Mecanismos de formação do carbamato de etila durante a produção e estocagem de aguardente de cana-de-açúcar

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Baffa Júnior, José Carlos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Ciência de Alimentos; Tecnologia de Alimentos; Engenharia de Alimentos; Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos; UFV
• Palavras-chave em Português: Carbamato de etila; Cachaça; Fermentação; GC/MS; Ethyl carbamate; Fermentation; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::CIENCIA DE ALIMENTOS
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/460

O carbamato de etila (CE) ou uretana é um éster de etila do ácido carbâmico que ocorre em níveis baixos (ng/L ou mg/L) em muitos alimentos fermentados e bebidas destiladas como vinhos, whisky e cachaças. O CE é genotóxico e carcinogênico para um grande número de espécies como ratos, camundongos e macacos. O composto foi classificado pela Organização Mundial da Saúde (Agência de Pesquisa do Câncer) como pertencente ao grupo 2A, o que significa que é cancerígeno ao homem. O seu limite de ingestão diária aceitável (IDA) é de 0,3 ng.Kg-1 por dia, porém esse nível foi calculado através de estudos em alimentos como pão e produtos fermentados do leite. As bebidas destiladas não foram incluídas nesses cálculos apesar de serem os produtos que maior apresentaram contaminação pelo carbamato de etila, alcançando valores de 12 mg/L. Portanto bebidas como a cachaça devem ser consideradas uma das principais fontes desse composto tóxico, ainda mais em países como o Brasil onde o consumo do produto é elevado. O Ministério da Agricultura e Pecuária e Abastecimento brasileiro através da Instrução Normativa Nº 13 de 21 de junho de 2005, propõe 150 μg/L como limite máximo deste contaminante em cachaças. Entretanto não se tem o conhecimento da(s) sua(s) via(s) de formação no processo de produção da cachaça. Três hipóteses são apresentadas, mas necessitam serem confirmadas por estudos mais aprofundados. Em primeiro existe a possibilidade da uréia, proveniente do metabolismo da principal levedura do processo, accharomyces cerevisiae, reagir com etanol e formar o carbamato de etila durante o processo de fermentação. Para analisarmos esta hipótese analisamos o processo de fermentação alíquotas foram retiradas para análises da quantidade do composto. O teor de carbamato de etila após a fermentação foi de 122076 μg.L -1. A hipótese foi confirmada ao aumentar a concentração de ureia no caldo e consequentemente promover uma maior formação de carbamato. Analisamos a etapa de destilação em suas frações cabeça, coração e cauda que apresentaram teor de 59.700 μg.L-1, 52 μg.L-1 e 1.570 μg.L-1 de CE respectivamente. Para o resíduo contido no alambique de cobre, o vinhoto a concentração de carbamato de etila foi de 53.070 μg.L-1. Outra hipótese verificada foi uma cadeia de reações envolvendo compostos glicocianogênicos utilizando o cobre como catalisador para formação do carbamato de etila. Nesse estudo podemos concluir que existe mais de um mecanismo de formação do carbamato de etila durante a fermentação. O segundo mecanismo está relacionado ao teor de compostos cianogênicos que sofre oxidação liberando o cianeto que reage com etanol para formação de CE. Por fim, um terceiro mecanismo está correlacionado com a concentração do aminoácido arginina, mesmo em pequena concentração entraria no ciclo da ureia proporcionando uma maior formação de ureia e com isso maior formação do carbamato de etila. A fermentação é a etapa que mais produz o carbamato de etila, em níveis de mg, bem acima do permitido pela legislação brasileira. Essa alta concentração ao final das 24 horas pode estar associada a combinação dessas 3 vias de formação. Por fim a possibilidade de uma reação fotoquímica pós-destilação para formação do carbamato de etila envolvendo luz ultravioleta, cobre e composto glicocianogênicos foi verificada. Cachaças condicionadas em garrafas âmbar, tranaparente, verde e azul, com e sem cobre foram avaliadas por 90 dias. Obtivemos resultados onde após 90 dias de estocagem mostram que o cobre é o catalisador da reação, pois os tratamentos sem cobre obtiveram uma média menor na concentração de carbamato de etila ao final (62 μg.L-1). Os tratamentos com 5,0 mg.L-1 e 10 mg.L-1 de cobre tiveram em média 164 μg.L-1 e 228 μg.L-1 de teor de CE, respectivamente. Também após 90 dias de análises podemos afirmar que quanto maior o teor alcoólico maior a concentração de carbamato formado. Os teores alcoólicos avaliados de 40º GL, 45º GL e 50º GL apresentaram média de CE foi de 115,98 μg.L-1, 131,65 μg.L-1 e 150,67 μg.L-1. Nos experimentos que avaliariam a interferência da luz, especificamente a ultravioleta, as garrafas âmbar apresentaram em média um teor de carbamato 60 % a menos que as garrafas verdes, azuis e transparentes ao final dos 90 dias de estocagem. Quanto ao teor de compostos cianogênicos o destilado na ausência de luz ultravioleta (garrafa âmbar) obteve uma redução de apenas 9 %, 10 % e 14 % nas cachaças sem cobre, cobre no limite (5,0 mg.L-1) e cobre 2 vezes o limite (10 mg.L-1) respectivamente. Porém na presença da luz ultravioleta a redução de compostos cianogênicos foi de 12 %, 18 % e 24 % sem cobre, cobre no limite (5,0 mg.L-1) e cobre 2 vezes o limite (10 mg.L-1) respectivamente. Podemos então concluir que o processo de oxidação dos compostos cianogênicos através da luz ultravioleta e a sua conversão em carbamato de etila pela reação com etanol existe. Portanto, como medidas preventivas afim de evitar a formação do carbamato, recomendamos a estocagem da cachaça em garrafas âmbar na ausência de cobre após uma destilação com coleta separada das frações (cabeça, coração e cauda).