Avaliação do perfil de metabolitos produzidos por diferentes leveduras utilizadas na produção de vinho de frutas

O aroma das bebidas alcoólicas fermentadas resulta da interação de compostos químicos como alcoóis,ésteres, ácidos, aldeídos e cetonas. Estes compostos são produzidos durante a fermentação,principalmente pelas leveduras e bactérias, ou podem estar presentes em pequenas quantidades nas frutas. Os compostos voláteis orgânicos são responsáveis pelo chamado bouquet, aroma e características gerais das bebidas. Durante a fermentação as leveduras podem produzir vários compostos em quantidades diferenciadas, podendo em algumas situações ocorrer a produção de compostos indesejáveis ou a produção de compostos desejáveis em quantidade excessiva. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de metabolitos (alcoóis, aldeídos, ésteres e ácidos orgânicos) por diferentes leveduras utilizadas na produção de vinhos de frutas. Foi utilizado mosto de framboesa com 16º Brix e pH 4,0. A fermentação foi realizada em frascos contendo 100 mL, nos quais foram inoculados 1 g/L de diferentes leveduras Saccharomyces. Após o término da fermentação os compostos presentes nas bebidas foram analisados por cromatografia gasosa (GC) e cromatografia líquida (HPLC). As leveduras com melhores resultados para produção de compostos voláteis foram a UFLA CA 15, S. bayanus CBS 1505 e CAT-1. Para alcoóis superiores (1-propanol, 2-metil-1- propanol, 2-metil-1-butanol, 3-metil-1-butanol e 2-feniletanol), as concentrações encontradas foram 260, 4 mg/L, 277,6 mg/L e 282,8 mg/L para as leveduras S. bayanus CBS 1505, UFLA CA 15 e CAT-1, respectivamente. Para a levedura VR-1, apesar da alta concentração de alcoóis superiores, foram encontradas elevadas concentrações de ácido acético (2,2 g/L) e metanol (83 mg/L). A presença de elevadas concentrações destes dois compostos é indesejada, pois o ácido acético está diretamente relacionado com a acidez da bebida e o metanol é um composto tóxico. Além do teor desejável de alcoóis superiores, as bebidas produzidas com as leveduras UFLA CA 15, S. bayanus CBS 1505 e CAT-1 apresentaram baixas concentrações de ácido acético e metanol

Efficiency of sugar-to-ethanol conversion by different Saccharomyces cerevisiae strains during raspberry must fermentation

The use of selected yeasts for winemaking gives multiple advantages over the traditional spontaneous fermentation. There is general agreement among experts that these yeasts should show low production of volatile acidity, high tolerance to alcohol, ethanol production according to the amount of sugar present in the must, total fermentation of sugars, high fermentation rate, growth at high temperature, low hydrogen sulfide production, low foaming, killer phenotype, low acetaldehyde production and good glycerol production. The objective of this study was to evaluate the production of ethanol by different Saccharomyces cerevisiae strains from raspberry must. Yeasts were grown in raspberry must with sugar content adjusted to 16º Brix with sucrose syrup and pH 4.0 adjusted with calcium carbonate. Batch fermentations (100 ml) were carried out at 22ºC. Sucrose, glucose, fructose and ethanol were determined by HPLC. The kinetics parameters, ethanol yield factor (Yp/s), fermentation efficiency (Ef), % of substrate conversion to ethanol and ethanol productivity (Qp) were calculated. S. cerevisiae VR-1 gave the highest Yp/s (0.49 g/g), followed by the strains UFLA FW 15 and CAT-1 (0.48 g/g). Among the yeast strains tested, S. cerevisiae UFLA CA 155 had the lowest Ef (77.5%) and S. cerevisiae VR-1 achieved the highest value of Ef (96%) at the end of fermentation. All the yeasts, except S. cerevisiae UFLA FW 1162, showed high values (> 97%) of conversion of substrate to ethanol. S. cerevisiae UFLA FW 15, VR-1 and BG showed the highest Qp of 1.49 g.l-1.h-1. The lowest Qp (1.15 g.l-1.h-1) was found for the strain UFLA FW 1162. It can be concluded that S. cerevisiae VR-1 showed the best performance for ethanol production during raspberry must fermentation

Profile of higher alcohols in fruit wines produced by different Saccharomyces cerevisiae

