DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS CINÉTICOS
NA FERMENTAÇÃO DE CERVEJA AROMATIZADA
DEVELOPMENT AND EVALUATION OF KINETIC PARAMETERS
THE FERMENTATION OF BEER FLAVOURED
Charles Barbosa Reeck 1, Estevan Rafael Dutra Bruginski1 ,
Rômulo Dias Nascimento1, Fátima de Carvalho2.
1- Alunos do Curso de Farmácia Universidade Positivo (UP) / Curitiba-PR
2- Professora do Curso de Farmácia Universidade Positivo (UP) / Curitiba-PR
RESUMO – O objetivo deste trabalho foi realizar a adição do extrato de hortelãpimenta ao mosto preparado e verificar se este poderia afetar de alguma maneira
os parâmetros cinéticos da fermentação em relação ao mosto tradicional.
Observa-se um aumento considerável pela procura e desenvolvimento de novos
produtos biotecnológicos na área de alimentos e no caso da cerveja, a presença
de produtos diferentes daqueles que seguem a Lei da Pureza Cervejeira. Com o
intuito de se desenvolver uma formulação inovadora de cerveja, procedeu-se a
adição de extrato de hortelã-pimenta (Mentha piperita), uma matéria-prima
amplamente utilizada e comercializada na indústria de alimentos, cosmética e
farmacêutica, devido especialmente ao seu agradável sabor e marcante aroma
dos óleos essenciais. Estudou-se o crescimento celular, o consumo de açúcares e
produção de etanol de uma formulação artesanal da cerveja tipo Belgian Pale Ale,
utilizando-se para isto a levedura Sacharomycces cerevisae nottingham. A
produção do mosto foi feita a partir de malte de cevada, lúpulo e água e posterior
adição de um ingrediente aromatizante, o extrato aquoso de hortelã-pimenta, em
paralelo a formulação tradicional, sendo que, o extrato não inibiu o crescimento da
Sacharomycces cerevisae nottingham.
1
Palavras-chave: cerveja, aromatizante, cinética, biomassa, fermentação alcoólica,
Sacharomycces cerevesiae nottingham.
INTRODUÇÃO
Devido à crescente competitividade do mercado, tanto para a redução de
custos como para a introdução de novos produtos, os cervejeiros estão
constantemente buscando inovações tecnológicas para seus processos, além do
surgimento de microcervejarias no mercado brasileiro, que visam especialmente
atender um público-alvo num nicho de mercado diferente das grandes companhias
(1)
. Segundo a SINDICERV (Sindicato Nacional da Indústria Cervejeira), em 2007 o
Brasil estava entre os quatro maiores fabricantes de cerveja do mundo, com um
volume anual de cerca de 10,34 bilhões de litros. As companhias produtoras foram
responsáveis por um faturamento de aproximadamente R$ 25,8 bilhões.
(2)
A fermentação alcoólica deriva de um processo bioquímico, realizada pela
ação de microrganismos, especialmente as leveduras que utilizam açúcares para
o seu desenvolvimento, através de um mecanismo enzimático que catalisa as
reações sobre os glicídios, por exemplo, a glicose (C6H12O6), produzindo etanol
(C2H5OH) e gás (CO2) (3). Os monossacarídeos são obtidos a partir do amido da
cevada pura ou associados a outros cereais como o arroz, trigo, centeio, milho,
sorgo e aveia. Estas matérias são permitidas em porcentagem de 10%, para
cervejas claras, e em 50% para cervejas escuras, segundo Decreto 6871/09 de
junho de 2009 (4,5). A Saccharomyces e em especial a S. cerevisiae é responsável
2
pela produção das enzimas fundamentais para o processo de fermentação
alcoólica, na produção de cerveja, mas é necessário transformar o amido dos
grãos de cereais em açúcares fermentáveis. Esta transformação se dá através de
enzimas que estão em maior quantidade nos grãos maltados, que são liberadas e
ativadas no processo de brassagem, formando o mosto de cerveja.
(4)
A
intensidade da reação de fermentação depende do tipo de glicídio utilizado, o que
faz com que bebidas diferentes sejam produzidas pela fermentação de matériasprimas específicas, apresentando diferentes teores alcoólicos. A cerveja mantém
em média de 3,0 a 5,0%. (3)
A antiga Lei da Pureza (Reinheitsgebot, ano 1516), estabelece que esta
bebida deva ser produzida exclusivamente com malte, lúpulo e água, sem
qualquer aditivo, caracterizando a cerveja. Porém existem algumas bebidas
análogas às cervejas, características de determinadas regiões do mundo (4).
