INFLUÊNCIA DO BIOPROCESSAMENTO NA CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE CAFÉS EXÓTICOS

Capítulo de livro publicado no livro do I Congresso Latino-Americano de Segurança de Alimentos. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/08082023-22

Este trabalho foi escrito por:

Thiago dos Santos LimaThiago Lima (0009-0000-7313-637X) (orcid.org) ^*

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

Resumo: Este artigo apresenta uma pesquisa sobre a influência do bioprocessamento nas características físico-químicas de cafés exóticos. O objetivo geral deste estudo foi investigar as alterações nos precursores de sabor causadas. Para alcançar esse objetivo, foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos: investigar as transformações bioquímicas, analisar os efeitos nos compostos voláteis responsáveis pelas características sensoriais e avaliar o impacto na qualidade sensorial. A metodologia utilizada incluiu a revisão de literatura relevante e a análise de dados de fontes secundárias. A pesquisa revelou que esse tipo de bioprocesso influencia a formação de precursores de sabor, como os aminoácidos e os açúcares de maior destaque, a exemplo da glicose e sacarose, resultando em perfis sensoriais únicos. Concluiu-se que o estudo dessas alterações é fundamental para aprimorar a compreensão e promover avanços na produção e comercialização. As considerações finais destacam a importância da continuidade da pesquisa nesse assunto para ampliar o conhecimento atual e estimular futuros desenvolvimentos na área.

Palavras–chave: precursores de sabor, qualidade sensorial, açúcar, especiais, indústria.

Abstract: This article presents research on the influence of bioprocessing on the physicochemical characteristics of exotic coffees. The general objective of this study was to investigate the alterations in the flavor precursors caused. To achieve this objective, the following specific objectives were established: to investigate the biochemical transformations, to analyze the effects on the volatile compounds responsible for the sensorial characteristics and to evaluate the impact on the sensorial quality. The methodology used included a review of relevant literature and analysis of data from secondary sources. The research revealed that this type of bioprocess influences the formation of flavor precursors, such as amino acids and sugars, resulting in unique sensory profiles. It was concluded that the study of these changes is essential to improve understanding and promote advances in production and marketing. Final considerations highlight the importance of continuing research on this subject to expand current knowledge and stimulate future developments in the area.

Keywords: flavor precursors; sensory quality. sugar. specials. industry.

INTRODUÇÃO

A influência do bioprocessamento, mecanismo que utiliza microrganismos como os fungos e bactérias com objetivo de realçar o sabor do café de acordo com as suas características físico-químicas, inclusive na busca por sabores exóticos e diferenciados, tem sido objeto de estudo e pesquisa na comunidade científica. Nesse contexto, é importante destacar a relevância dessa temática, pois esta é uma abordagem que visa explorar as transformações bioquímicas ocorridas durante o bioprocessamento do café, resultando em perfis sensoriais únicos e distintos.

O estudo da influência do bioprocessamento envolve a compreensão dos diferentes métodos e etapas envolvidos nesse processo, que se refere à manipulação dos microrganismos presentes nos grãos de café durante o processamento pós-colheita. A manipulação do café por meio de técnicas de bioprocessamento pode incluir fermentação controlada, secagem em condições específicas e intervenções microbianas direcionadas, sendo comuns as espécies bacterianas Erwinia e Klebsiella, mas cada região apresenta particularidades quanto ao bioprocesso de café (1). Essas práticas visam a alterar as características químicas e físicas do café, influenciando diretamente seu aroma, sabor e qualidade.

O bioprocessamento desempenha um papel crucial na formação de compostos voláteis responsáveis pelos atributos sensoriais distintos encontrados. Esses compostos incluem uma ampla gama de substâncias, como ácidos orgânicos, ésteres, aldeídos e outros compostos aromáticos. Além disso, as transformações bioquímicas induzidas afetam a estrutura física dos grãos de café, influenciando propriedades como densidade, porosidade e solubilidade.

