CINÉTICA DE SECAGEM POR LIOFILIZAÇÃO EM SCOBY DE KOMBUCHA

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DOI: https://doi.org/10.53934/786585062046-11

Este trabalho foi escrito por:

Gabriela Paes Barreto de Andrade ^*; Ramona Louise Rodrigues Barbosa Gomes  ; Gean Carlos Targino Paixão ; Isabelly da Silva Ramalho ; Wellison Cruz das Chagas ; Catherine Teixeira de Carvalho ; Isabelle de Lima Brito  

*Gabriela Paes Barreto de Andrade (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo: A Kombucha é uma bebida milenar, tradicional e obtida por meio da fermentação do chá verde ou preto açucarado, pela ação de uma cultura simbiótica de bactérias e leveduras, conhecida por SCOBY. Essa cultura é composta por uma matriz polimérica celulósica e abriga uma infinidade de microrganismos benéficos que interagem de forma sinérgica. Este estudo teve como objetivo liofilizar culturas de scoby e realizar uma cinética de secagem, a fim de testar sua resistência, bem como avaliar o seu potencial de rehidratação em futuros trabalhos. Dessa forma, Scobys de Kombuchas tradicionais de chá verde, fermentadas por 10, 30 e 60 dias foram liofilizados. A secagem foi realizada em ciclos de 10 horas diárias de duração, com pesagem ao final de cada ciclo, totalizando um tempo de secagem de 60 horas. Foi observado que a estabilidade do teor de umidade ocorreu nas últimas 10 horas de secagem para ambas as amostras, contudo, no intervalo entre 10 e 20 horas de liofilização e que a colônia mais nova (Scoby 1), aparentemente possuiu um percentual maior de água livre, apresentando no final uma massa menor do que a observada para o Scoby 2. O comportamento da liofilização dos Scoby 1, 2 e 3, parece indicar que com o envelhecimento da cultura essa passa a adquirir uma maior fibrosidade consolidando sua massa através de ligações moleculares mais fortes.

Palavras–chave: bebida fermentada; kombucha; scoby

Abstract: Kombucha is an ancient, traditional drink obtained through the fermentation of sugary green or black tea, by the action of a symbiotic culture of bacteria and yeast, known as SCOBY. This culture is composed of a cellulosic polymeric matrix and harbors a multitude of beneficial microorganisms that interact synergistically. This study aimed to freeze-dry scoby cultures and explain their drying kinetics, in order to test their resistance, as well as evaluate their rehydration potential in future works. In this way, traditional green tea Kombucha Scobys fermented for 10, 30 and 60 days were freeze-dried. Drying was performed in 10-hour daily cycles, with weighing at the end of each cycle, totaling a drying time of 60 hours. It was observed that the stability of the moisture content occurred in the last 10 hours of drying for both samples, however, in the interval between 10 and 20 hours of lyophilization and that the youngest colony  (Scoby 1), apparently had a higher percentage of water. free, presenting in the end a smaller mass than that observed for Scoby 2. The lyophilization behavior of Scoby 1, 2 and 3, seems to indicate that with the aging of the culture it starts to acquire a greater fibrosity consolidating its mass through bonds stronger molecules.

Keywords: fermented beverage; kombucha; scoby

INTRODUÇÃO

A Kombuchá é uma bebida gaseificada, levemente ácida e adocicada, feita a partir do chá das folhas da Camellia sinensis nas formas verde ou preto, adicionado de açúcar e fermentado por uma associação simbiótica de bactérias, sobretudo acéticas e leveduras. Essa cultura recebe diversos nomes como mãe da kombucha, fungo do chá e cogumelo do chá ou Scoby, do inglês Symbiosis of bacteria and yeasts. Os microrganismos dessa cultura interagem a partir do uso de sacarose previamente adicionada no chá (1). De acordo com a região e os estudos desenvolvidos, existem variações nas especificidades e proporções dos materiais utilizados (2, 3, 4), assim, o preparo da bebida pode diferir também quanto ao tempo de fermentação, sendo normalmente preparada com cerca de 7 a 14 dias (5, 6).

Durante o preparo, o chá de kombucha é composto por duas porções: uma camada biofilme flutuante de celulose e o caldo líquido (7). Pesquisas demonstraram que no caldo fermentado há forte presença de polifenóis, como também ácidos orgânicos, dentre eles o ácido glucônico, ácido glucurônico e ácido lático, além de vitaminas hidrossolúveis e microrganismos probióticos, o que atribui grandes efeitos benéficos, pois podem ser capazes de contribuir para a modulação da microbiota intestinal e, assim, proteger contra doenças como diabetes e câncer (8, 9, 10).

