FRUTAS E SUBPRODUTOS DE FRUTAS UTILIZADOS NA PRODUÇÃO DE BEBIDAS FERMENTADAS: UMA REVISÃO DE LITERATURA

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

DOI: https://doi.org/10.53934/9786585062046-66

Este trabalho foi escrito por:

Maria Carla Cândido da Silva^*; Ivania Samara dos Santos Silva ; Lucas Monteiro Bezerra Pinheiro; Maria Tereza Lucena Pereira; Marcos dos Santos Lima 

*Autor correspondente (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo: Esta revisão fornece uma visão geral da aplicação da fermentação láctica em sucos de frutas ou seus subprodutos na indústria de alimentos para aumentar seu aproveitamento, visto que a utilização de frutas é de grande interesse global para a redução do desperdício de alimentos, devendo-se explorar seu potencial de compostos bioativos. Fermentado de frutas tem a vantagem de ser produzido durante todo o ano e desempenham um papel importante como alimento nutricional preservado já que possuem longa vida de prateleira devido ao alto teor de metabólitos secundários antimicrobianos proporcionando uma grande variedade de sabor, aroma e textura. A utilização de sucos de frutas como veículos de microrganismos probióticos vem crescendo como alternativa para quem não consome laticínios por qualquer motivo. Durante a fermentação, enzimas microbianas atuam em diversos fitoquímicos de frutas produzindo novos compostos derivados com impacto no aroma e na funcionalidade das bebidas fermentadas. Além disso, a geração de novas bebidas probióticas como alternativas para consumidores com intolerância à lactose ou com dietas veganas ou vegetarianas é promissora para o mercado mundial de alimentos funcionais. Este estudo revelou que fermentado exibiu propriedades de saúde e que representa um progresso neste objetivo, demonstrando com o levantamento dos dados que a fermentação é fundamental para produzir aromas e que as formulações de bebidas fermentadas a partir de frutos apresentam compostos mais voláteis, fornecendo fortes evidências de que a fermentação pode ser uma tecnologia potencial para desenvolver produtos a base de frutas comumente propensas a percas.

Palavras–chave: Bebidas;Fermentação; Frutas; Alimentos funcionais

Abstract: This review provides an overview of the application of lactic fermentation in fruit juices or their by-products in the food industry to increase their use, since the use of fruits is of great global interest for the reduction of food waste, and should be explored their potential as bioactive compounds. Fermented fruits have the advantage of being produced throughout the year and play an important role as a preserved nutritional food as they have a long shelf life due to the high content of antimicrobial secondary metabolites providing a wide variety of flavors, aromas, and textures. The use of fruit juices as vehicles for probiotic microorganisms has been growing as an alternative for those who do not consume dairy products for any reason. During fermentation, microbial enzymes act on several fruit phytochemicals producing new derivative compounds with an impact on the aroma and functionality of fermented beverages. In addition, the generation of new probiotic drinks as alternatives for consumers with lactose intolerance or with vegan or vegetarian diets is promising for the world market of functional foods. This study revealed that fermented exhibited health properties and represents progress in this objective, demonstrating with the data collection that fermentation is essential to produce aromas and that fermented beverage formulations from fruits have more volatile compounds, providing strong evidence that fermentation could be a potential technology to develop products based on fruits commonly prone to perch.

Keywords: Beverages; Fermentation; Fruits; Functional foods

INTRODUÇÃO

Em todo o mundo, anualmente o setor agroalimentar acaba gerando grandes quantidades de subprodutos e resíduos devido alguns alimentos não serem usados integralmente, sendo comumente descartados e ocasionando graves problemas ambientais (1).

Apesar disso, tais desperdícios constituem uma excelente fonte de compostos benéficos à saúde, assim sendo seu aproveitamento relevante do ponto de vista ambiental e de interesse global (2).

Uma aplicação útil para os subprodutos e resíduos alimentares é a fermentação (3), tal ação aperfeiçoam as matérias-primas em que traduz uma serventia para a produtividade agrícola (4).

