BR102016004417A2 - Production of functional acid beer with grape assortment and lactic bacteria - Google Patents

Description

Relatório descritivo da Patente de invenção “PRODUÇÃO DE CERVEJA ÁCIDA FUNCIONAL COM ADJUNTO DE UVA E BACTÉRIAS LÁTICAS" [001] A presente patente de invenção tem por objetivo a criação de uma cerveja utilizando suco, polpa ou macerado de uva e adicionada de fermentação lática a fim de promover a cerveja características organolépticas especiais, funcionais e probióticas, sendo feita através da adição de suco, polpa ou macerado de uva no malte e bactéria lática ao mosto cervejeiro.

Fundamentos da invenção [002] Usualmente as cervejas são produzidas com fermentação alcoólica do mosto cervejeiro, por ação da levedura, originado a partir do malte de cevada e água potável adicionado de lúpulo. Atualmente existem no mundo inúmeros tipos de cerveja que se distinguem pelos diferentes ingredientes, métodos de elaboração e características organolépticas, sendo assim, a elaboração de cervejas utilizando malte adicionado de adjuntos especiais pode proporcionar barateamento do processo (CARVALHO, G.B.M. Obtenção de cerveja usando banana como adjunto e aromatizante. 163f. Tese (Doutorado em Biotecnologia Industrial) - Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, 2009).

[003] Os adjuntos são utilizados tanto por questões econômicas, quanto pelo fato de melhorarem a qualidade sensorial e físico-química da cerveja acabada. Podem ser considerados como diluidores de todos os componentes do mosto cervejeiro, exceto os açúcares. De fato, reduzem o teor de nitrogênio solúvel, ou melhor, proteína solúvel do mosto, diminuindo a ocorrência de infecção láctea na cerveja, melhorando a sua estabilidade coloidal e, consequentemente, aumentando a vida de prateleira do produto. As cervejas que utilizam adjunto em sua composição são mais refrescantes e leves, apresentando normalmente maior brilho, cor mais clara e saciam menos (CARVALHO, 2009) [004] Desta forma, um dos adjuntos que podem ser utilizados, substituindo parcialmente o malte, na produção de cerveja é a uva (Euvitis), fruta derivada da trepadeira e possui características distintas quanto ao seu tamanho, forma, sabor, cor etc., variando de acordo com sua espécie. Apresentam a coloração verde, vermelha, roxa ou azul, são consideradas uma das maiores fontes de compostos fenólicos, visto que são ricas em fitoquímicos, como os flavonóides, ácidos fenólicos e resveratrol, os quais são pigmentos antioxidantes que, quando combinados, são responsáveis pela coloração da fruta (CARVALHO et al. Compostos fenólicos e atividade anti-tríptica em três variedade de uvas. Revista Brasileira de Inovação Tecnológica em Saúde. v. 4, p. 39-50, 2014).

[005] 0 resveratrol é uma fitoalexina que se apresenta como um antioxidante eficaz, inibe a peroxidação lipídica das lipoproteínas de baixa densidade (LDL), impede a citotoxicidade da LDL oxidada, resultando num combate eficaz contra isquemia transitória, infarto do miocárdio ou acidente vascular cerebral, sendo então um eficiente cardioprotetor. Contribui para a prevenção da aterosclerose, devido a sua capacidade de reduzir a agregação de plaquetas (SHANKAR S, SINGH G, SRIVASTAVA, RK. Chemoprevention by resveratrol: molecular mechanisms and therapeutic potential. Front. Biosci, v.12, p.4839-4854, 2007). Pode também atuar de modo similar ao estrogênio, inibindo também a síntese de tromboxinas e, portanto atua como anticoagulante, tem ação sobre o câncer em diversas maneiras.

[006] Para conferir acidez à cerveja, torna-se necessário complementar o processo fermentativo utilizando a fermentação lática. Essas bactérias tem capacidade de crescer em baixas condições seletivas de pH, umidade, temperatura e concentração de sal. Representam um grupo heterogêneo de bacilos e cocos, gram positivos, em geral catalase negativos, não esporulados, microaerófilos ou anaeróbios facultativos que fermentam os carboidratos convertendo-os em ácido lático (ALMEIDA, RENATA CHEQUELLER DE. Caracterização bioquímica e genética de bactérias lácticas isoladas de queijo serrano. 59p. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia)- Universidade de Caxias do Sul. Caxias do Sul, 2007).

