Nome do Projeto
Caracterização de leveduras selvagens com potencial para indústria cervejeira
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
01/06/2021 - 01/06/2023
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Biológicas
Resumo
Leveduras são ubíquas no ambiente, sendo frequentemente isoladas de fontes ricas em açúcar, como bagas de frutas e exsudatos de plantas, contudo o solo e alguns insetos também apresentam leveduras associadas. Leveduras não convencionais, também chamadas de não-Saccharomyces, representam uma alternativa interessante no desenvolvimento de novos produtos, visto que o mercado cervejeiro entende que a produção utilizando apenas o gênero Saccharomyces limita as características sensoriais e acaba por reduzir a complexidade do produto final. Esses microrganismos fermentadores muitas vezes são utilizados apenas através de fermentações abertas (ou expostas ao ambiente), o que pode se demonstrar como um processo imprevisível e que pode gerar grandes perdas econômicas às cervejarias, pois mudanças no tipo e número de microrganismos presentes na fermentação espontânea podem ter efeito negativo na eficiência da fermentação e na qualidade do produto. Na indústria cervejeira, mantém-se como mais usual a técnica de aplicar apenas culturas puras de S. cerevisiae na fermentação, contudo observa se que em outras indústrias, como a do vinho e de laticínios fermentados, co-culturas ou a adição de múltiplas cepas de forma controlada é uma prática comum, que possibilita a obtenção de produtos consistentes em que o bouquet aromático obtido pode ser ajustado de acordo com a concentração das cepas inoculadas no processo fermentativo. O crescimento no número de cervejarias no Brasil em 2017 foi de 37% referente ao ano anterior (totalizando 679 fábricas registradas), com o Rio Grande do Sul como estado com maior número de cervejarias do país (MAPA, 2017), representam dados que destacam ainda mais o potencial de novas cepas de leveduras cervejeiras no mercado do país. Países como Bélgica e Alemanha possuem uma vasta variedade de cepas características dessas regiões, no entanto no Brasil, mesmo com toda biodiversidade já conhecida, ainda são poucos os relatos da aplicação comercial de leveduras originadas do país. A empresa de produção de fermentos para cerveja “Yeastech”, situada em Pelotas/RS, possui mais de 10 cepas de S. cerevisiae e S. pastorianus em seu banco de leveduras, a qual tem interesse no isolamento de cepas selvagens para aplicação em seu portfólio de produtos, participando assim como empresa parceira na execução deste projeto

Objetivo Geral

Obter isolados de leveduras presentes no ambiente a partir de amostras de árvores, flores e frutas, identificando e caracterizando quanto sua aplicabilidade na indústria cervejeira.