Além do que, alimentos fermentados a exemplo de polpas de frutas, representam uma importante fonte de nutrientes em tempos de crise (5), visto que mantém à sua vida útil prolongada ao passo que oferta propriedades nutricionais, podendo também resultar em produtos com melhor perfil aromático e com garantia de segurança (6). 

A prática de seu consumo desfruta de múltiplos benefícios à saúde em razão do alto teor de probióticos devido à presença de bactérias como (Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Propionibacterium, Bacillus e Enterococcus) e fungos ( Saccharomyces, Aspergillus e Candida) (7), em que alguns podem biotransformar compostos fenólicos durante a fermentação resultando em maior bioatividade (8). 

Também podem melhorar a saúde e o bem-estar do hospedeiro produzindo substâncias bioativas, como o ácido cítrico , carotenóides , tocoferóis e ácido ascórbico, que podem combater o estresse oxidativo (9). Estes compostos bioativos liberados durante o processo de fermentação atribuem sabor agradável em comparação aos insumos dos quais são feitas (10) e ainda promovem uma importante fonte de peptídeos, γ-ácido aminobutírico (GABA), ácidos graxos, aminoácidos e vitaminas (11) que garantem aceitação satisfatória.

Atentas a essas vantagens, algumas empresas têm investido no desenvolvimento de bebidas fermentadas à base de frutas, assim, esta revisão tem como objetivo documentar frutas que originaram bebidas fermentadas, destacando-se os resultados obtidos e constatar o entendimento das técnicas de preparação para prolongar sua vida útil, amenizando suas perdas devido à sua alta perecibilidade e preservar os compostos bioativos presentes nestas bebidas de potencial comercialização.

MÉTODOS

Bebidas fermentadas foram primeiramente estudadas através da revisão da literatura utilizando a base de dados Scopus e em seguida agrupadas em tabela afim de exibir as frutas recentemente estudadas e utilizadas na elaboração destes fermentados.

BEBIDAS FERMENTADAS A PARTIR DE FRUTAS

A seguir na tabela 1 são apresentados alguns trabalhos encontrados na literatura que formularam bebidas fermentadas a partir de frutos/subprodutos e seus respectivos achados.

Tabela 1. Frutos/subprodutos já utilizados na produção de bebidas fermentadas.

