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Application of microrganisms for coffee fermentation
(Universidade Federal de Lavras, 2018-03-23) Ribeiro, Luciana Silva; Schwan, Rosane Freitas; Evangelista, Suzana Reis; Miguel, Maria Gabriela da Cruz Pedrozo
Arabica coffees of three varieties present distinct results when inoculated with microorganisms. The attempt to improve coffee quality can be implemented at different stages of coffee production. Presence of microorganisms during coffee fermentation directly interferes with the quality and characteristics of final beverage. The aim of this study was to evaluate the effect on coffee quality of inoculation of different microorganisms and also to study a bacteriological composition of coffees processed by wet fermentation. Three varieties of coffees studied at work: Ouro amarelo, Mundo novo and Catuaí Vermelho, mining region (Cerrado Mineiro and Southern of Minas Gerais). Ouro amarelo and Novo mundo processed by semi-dry method inoculated with three yeast strains (Saccharomyces cerevisiae CCMA 0200 and CCMA 0543; Torulaspora delbrueckii CCMA 0684). Two sensory analysis techniques were used (Cup Test and Temporal Dominance of Sensations). It was possible to observe that Ouro Amarelo variety obtained higher scores for evaluated attributes. The use of the CCMA 0543 and CCMA 0684 strains improved the sensory quality of the beverages. The second aspect discussed in this work is the diversity and effect of the inoculation of bacteria in fermentation of coffee by the wet process. Initially, a bacterial diversity was studied (Ouro amarelo, Mundo Novo and Catuaí Vermelho). Through identification techniques such as MALDI-TOF (Array Assisted Laser Desorption / Ionization - Time of Flight) and sequencing it was possible to identify 41 species of bacteria. In addition, some target compounds were quantified through HPLC (High Performance Liquid Chromatography) and CG-MS (Gas Chromatography and a mass spectrometer). According to the results, Lactobacillus plantarum and Leuconostoc mesenteroides were found in all varieties. Citric acid was detected at high concentrations and as the main classes of volatiles found were acids, alcohols, aldehydes and hydrocarbons. The sensorial profile demonstrates the presence of sensations of acidity (Ouro amarelo and Catuaí vermelho), bitterness, chocolate and nuts (Novo mundo) and sweetness (Catuaí vermelho). And finally, some species tested for their fermentation capacity to be applied as a starter culture in coffee of the Catuaí vermelho, in wet fermentation process. Strains Pantoea dispersa CCMA 1203; Cellulosimicrobium cellulans 1186, L. mesenteroides CCMA 1105 and L. plantarum CCMA 1065 presented better results in relation to acid production and changes in volatile profile during fermentation. These strains are strongly selective to be as well as starter cultures in wet fermented coffee. However, it is concluded that the inoculation of microorganisms in coffee is a highly promising alternative, being dependent on the variety and type of processing to be applied.
Aproveitamento dos resíduos do processamento semi-seco do café para a produção de compostos de valor agregado
(Universidade Federal de Lavras, 2014-02-27) Hermosa, Verónica Alejandra Bonilla; Schwan, Rosane Freitas
O café é um dos produtos mais cultivados no mundo. Durante o processamento semisseco do café, é gerada uma quantidade significativa de polpa e águas residuárias geradas na desmucilagem do fruto. O objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade de produção de etanol e compostos voláteis aromáticos a partir da fermentação desses resíduos, testando oito diferentes estirpes de leveduras. Os experimentos de fermentação foram realizados em 100 mL de meio, composto por uma mistura de polpa de café moída e água residuária. A estirpe Hanseniaspora uvarum UFLA CAF76 apresentou o melhor desempenho fermentativo, razão pela qual foi selecionada para avaliar diferentes composições de meio de cultura e de tamanho de inóculo, visando o aprimoramento do desempenho da fermentação. Os melhores resultados foram obtidos com as seguintes condições: 12% p/v de polpa de café, 1 g/L de extrato de levedura e 0,3 g/L (peso seco) de inóculo. Utilizando essas condições foi realizada outra fermentação em 1 L de meio de cultura, atingindo um alto rendimento de etanol, alta produtividade e alta eficiência de conversão de açúcares em etanol, com valores de 0,48 g/g, 0,55 g/L h e 94,81%, respectivamente. Além disso, foram identificados vinte e um compostos voláteis, na fermentação com H. uvarum UFLA CAF76, correspondentes aos grupos de álcoois superiores, acetatos, terpenos, aldeídos e ácidos voláteis. Tais resultados indicaram que os resíduos da indústria de café têm potencial para serem usados como substratos para a produção de compostos de valor agregado. O processo descrito neste trabalho poderá ajudar tanto à conservação do meio ambiente quanto à melhora da economia dos fazendeiros produtores de café. Por outro lado, H. uvarum UFLA CAF76 demonstrou alta capacidade fermentativa utilizando os resíduos do café, sendo uma levedura interessante para posteriores estudos.
Aspectos microbiológicos, perfil químico e sensorial de cafés fermentados em biorreatores
(Universidade Federal de Lavras, 2020-03-04) Pereira, Thayanna Scopel; Schwan, Rosane Freitas; Batista, Nádia Nara
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.
Atividade proteolítica de bactérias, leveduras e fungos isolados dos frutos e grãos de café (Coffea arábica L.)
