MALAJOVICH MANUAL VINHOS

Copyright©2009 Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana / Lava roupas biológicos Manual de atividades práticas de Biotecnologia Texto, fotografias e desenhos da autora Edições BIBLIOTECA MAX FEFFER do INSTITUTO DE TECNOLOGIA ORT do Rio de Janeiro Rua Dona Mariana 213 Rio de Janeiro, 22280 020 RJ Brasil Tel.: (5521)2539 1842; FAX: (5521) 2286 9174 ! # " $ & % % ' () % * + ,! () % AS FRUTAS RELAÇÃO ENTRE A QUANTIDADE DE AÇÚCAR E O TEOR ALCOÓLICO CORREÇÃO DO pH A LEVEDURA AS ETAPAS DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA O TRATAMENTO FINAL DO VINHO % - . % ( % / * % (0 1( % (2 1 12 - 3 2 - : 2 % 4 5 3 67 8 4:; - Maria Antonia Malajovich 8: 4 6 ; :> ? @ <=: 8 3 4 <=: ? A 87; 3 19 1& 10 Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 1 Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 2 Denominamos vinho a bebida resultante da fermentação alcoólica da uva. Sua complexa composição química inclui: água, açúcares, álcoois, ácidos orgânicos, compostos fenólicos, substâncias nitrogenadas, substâncias pécticas (pectinas, gomas e mucilagem), compostos voláteis e aromáticos (ésteres, aldeídos e cetonas), vitaminas e dióxido de enxofre. Desde sua origem, em aproximadamente 6000 a.C, o vinho se relaciona com os deuses (Osíris, Dionísio, Baco). Tem um lugar destacado no Antigo e no Novo Testamento (Noé, Jesus) e está associado a numerosos ritos religiosos. Numerosos documentos mostram a existência do vinho nas sociedades egípcia, grega e romana da Antiguidade (Figura 1). Canecas de vinho acompanham Tutankamón na escuridão de sua tumba. Adormecido depois de ingerir vinho, o gigante Polifemo é cegado por Ulisses. Em 92 d.C, os gauleses desobedecem o imperador Domiciano, que mandara arrancar as vinhas de boa parte de Gália para plantar grãos e abastecer Roma. Figura 1: A preparação de vinho no Egito http://ancientstandard.com/images/wine2.JPG Na Europa medieval, a produção de vinho se desenvolve de forma artesanal e em pequena escala, características que se mantêm durante a era Moderna. Acompanhando os movimentos colonizadores e migratórios, as vinhas e o vinho chegam ao Chile, ao Brasil e à Argentina no século XVI e um pouco mais tarde aos Estados Unidos, África do Sul e Austrália. A produção de bebidas fermentadas em grande escala tem lugar na França, durante a Revolução Industrial. As primeiras tentativas enfrentam dificuldades porque as “doenças do vinho” comprometem boa parte da produção. Nesse contexto geral, o químico Louis Pasteur é nomeado Professor e Decano da Faculdade de Ciências de Lille (França), um estabelecimento novo fundado para resolver os problemas das instalações industriais. Pasteur mostra que a levedura é um agente da fermentação e não o contrário, como se acreditava na época. Também distingue os microrganismos responsáveis por uma fermentação normal dos que a alteram, aconselhando aos produtores o uso de cepas microbianas puras. Mais tarde, ele descobre que um breve tratamento com calor permite eliminar os patógenos sem alterar as características das bebidas. Com a inovação tecnológica representada pela pasteurização e seus trabalhos sobre as fermentações e a microbiologia do vinho, desenvolvidos entre 1854 e 1882, Pasteur estabelece os fundamentos da indústria vinícola moderna. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 3 A variada flora microbiana da uva inclui leveduras, responsáveis pela transformação do açúcar em etanol, e bactérias acéticas, que oxidam o etanol e o transformam em ácido acético. Considerando que, de um ponto de vista ecológico, o destino final da uva é o vinagre, a arte da vinificação representa um êxito tecnológico. Existem diferentes espécies de videiras: a fornece os vinhos mais finos, enquanto a ,a e outras variedades mais rústicas da própria são utilizadas para a elaboração de vinhos comuns. Existe uma combinação de solo e clima ideal para cada cultivo, denominada , sem a qual dificilmente se obterão resultados tão bons. Alguns vinhos resultam da mistura de uvas de cultivos diferentes, sendo denominados vinhos genéricos ou de corte. Os vinhos elaborados com uma única variedade de uva se denominam varietais. Citaremos a modo de exemplo Pinot Noir, Chardonnay e Pinot Blanc (vinhos de Borgonha), Cabernet Sauvignon (vinhos de Bordeaux), Sangiovese (vinhos de Chianti) e Zinfendel (vinhos de Califórnia). Observe se que, em função do processo utilizado para a elaboração do vinho, a partir de uma variedade de uva como a Pinot Noir se obterão vinhos tão diferentes como um Borgonha ou um Champanhe. Em 2007, depois de seis anos de trabalho, um grupo franco italiano conseguiu completar o mapa do genoma da , variedade Pinot Noir. Esta informação abre numerosas perspectivas para os viticultores. Entre os 30.434 genes da uva, centenas respondem pelos aromas e sabores dos vinhos. Outros regulam a quantidade de resveratrol, uma molécula que diminui os níveis de colesterol, reduzindo o risco de enfermidades cardiovasculares. Uma importante aplicação dos estudos genômicos citados é o monitoramento, mediante de marcadores moleculares relacionados com a maduração da fruta, porque permitirá escolher o momento adequado para a vindima. O cultivo da videira é uma tarefa complexa que exige tratamentos, enxertos e podas. Para assegurar que a qualidade permaneça constante, recorre se à multiplicação vegetativa, uma prática que torna as videiras suscetíveis a muitos patógenos. Esperam se também dos estudos genômicos a identificação e seleção de genes de resistência a algumas enfermidades. A uva é composta por 86% de água, 12% de açúcares fermentescíveis e 2% de moléculas diversas. Para retirar o sumo, deve se espremer ou prensar a polpa, um procedimento cujo rendimento melhora com o agregado de enzimas de maceração (pectinases, celulases e hemicelulases). Se quisermos obter vinho branco, utilizaremos uvas brancas ou tintas sem a pele ou casca que as recobre. As uvas tintas com pele originam vinhos tintos, porque esta libera compostos fenólicos (antocianinas, flavonas, taninos). O agente biológico da fermentação alcoólica é a levedura encontra na pele da uva. que se A indústria moderna tende a substituir as leveduras selvagens por leveduras enológicas selecionadas. Estas fermentam a baixas temperaturas e levantam pouca espuma, mas formam bastante álcool e substâncias aromáticas agradáveis (ésteres e terpenos). Toleram quantidades consideráveis de álcool e de dióxido de enxofre (SO2) no meio e são portadoras de fatores que favorecem a eliminação de outras leveduras. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 4 Quando se inocula o mosto com leveduras enológicas em plena atividade, estas se multiplicam com velocidade maior que as selvagens. O crescimento das leveduras industriais é acompanhado ao longo da fermentação por métodos moleculares de identificação (DNA mitocondrial ou ribossomal). A sulfitagem ou acréscimo de dióxido de enxofre ao mosto durante a vinificação tem como objetivo inibir o desenvolvimento de microrganismos indesejáveis, que permanecerão em estado latente. Alguns produtores consideram que as leveduras enológicas industriais massificam a qualidade do vinho, preferindo utilizar as leveduras nativas e obter um produto original qualitativamente diferente dos outros. Bancos de leveduras nativas facilitam a preservação da biodiversidade. Um argumento adicional a favor da utilização de leveduras selvagens é que estas produzem enzimas (β glucosidase) capazes de degradar redes moleculares complexas e liberar os compostos aromáticos retidos nelas. Por esta razão, alguns produtores promovem o uso conjunto de leveduras selvagens e enológicas, ao passo que outros preferem acrescentar enzimas. Ao se iniciar a vinificação, as leveduras respiram e se multiplicam até acabar o oxigênio; logo, começam a fermentar, segundo a equação: C6H12O6 Glicose → 2 C2H5OH Etanol + 2 CO2 + Dióxido de Carbono 2 ATP Energia A intensidade da fermentação aumenta lentamente até alcançar uma fase tumultuosa, depois da qual começa a diminuir. Acabando o açúcar, termina a fermentação alcoólica. Na vinificação, o processo se realiza em cubas de madeira, de cimento ou de aço, e é monitorado por medidas da densidade do mosto, do teor de açúcar ou da temperatura. Concluída a fermentação, procede se à primeira trasfega, que elimina a borra. Depois de um tempo, procede se a uma segunda trasfega. Entre as duas trasfegas ocorre a segunda fermentação, ou fermentação malolática, na qual bactérias láticas como transformam o ácido málico (diácido) em ácido lático (monoácido) e CO2, segundo a equação: COOH CHOH CH2 COOH → CH3 CHOH COOH + CO2 Ácido málico Ácido lático Nesta etapa, uma das mais complexas da vinificação, a acidez do vinho diminui e se produzem as primeiras modificações aromáticas, que constituem a base do que se denomina . Depois da fermentação, clarifica se o vinho por meio de processos físicos (filtração, precipitação e decantação). A seguir, se coloca o vinho para envelhecer em tonéis ou garrafas até o total desenvolvimento do . Como este resulta de uma série de reações químicas de redução, o envelhecimento deverá ser feito sem contato com oxigênio. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 5 ! A obtenção de um vinho tinto ou branco depende basicamente do tipo de uva e do procedimento seguido, representado na Figura 1. Figura 2: A vinificação Vinificação em tinto O mosto obtido por esmagamento da uva tinta passa para a cuba de fermentação, uma vez corrigidas a acidez e a quantidade de açúcar. Depois da primeira fermentação (fermentação alcoólica), separa se, por trasfega, o mosto da borra. Inicia se a segunda fermentação (fermentação malolática). Depois de clarificado, o vinho deve aguardar dois anos até estabilizar e ser engarrafado. Os vinhos rosados ou são obtidos seguindo um procedimento semelhante, mas deixando macerar durante menos tempo o mosto com as cascas de uva. Também é possível consegui los misturando vinhos brancos e tintos. Vinificação em branco O mosto é obtido por esmagamento de uva branca ou de uva tinta sem casca, sem permitir a maceração. Salvo em alguns vinhos brancos de Borgonha, evita se a fermentação malolática. Os vinhos espumantes (Champagne, Cava, Prosecco) passam por uma segunda fermentação alcoólica na garrafa. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 6 # $ A comercialização de vinhos finos e caros é uma atividade economicamente importante em que o consumidor busca aliar qualidade e tradição. O consumo mundial de vinho chega aos 235 milhões de hectolitros por ano, tendo diminuído ligeiramente nos países produtores tradicionais (França, Itália, Espanha, Portugal) e aumentado em outros lugares onde não era habitual beber vinho (China, Índia e Tailândia). Atualmente, existe certa dissociação entre consumidores e produtores, de maneira que, de cada três garrafas de vinho, apenas duas seriam consumidas no país de origem. A produção mundial de vinho está estabilizada em aproximadamente 277 milhões de hectolitros por ano. Nos últimos anos, ingressaram no mercado internacional produtores novos, tais como Argentina, Chile, África do Sul, Austrália, Nova Zelândia e Estados Unidos. É possível que, a médio prazo, a Índia e a China se integrem a este grupo. % A qualidade do vinho depende do solo, do clima e do tipo de uva, mas também responde a uma tecnologia de fabricação altamente conservadora. De fato, na história do vinho se registram poucas mudanças tecnológicas significativas: A substituição das ânforas romanas por barricas de carvalho, pelos gauleses. A adição de açúcar para aumentar o teor alcoólico (chaptalização); a utilização de garrafas; o descobrimento do método de transformação dos vinhos em champagne, atribuido a Don Pérignon (século XVII). O uso de tampas de cortiça, que permitem um melhor envelhecimento do vinho (início do século XVIII). A introdução na Europa de plantas americanas resistentes à filoxera (inseto que ataca as vinhas); o desenvolvimento dos meios de transporte, permitindo a conservação dos melhores vinhedos (século XIX). Qual será o papel da biotecnologia em uma indústria tradicional? A genômica abre perspectivas nunca imaginadas. Permite acompanhar com precisão a maturação do fruto e determinar o momento adequado para a vindima. Também abre um caminho para o melhoramento das cepas e a produção de plantas resistentes às enfermidades e pragas (inseto , bactéria , , o GFLV). Embora hoje seja