Capítulo de livro publicado no Congresso Brasileiro de Química dos Produtos Naturais. Para acessa-lo clique aqui.

Este trabalho foi escrito por:

João Paulo de Melo Lins ¹; Carolina Araújo Figueiredo ²; Ingryd Rodrigues Martins ³; Suely Cristina Gomes de Lima ⁴; Fernanda Hillary Duarte dos Santos ⁵; Beatriz Yngride Barbosa Ribeiro ⁶; Larisse do Socorro Silva Furtado ⁷

¹João Paulo de M. Lins – Email: [email protected]

² Carolina A. Figueiredo – Email: [email protected]

³Ingryd R. Martins – Email: [email protected]

⁴Suely G. de Lima – Email: [email protected]

⁵Fernanda H. D. dos Santos – Email: [email protected]

⁶ Beatriz Y. B. Ribeiro – Email: [email protected]

⁷ Larisse do S. S. Furtado – Email: [email protected]

Resumo: Dado o cenário da crescente geração de resíduos advindos das cadeias produtivas de frutas, os processos fermentativos se mostram como uma nova perspectiva para diversas maneiras de aproveitamento tecnológico. O objetivo do estudo foi avaliar o uso do extrato do caroço de açaí (Euterpe oleracea Mart.) torrado associado a fermentação alcoólica da carambola (Averrhoa carambola L.) da variedade Arkin, realizar a caracterização físico-química das matérias-primas para elaboração da bebida e avaliar a sua qualidade microbiológica. Para a obtenção do extrato do caroço de açaí torrado, usou-se 60g em 1000mL de água (90 °C/5s) e para a preparação do mosto, empregou-se 1000mL do extrato acrescido de 2000g de carambola. A bebida foi elaborada mediante as etapas: chaptalização, inoculação da levedura Saccharomyces cerevisiae, fermentação alcoólica (30°C), decantação, trasfega, clarificação, filtração a vácuo e envase. A composição físico-química da polpa de carambola atendeu todos os critérios de qualidade exigidos em legislação brasileira, enquanto o extrato do caroço de açaí apresentou valores superiores aos encontrados na literatura para lipídios (3,72±0,73), cinzas (13,33±3,77), proteínas (2,40±0,13) e umidade (99,38±0,03). O processo fermentativo requereu 16 dias e tendo uma graduação alcóolica a 20 °C igual a 8,9 % v/v, o que corrobora a viabilidade produtiva do uso do extrato na fermentação alcóolica da carambola. Os dados físico-químicos da bebida atenderam aos critérios estabelecidos em legislação brasileira, assim como os resultados de qualidade microbiológica. Os resultados finais relativizam a necessidade de mais pesquisas visando a avaliação das características sensoriais e do perfil de aceitação mercadológica da bebida.

Palavras–chave: Caroço de açaí, Fermentado Alcoólico, Polpa de carambola

Abstract: Given the scenario of the increasing generation of waste from fruit production chains, the fermentative processes are shown as a new perspective for various ways of technological utilization. The aim of this study was to evaluate the use of extract of roasted acai (Euterpe oleracea Mart.) seeds associated with alcoholic fermentation of carambola (Averrhoa carambola L.) variety Arkin, to perform the physical-chemical characterization of the raw materials for the preparation of the beverage and evaluate its microbiological quality. To obtain the extract from the roasted açaí pits, 60g were used in 1000mL of water (90 °C/5s) and 1000mL of extract plus 2000g of starfruit were used to prepare the must. The beverage was prepared through the following steps: chaptalization, inoculation of Saccharomyces cerevisiae yeast, alcoholic fermentation (30°C), decantation, racking, clarification, vacuum filtration and bottling. The physical-chemical composition of the carambola pulp met all the quality criteria required by Brazilian legislation, while the extract of the açaí stone showed higher values than those found in the literature for lipids (3.72±0.73), ash (13.33±3.77), protein (2.40±0.13) and moisture (99.38±0.03). The fermentative process required 16 days and having an alcoholic strength at 20 °C equal to 8.9 % v/v, which corroborates the productive viability of using the extract in the carambola alcoholic fermentation. The beverage’s physicochemical data met the criteria established by Brazilian legislation, as well as the microbiological quality results. The final results relativize the need for further research to evaluate the sensory characteristics and the market acceptance profile of the beverage.

