Produção de bebida tipo kombucha e celulose bacteriana utilizando subproduto da acerola como matéria-prima

Abstract

Kombucha é uma bebida adocicada à base de chá fermentado. Normalmente, o chá preto ou chá verde (Camellia sinensis) é utilizado como base para a produção de kombucha, e uma cultura/associação simbiótica de bactérias e leveduras (SCOBY) é responsável pelo processo de fermentação. Além da bebida, ocorre a formação de celulose bacteriana durante a fermentação, a qual tem sido pouco estudada em termos de reutilização. Neste trabalho, o subproduto da acerola (1, 3 e 5% m/v) foi utilizado como nova matéria-prima para a produção de bebida tipo kombucha fermentada durante 15 dias a 30 °C. A identificação dos microrganismos presentes no SCOBY apresentou bactérias ácido acéticas (Komagataeibacter rhaeticus, K. xylinus e K. hansenii) e leveduras (Brettanomyces bruxellensis e Zygosaccharomyces bisporus). As maiores produções de ácido acético (16,3 g/L) e celulose bacteriana (4,0 g/L) foram alcançadas com 5% de subproduto. A concentração final de etanol foi semelhante em todas as amostras, aproximadamente 9,5 g/L, mas foi alcançada em 12, 9 e 6 dias, respectivamente, sugerindo que o metabolismo da levedura foi acelerado na presença de maiores quantidades de subproduto de acerola. A celulose bacteriana (BC) apresentou membranas pouco porosas e mais densas, com estrutura altamente cristalina (96,4%), também nas amostras contendo maior quantidade de subproduto de acerola. A partir do resultado obtido da produção de celulose, foi realizado o isolamento do principal microrganismo produtor de celulose bacteriana da kombucha e novamente fermentado com meio contendo 5% do subproduto de acerola (AC). Este foi suplementado com 20 g/L de glicose e comparado com o meio tradicional Hestrin-Schram (HS). Após 12 dias de fermentação (30 °C), a produção de celulose foi igual a 2.91 g/L e 2.26 g/L para os meios HS e AC, respectivamente. Ambas as celuloses produzidas apresentaram similaridades quanto às propriedades físico-químicas e morfológicas, entretanto, a amostra fermentada pelo meio AC apresentou maior cristalinidade (90.8%). Com isso, o subproduto de acerola apresentou potencial tanto para produção de bebida tipo kombucha quanto para a produção de celulose, sendo ainda necessária a otimização das condições de fermentação para atingir maiores concentrações de celulose bacteriana.

Abstract: Kombucha is a sweet fermented tea-based drink. Usually, black tea or green tea (Camellia sinesis) is used as the base of kombucha production, and a symbiotic culture/association of bacteria and yeasts (SCOBY) is responsible for fermentation process. SCOBY (bacterial cellulose formed during fermentation) has been poorly studied in terms of reuse. In this work, acerola byproduct (1, 3 and 5% w/v) was used as a new raw material for the production of kombucha- like and fermentation lasted for 15 days at 30 °C. The SCOBY presented acetic acid bacteria (Komagataeibacter rhaeticus, xylinus and hansenii) and some yeasts (Brettanomyces bruxellensis, and Zygosaccharomyces bisporus). The highest productions of acetic acid (16.3 g/L) and bacterial cellulose (4.0 g/L) were achieved with 5% byproduct. The final concentration of ethanol was similar in all samples, approximately 9.5 g/L, but it was achieved at 12, 9 and 6 days, respectively, suggesting that yeast metabolism was accelerated in the presence of higher amounts of acerola byproduct. Bacterial cellulose (BC) presented less porous and denser membranes were obtained with a highly crystalline structure (96.4%), also in higher amounts of acerola byproduct. From the result obtained from the production of cellulose, the main microorganism that produced bacterial cellulose from kombucha was isolated and again fermented with medium containing 5% of the acerola byproduct (AC), as a source of nitrogen. It was supplemented with 20 g/L of glucose and compared with traditional Hestrin-Schram (HS) medium. After 12 days of fermentation (30 °C), cellulose production was 2.91 g/L and 2.26 g/L for HS and AC media, respectively. Both samples were similar in terms of cellulose characterization, however, the sample fermented by the AC medium showed greater crystallinity (90.8%). As a result, the by-product of acerola showed potential both for the production of kombucha-type drinks and for the production of cellulose, which still requires optimization of the process in order to acquire greater yield.