Fruto/subprodutos	Resultado	Autor/Ano
Noni/Fruta queijo	de um total de 88 compostos voláteis identificados qualitativamente por HS-GC-IMS, 55 destes compostos contribuíram para o sabor geral do suco de noni fermentado que combinado com a análise quantitativa de GC , 3 ácidos incluindo ácido hexanoico, ácido octanóico e ácido butanóico foram significativamente diminuídos ou mesmo eliminados no processo de fermentação, indicando que Acetobactersp. pode melhorar os odores indesejáveis ​​do suco de noni fermentado.	(ZHANG, HONG, YU, WANG, LI & LIU, 2023)
Bagaço de Tâmara	revelaram que a fermentação de bagaço de tâmara usando leveduras melhorou a inibição de α-amilase e α-glicosidase, atividade antimicrobiana e citotoxicidade contra linhagens celulares de câncer de cólon. Isso implica que os compostos bioativos aumentaram no fermentado. A fermentação do bagaço de tâmara também aumentou as oportunidades de utilização de subprodutos destas.	(AYYASH et al., 2022)
Pêssego	as contagens microbianas de cinco cepas em polpa de pêssego aumentaram em 1,53–2,28 log UFC/mL após 60 h de fermentação, o que atingiu o nível recomendado para potenciais alimentos probióticos. O efeito de eliminação de radicais livres da polpa de pêssego foi aumentado através da fermentação o que pode estar relacionado à liberação e conversão de carotenóides e polifenóis. Além disso, a fermentação também impactou o perfil de compostos orgânicos voláteis, aumentando o número e a concentração de compostos orgânicos voláteis, especialmente os de aldeídos e álcoois.	(YANG et al., 2022)
Graviola	apresentou-se com baixa acidez e alto valor de sólidos sóluveis totais o que pode ser determinante para a sobrevivência de leveduras nesta matriz alimentar, fato observado na contagem de leveduras na bebida fermentada final.	(MACÊDO et al., 2022)
Umbu-cajá	a fermentação utilizando leveduras isoladas de sua própria  polpa, resultou no maior consumo de ácido succínico e produção de etanol, ácido acético e ácido tartárico, o que pode ser benéfico visto que a diminuição do teor de ácido succínico pode ser importante do ponto de vista sensorial devido ao sabor salgado e amargo ser considerado desagradável.	(MACÊDO et al., 2022)
Manga	as bactérias do ácido lático cresceram e sobreviveram no suco de manga, e isso pode ser atribuído aos nutrientes (carboidratos, ácidos orgânicos, vitaminas e minerais) na manga que são uma fonte de energia para o metabolismo demonstrando que a manga é um meio adequado para a fermentação. Após a fermentação a acidez dos sucos fermentados de manga aumentou, o que pode ser antagônico aos microrganismos patogênicos aumentando a vida útil do suco.	(MANDHA et al., 2022)
Melancia	confirmou que diferentes microrganismos têm impacto diferente na fermentação de sucos de melancia e que existe uma ligação entre os perfis sensoriais e voláteis do suco de melancia fermentado. Após a fermentação, as concentrações de álcoois, cetonas, monoterpenos, furanos aumentaram, mas aldeídos e alcanos diminuíram. Após a fermentação com L. casei  novos compostos foram introduzidos assim como também levou ao desaparecimento de outros.	(MANDHA et al., 2021)
Melão	o processo de lactofermentação aumentou a atividade antimicrobiana do suco de melão contra bactérias e fungos deteriorantes. A atividade antimicrobiana do suco de melão fermentado deveu-se à presença de vários metabólitos bioativos, incluindo ácido lático, GABA, acetoína e ácido fenilpropanóico. O processo de lactofermentação alterou significativamente a concentração dos metabólitos e gerou um novo metabólito no suco de melão.	(MUHIALDIN, KADUM & HUSSIN, 2021)
Mirtilo	as contagens de células viáveis ​​após a fermentação por 48 h excederam 10 log UFC/mL, que são maiores do que os estudos semelhantes relatados. Essas bactérias lácticas obtidas também exibiram biotransformação satisfatória de fenólicos e maior capacidade antioxidante do suco de mirtilo fermentado.	(LI et al., 2021)
Bergamota	não foram observadas diferenças significativas no teor de ácido ascórbico entre os tratamentos, embora os resultados tenham demonstrado que o suco de bergamota ainda era uma boa fonte de ácido ascórbico após a fermentação. Além disso, todos os sucos de bergamota tratados receberam notas sensoriais preferíveis superiores ao limite de aceitabilidade resultando em um produto com propriedades bioativas e químicas adequadas.	(HASHEMI & JAFARPOUR, 2020)
Maça	as concentrações dos compostos desejados foram positivamente afetadas pela fermentação. Alguns dos compostos voláteis intrínsecos no suco de maçã como 2-etilhexanol, 3-metil-1-butanol, 2-metil-1-butanol e acetato de etila foram retidos ou reforçados pela fermentação, enquanto os novos compostos de sabor como acetaldeído e alguns cetonas foram produzidas pelo processo de fermentação.	(CHEN, LU, YU, CHEN & TIAN, 2019)
Abacaxi	o pH das bebidas permaneceu estável durante todo o processo de fermentação e as bebidas fermentadas a partir deste fruto apresentaram propriedades probióticas in vitro desejavéis por todos os 21 dias avaliados devido aos valores acima de 106  UFC/mL que são considerados potencialmente funcionais, revelando que o suco de abacaxi é um substrato adequado para a incorporação de leveduras como probióticos.	(AMORIM, PICCOLI & DUARTE, 2018)
Amora	o processo de fermentação melhorou significativamente a concentração total de antocianinas, fenólicos e flavonóides do suco de amora. Houve um potente aumento nas atividades sequestrantes de radicais livres de DPPH, -SA, ABTS+ -SA e RP-CA do suco de amoreira após a fermentação	(KWAW et al., 2018)

 Fonte: próprio autor.