[007] Além de contribuírem no processo fermentativo e consequentemente na qualidade organoléptica (por meio da produção de um grande número de enzimas glicolíticas, lipolíticas e proteolíticas) e química do produto final, também influenciam favoravelmente na qualidade bromatológica através do abaixamento do pH, competição direta com outras populações bacterianas, produção de bacteriocinas e outros produtos antimicrobianos que limitam o desenvolvimento e reduzem a viabilidade de contaminantes espoliadores e/ou patogênicos (GONÇALVES, S. M. L. Identificação e caracterização de bactérias do ácido láctico isoladas de um produto cárneo fermentado tradicional e do ambiente fabril. Dissertação de Mestrado. Universidade Técnica de Lisboa, Faculdade de Medicina Veterinária, Lisboa. 2009).

[008] Produtos alimentícios contendo bactérias láticas exercem efeitos funcionais no organismo, não somente pelas suas células, no caso dos probióticos, como também dos metabólitos gerados, a exemplo do ácido lático. Dentre os benefícios relacionados à presença de bactérias láticas probióticas, podemos citar controle da microbiota intestinal, diminuição da população de patógenos pela produção de ácidos acético e lático, de bacteriocinas e de outros compostos antimicrobianos, viabilidade da digestão da lactose em indivíduos intolerantes a este carboidrato, estabilização da microbiota intestinal após o uso de antibióticos, estimulação do sistema imune e alívio da constipação (SAAD, Susana Marta Isay. Probiotics and prebiotics: the State of the art. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, v. 42, η. 1, p. 1-16, 2006). Tendo ainda outros efeitos atribuídos a essas culturas láticas como a diminuição do risco de câncer de cólon (OLIVEIRA, CYBELLE PEREIRA DE; DA SILVA, JOÃO ANDRADE. Leite fermentado probiótico e suas implicações na saúde. Revista Verde de Agroecologia e Desenvolvimento Sustentável, v. 6, n. 3, 2011).

Sumário da invenção [009] Baseado na importância da cerveja, tanto econômica quanto nutricional, o objetivo é elaborar uma proposta para fabricação deste produto atrelando-o a uma característica funcional e potencialmente probiótica.

Descrição detalhada da invenção [010] Os alimentos e ingredientes funcionais apresentam propriedades benéficas além das nutricionais básicas, sendo apresentados na forma de alimentos comuns, mas demonstram capacidade de regular as funções corporais de forma a auxiliar na proteção contra doenças através de moléculas biologicamente ativas, com estratégia para consistentemente corrigir distúrbios metabólicos, resultando em redução dos riscos de doenças como hipertensão, diabetes, câncer, osteoporose e coronariopatias além de promover manutenção à saúde (MORAES F.P, COLLA L.M. Alimentos funcionais e nutracêuticos: definições, legislação e benefícios à saúde. Revista Eletrônica de Farmácia, v. 3, p. 109-122, 2006).

[011] Nesse caso a cerveja será utilizada como veículo dessas características funcionais para atingir o maior número de pessoas possíveis, pelo fato da cerveja ser um produto de alto consumo em várias camadas sociais da população em geral, como o pedido de patente BR 102013029464-0 que trata de cerveja enriquecida com suco ou extrato de Blueberry para combater a obesidade e promover a saúde do coração e o pedido de patente CN101775341 que utiliza gelo de suco de uva no preparo da cerveja a fim de melhorar características do flavor e atribuir características benéficas ao produto.

[012] O processo de produção tradicional da cerveja pode ser descrito da seguinte maneira: [013] Moagem do Malte ou Malteação - O malte é moido através de moinhos a fim de romper a casca do malte e expor o endosperma e facilitar a ação das enzimas durante o processo seguinte, de mosturação. Nesse processo apenas o esmagamento do malte é interessante (pois, a casca do malte serve ainda de filtro mais poroso no final da mosturação) e não transformá-lo em farinha, pois esta, durante o processo seguinte forma um material mucilaginoso que causa lentidão durante a filtração do mosto cervejeiro.