(Universidade Federal de Lavras, 2005-02-28) Rodarte, Mirian Pereira; Schwan, Rosane Freitas
As proteases constituem um dos mais importantes grupos de enzimas industriais, sendo empregadas em diversos setores, como na indústria de detergentes, indústria alimentícia, indústria farmacêutica, tratamento de couro, recuperação de prata em filme de raios X e tratamento de resíduos industriais. Estas enzimas catalisam a reação de hidrólise das ligações peptídicas em proteínas e encontram-se em todos os organismos vivos, uma vez que realizam funções metabólicas essenciais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade proteolítica de bactérias, leveduras e fungos filamentosos isolados de frutos e grãos de café em diferentes valores de pH (3,0; 5,0 e 9,0). Foram utilizados 143 isolados que foram avaliados qualitativamente pelo teste de hidrólise da caseína. O percentual de isolados caseinolíticos foram para bactérias, leveduras e fungos filamentosos, respectivamente 50%, 48,71% e 2,63%. Os isolados caseinolíticos selecionados foram cultivados em meio líquido acrescido de caseína como indutor em frascos sob agitação. O sobrenadante obtido do processo fermentativo após centrifugação ou filtração foi utilizado para a quantificação proteolítica, caracterizando-a nos três valores de pH. Dentre os isolados bacterianos os que apresentaram as maiores atividades proteolíticas foram Bacillus megaterium, Bacillus polymyxa, Enterobacter agglomerans, Kurthiasp, Pseudomonas paucimobilis e Tatumella ptyseos. Apenas um isolado de levedura apresentou atividade proteolítica, não sendo significativa. Dentre os fungos proteolíticos os que apresentaram as maiores atividades foram Aspergillus. dimorphicus, Aspergillus ochraceus, Fusarium moniliforme, Fusarium solani, Penicillium fellutanum e Penicillium waksmanii. A maior atividade dentre as bactérias foi produzida por E. agglomerans (29,74 UP) e, dentre os fungos filamentosos, por A. ochraceus (48,75 UP), ambos em pH 9,0, nas condições do experimento.
Avaliação da microbiota presente no processamento úmido do café e do uso de culturas iniciadoras no processamento natural e semi-seco
(Universidade Federal de Lavras, 2014-04-08) Evangelista, Suzana Reis; Schwan, Rosane Freitas
O café está entre as bebidas mais consumidas, e é um produto de grande importância para a economia do Brasil, principal país produtor e exportador. Existe uma microbiota presente no café composta por leveduras, fungos e bactérias. Durante o processamento dos frutos, a atividade metabólica desta microbiota natural pode influenciar na qualidade final do produto. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o uso de leveduras como culturas iniciadoras no processamento natural e semi-seco do café, e conhecer a microbiota presente durante o processamento úmido do café. Métodos dependentes e independentes (PCR-DGGE) decultivo foram utilizados para avaliar a microbiota. As técnicas cromatográficas – cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e cromatografia gasosa (GC) foram usadas para caracterização do perfil de ácidos e compostos voláteis. A metodologia Temporal Dominance of Sensations (TDS) foi utilizada na análise sensorial. O uso de culturas iniciadoras no processamento semi-seco do café, demonstrou ser uma alternativa para se obter um produto diferenciado. Os ácidos propiônico e butírico, que podem prejudicar as características sensoriais, não foram detectados, a presença de culturas iniciadoras promoveu uma maior concentração de voláteis no café torrado e proporcionou um sabor de caramelo, sendo os melhores resultados obtidos para Candida parapsilosis UFLA YCN448 e Saccharomyces cerevisiae UFLA YCN727. Durante o processamento úmido do café foi possível identificar uma grande variedade de espécies de levedura, sendo as principais Pichiacaribbica (53%), Hanseniaspora uvarum (35.57%), Torulaspora delbrueckii (50%), e de bactérias, sendo as principais Staphylococcus warneri, Erwinia persicina (19.61%), Enterobacter asburiae (41.80 %) e Leuconostoc mesenteroides. O uso da técnica de DGGE combinado com o método dependente de cultivo foi necessário para se obter uma melhor avaliação das espécies de micro- organismos presentes durante a fermentação do café.