Justificativa

A domesticação das leveduras do gênero Saccharomyces foi capaz de revolucionar os processos fermentativos comerciais, permitindo que produtores de vinho e cerveja fossem capazes de apresentar aos consumidores produtos mais consistentes e com um padrão de qualidade adequado (Lentz et al., 2014). Dentre as espécies desse gênero, descatam-se S. cerevisiae, responsável pela fermentação de vinho, pão, sake e cervejas ale (alta fermentação), S. bayanus pela fermentação de vinho e cidra e S. pastorianus, a qual participa da fermentação de cervejas do tipo Lager (baixa fermentação).
A levedura S. cerevisiae tornou-se a mais utilizada mundialmente por possuir características essenciais ao processo de produção de cerveja, como sua utilização há milhares de anos, a produção de altos níveis de etanol com alta eficiência, metabolismo de açúcares por meio de vias fermentativas e a capacidade de resistir a inúmeros estresses ambientais (como temperatura, pH, etanol...) (Capece et al., 2018). A domesticação dessa levedura deu-se por meio da sua manutenção de forma exclusiva no nicho industrial, com o mínimo de exposição ao seu ambiente natural (Gallone et al., 2018). Assim, sabe-se que a domesticação deu-se a partir de ancestrais comuns, que podem ser divididos em dois grupos: grupo 1, que compreende a maioria das cepas alemãs, inglesas e americanas e grupo 2, aquele relacionado a leveduras originalmente utilizadas na fermentação de vinho (Gallone et al., 2016). Ainda, pode-se dizer que a busca por leveduras ideias para produção de cerveja resultou na seleção de características e mecanismo específicos, como: fermentação eficiente de açúcares do mosto a partir da duplicação dos genes MAL; eliminação da produção de off-flavors fenólicos através de mutações nonsense em genes específicos; e floculação eficiente, para facilitar a diminuição de turbidez na cerveja produzida (Gallone et al., 2016; Preiss et al., 2017; Gallone et al., 2018).
Na busca por novas cepas com características únicas, leveduras geneticamente modificadas,
como às desenvolvidas por Denby et al. (2018), vêm sendo testadas, contudo sua baixa aceitação no mercado, juntamente às preocupações da indústria frente a utilização de microrganismos OGM, revelam que a prospecção por leveduras presentes na natureza ainda é uma abordagem importante. Leveduras são ubíquas no ambiente, sendo frequentemente isoladas de fontes ricas em açúcar, como bagas de frutas e exsudatos de plantas, contudo o solo e alguns insetos também apresentam leveduras associadas (Rao et al., 2008; Tikka et al., 2013). A tolerância ao álcool e ao açúcar, e a atividade da enzima invertase, são características prospectadas em leveduras isoladas do ambiente, seja para indústria de produção de bioetanol ou da produção de bebidas (Tikka et al., 2013).
Leveduras não convencionais, também chamadas de não-Saccharomyces, representam uma alternativa interessante no desenvolvimento de novos produtos, visto que o mercado cervejeiro entende que a produção utilizando apenas o gênero Saccharomyces limita as características sensoriais e acaba por reduzir a complexidade do produto final (Steensels & Verstrepen, 2014). Os gêneros Brettanomyces, Candida e Pichia foram inicialmente considerados apenas como contaminantes nos ambientes fabris da cerveja (Priest & Campbell, 1996), no entanto são consideradas atualmente componentes importantes em cervejas de alto valor agregado, sendo
designadas como “leveduras selvagens”, as quais apresentam novos sabores e aromas ao mercado cervejeiro (Michel et al., 2016).
Esses microrganismos fermentadores muitas vezes são utilizados apenas através de fermentações abertas (ou expostas ao ambiente), o que pode se demonstrar como um processo imprevisível e que pode gerar grandes perdas econômicas às cervejarias, pois mudanças no tipo e número de microrganismos presentes na fermentação espontânea podem ter efeito negativo na eficiência da fermentação e na qualidade do produto (Lentz et al., 2014; Steensels & Verstrepen, 2014). Na indústria cervejeira, mantém-se como mais usual a técnica de aplicar apenas culturas puras na fermentação, contudo observa-se que em outras indústrias, como a do vinho e de laticínios fermentados, co-culturas ou a adição de múltiplas cepas de forma controlada é uma prática comum, que possibilita a obtenção de produtos consistentes em que o bouquet aromático obtido pode ser ajustado de acordo com a concentração das cepas in oculadas no processo fermentativo (Holt et al., 2017; Rijswijck et al., 2017). Na literatura científica, existem poucos estudos acerca da utilização de leveduras selvagens e as suas contribuições no perfil sensorial especificamente de cervejas, sendo um campo vasto e com muito a ser explorado ainda. Dentre os poucos estudos disponíveis, Rijswijck et al. (2017) destaca as contribuições de leveduras selvagens no processo de produção de cerveja, sendo que os isolados de frutas apresentaram os gêneros S. cerevisiae, P. kudriavzevii e Cyberlindnera fabianii, que quando testados, de forma isolada ou em co-culturas, representaram um ganho representativo no leque de aromas e sabores de mostos fermentados. Dessa forma, conhecer as cepas e suas concentrações administradas no mosto cervejeiro é de extrema importância para o controle desse bioprocesso.
Como destacado por Steensels et al. (2015), Brettanomyces representa uma não Saccharomyces com grande potencial para aplicação em diferentes bebidas, visto seu perfil único de aromas, tolerância ao baixo pH, metabolismo eficiente e a habilidade de produzir altas concentrações de etanol. Essa é uma levedura comumente isolada de fontes naturais, a qual mesmo disponível comercialmente, ainda são poucos exemplares quando comparados ao grande número de cepas de
S. cerevisiae distribuídos pelos laboratórios especializados em leveduras cervejeiras. Assim como o ocorrido com S. cerevisiae, acredita-se que outras leveduras também poderão passar por um processo de domesticação, tornando-se dessa forma leveduras cervejeiras confiáveis e estáveis.
O crescimento no número de cervejarias no Brasil em 2017 foi de 37% referente ao ano anterior (totalizando 679 fábricas registradas), com o Rio Grande do Sul como estado com maior número de cervejarias do país (MAPA, 2017), representam dados que destacam ainda mais o potencial de novas cepas de leveduras cervejeiras no mercado do país. Países como Bélgica e Alemanha possuem uma vasta variedade de cepas características dessas regiões, no entanto no Brasil, mesmo com toda biodiversidade já conhecida, ainda são poucos os relatos da aplicação comercial de leveduras originadas do país. A empresa de produção de fermentos para cerveja “Yeastech”, situada em Pelotas/RS, possui mais de 10 cepas de S. cerevisiae e S. pastorianus em seu banco de leveduras, a qual tem interesse no isolamento de cepas selvagens para aplicação em seu portfólio de produtos, participando assim como empresa parceira na execução deste projeto.

Metodologia

- Isolamento de microrganismos fermentadores de frutas, árvores e flores;
- Caracterização molecular;
- Teste de fermentação de açúcares específicos;
- Cultivo e fermentação de mosto padrão;
- Aplicação das leveduras isoladas no mercado cervejeiro.

Indicadores, Metas e Resultados

Com a execução deste projeto visamos obter cepas de leveduras que sejam únicas, com alto potencial para sua aplicação em bioprocessos, principalmente naqueles envolvidos com a indústria cervejeira. A classificação e caracterização molecular dos isolados fornecerá confiança e conhecimento em sua aplicação, podendo o conhecimento ser expandido para o mercado atualmente em franca expansão. Ainda, o mapeamento e a criação do banco de dados fornecerão informações importantes quanto a presença de leveduras em fontes naturais, bem como quais das cepas tornaram-se as mais promissoras para aplicação na produção de cerveja, podendo servir também como a base para a criação de uma cerveja que represente o terroir da região sul.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
FABIO PEREIRA LEIVAS LEITE1
FRANCISCO DENIS SOUZA SANTOS
GUSTAVO RETZLAF MAAS
NEIDA LUCIA CONRAD
RENAN EUGÊNIO ARAUJO PIRAINE
RODRIGO CASQUERO CUNHA1
VITÓRIA SEQUEIRA GONÇALVES

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