possível transferir genes de resistência de uma variedade à outra, alguns dos produtores tradicionais veem isto com muita desconfiança, porque o rótulo de varietal é parte das estratégias de venda dos vinhos de boa qualidade. A rejeição aos transgênicos também se estende às plantas porta enxerto resistentes ao vírus GFLV. No entanto, alguns dos novos produtores aceitariam a transferência de genes de vinhas rústicas a plantas de elite, com o objetivo de melhorar a produção. Recentemente, na Austrália, introduziu se um gene que modifica a cor e reduz o conteúdo de taninos da . Os estudos genômicos não se limitaram às vinhas. Os genomas de e também têm sido sequenciados. Já existem várias leveduras transgênicas; algumas produzem enzimas de maceração, outras incidem na fermentação malolática. Em 2007, a levedura ML01 fez sua entrada na indústria de vinhos dos Estados Unidos e Canadá. Trata se de uma levedura geneticamente modificada para realizar tanto a fermentação alcoólica como a malolática. Apesar de reconhecida como segura e GRAS (do inglês, ! " # $ ) pela FDA, ainda é cedo para saber qual será sua aceitação por parte dos produtores tradicionais e dos consumidores. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 7 % ACADEMIA DO VINHO. 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Para Pasteur, as fermentações resultam da atividade dos microrganismos ou fermentos. A cada tipo de processo corresponde um fermento específico. Para que a atividade se desenvolva com sucesso, o fermento deve encontrar todos os nutrientes necessários, entre os quais se inclui a presença ou a ausência de ar. Os estudos de Pasteur encontraram aplicação imediata na elaboração de vinhos, vinagres, cervejas e laticínios, sendo fundamentais para a economia europeia da segunda metade do século XIX. No ensino de Biotecnologia, a preparação de vinhos desperta o interesse dos alunos. Embora dificilmente se obtenham vinhos de qualidade, o tema facilita o desenvolvimento de projetos variados que demandam uma boa dose de engenhosidade, além de conhecimentos biológicos e químicos. Apesar de realizar as atividades com materiais simples e de baixo custo, os dados permitem um tratamento sofisticado que inclui a elaboração de tabelas e gráficos. As bebidas fermentadas resultam da atividade metabólica das leveduras sobre uma matéria prima açucarada. Na presença de oxigênio (aerobiose), as leveduras respiram, degradando a glicose em água e dióxido de carbono. Na ausência de oxigênio (anaerobiose), as leveduras fermentam, degradando parcialmente a glicose em etanol e dióxido de carbono. Apesar de ambos os processos liberarem energia, a respiração é muito mais eficiente que a fermentação. Elas são representadas pelas seguintes equações: RESPIRAÇÃO C6H12O6 + Glicose 6 O2 → Oxigênio 6 H2O Água + 6 CO2 + Dióxido de carbono 36ATP Energia FERMENTAÇÃO C6H12O6 → Glicose 2 C2H5OH Etanol + 2 CO2 Dióxido de carbono + 2 ATP Energia As leveduras podem utilizar outros açúcares, tais como a sacarose ou a frutose, mas não fermentam nem a lactose nem o amido. As matérias primas amiláceas devem ser degradadas enzimaticamente até a obtenção de um açúcar fermentável. É o caso da cerveja, por exemplo. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 10 % A Atividade 1 (Uma bebida diferente) está baseada em um material do National Center for Biotechnological Education (NCBE) e propõe a preparação de uma bebida gasosa com pouco ou nenhum conteúdo alcoólico. Os componentes fundamentais são: água, um carboidrato (açúcar, mel) e leveduras secas instantâneas comerciais. O acréscimo de suco de limão melhora notavelmente o sabor, e as passas de uva conferem um atrativo especial porque se movimentam verticalmente durante a fermentação. Estas sobem carregadas de dióxido de carbono que liberam na superfície para iniciar novamente a descida. Existem outras opções, tais como a adição de suco de laranja e outros cítricos, gengibre fresco (uma fatia), cremor de tártaro (uma colher de café), canela ou extrato de baunilha, corante de alimentos etc. Dentro das possibilidades locais, cada grupo de alunos inventa sua bebida. Indicam se alguns valores (água, levedura, quantidade de carboidrato) que asseguram um resultado pelo menos aceitável. Depois de lavarem as mãos, os alunos misturam os ingredientes em uma garrafa plástica e a tampam com uma bexiga ajustada por um elástico. Observam se as transformações durante um período de 24 a 48 horas. As leveduras se multiplicam consumindo rapidamente o oxigênio e iniciam a fermentação. Esta é detectada facilmente porque libera gás, formando espuma e inflando a bexiga. É o momento de frear a fermentação guardando as bebidas na geladeira. O resultado será uma bebida gasosa e doce, com muito menos etanol que uma cerveja. Na aula seguinte, munidos de copinhos plásticos de café e conta gotas, os alunos poderão comparar as diferentes bebidas, apresentadas como amostras numeradas (Teste cego). A avaliação compreende quatro variáveis: aspecto, odor, cor e sabor. Em relação a este último, convém lembrar aos alunos que se trata de degustar e não de beber. A melhor maneira de provar as bebidas é lambendo uma gota colocada na palma da mão. Os melhores resultados são obtidos em provas às cegas, nas quais o grupo que avalia não está participando da sua preparação e não sabe o que tem no produto. A palavra vinho se refere exclusivamente à bebida obtida por fermentação alcoólica da uva madura e fresca ou do suco de uva fresca. Se em vez de uva se utiliza outra fruta, deve se utilizar a expressão vinho de frutas, indicando se a fruta é maçã, pera etc. No entanto, e por motivos práticos, neste texto usaremos a palavra vinho de forma ampla, referindo se tanto aos vinhos de uva como aos de outras frutas. O objetivo da Atividade 2 (Do mosto ao vinho: as etapas fundamentais) é preparar um mosto, fermentá lo e acondicionar o vinho, que é o produto final. AS FRUTAS A matéria prima para produzir vinhos é a fruta, porque contém açúcares simples fermentáveis (frutose, sacarose e glicose). Dependendo do grau de maturação e do tipo de fruta, a quantidade de açúcar é de 10% a 20% em massa (m/m). Uvas, maçãs e bananas têm mais açúcar que melões, melancias, morangos ou frutas vermelhas (Tabela 1). Convém escolher frutas da estação bastante maduras. Qualquer uma serve: uva, maçã, ameixa, pêssego, tomate, banana, abacaxi, maracujá, laranja, caqui, kiwi, manga, melão, melancia etc. Também vale a pena experimentar com misturas. O suco pode ser extraído com algum aparato doméstico (espremedor, liquidificador, centrífuga, processador) ou simplesmente colocando a fruta dentro de uma bolsa plástica e amassando a com as mãos (Figura 3). Para filtrar o suco, basta um coador de pano. Figura 3: Outra forma simples de preparar vinhos de fruta O suco da fruta é distribuído em bolsas plásticas, e o ar é extraído antes de fechá las com um elástico. À medida que a fermentação avança e se desprende o CO2, a bolsa começa a inflar. Retirar o gás de vez em quando evita que ela estoure. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 11 Este último passo não é necessário com alguns sucos de frutas industrializados, às vezes mais econômicos. Obtivemos bons resultados com sucos de uva e maçãs pasteurizados. Apesar de serem bastante ácidos, devido à presença de antioxidantes (ácido cítrico e ácido ascórbico), não observamos nenhuma inibição do crescimento das leveduras. Recomendamos evitar os sucos que levem conservantes como, por exemplo, o metabissulfito de sódio. Apesar de os produtores de vinho recomendarem o enriquecimento do mosto mediante o agregado de fosfato de amônio ao suco, as frutas têm bastantes nutrientes minerais e, no âmbito escolar, não é necessário adicionar nenhum complemento. RELAÇÃO ENTRE A QUANTIDADE DE AÇÚCAR E O TEOR ALCOÓLICO O teor alcoólico de um vinho se expressa em graus Gay Lussac (0 GL), um valor que indica a porcentagem de álcool em volume (v/v). Diz se que a bebida tem 120 GL se tiver 12 ml de etanol em 100 ml de vinho. Geralmente, a graduação alcoólica dos vinhos comercializados se mantém em uma faixa compreendida entre 10 e 140 GL. Quando a quantidade de açúcar da fruta não é suficiente para conseguir um vinho com o grau alcoólico desejado, pode se corrigir o mosto agregando lhe açúcar (sacarose). Esta é uma prática muito discutida, chamada chaptalização, que é permitida em alguns países (França, Alemanha, Brasil) e proibida em outros (Argentina, Chile). O teor de açúcares da uva (15 a 22% m/m) é o suficiente para originar vinhos com graduação alcoólica elevada. Apenas a banana madura alcança uma quantidade de açúcares (18% m/m) comparável a da uva. Nas outras frutas, a quantidade geralmente é menor, gerando vinhos com pouco teor alcoólico que se deterioram rapidamente. É por isso que se coloca açúcar. Na atividade prática é preciso evitar os exageros, porque altas concentrações de açúcar inibem o crescimento das leveduras. Alguns autores indicam, um pouco no olhômetro, que, para obter um vinho com um bom grau alcoólico, basta adicionar ao mosto 20 g de açúcar para cada 100 g de fruta. Existem, porém, outras maneiras de abordar essa questão. Uma delas é investigar em alguma tabela de composição de alimentos qual é a quantidade de açúcar da fruta escolhida (Tabela 1). Conhecendo o valor correspondente, pode se calcular quanto de açúcar deve se adicionar para alcançar a proporção de 20% m/m. Tabela 1: Quantidade de carboidratos em diversas frutas. Os valores expressos em % (m/v) são aproximados, já que a quantidade de carboidratos varia com o grau de maturação da fruta e a variedade considerada. Abacate 0,9 Damasco 9,3 Mamão 12 Papaia 5,9 Abacaxi 12 Figo 10 Manga 13 Pera 10 14 Ameixa 14 Framboesa 9,5 Maracujá 12 Pêssego 8,7 Amora 7,9 Goiaba 13 Melancia 8 9 Pomelo 6,2 Banana 15,6 Kiwi 11 Melão 8 Romã 8,9 Caju 10 Laranja 8 11 Mirtilo 7,3 Ruibarbo 0,9 Carambola 7,1 Limão 2,5 7 Morango 7 Tangerina 10 Cereja 14,6 Maçã 15 Nectarina 8,5 Uva 14 20 Outra forma de abordar a questão consiste em aplicar a seguinte regra: por cada 20 g de açúcar adicionado a um litro de suco ou mosto, o grau alcoólico de vinho aumentará 10 GL (temperatura = 250 C). Ou seja, se queremos obter um litro de vinho com 100 GL, devemos adicionar ao mosto 10 x 20g = 200 g de açúcar. Os pequenos produtores artesanais utilizam hidrômetros (densímetros) com correção de temperatura e escalas adaptadas à produção de vinho: densidade, percentagem de sacarose ou Brix, percentagem de álcool. Com os valores correspondentes, se consultam as tabelas, especialmente elaboradas, que estabelecem com precisão as correções necessárias para alcançar determinado teor alcoólico a certa temperatura. Esses instrumentos de medição são muito frágeis e dificilmente disponíveis em um estabelecimento escolar. Apesar de existirem na Internet numerosos protocolos referentes à construção de densímetros, estes não apresentam uma sensibilidade adequada. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 12 CORREÇÃO DO pH O valor ideal de pH para a fermentação alcoólica está entre 3 e 4. Valores mais altos podem ser modificados mediante a adição de suco de limão, ácido tartárico ou ácido cítrico. Também pode chegar se a um pH correto misturando frutas ácidas com outras menos ácidas. A LEVEDURA Alguns produtores de vinho selecionam e cultivam suas próprias leveduras (pé de cuba); outros compram as cepas de leveduras comerciais, especiais para a produção de vinhos. No âmbito escolar, podem se utilizar tanto as leveduras comerciais como as leveduras que normalmente formam uma capa esbranquiçada na superfície da uva. No primeiro caso, usa se levedura fresca prensada (2 g por litro) ou levedura seca instantânea. No segundo, o mosto é inoculado com 6 a 12 uvas selecionadas, bem picadas e sem sementes. As leveduras naturais se encontram na casca do fruto junto com outros microrganismos (bactérias lácticas e acéticas, fungos) que podem deteriorar o vinho. Por isso recomenda se escolher uvas saudáveis. O procedimento é interessante, porém, a fermentação se desenvolve mais lentamente, dando lugar ao crescimento de contaminações. AS ETAPAS DA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA Inicialmente, as leveduras se multiplicam consumindo o oxigênio do fermentador. Em condições anaeróbias, as leveduras começam a fermentar. As uvas colocadas como inóculo carregam se de CO2 e sobem à superfície, formando uma espécie de chapéu. O processo se desenvolve