Avaliação química e sensorial de café catuaí amarelo fermentado pelo processamento por via seca com inoculação de leveduras
(Universidade Federal de Lavras, 2017-02-15) Bressani, Ana Paula Pereira; Schwan, Rosane Freitas
O café é uma bebida popular consumida em todo o mundo e sua qualidade está diretamente relacionada ao sabor e aroma. O objetivo deste estudo foi avaliar a ação de leveduras selecionadas, inoculadas diretamente em diferentes métodos de inoculação (café cereja fermentado por via seca em terreiro suspenso (D) e em baldes, durante 16 horas antes de ser levado para o terreiro suspenso (B)) para secagem ao sol. Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543, Candida parapsilosis CCMA 0544 e Torulospora delbrueckii CCMA 0684 foram inoculadas separadamente e o controle sem inoculação. A composição centesimal foi avaliada no fruto do café. Amostras foram coletadas para análise de qPCR (persistência do inóculo) e para análise química por HPLC (cafeína, ácidos clorogênicos, trigonelina ácidos orgânicos e açucares) e GC-MS (compostos voláteis). A análise sensorial foi realizada no café torrado através da prova de xícara, de acordo com Specialty Coffee Association of America (SCAA). Todos os tratamentos com leveduras diretamente inoculadas apresentaram maiores concentrações de ácidos cítrico e málico quando comparados com o método em balde. Concentração de cafeína, ácidos clorogênicos e trigonelina, variaram entre os métodos de inoculação. No total, duzentos e dezessete compostos voláteis foram identificados. Todos os tratamentos originaram cafés especiais, e o tratamento com Saccharomyces cerevisiae 0543 B obteve a pontuação mais alta no teste de xícara, com notas de banana e caju. O tratamento com Candida parapsilosis CCMA 0544 inoculado diretamente foi melhor do que o mesmo tratamento inoculado em balde, e o tratamento com Torulospora delbruekii CCMA 0684 mostrou bons resultados para ambos os métodos utilizados
Bactérias e fungos associados ao café natural e ao material envolvido na colheita
(Universidade Federal de Lavras, 2003-06-25) Falqueto, Silvia Altoé; Schwan, Rosane Freitas
Fungos fílamentosos, leveduras e bactérias foram isolados a partir de amostras de café processado por via seca (café natural) e de material (peneiras, derriçadoras, recolhedoras, panos e mãos de operários) associado à colheita. A maior parte dos 195 isolados bacterianos (157 isolados) pertence ao gênero Bacillus, cuja espécie mais abundante foi Bacillus licheniformis (68 isolados). Do mesmo gênero, B. firmus foi a segunda espécie mais abundante, com 17 isolados, seguida por B. coagulam (16) e B.polymyxa e B. cereus/thuringiensis (13 isolados cada). B. larvae e B. alvei apareceram com 6 isolados cada, B. subtilis com 5, B. sphaericus eB. lentimorbus/popilliae com 4 cada, B. pumilus com 2 e B. stearothermophilus, B. macerans e B. brevis com um isolado cada. As outras bactérias incluíram bastonetes não esporulados (16 isolados) dos quais quatro são Carnobacterium mobile, e 18 que não se encaixaram em nenhum dos gêneros propostos nos manuais de identificação utilizados. Também foram obtidos 14 cocos gram-positivos e 4 bactérias gram-negativas (2 cocos e 2 bastões) que não se encaixaram em nenhum dos gêneros propostos nos manuais de identificação utilizados. Entre os 93 fungos isolados, 80 foram identificados até gênero. Os gêneros encontrados foram Fusarium (55 isolados), Penicillium (19 isolados), Aspergillus (4 isolados) e Cladosporium (2 isolados). As 198 leveduras não foram identificadas. As bactérias foram testadas quanto à capacidade de produção de poligalacturonase (PG) e pectina liase (PL), duas enzimas do complexo pectmolítico. Nenhum isolado produziu PG, mas 17 isolados produziram PL. Dos 17 isolados produtores, 11 eram B. licheniformis. A maior parte das espécies de Bacillus isoladas pode ser encontrada no solo, podendo ser esta a via de contaminação do café por estes microrganismos. Alguns isolados de bactérias e de fungos foram obtidos de equipamentos, possivelmente trazidos pela poeira. O pequeno número de isolados produtores de PL pode estar atuando apenas restritamente no desprendimento da mucilagem. Os gêneros de fungos encontrados são muito comuns em frutos de café, sendo que Fusarium está associado a bebidas de pior qualidade, Cladosporium a bebidas de melhor quahdade e Penicillium e Aspergillus à produção de micotoxinas.
Coffee protein profiles during fermentation using different yeast inoculation methods
(Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa, 2020) Bressani, Ana Paula Pereira; Martinez, Silvia Juliana; Vilela, Leonardo de Figueiredo; Dias, Disney Ribeiro; Schwan, Rosane Freitas
The objective of this work was to evaluate the protein profiles of natural and semidry fermented Coffea arabica, either subjected to treatments with different yeast inoculation methods with starter culture or to na uninoculated control. Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543 and Candida parapsilosis CCMA 0544 were separately inoculated into coffee by directly spraying the cherries on a terrace or in buckets, for 16 hours before sun drying. Protein quantification showed a significant difference between the protein profiles of the samples collected after natural dry fermentation. The MALDI-TOF MS analysis generated a list of 96 peaks with different massto- charge ratios (m/z) in the samples collected at the beginning and the end of fermentation. The highest number of peaks in the natural dry coffee was observed at the end of fermentation in the samples inoculated with S. cerevisiae CCMA 0543, in bucket, and in C. parapsilosis CCMA 0544 sprayed on the terrace. However, in the semidry processed coffee, the highest number of peaks was observed in the initial fermentation, with a decrease in the peptide peaks after fermentation. The fermentation with different microorganisms, processing types, and inoculation methods affects m/z profiles, influencing the types of proteins found in coffee.
