Citação: Starowicz, M.; Hanus, P.; Lamparski, G.; Sawicki, T. Caracterização dos Perfis Voláteis e Sensoriais, e Conteúdo de Açúcar de Cera de Abelha, Pão de Abelha, Pólen de Abelha e Mel. Moléculas 2021, 26, 3410. https://doi.org/10.3390/ molecules26113410 Editores Acadêmicos: Gavino Sanna, Marco Ciulu, Yolanda Picò, Nadia Spano e Carlo I.G. Tuberoso Recebido: 12 de maio de 2021 Aceito: 2 de junho de 2021 Publicado: 4 de junho de 2021 A Nota do Editor: A MDPI mantém-se neutra em relação a reivindicações de jurisdição em mapas publicados e afiliações institucionais. Direitos autorais: © 2021 pelos autores. Licenciado MDPI, Basel, Suíça. Este artigo é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos e condições da licença Creative Commons Attribution (CC BY) (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Departamento de Química e Biodinâmica dos Alimentos, Instituto de Reprodução Animal e Pesquisa Alimentar da Academia Polonesa de Ciências, Rua Tuwima, 10, 10-748 Olsztyn, Polônia; [email protected] 2 Departamento de Tecnologia e Avaliação da Qualidade de Produtos Vegetais, Universidade de Rzeszów, Rua Zelwerowicza, 4, 35-601 Rzeszów, Polônia; [email protected] 3 Laboratório Sensorial, Instituto de Reprodução Animal e Pesquisa Alimentar da Academia Polonesa de Ciências, Rua Tuwima, 10, 10-748 Olsztyn, Polônia; [email protected] 4 Departamento de Nutrição Humana, Faculdade de Ciências Alimentares, Universidade de Warmia e Mazury em Olsztyn, Rua Słoneczna, 45f, 10-718 Olsztyn, Polônia * Correspondência: [email protected]

Resumo: Os produtos das abelhas são um remédio conhecido contra diversas doenças. No entanto, do ponto de vista dos consumidores, é essencial definir fatores que possam afetar sua aceitação sensorial. Esta investigação teve como objetivo avaliar os perfis voláteis e sensoriais, e a composição de açúcares da cera de abelha, pão de abelha, pólen e mel. De acordo com os resultados de HS-SPME/GC-MS, foram identificados 20 voláteis na cera de abelha e no mel, depois 32 no pão de abelha e 33 no pólen. Alcanos foram encontrados predominantemente na cera de abelha, pão de abelha e pólen, enquanto aldeídos e monoterpenos no mel. No caso dos açúcares, um teor mais alto de frutose foi determinado no pão de abelha, pólen de abelha e mel, enquanto o teor mais alto de glicose foi encontrado na cera de abelha. Na QDA, a intensidade de aroma mais alta caracterizada como semelhante ao mel e doce foi encontrada no mel, enquanto o aroma ácido foi típico do pão de abelha. Outros descritores de odor, incluindo aromas de cera, picante e à base de plantas foram observados apenas na cera de abelha, mel e pólen, respectivamente. Palavras-chave: composição de aroma; produtos de abelha; PLS; conteúdo de açúcar; perfil QDA.

