Study to minimize the flavonoids losses during the fermentation of cocoa seeds for chocolate production.

Resumo: As sementes de cacau (Theobroma cacao L.) da variedade Forastero são extremamente ricas em compostos fenólicos, que representam em média 15 a 20% de seu peso seco e desengordurado, sendo que 60% pertencem à classe dos flavonóides, compostos apontados atualmente como responsáveis pela prevenção de doenças coronárias, diminuição do colesterol sérico, auxiliadores do sistema imunológico, entre outros. Durante a etapa de fermentação, são perdidos, em média, 70% dos flavonóides devido a importantes reações bioquímicas que ocorrem principalmente pela diminuição do pH, aumento de temperatura (45-50°C) e atuação de certas enzimas presentes no fruto ou produzidas pelos microrganismos que participam desta etapa. Tais reações são, em parte, responsáveis pela redução do amargor e da adstringência melhorando assim o desenvolvimento do sabor do chocolate. Desta forma, o presente trabalho visou modificar a etapa de fermentação de sementes de cacau para a produção de chocolate rico em flavonóides sem prejudicar seu sabor. Para isso, procurou-se inibir as enzimas que são possivelmente as principais responsáveis pela perda dos flavonóides através da adição de inibidores químicos (bissulfito de sódio e sulfato cúprico) na etapa de fermentação. Foram realizados sete experimentos distintos: ensaios A e G (fermentações convencionais com duração de 7 e 3 dias respectivamente); ensaios B, C e F (fermentações por 7 dias, modificadas com adição de 5mg, 10mg e 5mg de bissulfito de sódio/100g de massa de sementes com polpa após 48hs, 48hs e 120hs respectivamente e ensaios D e E (fermentações por 7 dias modificadas com adição de 5mg e 10mg de sulfato de cobre/100g de massa de sementes com polpa após 48 horas do início respectivamente). Os resultados indicaram que, de uma forma geral, todos os tratamentos propostos mantiveram maior teor de compostos fenólicos em relação à fermentação convencional (ensaio A). Quanto aos compostos fenólicos totais, o ensaio D apresentou a maior retenção (62,70%) desde o início da fermentação ao término da secagem, enquanto que no ensaio A foram retidos 36,38% destes compostos. Em relação aos flavan-3-óis e procianidinas, observou-se maior retenção, para monômeros, nos ensaios D (34,27%) e G (33,72%); para dímeros, nos ensaios D (21,83%) e G (21,78%); para trímeros, nos ensaios C (22,85%), D (22,37%) e F (22,38); para quatrâmeros, nos ensaios C (25,84%), D (24,77%) e F (27,21) e para pentâmeros, nos ensaios C (35,24%), D (34,45%) e F (34,16). Observou-se que a maior perda dos compostos fenólicos estudados ocorreu entre o término da fermentação e a secagem. Verificou-se que o residual de Cobre remanescente da adição feita durante a fermentação (ensaios D e E) nos liquors e nos chocolates produzidos foi de 0,23 e 0,36mg de cobre/100g de liquor (ensaios D e E respectivamente) e 0,025 e 0,036mg de cobre/100g de chocolate (ensaios D e E respectivamente), todos valores consideravelmente inferiores ao Limite Máximo Tolerado (LMT) definido pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), correspondente a 3,0mg de cobre/100g de amostra. Os chocolates produzidos a partir dos ensaios B, C, D e E mostraram aceitabilidade sensorial igual ou melhor ao convencional (A), enquanto que os produzidos a partir dos ensaios F e G apresentaram aceitabilidade mediana e incertezas com relação a intenção de compra.Abstract: Cocoa seeds (Theobroma cacao L.) from the Forastero variety are very rich in phenolic compounds which represent 15-20% of the defatted dry weight. The principal compounds are (+)-catechin, (-)-epicatechin and 60% of procyanidins that belong to the flavonoid class. These compounds are currently been considered responsible for coronary heart disease prevention, lowering the serum cholesterol and helping the immunological system. During the fermentation, 70% of the total phenolic compounds are lost in important biochemical reactions accelerated by the reduction in pH, temperature increase (45-50°C) and action of some enzymes, present in the fruit or produced by the microorganism growing at this stage. These reactions contribute to a reduction in bitterness and astringency, improving the flavor of the chocolate. The objective of this work was to modify the fermentation stage of cocoa seeds to produce flavonoid-rich chocolates without prejudicing its flavor. This was done by the inactivation of enzymes probably responsible for flavonoid degradation, through the addition of chemical inhibitors (sodium bissulfite and cupric sulphate) during the fermentation stage. Seven experiments were carried out: Experiments A and G (conventional fermentations during 7 and 3 days respectively); experiments B, C and F (modified fermentations during 7 days, with the addition of 5mg, 10mg and 5mg of sodium bissulfite/100g of cocoa seeds with pulp after 48hs, 48hs and 120hs since the beginning of fermentation respectively) and experiments D and E (modified fermentations during 7 days, with the addiction of 5mg and 10mg of cupric sulphate/100g of cocoa seeds with the pulp after 48hs and 120hs since the beginning of fermentation respectively). The results showed that all the treatments proposed maintained higher quantities of phenolic compounds as compared with the conventional experiment (A). Considering the total phenolics, experiment D showed the highest retention (62,70%) from the beginning of the fermentation up to the end of the drying stage, while in the experiment A, the retention was 36,38%. Considering the flavan-3-ols and procyanidins, a higher retention of monomers was observed in experiments D (34,27%) and G (33,72%); of dimers in experments D (21,83%) and G (21,78%); of trimers in experiments C (22,85%), D (22,37%) and F (22,38); of tetramers in experiments C (25,84%), D (24,77%) and F (27,21) and of pentamers in experiments C (35,24%), D (34,45%) and F (34,16). It was observed that the greatest loss of the phenolic compounds studied occurred between the end of fermentation and the beginning of the drying stage. It was shown that the copper residue in the liquor and chocolate remaining from the addition during fermentation (experiments D and E) was 0,23 and 0,36mg of copper/100g of liquor (experiments D and E respectively) and 0,025 e 0,036mg of copper /100g of chocolate (experiments D and E respectively). These values are below the Maximum Tolerated Limit (MTL) defined by ANVISA for this metal (3,0mg/100g). The chocolates B, C, D and E showed equal or better sensory acceptance as compared with conventional (A), and F and G chocolates which showed average sensory acceptance and uncertainty with respect to buying intention