Estudos também têm apontado ação antimicrobiana em kombuchas, a partir de pesquisas microbiológicas realizadas com as classes Salmonella typhimurium, Helicobacter pylori, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Agrobacterium tumefaciens, Salmonella enteritidis, Escherichia coli e Shigella sonnei (11, 12).

A Scoby é uma película de celulose produzida apenas pelas bactérias da cultura simbiótica (13). Este biofilme produzido ajuda na fixação e proteção das células de condições extremamente desfavoráveis ou desafios ambientais, além de ajudar na exposição constante das bactérias a um ambiente aeróbico que é essencial para a fermentação (13). Essa membrana celulósica se avoluma com o decorrer do tempo de fermentação, pois novas películas vão se formando e se sobrepondo sobre as já existentes no chá. A simbiose dos microrganismos da scoby promove além de alterações sensoriais na bebida, proporciona também em de compostos nutricionais interessantes como os já citados anteriormente (14).

Na indústria brasileira atualmente, faz-se uso da Instrução Normativa n°41, publicada em 17 de setembro de 2019 pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, a qual estabelece o Padrão de Identidade e Qualidade da Kombucha em todo o território nacional, necessitando ser seguida de forma rigorosa com o intuito de garantir segurança e proteção a saúde do consumidor (15).

Nesse sentido, pesquisadores têm investigado as potencialidades tecnológicas da scoby (16), contudo, estudos sobre as possibilidades de secagem da mesma que pode contribuir para padronização na produção de bebidas, sobretudo em nível industrial, ainda são escassos. Sabendo que a kombucha vem se tornando um produto amplamente consumido no mercado de bebidas funcionais e que a scoby muitas vezes se torna um subproduto da bebida (17), o presente trabalho objetivou-se compreender a reação do da colônia fermentadora durante o processo de secagem, bem como conhecer o padrão da sua curva cinética para obtenção de scobys secas passíveis de futuras aplicações na formulação de novas kombuchas.

MATERIAL E MÉTODOS

As análises foram realizadas no Laboratório de Análise Físico-química de Alimentos (LFQA), localizado no CCHSA/DGTA, do Campus III – Bananeiras, da Universidade Federal da Paraíba. Inicialmente o excesso de umidade das scobys foi removido com auxílio de um papel toalha até atingir um baixo grau de umidade na superfície e os materiais das duas colônias mais novas, próximas à superfície foram coletadas no seu formato natural, ou seja, semelhantes a discos, enquanto a terceira película foi coletada e seca em frações para avaliar a eficiência de secagem pelo formato da amostra (Figura 1).

Para o processo de secagem, as scobys foram distribuídas uniformemente nas quantidades de  33g (±2)  em  bandejas,  previamente  pesadas  e  levadas para  o  liofilizador a  temperatura  de  secagem de  -30ºC (±0,12). Foi utilizado um liofilizador de bancada Modelo L-101, Marca Liotop, São Carlos, SP, Brasil. As colônias foram obtidas da cultura de chá verde caseiro, previamente fermentados por 10 (Scoby 1), 30 (Scoby 2) e 60 dias (Scoby 3).

A liofilização foi realizada em ciclos de 10 horas diárias, totalizando 6 ciclos, com pesagem ao final de cada processo. As amostras foram mantidas congeladas em freezer comercial (± 4 ºC), pelas restantes 14 horas do dia (dia de 24 horas). O acompanhamento da redução do teor de água com o decorrer da secagem foi realizado pelo método gravimétrico, a fim de se determinar o momento final da secagem. Anotou-se o tempo inicial do processo, antes do congelamento (Tempo 0), e, retirou-se as bandejas com as amostras para pesagem em intervalos de 5 horas durante cada ciclo, completando um tempo de secagem total de 30 horas para cada amostra.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados das pesagens durante a secagem estão expressos na Tabela 1. Com o passar da secagem, houve uma crescente redução no peso das scobys. A pesagem das amostras deu inicio antes do processo de liofilização, sendo realizada a cada 5 horas e,  finalizada quando totalizou a contagem de 30h por pesagem.

Os modelos matemáticos foram ajustados usando análise de  regressão  não  linear  pelo  método  de  Gauss-Newton  no Programa  Statistica®  7.0.  O  grau  de  ajuste  dos  modelos  aos dados  experimentais  foi  avaliado  com  base  na  magnitude  do coeficiente  de  determinação  ajustado  (R2)  e  erro  relativo médio (P) (18). Há poucos estudos que avaliam a adoção de técnicas de secagem na bebida Kombucha e seus derivados são escassos.

A Figura 2 apresenta o comportamento da redução de massa acumulada durante cada ciclo de 5 horas de liofilização, sendo observado que houve perda uniforme da umidade contida nas amostras no decorrer do tempo. Foi observado que a estabilidade do teor de umidade se deu nas últimas 10 horas de secagem para ambas as amostras, no intervalo entre 10 e 20 horas de lofilização.