lentamente durante 12 a 24 horas até entrar em uma fase tumultuosa que dura de 2 a 3 dias. A seguir, sua intensidade diminui lentamente. A duração de cada período varia em função da temperatura, da quantidade de açúcar do mosto, da quantidade de levedura e do volume do mosto. Quando a intensidade da fermentação diminui, pode se abrir o fermentador, colocar mais açúcar e fechá lo novamente. Embora deste modo seja possível aumentar o teor alcoólico do vinho, há o risco de acrescentar açúcar demais e inibir a fermentação. O TRATAMENTO FINAL DO VINHO Ao terminar a fermentação, teremos conseguido um líquido turvo com cheiro de álcool, contendo também leveduras e fruta. A presença de resíduos sólidos normalmente dá à bebida um aspecto pouco agradável e, eventualmente, se deteriora. Por isso é necessário filtrar o vinho obtido através de um pano ou filtro de papel (os de café servem) e deixá lo decantar na geladeira antes da trasfega, quando se transfere o sobrenadante com um sifão. (Figura 4). Figura 4: Separação do vinho da borra mediante um sifão As partículas em suspensão que ainda permanecem no vinho podem ser eliminadas por precipitação, depois de congelar e descongelar o vinho. Outro procedimento possível consiste em adicionar ao vinho uma colher de sopa de gelatina dissolvida na água ou de clara de ovo batida ao ponto de neve. Coloca se a seguir o vinho na geladeira onde, por ação do álcool, as partículas de ovalbumina precipitam, arrastando as impurezas do vinho. Tanto neste caso como no anterior é necessário proceder a uma segunda trasfega. A pasteurização elimina microrganismos. Basta esquentar o vinho a uma temperatura entre 60 e 700 C durante 1 ou 2 minutos e esfriá lo rapidamente. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 13 % Vinho de uva e maçã: Misturar 400 ml de suco de maçã, 200 ml de suco de uva e o suco de meio limão. Adicionar 150 g de açúcar. Completar com água até chegar a 1 l. Inocular com 2 g de levedura seca instantânea. Vinho de laranja: Misturar 500 ml de suco de laranja e 500 ml de água. Adicionar 500 g de açúcar. Inocular com 1 g de levedura seca instantânea. Vinho de frutas: Triturar 500 g de qualquer fruta junto com 2 copos de água, o suco de 6 laranjas e 2 colheres de sopa de açúcar ou mel. Filtrar com um pano. Inocular com 1 g de levedura seca instantânea. Em todos os casos, convém dissolver o açúcar em água quente e obter xarope que, uma vez frio, se juntará ao mosto. Os vinhos de frutas melhoram se os deixarmos envelhecer algum tempo na geladeira. - . % % As garrafas plásticas de água mineral são as mais convenientes para construir um fermentador porque são fáceis de obter e existem de diversos tamanhos. Na preparação de vinho de frutas, seja este o objetivo final ou um objetivo intermediário na produção de vinagres, pode se substituir a tampa por uma bexiga presa com um elástico à boca da garrafa. No entanto, quando se pretende monitorar a vinificação acompanhando o desenvolvimento da fermentação alcoólica, deve se sofisticar um pouco mais a montagem colocando uma válvula de saída para o gás (Figura 5). Figura 5: A montagem do fermentador A = Da esquerda para a direita, a montagem simples e duas versões de montagens mais elaboradas. B = Detalhe da última montagem, mostrando a disposição das mangueiras ao passar pela tampa. Como se observa na figura anterior, o gás desprendido durante a fermentação sai por uma mangueira de aquário que atravessa a tampa. Um pedaço de mangueira de látex colocado entre a mangueira de aquário e a tampa basta para selar o sistema. A extremidade da mangueira de aquário permanece submergida em um tubo de ensaio com água de modo a permitir a saída de gás e impedir a entrada de ar. Para dar maior estabilidade ao conjunto se fixa o tubo na garrafa com elásticos. Isso facilita as operações de pesagem e transporte. No entanto todo cuidado é pouco, de modo que Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 14 é aconselhável segurar os fermentadores pela parte superior (tampa) quando for transferi los de um lugar para outro. Apertar as garrafas plásticas pode levar a perder o experimento, ao produzir uma liberação brusca de gás e refluxo de líquido. Este tema é o objetivo da Atividade 3 (Do mosto ao vinho: acompanhando a fermentação). O ideal é anotar os dados diariamente, porém, se isso não for possível, recomenda se diminuir a velocidade do processo de modo a registrar medidas que representem cada uma das etapas da fermentação. Como? Utilizando levedura natural ou diminuindo a quantidade inicial da levedura seca. Existem duas formas simples de acompanhar a fermentação: medindo o desprendimento de CO2 ou a perda de massa do fermentador. DESPRENDIMENTO DE CO2 Em uma fermentação, a quantidade de gás liberado não é constante ao longo do tempo; será pequena no início, aumentará até chegar a um máximo na fase tumultuosa e decairá posteriormente até a conclusão do processo. A medida diária (ou em dias alternados) do número de bolhas desprendidas por minuto dá uma boa estimação da intensidade da fermentação e do desenvolvimento do processo (Figura 6). Figura 6: Detalhe de um fermentador, mostrando a liberação de bolhas durante a fermentação Quantas medições? Se as bolhas são numerosas (20 60), três a cinco medições de um minuto serão suficientes, sendo poucas, será necessário contar as bolhas durante 5 ou 10 minutos. EXEMPLO 1: Liberação de CO2 durante a vinificação Em um fermentador de 1.500 ml de capacidade, se preparou um mosto com 750 ml de suco de uva e 250 ml de uma solução de açúcar (proporção 1:1). A seguir, inoculou se o fermentador com 9 uvas cortadas em pedacinhos. Todos os dias, aproximadamente a mesma hora, contamos o número de bolhas liberadas por minuto. O experimento durou 11 dias, durante os quais a temperatura oscilou entre 25 e 290 C. Gráfico 1: Número de bolhas de CO2 liberadas por minuto durante a vinificação 60 Bolhas por minuto 50 40 30 20 Dias 10 0 Bolhas / minuto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 0,8 52,7 51,3 29,6 14 10,2 6 5,4 2,4 1,8 PERDA DE MASSA Durante a fermentação, o açúcar é transformado em álcool e dióxido de carbono (CO2). Com a Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 15 saída de gás do