Teses e Dissertações
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Item Development of biotechnological products from coffee by-products using the biorefinery concept(Universidade Federal de Lavras, 2021-09-09) Lopes, Ana Cláudia Alencar; Duarte, Whasley FerreiraCoffee is an important commodity worldwide, representing a significant portion of economy of several countries. The processing of coffee fruits generates a great variety and volume of by-products, such as husk, pulp, and coffee grounds. In recent years, environmental and social concerns have grown in relation to the direction and use of these by-products. They are nutrient-rich substrates that can be converted into products with higher added value via microbial action. Therefore, this study aimed to evaluate coffee by-products as alternative substrates in alcoholic fermentation and the development of new biotechnological products. The first article evaluated the use of dry and wet coffee pulp, wastewater from wet coffee processing, molasses, and commercial sucrose as substrates in alcoholic fermentation. The wet coffee pulp and sucrose treatment resulted in the best fermentation performance, and the conditions were applied to produce a distilled beverage. The beverage had an alcohol content of 38 % (v/v) and 48 volatile compounds were identified, the majority being esters normally associated with floral and fruity aromas. The second article consisted of a pilot-scale production of two distilled beverages using the by-product generated during the production of coffee oil. Fermentations of 40 liters were carried out with 10% e 20% (m/v) of green coffee seed residue, followed by distillation in copper alembic. A total of 62 volatile compounds were identified, the majority being affected by variation in the concentration of green coffee seed residue. In the sensory analysis, the beverage with a concentration of 10% (m/v) was characterized by floral, dairy, and almond aromas, while the beverage with 20% was related to coffee, vegetables, cooked cabbage, hazelnuts, and nuts aromas. Both beverages showed satisfactory results, especially with 10% (m/v) of the residue, demonstrating the potential for using this residue in the production of distilled beverages. In addition, the vinasse obtained from the second study was used in preliminary studies in order to recover chlorogenic acid. The vinasse had an initial concentration of 3.16 g/L of chlorogenic acid, and the final extract had 11.96 g/L of it, concentrating the compound of interest 3.9 times. Lastly, there is the application for filing a patent where a distillate obtained from coffee beans was applied as an attractive solution to control the coffee berry borer. Lastly, there is the use of distillate obtained from coffee beans as an attractive solution to control the coffee berry borer. The invention made it possible to monitor and control the pest without the need to use insecticides and toxic compounds in the field.Item Isolation and characterization of yeasts from brazilian coffee beans for brewing application(Universidade Federal de Viçosa, 2023-11-11) Siqueira, Tatiane de Paula; Tótola, Marcos RogérioThe use of new non-Saccharomyces yeasts is a strategy for obtaining beers with new sensory profiles. This makes it possible to attend to the expectations of consumers who are increasingly looking for innovative beverages. In this study, we proposed the isolation of yeasts from coffee fruits, samples that have a wide range of microbial diversity. The study was conducted on samples obtained from the Alto da Mogiana region, a place in Minas Gerais known for its high-quality coffees. Twenty-seven isolates were obtained and of these, 52 % were able to use maltose as a carbon source and 87.5 % exhibited low hydrogen sulphide production. In addition, most of the isolates exhibited tolerance to factors such as alcohol content, low pH and temperature variation. Based on these results, two isolates (F702 and F605) were identified and selected for laboratory-scale fermentation characterization. Isolate F605 belongs to the Wickerhamomyces anomalus species, while F702 is a strain of Torulaspora delbrueckii. Laboratory fermentation trials have shown that these yeasts are unable to attenuate beer wort and, consequently, do not produce ethanol. In this context, the use of isolate F605 in co-fermentation with a conventional yeast was proposed. The F605 isolate was selected because of the better sensory profile observed throughout the experiments. The beer produced had an alcohol content of 5.6 %, indicating that the conventional yeast was able to grow and ferment in the