Made available in DSpace on 2016-06-02T18:57:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3140.pdf: 2286825 bytes, checksum: e253586314f2bce2da77595a992c876d (MD5) Previous issue date: 2010-06-28 / Universidade Federal de Minas Gerais / The current market of artisanal cachaça has growing continuously in the last years, especially in the last decade. This is a result of governmental programs to stimulate low-scale producers, which correspond to 30% of the cachaça production in Brazil. These familiar producers have been using traditional and rudimentary processes and techniques, with a little or no quality control. The ferment is prepared in an artisanal way (caipira ferment or natural ferment), with autochthonous yeasts and bacteria present in the sugar cane juice. This obviously difficultates the quality control of the beverage, however, it may contribute to a better sensorial quality. The organic cachaça production appears to be a promising alternative for low-scale producers because the demand for natural products, healthy and ecologically correct is increasing. In this context, this work aimed to evaluate the contribution of the type of the ferment (caipira and commercial) and the ageing (in oak barrels) to the chemosensory quality of the cachaça and to the development of this agro-industrial segment. The fermentation with the caipira ferment has shown a great number of wild yeasts and a lower number of total yeasts, however, there was no difference in the number of bacteria comparing to the fermentation with a commercial strain. For the latter, an increased or stabilized number of wild yeasts was observed along the fermentative cycles, white for the caipira ferment this number decreased or stabilized. There was an intense acidification of the medium during the preparation of the caipira ferment, which was repeated in the initial cycles of the fermentation with this ferment, decreasing afterwards. Significant alterations in the composition of redistilled cachaças were observed after ageing in oak barrels, especially concerning to pH, total acidity (fixed and volatile), alcoholic content and secondary compounds, as npropanol, acetaldehyde, isobutanol and total volatile compounds. All the parameters presented values within the limits of Brazilian laws. The type of the ferment influenced the beverage quality, because the cachaça produced with the caipira ferment has shown increased fixed acidity with the ageing, while for the one produced with the commercial strain, there was an increase in the volatile acidity. The sensory tests of preference revealed that the cachaças produced with the caipira ferment were significantly different (p<0.05) from the cachaças produced with the commercial strain regarding the aroma and global impression, after ageing. Although the fermentation with caipira ferment has shown a great number of wild yeasts in the inoculum and in the sugar cane juice, the cachaça produced with this ferment showed better preference. There were no differences in the sensory tests concerning both ferments for the non-aged cachaças, showing that not only the ageing influenced the quality of the cachaça, but also the type of ferment utilized in the fermentation for the cachaça production. / O mercado atual de cachaça artesanal tem crescido continuamente nos últimos anos, especialmente na última década. Isso é um reflexo dos programas governamentais de incentivo aos pequenos produtores, que correspondem a 30% da produção de cachaça no país. Esses produtores são prioritariamente familiares, utilizam processos e técnicas tradicionais e rudimentares de produção, com pouco ou inexistente controle de qualidade. O fermento é preparado de forma artesanal (chamado de fermento caipira ), aproveitando-se as leveduras e bactérias autóctones do mosto. Isso dificulta o controle da qualidade da bebida, no entanto, pode contribuir para a melhor qualidade sensorial da mesma. A produção de cachaça orgânica aparece como uma alternativa promissora para pequenos produtores devido à crescente demanda por produtos naturais, saudáveis e ecologicamente corretos. Dessa forma, este trabalho se propôs a avaliar a contribuição do tipo de fermento (caipira e prensado) e do envelhecimento para a qualidade físico-química e sensorial da cachaça, numa forma de colaborar para o desenvolvimento deste segmento agroindustrial. A fermentação com o fermento caipira apresentou maior número de leveduras selvagens e menor número de leveduras totais, porém não há diferença no número de bactérias em relação àquela com o fermento prensado. Enquanto para este fermento ocorreu um aumento ou