Compreendendo o impacto da fermentação de café em biorreatores fechados na microbiota e na qualidade sensorial do café
(Universidade Federal de Lavras, 2020-03-06) Palumbo, Juliana Maria Campos; Schwan, Rosane Freitas; Borém, Flávio Meira; Batista, Nádia Nara
O café é uma das bebidas não alcoólicas mais populares consumida mundialmente e sua qualidade está envolvida com o aroma e sabor da bebida. A fermentação em ambientes fechados, em anaerobiose induzida, com inoculação de culturas iniciadoras são etapas de metodologia recentemente utilizada que podem contribuir para a produção de cafés com características especiais. O objetivo do trabalho foi conhecer o perfil químico, sensorial e microbiológico do processo envolvendo a fermentação na fruta íntegra, seguida de descascamento e secagem em pergaminho com mucilagem remanescente, além disso, conhecer os microrganismos presentes na fermentação espontânea e avaliar o efeito da bebida através da inoculação de Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543 em diferentes tempos de fermentação. Cafés cerejas da variedade Mundo Novo foram avaliados nos tempos 0 horas (T1), 24 horas (T2), 48 horas (T3), 72 horas (T4) e 96 horas (T5) na fermentação inoculada e na fermentação espontânea (controle). A fermentação ocorreu em biorreatores fechados, em sistema de batelada simples. Os isolados foram identificados pelo perfil protéico (MALDI-TOF MS) e pelo sequenciamento do DNA. A quantificação do PCR em tempo real (qPCR) foi realizada para avaliar a persistência da cepa de S. cerevisiae que foi inoculada. Os açucares e ácidos orgânicos foram quantificados por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e os compostos voláteis identificados por cromatografia a gás acoplada a espectrometria de massas (GC-MS) durante a fermentação e secagem. Análise sensorial foi realizada no café torrado pela análise de dominância temporal das sensações (TDS). Na fermentação espontânea o tempo de 36 e 48 horas apresentaram as maiores populações de microrganismos. As bactérias dominaram o processo fermentativo em todos tratamentos. No ínicio de secagem, a população bacteriana foi alta, aproximadamente 4,9 UFC/g, decrescendo até o final de secagem, enquanto a população de leveduras dominou (5,4 UFC/ml) no final da secagem. Um total de 228 isolados de bactérias e leveduras foram identificados. A cepa inoculada permaneceu viável durante o processo. A fermentação inoculada com a S. cerevisiae CCMA 0543 apresentou altas concentrações de ácido cítrico nos tratamentos 1 (15,15 mg/g) e 5 (14,39 mg/g). Ácido succínico esteve presente em todos os tratamentos, a maior concentração foi no tratamento 5 (5,03 mg/g). A concentração de ácido acético não interferiu na qualidade da bebida variando de 3,25 a 14,93 mg/g na fermentação espontânea e de 1,89 a 15,71 mg/g na fermentação inoculada. A concentração de glicose e frutose diminuiu durante a fermentação no biorreator e secagem. Um total de 118 compostos voláteis foram identificados em todas as amostras. O tratamento CCMA 0543 foi caracterizado pela produção de compostos voláteis pertencentes as classes de furanos, pirazinas e cetonas nos tratamentos 2 e 4 e ácidos nos tratamentos 1, 3 e 5. Cafés inoculados até 48 horas apresentaram sabores de caramelo como dominante, e frutado nas 72 horas, e uma complexidade de sabores foram observadas em 96 horas. A integração da tecnologia de fermentação semi-sólida em anaerobiose induzida pela ação da levedura inoculada no processo utilizado é uma estratégia inovadora. Este método apresentou resultados positivos para a bebida, acrescentando sabores na qualidade da bebida.
Diversidade microbiana em grãos de cafe (Coffea arabica L.) processados por via seca nas fases pré e pós-colheita
(Universidade Federal de Lavras, 2000-02-25) Silva, Cristina Ferreira; Schwan, Rosane Freitas; Dias, Eustáquio Souza
A magnitude e diversidade da população microbiana, associadas ao processo seco de café (Coffea arábica), foram analisadas durante dois anos em quinze fazendas diferentes do Sul de Minas Gerais. A carga microbiana variou de 3 x 10-⁴ a 2.2 x 10⁹ CFU / grão. Em todas as fases, bactérias foram o grupo mais abundante, seguido de fungos filamentosos e finalmente leveduras. Contagem de bactérias, leveduras e fungos variaram consideravelmente entre fazendas e em diferentes fases de maturação e processamento, em todas as fazendas. Leveduras mostraram um aumento durante o processo de fermentação. A contagem não foi significativamente diferentes para fungos, leveduras e bactérias entre os dois anos, embora bactérias Gram negativas tenham dominado no ano de 1997 e bactérias Gram positivas tenham dominado no ano de1998. Um total de 612 isolados foram identificados pelo menos quanto ao gênero (41) e 61 espécies diferentes. Os 113 isolados de bactérias Gram –negativas incluíram 15 gêneros e 25 espécies, sendo as mais comuns Aeromonas, Pseudomonas, Enterobacter e Serratia. A metade dos 23 isolados de bactérias Gram-positivas esporuladas foi identificada em 6 espécies de Bacillus. Das 118 bactérias Gram positivas não esporuladas, a mais comum foi Cellulomonas, e as menos incidentes foram Arthrobacter, Microbacterium, Brochothrix, Dermabacter e Lactobacillus. As 90 leveduras identificadas incluíram-se em 12 gêneros e 23 espécies diferentes, e quase todas eram fermentativas. Emincidência, os gêneros mais comuns foram Pichia, Cândida, Arxula e Saccharomycopsis. Pichia lynferdii e Arxula adeninivorans são raramente descritas na literatura. Quase todos 292 isolados fungicos foram identificados quanto ao gênero ou quanto a espécie. Cladosporium, Fusarium e Penicillium representaram três terços do total dos isolados e foram encontrados em todas as fazendas. Só 3% do isolados foram Aspergillus e ocasionalmente Beauvaria, Monilia e Arthrobotrys. A flora microbiana é variada e muito mais complexa que previamente descrita em processamento úmido. Alguns dos gêneros e espécies identificados são capazes de apresentar atividade pectinolítica e celulolítica. Variações entre fazendas, entre diferentes fases de processamento e a flora microbiana, revelaram alguns padrões secundários de sucessão.