[014] Mosturação ou Brassagem - É o processo onde ocorre à transformação das matérias-primas, já relatadas, em mosto (liquido açucarado susceptível de sofrer fermentação) e tem como finalidade recuperar a maior quantidade de extratos a partir do malte no mosto. Nessa etapa de aproximadamente 2 horas, o malte moido e misturado com água e aquecido.

[015] As enzimas presentes no próprio malte são então ativadas com uso de temperatura controlada, para permitir hidrolisar o amido em mono, di, trissacarídeos e dextrinas, e as proteínas em peptídeos e aminoácidos (DRAGONE, G., MUSSATTO, S. I., NOGUEIRA A. D., ALMEIDA E SILVA, J.B. Produção de Cerveja: Microrganismos Deteriorantes e Métodos de Detecção. Brazilian Journal of Food Technology (ITAL), v. 10, p. 240-251, 2007). Após esse tempo, a fração insolúvel do malte (bagaço de malte) é removida por filtração, obtendo-se uma solução denominada mosto (CARVALHO, 2009).

[016] A temperatura da mistura durante o processo de filtração deve estar em torno de 75°C, nesse valor a viscosidade do mosto favorece a filtração, além de inativar as enzimas e crescimento bacteriano e não há risco de extrair substâncias insolúveis das matérias primas (VENTURINI FILHO, W. G.; CEREDA Μ. P. Cerveja. In: AQUARONE, E. et al. Biotecnologia Industrial. São Paulo: Blucher, 2001· Ρ· 91-144, v. 4). A próxima etapa consiste na adição de lúpulo e cozimento do mosto por até 2 horas, fazendo uso da temperatura em aproximadamente 100°C. Para assegurar a esterilização do meio, promover a precipitação de compostos (complexos formados com proteínas e polifenóis), solubilizar e isomerizar componentes do lúpulo, remover compostos responsáveis por sabores desagradáveis no produto final (DRAGONE et al. , 2007), promovendo desenvolvimento de cor, sabor e aroma e permitindo a obtenção da concentração de extrato. Ao final do cozimento, o precipitado formado é removido e o mosto é resfriado até a temperatura de fermentação, aerado e inoculado na linha de transferência para o fermentador (CARVALHO, 2009).

[017] Fermentação - A etapa inicial de fermentação do mosto, denominada fermentação primária ou principal, é a fase de maior atividade metabólica da levedura, durante a qual quase todo o extrato fermentescível é convertido em álcool e gás carbônico (DRAGONE et al. , 2007). Durante este período ocorrem também algumas reações que resultam na formação de subprodutos (ésteres, álcoois superiores e outros) que exercem um importante efeito no sabor da cerveja (CARVALHO, 2009) .

[018] 0 mosto deve ser resfriado até 15°C para inoculaçâo com a levedura S. cerevisiae tipo Ale comercial (responsáveis pela chamada top fermentation ou levedura de alta fermentação uma vez que ficam na superfície do mosto fermentado), a fermentação primária dura em torno de quatro dias. Há a introdução da bactéria lática selecionada para a fermentação lática.

[019] Maturação - A etapa seguinte corresponde ao período de maturação da cerveja, sendo mantida até o 21° dia a temperatura de 15°C. Caso haja presença de extrato fermentescível residual na cerveja, este continua a ser fermentado, sendo esse processo denominado fermentação secundária. Os principais objetivos da maturação são a redução da concentração dos compostos de sabor indesejável na cerveja, a saturação do produto final com C02 e a remoção dos componentes responsáveis pela turbidez (DRAGONE, 2007). Após o processo fermentativo (fermentação/maturação) a cerveja pode passar por até seis tratamentos como a carbonatação, modificação de sabor, padronização da cor, estabilização contra turvação, clarificação, estabilização biológica.