estabilização no número de leveduras selvagens com o decorrer dos ciclos fermentativos, com o fermento caipira este número decaiu ou estabilizou. Houve uma intensa acidificação durante o preparo do fermento caipira, que se repetiu nos ciclos iniciais de fermentação com este fermento, diminuindo a seguir. Houve alterações significativas na composição das cachaças redestiladas com o envelhecimento, especialmente quanto ao pH, acidez total (fixa e volátil), teor alcoólico e compostos secundários, como n-propanol, acetaldeído, isobutanol e compostos voláteis totais. Todos os parâmetros avaliados apresentaram-se dentro dos limites da legislação brasileira. O tipo de fermento interferiu na qualidade da bebida, pois a cachaça produzida com o fermento caipira apresentou aumento de acidez fixa com o envelhecimento, enquanto naquela produzida com o fermento prensado, houve aumento da acidez volátil. Os testes sensoriais de preferência revelaram que as cachaças produzidas com fermento caipira foram significativamente diferentes (p<0,05) das cachaças produzidas com fermento prensado quanto aos atributos aroma e impressão global, após o envelhecimento. Embora o fermento caipira tenha mostrado maior número de leveduras selvagens no pé-de-cuba e mosto, a cachaça produzida com este fermento foi a que mostrou melhor preferência. Não houve diferenças nos testes sensoriais quanto aos dois tipos de fermento para as cachaças não envelhecidas, mostrando que não só o envelhecimento tem influência na qualidade da cachaça, mas também o tipo de fermento utilizado na fermentação para a produção da bebida.

Made available in DSpace on 2016-06-02T18:57:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3140.pdf: 2286825 bytes, checksum: e253586314f2bce2da77595a992c876d (MD5) Previous issue date: 2010-06-28 / Universidade Federal de Minas Gerais / The current market of artisanal cachaça has growing continuously in the last years, especially in the last decade. This is a result of governmental programs to stimulate low-scale producers, which correspond to 30% of the cachaça production in Brazil. These familiar producers have been using traditional and rudimentary processes and techniques, with a little or no quality control. The ferment is prepared in an artisanal way (caipira ferment or natural ferment), with autochthonous yeasts and bacteria present in the sugar cane juice. This obviously difficultates the quality control of the beverage, however, it may contribute to a better sensorial quality. The organic cachaça production appears to be a promising alternative for low-scale producers because the demand for natural products, healthy and ecologically correct is increasing. In this context, this work aimed to evaluate the contribution of the type of the ferment (caipira and commercial) and the ageing (in oak barrels) to the chemosensory quality of the cachaça and to the development of this agro-industrial segment. The fermentation with the caipira ferment has shown a great number of wild yeasts and a lower number of total yeasts, however, there was no difference in the number of bacteria comparing to the fermentation with a commercial strain. For the latter, an increased or stabilized number of wild yeasts was observed along the fermentative cycles, white for the caipira ferment this number decreased or stabilized. There was an intense acidification of the medium during the preparation of the caipira ferment, which was repeated in the initial cycles of the fermentation with this ferment, decreasing afterwards. Significant alterations in the composition of redistilled cachaças were observed after ageing in oak barrels, especially concerning to pH, total acidity (fixed and volatile), alcoholic content and secondary compounds, as npropanol, acetaldehyde, isobutanol and total volatile compounds. All the parameters presented values within the limits of Brazilian laws. The type of the ferment influenced the beverage quality, because the cachaça produced with the caipira ferment has shown increased fixed acidity with the ageing, while for the one produced with the commercial strain, there was an increase in the volatile acidity. The sensory tests of preference revealed that the cachaças produced with the caipira ferment were significantly different (p<0.05) from the cachaças produced with the commercial strain regarding the aroma and global impression, after ageing. Although the fermentation with caipira ferment has shown a great number of wild yeasts in the inoculum and in the sugar cane juice, the cachaça produced with this ferment showed better preference. There were no differences in the sensory