Introdução: Os produtos das abelhas, incluindo cera de abelha, pão de abelha, pólen de abelha e mel, têm sido amplamente estudados por sua eficácia contra algumas doenças. No entanto, a determinação do aroma e sabor é hoje um aspecto importante considerando a aceitação dos consumidores de produtos alimentícios variados, e assim a aplicação industrial potencial de matérias-primas no design de alimentos. Kaškoniene e Venskutonis reuniram exemplos de pesquisas que comprovam que a composição volátil do mel está estritamente relacionada à sua origem botânica. O mel é o produto de abelha mais conhecido. É amplamente utilizado em todos os lares e seu consumo foi declarado por mais de 95% dos consumidores poloneses. Os consumidores geralmente preferem mel de cor clara e muitas vezes escolhem multifloral, tília, acácia, colza e mel de melada. O mel tem um aroma muito agradável e sabor doce, por isso é usado para adoçar refeições (como declarado por cerca de 70% dos consumidores). Um número crescente de consumidores aprecia os efeitos terapêuticos de outros produtos das abelhas com ampla aplicação na apiterapia, mas também suas propriedades sensoriais. O pólen de abelha contém cerca de 250 substâncias, dois terços das quais são carboidratos, e ~94% desses carboidratos são monossacarídeos (principalmente frutose, glicose e sacarose). Além disso, o pão de abelha é um produto único, enquanto a cera de abelha é sintetizada a partir de açúcares do mel e representa uma mistura complexa de ésteres, hidrocarbonetos, ácidos graxos livres, álcoois e outras substâncias. A cera de abelha é usada na União Europeia como agente de revestimento, aditivo alimentar rotulado como E901, e também amplamente como veículo para aromas e revestimentos. Os produtos das abelhas, especialmente o mel, são frequentemente usados como adoçantes em refeições, devido ao alto teor de carboidratos. A composição de açúcar do mel depende principalmente de sua origem botânica e geográfica, e é afetada pelo clima, processamento e armazenamento. Além disso, a concentração de frutose e glicose, bem como a proporção entre eles, são indicadores úteis na classificação dos tipos de mel. O mel e outros produtos das abelhas são usados na tecnologia alimentar devido à sua valiosa composição química e características sensoriais. De acordo com Tomczyk et al., o mel liofilizado pode ser um aditivo para bebidas isotônicas, melhorando seu sabor e cor. Além de seu amplo uso na indústria de cosméticos, a cera de abelha também é usada na tecnologia de alimentos para proteger queijos maturados como agente de polimento ou revestimento comestível misturado com ácido poliláctico (PLA). Além disso, a adição de pólen de abelha melhora as propriedades nutricionais, funcionais e sensoriais dos alimentos. O uso de pólen de abelha na produção de vinho branco aumenta o número de compostos voláteis no vinho. A adição de até 1 g/L de pólen multifloral afeta significativamente a percepção de notas de frutas e flores nos vinhos. A literatura coletada nos permite concluir que a cera de abelha e o pão de abelha são os produtos das abelhas menos caracterizados. Portanto, o objetivo desta pesquisa foi estudar os perfis voláteis e sensoriais, e o conteúdo de açúcar da cera de abelha, pão de abelha, pólen de abelha e mel de mesma origem e da mesma partida.

Resultados e Discussão 2.1. Perfil de Compostos Voláteis nos Produtos das Abelhas Há pouca informação sobre os perfis de compostos voláteis dos produtos das abelhas. A maioria dos estudos dedicados aos perfis voláteis refere-se ao mel. Enquanto isso, a pesquisa sobre as características dos voláteis na cera de abelha, pólen de abelha e pão de abelha geralmente diz respeito ao seu uso como aditivos, o que permite enriquecer o perfil de sabor e aroma, e propriedades bioativas de vários produtos finais. Assim, esta é a primeira pesquisa que apresenta o perfil de compostos voláteis de quatro diferentes produtos das abelhas (mel, pão de abelha, pólen de abelha e cera de abelha). Um total de 55 compostos voláteis identificados neste estudo é apresentado na Tabela 1. Eles incluem 15 alcanos, oito compostos de monoterpenos, sete álcoois, sete ácidos, cinco aldeídos, dois ésteres, dois cetonas e dois compostos de benzenos, bem como dissulfetos, sulfoxidos, furanos, hidrocarbonetos oxigenados, pirróis e lactonas, representados por uma molécula. Nonanal, furfurais e benzaldeído foram detectados em todas as amostras de produtos das abelhas. Além disso, 2,4-Dimetil-heptano, 4-metil-octano, 2-metil-nonano, 4-metil-decano, dodecano, octanal