Através de técnicas analíticas avançadas, como cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas e espectroscopia de infravermelho próximo, foi possível identificar e quantificar os compostos resultantes, bem como avaliar as mudanças físico-químicas ocorridas no café. Esses estudos contribuem para uma compreensão mais profunda dos mecanismos envolvidos na formação de características sensoriais específicas e na qualidade do café exótico, que se constitui em um produto de diferente sabor, mais extravagante e de caráter singular.

O bioprocessamento ajuda na compreensão dos efeitos dessas práticas, o que permite aos produtores e torrefadores explorarem a diversidade de perfis sensoriais encontrados nesses cafés, bem como otimizarem os processos de produção para alcançar características desejadas.

Portanto, o objetivo desta revisão bibliográfica narrativa é fornecer uma compreensão geral e atualizada sobre a influência do bioprocessamento na caracterização físico-química de cafés exóticos, analisando fontes confiáveis e os avanços recentes na área, a fim de contribuir para o campo acadêmico e fornecer a compreensão necessária para futuras pesquisas. Para alcançar esse objetivo geral, foram elaborados os seguintes objetivos específicos:

– Investigar as alterações causadas pelo bioprocessamento na composição físico-química;

– Analisar os efeitos nos precursores de sabor;

– Avaliar as mudanças nas características físicas, como danos aos grãos ou membranas.

A questão de pesquisa definida para orientar este estudo é a seguinte: Quais são as alterações nos precursores de sabor dos cafés exóticos causadas pelo bioprocessamento?

Além disso, essa pesquisa preencherá lacunas na literatura atual, uma vez que há uma necessidade de estudos mais aprofundados.

Este estudo também tem implicações práticas, uma vez que os resultados podem ser aplicados na indústria cafeeira, permitindo aprimoramentos nos processos de produção e beneficiamento. Além disso, a compreensão das alterações nos precursores de sabor pode auxiliar na criação de blends e no desenvolvimento de cafés especiais com características sensoriais únicas. Essa pesquisa fornecerá uma base sólida para futuras investigações nesse campo, estimulando o avanço científico e a inovação na indústria do café.

MATERIAL E MÉTODOS

A metodologia utilizada neste trabalho é uma revisão bibliográfica narrativa, que consiste em revisar e sistematizar as fontes bibliográficas sobre o tema em questão. Para selecionar os autores citados, foram realizadas pesquisas em bases de dados científicas, como Scielo, Capes e Google Acadêmico, bem como em livros e periódicos relevantes. Além disso, foram considerados materiais publicados nas línguas portuguesa, inglesa e espanhola.

A lista bibliográfica foi desenvolvida com base nos critérios analíticos dos títulos e uma breve leitura do resumo de cada trabalho. A divisão dos períodos foi determinada pelos últimos 05 anos, salvo os clássicos, obras escritas por autores consagrados e com significados que se destacam de maneira atemporal independentemente das características e qualidades de determinada sociedade , para garantir a atualidade e relevância das fontes (2). Assim, a metodologia utilizada neste trabalho possibilita uma revisão completa e atualizada do assunto, oferecendo uma base sólida para a conclusão da pesquisa e enriquecendo o acervo científico sobre o tema em questão.

Diante dos objetivos estabelecidos, o estudo se desenvolveu ao longo dos seguintes tópicos: Alterações na composição físico-química dos cafés exóticos causadas pelo bioprocessamento; Efeitos do bioprocessamento nos precursores de sabor dos cafés exóticos; Mudanças nas características físicas decorrentes do bioprocessamento em cafés exóticos; Importância e relevância da pesquisa sobre a influência do bioprocessamento na caracterização físico-química de cafés exóticos. Com a realização da pesquisa e o sucesso na resolução do problema sobre a influência do bioprocessamento nas características físico-químicas de cafés exóticos chegou-se a uma conclusão e uma bibliografia abrangente foi compilada.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Alterações na composição físico-química dos cafés exóticos causadas pelo bioprocessamento

A pesquisa bibliográfica baseia-se em documentos de caráter científico, de modo que é importante mencionar que de acordo com Soares (3), a revisão bibliográfica qualitativa é uma fonte confiável de informações, pois agrega conhecimento de fontes selecionadas e é uma forma eficiente de identificar lacunas no campo de pesquisa.

