Dynamics of the losses and formation of volatile compounds during the concentration of cashew-apple juice (Anacardium Occidental L.) and impact on the sensory profile of the beverage

O suco concentrado de caju apresenta grande potencial de mercado, mas tem sua receptividade prejudicada em decorrência da perda, por evaporação ou degradação, de compostos voláteis importantes para o aroma e sabor da bebida. Os objetivos desta pesquisa foram: conhecer a dinâmica da perda e formação de voláteis durante a concentração do suco de caju por evaporação, avaliar o impacto dessas alterações sobre o perfil sensorial da bebida ao longo do processo de concentração, e identificar a importância odorífera dos voláteis perdidos e formados. Suco fresco de caju (clone CCP76) foi concentrado de 10,3°Brix a 42,1°Brix em evaporador piloto tipo termo-sifão, operando em sistema fechado, com vácuo de 700mmHg e com vapor a 110oC. Ao longo do processo de concentração cinco amostras de suco foram recolhidas. Seus teores de sólidos solúveis foram de 11,8°Brix, 14,9°Brix, 20,2°Brix, 29,6°Brix e 42,1°Brix. Os voláteis do suco fresco e das cinco amostras de suco concentrado foram extraídos por método de enriquecimento dos vapores do headspace em armadilha contendo polímero poroso (Porapak®), procedendo-se duas horas de captura sob vácuo de 70mmHg, e eluição dos voláteis capturados em acetona. Os voláteis foram identificados por cromatografia gasosa-espectrometria de massas (CG-EM) e quantificados por padronização externa, utilizando-se 12 padrões de diferentes classes químicas. A importância odorífera dos voláteis presentes nos isolados do suco fresco e do suco concentrado a 42,1°Brix foi avaliada pela técnica de cromatografia gasosa-olfatometria (CG-O) Osme. O perfil sensorial do suco fresco e das cinco amostras de suco concentrado foi gerado pela técnica de Análise Descritiva Quantitativa (ADQ®). Os dados sensoriais foram analisados por ANOVA, Tukey (p=0,05) e Análise de Componentes Principais (ACP). Modelos preditivos gerados para avaliar a dinâmica da perda e formação de ésteres, terpenos, álcoois, aldeídos, cetonas e hidrocarbonetos ao longo da concentração do suco de caju, indicaram que logo na primeira etapa de concentração, quando o suco foi concentrado até 11,8°Brix, foram perdidos aproximadamente 95% dos terpenos, 85% dos ácidos e cerca de 50% das cetonas e aldeídos. Já na segunda etapa do processamento, quando a bebida foi concentrada até 14,9°Brix, foram perdidos mais de 90% dos ésteres inicialmente presente no suco fresco, 85% dos álcoois e 90% dos hidrocarbonetos. Quando o suco atingiu 20,2°Brix, o conteúdo de álcoois e principalmente de hidrocarbonetos passou a aumentar, sugerindo uma possível formação de voláteis dessas classes químicas nas etapas finais de concentração do suco. Alterações significativas no perfil sensorial ocorreram a partir da concentração do suco acima de 20,2°Brix, com destaque para o aumento na intensidade de aroma e sabor cozido, aroma e sabor passado, aroma e gosto doce e redução de aroma e sabor de caju fresco. A análise CG-olfatometrica e correlações entre os dados instrumentais e sensoriais identificaram os seguintes voláteis como marcadores potenciais da intensidade de aroma e sabor de caju fresco na bebida: isovalerato de metila, 2-metil-butanoato de etila, butanoato de etila, isovalerato de etila, hexanoato de etila, butanoato de metila, 2-metil-butanoato de metila e 2-metilene-butanoato de etila. Por sua vez, os voláteis pentanal, tolueno, salicilato de homomentila, psi-cumeno e acetato de 1-metil-hexila correlacionaram-se positivamente com intensidade dos aromas e sabores de cozido e passado no suco de caju. De um modo geral, a perda de ésteres e terpenos ao longo da concentração do suco, associada ao aumento dos níveis de hidrocarbonetos promoveu alterações drásticas no perfil sensorial do suco concentrado. Uma adequada recuperação dos terpenos e ésteres evaporados no inicio do processo de concentração, seguida da sua reincorporação ao suco processado seria uma solução para a melhoria da qualidade sensorial do suco concentrado por