Síntese de álcoois superiores e ésteres derivados de aminoácidos por Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Os ésteres são compostos orgânicos voláteis (VOC’s) produzidos por uma gama de microrganismos e dentre estes, as leveduras. Os VOC’s são responsáveis pelo perfil aromático de bebidas (vinhos, espumantes, cervejas, cachaças, etc), além de serem potenciais biocombustíveis e antimicrobianos. O estudo desses compostos, com enfoque na produção pelas leveduras é de grande importância, pois o entendimento dessas vias metabólicas pode levar à otimização de processos fermentativos para incremento de aromas desejados nas diferentes bebidas. Além dos ésteres, os álcoois superiores também são encontrados em fermentações com leveduras, tendo em vista que estes são os seus precursores. A indústria de bebidas é um mercado muito interessante para ser explorado, com uma crescente demanda por novas bebidas e/ou novos sabores. A variação do aroma de uma bebida difere com o perfil dos álcoois superiores e ésteres presentes. A adição de aminoácido no mosto pode direcionar a produção de alguns ésteres e provocar uma maior variação no perfil sensorial da bebida. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo produzir, extrair e identificar ésteres derivados de aminoácidos e álcoois superiores durante a fermentação alcoólica utilizando a linhagem de referência Saccharomyces cerevisiae CA11. O meio de cultivo desses microrganismos foi composto por glicose, micronutrientes, vitaminas e aminoácidos. As leveduras foram cultivadas em meio com adição de aminoácidos como isoleucina, leucina, valina, metionina, prolina, lisina, fenilalanina e histidina foram testados utilizando vials de 20 mL utilizando o método de microextração em fase sólida (HS-SPME) in situ, a qual tem como vantagem a junção dos passos de concentração e extração dos compostos voláteis de interesse. A identificação dos ésteres e álcoois foi feita por cromatografia em fase gasosa acoplada com detector de ionização em chama (GC-FID) e cromatografia em fase gasosa acoplada com detector de massas (GC-MS). Com esse estudo pode-sever que os aminoácidos impactam de maneira substancial a produção de aroma pela levedura. A isoleucina contribuiu com um grande aumento de diversidade dos compostos aromáticos gerados. Esse mesmo aminoácido contribuiu com um aumente de octanoato de etila (76,58%), etil decanoato (90,37%) e álcool feniletílico (101,65%). A fenilalanina ocasionou em um aumento de 159,5% do álcool feniletílico. O farerelo de soja como suplemento não ocasionou em nenhuma diferença na produção de compostos aromáticos. Conclui-se, portanto, que a adição de aminoácidos a 150 ppm no mosto é de valia para a diversificação de aroma durante a fermentação e que há aplicabilidade na indústria de bebidas. Enquanto que, na concentração de 1g/L o farelo de soja não alterou em nada o perfil.

Esters are volatile organic compounds (VOCs) produced by a wide range of microorganisms, including yeasts. VOCs are responsible for the aromatic profile of beverages (wines, sparkling wines, beers, cachaças, etc.), as well as being potential biofuels and antimicrobials. The study of these compounds, with a focus on their production by yeasts, is of great importance because understanding these metabolic pathways can lead to the optimization of fermentation processes to increase the desired aromas in different beverages. In addition to esters, higher alcohols are also found in yeast fermentations, as these are their precursors. The beverage industry is a very interesting market to explore, with a growing demand for new drinks and/or new flavors. The variation in the aroma of a drink differs according to the profile of the higher alcohols and esters present. The addition of amino acids to the must can direct the production of some esters and cause greater variation in the sensory profile of the drink. The aim of this study was therefore to produce, extract and identify esters derived from amino acids and higher alcohols during alcoholic fermentation using the reference strain Saccharomyces cerevisiae CA11. The medium used to grow these microorganisms was composed of glucose, micronutrients, vitamins and amino acids. The yeasts were grown in a medium with added amino acids such as isoleucine, leucine, valine, methionine, proline, lysine, phenylalanine and histidine were tested using 20 mL vials using the in situ solid phase microextraction (HS-SPME) method, which has the advantage of combining the concentration and extraction steps of the volatile compounds of interest. The esters and alcohols were identified using gas chromatography coupled with a flame ionization detector (GC-FID) and gas chromatography coupled with a mass detector (GC-MS). This study shows that amino acids have a substantial impact on yeast aroma production. Isoleucine contributed to a large increase in the diversity of aromatic compounds generated. This same amino acid contributed to an increase in ethyl octanoate (76.58%), ethyl decanoate (90.37%) and phenylethyl alcohol (101.65%). Phenylalanine led to a 159.5% increase in phenylethyl alcohol. Soybean meal as a supplement did not cause any difference in the production of aromatic compounds. It can therefore be concluded that the addition of amino acids at 150 ppm in the must is valuable for diversifying the aroma during fermentation and that it is applicable in the beverage industry. At a concentration of 1g/L, soybean meal did not alter the profile in any way.