Aspectos microbiológicos, perfil químico e sensorial de cafés fermentados em biorreatores

Abstract

O café é uma das commodities mais negociadas em todo o mundo e apresenta grande importância econômica no Brasil, principal produtor e exportador mundial. No setor cafeeiro, a pós-colheita do café é relevante por conferir impactos significativos na qualidade química e sensorial da bebida. Nesta etapa, o processo de fermentação ocorre de forma espontânea, através dos microrganismos presentes no fruto e no ambiente. No entanto, devido à falta de controle e padronização da qualidade, novos métodos para a condução da fermentação são necessários para a modulação do perfil sensorial da bebida final. O objetivo da pesquisa foi investigar a diversidade microbiana em diferentes fermentações utilizando a mesma metodologia, avaliar o perfil químico e sensorial de cafés fermentados em biorreatores, em diferentes regiões produtoras do estado de Minas Gerais, Brasil. Duas cidades no Sul de Minas (Carmo de Minas e Três Pontas), uma em Matas de Minas (Lajinha) e outra no Cerrado (Monte Carmelo). Dois processos foram realizados, café natural e café descascado (CD). A população de bactérias e leveduras foram avaliadas por plaqueamento em superfície. Os compostos químicos foram analisados por Ressonância Magnética Nuclear (RMN de 1H). A análise sensorial foi conduzida pelo método TDS (Temporal Dominance of Sensations). Houve diferença significativa na contagem populacional entre os diferentes tempos e entre os processamentos. A região Sul de Minas apresentou contagens superiores durante a fermentação. As leveduras Hanseniaspora opuntiae, Torulaspora delbrueckii, Pichia kluyveri, foram detectadas apenas nas cidades de Carmo de Minas (CM), Três Pontas (TP) e Lajinha (LAJ), respectivamente. Em Monte Carmelo (MC), Saccharomyces cerevisiae foi detectada em maior abundância. As bactérias Zymomonas mobilis e Leuconostoc lactis foram detectadas somente em CM. Acinetobacter johnsonii, A. oryzae e Enterobacter cloacae foram detectadas apenas em TP. Enterobacter hormaechei foi detectada apenas em LAJ. Bacillus cereus em MC. A composição química e o perfil sensorial foram influenciados pela alteração da forma de fermentação. A RMN de 1H, juntamente com a análise de componentes principais (PCA), mostraram agrupamento entre os cafés fermentados em biorreatores e o controle. As curvas de TDS variaram de acordo com a região e com o tipo de processamento pós-colheita realizado. Dentre as cidades estudadas, no café natural em MC e no CD em LAJ, os atributos caramelo e chocolate foram dominantes e específicas, respectivamente. Os atributos caramelo e amadeirado foram detectados apenas em MC, no café natural e café descascado, respectivamente. A dominância do atributo frutado foi comum em LAJ no café natural e em CM e TP no café descascado. A condução da fermentação em batelada, em ambiente fechado, com limitação de oxigênio e anaerobiose induzida pela microbiota epifítica, afetou a microbiota e alterou a composição química e sensorial. A microbiota apresentou comportamento diferente nas distintas variedades. A diversidade em cada fazenda indicou uma microbiota específica para a região geográfica e influenciou os sabores. Os cafés fermentados em biorreatores apresentaram mais compostos químicos precursores de sabores e aromas, e foram correlacionados ao café verde, e mais atributos sensoriais foram percebidos em relação ao controle.

The coffee is one of the most appreciated commodities worldwide, bearing great economic importance in Brazil, the main world producer, and exporter. In the coffee sector, coffee post-harvesting is relevant, once it grants significant impacts, both on the chemical and sensory quality of the beverage. At this stage, the fermentation process takes place, spontaneously, due to microorganisms present in the fruit as well, as in the environment. However, due to the lack of control, new methods for conducting fermentation are necessary for modulation of the sensory profile of the final beverage. The research aimed to investigate the microbial diversity in different fermentations, using the same methodology, chemical, and sensory profiles of fermented coffees, in bioreactors, in three producing regions of Minas Gerais, Brazil. Two cities in Sul de Minas (Carmo de Minas and Três Pontas), one in Matas de Minas (Lajinha), and another one in the Cerrado (Monte Carmelo). Two processes were carried out, natural coffee beans and pulped coffee (PC). The population of bacteria was evaluated by surface plating. The chemical compounds were analyzed through Nuclear Magnetic Resonance (1H NMR). The sensory analysis were conducted by TDS (Temporal Dominance of Sensations). There was a significant difference in population scoring between different times and between. The South de Minas region had higher count during the fermentation. Hanseniaspora opuntiae, Torulaspora delbrueckii, and Pichia kluyvei yeast were detected only in the cities of Carmo de Minas (CM), Três Pontas (TP), Lajinha (LAJ), respectively. In Monte Carmelo (MC), Saccharomyces cerevisiae was detected in vast abundance. The bacterias Zymomonas mobilis and Leuconostoc lactis were detected only in CM. Acinetobacter johnsonii and Enterobacter cloacae were detected only in the TP region. Enterobacter hormaechei was detected only in LAJ. Bacillus cereus only in MC. Hanseniaspora uvarum, Lactobacillus plantarum, Leuconostoc mesenteroides, and Weissella cibaria were detected in all the regions. The chemical composition and the sensory profile were influenced, as the fermentation process changed. The 1H NMR, along with the principal component analysis (PCA), allowed the separation between the green coffee beans fermented in bioreactors and control. The TDS curves varied with the region and the type of post-harvest processing performed. Among the cities studied, in natural coffee in the MC, and the pulped coffee in LAJ, caramel and chocolate attributes were dominant and specific, respectively. The caramel and woody attributes were detected only in MC, in natural coffee, and pulped coffee, respectively. The dominance of the fruity attribute was typical in LAJ, in the natural coffee and in CM and TP in the pulped coffee. The conduction of batch fermentation, closed environment, with oxygen limitation and anaerobiosis, induced by epiphytic microbiota, affected the microbiota and altered the chemical and sensory composition. The microbiota presented different behavior in different varieties. The diversity in each farm indicated a specific microbiota for the geographic region and influenced the flavors. The coffees fermented in bioreactors presented more chemical compounds precursors of flavors, and aromas were correlated with green coffee, and more sensory attributes were perceived to control.