tests concerning both ferments for the non-aged cachaças, showing that not only the ageing influenced the quality of the cachaça, but also the type of ferment utilized in the fermentation for the cachaça production. / O mercado atual de cachaça artesanal tem crescido continuamente nos últimos anos, especialmente na última década. Isso é um reflexo dos programas governamentais de incentivo aos pequenos produtores, que correspondem a 30% da produção de cachaça no país. Esses produtores são prioritariamente familiares, utilizam processos e técnicas tradicionais e rudimentares de produção, com pouco ou inexistente controle de qualidade. O fermento é preparado de forma artesanal (chamado de fermento caipira ), aproveitando-se as leveduras e bactérias autóctones do mosto. Isso dificulta o controle da qualidade da bebida, no entanto, pode contribuir para a melhor qualidade sensorial da mesma. A produção de cachaça orgânica aparece como uma alternativa promissora para pequenos produtores devido à crescente demanda por produtos naturais, saudáveis e ecologicamente corretos. Dessa forma, este trabalho se propôs a avaliar a contribuição do tipo de fermento (caipira e prensado) e do envelhecimento para a qualidade físico-química e sensorial da cachaça, numa forma de colaborar para o desenvolvimento deste segmento agroindustrial. A fermentação com o fermento caipira apresentou maior número de leveduras selvagens e menor número de leveduras totais, porém não há diferença no número de bactérias em relação àquela com o fermento prensado. Enquanto para este fermento ocorreu um aumento ou estabilização no número de leveduras selvagens com o decorrer dos ciclos fermentativos, com o fermento caipira este número decaiu ou estabilizou. Houve uma intensa acidificação durante o preparo do fermento caipira, que se repetiu nos ciclos iniciais de fermentação com este fermento, diminuindo a seguir. Houve alterações significativas na composição das cachaças redestiladas com o envelhecimento, especialmente quanto ao pH, acidez total (fixa e volátil), teor alcoólico e compostos secundários, como n-propanol, acetaldeído, isobutanol e compostos voláteis totais. Todos os parâmetros avaliados apresentaram-se dentro dos limites da legislação brasileira. O tipo de fermento interferiu na qualidade da bebida, pois a cachaça produzida com o fermento caipira apresentou aumento de acidez fixa com o envelhecimento, enquanto naquela produzida com o fermento prensado, houve aumento da acidez volátil. Os testes sensoriais de preferência revelaram que as cachaças produzidas com fermento caipira foram significativamente diferentes (p<0,05) das cachaças produzidas com fermento prensado quanto aos atributos aroma e impressão global, após o envelhecimento. Embora o fermento caipira tenha mostrado maior número de leveduras selvagens no pé-de-cuba e mosto, a cachaça produzida com este fermento foi a que mostrou melhor preferência. Não houve diferenças nos testes sensoriais quanto aos dois tipos de fermento para as cachaças não envelhecidas, mostrando que não só o envelhecimento tem influência na qualidade da cachaça, mas também o tipo de fermento utilizado na fermentação para a produção da bebida.

É esperado que a produção de combustíveis a partir de resíduos lignocelulósicos alcance representatividade na matriz energética mundial. Neste cenário, leveduras desempenharão importante papel como plataformas microbianas para os processos de conversão dos açúcares derivados da biomassa em etanol (de segunda geração) e em outros produtos de interesse. Apesar dos avanços consideráveis na área, a fermentação de hidrolisados lignocelulósicos ainda apresenta alguns desafios científicos e tecnológicos, como por exemplo, os problemas enfrentados na fermentação devido à presença de diversos inibidores oriundos dos processos de pré-tratamento e hidrólise da biomassa (tais como furaldeídos, compostos fenólicos e ácidos orgânicos). A geração destes inibidores reduz consideravelmente a eficiência da etapa fermentativa, e muitas vezes, inviabiliza o processo como um todo. Neste contexto, o presente trabalho estudou a identificação dos principais compostos lignocelulósicos inibidores na fermentação por leveduras presentes em cinco amostras de hidrolisados industriais. Ácido glicólico e ácido acético, dentre os ácidos orgânicos foram identificados em todas as amostras analisadas. Em relação aos furaldeídos, foram detectados furfural e 5- hidroximetil-furufural (HMF) em todas as amostras analisadas. Os principais e mais abundantes compostos fenólicos identificados pelo sistema foram ácido p-cumárico (em 4 de 5), ácido ferúlico (em 3 de 5) e