Higher alcohols are secondary yeast metabolites, and can have both positive and negative impacts on the aroma and flavour of wine. Concentrations lower than 300 mg/l of higher alcohols contribute to the aroma, while concentrations above 400 mg/l negatively influence the wine quality. The formation of these compounds is influenced by several factors like temperature, presence of nitrogen compounds and the type of yeasts used for the fermentation. The aim of this study was to evaluate the profile of higher alcohols in alcoholic beverage produced from the fermentation of raspberry must by different yeast. The pH of the must was adjusted to 4.0 by the addition of CaCO3 and the initial sugar concentration to 16 Brix (adjusted with sucrose syrup). Batch fermentations were carried out at 22º C. Higher alcohols were determined by gas chromatography (GC­FID). Five higher alcohols (1­propanol, 2­methyl­1­propanol, 2­methyl­1­butano, 3­methyl­1­butanol and 2­phenylethanol) were identified and quantified. 3­methyl­1­butanol was the alcohol found in highest quantity. The highest concentrations were 140.9 and 149.4 mg/l for the yeast UFLA CA1162 and UFLA CA15, respctively. The beverage produced by the yeast UFLA CA155 showed the highest concentration of 2­phenylethanol (29.1 mg/l). 1­propanol was found in similar values (21 mg/l) in raspberry wine fermented by the yeast UFLA CA11 and UFLA CA1174. The highest and lowest total concentrations of higher alcohols were 284.5 and 161.8 mg/l for the beverage produced by the yeast UFLA CA1162 and UFLA CA11, respectively. It can be concluded that raspberry wine with a total higher alcohol concentration similar to that considered desirable (300 mg/l) in alcoholic beverages can be produced by using the yeast UFLA CA1162

Profile of sugars comsumption in fruit wines produced by different Saccharomyces cerevisiae

In wine fermentation, the two main soluble sugars present in must (glucose and fructose) are fermented to ethanol, CO2 and other compounds. Wine yeasts have a slight preference for glucose compared to fructose resulting in a difference between glucose and fructose consumption. Fructose is approximately twice as sweet as glucose and its presence as a residual sugar has a much stronger effect on the final sweetness of wine. The objective of this study was to evaluate the profile of sugars consumption by different yeasts during fruit wines production. Different Saccharomyces cerevisiae were used in the fermentation of raspberry must with 16 ºBrix and pH adjusted to 4.0. Batch fermentations were carried out at 22ºC. The concentrations of sucrose, glucose and fructose were determined by HPLC. The total conversion of sucrose into glucose and fructose by yeast UFLA CA11 was the fastest, within the first 8 h of fermentation, while for the yeast UFLA CA1174 the total hydrolysis of sucrose occurred after 32 h of fermentation. For the yeasts UFLA CA15 and UFLA EU 60.1, the sucrose hydrolysis occurred after 12 and 16 h, respectively. As expected, for all yeasts, was confirmed a preferential and fast consumption of glucose in comparison to the consumption of fructose. The highest residual concentrations of glucose and fructose were respectively, 300 and 920 mg/l for yeast UFLA CA11 and 400 and 2100 mg/l for yeast UFLA CA1174. Based on the concentrations of ethanol and residual sugar, the best efficiency of conversion was 93.88% for the yeast UFLA CA15. The other yeasts showed an efficiency of 75.56% (UFLA EU 60.1), 82.08% (UFLA CA11) and 83.69% (UFLA CA1174). It can be concluded that the evaluated yeasts were able to ferment the main sugars present in raspberry must. The yeast UFLA CA15 showed the best performance with higher conversion efficiency, rapid hydrolysis of sucrose and low concentration of residual sugars at the end of fermentation

Identificação de microrganimos isolados de processos fermentativos: uma abordagem polifásica que inclui a técnica de MALDI-TOF MS

Ao longo das últimas duas décadas, o Laboratório de Fermentações do Departamento de Biologia da Universidade Federal de Lavras (UFLA) tem desenvolvido um trabalho de bioprospecção de milhares de isolados de bactérias, leveduras e fungos filamentosos provenientes de amostras de fermentação de alimentos indígenas, cacau, café, silagens, etc. As linhagens de microrganismos obtidas nos diferentes projetos em curso, ao longo deste tempo, têm sido usadas em processos fermentativos variados. Contudo, a idenfiticação e caracterização confiável deste material biológico tem sido uma tarefa que envolve muitos custos e mão-de-obra dedicada e qualificada. O MALDI-TOF MS é uma técnica físico-química atualmente difundida internacionalmente no campo da microbiologia. A técnica tem dado um grande contributo para o conhecimento científico acerca da identificação de microrganismos ao nível de espécie e, em alguns casos, ao nível de linhagem. Trata-se de uma ferramenta que já tem sido eficazmente utilizada em testes de identificação rápida em microbiologia clínica, alimentar e ambiental. Recentemente, com a implementação da técnica de MALDI-TOF MS no Laboratório de Fermentações da UFLA, a identificação e caracterização dos microrganismos em estudo foi aprimorada. Uma abordagem polífasica para a identificação rápida e confiável desses microrganismos foi redesenhada e posta em prática. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo principal apresentar o work-flow, que inclui técnica de MALDI-TOF MS, para a identificação e caracterização de microrganismos provenientes de nichos variados e, alguns deles complexos, em um laboratório de pesquisa que isola milhares de linhagens microbianas durante a execussão dos seus projetos de pesquisa