A Ginger-Beer® da Inglaterra e Suiça, obtida pela fermentação açucarada
(de 10 a 20%) na presença de gengibre (Zingiber officinale), neste caso utilizando
a Saccharomyces puriformis existente no próprio gengibre e que dá uma baixa
concentração alcoólica, e a produção de outros produtos devido à presença de
bactérias lácticas. Na Rússia, a Kuvass®, com baixo teor de álcool é aromatizado
com casca de laranja. (4)
Há no mercado mundial, outras cervejas que se diferenciam da Lei da
Pureza Alemã (Reinheitsgebot) tais como as cervejas com sabores de frutas e que
tem apresentado desenvolvimento nos últimos anos por atrair novos clientes e
para pessoas que não são consumidoras habituais de cerveja. (6)
3
Pode-se citar a Super Bock Green® de origem portuguesa, a qual tem 1%
de suco de limão adicionado à cerveja, após a fermentação.
(7)
A mistura de
cerveja com frutas, por exemplo, é uma atividade ancestral, como no caso da
Lambics® de origem belga, feita com leveduras selvagens e adicionada com frutas
inteiras como a framboesa, amora, pêssego e damasco, numa fermentação
secundária.
(8)
A Radler® é uma cerveja do tipo pilsen (baixa fermentação) cuja
formulação original foi desenvolvida em 1920 por Franz Kugler que buscava uma
bebida revigorante e se tornou uma bebida refrescante, especialmente por conter
a adição de suco de limão e está registrada em nome da empresa DB Breweries,
a Monteith's Radler Bier® da Nova Zelândia
(9,10)
.
A Russ® é uma cerveja
formulada na Alemanha por ocasião do período inflacionário vivido após a Primeira
Guerra Mundial, na qual, a uma cerveja tradicional, adicionava-se suco de limão
para barateamento do processo. (9)
A produção de cervejas é um exemplo clássico de biotecnologia tradicional
e o processo completo consiste basicamente em três etapas: a produção do
mosto, o processo de fermentação e o acabamento da cerveja, e dentro destas
etapas existem vários procedimentos a serem cumpridos.
(11)
Para se produzir o mosto deve-se começar pela moagem, que tem a
função de liberar e dividir em partes menores a porção interna do grão, após, a
mosturação ou brassagem, que é responsável pela transformação da matériaprima da cerveja em mosto, após esse processo, faz-se a filtração, cuja função é
retirar a porção de sólidos insolúveis do mosto. Segue então a fervura, etapa onde
é adicionado o lúpulo. O lúpulo somado a temperatura tem o poder de conferir
4
uma melhor estabilidade bioquímica, biológica e coloidal, bem como proporcionar
ao mosto cor, aroma e sabor com a consequência de concentrar o extrato. O
mosto deve então ser resfriado e aerado, para a inoculação da levedura e
manutenção de seu melhor desempenho. (4,11)
Com o início da fermentação, o metabolismo das leveduras começa a
transformar açúcares em álcool e CO2. Ao terminar o período de fermentação,
tradicionalmente o produto passa pela maturação cujos objetivos são a clarificação
e a carbonatação para assim como haver a melhora do sabor e odor, além de
evitar a oxidação de cerveja. A partir deste ponto, industrialmente, a cerveja segue
para engarrafamento e pasteurização. (4)
O impacto da inserção do extrato de Mentha piperita no desenvolvimento
fermentativo de um mosto tradicional, sabendo-se que a aplicação deste extrato
confere normalmente sabor e aroma agradáveis, podendo causar uma inibição do
crescimento da S. cerevisiae, sendo prejudicial à produção da cerveja Belgian
Pale Ale.
(12, 13,14)
Esta cerveja normalmente apresenta uma coloração âmbar, de
amargor e aroma acentuado. (4)
O presente trabalho apresenta como objetivo, o desenvolvimento e a
avaliação de parâmetros cinéticos de um processo de produção de cerveja
artesanal, tal que possibilite um melhor entendimento do processo de fermentação
quando aromatizada com um novo ingrediente: o extrato aquoso de hortelãpimenta (Mentha piperita).