Efeitos da utilização de biorreatores de diferentes escalas na fermentação de café
(Universidade Federal de Lavras, 2023-02-03) Maia Júnior, Carlos Roberto Luiz; Schwan, Rosane Freitas; Dias, Disney Ribeiro; Batista, Nádia Nara
A utilização de biorreatores na fermentação de café se torna parte fundamental para o controle do processo, possibilitando aumento da qualidade do produto final e do volume, Diante da crescente demanda por cafés de qualidade, o desenvolvimento de biorreatores de grande escala desperta o interesse do setor produtivo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade dos cafés fermentados sob anaeróbiose induzida (SIAF) em biorreatores de 50L, 1400 L e 7000L utilizando a cepa Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543 como cultura iniciadora. A população de S. cerevisiae foi mensuradadurante a fermentação e secagem através da técnica de qPCR. O perfil de compostos voláteis e não voláteis foi avaliado no processo fermentativo e secagem por de GC-MS (Gas chromatography coupled to mass spectrometry) HPLC (High-performance liquid chromatography), respectivamente.Aqualidadesensorial foi avaliada pelo método SCA(Specialty Coffee Association). Os cafés fermentados da variedade Acaiá foram selecionados da região sul do estado de Minas Gerais em altitudes de 900 m. A maior população microbiana foi encontrada no biorreator de 7000 L (6.47 Log cell.g-¹), seguido pelo biorreator de 1400 L (6.06Log cell.g-¹ ) e 50L (5.83Log cell.g-¹ ). Os aldeídos foram encontrados em maiores concentrações nos biorreatores de 50 L (5.08 mg/g) e 1400 L (4.43 mg/g), responsáveis por notas sensoriais frutadas e chocolate. No biorreator de 7000 L se destacaram os éteres, remetendo a notasflorais e doces. Ácido lático foi detectado em maior abundância (11.59 g/kg), contribuindo com a acidez da bebida. A trigonelina foi o composto bioativo encontrado em maior concentração nos três biorreatores avaliados e é responsável pelo amargor. O resultado da avaliação sensorial indica que o processo fermentativoquando bem conduzido, gera compostos de interesse para classificação da bebida, influenciando nas notas sensoriais e consequentemente na pontuação atribuída pelos provadores.Todos tratamentos apresentaram notas acima de 80 pontos, classificando os cafés como especiais de acordo com a SCA. O escalonamento de biorreatores na fermentação de café utilizando cultura iniciadora se torna promissor, e pode aumentar a qualidade da bebida, desde que se monitore todas as etapas do processo.
Efeitos da utilização de biorreatores de diferentes escalas na fermentação de café
(Universidade Federal de Lavras, 2023-02-03) Maia Júnior, Carlos Roberto Luiz; Schwan, Rosane Freitas; Dias, Disney Ribeiro; Batista, Nádia Nara
A utilização de biorreatores na fermentação de café se torna parte fundamental para o controle do processo, possibilitando aumento da qualidade do produto final e do volume, Diante da crescente demanda por cafés de qualidade, o desenvolvimento de biorreatores de grande escala desperta o interesse do setor produtivo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade dos cafés fermentados sob anaeróbiose induzida (SIAF) em biorreatores de 50L, 1400 L e 7000L utilizando a cepa Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543 como cultura iniciadora. A população de S. cerevisiae foi mensuradadurante a fermentação e secagem através da técnica de qPCR. O perfil de compostos voláteis e não voláteis foi avaliado no processo fermentativo e secagem por de GC-MS (Gas chromatography coupled to mass spectrometry) HPLC (High-performance liquid chromatography), respectivamente.Aqualidadesensorial foi avaliada pelo método SCA(Specialty Coffee Association). Os cafés fermentados da variedade Acaiá foram selecionados da região sul do estado de Minas Gerais em altitudes de 900 m. A maior população microbiana foi encontrada no biorreator de 7000 L (6.47 Log cell.g-¹ ), seguido pelo biorreator de 1400 L (6.06Log cell.g-¹ ) e 50L (5.83Log cell.g-¹ ). Os aldeídos foram encontrados em maiores concentrações nos biorreatores de 50 L (5.08 mg/g) e 1400 L (4.43 mg/g), responsáveis por notas sensoriais frutadas e chocolate. No biorreator de 7000 L se destacaram os éteres, remetendo a notasflorais e doces. Ácido lático foi detectado em maior abundância (11.59 g/kg), contribuindo com a acidez da bebida. A trigonelina foi o composto bioativo encontrado em maior concentração nos três biorreatores avaliados e é responsável pelo amargor. O resultado da avaliação sensorial indica que o processo fermentativo quando bem conduzido, gera compostos de interesse para classificação da bebida, influenciando nas notas sensoriais e consequentemente na pontuação atribuída pelos provadores. Todos tratamentos apresentaram notas acima de 80 pontos, classificando os cafés como especiais de acordo com a SCA. O escalonamento de biorreatores na fermentação de café utilizando cultura iniciadora se torna promissor, e pode aumentar a qualidade da bebida, desde que se monitore todas as etapas do processo.