A partir de uma análise minuciosa da literatura científica, foram identificados estudos que comprovam a influência do bioprocessamento na concentração de compostos orgânicos e inorgânicos nos cafés exóticos, que são produzidos a partir de processos de fermentação induzida, buscando oferecer um sabor diferenciado em relação ao café processado por meio de fermentação natural (4). O bioprocessamento pode ser entendido como o processo de utilização de microrganismos vivos a fim de modificar o sabor do alimento.

Durante esse processo, há uma série de reações bioquímicas que alteram a composição físico-química dos grãos, resultando em variações nos teores desses compostos.

No que diz respeito aos compostos orgânicos, tem-se demonstrado ter um impacto significativo na formação e modificação dessas substâncias. Esses compostos podem incluir ácidos orgânicos, açúcares, polifenóis e outros compostos bioativos. O processo de fermentação controlada, por exemplo, pode levar à produção de ácidos orgânicos em diferentes concentrações, conferindo características específicas ao café exótico (5).

Sendo assim, também afeta a concentração de compostos inorgânicos. Estes podem ser minerais essenciais, como potássio, magnésio e cálcio, que desempenham um papel fundamental na qualidade do café. A interação entre os microrganismos presentes nos grãos e as substâncias inorgânicas pode resultar em modificações nessas concentrações, afetando a composição final do café exótico.

A literatura revela que o bioprocessamento exerce influência direta nas propriedades físico-químicas dos cafés. Essas alterações podem ser observadas em diferentes aspectos, incluindo acidez, pH, solubilidade e composição centesimal. Por exemplo, estudos indicam que pode resultar em variações significativas na acidez, conferindo-lhes características sensoriais únicas (6).

Outro aspecto importante do bioprocessamento é a influência na composição físico-química do café. Durante o processo, as alterações bioquímicas podem levar a modificações nos teores de lipídios, proteínas e carboidratos presentes nos grãos. Essas mudanças podem afetar diretamente as propriedades físicas e sensoriais (7)

Dessa maneira, também desempenha um papel crucial na solubilidade dos compostos presentes. Estudos indicam que diferentes métodos, como fermentação controlada e secagem em condições específicas, podem influenciar a capacidade de dissolução dos compostos solúveis, afetando a extração e a qualidade da bebida final (8).

Através da utilização de técnicas avançadas de análise, como espectroscopia e cromatografia, têm sido possível avaliar e quantificar essas modificações, proporcionando uma compreensão mais aprofundada dos efeitos na qualidade e nas características dos cafés (9).

Efeitos do bioprocessamento nos precursores de sabor dos cafés exóticos

A literatura científica apresenta uma variedade de transformações bioquímicas que ocorrem durante o bioprocessamento e que influenciam diretamente os precursores como aminoácidos livres e os açúcares redutores, que são responsáveis pelo realce de sabor nos cafés exóticos (10). Dentre essas transformações, destacam-se a degradação de carboidratos, a metabolização de ácidos orgânicos e a ativação de enzimas presentes nos grãos de café (11).

Durante o bioprocessamento, os carboidratos presentes nos grãos são submetidos a processos de fermentação, que resultam na produção de álcoois, ésteres e outros compostos voláteis. Esses compostos contribuem para a formação de aromas e sabores característicos. Além disso, a metabolização de ácidos orgânicos, como o ácido málico e o ácido cítrico, por microrganismos presentes durante o processo, leva à formação de ácidos voláteis, conferindo notas ácidas e frutadas (10).

Enzimas como as polifenol oxidases e as lipases são ativadas durante o processo, promovendo reações de oxidação e hidrólise que levam à formação de compostos voláteis e à liberação de ácidos graxos, respectivamente. Esses compostos são responsáveis por notas aromáticas específicas e pela riqueza de sabores encontrada (12).