5
METODOLOGIA
Preparação do mosto
Na preparação do mosto foi utilizado três tipos de cereais maltados, sendo
225g de malte Pilsen, 75g de malte Caraamber e 37,5g de malte Cara-Pils; Lúpulo
de sabor/amargor o Mt. Hood em Pellet, com 4,6% de alfa-ácido; Água potável na
quantidade de 2,1L; Com adição de 37,5ml de extrato aquoso de hortelã obtido
por maceração, 50g de folhas de hortelã foram lavadas com álcool a 70%, logo em
seguida foi enxaguada três vezes com água destilada, as folhas então foram
colocadas em um Erlenmeyer de 250ml, adição de água destilada em quantidade
suficiente para cobrir as folhas; Como agente fermentador, o microrganismo
Saccharomyces cerevisae nottingha, foi ativada em 50ml de água com 50mg
glicose, durante o período de 6 horas. Os cereais foram moídos em graal até o
ponto em que não houvesse grãos íntegros, colocados num recipiente com 1,0L
de água, que em seguida foi aquecido até 65°C durante 75 minutos para a
extração e hidrólise dos açúcares; após 75 minutos. Foi adicionado mais 1L de
água potável antes da fervura. O pré-mosto foi filtrado e levado até a fervura.
Durante a fervura foi adicionado ao mosto o lúpulo de sabor/aromático em três
momentos diferentes no tempo de 15, 30, 45 minutos e aquecido por mais 15
minutos. Após a fervura foi adicionada água fria até completar o volume de 1,5L. O
mosto foi esfriado até 30°C para receber a levedura previamente ativada. O mosto
foi dividido em duas partes iguais, sendo que em uma das partes foi adicionado o
6
extrato aquoso de hortelã. Os recipientes com o mosto foram lacrados e
armazenados em ambiente isolado à temperatura ambiente, como preparado de
forma artesanal. Uma microcervejaria forneceu a receita para o mosto puro, que
foi retirado de um software denominado BeerSmith(15)
Viabilidade celular
A viabilidade das células foi determinada utilizando-se o método de
semeadura por “pour plate”. O meio de cultura utilizado foi o Ágar YM-glicose
(contendo 1,0% glicose; 0,5% peptona bacteriológica; 0,3% extrato de levedura;
0,3% extrato de malte e 2,0% de ágar puro), foi realizada a correção do pH do
meio em 5, e a contagem das células (Unidades Formadoras de Colônias, UFC)
após 2 a 3 dias de incubação à 25°C. Foram retiradas alíquotas de 1 ml e diluídas
até 10-6, durante o tempo de fermentação do mosto, e plaqueadas em triplicata
para contagem.(16)
Determinação de açúcares redutores
A determinação dos açúcares redutores foi realizada segundo Somogyi e
Nelson, a partir da reação de óxido cuproso e arsênio de molibdênio de coloração
azul cuja intensidade é proporcional a quantidade de açúcares redutores
existentes na amostra.(17) O teor de açúcares redutores é calculado por
7
espectrofotometria a 540nm, e o espectrofotômetro utilizado foi o Shimadzu
1601.(18) Durante a fermentação foram retiradas seis alíquotas, uma a cada 24
horas, sendo congeladas e testadas todos em um dia no final da fermentação.
Determinação da quantidade de etanol
A quantidade de etanol foi determinada por densidade relativa da amostra
destilada. Foi utilizado um picnômetro de 5 ml tarado com água destilada, em
seguida este for secado para adição do destilado da amostra, verificando o peso
de cada um é determinado uma diferença de densidade. Utilizando a tabela de
porcentagem de álcool a 20ºC(%v/v) correspondente a densidade relativa, se
obtém a quantidade de álcool presente na amostra, seguindo a metodologia
utilizada pelo Instituto Adolfo Lutz.(19)
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Inicialmente a concentração de açúcares redutores apresentou-se maior no
mosto puro (fig. 1), do que no mosto com extrato de hortelã-pimenta (Mentha sp)
(fig. 2), esse fato deve-se à adição de extrato ao mosto, e durante a fermentação o
consumo dos açúcares redutores se manteve semelhante nos dois mostos. O
crescimento de Sacharomicceas cerevisae no mosto puro e no mosto com extrato
apresentou o mesmo comportamento demonstrando a fase lag, log e estacionária
no processo de fermentação (fig. 1; fig. 2). Considerando as curvas de açúcares
8
redutores e a curva de crescimento de leveduras pode ser visualizada uma
relação proporcional, onde o consumo de açúcares diminui enquanto a quantidade
de leveduras aumenta, caracterizando a fase log (fig. 1; fig. 2). Foi observado que
o extrato de hortelã-pimenta (Mentha sp) não afetou o crescimento da
Sacharomycces cerevisae na produção da cerveja artesanal Belgian Pale Ale em
comparação a receita original (15) (fig. 2).
