Baixe Bactérias e Micotoxinas Na Produção de Cerveja Medidas Preventivas de Controle e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Alimentos, somente na Docsity! UFRRJ INSTITUTO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS SEMINÁRIO Bactérias e Micotoxinas Na Produção de Cerveja: Medidas Preventivas de Controle Diego Dias Carneiro 2008 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS PROCESSAMENTO E CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS BACTÉRIAS E MICOTOXINAS NA PRODUÇÃO DE CERVEJA: MEDIDAS PREVENTIVAS DE CONTROLE DIEGO DIAS CARNEIRO Professora Rosa Helena Luchese Plpl ,ll,l, Seropédica, RJ Julho de 2008 1 INTRODUÇÃO A origem da cerveja se perde no tempo. Existem relatos de que povos da antiguidade, como os egípcios e sumérios produziam cerveja há 5000 anos atrás. O código de alimentos vigente mais antigo do mundo foi elaborado para a cerveja. A Lei da Pureza, instituída em 1516, diz que apenas água, malte, lúpulo e levedura podem ser utilizados para a produção de cerveja. A cerveja é uma bebida apreciada em diversos países. Dados do SINDCERV em 2005 mostram que o Brasil ocupa o 9º lugar no quesito consumo per capita (em litros por ano) de cerveja com o valor de 47 litros. Apesar de a Alemanha ser o país referencia quando o assunto é cerveja, o país que possui o maior consumo per capita de cerveja é a republica checa com 158 litros por ano. A produção da cerveja, no aspecto geral, é simples. Consiste na malteação de cereais (de preferência a cevada) para servir de base para a preparação do mosto cervejeiro (mistura de água, malte, lúpulo e outros ingredientes como cereais não malteados). O mosto é então aquecido, filtrado e levado à fermentação. Após a fermentação, realizada por microrganismos selecionados (do gênero Saccharomyces), o produto é maturado, envasado e pasteurizado. A cerveja, como todos os alimentos, necessita de cuidados higiênicos na sua produção e no controle microbiológico das matérias primas. Com isso, previnem-se possíveis contaminações microbiológicas garantindo a sua segurança e a manutenção de suas propriedades sensoriais. Ataques microbianos indesejados é uma preocupação recorrente e crescente na indústria de alimentos e bebidas, uma vez que os consumidores estão buscando sempre alimentos que além de nutritivos e saborosos sejam seguros. Essas contaminações podem causar simples alterações sensoriais no produto, mas também pode haver produções de micotoxinas que são prejudiciais aos consumidores. O aparecimento de microrganismos indesejados na cerveja pode ocorrer por diversos meios como exemplo, na cevada (matéria prima principal), na linha de produção e até na pasteurização, caso essa seja mal executada. O objetivo desse trabalho foi revisar sobre as principais bactérias e leveduras deteriorantes que podem existir na cerveja e as medidas de controles possíveis para evitar o seu aparecimento e/ou desenvolvimento. 1 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Produção de Cerveja O procedimento de produção da cerveja como um todo pode ser descrita segundo Linko et al (1998) em quatro estágios: 1- Malteação (baseado na germinação da cevada). 2- Produção do mosto (trituração, extração e hidrolise dos compostos do malte com o uso de adjuntos do malte ou não). 3- Fermentação (na maioria dos casos divididas entre primaria ou fermentação principal e fermentação secundária) 4- Processo contínuo (filtração, estabilização (maturação), envase, pasteurização, etc.). Para avaliar quais pontos de um processo pode ser um possível foco de contaminação é necessário o conhecimento de sua linha de produção. Cervejas são bebidas à base de cevada produzidas por fermentação. Um passo essencial no processo de bebida fermentada é a fermentação de carboidratos para etanol. A maior parte dos carboidratos encontrados nos grãos são os amidos e como as leveduras não produzem amilase é necessária alguma fonte de amilase para hidrolisar os amidos em carboidratos fermentescíveis (JAY, 2000). A malteação da cevada é onde são produzidas as enzimas através da indução à germinação dos grãos (BAMFORTH, 2003). O mosto cervejeiro é