Uma ampla variedade de microrganismos podem estar envolvidos no bioprocessamento, cada um com suas características metabólicas e contribuições específicas. Esses microrganismos podem influenciar o perfil sensorial por meio de diferentes vias metabólicas, como fermentação, hidrólise e metabolização de compostos presentes nos grãos (13).

A fermentação controlada, por exemplo, é um processo em que leveduras desempenham um papel importante na produção de álcoois, ésteres e outros compostos voláteis que contribuem para a formação de sabores característicos. As bactérias também podem desempenhar um papel relevante, especialmente na produção de ácidos orgânicos por meio da metabolização de ácidos presentes nos grãos, resultando em sabores ácidos e frutados (14).

Além disso, os fungos têm sido reconhecidos como participantes essenciais, atuando em diferentes etapas e contribuindo para a formação de compostos voláteis complexos. A interação entre os microrganismos e os substratos presentes nos grãos de café pode ocorrer de maneiras distintas, como a degradação de polissacarídeos pelos fungos, que libera açúcares fermentáveis, resultando na formação de aromas e sabores característicos (11).

Mudanças nas características físicas decorrentes do bioprocessamento em cafés exóticos

A fermentação controlada, uma etapa-chave do bioprocessamento, pode desencadear danos e alterações na estrutura dos grãos de café. Durante esse processo, a atividade microbiana e enzimática pode levar à degradação de polissacarídeos presentes nos grãos, resultando em modificações na estrutura da parede celular e na integridade do endosperma. Além disso, a fermentação pode promover a liberação de gases, levando à formação de espaços vazios dentro dos grãos (9).

A secagem dos grãos, etapa subsequente, também pode causar danos e alterações na estrutura dos mesmos. A aplicação de altas temperaturas durante o processo de secagem pode levar à contração dos grãos e à formação de rachaduras, comprometendo sua integridade física. Além disso, a velocidade e uniformidade da secagem podem influenciar na formação de defeitos, como grãos quebrados ou deformados (7).

O armazenamento dos grãos de café também pode levar a alterações na estrutura e qualidade. Condições inadequadas de armazenamento, como alta umidade ou variações de temperatura, podem resultar em problemas como a deterioração da estrutura celular, favorecendo a ação de microrganismos indesejáveis e afetando a qualidade sensorial do café. Através de técnicas avançadas de análise, como microscopia eletrônica de varredura e técnicas de imageamento, eles têm sido capazes de avaliar as mudanças morfológicas e estruturais ocorridas nos grãos durante as diferentes etapas do processo (11).

A membrana celular é uma estrutura essencial nos grãos de café, desempenhando um papel fundamental na manutenção da integridade das células e no controle das trocas de substâncias com o meio externo. Durante o bioprocessamento, a ação de microrganismos e enzimas presentes nos grãos pode levar a modificações na estrutura e composição dessa membrana (10).

Sendo assim, este pode afetar a integridade da membrana celular dos grãos de café. A atividade enzimática durante a fermentação, por exemplo, pode levar à degradação de componentes da membrana, resultando em mudanças na sua estrutura e permeabilidade. Isso pode influenciar a troca de substâncias e afetar o equilíbrio interno dos grãos de café.

No mais, também pode afetar a composição lipídica da membrana celular dos grãos de café. As modificações nos lipídios presentes na membrana podem resultar em alterações na fluidez e na organização molecular, influenciando as propriedades físicas e a funcionalidade da membrana. Por meio de técnicas analíticas avançadas, como análise de lipídios e microscopia eletrônica de varredura, têm sido possível avaliar as mudanças na estrutura e na composição da membrana celular e seu efeito na qualidade final do café.

Importância e relevância da pesquisa sobre a influência do bioprocessamento na caracterização físico-química de cafés exóticos

Uma das principais contribuições é o aprofundamento do entendimento dos processos de bioprocessamento e sua influência na qualidade do café. Por meio de pesquisas detalhadas, tem-se investigado as transformações bioquímicas, as alterações nas propriedades físico-químicas e os impactos nas características sensoriais. Essas descobertas têm sido cruciais para o desenvolvimento de práticas de processamento mais eficientes e sustentáveis, resultando em cafés de alta qualidade e diversidade de perfis sensoriais (15).