DISCUSSÃO

Os resultados apresentados na tabela 1 facilitam a plena utilização de futas e seus subprodutos e fornecem uma base teórica para a produção industrial de bebidas fermentadas.

As frutas fermentadas desempenham um papel importante como alimento nutricional preservado já que possuem longa vida de prateleira devido ao alto teor de metabólitos secundários antimicrobianos proporcionando uma grande variedade de sabor, aroma e textura, tornando os alimentos mais saborosos, seguros para o consumo, e  enriquecendo a dieta humana (23).

Sucos de frutas são matrizes alimentares desafiadoras mas que  podem influenciar na viabilidade probiótica por serem uma rica fonte de açúcares naturais, vitaminas, minerais, fibras e compostos fitoquímicos (24), e, além disso, as ervas comestíveis fermentadas fornecem propriedades probióticas através da prevenção de doenças gastrointestinais (25). 

Essa atitude reforça o aumento da produção e desenvolvimento de alimentos funcionais que são enriquecidos com itens ativos, sendo neste contexto para bebidas, o uso das bactérias do ácido lático – BAL uma alternativa (26). 

Nos últimos anos, devido aos seus efeitos positivos na saúde, elas são amplamente utilizadas como suplemento alimentar na indústria alimentícia e as cepas de BAL adivintas de fontes vegetais recentemente têm sido consideradas como um meio eficiente para o isolamento de potenciais probióticos, estas não possuem colesterol, ao contrário de produtos lácteos e animais (27). 

Os Micróbios comumente usados ​​para fermentações tradicionais de alimentos, realizam alterações enzimáticas em seus substratos protéicos, das quais as características tecnológicas e sensoriais podem ser melhoradas (7). 

Assim, o desenvolvimento de sabores no suco fermentado é um processo bioquímico complexo e dinâmico devido às diferentes capacidades fermentativas das BAL, elas apresentam vários padrões metabólicos e de crescimento no processo de fermentação, resultando em diferentes concentrações de ácidos orgânicos e compostos voláteis, substâncias que levarão às diferenças no perfil de sabor (6), portanto, sendo importante a cepa bacteriana usada para a fermentação para contribuir com os perfis globais de sabor do suco fermentado (20).

Fato comprovado no estudo de Divyashree e colaboradores, (28) que isolaram com sucesso dois potenciais candidatos a probióticos da cereja preta fermentada e foram identificados como Lactiplantibacillus plantarum MYSAS1 e Enterococcus faecium MYSAS4. As duas cepas exibiram fortes propriedades de sobrevivência e atividades antimicrobianas, características altamente desejáveis ​​para aplicação de probióticos contra patógenos de origem alimentar, incluindo Salmonella Paratyphi A.

Sendo assim ao utilizar os subprodutos de frutas deve-se explorar seu potencial probiótico na fermentação de bebidas que ainda pode estar associado a quantidades consideráveis ​​de fibras alimentares e polifenóis, compostos estes que possuem atividade anti-inflamatória e podem reduzir a disbiose, que é caracterizada por alterações na composição e função da microbiota intestinal, podendo assim reduzir o aparecimento ou progressão de diversas doenças (29) o que incentiva ainda mais o consumo de  subprodutos de frutas.

CONCLUSÕES

Esta revisão descreve as bebidas fermentadas existentes a partir de algumas frutas e os resultados fornecem fortes evidências de que a fermentação pode ser uma tecnologia potencial para desenvolver produtos a base de frutas comumente propensas a percas, abrindo oportunidades para diferentes aplicações na indústria de alimentos. Vislumbrando o desenvolvimento de bebidas que melhorem o bem-estar e aproveitem em sua totalidade a matéria-prima a ser utilizada, a preferência por frutas ou os seus subprodutos pela indústria de alimentos deve ser cogitada, o que os torna um dos principais alvos de pesquisas. Os achados deste levantamento fornecem subsídios para a preparação de bebidas fermentadas a base de frutas, estabelecendo uma base sólida para o aprimoramento e inovação na produção de novos fermentados, visto que estas bebidas além de oferecerem alternativas de utilização, ainda apresentam-se com quantidades mais significativas de fenólicos bioacessíveis o que agrega bem-estar e também podem ser usados como uma boa bebida fermentada não láctea à base de frutas, especialmente para pessoas que são intolerantes à lactose.