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Key Word: Acai seed, Alcoholic fermented, Carambola pulp

INTRODUÇÃO

O aumento expressivo no consumo de açaí (Euterpe oleracea Mart.) dado em escala global nos últimos anos, elevou proporcionalmente a geração de resíduos, em grande destaque o caroço (1). De acordo com os últimos dados apontados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) no ano de 2015 foram produzidas mais de 125.32 toneladas de polpa de açaí no estado do Pará, sendo este o maior produtor mundial do fruto, e, do total estima-se que 83% do beneficiamento seja resíduo (2).

Os caroços de açaí são fonte de mananases, podendo ser viável enzimaticamente quando convertida em manose – um açúcar fermentável (3). Nesse caso, observa-se por meio dos processos fermentativos uma nova perspectiva destinada ao uso do extrato do caroço de açaí torrado para fins de consumo humano, frente ao panorama de reaproveitamento do resíduo (4).

Outrossim, as bebidas fermentadas, particularmente de frutas ganham destaque no número de pesquisas, justamente pela alta aceitação mercadológica e sensorial (5). Por conseguinte, surge como fonte para enriquecimento do mosto a carambola, visto que apresenta grande adaptabilidade em regiões de climas quentes no Brasil, embora seja muito desperdiçada pelo seu elevado índice de perecibilidade (6).

A fruta é considerada exótica, fonte de compostos fenólicos, antioxidantes, rica em potássio, vitamina C, além de apresentar baixa caloria (7). Assim, é evidente o crescente interesse social e econômico em dinamizar estratégias para o desenvolvimento e produção de novas possibilidades em consonância ao fortalecimento da cadeia produtiva de frutas, seus subprodutos, resíduos e combate ao desperdiço (8).

Diante desse pressuposto, esta pesquisa teve como objetivo principal avaliar o uso do extrato do caroço de açaí torrado no processo de fermentação alcoólica da carambola (Averrhoa carambola L.) da variedade Arkin, e, realizar a caracterização físico-química das matérias-primas para elaboração do mosto e da bebida, além de avaliar a qualidade microbiológica do produto obtido.

MATERIAL E MÉTODOS

As matérias-primas foram adquiridas no campus do IFPA, na cidade de Castanhal – PA/Brasil. Para a obtenção do extrato do caroço de açaí torrado foi utilizado 60 g em 1000 mL de água (90 °C/5 s) e para a preparação do mosto, usou-se 1000 mL do extrato obtido acrescido de 2000 g de carambola. Em seguida, a bebida foi elaborada mediante as seguintes etapas: chaptalização, inoculação da levedura Saccharomyces cerevisiae, fermentação alcoólica (30 °C), decantação e trasfega, clarificação, filtração a vácuo e envase. O processo cinético da fermentação foi acompanhado por 16 dias (384 horas) e avaliado nos tempos 0, 6, 18, 48, 96, 168, 216, 336 e 384, em horas por meio dos parâmetros: pH, acidez total – ATT (%), sólidos solúveis SST – (°Brix) e teor alcoólico (%v/v).

Para às análises físico-químicas do extrato, da polpa de carambola e do fermentado alcoólico, usou-se a metodologia prescrita pelo Instituto Adolfo Lutz (9), sendo os parâmetros avaliados: umidade, cinzas, sólidos solúveis totais (STT), proteínas, pH, lipídeos e acidez volátil. Já para análises de acidez total titulável (ATT) e acidez total titulável em ácido cítrico, seguiu-se a metodologia preconizada pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA (10). Por fim, o teor alcoólico foi medido pelo software Vinocalc, onde é introduzido o valor da concentração de sólidos solúveis (°Brix) inicial, medido por refratômetro, ao longo do processo fermentativo foram adicionadas no campo “Current ° Brix (refractometer) o valor da concentração de sólidos solúveis (°Brix) determinados durante o acompanhamento da fermentação. Com estes dois valores, foi dado o teor alcoólico no campo Current alcohol (%v/v).