evaporaçãoConcentrated cashew apple juice shows considerable market potential, but its acceptability is affected by the loss of volatile compounds of importance to the aroma and flavor of the beverage, due to evaporation or degradation. The objectives of this research were: understand the dynamics of the loss and formation of volatiles during the concentration of cashew apple juice by evaporative concentration, evaluate the impact of these alterations on the sensory profile of the beverage throughout the concentration process, and identify the odiferous importance of the lost and formed volatiles. Fresh cashew-apple juice (clone CCP76) at 10.3ºBrix were concentrated to 42.1ºBrix in a pilot thermo-syphon type evaporator operating in a closed system with 700mmHg of vacuum and steam at 110ºC. Five juice samples were taken throughout the concentration process and were found to contain the following soluble solids contents: 11.8°Brix, 14.9°Brix, 20.2°Brix, 29.6°Brix and 42.1°Brix. The volatiles of the fresh juice and of the five concentrated samples were extracted from the headspaces for two hours using a vapor enrichment method with a trap containing the porous polymer Porapak® under a vacuum of 70mmHg, followed by elution of the trapped volatiles into acetone. The volatiles were identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and quantified by external standardization using 12 standards of different chemical classes. The odoriferous importance of the volatiles present in the isolates from the fresh juice and from that concentrated to 42.1ºBrix were evaluated by the Osme gas chromatography-olfactometry (GC-O) technique. The sensory profiles of the fresh juice and of the five samples of concentrated juice were generated by Quantitative Descriptive Analysis (QDA®). The sensory data were analyzed by ANOVA, Tukey (p=0.05) and by the Principle Component Analysis (PCA). Predictive models generated to evaluate the dynamic of the loss and formation of esters, terpenes, alcohols, aldehydes, ketones and hydrocarbons during concentration of the cashew-apple juice indicated that in the first step of concentration, when the juice was concentrated to 11.8ºBrix, approximately 95% of the terpenes were lost, 85% of the acids, about 50% of the ketones and aldehydes. In the second processing step when the beverage was concentrated to 14.9ºBrix, more than 90% of the esters initially present in the fresh juice were lost, more than 90% of the hydrocarbons and 85% of the alcohols. When the juice reached 20.2ºBrix, the content of alcohols and principally that of hydrocarbons starting increasing again, suggesting the formation of volatiles from these chemical classes in the final juice concentration steps. Significant changes in the sensory profile occurred when the juice was concentrated to 20.2ºBrix or above, highlighting increases in the cooked flavor and aroma, overripe flavor and aroma and sweet flavors and aromas, with reductions in the fresh cashew apple flavor and aroma. The GC-olfactometry analysis plus correlations between the instrumental and sensory data identified the following volatiles as potential markers of the intensity of fresh cashew apple flavor and aroma in the beverage: methyl isovalerate, ethyl 2-methyl butanoate, ethyl butanoate, ethyl isovalerate, ethyl hexanoate, methyl butanoate, methyl 2-methyl butanoate and ethyl 2-methylene- butanoate. On the other hand, the volatiles pentanal, toluene, homomenthyl salicylate, psi-cumene and 1-methyl-hexyl acetate correlated positively with the intensities of the cooked and overripe aromas and flavors of cashew apple juice. In general it can be conclude that the loss of esters and terpenes during concentration of the juice, associated with the increase in hydrocarbons resulted in drastic changes in the sensory profile of the concentrated juice. One possible solution for improvement of the sensory quality of the concentrated juice could be an adequate recovery of the terpenes and esters evaporated off at the start of the concentration process by evaporation, followed by their reincorporation into the processed juic