preparado a partir da trituração do malte e dos adjuntos do malte (trigo, milho, etc.) e no seu aquecimento controlado (processo conhecido como brassagem) para a hidrolise enzimática do amido através da -amilase e da b-amilase, onde se gera a maltose e as dextrinas. A parte solúvel dos materiais triturados é chamada de mosto (SOARES, 2005) O lúpulo é adicionado como fonte de catequina, resinas, óleos essenciais e outros constituintes com o propósito de precipitar proteínas instáveis durantes o aquecimento do mosto e para promover estabilidade biológica, amargor e aroma (JAY, 2000) Cervejas da época medieval rapidamente se tornavam ácidas e se transformavam em vinagre de malte. Muitas ervas foram usadas para prolongar o shelf-life do produto, mas apenas o lúpulo é utilizado em larga escala nas cervejarias atualmente (BRIGGS, 2004). O mosto e o lúpulo são fervidos por 1.5-2.5 horas com o propósito de inativar as enzimas, extração de substancias solúveis do lúpulo, precipitação de proteínas, concentração e esterilização (BAMFORTH. 2003). A fermentação do mosto é realizada pela inoculação de leveduras. O impacto das leveduras na produção, qualidade e segurança de alimentos e bebidas está intimamente ligado com a sua ecologia e atividade biológica (FLEET, 2007). A cepa é escolhida de acordo com o produto final e o tipo de fermentação desejada. As Saccharomyces cerevisiae, leveduras de alta fermentação, são usadas para a produção de cervejas do tipo Ale que apresentam pH em torno de 3.8. Já as Saccharomyces carlbergensi, leveduras de baixa fermentação, são usadas na produção de cerveja do tipo Larger que apresentam pH em torno de 4.1-4.2.(BRIGGS, 2004). O produto fermentado é então maturado e finalizado pela adição de CO2 até concentração final de 0.45-0.52% antes de estar pronto para o comércio. A pasteurização da cerveja é utilizada para a destruição de microrganismos deteriorante (JAY, 2000). 2 CEVADA ARROZ, MILHO TRIGO, etc. XAROPES AÇUCARES MALTE SEPARAÇÃO FERVURALÚPULO RESFRIAMENTO, REMOÇÃO DE PRECIPITADOS MOSTO FERMENTAÇÃO PRIMÁRIA LEVEDURAS FERMENTAÇÃO SECUNDARIA PROCESSOS CONTINUOS CERVEJA MALTEAÇÃO TRITURAÇÃO PRÈ-TRATAMENTO O produto fermentado é então maturado e finalizado pela adição de CO2 até concentração final de 0.45-0.52% antes de estar pronto para o comércio. A pasteurização da cerveja é utilizada para a destruição de microrganismos deteriorante (JAY, 2000). O fluxograma geral de produção da cerveja pode ser visualizado na Figura 1 Figura 1 – Fluxograma da produção de cerveja Figura 1 – Fluxograma da produção de cerveja 2.2 Avaliação dos possíveis pontos de contaminação Através da analise do fluxograma de produção e do conhecimento do que ocorre em cada uma das etapas é possível avaliar quais os pontos de possíveis contaminação da cerveja. Assim é possível estipular medidas de controle para evitar que o produto final não seja de bom grado para o consumidor. 3 Ropiness Sarcine Sickness Acidez Turbidez Acetobacter spp. Pediococcus cerevisiae Acetobacter spp. Zymomonas Lactobacillus spp. Saccharomyces spp. Pediococcus cerevisiae Gluconobacter oxydans A característica principal da contaminação por Pectinatus spp. é a turbidez extensiva do meio e um cheiro agressivo de “ovo podre” devido à combinação de vários ácidos graxos, ácido sulfídrico e metil mercaptana. Esta atividade deteriorante pode causar sérios danos para as cervejarias. (SAKAMOTO & KORNINGS, 2003). Atualmente, avanços na tecnologia cervejeira levaram a um decréscimo considerável de oxigênio na cerveja, tornando o ambiente cada vez mais favorável para o crescimento de microrganismos anaeróbicos (SATOKARI et al, 1998). Briggs (2004) diz que o decréscimo nos teores de oxigênio na cerveja, além de evitar oxidações, diminui o risco de deteriorações por prevenir o crescimento de aeróbios obrigatórios. Porem, a ausência de oxigênio torna o meio mais seletivo para anaeróbios obrigatórios. Infecções bacterianas em cervejas por anaeróbios como Pectinatus foram registradas recentemente e são reflexos da redução da exposição ao oxigênio no processo, confirmando a observação de Satokari et al (1998). Outro fator