[020] Existem no mercado atual concorrentes a este invento, que são elaboradas pelo método mais antigo de fermentação conhecido, preservando suas tradições seculares, conhecidas como "cervejas selvagens". A indústria cervejeira belga utiliza fermentação espontânea com culturas starter selvagens, (leveduras e bactérias selvagens, ou seja, presentes no ambiente naturalmente). Estes organismos, por serem dos mais variados tipos, produzem uma grande variedade de produtos aromáticos e deixam presentes na cerveja açúcares não fermentados.

[021] Resumindo o processo das Fruit Lambics que utilizam frutas, como adjunto do malte, na proporção de até 25% (Marcussi, A. Cervejas selvagens - Parte II: A diversidade dos estilos selvagens. Maio 2013. Disponível em: http://ocrueomaltado.blogspot.com.br/2013/05/cervejas-selvagens-parte-ii-diversidade.html), o preparo desse tipo de cerveja tradicionalmente faz uso da microbiota presente no ambiente e dos barris de maturação.

[022] Ao término da fervura do mosto (composto carregado de carboidratos, o ambiente ideal para o crescimento de outros micro-organismos) o resfriamento ocorre naturalmente em koelschip até atingir a temperatura de 20°C (o local é mantido intacto a fim de manter o delicado equilíbrio da microbiota micro-organismos local), deixando o mosto em contato com o ar para que ele receba os micro-organismos responsáveis pela fermentação como bactérias do grupo Enterobacter, que produzem imensas quantidades de ácido lático e acético, sendo o ácido lático desejável, mas o ácido acético deve ser limitado às menores concentrações possíveis para evitar uma acidez agressiva e desagradável. Além disso, esse grupo produz odores e sabores desagradáveis, que se dissipam nas etapas subsequentes da fermentação. Devido a acidez alcançada devido aos ácidos produzidos por essas bactérias e queda do pH, a sua reprodução e permanência se finda em virtude do ambiente já desfavorável e surge espaço para competição por outros micro-organismos. Dando liberdade para atuação de leveduras da espécie Kloeckera apiculata, responsável pela quebra de proteínas que tenham sobrado no mosto.

[023] Toda essa atividade começa alguns dias após a brassagem e dura aproximadamente uma semana e inicia a segunda etapa da fermentação com as leveduras do gênero Saccharomyces. As espécies mais frequentes são a S. cerevisiae, responsáveis pela produção de maior percentual de álcool, e a S. bayanus.

[024] As leveduras começam a trabalhar entre 3 dias e 4 semanas depois do resfriamento do mosto, e terminam cerca três ou quatro meses depois, cerca de 60% dos açúcares do mosto são convertidos em álcool etílico, o que elimina definitivamente todas as Enterobacter que possam ter sobrado da primeira etapa. Esta segunda parte da fermentação, portanto, assemelha-se à fermentação das Ales, inclusive no sentido de que as leveduras se acumulam no topo do líquido dos barris de madeira onde o mosto fermenta, mas a diferença é que, no caso das lambics, ela é bem mais lenta e ocorre num ambiente com pH mais baixo do que o de uma Ale convencional.

[025] Além do álcool, as Saccharomyces produzem todos os compostos químicos e aromáticos normalmente encontrados nas Ales, inclusive ésteres frutados típicos de Ales que serão depois reconvertidos pela ação metabólica das Brettanomyces para dar lugar a outros aromas mais característicos das lambics.

[026] Eventualmente, as Saccharomyces consume a maior parcela dos açúcares totais do mosto de uma lambic e irão parar de se reproduzir (ao atingir o pH abaixo de 4,50), e assim permite o crescimento de outros micro-organismos mais tolerantes ao pH e com capacidade de metabolização de açúcares restantes. O levedo morto acumula-se no fundo do barril e, sofre autólise e libera nutrientes que fornecem alimento para os micro-organismos responsáveis pelas próximas etapas da fermentação. A fermentação lática é a terceira etapa fermentativa, começa ao final da primeira fermentação alcoólica, quando as leveduras dão lugar às bactérias produtoras de ácido lático, 3 a 5 meses depois do inicio do processo todo. Como as lambics típicas são produzidas durante o inverno, é normal que isso ocorra no final da primavera, quase no verão, de modo que a fermentação lática se estende por um período que varia entre 3 e 7 meses, a depender das condições climáticas.