e tetradecano foram encontrados na cera de abelha, pão de abelha e pólen de abelha, enquanto ácido acético e ácido hexanoico estavam presentes apenas no pão de abelha, pólen de abelha e mel. Como mostrado na Tabela 1, a soma total dos voláteis foi detectada dentro da faixa de 138,29–267,13 ppm (apresentada como áreas de pico). O maior teor relativo desses compostos foi detectado no pólen de abelha. No entanto, não foram encontradas diferenças estatísticas entre o pólen de abelha e o pão de abelha. Em contraste, a menor soma de voláteis foi determinada na cera de abelha. A soma de voláteis pode ser classificada da seguinte forma: Pólen de abelha ≥ pão de abelha > mel > cera de abelha. No entanto, a ordem do número de voláteis nos produtos das abelhas foi: Pólen de abelha (33 compostos) > pão de abelha (32) > mel = cera de abelha (20). Além disso, 2,4-dimetil-heptano foi o composto dominante na cera de abelha e no pólen de abelha, enquanto o benzaldeído teve uma contribuição percentual significativamente maior no perfil volátil do mel. No caso do pão de abelha, quatro compostos prevaleceram, incluindo três do grupo de alquenos e um do grupo de furanos. Vários voláteis foram encontrados apenas em um produto das abelhas. O perfil mais rico de voláteis foi detectado no pólen de abelha, portanto, eles estão listados na Tabela 1. Em contraste, um estudo realizado por Keskin e Özkök mostrou apenas 25 compostos no pólen de abelha da Turquia. Tetradecano foi o composto comum identificado no pólen de abelha turco e nos produtos das abelhas analisados em nosso estudo. Um pequeno número de voláteis também foi detectado no pólen de abelha do Brasil. Por outro lado, o maior número de voláteis foi detectado no pólen de abelha da região do meio-norte do Brasil. A identificação de um grande número de compostos voláteis foi viável devido ao uso de muitos métodos de extração. Somente o método de microextração em fase sólida (HS-SPME, um método que também foi usado em nosso estudo) permitiu determinar um alto número de voláteis nas amostras de pólen de abelha. Os compostos voláteis no pólen de abelha podem vir de sacos plásticos, mas também podem existir naturalmente ou serem produzidos durante a síntese enzimática, já que o pólen de abelha é produzido pelas abelhas com o uso de sua saliva. O pólen de abelha possuía o perfil mais rico de classes químicas entre outros produtos das abelhas. Seu perfil volátil incluía 13 alcanos, cinco aldeídos, dois ácidos, dois derivados de benzenos, dois cetonas, dois ésteres e um composto de outros grupos, representando 65,5% do total de voláteis. Ainda, ácidos, sulfoxidos e aldeídos foram identificados em amostras de pólen de abelha. Um número diferente de voláteis detectados pode resultar da origem botânica, tempo de colheita e método de extração.

Perfil de Compostos Voláteis em Produtos de Abelhas

O próximo produto de abelha com o maior número de compostos voláteis (32) foi o pão de abelha. Ele continha 15 alcanos (X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X9, X11, X16, X17, X18, X25 e X27), quatro aldeídos (X13, X21, X28 e X37), cinco ácidos (X31, X45, X46, X49 e X55), dois benzenos (X15 e X19), dois cetonas (X15 e X19) e outros compostos (dissulfetos, furanos, pirróis e lactonas). Os resultados indicaram uma alta contribuição de alcanos no pão de abelha, representando 47% de todos os compostos identificados, e sua contribuição de 57,7% para o perfil de aroma. Os voláteis detectados no pão de abelha pertenciam a nove dos 13 grupos químicos classificados nos produtos de abelhas. Além disso, foi a única amostra dos produtos de abelha testados cujo perfil volátil era comum com os perfis das outras amostras, provavelmente por ser uma combinação de mel e pólen. Além disso, nosso estudo mostrou que os voláteis presentes no pólen de abelha desempenhavam um papel mais importante na criação do perfil de compostos voláteis do pão de abelha do que os do mel. Até onde sabemos, há escassez de dados sobre o perfil de compostos voláteis no pão de abelha. Os resultados de um estudo de Kaškoniene et al. [30] também mostraram 32 voláteis no pão de abelha da Lituânia. Comparando o pão de abelha da Polônia e da Lituânia, os mesmos 11 voláteis estavam presentes em ambas as amostras. Como mencionado acima, os principais compostos em nosso estudo foram decano (X6), furfural (X32), 2,6,11-trimetil-dodecano (X9) e 1-trideceno (X25), cada um contribuindo aproximadamente com 9% para os voláteis totais. No entanto, o pão de abelha da Lituânia tinha altos teores de dimetil