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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2011.tde-17032011-100316
Document
Author
Full name
Elisa Souza Domingues
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2010
Supervisor
Committee
Tavares, Flavio Cesar Almeida (President)
Efraim, Priscila
Gallo, Claudio Rosa
Title in Portuguese
Seleção de linhagens de leveduras pectinolíticas para fermentação de sementes de cacau (Theobroma cacao)
Keywords in Portuguese
Cacau
Enzimas pectinolíticas
Leveduras
Semente - Fermentação.
Abstract in Portuguese
A qualidade das matérias-primas do chocolate depende de uma fermentação eficiente das sementes de cacau, já que é nesta etapa que ocorrem transformações bioquímicas como a liberação de aminoácidos e açúcares redutores que durante a torração irão formar os precursores do sabor do chocolate. O processo fermentativo ocorre espontaneamente e a polpa que envolve os grãos, rica em carboidratos, é o substrato para o desenvolvimento dos microrganismos fermentativos, e a atividade destes resulta na remoção da polpa com produção do mel do cacau, contribuindo para a formação dos aromas e sabores. Existem outros métodos para a retirada da polpa, estando patenteados métodos mecânicos e por ação de enzimas pectinolíticas. Contudo, a utilização dos processos mecânicos existentes não é eficiente e o uso de enzimas ainda não é economicamente viável em larga escala. A melhoria da fermentação vem sendo objeto de pesquisa e se considera que a inoculação de leveduras produtoras de pectinases durante a fermentação poderia contribuir para a eficiência do processo, com obtenção de um produto mais uniforme. Com esse objetivo, nesse trabalho, leveduras de diferentes espécies com potencial produção de enzimas pectinolíticas foram selecionadas e posteriormente avaliadas durante a fermentação e na qualidade final das amêndoas. Os dados obtidos revelaram que leveduras do gênero Kluyveromyces se mostraram as mais eficientes, mas as espécies Candida utilis e Saccharomyces cerevisiae também mostraram bons resultados, enquanto que as fermentações sem a inoculação de leveduras apresentaram baixa eficiência na produção do mel de cacau. A fermentação com K. marxianus (MMIII-41), apresentou elevação de temperatura até 34°C com queda do pH em 2,9 e coloração marrom em suas amêndoas, indicando boa qualidade, enquanto que as fermentações naturais apresentaram valores de temperatura e pH de 29°C e 3,5 e coloração amarelada em suas amêndoas devido à polpa e fibras vegetais aderidas. Durante a prova de corte, a espécie S. cerevisiae mostrou a maior quantidade de amêndoas com coloração marrom, enquanto que a espécie K. marxianus que apresentou o melhor desempenho fermentativo com degradação da fração vicilina evidenciada em gel SDS-PAGE, mostrou somente 14% de amêndoas marrons. É possível concluir que a inoculação de leveduras com produção de enzimas pectinolíticas extracelulares e o revolvimento das sementes durante a fermentação, contribui para uma maior rapidez da fermentação e melhor qualidade das amêndoas. O volume do material fermentado não permitiu alcançar as temperaturas obtidas na maior escala, mesmo assim, de acordo com os resultados obtidos nas avaliações de atividade enzimática, volumes de mel drenados, aspecto externo das sementes após 192 horas, prova de corte e degradação de vicilinas, dentre as espécies pré-selecionadas para atividade pectinolítica, as leveduras K. marxianus, Kluyveromyces fragilis, C. utilis e S. cerevisiae, revelaram, nas condições de fermentação estudadas, ter condições de trazer benefícios a qualidade das amêndoas.
Title in English
Selection of pectinolytic yeast strains for fermentation of cocoa beans (Theobroma cacao)
Keywords in English
Cocoa
Pectic enzymes
Seed - Fermentation.
Yeast
Abstract in English
The quality of the raw material of chocolate depends on an efficient fermentation of cocoa beans, as it is at this stage that biochemical transformations occur as the release of amino acids and reducing sugars that during roasting will form the precursors of chocolate flavor. The fermentation process occurs spontaneously and the pulp surrounding the seeds, rich in carbohydrates, is the substrate for the development of fermentative microorganisms, and its activity results in the removal of the pulp and honey production of cocoa, contributing for the formation of aromas and flavors. There are other methods to remove the pulp, and mechanical methods being patented by the action of pectic enzymes. However, the use of existing mechanical processes is not efficient and the use of enzymes is not yet economically viable on a large scale. Improving the fermentation has been the subject of research and considered that the inoculation of yeasts producing pectinase during fermentation could contribute to the efficiency of the process, obtaining a more uniform product. With that goal in this paper, yeasts of different species with potential production of pectic enzymes were selected and then evaluated during the fermentation and the final quality of the beans. The data obtained showed that yeasts Kluyveromyces have shown the most efficient, but the species of Candida utilis and Saccharomyces cerevisiae also showed positive results, whereas the fermentation without yeast inoculation showed low efficiency in the production of honey cocoa. The fermentation with K. marxianus (MMIII-41), showed increase of temperature to 34 ° C with a pH drop to 2.9 in their brown and almonds, indicating good quality, while natural fermentations showed values of pH and temperature of 29°C and 3.5 and yellow coloring in their beans due to pulp and vegetable fibers bonded. During the test cutting, the species S. cerevisiae showed the greatest amount of almonds and brown, while the species K. marxianus which showed the best fermentation performance degradation with the vicilin fraction evidenced by SDS-PAGE, showed only 14% of brown almonds. It was concluded that inoculation with yeast production of extracellular pectic enzymes and revolving seeds during fermentation, contributing to a faster fermentation and a better quality of almonds. The volume of the fermented material is not allowed to reach temperatures obtained on the largest scale yet, according to the results obtained in the enzymatic activity, volumes of honey drained, the external appearance of the seeds after 192 hours, proof of cutting and degradation of vicilin among the species pre-selected for pectinolytic yeasts K.marxianus, Kluyveromyces fragilis, C. utilis and S. cerevisiae, revealed in fermentation conditions studied, be able to benefit the quality of the beans.
 
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Publishing Date
2011-03-17
 
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