Efeito da concentração do mosto e temperatura na fermentação para produção de vinho de frutas

Tradicionalmente o vinho é uma bebida alcoólica, a qual é produzida pela fermentação de uvas frescas, no entanto, diversas frutas apresentam características (teor de açucares, pH) que tornam possível seu uso na produção de vinho. Nos últimos anos vêm crescendo o número de trabalhos de pesquisa relativos ao emprego de outras frutas na produção de vinhos, destacando-se o kiwi, banana, cajá, manga, acerola, jabuticaba, cacau, laranja e gabiroba. Fatores como temperatura de fermentação e concentração de açúcares no mosto exercem grande influência no metabolismo das leveduras e consequentemente influenciam também a qualidade final da bebida produzida. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da concentração do mosto (A) e temperatura (B) na conversão do substrato em etanol (Yp/s) utilizando a metodologia de superfície de resposta. O mosto de framboesa foi preparado em 3 diferentes concentrações (14, 18 e 22º Brix), sendo a correção realizada com adição de sacarose. A levedura S. cerevisiae UFLA CA 15 foi inoculada (1 g/L) em 100 mL de mosto e os frascos foram colocados em 3 diferentes temperaturas (17, 22 e 27º C). As concentrações de açúcares e etanol foram determinadas por HPLC. De acordo com a análise estatística, a concentração do mosto apresentou um efeito linear positivo, significativo a 95% de confiança; enquanto que o efeito da temperatura foi do tipo quadrático e negativo, significativo a 99% de confiança. O modelo que melhor descreve a variação da resposta em função das variáveis na faixa de valores estudados pode ser expresso pela equação: 0,49 + 0,019*A 0,045*B2, sendo A e B os valores codificados das variáveis concentração do mosto e temperatura, respectivamente. Os melhores resultados de YP/S foram obtidos a 22º C, empregando um mosto com 22º Brix. Em uma próxima etapa do experimento será avaliado o efeito da concentração do mosto e temperatura no perfil de compostos voláteis (alcoóis, ésteres, aldeídos, cetonas e outros) dos vinhos produzidos

Characterization of different fruit wines made from cacao, cupuassu, gabiroba, jaboticaba and umbu

The main aim of this work was to produce fruit wines from pulp of gabiroba, cacao, umbu, cupuassu and jaboticaba and characterize them using gas chromatography–mass spectrometry for determination of minor compounds and gas chromatography-flame ionization detection for major compounds. Ninety-nine compounds (C6 compounds, alcohols, monoterpenic alcohols, monoterpenic oxides, ethyl esters, acetates, volatile phenols, acids, carbonyl compounds, sulfur compounds and sugars) were identified in fruit wines. The typical composition for each fruit wine was evidenced by principal component analysis and Tukey test. The yeast UFLA CA 1162 was efficient in the fermentation of the fruit pulp used in this work. The identification and quantification of the compounds allowed a good characterization of the fruit wines. With our results, we conclude that the use of tropical fruits in the production of fruit wines is a viable alternative that allows the use of harvest surpluses and other underused fruits, resulting in the introduction of new products into the market.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Brasil (CNPq) and CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Coleção de culturas de microbiologia agrícola da UFLA (CCMA-UFLA): da requalificação à certificação baseada na ISO 9001:2008

A Coleção de Culturas de Microbiologia Agrícola da Universidade Federal de Lavras (CCMA-UFLA) é uma coleção de culturas de microrganismos sediada no Laboratório de Microbiologia das Fermentações da UFLA. A CCMA-UFLA possui um acervo de mais de 4000 culturas de leveduras, fungos filamentosos e bactérias, isolados principalmente de café, cacau, silagem, frutos do cerrado e bebidas indígenas. Ao longo dos últimos 16 anos em funções, a CCMA-UFLA atua como uma infraestrutura universitária com a missão de aceitar depósitos, preservar e fornecer linhagens de microrganismos, bem como as informações associadas para fins de pesquisa e ensino em microbiologia agrícola e áreas afins. A CCMA-UFLA atua, a nível global sob regulamentações nacionais e internacionais, como uma unidade baseada no conhecimento, cooperando com instituições nacionais e estrangeiras. Considerando o panorama mundial que aponta para necessidade de reforço e modificações dos centros de recursos biológicos, conforme descrito no relatório da OCDE, Biological Resource Centres – Underpinning the Future of Life Sciences and Biotechnology, a CCMA-UFLA iniciou o processo de requalificação do seu acervo de microrganismos visando a implementação do sistema de gestão da qualidade (SGQ) baseado na ISO 9001:2008. Este processo tem sido desenvolvido em articulação com a Micoteca da Universidade do Minho (MUM), que é uma coleção de fungos filamentosos de referência internacional, já certificada por este referencial normativo. O presente trabalho pretende trazer a público os últimos avanços no planejamento e ações realizadas neste âmbito de requalificação/certificação da CCMA-UFLA