Efeitos da utilização de biorreatores de diferentes escalas na fermentação de café.
(Universidade Federal de Lavras, 2023-02-03) Maia Júnior, Carlos Roberto Luiz; Schwan, Rosane Freitas
A utilização de biorreatores na fermentação de café se torna parte fundamental para o controle do processo, possibilitando aumento da qualidade do produto final e do volume, Diante da crescente demanda por cafés de qualidade, o desenvolvimento de biorreatores de grande escala desperta o interesse do setor produtivo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade dos cafés fermentados sob anaeróbiose induzida (SIAF) em biorreatores de 50L, 1400 L e 7000L utilizando a cepa Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543 como cultura iniciadora. A população de S. cerevisiae foi mensuradadurante a fermentação e secagem através da técnica de qPCR. O perfil de compostos voláteis e não voláteis foi avaliado no processo fermentativo e secagem por de GC-MS (Gas chromatography coupled to mass spectrometry) HPLC (High-performance liquid chromatography), respectivamente.Aqualidadesensorial foi avaliada pelo método SCA(Specialty Coffee Association). Os cafés fermentados da variedade Acaiá foram selecionados da região sul do estado de Minas Gerais em altitudes de 900 m. A maior população microbiana foi encontrada no biorreator de 7000 L (6.47 Log cell.g-1 ), seguido pelo biorreator de 1400 L (6.06Log cell.g-1 ) e 50L (5.83Log cell.g-1 ). Os aldeídos foram encontrados em maiores concentrações nos biorreatores de 50 L (5.08 mg/g) e 1400 L (4.43 mg/g), responsáveis por notas sensoriais frutadas e chocolate. No biorreator de 7000 L se destacaram os éteres, remetendo a notasflorais e doces. Ácido lático foi detectado em maior abundância (11.59 g/kg), contribuindo com a acidez da bebida. A trigonelina foi o composto bioativo encontrado em maior concentração nos três biorreatores avaliados e é responsável pelo amargor. O resultado da avaliação sensorial indica que o processo fermentativoquando bem conduzido, gera compostos de interesse para classificação da bebida, influenciando nas notas sensoriais e consequentemente na pontuação atribuída pelos provadores.Todos tratamentos apresentaram notas acima de 80 pontos, classificando os cafés como especiais de acordo com a SCA. O escalonamento de biorreatores na fermentação de café utilizando cultura iniciadora se torna promissor, e pode aumentar a qualidade da bebida, desde que se monitore todas as etapas do processo.
Fermented natural coffee followed by pulping: Analysis of the initial sensory quality and after six months of storage
(Universidade Federal de Lavras, 2023-09-01) Salvio, Luís Gustavo Amaral; Cirillo, Marcelo Ângelo; Borém, Flávio Meira; Alves, Ana Paula de Carvalho; Palumbo, Juliana Maria Campos; Santos, Cláudia Mendes dos; Haeberlin, Luana; Schwan, Rosane Freitas; Nakajima, Makoto; Sugino, Ryosuke
In recent years, different methods of fermentation have emerged for coffee, with the intention of adding complexity to its flavor. To be able to clearly identify the information from sensory analysis, tools capable of detecting small differences are needed. One such tool is multiple factor analysis (MFA). Thus, the objective of this experiment was to evaluate the effects of fermentation time and storage on the quality of sensory attributes using MFA. The coffee (Coffea arabica L.) samples collected for the study were from the Serra da Mantiqueira region – Brazil. In the present study, two natural coffee fermentation methods were evaluated, one using natural coffee microbiota (NF) and the other using a starter culture (Y), along with different times of anaerobic fermentation (0, 24, 48, 72, and 96h), followed by the pulping of the samples without the use of water. Sensory analysis of fermented coffee samples was performed immediately after drying and after six months of storage in permeable packaging in a refrigerated environment. Thus, the experiment was conducted in an intirely randomized design with a 2 x 5 x 2 factorial scheme (2 fermentation treatments; 5 fermentation times; 2 storage times). The highest scores and the attributes described in higher quality coffees, such as sweetness, acidity, and aftertaste, were attributed to coffees fermented for 96 hours. Results indicated that inoculation of the yeast Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543 was responsible for maintaining the sensory qualities of the coffee fermented for 96 hours after 6 months of storage.
