNIFOR-MG, Formiga, 2017.
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13. Matos Júnior MJ. Estudo da formação de dióxido de enxofre na fermentação da cerveja impala mandioca na CDM-Nampula. 2020. 87 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Processos Industriais), Universidade Zambeze, Beira, 2020.
14. Brasil. Instrução Normativa nº 60 de 23 de dezembro de 2019, estabelece as listas de padrões microbiológicos para alimentos. Diário Oficial da União. Brasília, p. 1-40, Brasília. 2019.
15. Moraes JO, Machado MRG. Qualidade microbiológica de polpa de frutas no Brasil: Um panorama dos anos 2010 a 2020. Research, Society and Development, Vargem Grande Paulista, v. 10, n. 7, p. 1-19, 18 jun. 2021.