ácido vanílico (em 3 de 5). Tendo os principais compostos quantificados e identificados, realizou-se um estudo de mínimas e máximas concentrações de alguns destes inibidores em quatro diferentes linhagens laboratoriais e industriais (CEN.PK113-7D, CEN.PK112, SA-1 e JAY270), a fim de verificar a toxicidade dos mesmos frente aos principais parâmetros cinéticos da fermentação (fase lag, µmáx, produção de biomassa e etanol). De forma geral, a linhagem industrial S. cerevisiae SA-1 se mostrou mais tolerante frente às demais linhagens, em praticamente todas as condições analisadas. Visto que a presença de algumas bactérias nas linhas de produção de etanol é sabida, procurou-se verificar a resistência destas na presença dos compostos inibitórios. Ao comparar a resistência frente aos inibidores entre bactérias lácticas e leveduras laboratoriais e industriais, notou-se uma potencial robustez das bactérias frente às leveduras, uma vez que as últimas foram incapazes de crescer no meio de cultivo acrescido de um coquetel de inibidores, enquanto que as bactérias apresentaram crescimento. Por fim, investigou-se a influência conjunta de três compostos inibitórios (ácido acético, HMF e ácido p-cumárico) sobre os principais parâmetros fisiológicos da linhagem SA-1, a mais tolerante das linhagens avaliadas. Assim, através de um delineamento composto central rotacional (DCCR), pode-se analisar estatisticamente os efeitos dos três inibidores, com o qual verificou-se que a maior toxicidade (redução da velocidade específica de crescimento) é exercida pelo HMF. De uma maneira geral, a linhagem SA-1 pode ser considerada uma plataforma microbiana com grande potencial de aplicação na produção de etanol de segunda geração, bem como no estudo das bases moleculares para tolerância aos inibidores oriundos desses processos. / It is expected that the production of fuels from lignocellulosic residues will be representative in the world energy matrix. In this scenario, yeasts will play an important role as microbial platforms for the conversion processes of sugars derived from biomass into ethanol and other products of interest. Despite the considerable advances in the area, the fermentation of lignocellulosic hydrolysates still presents some scientific and technological challenges, such as the problems faced in the fermentation due to the presence of several inhibitors from the processes of pretreatment and hydrolysis of biomass (such as furaldehydes, phenolic compounds and organic acids). The presence of these inhibitors considerably reduces the efficiency of the fermentation step, and often hampers the process itself. In this context, the present work aimed to identify major inhibitory lignocellulosic compounds for yeast fermentation present in five samples of industrial hydrolysates. Glycolic acid and acetic acids were identified in all samples analysed. In relation to furaldehydes, furfural and 5-hydroxymethyl-furfural (HMF) were detected in all samples as well. The major and most abundant phenolic compounds identified were p-coumaric acid (in 4 out of 5 samples), ferulic acid (in 3 out of 5) and vanillic acid (in 3 out of 5). After quantification of these compounds, minimum and maximum concentrations of the major ones were studied in four different laboratory and industrial strains (CEN.PK113-7D, CEN.PK112, SA-1 and JAY270), in order to verify their toxicity against physiological parameters such as elongation of lag phase and growth rate. In general, the S. cerevisiae SA-1 industrial strain was more tolerant in comparison to the other 3 strains for virtually all compounds investigated. Since bacteria is present during fuel ethanol production, , the resistance of these bacteria for the same inhibitory compounds was also evaluated. When comparing the resistance against inhibitors between lactic acid bacteria and yeast strains, a higher robustness of bacteria in relation to yeasts was observed, since yeasts were unable to grow in a medium supplemented with a cocktail of inhibitors, whereas bacteria did grow. Finally, the influence of three inhibitory compounds (acetic acid, HMF and p-coumaric acid) on the main physiological parameters of the strain SA-1, the most tolerant among the strains evaluated, was investigated. Thus, using a rotatable central composite design (RCCD), the effects of the three inhibitors were analysed, and it was found that the highest toxicity (reduction in specific growth rate) is caused by HMF. Overall, SA-1 is a promising platform yeast strain for second generation ethanol production and for understanding strain robustness toward lignocellulosic inhibitory compounds.