Study of fermentation in Saccharomyces and non-Saccharomyces yeast co-culture for beer production

As cervejas especiais que apresentam diversificação de sabores e aromas estão ganhando espaço no mercado. Nesse sentido, o uso de técnicas inovadoras de produção tornou-se essencial para o atendimento ao mercado. O uso de leveduras não-Saccharomyces tem sido aplicado de forma isolada ou em co-cultura com a tradicional Saccharomyces cerevisiae de modo a obter cervejas de características únicas. Dessa forma, este trabalho teve objetivo de avaliar o uso de diferentes proporções entre leveduras não-Saccharomyces (Pichia anomala, Candida apicola e Torulaspora delbrueckii) em co-cultura com S. cerevisiae em diferentes concentrações iniciais do mosto na elaboração de cervejas. Para isto, foi realizado um delineamento composto central rotacional. Foi utilizado a técnica de citometria de fluxo na avaliação das proporções entre as leveduras, cromatografia líquida de alta eficiência na quantificação de açúcares, glicerol e etanol, cromatografia a gás na avaliação dos compostos voláteis e por fim, foi realizado uma avaliação sensorial com beer sommeliers das cervejas oriundas dos ensaios com teor de etanol otimizado. Na co- cultura com S. cerevisiae e T. delbrueckii, esta última dominou a fermentação quando inoculada em proporções acima de 1:100. A produção de etanol máxima desta co- cultura foi de 6,07% (v/v). Na co-cultura entre S. cerevisiae e P. anomala, foi observado competição entre elas na maior parte dos ensaios com predomínio da S. cerevisiae após 5 dias de fermentação, sendo a concentração máxima de etanol atingida de 3,92% (v/v). A co-cultura entre S. cerevisiae e C. apicola, bem como da cultura pura de S. cerevisiae, tiveram produção máxima de etanol de 5,09 e 3,31% (v/v), respectivamente. O perfil de voláteis ficou caracterizado por uma alta produção de acetato de etila nas co-culturas envolvendo P. anomala. As fermentações conduzidas com T. delbrueckii não apresentaram teores de voláteis superiores ao ensaio controle, não trazendo a característica frutada esperada. Os compostos álcool 2-feniletil, 1-propanol e álcool isobutílico ficaram com concentrações abaixo do limiar de percepção em todas as condições testadas, ao contrário do álcool isoamílico e octanoato de etila. As cervejas foram avaliadas sensorialmente e caracterizadas com sabor e aroma doce alto, devido ao resíduo de extrato não consumido na fermentação. No atributo frutado/ésteres, a nota mais alta foi para a cerveja produzida na co-cultura com C. apicola, e a menor nota para a cerveja elaborada em co-cultura com T. delbrueckii. No geral as cervejas tiveram notas baixas para os atributos referentes a defeitos, indicando que as condições impostas de fermentação e todo processo de produção foram conduzidas de forma adequada. Assim, o uso de leveduras não- Saccharomyces em co-cultura com S. cerevisiae pode ser uma alternativa para a produção de cervejas especiais. Palavras-chave: Cervejas especiais. Compostos aromáticos. Torulaspora delbrueckii. Pichia anomala. Candida apicola.The special beers present diversified flavors and are taking market space. That way, innovative technics are essential to reach the market desires. The use of non- Saccharomyces yeasts had been applied lonely or in co-cultures with the traditional Saccharomyces cerevisiae to obtain unique beers. To achieve that, this work has the objective of evaluate use of different proportions between non-Saccharomyces yeasts (Pichia anomala, Candida apicola e Torulaspora delbrueckii) in co-culture with S. cerevisiae in different initial concentrations of must to elaborate beers through a central rotational composite design. Flux cytometric was utilized to evaluate the proportion between yeast during fermentation, high performance liquid chromatography for sugar, glycerol and ethanol measurement, gas chromatography for volatile compounds and finally, a sensory evaluation was performed with beer sommeliers of the beers from the ethanol optimized tests. When S. cerevisiae and T. delbrueckii were utilized together, the last dominated fermentation when inoculated in proportions above 1:100. Maximum ethanol production for this co-culture was 6,07% (v/v). In the co-culture with P. anomala and S. cerevisiae, was observed competition between then in most part of assays, but S. cerevisiae predominate after 5 days, being maximum ethanol concentration of 3,92% (v/v). Co-cultures with C. apicola and S. cerevisiae, and S. cerevisiae alone had the maximum ethanol of 5,09 and 3,31% (v/v), respectively. The profile of volatiles was characterized by a high concentration of ethyl acetate in P. anomala co-cultures. Fermentations with T. delbrueckii didn’t presented different concentrations when compared to control and didn’t presented the fruity flavor expected. 2-fenilethyl ethanol, 1-propanol, isobutyl alcohol presented concentrations below the threshold of perception in all applied conditions, unlike isoamyl alcohol and ethyl octanoate. Beers were sensorial evaluated and characterized with high notes of sweet smell and taste, due to excess of residual extract from fermentation. Beer produced with C. apicola showed the higher note for fruity/esters attribute, and with T. delbrueckii the minor ones. Overall, the beers scored poorly on defect attributes, indicating that fermentation conditions and the whole production process were properly conducted. Thus, the use of non-Saccharomyces yeast in co-culture with S. cerevisiae may be an alternative for the production of specialty beers. Keywords: Special beers. Aromatic compounds. Torulaspora delbrueckii. Pichia anomala. Candida apicola