AGRADECIMENTOS

Os autores gostariam de agradecer ao “Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico” (CNPq) e “Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior” (CAPES) (Brasil; Código Financeiro 001).

REFERÊNCIAS

1. Zaman AU. A comprehensive review of the developmente of zero waste management: lessons learned and guidelines. Journal of Cleaner Production. 2022;91:12–25.
2. Ayyash M, Tarique M, Alaryani M, Al-Sbiei A, Masad R, Al-Saafeen B, Fernandez-Cabezudo M, Al-Ramadi B, Kizhakkail J, Kamal-Eldin A. Bioactive properties and untargeted metabolomics analysis of bioaccessible fractions of non-fermented and fermented date fruit pomace by novel yeast isolates. Food Chemistry. 2022;396:133666.
3. de Oliveira ALMS, Maciel GM, Rossetto R, de Liz MV, Rampazzo Ribeiro V, Haminiuk CWI. Saccharomyces cerevisiae biosorbed with grape pomace flavonoids: Adsorption studies and in vitro simulated gastrointestinal digestion. International Journal of Food Science & Technology. 2019;54:1413–1422.
4. Xiong J, Chan YH, Rathinasabapathy T, Grace MH, Komarnytsky S, Lila MA. Enhanced stability of berry pomace polyphenols delivered in protein-polyphenol aggregate particles to an in vitro gastrointestinal digestion model. Food Chemistry. 2020;331:127279.
5. Muhialdin BJ, Filimonau V, Qasem JM, Algboory H. Traditional foodstuffs and household food security in a time of crisis. Appetite. 2021;65:105298.
6. Sabidi S, Koh SP, Shukor SA, Sharifudin SA, Sew YS. Safety assessment of fermented jackfruit (Artocarpus heterophyllus) pulp and leaves in Sprague-Dawley rats. Food Science & Nutrition. 2020;8:4370–4378.
7. Amara AA, Shibl A. Role of Probiotics in health improvement, infection control and disease treatment and management. Saudi Pharm J. 2015;23:107–14.
8. Morais SGG, Borges GDSC, Lima MS, Martín-Belloso O, Magnani, M. Effects of probiotics on the content and bioaccessibility of phenolic compounds in red pitaya pulp. Food Research International. 2019;126:108681.
9. Arroyo-López FN, Romero-Gil V, Bautista-Gallego J, Rodríguez-Gómez F, Jiménez-Díaz R, García-García P, Querol A, Garrido-Fernández A. Yeasts in table olive processing: Desirable or spoilage microorganisms?. International Journal of Food Microbiology. 2012;160:42–49.
10. Muhialdin, BJ, Filimonau V, Qasem JM, Ibrahim SA, Algboory H. Traditional fermented foods and beverages in Iraq and their potential for large-scale commercialization. J. Ethn. Food. 2022;18.
11. Muhialdin BJ, Rani NFA, Hussin ASM. Identification of antioxidant and antibacterial activities for the bioactive peptides generated from bitter beans (Parkia speciosa) via boiling and fermentation processes. LWT. 2020;131: 109776.
12. Zhang L, Hong Q, Yu C, Wang R, Li C, Liu S. Acetobacter sp. improves the undesirable odors of fermented noni (Morinda citrifolia L.) juice. Food Chemistry. 2022;401:134126.
13. Yang W, Liu J, Zhang Q, Liu H, Lv Z, Zhang Z, Jiao Z. Changes in nutritional composition, volatile organic compounds and antioxidant activity of peach pulp fermented by lactobacillus. Food Bioscience. 2022;49:101894.
14. Macêdo ELC, Pimentel TC, Melo DSM, Souza AC, Morais JS, Lima MS, Dias DR, Schwan RF, Magnani M. Yeasts from fermented Brazilian fruits as biotechnological tools for increasing phenolics bioaccessibility and improving the volatile profile in derived pulps. Food Chemistry. 2022;134200 (No prelo).