A determinação do pH tem o objetivo de verificar se o mosto tem
condições de proporcionar um meio favorável para o desenvolvimento das
leveduras para a fermentação, atuação enzimática e maturação do produto final
(20)
. Em nossas análises foi possível verificar a diminuição do pH 5,2 inicial para
aproximadamente 4, 1 nos mostos puro e com extrato. Segundo BORZANI, com o
aumento da concentração de CO2, assim como, a produção de ácidos orgânicos
na fase anaeróbica do metabolismo das leveduras, justificando assim, a
diminuição do pH no processo de obtenção de cerveja(4,20).
Durante o processo de filtragem, houve uma perda grande do volume do
material a ser destilado. Mesmo com esta perda, houve a tentativa de destilação
mas não foi possível realizar a determinação do grau alcoólico.
9
Fonte: O autor (2010)
FIGURA 1 – Comparação do crescimento pelo consumo de açúcares em mosto
sem adição de extrato de hortelã-pimenta (Mentha sp), [ ] concentração
TABELA 1 – Concentração de células e consumo de açúcares redutores no mosto
sem adição de extrato de hortelã-pimenta (Mentha sp)
Mosto Puro
Dia
log [ ] celular
[ ] açúcares redutores
(g/l)
1
1,89
18,81
2
2,18
7,41
3
3,05
2,89
10
5
4,11
2,34
6
4,08
2,04
7
4,06
1,92
FONTE: O autor (2010)
FIGURA 2 – Comparação do crescimento pelo consumo de açúcares em mosto
com adição de extrato de hortelã-pimenta (Mentha sp).
Fonte: O autor (2010)
TABELA 2 - Concentração de células e consumo de açúcares redutores no mosto
com adição de extrato de hortelã-pimenta (Mentha sp)
Mosto com extrato
11
Dia
log [ ] celular
[ ] açúcares redutores (g/l)
1
1,81
16,92
2
2,04
8,93
3
3,04
2,74
5
4,22
1,42
6
4,14
0,64
7
4,07
0,62
Fonte: O autor (2010)
CONCLUSÃO
Necessita-se, hoje, de uma compreensão cada vez mais aprofundada do
conhecimento biotecnológico para o desenvolvimento de novos produtos. Um
destes conhecimentos é o do processo fermentativo para obtenção de cerveja. A
partir dos resultados obtidos neste estudo, conclui-se que a adição de cinco por
cento de extrato de Mentha piperita, como um possível ingrediente aromatizante
na formulação da cerveja do tipo Belgian Pale Ale, durante a preparação do
mosto, não foi capaz de comprometer o desenvolvimento da levedura
Sacharomycces cerevisae nottingham e seu processo fermentativo. O fato de esta
adição ser realizada junto da preparação do mosto, elimina um novo processo
para aromatização apos a fermentação, barateando os custos de produção. É
recomendado considerar as variações climáticas e das características solo no
cultivo de ervas, pelo fato destes fatores contribuírem com a sua composição
interna, alterando sua aplicabilidade, mas este aspecto não foi considerado neste
12
trabalho.
ABSTRACT - The objective of this work was the addition of peppermint extract to
the must prepared to see if it could somehow affect the kinetic parameters of
fermentation in relation to traditional must. There is a considerable increase in the
demand and development of new biotechnology products in food area and for beer
in the case, the presence of products other than those that follow the Law of Purity
Brewery. In order to develop an innovative formulation of beer, we proceeded to
the addition of peppermint extract (Mentha piperita), a raw material widely used
and traded in the food industry, cosmetics and pharmaceuticals, especially due to
its pleasant flavor and aroma of essential oils remarkable. Studied the cell growth,
the consumption of sugar and ethanol production of a formulation of artisanal
Belgian Pale Ale beer, using yeast for this Sacharomycces nottingham
cerevisiae. The production of wine was made from barley malt, hops and water and
subsequent addition of a flavoring ingredient, the aqueous extract of peppermint,
alongside the traditional formulation, and the extract did not inhibit the growth of
Sacharomycces cerevisae nottingham.
Keywords: beer, flavoring, kinetics, biomass, fermentation, Sacharomycces
cerevesiae.
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13
Acesso em: 10 de agosto 2010.
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16