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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-3955-3986
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Title: Controlled fermentation of Arara coffee from cerrado mineiro
Alternate title (s): Fermentação controlada de café Arara do cerrado mineiro
Author: Ferreira, Ludmilla Janne Carvalho
First Advisor: Santos, Líbia Diniz
First coorientator: Oliveira, Liliane Maciel de
First member of the Committee: Martins, Pâmela Mynsen Machado
Second member of the Committee: Silva, Lívia Carneiro Fidélis
Third member of the Committee: Santos, Líbia Diniz
Summary: O café é um dos produtos mais relevantes para a economia brasileira. Consumidores tem buscado por cafés de qualidade e características sensoriais únicas, o que tem levado a mudanças nas tecnologias de processamento pós-colheita. A fermentação é uma ferramenta potencial para produção de cafés especiais. Entretanto, ainda acontece em pequenos volumes e possui baixa reprodutibilidade. O objetivo deste trabalho foi estudar a influência de parâmetros físicos (adição de água e influência de frutos imaturos) e microbiológicos (uso de microrganismos inoculantes) durante o processo fermentativo na qualidade sensorial e composição química do café. Foi realizado uma revisão bibliográfica de artigos de fermentação de café dos últimos 10 anos. A parte experimental foi realizada utilizando frutos inteiros de café arábica, cultivar Arara, da Fazenda Chuá do Grupo DB, no município de Patos de Minas, submetidos a fermentação em anaerobiose auto-induzida em estado sólido e com adição de água, submerso. Foram estudadas duas porcentagens de frutos imaturos (0.3 e 11%) durante a fermentação natural. E ainda, o uso de Saccharomyces cerevisiae e Bacillus amyloliquefaciens como inoculantes. Os experimentos foram avaliados quanto aos efeitos na composição físico-química dos cafés (açúcares, ácidos orgânicos, etanol, glicerol, umidade, proteínas, cinzas, acidez titulável e lipídeos) e também na qualidade sensorial da bebida avaliada segundo o protocolo SCA. De acordo com a revisão verificou-se que o processamento pós-colheita do café não é mais limitado a úmido, seco e semi-seco, e a etapa de fermentação pode ser determinada pelo tratamento do café, disponibilidade de oxigênio, adição de água e uso de inóculo. Existe uma migração da utilização de processos em ambientes abertos para ambientes fechados com anaerobiose induzida. Contudo, ainda não é possível definir um único processo fermentativo capaz de aumentar a qualidade do café ou desenvolver um padrão sensorial específico em qualquer condição ambiental. De acordo com os experimentos realizados, a porcentagem de frutos imaturos alterou significativamente o conteúdo inicial de açúcares (sacarose, glucose e frutose), cinzas e acidez titulável. A adição de água durante o processo fermentativo não influenciou significativamente a umidade, proteínas e as concentrações de ácidos cítrico e propiônico. O café fermentado com 0.3% de frutos imaturos apresentou grande produção de ácido láctico no processo submerso (67.44 mg/g), enquanto no processo em estado sólido, foram maiores para etanol (42.84 mg/g) e glicerol (1.68 mg/g). Em comparação com o estado sólido, o processo submerso deu origem a cafés com concentrações mais baixas de etanol, glicerol, cinzas, lípidos, ácidos succínico e acético. Frutos imaturos presentes durante a fermentação em porcentagem menor ou igual a 11% podem não influenciar negativamente a qualidade sensorial da bebida do café. A água foi capaz de modificar a atuação do inóculo. Os cafés coinoculados obtiveram as maiores pontuações sensoriais no processo submerso, acima de 86 pontos. O tipo de processo mostrou mais influência nas análises químicas e sensoriais que o tipo de inóculo utilizado. Os cafés do processo submerso mostraram descrições sensoriais de nozes, cacau, e doce, enquanto o processo de estado sólido produziu bebidas de café com atributos ácido, azedo e alcoólico.
Abstract: Coffee is one of the most relevant products in Brazilian economy. Consumers have been looking for quality coffee with unique sensory characteristics, which has led to changes in post-harvest processing technologies. Fermentation is a potential tool for specialty coffees production. However, it still occurs in small quantities and has low reproducibility. The objective of this work was to study the influence of physical parameters (water addition and immature coffee fruit effect) and microbiological parameters (microorganisms’ inoculation) during the fermentation process on the sensorial quality and chemical composition of coffee. A literature review of coffee fermentation articles from the last 10 years was performed. The experimental section was carried out using whole fruits of Arabica coffee, cultivar Arara, from Fazenda Chuá of Grupo DB, in the city of Patos de Minas, submitted to fermentation in Self-Induced Anaerobic Fermentation (SIAF) in solid-state and submerged process. Two percentages of immature coffee fruits (0.3 and 11%) were studied during spontaneous fermentation. Also, the use of Saccharomyces cerevisiae and Bacillus amyloliquefaciens as inoculants were investigate. The experiments were evaluated regarding to effects on the physical-chemical composition of the coffee fruits (sugars, organic acids, ethanol, glycerol, moisture, protein, ash, titratable acidity, and lipids) and about the beverage sensorial quality evaluated according to the SCA protocol. According to the review it was found that post-harvest processing of coffee is no longer limited to wet, dry, and semi-dry, and the fermentation step can be determined by coffee fruit treatment, oxygen availability, water addition, and inoculum utilization. There is a migration from using processes in open environments to closed environments with induced anaerobiosis. However, it is not yet possible to define a single fermentative process capable to increase coffee quality or developing a specific sensory standard under any environmental condition. According to the experiments performed, the percentage of immature coffee fruits significantly altered the initial content of sugars (sucrose, glucose, and fructose), ash, and titratable acidity. The water addition during the fermentation process did not significantly influence moisture, protein, and citric, and propionic acid concentrations. The coffee fermented with 0.3% immature fruit showed high lactic acid production in the submerged process (67.44 mg/g), while in the solid-state process, they were higher for ethanol (42.84 mg/g) and glycerol (1.68 mg/g). Compared to the solid-state, the submerged process yielded coffees with lower concentrations of ethanol, glycerol, ash, lipids, succinic and acetic acids. Immature fruits present during fermentation in a percentage less than or equivalent to 11% may not negatively influence the sensorial quality of the coffee beverage. Water was able to modify the performance of the inoculum. Co-inoculated coffees obtained the highest sensorial scores in the submerged process, above 86 points. The type of process showed more influence in the chemical and sensorial analyses than the type of inoculum used. Coffees from the submerged process showed sensory descriptions of nutty, cocoa, and sweet, while the solid-state process produced coffee beverages with acidic, sour, and alcoholic characteristics.
Keywords: pós-colheita
post-harvest
fermentação de café
coffee fermentation
análise sensorial
sensory analysis
análise química
chemical analysis
qualidade do café
coffee quality
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::ENGENHARIA DE ALIMENTOS
Subject: Tecnologia de alimentos
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia de Alimentos
Quote: FERREIRA, Ludmilla Janne Carvalho. Controlled fermentation of Arara coffee from cerrado mineiro. 2023. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.8026.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.8026
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37625
Date of defense: 27-Feb-2023
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