[027] Como o mosto de uma lambic é bastante lupulado, cria o ambiente ideal para a proliferação das bactérias do gênero Pediococcus (mais resistentes às substâncias antibacterianas que bactérias do gênero Lactobacillus) que são as responsáveis pela maior parte do ácido lático dessa fermentação. No início desta fase, cerca de 60% dos açúcares totais do mosto já não estão mais disponíveis e ao final da fermentação lática restam cerca de 20% dos carboidratos iniciais para a próxima etapa.

[028] Como resultado da ação dessa bactéria lática e da alta produção de ácido lático, o fermentado adquire um gosto extremamente ácido. A fermentação lática também propicia a formação de grandes quantidades do éster, lactato de etila, que caracteriza o aroma fresco e frutado, bem distinto do perfil das Ales.

[029] A quarta e última etapa do ciclo fermentativo que dá ao estilo suas características mais distintas, os aromas selvagens tipicamente produzidos pelas Brettanomyces (colonizadoras dos barris, onde a produção é transferida após do mosto atingir os 20°C, isso porque essas leveduras se instalam profundamente em materiais porosos como a madeira, resistindo a todos os processos de higienização, e inoculam o líquido em fermentação, a madeira proporciona também a micro oxigenação) e o espantoso grau de atenuação, ou seja, de consumo de açúcares, que deixa a cerveja extremamente seca. As leveduras do gênero Brettanomyces mais características das lambics são a B. bruxellensis e a B. lambicus (hoje, considerada uma variação da mesma espécie da B. bruxellensis) nativas da região belga. Como a ocorrência de cada espécie e isolado muda de acordo com o ecossistema local, cada cervejaria possuirá um terroir próprio, fruto da composição microbiológica de suas instalações e seu entorno, dando a cada lambic traços particulares e irreprodutíveis por outros produtores.

[030] Brettanomyces exibem características metabólicas únicas, possuem a capacidade de metabolizar e converter em álcool praticamente qualquer tipo de carboidrato, lenta e progressivamente consome esses 20% açúcares restantes da cerveja, juntamente com os nutrientes oriundos do levedo morto, deixando-a completamente seca. Essa etapa não produz apenas álcool, mas também aromas típicos das lambics, especialmente por meio de uma substância chamada 4-etil-fenol, produzem, em menor quantidade, ácidos e ésteres caprílicos e cápricos, além de substâncias conhecidas como tetra-hidropiridinas, responsáveis pelo aroma de couro de cavalo, caprino e de ratos, respectivamente. Além dos típicos aromas "animais", essas leveduras "selvagens" também sintetizam outros aromas cruciais para uma boa lambic, como ésteres frutados (especialmente o lactato de etila), e metabolizam o acetato de isoamila, produzido pelas Saccharomyces.

[031] A cerveja também pode conter quantidades variáveis de outras leveduras oxidativas, como a Candida lambica ou a Pichia fermentans, que podem produzir uma sensação levemente vínica, ou lembrando sidra.

[032] Ao terminar a superatenuação se finda a fermentação alcoólica. Contudo, a cerveja continua maturando, dentro dos barris, durante cerca de um ano (maturação estendida) absorvendo mais características de madeira ou de oxidação, o caráter aromático das Brettanomyces é melhorado, intensifica-se os aromas animais e frutados típicos do estilo.

[033] Em outras regiões do mundo existem indústrias tentando reproduzir esse estilo utilizando junção de cepas de leveduras, bem como junção de cepas de bactérias todas de culturas comerciais para a produção da cerveja.

