Fermentação anaeróbica autoinduzida (SIAF) com e sem inoculação de leveduras: viabilidade da semente, composição química e qualidade sensorial do café

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Resumo

A fermentação do café ocorre devido a produção de metabolitos produzidos por microrganismos epifíticos presentes no próprio fruto e são transferidos ́para o interior do grão. Além disso, durante a fermentação, processos metabólicos de germinação são iniciados dentro da semente, afetando a viabilidade do embrião, a composição química e a qualidade sensorial do café. Nesse contexto, nosso objetivo foi avaliar os efeitos da fermentação do café na viabilidade das sementes e na qualidade sensorial da bebida utilizando leveduras como culturas iniciadoras (Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543, Candida parapsilosis CCMA 0544 e Torulospora delbrueckii CCMA 0684), por fermentação anaeróbica induzida (SIAF) em Coffea arabica L. variedade Topazio amarelo, por processamento natural e despolpado. Monitoramento das leveduras foi realizado por reação em cadeia da polimerase em tempo real (qPCR), análise de ácidos orgânicos (cítrico, málico, succínico e lático) e açúcares (sacarose, glicose e frutose) por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Compostos voláteis por cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS). A viabilidade e os danos das sementes foram monitorados por teste de tetrazólio, condutividade elétrica, teste de germinação de sementes e análise enzimática por eletroforese em gel (catalase, álcool desidrogenase, esterase e isocitrato liase). As leveduras S. cerevisiae e T. delbrueckii apresentaram as maiores populações durante a fermentação em comparação com o tratamento de controle SIAF e o processo convencional sem inoculação. Observou-se diminuição na concentração de açúcares (sacarose, glicose e frutose) e ácidos (cítrico, málico e succínico). Os tratamentos processados pelo SIAF apresentaram produção de ácido lático no final da fermentação (o tratamento controle SIAF apresentou a maior produção com 8,33 g/kg no café descascado e 3,95 g/kg no café natural). Enzimas chave dos processos metabólicos de germinação (isocitrato liase e endo- β-mananase) demonstraram o início da germinação durante a fermentação do café, bem como processos de defesa contra estresse oxidativo (esterase e catalase) e ambiental (anaerobiose determinado por álcool desidrogenase). Alterações na qualidade fisiológica das sementes foram identificadas, incluindo diminuição da viabilidade embrionária pelo teste de tetrazólio (o tratamento inoculado com S. cerevisiae foi o tratamento com menor % de viabilidade embrionária, com 52,5 no café natural e 60,0 no café despolpado). O tratamento convencional processado com café natural não apresentou diminuição na % de germinação das sementes. Todos os cafés obtiveram notas superiores a 80 pontos. Os cafés com maior pontuação sensorial foram obtidos de inoculados e fermentados pelo SIAF; levedura T. delbrueckii (86,50) em café despolpado e levedura C. parapsilosis (85,90) em café natural. Os cafés fermentados pelo SIAF foram caracterizados pelos aromas e sabores cítricos, caramelo, mel, chocolate e castanha. O processo de fermentação do café por SIAF com inoculação de levedura afetou a viabilidade do grão de café, mas não a qualidade sensorial da bebida, indicando que a utilização de starters de levedura pelo método SIAF favorece a produção de cafés especiais com características sensoriais diferenciadas.

Abstract

Coffee fermentation occurs due to the production of metabolites produced by epiphytic microorganisms present in the fruit itself and transferred to the interior of the grain. In addition, during fermentation, germination metabolic processes are initiated within the seed, affecting the embryo's viability, the chemical composition, and the sensory quality of the coffee. In this context, our objective was to evaluate the effects of coffee fermentation on seed viability and sensory quality of the beverage using yeast as starter cultures (Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543, Candida parapsilosis CCMA 0544 and Torulospora delbrueckii CCMA 0684), by induced anaerobic fermentation (SIAF) in Coffea arabica L. Variety Yellow Topaz, by natural and pulped processing. Yeast monitoring was performed by real-time polymerase chain reaction (qPCR), analysis of organic acids (citric, malic, succinic, and lactic) and sugars (sucrose, glucose, and fructose) by high-performance liquid chromatography (HPLC). Volatile compounds by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Seed viability and damage were monitored by tetrazolium test, electrical conductivity, seed germination test, and enzymatic analysis by gel electrophoresis (catalase, alcohol dehydrogenase, esterase, and isocitrate lyase). Yeasts S. cerevisiae and T. delbrueckii showed the highest populations during fermentation compared with the control SIAF treatment and the conventional process without inoculation. A decrease in the concentration of sugars (sucrose, glucose, and fructose) and acids (citric, malic, and succinic) was observed. Treatments processed by SIAF showed lactic acid production during the end of fermentation (the control treatment SIAF showed the highest production with 8.33 g/kg in pulped coffee and 3.95 g/kg in natural coffee). Key enzymes of the metabolic processes of germination (isocitrate lyase and e endo-β-mannanase) demonstrated the beginning of germination during coffee fermentation, as well as processes of defense against oxidative (esterase and catalase) and environmental stress (anaerobiosis determined by alcohol dehydrogenase). Changes in seed physiological quality were identified, including decreased embryonic viability by tetrazolium test (the treatment inoculated with S. cerevisiae was the treatment with the lowest % embryonic viability, with 52.5 in natural coffee and 60.0 in pulped coffee). The conventional treatment processed by natural coffee did not show a decrease in the % of seed germination. All coffees obtained scores greater than 80 points. The coffees with the highest sensory score were obtained from inoculated and fermented by SIAF; yeast T. delbrueckii (86.50) in pulped coffee and yeast C. parapsilosis (85.90) in natural coffee. Coffees fermented by SIAF were characterized by aromas and flavors of citrus, caramel, honey, chocolate, and chestnut. The coffee fermentation process by SIAF with yeast inoculation affected the viability of the coffee bean but not the sensory quality of the drink, indicating that the use of yeast starters by the SIAF method favors the production of special coffees with differentiated sensory characteristics.

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MARTINEZ JIMENEZ, E. J. Fermentação anaeróbica autoinduzida (SIAF) com e sem inoculação de leveduras: viabilidade da semente, composição química e qualidade sensorial do café. 2023. 107 p. Tese (Doutorado em Ciência dos Alimentos)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.

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