Impacto da utilização de bactérias ácido-láticas e leveduras sobre a qualidade do café fermentado por via úmida
(Universidade Federal de Lavras, 2022-06-27) Cassimiro, Débora Mara de Jesus; Schwan, Rosane Freitas; Dias, Disney Ribeiro; Batista, Nádia Nara
Wet fermentation is widespread in many coffee-producing regions such as Hawaii, Central America, and Colombia. Nevertheless, Brazilian coffee producers rarely use this technique. Thus, this present study aimed to evaluate the inoculated fermentation of coffee beans using the lactic acid bacteria Leuconostoc mesenteroides CCMA1105 and Lactiplantibacillus plantarum CCMA1067, and the yeast species Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543 and Torulaspora delbruecki CCMA 0684. Those microorganisms were employed as starter cultures to ferment arabica and conilon coffee beans using the self-induced anaerobiosis fermentation (SIAF) method. The carbohydrates of the coffee beans served as the substrate for microbial metabolism, producing metabolites that benefited the quality of the final product. Moreover, volatile compounds that helped form the beverage's sensory profile, such as acids, esters, alcohols, ketones, pyrazines, and furans, were identified in the green and roasted coffee samples. Arabica coffee samples inoculated with the strains achieved final grades ranging from 79.0 to 83.2. Hence, they were classified as “specialty coffees” according to the Specialty Coffee Association. Regarding conilon coffee samples, four of the fermentation treatments provided coffee classified as fine beverage (80.0-89.0), while the Control treatment and three fermented ones were classified as premium beverage (70.0-79.0). Therefore, considering the results obtained, the wet fermentation of arabica and conilon coffee beans, inoculated with lactic acid bacteria and yeasts, using the SIAF method emerges as a new alternative for enhancing these products' quality.
Improvement characteristics of semi-dry coffee fermentation with starter yeasts
(Universidade Federal de Lavras, 2017-02-14) Gelvez, Silvia Juliana Martinez; Schwan, Rosane Freitas
Brasil é conhecido mundialmente por ser um dos maiores produtores e exportadores de café. Antes de produzir a bebida, os grãos de café devem passar por método de processamento, que pode ser o seco, semi-seco e o úmido. A escolha do tipo de processamento vai depender do produtor ou do agricultor. Durante o processo, os frutos ou grãos são fermentados espontaneamente durante a secagem até atingir a umidade de, aproximadamente, 11%. Algumas vezes, as culturas iniciadoras são utilizadas para ajudar na fermentação, resultando em cafés especiais. Os microrganismos naturais do café envolvem leveduras, fungos filamentosos, bactérias aeróbicas e facultativas que, ao longo da fermentação, consomem açúcares, produzindo ácidos e, consequentemente, baixando o pH. Cafés de alta qualidade têm sabor e aroma característicos e a maioria tem compostos benéficos para a saúde. No presente estudo, o objetivo foi avaliar o comportamento de três leveduras iniciadoras (Saccharomyces cerevisiae CCMA 0543, Candida parapsilosis CCMA 0544 e Torulaspora delbrueckii CCMA 0684) inoculadas em café processado via semisseca, implementando dois métodos de inoculação, inoculação direta e inoculação em balde. A população total de leveduras, bactérias lácticas e mesófilas foi avaliada por plaqueamento. Além disso, a população das culturas iniciadoras foi monitorada por PCR em tempo real (qPCR). Os metabólitos produzidos e consumidos nos grãos verdes e torrados durante a fermentação foram avaliados por cromatografia líquida (HPLC) e cromatografia gasosa (GC-MS). Finalmente, foi feito o teste de xícara para avaliação da bebida final. O resultado de contagem em placa mostrou que o método em balde manteve alta população de leveduras, bactérias lácticas e mesófilas no final da fermentação (secagem). A sacarose foi consumida em todos os tratamentos avaliados. Os ácidos cítrico e succínico foram detectados durante todos os tempos de fermentação. Após torra, a média de ácido clorogênico foi maior no método em balde, e o mesmo foi observado para as concentrações de trigonelina e cafeína, exceto no tratamento com T. delbrueckii CCMA0684. Nos grãos verdes, álcoois e ácidos, e nos grãos torrados, pirazinas e piridinas foram os principais compostos voláteis detectados por GC-MS. As notas do teste de xícara foram acima de 80 para os dois métodos de inoculação, demonstrando que a inoculação teve efeito positivo e produziu bebidas de boa qualidade
Incidência de espécies de fungos filamentosos em grãos de café natural armazenados em embalagem de poliestireno e aniagem
(2003) Silva, Cristina Ferreira; Schwan, Rosane Freitas; Batista, Luís Roberto; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
A valorização dos cafés do Brasil inicia-se com o conhecimento de possíveis interferentes na qualidade da bebida, incluindo aqui os microrganismos. Estes já foram isolados e identificados em café desde frutos imaturos no pé até o armazenamento. Dentre os microrganismos pode-se citar a presença de fungos no processamento do café natural. Conduziu-se este trabalho visando-se conhecer as espécies de fungos filamentosos durante o armazenamento em dois diferentes tipos de embalagens. Frutos de café (Coffea arabica L. var. Acaiá) foram processados via seca, beneficiados e armazenados em sacos de aniagem (muito permeável) e poliestireno (pouco permeável) durante 136 dias à 3ºC e UR de 59. Destas amostras, fez-se diluições decimais em meios de cultura sintéticos e isolados de fungos foram identificados, seguindo-se metodologia padrão pré-estabelecidas para cada gênero. Aos 40 dias de armazenamento em embalagem de poliestireno identificou-se 11 isolados sendo: Aspergillus flavus (6 isolados), Penicillium chrysogenum (1), P. citrinum (1), P. corylophilum (1), e P. roquefortii (1). Em sacos de aniagem somente A. flavus foi identificado (1 isolado). Aos 84 dias em sacos de poliestireno identificou-se A. flavus (2), P. brevicompactum (1), P. viridicatum (1), e P. citrinum (1). Em sacos de aniagem detectou-se P. roquefortii (1), P. solitum (1), e P. citrinum (1). Maior diversidade de espécies foram detectadas em grãos em sacos de aniagem aos 132 dias de armazenamento sendo A. flavus (21), A. niger (13), P. citrinum (4), Cladosporium cladosporioides (2), A. dimorphicus (2), A. foetidius (1), Fusarium lateritium (1), P. implicatum (1), P. crustosum (1) e P. waksmanii (1).Opostamente, somente 4 espécies foram detectadas em embalagem de poliestireno: A. flavus (11), A. niger (9), P. citrinum (2) e F. lateritium (1). As diferenças de número de isolados e espécies podem ser reflexos da diferença da umidade dos grãos nestes 2 tipos de embalagens durante o armazenamento.