importante é a produção de cerveja com baixo teor alcoólico, esse produto é mais susceptível a ataques de leveduras selvagens que constituem certo risco (SATOKARI et al, 1998). A detecção de leveduras selvagens sempre implica dificuldades, por causa da similaridade bioquímica e fisiologia entre as leveduras selvagens e as leveduras cervejeiras (DE ANGELO & SIEBERT, 1987 apud VAN DER KUHLE & JESPERSEN, 1998). As principais bactérias deteriorantes e seus efeitos estão relacionados no quadro 1. Quadro 1 – Principais bactérias deteriorantes na cerveja Esses microrganismos costumam aparecer nas etapas intermediarias de produção e são identificados em ensaios microbiológicos através de recolhimento de amostras. A respeito de deteriorações em cervejas envasadas, existe um microrganismo que é capaz de utilizar dextrinas que é a levedura Saccharomyces diastaticus, enquanto as leveduras cervejeiras (Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces carlbergensi) não utilizam esse carboidrato como fonte de energia (JAY, 2000). 2.4 Micotoxinas em Cervejas O malte de cevada é o principal ingrediente para a produção de cerveja, então é necessário que essa matéria prima possua alto grau de qualidade. Grãos pequenos, como o de cevada, são muito afetados por doenças. A ferrugem, doença provocada por Fusarium spp. é um grande problema pra industria cervejeira ( WOLF- HALL, 2007). O crescimento de bolores em cereais leva à produção de diversos metabólitos que podem produzir aromas indesejados na cerveja. Também podem ocorrer mudanças de cor. A produção de metabólitos aumenta o teor de nitrogênio no mosto e nas cervejas. Em casos extremos, poder ser gerados perigos maiores causados por micotoxinas (BRIGGS, 2004). Diversas micotoxinas já foram encontradas em cervejas comercias, dentre elas tem-se: deoxinivalenol, nivalenol, diacetoxiscirpenol, zearalenonam aflatoxinas, ochratoxina A e fomonisinas, que foram encontradas em cervejas em traços (PPB). ( WOLF-HALL, 2007). 6 Uma alta contaminação por Fusarium no malte de cevada pode levar a formação de deoxinivalenol e outras micotoxinas. Por ser um composto solúvel o deoxinivalenol é eliminado na maceração da cevada, mas durante a germinação o deoxinivalenol é produzido por Fusarium. Deoxinivalenol não é eliminado ou destruído durante o processo de produção de cerveja. Essa contaminação pode levar ao que se conhece por erupção da cerveja, que significa uma produção rápida e grande de espuma quando a garrafa é aberta. Fusarium graminearum, Fusarium culmorum e Fusarium poe, são indutores de erupção ativos. (LINKO, 1998). Mais de 200 micotoxinas diferentes foram isoladas de vários fungos. Elas parecem funcionar como facilitadores para as patogenias fúngicas. Tricotecenos são as micotoxinas mais comuns que se conhece. Quimicamente elas são sesquiterpenos tetracíclicos sendo que os mais comuns são: nivalenol, deoxinivalenol e toxina T-2. Todas são potentes inibidoras da síntese protéica e possivelmente prejudicam as funções da membrana. São tóxicas para humanos e animais. No ponto de vista cervejeiro, uma alta concentração dessa micotoxina acarreta na inibição do crescimento da levedura (BRIGGS, 2004). O estudo dessas toxinas é importante tanto em questões tecnológicas quanto de segurança. No caso do Brasil, por exemplo, a preocupação com esta bebida decorre do aumento do seu consumo, em média 50L/pessoa/ano, e do fato que os cereais utilizados para a produção são provenientes de países onde tradicionalmente estas toxinas são detectadas (FURLONG et al, 2002). Nos seus estudos, Furlong et al (2002) determinaram o teor de tricotecenos nas cervejas produzidas no Brasil. O levantamento da ocorrência de tricotecenos em cervejas comercializadas no Rio Grande do Sul mostrou que 9,7% das amostras coletadas estavam contaminadas com as toxinas pesquisadas, sendo 5,3% com deoxinivalenol e 4,5% com toxina T-2. Os níveis detectados foram 50, 123, 154 e 336ng/mL e 114, 208 e 249ng/mL respectivamente, não sendo observada co-ocorrência. De acordo com a FAO, o Brasil não estabelece limites de tricotecenos nos alimentos, só são encontrados limites para as aflatoxinas. 