Assim, ao explorar as nuances e complexidades dos cafés exóticos, se destaca a importância da valorização das características sensoriais distintas de diferentes origens e variedades de café. Essa abordagem tem estimulado a produção e o consumo de cafés especiais, despertando o interesse de consumidores que buscam experiências sensoriais únicas e de alta qualidade.

Outra contribuição significativa é o aprimoramento das técnicas de análise e controle de qualidade do café. Tem-se impulsionado o desenvolvimento de métodos analíticos avançados, como cromatografia, espectrometria e imageamento, permitindo uma avaliação mais precisa e abrangente das características físico-químicas e sensoriais do café. Essas técnicas têm sido adotadas pela indústria para garantir a consistência e a autenticidade dos produtos, bem como para promover a rastreabilidade e a transparência em toda a cadeia de valor do café (13,14).

Uma das áreas em que os avanços científicos têm se mostrado aplicáveis é a otimização dos processos de bioprocessamento. Estes fornecem informações cruciais sobre as transformações bioquímicas, as alterações nas propriedades físico-químicas e os impactos nas características sensoriais. Esses conhecimentos têm sido aplicados pelos produtores e processadores de café para aprimorar suas técnicas de produção, resultando em cafés de melhor qualidade, com perfis sensoriais mais distintos e consistentes (9).

Dessa forma, a aplicabilidade prática dos resultados das pesquisas é evidente na área de controle de qualidade do café. Suas contribuições têm impulsionado o desenvolvimento e a adoção de métodos analíticos avançados, como cromatografia e espectrometria, que permitem a identificação precisa e a quantificação de compostos-chave relacionados à qualidade sensorial do café. Essas técnicas têm sido amplamente utilizadas pela indústria para avaliar a autenticidade, a consistência e a segurança dos produtos, garantindo a satisfação dos consumidores e promovendo a confiança no mercado.

Os estudos têm estimulado a valorização da diversidade de origens e variedades de café, impulsionando a produção e o consumo de cafés especiais. Essa abordagem tem contribuído para a criação de uma gama mais ampla de produtos, atendendo às demandas dos consumidores por experiências sensoriais únicas e de alta qualidade (12).

O que têm levado a uma compreensão mais profunda dos impactos ambientais e sociais do processamento do café, permitindo a implementação de práticas mais sustentáveis em termos de conservação de recursos, redução de resíduos e melhoria das condições de trabalho nas fazendas de café (8,17).

CONCLUSÕES

Ao final da pesquisa, foi possível concluir que este exerce de fato um impacto significativo na composição físico-química. Os estudos investigados evidenciaram alterações nos teores de compostos orgânicos e inorgânicos, bem como nas propriedades físico-químicas desses cafés, como acidez, pH e solubilidade. Além disso, constatou-se que também resulta em uma gama diversificada de compostos voláteis responsáveis pelas características sensoriais distintas encontradas nesses cafés.

No entanto, é importante destacar que apesar dos avanços e conhecimentos adquiridos até o momento, as pesquisas sobre o tema ainda são necessárias para aprimorar o entendimento atual e preencher possíveis lacunas na literatura científica. Novos estudos experimentais e abordagens analíticas mais refinadas podem fornecer entendimentos adicionais, aprofundando a compreensão sobre a influência desses processos nas características sensoriais e na qualidade desses cafés.

Em síntese, os resultados desta pesquisa confirmam a hipótese inicial, incluindo alterações na composição físico-química/centesimal e nos precursores de sabor. No entanto, são necessárias investigações futuras para ampliar o conhecimento científico nessa área, a fim de subsidiar a indústria cafeeira com informações relevantes para aprimorar a produção, beneficiamento e comercialização, bem como para explorar novas oportunidades sensoriais e de mercado.

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