Metabolomics and sensorial analysis: strategic to selecte new yeast to improve coffee quality

Abstract

Monitoring coffee production processes from cultivation to roasting guarantees an improvement in the final quality of the beverage. Anaerobic fermentation induced by microbial metabolism (SIAF), with or without the addition of starter cultures, helps in the production of specialty coffees. The starter cultures depend on the altitude and region of production, the coffee variety, as well as the processing method. The aim of this study was to evaluate the fermentation performance of potential starter cultures in the natural and pulped processes of the Acaiá cultivar using metabolomic and sensory methodologies. The whole, peeled fruit was sanitized with peracetic acid (520 ppm). Fermentations were carried out by inoculating the yeasts Meyerozyma caribbica (CCMA 1993, CCMA 1950, CCMA1992, CCMA 1617, CCMA1635), Hanseniaspora uvarum (CCMA 1944), Pichia kluyveri (CCMA1658), Meyerozyma guillermondii (CCMA1737), Cystofilobasidium ferigula (CCMA1647) and control in bioreactors (5L) in duplicate. Fermentation was carried out for 168 hours for the natural process and 144 hours for the pulped process. In the controls for each process, yeast isolations were carried out on YEPG agar at pH 3.2. The isolates were identified using MALDI-TOF. High performance liquid chromatography (HPLC) detected citric, tartaric, succinic, lactic and acetic acids, as well as ethanol, in both processes. The volatile compounds were analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), where 97 compounds were detected in the pulped coffee and 118 in the natural coffee, highlighting the production of alcohols, esters, pyrazines and furans. The pulped process has notes of orange, tropical fruit and woodiness, while the natural process has chocolatey notes. In this research, strains such as Hanseniaspora uvarum (CCMA 1944), Pichia kluyveri (CCMA1658), Meyerozyma guillermondii (CCMA1737) and Meyerozyma caribbica (CCMA1735) can be indicated as suitable for fermentation in the natural process, while Hanseniaspora uvarum (CCMA 1944) and Meyerozyma caribbica (CCMA1735) are suitable for fermentation in the pulped process.

O monitoramento dos processos na produção de cafés desde o cultivo até a torra garante melhoria na qualidade final da bebida. A fermentação anaeróbica induzida pelo metabolismo microbiano (SIAF), com ou sem a adição de culturas iniciadoras auxiliam na produção de cafés especiais. As culturas iniciadoras depende de altitude e região de produção, variedade do café, assim como o método de processamento devem ser consideradas. O presente trabalho objetivou avaliar a performance fermentativa de potenciais culturas iniciadoras nos processos natural e despolpado da cultivar Acaiá por meio de metodologias metabolomicas, e sensoriais. Os frutos inteiros e descascados foram sanitizados com ácido peracético (520 ppm). As fermentações foram conduzidas inoculando as leveduras Meyerozyma caribbica (CCMA 1993, CCMA 1950, CCMA1992, CCMA 1617, CCMA1635), Hanseniaspora uvarum (CCMA 1944), Pichia kluyveri (CCMA1658), Meyerozyma guillermondii (CCMA1737), Cystofilobasidium ferigula (CCMA1647) e controle em biorreatores (5L) por duplicata. A fermentação foi conduzida por 168 horas para o processo natural e 144 horas para o processo despolpado. Nos controles de cada processo se realizo isolamentos de leveduras em ágar YEPG com pH 3.2. Os isolados foram identificados atravéz de MALDI-TOF. A cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) detectou os ácidos cítrico, tartárico, succínico, lático, e acético, além de etanol, nos dois processos. Os compostos voláteis foram analisados por cromatografia gasosa – espectrometria de massa (GC-MS), onde foram detetados 97 compostos no café despolpado e 118 no café natural, destacandose a produção de alcools, esteres, pyrazinas e furanos. O processo despolpado apresento notas a laranja, frutas tropicais e amadeirado, e o processo natural apresento notas achocolatadas. Nesta investigação se podem indicar as cepas como Hanseniaspora uvarum (CCMA 1944), Pichia kluyveri (CCO monitoramento dos processos na produção de cafés desde o cultivo até a torra garante melhoria na qualidade final da bebida. A fermentação anaeróbica induzida pelo metabolismo microbiano (SIAF), com ou sem a adição de culturas iniciadoras auxiliam na produção de cafés especiais. As culturas iniciadoras depende de altitude e região de produção, variedade do café, assim como o método de processamento devem ser consideradas. O presente trabalho objetivou avaliar a performance fermentativa de potenciais culturas iniciadoras nos processos natural e despolpado da cultivar Acaiá por meio de metodologias metabolomicas, e sensoriais. Os frutos inteiros e descascados foram sanitizados com ácido peracético (520 ppm). As fermentações foram conduzidas inoculando as leveduras Meyerozyma caribbica (CCMA 1993, CCMA 1950, CCMA1992, CCMA 1617, CCMA1635), Hanseniaspora uvarum (CCMA 1944), Pichia kluyveri (CCMA1658), Meyerozyma guillermondii (CCMA1737), Cystofilobasidium ferigula (CCMA1647) e controle em biorreatores (5L) por duplicata. A fermentação foi conduzida por 168 horas para o processo natural e 144 horas para o processo despolpado. Nos controles de cada processo se realizo isolamentos de leveduras em ágar YEPG com pH 3.2. Os isolados foram identificados atravéz de MALDI-TOF. A cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) detectou os ácidos cítrico, tartárico, succínico, lático, e acético, além de etanol, nos dois processos. Os compostos voláteis foram analisados por cromatografia gasosa – espectrometria de massa (GC-MS), onde foram detetados 97 compostos no café despolpado e 118 no café natural, destacandose a produção de alcools, esteres, pyrazinas e furanos. O processo despolpado apresento notas a laranja, frutas tropicais e amadeirado, e o processo natural apresento notas achocolatadas. Nesta investigação se podem indicar as cepas como Hanseniaspora uvarum (CCMA 1944), Pichia kluyveri (CCMA1658), Meyerozyma guillermondii (CCMA1737) and Meyerozyma caribbica (CCMA1735) como apropiadas para fermentação do processamento natural, enquanto Hanseniaspora uvarum (CCMA 1944) and Meyerozyma caribbica (CCMA1735) como apropiadas para a fermentação do processamento despolpado.MA1658), Meyerozyma guillermondii (CCMA1737) and Meyerozyma caribbica (CCMA1735) como apropiadas para fermentação do processamento natural, enquanto Hanseniaspora uvarum (CCMA 1944) and Meyerozyma caribbica (CCMA1735) como apropiadas para a fermentação do processamento despolpado.