A caracterização microbiológica da bebida foi feita no laboratório de microbiologia do próprio Instituto Federal de Educação Campus Castanhal – PA. As análises para coliformes totais a 35° C e termotolerantes a 45° C foi realizada pela técnica do número mais provável (NMP), para a enumeração de coliformes totais foi efetuada em Ágar Violet Red Bile (VRBA), com incubação a 35ºC por 48 horas (11). A enumeração de coliformes termotolerantes foi realizada em Caldo Escherichia coli (EC), com incubação a 45,5ºC por 48 horas.

Para a avaliação de aeróbios e mesófilos, usou-se o método de plaqueamento (12), assim como para bolores e leveduras através do método de plaqueamento para contagem (13).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Caracterização físico-química das matérias-primas

            A tabela 1 dispõe os parâmetros avaliados quanto a caracterização das propriedades físico-químicas do extrato do caroço de açaí torrado e da carambola da variedade Arkin.

A partir dos dados visualizados na tabela 1, observa-se que a amostra apresentou maior umidade (99,38%), explicada pela água presente no extrato, consiste com isso em uma maior suscetibilidade a processos de deterioração e a contaminações microbiológicas quando não consumida imediatamente, isto é, a longo prazo (10). Poucos estudos tratam a umidade do extrato do caroço de açaí torrado, Melo et al., (14) encontraram valor inferior, com 7,91 ± 0,01 g/100g e Arruda et al., (15) de 31, 14 ± 0,05 g/100g no caroço de açaí torrado. Vendo por outro lado, é importante considerar que o tempo de secagem, a concentração do pó no preparo da bebida e o tempo de torrefação dos caroços, pois influenciam significativamente no teor de água presente no extrato (16).

Os teores de lipídios (3,72 ± 0,73), cinzas (13,33 ± 3,77) e proteínas (2,40 ± 0,13) do extrato observado nesse estudo demostraram resultados bastantes satisfatórios. Para efeito comparativo, em relação ao estudo de Melo et al., (16), que avaliaram a composição centesimal do pó do caroço de açaí torrado obtiveram valores de 2,75 ± 0,01 (lipídios), 1,36 ± 0,01 (cinzas) e 4,89 ± 0.03 (proteínas). Arruda et al., (15) ao estudarem a composição bromatológica do farelo de semente de açaí na alimentação de frangos de corte de crescimento lento, encontram valores de 1,42 ± 0,19 (lipídeos), 1,29 ± 0,01 (cinzas) e 3,78 ± 0,10 (proteínas).  Os resultados vistos corroboram que o extrato desta pesquisa obteve valores superiores no teor de extrato etéreo e de conteúdo mineral fixo, e valor inferior no de proteínas, isto é, frente aos trabalhos envolvendo somente o caroço torrado.

Para Martins et al., (17) deve-se levar em consideração que o açaí é uma fonte rica em lipídios, proteínas e fibras, sendo altamente energético, mas passível de variações em seus quantitativos nutricionais, pois o fruto depende de condições climáticas, estado fisiológico, período de safra e tipo de variedade – qualidade nutricional. Com base nisso, correlata-se a presença destas macromoléculas abundantemente concentradas no endocarpo também presentes no caroço, e que por sua vez, essas concentrações sofrem variabilidades por conta de tais condições mencionadas, além de fatores pós-processamento da polpa, ou seja, operações de beneficiamento do caroço torrado para produção do pó (18;19).