2.5 Medidas de Controle 2.5.1 Controles na planta Os processamentos modernos de cerveja geralmente são totalmente fechados garantindo assim uma melhor barreira microbiológica entre o processamento de líquidos e o meio externo. Todos os pontos críticos das plantas são providos com um sistema de CIP eficiente e automático. Para avaliar e controlar o crescimento indesejado de microrganismos na produção é necessário que a contagem microbiana em cada ponto do processo seja realizada. Manter um banco de dados com o numero de microrganismos detectados é um método muito utilizado para avaliar a limpeza geral do ambiente cervejeiro, a limpeza grosseira e a integridade microbiológica do processo. Esses métodos devem ser capazes de detectar baixas concentrações de contaminantes ou detectar microrganismos presentes em altas concentrações (como exemplo detecção de bactérias numa cultura de leveduras cervejeira). (BRIGGS, 2004) Os testes específicos são de difícil realização em rotinas de fábrica, pois necessitam de muito tempo e de meios específicos, que na maioria das vezes são caros. Esses testes são realizados com uma periodicidade determinada e quando o produto aparece com alguma alteração. Os testes mais realizados na planta são os testes rápidos como a bioluminescência, pois indicam de forma rápida os pontos de contaminação (BRIGGS, 2004). 7 2.5.2 Controle de micotoxinas O cuidado principal para evitar a contaminação por micotoxinas é a aquisição de matérias primas de qualidade. As companhias de malte nos Estados Unidos adotaram um padrão de no máximo 0.5 ppm de deoxinivalenol no grão adquirido. Um método que está sendo estudado para evitar essa contaminação é o desenvolvimento de culturas resistentes através de modificações genéticas. Uma vez que essa resistência for alcançada o novo cultivar deve apresentar características que atendam a qualidade da malteação (WOLF-HALL, 2007). Um novo método que vem sendo utilizado é o uso de bactérias lácticas ou Geotrichum candidum como cultura iniciadora na malteação. Esse método reduz a contaminação por fungos e melhora a qualidade do malte (LINKO et al, 1998). 2.5.3 Controle do mosto BASANTA 2008 Um método de controle bacteriano no mosto é a adição de lúpulo. A presença do lúpulo além de promover o sabor característico no produto, atua na inibição de algumas bactérias através da ação da trans-humolina e colupolina (BRIGGS, 2004). Nos últimos anos, bacteriocinas naturais e produzidas em laboratórios foram o foco de pesquisas extensas devido ao seu potencial como biopreservativos naturais para uma variedade de alimentos (DEEGAN et al., 2006). Basanta et al (2008) realizou pesquisas sobre a bacteriocina produzida por Enterococcus faecium, como biopreservador da cerveja em vários estágios do processo cervejeiro. Foi constatado que a bacteriocina exerceu um efeito bactericida contra os deteriorantes Pediococcus damnosus e Lactobacillus brevis no mosto e nas cervejas envasadas do tipo larger. Essas bacteriocinas são termoresistentes em relação ao tratamento utilizado normalmente nas indústrias cervejeiras. Um método que vem sendo desenvolvido para a eliminação de deteriorantes na cerveja é a homogeneização por alta pressão. Tribst et al em seus experimentos verificou que pressões acima de 180 MPa provocaram uma redução total da suspensão microbiana de Lactobacillus brevis no mosto cervejeiro. Esse resultado sugere que esse processo se mostra eficiente na eliminação de microrganismos deteriorantes. 2.5.4 Controle do produto final A cerveja quando finalizada deve ser tratada para eliminar qualquer resíduo de levedura ou infecções causadas por leveduras selvagens e/ou bactérias antes ou durante o envase. Esse tratamento pode ser realizado por dois meios: a pasteurização ou a filtração. A pasteurização pode ser realizada de duas formas na cervejaria: flash pasteurização e túnel de pasteurização. A filtração é um método que vem crescendo e consiste na remoção de microrganismos pela passagem da cerveja através de um filtro com membrana formada de polipropileno ou politetrafluoroetileno com poros entre 0.45 e 0.8 nm (BAMFORTH, 2003). 8