Caracterização das populações de leveduras e dos parâmetros químicos em fermentações contaminadas durante a produção de cachaça em Minas Gerais
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Microorganisms quantification and characterization of yeasts populations and chemical parameters in contamined fermentations during the cachaça production in Minas Gerais, Brazil.
Primeiro orientador
Membros da banca
Vera Lúcia dos Santos
Inayara Cristina Alves Lacerda
Inayara Cristina Alves Lacerda
Resumo
A produção de cachaça é influenciada por diferentes microrganismos presentes na
destilaria. A fermentação é realizada em recipientes abertos, com materiais manipulados e
transportados diversas vezes antes da utilização. Assim, a cada adição de caldo de cana
fresco e água são introduzidas no processo novas populações de microrganismos que
podem reduzir o rendimento em etanol, aumentar a acidez e alterar a qualidade do produto
final, contaminando-o. A proposta deste trabalho foi caracterizar 15 amostras de
fermentações contaminadas oriundas de seis destilarias do estado de Minas Gerais,
determinar os parâmetros químicos acidez volátil, concentração de etanol, de glicerol e de
açúcares totais nos vinhos contaminados; além de realizar as contagens totais de
microrganismos, a diversidade de linhagens de Saccharomyces cerevisiae e de espécies
não-Saccharomyces; e testar a atividade micocinogênica das leveduras isoladas. Quanto
aos parâmetros químicos, as dosagens médias encontradas foram de 0,90 g/100 mL de
ácido acético para a concentração de acidez volátil, de 15,43 g/L para o teor de açúcares
totais, de 824,16 mg/dL para concentração de glicerol e de 3,53 oGL (%v/v) para
concentração de etanol. As contagens totais de bactérias láticas e leveduras foram
semelhantes àquelas encontradas para fermentações não contaminadas. As espécies de
leveduras não-Saccharomyces encontradas foram Candida akabanensis,
Hanseniaspora guilliermondii, Issatchenkia orientalis, Kluyveromyces marxianus, Pichia
fermentans, P. guilliermondii, P. membranifaciens, Torulaspora delbrueckii, Zygoascus
hellenicus, Zygosaccharomyces bailii e Z. fermentati. Pichia membranifaciens foi a
espécie predominante após S. cerevisiae, na maioria das amostras. Isolados identificados
como Candida sp. podem constituir uma nova espécie de levedura. O número de linhagens
de S. cerevisiae em fermentações conduzidas por fermentos selvagens foi menor do que
em fermentações conduzidas por linhagens selecionadas de S. cerevisiae. Do total de
leveduras isoladas, 34,78% apresentaram atividade micocinogênica contra leveduras
iniciadoras selecionadas ou S. cerevisiae selvagens dominantes nas dornas de
fermentação. As práticas de dosagens da acidez total titulável e do teor de açúcares,
comumente utilizadas pelos produtores, foram validadas neste trabalho como parâmetros
indicativos da contaminação durante as fermentações para a produção de cachaça.
Palavras-chaves: Fermentação da cachaça, Contaminação de bebidas, Leveduras
micocinogênicas não-Saccharomyces, Acidez volátil, Controle de qualidade.
Abstract
The cachaça fermentation process is directly affected by the natural occurring microbiota
present in distillery environment. Some microorganism, considered contaminants, may
have a negative influence in Cachaça yield and quality. The Cachaça fermentations are
carry out in open vats and many materials are manipulated and transported several times
before their use; so the control of contaminant microbiota is required to avoid the
colonization and propagation of such microorganisms during the fermentations. Other
important aspects are the water and sugar cane added to each fermentation cycle, which
in the most distilleries, do not undergo any treatment, and therefore also transport
microorganisms to fermentation vats. Those populations can decompose the final product;
causing reduction of ethanol yield, increase volatile acidity and so affects the quality of
beverage. The aim of this study was to characterize the microorganism populations involved
in spoilage and/or stuck fermentations. The samples for microorganism isolation were
obtained from six distilleries located Minas Gerais state. The Saccharomyces cerevisiae
and non-Saccharomyces yeasts were identified and the chemical parameters total acidity,
ethanol, total sugars and glycerol concentrations in the wine were measured to evaluate the
characteristics of spoilage wine. The diversity of S. cerevisiae population in each vat was
evaluated by mitochondrial DNA restriction analysis and killer activity was studied against
the yeasts isolated from the same vat and reference yeasts to this test. Despite the spoilage,
the range of microorganisms’ population counts, principally lactic acid bacteria, was similar
to those found in non-contaminated fermentations reported by other works. NonSaccharomyces population was constituted by Candida akabanensis, Hanseniaspora
guilliermondii, Issatchenkia orientalis, Kluyveromyces marxianus, Pichia fermentans, P.
guilliermondii, P. membranifaciens, Torulaspora delbrueckii, Zygoascus hellenicus,
Zygosaccharomyces bailii and Z. fermentati. Pichia membranifaciens was the second
prevalent yeast species surpassed only by S. cerevisiae. Unpredictable we found higher
diversity of S. cerevisiae strains in fermentations carried out by selected S. cerevisiae
strains than spontaneous ones. Killer yeasts represented 34,78% of the yeast isolates.
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The concentration of chemicals average 0,90 g/100 mL for total acidity in acetic acid; 15,43
g/L for total sugars; 824,16 mg/dL for glycerol and 3,53 oGL (%v/v) for ethanol in the 15
samples evaluated. This work approve producers practices of quantify the chemical
parameters total acidity and total sugars concentrations to measure contamination levels
on the microbiological phase of the Cachaça production.
Assunto
Microbiologia, Cachaça, Alimentos e bebidas fermentados, Contaminação, Leveduras, Saccharomyces
Palavras-chave
Fermentação da cachaça, Contaminação de bebidas, Leveduras micocinogênicas não-saccharomyces, Acidez volátil, Controle de qualidade