Inibição in vitro de fungos toxigênicos por Pichia sp. e Debaryomyces sp. isoladas de frutos de café (Coffea arabica)
(Editora da Universidade Estadual de Maringá - EDUEM, 2010-07) Ramos, Darlê Martins Barros; Silva, Cristina Ferreira; Batista, Luís Roberto; Schwan, Rosane Freitas
O café é um produto nacional com grande expressão para a economia brasileira. O uso excessivo de fungicidas tem levado a pesquisas sobre formas alternativas como o controle biológico. Objetivou-se avaliar o potencial antagônico de leveduras em co-cultivo com fungos filamentosos. Isolados das espécies Debaryomyces hansenii (UFLACF 889 e UFLACF 847) e Pichia anomala (UFLACF 710 e UFLACF 951) foram inoculados (10 3 a 10 6 células mL-1 ) com três espécies de fungos filamentosos, Aspergillus ochraceus, A. parasiticus e Penicillium roqueforti (10 3 a 10 6 esporos mL-1 ). A avaliação do crescimento micelial e a contagem de esporos foram realizadas durante 21 dias. Observou-se que o isolado UFLACF 889 apresentou, em média, maior efeito inibitório na produção de esporos de A. ochraceus (inibição de 82%) e P. roqueforti (74%). O isolado UFLACF 710 inibiu a produção de esporos, em média, 60 e 75,6% de A. ochraceus e P. roqueforti, respectivamente. A. parasiticus foi o fungo mais resistente à inibição pelas leveduras. O crescimento micelial não foi inibido pela presença da levedura em co-cultivo. Portanto, pode-se concluir que leveduras em cultivo pareado com fungos filamentosos são capazes de inibir a produção de esporos e, potencialmente, diminuir a disseminação destes fungos no processamento de café.
Into the minds of coffee consumers: perception, preference, and impact of information in the sensory analysis of specialty coffee
(Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos, 2021) Bressani, Ana Paula Pereira; Martinez, Silvia Juliana; Batista, Nádia Nara; Simão, João Batista Pavesi; Schwan, Rosane Freitas
This study aimed to analyze the knowledge, perspectives, and preferences of consumers about specialty coffees and to investigate how information can influence the perception of taste and the sensory characteristics of consumers. A descriptive-analytic survey was conducted through a questionnaire in a digital format with 1005 respondents. Four trained Q-Grader tasters evaluated a sample of cherry coffee fermented. The Specialty Coffee Association developed the cupping protocol used. According to the perceived descriptors, a sensory analysis was performed with the same coffee with 101 consumers to evaluate the influence of information received before the analysis. The chocolate flavor is the most expected in coffee. However, the participants are willing to try different specialty coffees. The coffee has been considered excellent (85.15 points) by Q-Grader tasters and widely accepted by consumers. Check-all-that-Apply (CATA) test showed that consumers could be influenced by information. When the coffee has been presented without information, the consumers noticed a more caramel flavor. However, when the information has been added to the same coffee, the citric flavor was more noticeable. In conclusion, information on specialty coffees should be more widespread. Consumer’s expectations can be influenced by information, which in turn can modify their sensory perception.
Into the minds of coffee consumers: perception, preference, and impact of information in the sensory analysis of specialty coffee
(Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos, 2021-02-22) Bressani, Ana Paula Pereira; Martinez, Silvia Juliana; Batista, Nádia Nara; Simão, João Batista Pavesi; Schwan, Rosane Freitas
This study aimed to analyze the knowledge, perspectives, and preferences of consumers about specialty coffees and to investigate how information can influence the perception of taste and the sensory characteristics of consumers. A descriptive-analytic survey was conducted through a questionnaire in a digital format with 1005 respondents. Four trained Q-Grader tasters evaluated a sample of cherry coffee fermented. The Specialty Coffee Association developed the cupping protocol used. According to the perceived descriptors, a sensory analysis was performed with the same coffee with 101 consumers to evaluate the influence of information received before the analysis. The chocolate flavor is the most expected in coffee. However, the participants are willing to try different specialty coffees. The coffee has been considered excellent (85.15 points) by Q-Grader tasters and widely accepted by consumers. Check-all-that-Apply (CATA) test showed that consumers could be influenced by information. When the coffee has been presented without information, the consumers noticed a more caramel flavor. However, when the information has been added to the same coffee, the citric flavor was more noticeable. In conclusion, information on specialty coffees should be more widespread. Consumer's expectations can be influenced by information, which in turn can modify their sensory perception.