Abstract
Sugarcane spirits are defined as beverages with an alcohol content ranging from 38 to 54 % v/v at 20 °C, obtained from the simple alcoholic distillation of sugarcane or fermented sugarcane must. Fruit spirits may be obtained directly from fruit or from fruit must that may or may not contain seeds by distillation, and present specific organoleptic characteristics and an alcohol content of 36 to 54 % v/v at 20 °C. The physicochemical and sensory qualities of these beverages are dependent on the nature and quality of the raw materials, fermentation, distillation and aging, and are organoleptically characterised by the presence of volatile organic compounds (VOC) (organic acids, aldehydes, esters, higher alcohols, terpenes, lactones and others). This paper presents studies performed to evaluate VOC in spirits. Among the volumetric and instrumental methods described to evaluate VOC in spirits, chromatographic methods are the most cited. Chromatographic techniques employed include high performance liquid chromatography, gas chromatography with flame ionisation detection, gas chromatography with mass spectrometric detection and two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry.
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References
Adahchour M, Beens J, Vreuls RJJ, Brinkman UAT (2006) Recent developments in comprehensive two-dimensional gas chromatography (GCxGC) II. Modulation and detection. Trends Anal Chem 25:540–553
Alvarenga LM (2006) Efeito do tratamento enzimático da polpa na produção de aguardente de manga. Dissertação de Mestrado em Ciência de Alimentos, Faculdade de Farmácia. Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, p 79
Aquino FWB, Boso LM, Cardoso DR, Franco DW (2008) Amino acids profile of sugar cane spirit (cachaça), rum, and whisky. Food Chem 108:784–793
Aquino FWB, Nascimento RF, Rodrigues S, Casemiro ARS (2006) Determinação de marcadores de envelhecimento em cachaças. Ciênc Tecnol Aliment 26:145–149
Aresta M, Boscolo M, Franco DW (2001) Copper (II) catalysis in cyanide conversion into ethyl carbamate in spirits and relevant reactions. J Agric Food Chem 49:2819–2824
Asquieri ER, Silva AGM, Cândido MA (2009) Aguardente de jabuticaba obtida da casca e borra dafabricação de fermentado de jabuticaba. Ciênc Tecnol Aliment 29:896–904
Bogusz Junior S, Ketzer DCM, Gubert R, Andrades L, Gobo AB (2006) Composição química da cachaça produzida na região noroeste do Rio Grande do Sul, Brasil. Ciênc Tecnol Aliment 26:793–798
Bruno SNF, Vaitsman DS, Kunigami CN (2007) Influence of the distillation processes from Rio de Janeiro in the ethyl carbamate formation in Brazilian sugar cane spirits. Food Chem 104:1345–1352
Cardeal ZL, Marriott PJ (2009) Comprehensive two-dimensional gas chromatography–mass spectrometry analysis and comparison of volatile organic compounds in Brazilian cachaça and selected spirits. Food Chem 112:747–755
Cardeal ZL, Souza PP, Gomes da Silva MDR, Marriott PJ (2008) Comprehensive two-dimensional gas chromatography for fingerprint pattern recognition in cachaça production. Talanta 74:793–799
Cardello HMAB, Faria JB (1997) Modificações físico-químicas e sensoriais de cachaça de cana durante o envelhecimento em tonel de carvalho (Quercus alba L.). Bol Centro Pesquisa Proces Alim 15:87–100
Cardoso DR, Sobrinho LGA, Lima-Neto BS, Franco DW (2004) A rapid and sensitive method for dimethylsulphide analysis in brazilian sugar cane sugar spirits and other distilled beverages. J Braz Chem Soc 15:277–281
Cardoso MG (2006) Produção de aguardente de cana de açúcar. (eds) UFLA. Lavras, Brazil, p 264
Caruso MSF, Nagato LAF, Alaburda J (2010) Miriam Solange Fernandes Caruso, Letícia Araujo Farah Nagato and Janete Alaburda. Benzo(a)pireno, carbamato de etila e metanol em cachaças. Quím Nova 33:1973–1976
Cleto FVG, Ravaneli GC, Mutton MJR (2009) Effects of corn meal and sulphuric acid on the production of cachaça. Ciênc Agrotec 33:1379–1384
Dato MCF, Júnior JMP, Mutton MJR (2005) Analysis of the secondary compounds produced by Saccharomyces cerevisiae and wild yeast strains during the production of “cachaça”. Braz J Microbiol 36:70–74
EMBRAPA (2010) Rogério Haruo Sakai. Cachaça. http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/gestor/cana-de-acucar/arvore/CONT000fiog1ob502wyiv80z4s473agi63ul.html. Accessed Dec 2011
European Commission (2000) EC No. 2870/2000 of 19 December 2000. Off J Eur Communities 333:20–46
European Commission (2002) EC No. 2091/2002 of 26 November 2003. Off J Eur Communities 322:11–27