presence of the isolate. An assay was also carried out to check consumer acceptance, which showed positive evaluations for criteria such as appearance and aroma. It can therefore be concluded that the coffee fruits evaluated were promising environments for isolating yeast with potential for application in the brewing industry. This reinforces the importance of sustainably exploiting Brazilian environments to obtain new national brewing strains, which can generate financial returns for the economy, as well as scientific and technological advances.Item Application of microrganisms for coffee fermentation(Universidade Federal de Lavras, 2018-03-23) Ribeiro, Luciana Silva; Schwan, Rosane Freitas; Evangelista, Suzana Reis; Miguel, Maria Gabriela da Cruz PedrozoArabica coffees of three varieties present distinct results when inoculated with microorganisms. The attempt to improve coffee quality can be implemented at different stages of coffee production. Presence of microorganisms during coffee fermentation directly interferes with the quality and characteristics of final beverage. The aim of this study was to evaluate the effect on coffee quality of inoculation of different microorganisms and also to study a bacteriological composition of coffees processed by wet fermentation. Three varieties of coffees studied at work: Ouro amarelo, Mundo novo and Catuaí Vermelho, mining region (Cerrado Mineiro and Southern of Minas Gerais). Ouro amarelo and Novo mundo processed by semi-dry method inoculated with three yeast strains (Saccharomyces cerevisiae CCMA 0200 and CCMA 0543; Torulaspora delbrueckii CCMA 0684). Two sensory analysis techniques were used (Cup Test and Temporal Dominance of Sensations). It was possible to observe that Ouro Amarelo variety obtained higher scores for evaluated attributes. The use of the CCMA 0543 and CCMA 0684 strains improved the sensory quality of the beverages. The second aspect discussed in this work is the diversity and effect of the inoculation of bacteria in fermentation of coffee by the wet process. Initially, a bacterial diversity was studied (Ouro amarelo, Mundo Novo and Catuaí Vermelho). Through identification techniques such as MALDI-TOF (Array Assisted Laser Desorption / Ionization - Time of Flight) and sequencing it was possible to identify 41 species of bacteria. In addition, some target compounds were quantified through HPLC (High Performance Liquid Chromatography) and CG-MS (Gas Chromatography and a mass spectrometer). According to the results, Lactobacillus plantarum and Leuconostoc mesenteroides were found in all varieties. Citric acid was detected at high concentrations and as the main classes of volatiles found were acids, alcohols, aldehydes and hydrocarbons. The sensorial profile demonstrates the presence of sensations of acidity (Ouro amarelo and Catuaí vermelho), bitterness, chocolate and nuts (Novo mundo) and sweetness (Catuaí vermelho). And finally, some species tested for their fermentation capacity to be applied as a starter culture in coffee of the Catuaí vermelho, in wet fermentation process. Strains Pantoea dispersa CCMA 1203; Cellulosimicrobium cellulans 1186, L. mesenteroides CCMA 1105 and L. plantarum CCMA 1065 presented better results in relation to acid production and changes in volatile profile during fermentation. These strains are strongly selective to be as well as starter cultures in wet fermented coffee. However, it is concluded that the inoculation of microorganisms in coffee is a highly promising alternative, being dependent on the variety and type of processing to be applied.Item Seleção in vitro de culturas iniciadoras para fermentação de frutos de café (Coffea arabica L.) processados via seca e semi-seca(Universidade Federal de Lavras, 2011-03-31) Vilela, Danielle Marques; Schwan, Rosane FreitasO café é uma commoditie de grande importância econômico-social para o setor agrícola brasileiro. No entanto, variações na qualidade desse produto fizeram com que o mesmo sofresse uma desvalorização no mercado internacional. As etapas pré e pós-colheita do café influenciam diretamente a qualidade final da bebida e o processamento dos frutos uma das etapas pós- colheita de grande importância para a obtenção de bebidas de qualidade. Durante o processamento do café, o grão é separado das demais partes constituintes do fruto, possibilitando a redução do seu conteúdo de água de 65% para um grau de umidade entre 10% e 12%. Existem três tipos de processamento: via seca, semisseca e úmida. A escolha do tipo de processamento a ser utilizado dependerá, principalmente, das condições de capitalização do produtor, da quantidade produzida e do tipo de bebida desejado. Durante os três tipos de processamento, os frutos estão expostos a uma diversidade de microrganismos, tais como leveduras, fungos filamentos os e bactérias, sendo alguns relatados como de importância na fermentação do café. Microrganismos que apresentem alta atividade de pectinases são de grande importância no processo de fermentação e representam potencial para serem utilizados como culturas iniciadoras para a padronização do processo de fermentação do café.Item Produção de etanol e pectinase por Kluyveromyces marxianus CCT 4086 utilizando resíduos do processamento de café (Coffea arabica L.)