15. Mandha J, Shumoy H, Devaere J, Schouteten JJ, Gellynck X, Winne A, Matemu AO, Raes K. Effect of lactic acid fermentation on volatile compounds and sensory characteristics of mango (Mangifera indica) juices. Foods. 2022;11:383.
16. Mandha J, Shumoy H, Devaere J, Schouteten JJ, Gellynck X, Winne A, Matemu AO, Raes K. Effect of lactic acid fermentation of watermelon juice on its sensory acceptability and volatile compounds. Food chemistry. 2021;358:129809.
17. Muhialdin BJ, Kadum H, Hussin ASM. Metabolomics profiling of fermented cantaloupe juice and the potential application to extend the shelf life of fresh cantaloupe juice for six months at 8 °C. Food Control. 2021;120:107555.
18. Li S, Tao Y, Li D, Wen G, Zhou J, Manickam S, Han Y, Chai WS. Fermentation of blueberry juices using autochthonous lactic acid bacteria isolated from fruit environment: Fermentation characteristics and evolution of phenolic profiles. Chemosphere. 2021;276:130090.
19. Hashemi SMB, Jafarpour D. Fermentation of bergamot juice with Lactobacillus plantarum strains in pure and mixed fermentations: Chemical composition, antioxidant activity and sensorial properties. LWT. 2020;131:109803.
20. Chen C, Lu Y, Yu H, Chen Z, Tian H. Influence of 4 lactic acid bacteria on the flavor profile of fermented apple juice. Food Bioscience. 2019;27:30–36.
21. Amorim JC, Piccoli RH, Duarte, WF. Document details – Probiotic potential of yeasts isolated from pineapple and their use in the elaboration of potentially functional fermented beverages. Food Research International. 2028;107:518–527.
22. Kwaw E, Ma Y, Tchabo W, Apaliya MT, Wu M, Sackey AS, Xiao L, Tahir HE. Effect of lactobacillus strains on phenolic profile, color attributes and antioxidant activities of lactic-acid-fermented mulberry juice. Food Chemistry. 2018;250:148–154.
23. Demir N, Bahceci KS, Acar J. The effects of different initial Lactobacillus plantarum concentrations on some properties of fermented carrot juice. J. Food Process. Preserv. 2006;30:352–363.
24. Pereira ALF, Rodrigues S. Chapter 15 – turning fruit juice into probiotic beverages. Fruit juices, Academic Press. 2018:279–287.
25. Yamano T, Iino H, Takada M, Blum S, Rochat F. Improvement of the human intestinal flora by ingestion of the probiotic Improvement of the human intestinal flora by ingestion of the probiotic strain Lactobacillus johnsonii La1. Br. J. Nutr. 2006;95:303–312.
26. Hashemi SMB, Mousavi Khaneghah A, Kontominas MG, Eş I, Sant’Ana AS, Martinez RR, Drider D. Fermentation of sarshir (kaymak) by lactic acid bacteria: Antibacterial activity, antioxidant properties, lipid and protein oxidation and fatty acid profile. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2017;97:4595–4603.
27. Vera-Pingitore E, Jimenez ME, Dallagnol A, Belfiore C, Fontana C, Fontana P, Von Wright A, Vignolo G, Plumed-Ferrer C. Screening and characterization of potential probiotic and starter bacteria for plant fermentations. LWT Food Sci. Technol. 2016;71:288–294.
28. Divyashree S, Anjali PG, Deepthi BV, Somashekaraiah R, Mottawea W, Hammami R, Sreenivasa MY. Black cherry fruit as a source of probiotic candidates with antimicrobial and antibiofilm activities against Salmonella. South African Journal of Botany. 2022;150:861–872.
29. Oliveira FL, Arruda TYP, Morzelle MC, Pereira APA, Casarotti SN. Fruit by-products as potential prebiotics and promising functional ingredients to produce fermented milk. Food Research International. 2022;161:111841.