European Commission (2008) EC No. 110/2008 of 15 January 2008. Oficial J Eur Communities 39:16–54
García-Llobodanin L, Achaerandio I, Ferrando M, Güell C, López F (2007) Pear distillates from pear juice concentrate: effect of lees in the aromatic composition. J Agric Food Chem 55:3462–3468
da Silva MDR G, Cardeal LZ, Marriott PJ (2008) Food flavor: chemistry, sensory evaluation, and biological activity. In: Comprehensive two-dimensional gas chromatography: application to aroma and essential oil analysis. Am Chem Soc, Washington, U.S, pp 3–24
González EA, Agrasar AT, Castro LMP, Fernández IO, Guerra NP (2011) Solid-state fermentation of red raspberry (Rubus ideaus L.) and arbutus berry (Arbutus unedo, L.) and characterization of their distillates. Food Res Int 44:1419–1426
Guimarães Filho O (2003) Avaliação da produção artesanal da aguardente de banana utilizando Saccharomyces cerevisiae CA-1174. Tese de Doutorado. Universidade Federal de Lavras, Lavras, p 82
Hernández-Orte P, Cacho JF, Ferreira V (2002) Relationship between varietal amino acid profile of grapes and wine aromatic composition. Experiments with model solutions and chemometric study. J Agric Food Chem 50:2891–2899
Herrero M, Ibáñez E, Al C, Bernal J (2009) Multidimensional chromatography in food analysis. J Chromatogr A 1216:7110–7129
IBRAC (2010) Instituto Brasileiro da Cachaça. http://www.ibraccachacas.org/. Accessed Dec 2011
Labanca RA, Glória MBA, Afonso RJCF (2008) Determinação de carbamato de etila em aguardentes de cana por GC-EM. Quím Nova 31:1860–1864
Lara CA (2007) Produção da aguardente de banana: emprego de enzimas pectinolíticas e efeito de fontes de nitrogênio e quantidade de inóculo na formação de álcoois superiores. Dissertação (Mestrado em Ciência de Alimentos), Faculdade de Farmácia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, p 74
Longo E, Velazques JB, Sieiro C, Cansado J, Calo P, Villa TG (1992) Production of higher alcohols, ethyl acetate, acetaldehyde and other compounds by 14 Saccharomyces cervisiae wine strains isolated from the same region (Salnés, N.W. Spain). World J Microbiol Biotech 8:539–543
López-Vázquez C, Bollaín MH, Berstsch K, Orriols I (2010) Fast determination of principal volatile compounds in distilled spirits. Food Control 21:1436–1441
Marriott P, Shellie R (2002) Principles and applications of comprehensive two-dimensional gas chromatography. Trends Anal Chem 21:573–583
Masson J, Cardoso MG, Vilela FJ, Pimentel FA, Morais AR, Anjos JP (2007) Parâmetros físíco-químicos e cromatográficos em aguardentes de cana queimada e não queimada. Ciênc Agrotec 31:1805–1810
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (1986) Portaria nº 76, de 26 de novembro de 1986. Dispõe sobre métodos analíticos de bebidas e vinagres. Diário Oficial da União, Brasília, 03 de dezembro de 1986
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (2005a) Instrução Normativa n°13, de 30 de junho de 2005. Aprova o Regulamento Técnico para Fixação dos Padrões de Identidade e Qualidade para Aguardente de Cana e para Cachaça. Diário Oficial da União, Brasília
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (2005b) Instrução normativa nº 24, de 08 de setembro de 2005. Manual operacional de bebidas e vinagres. Diário Oficial da União, Brasília
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (2009) Regulamenta a Lei no 8.918, de 14 de julho de 1994, que dispõe sobre a padronização, a classificação, o registro, a inspeção, a produção e a fiscalização de bebidas. Diário Oficial da União, Brasília
Miranda MB, Martins NGS, Belluco AES, Horii J, Alcarde AR (2007) Qualidade química de cachaças e de aguardentes brasileiras. Ciênc Tecnol Aliment 27:897–901
Miranda MB, Martins NGS, Belluco AES, Horii J, Alcarde AR (2008) Perfil físico-químico de aguardente durante envelhecimento em tonéis de carvalho. Ciênc Tecnol Aliment 28:84–89
Nascimento ESP, Cardoso DR, Franco DW (2009) Comparação de técnicas de determinação de ésteres em cachaça. Quím Nova 32:2323–2327
Nascimento ESP, Cardoso DR, Franco DW (2008) Quantitative ester analysis in cachaça and distilled spirits by gas chromatography–mass spectrometry (GC/MS). J Agric Food Chem 56:5488–5493
Nascimento RF, Cerroni JL, Cardoso DR, Lima Neto BS, Franco DW (1998) Comparação dos métodos oficiais de análise e cromatográficos para a determinação dos teores de aldeídos e ácidos em bebidas alcoólicas. Ciênc Tecnol Aliment 18:350–356
Nikićević N, Veličković M, Jadranin M, Vučković I, Novaković M, Vujisić L, Stanković M, Urošević I, Tešević V (2011) The effects of the cherry variety on the chemical and sensorial characteristics of cherry brandy. J Serb Chem Soc 76:1219–1228