No entanto, foi possível denotar que o extrato pode concentrar valores superiores aos encontrados em caroços de açaí torrado na literatura, em especial no teor de cinzas que apresenta em sua totalidade resíduos inorgânicos de grande relevância, como, Fe, K, Mg, Ca, P e outros (20;21).

O que aborda aos valores de pH (4,94 ± 0,08), SST em °Brix (1,07 ± 0,06) e a ATT% (0,88 ±0,03) os resultados caracterizam a bebida com sabor amargo por conta da baixa concentração de açucares, classificando-a como ácida (22). Para Marinho et al., (23), valores ligeiramente ácidos podem inibir a atividade dos microrganismos, logo o extrato confere um fator antimicrobiano que permite uma maior estabilidade e segurança ao consumidor.

A polpa da carambola da variedade Arkin (tipo doce) apresentou teor de água de 89,57%. Araújo et al. (24) apresentaram percentual de umidade superior a 94,42% em seu trabalho, resultado próximo ao obtido no estudo. A umidade é um importante parâmetro analítico no que concerne a qualidade de vida útil dos vegetais, pois age diretamente em sua estabilidade e textura (25).

O resíduo mineral fixo ou as cinzas compõem a parcela inorgânica dos alimentos, são formadas por micro e macro nutrientes que podem variar de acordo com a composição do solo em que o vegetal foi cultivado, condições climáticas e outros fatores, sendo calculada para diagnosticar o valor nutritivo do alimento, como também, usado como indicativo de pureza e adulterações (26). O teor de cinzas da polpa da carambola, foi igual a 3,87%, apresentou valores superiores quando comparado aos resultados obtidos por Almeida et al., (27) em carambolas cultivadas no estado do Pará (0,55%), Torres et al., (28) avaliaram as carambolas cultivadas no estado da Paraíba (0,52%) significando que a polpa possui um alto teor de matéria inorgânica. 

O teor de sólidos solúveis da polpa se manteve em torno de 6,93 ºBrix, resultado inferior, porém próximo do encontrado por Torres et al., (29) com 8,0 ºBrix e Almeida et al., (28) com 8,9 ºBrix.  O limite estabelecido pela legislação IN nº 37 de 1º de outubro de 2018, estabelece valor mínimo de 7,5 ºBrix, valor acima do encontrado na polpa (29).

De acordo com Oliveira et al., (30) vale ressaltar que a variação do teor de sólidos solúveis pode ocorrer devido a quantidade de chuva durante a safra, fatores climáticos, variedade, solo, entre outros. As proteínas são nutrientes essenciais para imunidade e reações químicas no organismo do ser humano, quando necessário são convertidas em glicose para fornecer energia, quando em excesso podem causar sobrecarga de trabalho no fígado e nos rins, aumento da excreção de cálcio e de outros minerais (30). Neste trabalho a concentração de proteína na polpa é igual a 6,03%, valor de acordo em legislação brasileira (31).

Para o pH, obteve-se valor igual a 2,64, o valor encontrado por Almeida et al., (27) foi de 3,61 e por Oliveira et al. (31) igual a  3,76 e 3,8. A determinação do pH é um fator importante na limitação dos tipos de microrganismos capazes de se desenvolver no alimento, uma vez que a maioria dos microrganismos se desenvolvem em pH por volta da neutralidade (6,6 a 7,5) e de acordo com a legislação o pH da polpa da carambola deve ser no mínimo 3,3 para estar no parâmetro adequado, entretanto a normativa não específica qual a variedade da fruta, tendo em vista que a carambola da variedade Arkin apresenta um sabor mais adocicado (29).

Para Almeida et al., (27), a acidez titulável foi de 0,35% e para Torres et al., (28) foi de 0,37%, o que difere significativamente do valor determinado neste trabalho, apresentando 13,83%. Essa divergência nos resultados pode ser explicada também devido as condições climáticas e solo, específicas de cada região, devido ao ponto de maturação e armazenamento dos frutos (32).