[034] Para o desenvolvimento do processo produtivo em questão fora utilizado o bactéria lática Lactobacillus plantarum, selvagem, isolada de amostras de uva, procedente da região do semiárido baiano (o gênero Lactobacillus é amplamente distribuído no meio ambiente. A sua ocorrência é influenciada por fatores ambientais, tais como pH, presença de oxigênio e interações com outras bactérias, heterofermentativos facultativos. Raramente apresentam patogenicidade (Holt, J. G. , Krieg, N. R., Sneath, P. Η. A., Staley, J. T. e Williams, S. T. Berguey's Manual of Determinative Bacteriology, 9th edn, Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins, 1994). 0 seu pH ótimo de crescimento situa-se na faixa de 5,50 e 6,30 e possuem faixa ótima de temperatura entre 30-40°C (ANTUNES, A. E. C.; SILVA, E. R. A.; MARASCA, E. T. G.; MORENO, I.; LERAYER, A. L. S. Probiotics: health promoting agents. Nutrire: rev. Soc. Bras. Alím. Nutr. J. Brazilian Soc. Food Nutr. São Paulo, SP, v. 32, n° 3, p. 103-122, Dez. 2007). Lactobacillus plantarum se difere dos demais Lactobacillus spp., pois tem o genoma relativamente grande, o que indica a capacidades para se adaptar a diversas condições diferentes. Inclui a capacidade de fermentar muitos carboidratos diferentes e uma alta tolerância ao baixo pH. Isso ocorre devido ao fato do L. plantarum frequentemente predominarem nos alimentos de forma espontânea e também sobreviverem à passagem através das condições ácidas do estômago humano, onde o pH é geralmente inferior a 4,0 e são capazes de metabolizar os ácidos fenólicos (AZAMBUJA, A. Fermentação de Lactobacillus plantarum para produção de exopolissacarídeos. 58 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciências Biológicas), Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2014). É uma das espécies utilizadas na alimentação e tendo documentação de pesquisa para isolados definidos como probióticos (SANDERS; HUIS IN'T VELD, 1999 apud WHITMAN, 2009).

[035] Com base no descrito, pode-se verificar que "PRODUÇÃO DE CERVEJA ÁCIDA FUNCIONAL COM ADJUNTO DE UVA E BACTÉRIAS LÁTICAS" é inovadora e enquadra-se nos critérios que definem patente de invenção trazendo alteração na metodologia da produção de cerveja com a utilização de adjunto do mosto cervejeiro e a forma de utilização desses organismos através do uso da fermentação alcóolica com uso da levedura comercial Sacharomyces cerevisiae concomitantemente com a fermentação lática por bactéria lática selvagem, Lactobacillus plantarum, isolada de uvas cultivadas na região do semiárido baiano, que apresenta tolerância ao teor alcóolico em até 10%, não patogênica, não produtora de diacetil, pH 3,43, mantendo população viável ao final de 21 dias do processo produtivo em 6,40.107 UFC/mL.

REIVINDICAÇÕES

Claims (5)

1. PROCESSO PARA PRODUZIR CERVEJA ÁCIDA FUNCIONAL COM ADJUNTO DE UVA E BACTÉRIAS LÁTICAS caracterizado por utilização de fermentação lática com linhagem de bactéria acido lática com potencial probiótica isolada da região do semiárido baiano, denominada Lactobacillus plantarum.

2. PROCESSO PARA PRODUZIR CERVEJA ÁCIDA FUNCIONAL COM ADJUNTO DE UVA E BACTÉRIAS LÁTICAS de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por utilização da fermentação alcóolica com linhagem de levedura comercial do gênero Saccharomyces cerevisiae concomitantemente com a fermentação lática.

3. PROCESSO PARA PRODUZIR CERVEJA ÁCIDA FUNCIONAL COM ADJUNTO DE UVA E BACTÉRIAS LÁTICAS de acordo com as reivindicação 1, caracterizado por fabricação perdurada de 20 a 35 dias.

4. PRODUTO OBTIDO A PARTIR DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CERVEJA ÁCIDA FUNCIONAL COM ADJUNTO DE UVA E BACTÉRIAS LÁTICAS de acordo com as reivindicações 1 e 2 caracterizado por ser obtida pela substituição parcial do malte por adjunto de uva entre 10% a 50% em peso/volume.

5. O USO de uma composição conforme descrito nas reivindicações 1, 2 e 3 como cerveja ácida funcional com adjunto de uva e bactérias láticas.