Nóbrega ICC, Pereira JAP, Paiva JE, Lachenmeier DW (2009) Ethyl carbamate in pot still cachaças (Brazilian sugar cane spirits): influence of distillation and storage conditions. Food Chem 117:693–697
Nonato EA, Carazza F, Silva FC, Carvalho CR, Cardeal ZL (2001) A headspace solid-phase microextraction method for the determination of some secondary compounds of Brazilian sugar cane spirits by gas chromatography. J Agric Food Chem 49:3533–3539
Oliveira CR, Maia Garíglio HAA, Alvarenga MSP, Ribeiro MM (2005) Cachaça de Alambique – Manual de Boas Práticas Ambientais e de Produção. SEMAD/FEAM, Belo Horizonte, Brazil, p 72
Oliveira ES (2001) Características fermentativas, formação de compostos voláteis e qualidade da aguardente de cana obtida por linhagens de leveduras isoladas em destilarias artesanais. Tese de Doutorado em Tecnologia de Alimentos. Universidade Estadual de Campinas, Campinas, p 135
Paraggio M, Fiore C (2004) Screening of Saccharomyces cerevisiae wine strains for the production of acetic acid. World J Microb Biot 20:743–747
Parazzi C, Arthur CM, Lopes JJC, Borges MTMR (2008) Avaliação e caracterização dos principais compostos químicos da aguardente de cana-de-açúcar envelhecida em tonéis de carvalho (Quercus sp.). Ciênc Tecnol Aliment 28:193–199
Perpète P, Santos G, Bodart E, Collin S (2005) Uptake of amino acids during beer production: the concept of a critical time value. J Am Soc Brew Chem 63:23–27
Piggott JRA, Hunter EA, Margomenou L (2000) Comparison of methods of analysis of time-intensity data: application to Scotch malt whisky. Food Chem 71:319–326
Reddy LVA, Reddy OVS (2005) Production and characterization of wine from mango fruit (Mangifera indica L.). World J Microb Biot 21:1345–1350
SESCSP (2010) Sesc São Paulo. Brinde à cachaça. http://www.sescsp.org.br/sesc/revistas_sesc/pb/artigo.cfm?Edicao_Id=271&Artigo_ID=4261&IDCategoria=4846&reftype=1&BreadCrumb=1. Accessed Dec 2011
Silva PHA, Santos JO, Araújo LD, Faria FC, Pereira AF, De Oliveira VA, Vicente MA, Brandão RL (2009) Avaliação cromatográfica de compostos voláteis de cachaças produzidas com leveduras de diferentes procedências. Ciênc Tecnol Aliment 29:100–106
Souza MDCA, Vasquez PV, Mastro NLLD, Acree TE, Lavin EH (2006) Characterization of cachaça and rum aroma. J Agric Food Chem 54:485–488
Souza PP, Augusti DV, Catharino RR, Siebald HGL, Eberlin MN, Augusti R (2007) Differentiation of rum and Brazilian artisan cachaça via electrospray ionization mass spectrometry fingerprinting. J Mass Spectrom 42:1294–1299
Souza PP, Cardeal ZL, Augusti R, Morrison P, Marriott PJ (2009a) Determination of volatile compounds in Brazilian distilled cachaça by using comprehensive two-dimensional gas chromatography and effects of production pathways. J Chromatogr A 1216:2881–2890
Souza PP, Oliveira LCA, Catharino RR, Eberlin MN, Augusti DV, Siebald HGL, Augusti R (2009b) Brazilian cachaça: “single shot” typification of fresh alembic and industrial samples via electrospray ionization mass spectrometry fingerprinting. Food Chem 115:1064–1068
Vichi S, Santini C, Natali N, Riponi C, Lopez-Tamames E, Buxaderas S (2007) Volatile and semi-volatile components of oak wood chips analysed by accelerated solvent extraction (ASE) coupled to gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS). Food Chem 102:1260–1269
Vilela FJ, Cardoso MG, Masson J, Anjos JP (2007) Determinação das composições físico-quimicas de cachaças do sul de Minas Gerais e de suas misturas. Ciênc Agrotec 31:1089–1094
Weldegergis BT, Villiers A, McNeish C, Seethapathy S, Mostafa A, Gorecki T, Crouch AM (2011) Characterisation of volatile components of Pinotage wines using comprehensive two-dimensional gas chromatography coupled to time-of-flight mass spectrometry (GCxGC/TOFMS). Food Chem 129:188–199
Yokoya F (1995) Fabricação de aguardente de cana. (Eds) Fundação Tropical de Pesquisas e Tecnologia “André Tosello”. Campinas, Brazil, p 87
Acknowledgments
Funding for this study was provided by the Fundação de Amparo a Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) and the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
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Capobiango, M., Oliveira, E.S. & Cardeal, Z.L. Evaluation of Methods Used for the Analysis of Volatile Organic Compounds of Sugarcane (Cachaça) and Fruit Spirits. Food Anal. Methods 6, 978–988 (2013). https://doi.org/10.1007/s12161-012-9550-z
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