Oliveira et al., (33) comentaram que na Índia existem dois tipos de carambolas: as cultivares ácidas que contém 0,8% de ácido cítrico e os doces, mais de 5% de açúcares. O teor de ácidos cítricos influência no flavor dos sucos, tornando-os mais ou menos aceitos dependendo do tipo de consumidor. O teor de ácido cítrico encontrado na polpa da carambola foi de 8,81%, concluindo que é considerado um fruto doce e a variável menos aceita entre (32).

Os valores de lipídios apresentaram 2,54% diferindo do apresentado por Oliveira et al., (31) com 0,16% de teor. Os lipídeos são fornecedores de calorias (energia) e de ácidos graxos, substâncias de grande importância para o organismo do ser humano quando consumido sem exageros (34). Os lipídios contribuem na absorção das vitaminas A, D, E e K, são caracterizados como substâncias insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, sendo os triacilgliceróis os lipídeos mais comuns, conhecidos como óleos e gorduras. (35). Desse modo, os lipídeos colaboram com a textura, sabor, nutrição e densidade calórica, cumprindo um papel muito importante na qualidade dos alimentos (36).

Cinética da fermentação alcóolica

A Figura 1 apresenta o processo cinético do consumo do substrato (polpa de carambola + extrato do caroço de açaí torrado) durante os tempos 0, 6, 18, 48, 96, 168, 216, 336 e 384, em horas por meio das avaliações dos parâmetros: pH, ATT (%) e SST (°Brix) e teor alcoólico (%v/v).

Durante o processo de fermentação, observou-se que os valores de pH apresentaram pouca variação, no entanto demonstrou-se oscilações durante todo o processo e, ao final da fermentação o valor de pH inicial do mosto diminuiu gradativamente de (3,68 ± 002 para 3,4 ± 0,02). A variação paulatina pode ser explicada mediante a produção de ácidos orgânicos. A figura 1 apresenta o processo cinético do consumo do substrato (polpa de carambola + extrato do caroço de açaí torrado) durante os tempos 0, 6, 18, 48, 96, 168, 216, 336 e 384, em horas por meio das avaliações dos parâmetros: pH, ATT (%) e SST (°Brix) e teor alcoólico (%v/v).

Durante o processo de fermentação, percebeu-se que os valores de pH apresentaram pouca variação, no entanto, demonstrou-se oscilações durante todo o processo. Mas ao final da fermentação o valor de pH inicial do mosto diminuiu gradativamente de (3,68 ± 002 para 3,4 ± 0,02). A variação paulatina pode ser explicada mediante a produção de ácidos orgânicos pelas leveduras durante o processo, além da formação de etanol, outros compostos são formados como ácidos de cadeia média, e, portanto, contribuem para essas variações (37). Comportamento semelhante foi encontrado por Albuquerque et al., (38), que observavam a diminuição deste parâmetro durante o processo de fermentação do caldo de sapoti.

Quanto aos resultados para a acidez total (ATT), houve também uma moderada variação, tendo em vista que a acidez inicial (9,8%) decorreu em pequena diminuição somente no final da fermentação (9,04%). Para Santos (39) o aumento da acidez total é indicativo da produção de ácidos graxos orgânicos, que em processos de fermentação alcoólica mantém o meio isento de bactérias. Após as primeiras 48 horas da fermentação, foi notório uma variação pouco significativa na concentração de sólidos solúveis de (22 a 20 ºBrix) fato que Tortara et al., (40) caracteriza de fase de adaptação das leveduras inoculadas ao meio – fase de fermentação preliminar.