(Universidade Federal de Lavras, 2013-02-27) Carmo, Juliana Ribeiro do; Pimenta, Carlos JoséO café é um dos principais produtos agrícolas do Brasil, de importância mundialmente reconhecida. A obtenção de uma bebida de qualidade requer um adequado processamento pós-colheita, que pode ser realizado por via seca ou via úmida, em que são gerados os resíduos casca e polpa de café, respectivamente. Direcionar os resíduos do café aplicando-os em processos biotecnológicos pode ser uma alternativa viável, ecológica e ecomicamente. Partindo desse pressuposto, este trabalho foi realizado com o objetivo verificar a viabilidade científica do uso da polpa de café, gerada durante o processamento por via úmida, na produção de etanol, utilizando-se a levedura Kluyveromyces marxianus CCT 4086 como agente fermentativo. Nos passos iniciais, a polpa de café foi caracterizada e estudaram-se formas de obtenção de uma fase líquida a partir dessa matéria-prima. A sua composição, rica em carboidratos, classificou esse resíduo como potencial substrato para a obtenção de etanol. Dentre as diferentes formas de extração, a mais eficiente (menor consumo de energia, baixas concentrações de polifenóis e satisfatórios teores de açúcares) foi a trituração a frio, seguida de prensagem. A fase líquida da polpa de café originada foi fermentada por Kluyveromyces marxianus CCT 4086 como única fonte de carboidrato ou como diluente de caldo ou de melaço de cana-de-açúcar. Os resultados evidenciaram que a fase líquida da polpa de café não influenciou a obtenção de etanol por Kluyveromyces marxianus CCT 4086, podendo ser utilizada como diluente em meios de cultura destinados a essa finalidade. Esta fase também foi utilizada na elaboração de meios para a produção de poligalacturonase pela levedura em estudo, obtendo-se elevadas concentrações dessa enzima (18 U.g -1 ) quando o teor desse material de 80% (v/v) foi utilizado. Pensando na obtenção de etanol a partir da fração lignocelulósica da polpa de café, estudaram-se diferentes maneiras de pré-tratar alcalinamente a fase sólida (proveniente da trituração e prensagem da polpa de café), com o objetivo de remover a lignina e facilitar a hidrólise da celulose em glicose. Para tanto, utilizou-se um delineamento composto central rotacional, a fim de se otimizar o pré-tratamento alcalino da fase sólida da polpa de café, assumindo como variáveis independentes: concentração de hidróxido de sódio, concentração de hidróxido de cálcio e tempo de pré-tratamento e, como variáveis respostas, a capacidade de hidrólise do material pré-tratado, medida em termos da concentração de glicose e conversão da celulose em glicose. Os resultados demontraram que o pré-tratamento utilizando 4% (m/v) de hidróxido de sódio, sem hidróxido de cálcio e tempo de 25 minutos de pré-tratamento a 121°C proporcionou os melhores resultados. Também foi estudado o pré-tratamento com NaOH 4% e 28% m/v, em 30 dias de armazenamento, à temperatura ambiente, tendo como variáveis respostas as mesmas analisadas no estudo aquente. Os resultados apontaram que o uso de NaOH 4% m/v, após 30 dias de armazenamento, apresentou bons resultados, o que viabiliza o processo de pré- tratamento, por não necessitar da etapa de aquecimento. A fase sólida da polpa de café pré-tratada alcalinamente foi submetida à hidrólise e à fermentação por três diferentes tipos de processos: hidrólise e fermentação separadas (SHF), hidrólise e fermentação semissimultâneas (SSSF) e hidrólise e fermentação simultâneas (SSF), sendo a hidrólise realizada pelas enzimas celulase, ȕ- glucosidase e xilanase e a levedura Kluyveromyces marxianus CCT 4086. Os processos que produziram maiores concentrações finais de etanol foram os processos SHF (21,77 g.L -1 ) e SSSF (21,66 g. L -1 ). Os resultados obtidos neste trabalho apontam para uma nova aplicabilidade biotecnológica da polpa de café: a obtenção de etanol utilizando sua fração líquida e sólida, tendo como agente fermentativo a levedura Kluyveromyces marxianus CCT 4086.