fermentador, produz se uma diminuição de massa do mosto que somente cessa quando todo o açúcar é consumido na fermentação. Dois tipos de dados podem ser obtidos: diminuição da massa de todo o conjunto (fermentador + anexos + mosto); diminuição da massa do mosto, calculada a partir da massa do “fermentador + anexos” e da massa inicial do mosto. A primeira alternativa, mais simples, traz incorporado um erro sistemático, já que apenas o mosto fermenta. A segunda é mais exata, mas demanda maiores cálculos. EXEMPLO 2: Diminuição da massa (g) durante a vinificação Os dados foram obtidos com o fermentador grande do experimento anterior. Todos os dias, aproximadamente à mesma hora, se pesam os fermentadores em uma balança digital caseira (d=2g). Gráfico 2: Diminuição da massa (g) do fermentador, devida a liberação do CO2 durante a vinificação 1.150 1.140 1.130 Massa (g) 1.120 1.110 1.100 1.090 Dias 1.080 1.070 1.060 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Massa Ferm (g) 1.144 1.142 1.134 1.110 1.096 1.088 1.082 1.078 1.076 1.074 1.072 Para representar a diminuição da massa (g) do mosto do fermentador deve se subtrair de cada valor 92 g, que é a massa do conjunto “garrafa – mangueira tubo de ensaio” neste experimento. Obviamente, será obtido um gráfico semelhante. É mais cômodo trabalhar com volumes superiores a meio litro e medir a perda de massa com uma balança. Atualmente, existem balanças digitais de cozinha que pesam massas de até 3 kg. São relativamente baratas e se encontram com certa facilidade. No exemplo 3, utilizamos uma que só marca diferenças de massa de 2 em 2 g, comprada em uma loja de utilidades domésticas. EXEMPLO 3: Comparação entre duas séries de medições Realizamos duas séries de medições em um mesmo experimento, uma delas com essa balança comercial e a outra com uma balança de laboratório que também pesa até 3 kg, porém, tem uma sensibilidade maior (0,1 g). A correlação entre ambas as séries de medições foi muito alta (0,9985). Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 16 Gráfico 3: Comparação entre duas séries de medições realizadas com duas balanças digitais de diferentes sensibilidades 1.170 Massa (g) 1.160 1.150 1.140 1.130 Dias 1.120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Balança de laboratório 1.164 1.160 1.156 1.151 1.147 1.142 1.139 1.135 1.133 1.130 1.128 1.124 1.121 Balança de cozinha 1.163 1.162 1.158 1.154 1.149 1.144 1.140 1.138 1.134 1.132 1.130 1.126 1.123 OUTROS MÉTODOS DE MEDIÇÃO Existem outros métodos físicos, químicos ou eletrônicos que não analisaremos aqui porque demandam uma formação mais avançada, instrumentos analíticos adequados ou reativos perigosos. Estes compreendem o uso de densímetros, sondas de temperatura ou pH, medidas de refração da luz, quantificação de açúcar e ácidos por métodos químicos, picnometria e quantificação de álcool. Podem se encontrar alguns protocolos um pouco mais complexos que requerem o equipamento de um laboratório químico na Internet. Para elaborar projetos a partir das atividades anteriores, vale a pena considerar algumas das variáveis que incidem na qualidade do produto final: Tipo de fruta. É provavelmente a variável mais divertida. Podem se preparar vinhos de frutas muito diversas, desde melancia até tomate, passando por goiaba e fruta de conde. Temperatura. É uma variável complicada, porque tem que encontrar dois lugares na escola onde fazer as medições e deixar os fermentadores, com 5 a 100 C de diferença de temperatura. Quantidade de levedura. E uma variável fácil de trabalhar, e os resultados são interessantes. Quantidade de açúcar. Uma variável interessante também (Exemplo 4). No entanto, deve se ter um pouco de cuidado, porque, pensando em obter um vinho com maior grau alcoólico, se tende a adicionar o açúcar aos montes, e açúcar em excesso inibe a atividade metabólica das leveduras. EXEMPLO 4: Diminuição da massa do mosto em fermentadores com diferentes quantidades de açúcar Montam se três fermentadores, como indicado a seguir: Fermentador 1: 350 ml de suco de uva + 100 ml de água Fermentador 2: 350 ml de suco de uva + 50 ml de solução de sacarose + 50 ml de água Fermentador 3: 350 ml de suco de uva + 100 ml de solução de sacarose Preparou se uma solução de sacarose misturando 200 g de açúcar comum com 200 ml de água quente. Inoculou se cada um dos fermentadores com 6 uvas cortadas em pedacinhos. No gráfico representamos as percentagens porque, ao adicionar diferentes quantidades de açúcar em cada fermentador, a massa inicial não era igual nos três. Durante os primeiros dias, não observamos diferenças significativas. No entanto, a partir do sétimo dia, as curvas começaram a se diferenciar, mostrando que a quantidade de açúcar é um fator limitante na fermentação. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 17 Gráfico 4: Diminuição (%) da massa do mosto em três fermentadores com diferentes quantidades de açúcar. 100,0 Diminuição da massa (%) 99,0 98,0 97,0 96,0 95,0 94,0 Dias 93,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 F1 100,0 99,9 99,7 99,4 99,1 98,8 98,5 98,1 97,3 96,4 96,0 F2 100,0 99,8 99,5 99,1 99,0 98,5 98,1 97,4 96,4 95,5 95,0 F3 100,0 99,9 99,6 99,3 99,0 98,8 97,6 96,1 94,8 94,0 93,5 Nos exemplos anteriores acompanhamos a vinificação, seja contando o número de bolhas por minuto ou medindo a massa do fermentador. Vimos também que, para comparar os resultados de vários experimentos realizados simultaneamente, convém trabalhar com percentagens. A massa inicial Mm (g) do mosto em um determinado fermentador representa 100%. A diminuição da massa relativa à massa inicial (100%) também é um valor interessante para visualizar. EXEMPLO 5: Transformações e representações gráficas A partir dos dados brutos apresentados no exemplo 2, calculamos a massa (%) e a diminuição da massa, esta última relativa à massa inicial (i % = 100 – Mm %). Os valores figuram na tabela seguinte. Tabela 2: Transformações realizadas sobre os dados brutos Dia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Mf+m (g) = Massa do fermentador 1.144 1.142 1.134 1.110 1.096 1.088 1.082 1.078 1.076 1.074 1.072 (*) Mm (g) = Massa do mosto 1.052 1.050 1.042 1.018 1.004 996 990 986 984 982 980 Mm (%) = Massa do mosto % 100,0 