Ainda na Figura 1, verifica-se a redução gradativa na concentração de açúcares após as primeiras 48 horas, o que configura a fase de fermentação principal, segundo Fonseca et al.,(40), onde ocorre a intensa atividade metabólica e acentuado crescimento populacional da levedura Saccharomyces cerevisiae, resultando no aumento da síntese de etanol (0,3 para 8,2 % v/v) como consequência da redução expressiva no teor de STT (de 20 para 13 °Brix). A partir do décimo sexto dia de fermentação, observou-se que a concentração de STT (ºBrix) mostrou-se constante, não havendo formação de bolhas de gases no mosto, com indício do fim da fermentação. Barbosa (41) relata que o aumento do teor alcoólico reduz a disponibilidade de nutrientes e contribui com o acúmulo de resíduos celulares, corroborando com a redução do processo fermentativo.

Caracterização físico-química do fermentado alcoólico

A Tabela 2 dispõe os resultados das características físico-químicas avaliadas da bebida fermentada de frutas obtida.

A Instrução Normativa de n° 34/2012 do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA não estabelece limites máximos e mínimos para pH e teor de STT em fermentados alcoólicos de frutas, mesmo não enquadrando o uso de caroços de frutas no processo (42). Entretanto, o valor de SST apresentado caracteriza a bebida com sabor relativamente doce e agradável, de acordo com a portaria. O teor de SST (°Brix) foi de (6,8 ± 004) e o pH de (3,4 ± 006). Para Torres Neto et al., (43), valores de pH nesta faixa confere à bebida fermentada maior resistência às infecções bacterianas, classificando-a como uma bebida ácida, fato observado no fermentado de Carambola com caroço de açaí.

O teor alcoólico do fermentado foi de (8,9 % v/v a 20 °C), estando dentro dos critérios preconizados em legislação brasileira vigente, apresentando variações de 4 a 14% v/v. No estudo da fermentação alcoólica de Bessa et al., (44) a partir da polpa do melão das variedades amarelo e cantaloupe, obtiveram teores inferiores ao presente estudo, com variações de 5,03% a 6,80% v/v, já Almeida et al., (45) obtiveram teores alcoólicos, com valores próximos, entre 5,67%, 5,43%, 7,30% e 7,70 % v/v, na fermentação alcoólica fruto do mandacaru.

Ainda na Tabela 1, os valores de acidez total e volátil encontram-se dentro dos limites estabelecidos pela legislação brasileira (42). Para Aquarone et al., (46) valores acentuados de acidez volátil confere gosto avinagrado à fermentados alcoólicos, devido a produção de ácidos orgânicos voláteis, como o ácido acético. Paula et al., (47) encontraram valores de acidez volátil de 7,27 meq/L para fermentado alcoólico de Umbu e Pereira et al., (48) apresentaram valores de 7,84 meq/L para fermentado alcoólico de cupuaçu e açaí, ambos valores próximos aos obtidos neste trabalho.

Avaliação microbiológica do fermentado alcóolico

Os resultados encontrados na tabela 3, reforçam a atenção adequada à higiene durante o processamento do produto, manuseio e transporte, uma vez que não houve indícios de contaminação para nenhum tipo de microrganismo examinado, segundo a RDC n° 724 (49) e a IN 161 (50) da Agência Nacional de Vigilância Brasileira – ANVISA. Cabe mencionar que a legislação brasileira não determina parâmetros microbiológicos de bebidas alcoólicas, uma vez que o próprio álcool se torna uma substância que dificulta o desenvolvimento de microrganismos, porém, o monitoramento microbiológico dos produtos é extremamente importante, garantindo cada vez mais segurança dos consumidores (50).

CONCLUSÕES

As matérias-primas utilizadas para elaboração da bebida desmontaram potencial de qualidade físico-química com base na legislação brasileira para polpa de frutas e dados encontrados na literatura;

A bebida fermentada atendeu aos critérios físico-químicos e microbiológicos determinados em legislações brasileiras vigentes;

O fermentado alcoólico de extrato do caroço de açaí torrado enriquecido com carambola demonstrou-se promissor para o aproveitamento tecnológico dos resíduos agroindustriais da cadeia produtiva do açaí e diminuição do desperdício da carambola.

AGRADECIMENTOS

Ao CNPq e à PROPPG do IFPA pelo fomento financeiro concedido.

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