O R2 das curvas de tendência mais próximos de 1 foi de uma polinomial de segunda ordem para Scoby 1 e 2. Essa curva indica que a secagem se deu de forma suave, mas bastante rápida ao longo do tempo alcançando a estabilização por volta das 15 horas de secagem. Pode-se observar pelas curvas de secagem e pelos dados da Tabela 1, que a colônia mais nova (Scoby 1), aparentemente possuiu percentual maior de água livre, apresentando no final uma massa menor do que a observada para o Scoby 2. Srihari et al. (19) avaliaram extrato de Kombucha liofilizado em células cancerígenas de próstata humana e verificaram a inibição do crescimento de tumores em camundongos. Como não houve repetições para efetuar um tratamento estatístico dos dados, não se pode afirmar de forma conclusiva essa característica das colônias de Scoby, sendo necessários futuros trabalhos para confirmação.

Derivados da Kombucha submetidos à secagem apresentaram redução de contagens microbiológicas quando comparados à SCOBY e precipitado úmidos (20). Quanto aos resultados da perda de umidade por liofilização da Scoby 1 e 2, estão expressos na Figura 3. A redução homogênea da umidade durante o tempo de secagem é reforçado aqui. Como o tempo de fermentação do Scoby 1 e 2 são diferentes, aproximadamente 10 dias e 30 dias respectivamente, em trabalhos futuros será conveniente trabalhar com culturas de mesmo tempo de fermentação, nas repetições, para que se possa inferir de forma mais acertada, o comportamento dessas culturas ao longo do tempo.

Já a Figura 3 apresenta a curva de secagem do Scoby 3. Observa-se que o tempo de liofilização foi maior, 30 horas, e de acordo com os dados da Tabela 1 e da Figura 3 a estabilização do peso da amostra ainda não foi alcançado nesse tempo de liofilização, estando esse tempo provavelmente entre 30 e 40 horas. Percebe-se que a equação polinomial se ajusta quase perfeitamente aos resultados físicos determinados com R2 igual a 0,9992.

O comportamento apresentado pela liofilização do Scoby 3 parece reforçar o argumento utilizado na discussão dos resultados para o Scoby 1, ou seja, um volume maior de água ligada à estrutura celular parece estar presente no Scoby 3. Enquanto que a secagem das Scoby 1, 2 e 3, parece indicar que com o envelhecimento da cultura essa passa a adquirir uma maior fibrosidade consolidando sua massa através de ligações moleculares mais fortes. Moretti et al. (21) avaliaram a atividade protetora do processo de liofilização em grãos de kefir, onde os mesmos permaneceram estáveis até seis meses sobre o armazenamento a 4 °C, e com inibição para Salmonella Enterica e Escherichia coli., e boa aceitação sensorial.

A avaliação comparativa entre as amostras é prejudicada, pois enquanto os Scoby 1 e 2 estão completos, o Scoby 3 foi seccionado em partes, visualmente menores do que os dois primeiros. Sabe-se que o tempo de liofilização está relacionado ao tamanho da peça e de sua composição, então é provável que o Scoby 3, se inteiro estivesse, o tempo de liofilização possivelmente ultrapassaria as 30 horas. Como visto anteriormente, 30 horas não foram suficientes para estabilizar o peso do Scoby 3 na situação apresentada, cortado em pedaços.

A otimização das variáveis do processo foram essenciais para que se possa avaliar a probabilidade de aumentar a produção em larga escala e facilitar a produção econômica de celulose SCOBY na perspectiva de explorar o seu amplo potencial em aplicações sustentáveis.

CONCLUSÕES

A redução de massa no processo de liofilização do Scoby ocorre de forma uniforme ao longo do tempo. A idade das colônias de Scoby influencia no processo de liofilização. A curva que melhor adequa ao fato físico é uma polinomial de segunda ordem. Aparentemente colônias de Scoby mais novas possuem um percentual maior de água livre, com os resultados finais para colônias com aproximadamente 10, 30 e 60 dias mantendo respectivamente 33,2%, 35,6% e 38,6% de sua massa inicial.

Colônias de Scoby mais novas apresentam uma aparência gelatinosa e translúcida. Colônias de Scoby mais velhas aparentemente mudam de cor e textura. Colônias de Scoby possivelmente adquirem fibrosidade apresentando ligações moleculares mais fortes por condensação e acúmulo de massa nesse processo.

AGRADECIMENTOS

Quero agradecer à prof° Isabelle de Lima Brito, pela força, dedicação e gentileza de me orientar na formatação deste trabalho, mesmo com responsabilidades maiores à frente. Gratidão. E a todos que puderam contribuir de certa forma.

REFERÊNCIAS

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