99,8 99,0 96,8 95,4 94,7 94,1 93,7 93,5 93,3 93,2 0,0 0,2 1,0 3,2 4,6 5,3 5,9 6,3 6,5 6,7 6,8 i % = 100 – Mm % (*) Medida correspondente à massa do fermentador com a tampa, às mangueiras e ao tubo com água. Mf = 92 g. Massa do mosto Mm = Mf+m Mf Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 18 Gráfico 5: Diminuição da massa do mosto (i %) durante a vinificação, ao longo de 11 dias 8 7 6 5 4 +% = 100 - m% 3 2 1 Dias 0 +% = 100 - m% / 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 0,2 1 3,2 4,6 5,3 5,9 6,3 6,5 6,7 6,8 * % As técnicas de imobilização aplicam se tanto a células como a microrganismos e enzimas. Suas principais vantagens são facilitar a separação do produto e permitir a recuperação do agente biológico. Em geral, utilizam se agentes biológicos difíceis de se obter ou de preços elevados. No entanto, também têm surgido recentemente aplicações na produção de vinhos espumantes. Depois de concluídas as fermentações alcoólicas e maloláticas, adiciona se ao vinho mais sacarose e as leveduras imobilizadas. Desencadeia se então, dentro da garrafa, uma segunda fermentação alcoólica que levará meses, obtendo se uma bebida borbulhante. A técnica de imobilização em alginato de sódio é descrita na Atividade 4 (Uma tecnologia nova: A imobilização de leveduras). O alginato de sódio é um polímero que se extrai das algas. Deve ser puro e de boa qualidade; não obtivemos bons resultados com alginato de sódio comprado como espessante alimentício, mas talvez fosse necessário aumentar a concentração. Dissolve se o alginato de sódio com um pouco de água quente, misturando o, depois de frio, às leveduras. Deixa se cair a mistura, gota a gota, em uma solução de cloreto de cálcio. Com o intercâmbio de íons cálcio (do meio) e sódio (do alginato) cria se uma matriz de alginato de cálcio que retém as leveduras. Apesar de ter consistência sólida, essa matriz permite a circulação de substâncias, de modo que os agentes biológicos conservem suas atividades. Uma vez acabadas as transformações químicas esperadas, as bolinhas de alginato e levedura se recuperam facilmente (Figura 7). Figura 7: Preparação de vinhos de frutas A. Leveduras imobilizadas em um coador de 6 cm de diâmetro B. Montagem com leveduras livres (esquerda) e com leveduras imobilizadas (direita). A B Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 19 É interessante observar o movimento vertical das esferas de alginato de cálcio durante a fermentação. Devido ao CO2 acumulado na superfície, as esferas tornam se mais leves e sobem até a superfície. Ali, liberam o gás e descem novamente. O sobe e desce lembra as passas de uva das gasosas. EXEMPLO 6: Acompanhamento da fermentação alcoólica com leveduras livres e imobilizadas Colocamos 2 g de leveduras (livres ou imobilizadas) em 500 ml de suco de goiaba + 100 ml de solução de açúcar 1:1. No primeiro dia fizemos duas medições, com 12 horas de diferença. Os primeiros valores, que não aparecem na tabela, mas sim no gráfico, foram: Fermentador com leveduras livres: Massa inicial = 556 g, número de bolhas por minuto = 0 Fermentador com leveduras imobilizadas: Massa inicial 603 g, número de bolhas por minuto = 0 Gráfico 6: Acompanhamento da fermentação, em dois fermentadores, um com leveduras livres e outro com imobilizadas A Número de bolhas por minuto 70 Bolhas por minuto 60 50 40 30 20 Dias 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6 3 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 9 9 8 8 8 6 7 8 8 8 7 6 5 L. liv res 63 64 50 41 27 15 L. imob. 4 10 9 8 9 Massa (%) dos fermentadores 100 98 Massa % B 0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 96 94 92 Dias 90 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 L. liv res 100 99 97 95 93 92 92 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 91 L. imob. 100 100 100 100 99 99 98 98 98 97 97 96 96 96 95 95 95 94 94 Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 20 % A versatilidade dos protocolos facilita sua aplicação, a critério e conveniência do professor. A Atividade 1 (Uma bebida diferente) e a Atividade 2 (Do mosto ao vinho: as etapas fundamentais), aparentemente equivalentes, diferem em nível de conhecimento exigido, de maneira que a eleição de uma ou outra dependerá da idade dos alunos. A Atividade 3 (Do mosto ao vinho: acompanhando a fermentação) permite um tratamento elaborado dos dados, que inclui tabelas e gráficos. A Atividade 4 (Uma tecnologia nova: a imobilização de leveduras) não apresenta maiores dificuldades, mas exige alguns reativos. Podendo desenvolvê la, será possível comparar a atividade fermentativa das leveduras, livres e imobilizadas, utilizando como base o protocolo da Atividade 3. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 21 Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 22 (2 A fermentação alcoólica é a base do conhecimento sobre a qual se apoia a indústria de bebidas como o vinho o a cerveja. Nesta atividade, vamos utilizar a fermentação para preparar uma bebida gasosa com um pouco de álcool. Cada equipe conceberá e elaborará seu próprio produto, a partir de uma formulação básica. Todos os produtos serão avaliados posteriormente. PRIMEIRA ETAPA REALIZAÇÃO DO PROJETO. Por equipe: 1 garrafa plástica, 1 funil, 1 bexiga elástica, 1 balão, 1 colher plástica, 0,5 l de água morna, 50 g de açúcar, uma pitada de levedura seca instantânea, outros ingredientes de acordo com o projeto. SEGUNDA ETAPA AVALIAÇÃO DOS PRODUTOS. Para todas as equipes: amostras de cada bebida em recipientes plásticos rotulados convenientemente e pelo menos um conta gotas. ETAPA PRÉVIA – PLANEJAMENTO Cada equipe anotará os ingredientes (tipo, quantidade) que utilizará para preparar a bebida. Matéria prima 0,5 l de água morna 50 g de _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Agente biológico 1 pitada de levedura seca instantânea Outros PRIMEIRA ETAPA REALIZAÇÃO DO PROJETO Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 23 SEGUNDA ETAPA – AVALIAÇÃO DOS PRODUTOS Depois de calcular a média das notas de todos os juízes: 1. Qual a composição da bebida que recebeu a nota mais alta? 2. Qual a composição da bebida que recebeu a nota mais baixa? 3. Quais as conclusões possíveis quando se compara a composição de ambas as bebidas? Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 24 12 - 3 4 5 3 67 8 4 3 Chamamos vinho a bebida obtida por fermentação alcoólica da uva. A transformação da uva em vinho é uma tecnologia complexa da qual reproduziremos apenas algumas etapas: preparação do mosto, fermentação e tratamento final. ETAPA 1 PREPARAÇÃO DO MOSTO: Liquidificador ou saco plástico e elástico, 1 faca, 1 azulejo, uvas, xarope de açúcar (proporção 1:1), suco de limão, levedura seca instantânea (não é indispensável). ETAPA 2 ETAPA 3 FERMENTAÇÃO: 1 garrafa plástica, 1 elástico, 1 bexiga. TRATAMENTO FINAL: garrafas plásticas, funil, tela de algodão, 1 m de mangueira de látex. ETAPA 1 PREPARAÇÃO DO MOSTO ETAPA 2 – FERMENTAÇÃO O mosto é colocado em uma garrafa plástica. Substitui se a tampa por um balão, ajustado com um elástico. Por quê? A fermentação dura entre 1 semana e 10 dias. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 25 ETAPA 3 – TRATAMENTO FINAL 1. Completar a seguinte tabela. Tabela: Avaliação do produto final da vinificação. Aspecto Cheiro Cor Sabor Nota Final Escala: excelente (5), muito bom (4), regular (3), ruim (2) muito ruim (1). 2. Fazer um breve comentário sobre o produto obtido. Discutir os seguintes aspectos técnicos: 1. A inoculação do mosto com levedura seca é dispensável, por quê? 2. Por que se adiciona açúcar ao mosto? E suco de limão? 3. Como se pode eliminar o sedimento que cai depois da decantação? 4. Investigar como se pasteuriza o vinho. 5. Elaborar um projeto para preparar vinho a partir de outra fruta que não seja uva. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 26 2 - : 4:; 8: 6 ; 4 <=: A fermentação alcoólica se desenvolve segundo a equação: C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP Em um fermentador que não permite a entrada de gases, mas sim a saída de CO2, o processo fermentativo pode ser monitorado: Diretamente, medindo o número de bolhas de CO2 liberadas por unidade de tempo. Indiretamente, acompanhando a diminuição da massa do mosto devido a formação e liberação de CO2. Nesta atividade, montaremos um fermentador, prepararemos o mosto e acompanharemos a marcha da fermentação ao longo de vários dias. PRIMEIRA ETAPA MONTAGEM DO FERMENTADOR. Para cada grupo: Garrafa plástica, tampa furada no centro, 25 cm de mangueira de aquário, 4 cm de mangueira de látex, 1 tubo de ensaio ou recipiente, elásticos. SEGUNDA ETAPA COLOCANDO EM PRÁTICA A FERMENTAÇÃO. Para cada grupo: Suco de fruta pasteurizado, levedura seca instantânea, xarope de açúcar (proporção 1:1), suco de limão, balança. TERCEIRA ETAPA ACOMPANHAMENTO DA FERMENTAÇÃO. Para todos: Cronômetro, balança. PRIMEIRA ETAPA – MONTAGEM DO FERMENTADOR Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 27 SEGUNDA ETAPA COLOCANDO EM PRÁTICA A FERMENTAÇÃO TERCEIRA ETAPA – MONITORAMENTO DA FERMENTAÇÃO Medir periodicamente o número de bolhas liberadas em um determinado tempo e a massa do fermentador. Anotar cuidadosamente os dados e como foram obtidos (tempos, repetições de cada medida). QUARTA ETAPA – ANÁLISE DOS DADOS NÚMERO DE BOLHAS POR MINUTO Preparar uma tabela com os dados e representá los graficamente em função do tempo. Interpretar o gráfico obtido. MASSA DO FERMENTADOR Preparar uma tabela com os dados, incluindo as seguintes colunas: Dia Mferm + mosto Mmosto = Mferm + mosto – Mferm *Mmosto (%) (*) O valor percentual da massa do mosto se calcula em relação à massa inicial do mosto (100%). Representar graficamente Mmosto % em função do tempo. Interpretar o gráfico obtido. 1. Comparar os gráficos obtidos nas duas séries de medições. 2. Investigar outros métodos de acompanhar a fermentação destacando suas vantagens e desvantagens. Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 28 2 % - :> ? @ <=: 8 ? A 87; 3 Em muitos processos biotecnológicos, ao finalizar as transformações químicas previstas e antes de purificar o produto, é necessário separar o agente biológico. Em vários procedimentos industriais modernos se utilizam técnicas para imobilizar o agente biológico em uma matriz que facilite sua remoção e, também, reutilização. Nesta atividade, empregaremos uma delas: a inclusão em esferas de alginato de cálcio. PRIMEIRA ETAPA PREPARAÇÃO DA MISTURA ALGINATO DE SÓDIO LEVEDURAS. Para 5 grupos: balança, bico de bunsen, tripé e tela, 3 béqueres de 100 ml, 1 proveta de 50 ml, 1 espátula, 5 seringas de 10 ml (sem agulhas), 2,5 g de levedura seca, 1 g de alginato de sódio, água destilada, 1 colher plástica. SEGUNDA ETAPA IMOBILIZAÇÃO. Para cada grupo: uma seringa com mistura de alginato de sódio e leveduras, 1 copo com 100 ml de solução de cloreto de cálcio a 2%. TERCEIRA ETAPA PRIMEIRA UTILIZAÇÃO DAS LEVEDURAS IMOBILIZADAS. Para todos: 1 coador, um fermentador com mosto. PRIMEIRA ETAPA PREPARAÇÃO DA MISTURA ALGINATO DE SÓDIO LEVEDURAS Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www.bteduc.bio.br 29 SEGUNDA ETAPA: IMOBILIZAÇÃO (cada grupo separadamente, a continuação da etapa anterior) TERCEIRA ETAPA: UTILIZAÇÃO DAS LEVEDURAS IMOBILIZADAS 1. Explicar quimicamente o que ocorreu ao deixar cair as gotas da mistura de alginato de sódio e leveduras na solução de cloreto de cálcio. 2. Durante a fermentação se observa que as esferas de alginato se movem verticalmente. Por quê? % Que outras formas de imobilização se utilizam em processos biotecnológicos industriais? Quais as principais aplicações da tecnologia de imobilização de agentes biológicos? Maria Antonia Malajovich Biotecnologia na vida cotidiana – Vinhos – www. bteduc.bio / 30 As atividades práticas deste manual foram desenvolvidas e testadas nos laboratórios de Biotecnologia do Instituto de Tecnologia ORT do Rio de Janeiro, com a participação de seus professores, técnicos e alunos. O Instituto de Tecnologia ORT é um Colégio de Ciência e Tecnologia com cursos de Ensino Fundamental II (do 6º ao 9º ano) e de Ensino Médio Técnico (em três anos) com especialização em Biotecnologia, Comunicação Social, Eletrônica e Informática. ORT ORGANIZAÇÃO, RECONSTRUÇÃO E TRABALHO é uma instituição educacional de origem judaica que se dedica ao ensino e treinamento tecnológico. Atua hoje em mais de 50 países; suas escolas são frequentadas por cerca de 300.000 alunos. BBB2:;42:; 2>;