sulfeto, 1-heptadeceno, ácido acético, nonano e furfural. O furfural foi detectado nas amostras da Lituânia e da Polônia. Além disso, seu teor em ambos os pães de abelha foi o mesmo. É sabido que a concentração de furfural está associada ao tratamento térmico, portanto, a alta contribuição desse composto pode depender do método de extração. O próximo composto com alta contribuição no pão de abelha da Lituânia foi o ácido acético. No entanto, seu conteúdo na amostra da Polônia foi menor. A fonte de ácido acético no pão de abelha é desconhecida, mas existem duas possibilidades. Como mencionado anteriormente, o pão de abelha é uma mistura de mel e pólen de abelha, que passa por fermentação por enzimas da saliva da abelha e Lactobacillus, resultando na formação de ácido acético. Por outro lado, o ácido acético, como intermediário metabólico biológico, ocorre naturalmente nos sucos de plantas, que também podem ser coletados por abelhas. No mel, identificamos um total de 20 compostos, incluindo: seis ácidos, seis monoterpenos, três voláteis do grupo de álcoois, dois aldeídos e um composto de cada um dos seguintes grupos: Dissulfetos, furanos e lactonas. Os resultados relativos às famílias químicas detectadas são consistentes com as descobertas relatadas por outros autores. Por outro lado, um estudo recente demonstrou um número maior de voláteis em mel da China, que incluía 14 aldeídos, 12 cetonas, sete álcoois, três ácidos, três pirazinas, um éter, um éster e um terpeno. No mel polonês, não detectamos voláteis dos grupos cetonas, pirazinas, éter e terpeno, mas foram identificados compostos dos grupos de: Monoterpenos, dissulfetos e furanos, que não foram detectados nas amostras chinesas. Além disso, a outra pesquisa também mostrou mais voláteis detectados em tipos uniflorais chineses de mel. A contribuição da soma de aldeídos no mel representou mais de 27%. No entanto, a contribuição de monoterpenos foi maior do que a de aldeídos e foi estimada em 29%. No caso dos ácidos, o principal composto foi o ácido 2/3-metilbutanoico, representando 51,5% e 7,4% dos ácidos totais e voláteis, respectivamente. O principal monoterpeno acabou sendo o linalol, que representava 49,4% e 14,3% dos monoterpenos totais e do perfil de aroma, respectivamente. No entanto, os resultados indicaram que o principal volátil no mel era o benzaldeído. Sua contribuição na amostra testada foi de aproximadamente 26% dos voláteis totais. Além disso, estava presente em todos os produtos de abelha, com o maior teor relativo detectado no mel. O furfural também estava presente no mel em uma quantidade relativamente alta. Foi detectado também no pólen de abelha, pão de abelha e cera de abelha, enquanto, no caso do benzaldeído, a maior contribuição desse composto foi determinada no mel. A composição de voláteis da cera de abelha foi significativamente diferente do perfil de compostos voláteis no mel, pólen de abelha e pão de abelha. A análise HS-SPME-GC/MS mostrou a presença de apenas cinco das treze classes de compostos químicos detectados em produtos de abelha. Como mencionado anteriormente, um total de 20 compostos foram identificados

na cera de abelha, incluindo oito alcanos, seis álcoois, quatro aldeídos e outros dois voláteis contendo um monoterpene e um furano. Nos resultados, os alcanos foram o grupo dominante de compostos com 54,1% de contribuição para o perfil de aroma. O próximo grupo de voláteis foi de aldeídos, que representava 37,1% do perfil de aroma. Além disso, os álcoois, com maior número de compostos do que aldeídos, foram caracterizados por uma menor contribuição para a soma de voláteis detectados na cera de abelha. A cera de abelha tinha o maior conteúdo de 2,4-dimetil-heptano. Além disso, octanal e nonanal foram os principais contribuintes para a composição volátil na cera de abelha. Por outro lado, o conteúdo de 4-metil-decano, α-pineno, nonadecano, tetradecano, 1-heptanol, furfural, 2-etil-1-hexanol, benzaldeído, 1-octanol, 1-nonanol, álcool benzílico e álcool feniletílico foi abaixo de 3,2%. Embora a cera de abelha seja um produto precioso e seu aroma seja uma de suas propriedades incrivelmente privilegiadas, infelizmente, apenas uma equipe empreendeu uma tentativa de analisar o perfil de seus compostos voláteis até agora. O estudo de Ferber e Nursten mostrou a presença de 48 voláteis, divididos em quatro classes químicas diferentes. O número maior de compostos voláteis identificados no estudo citado em comparação com nossa pesquisa se deve ao fato de que os autores citados usaram duas colunas de polaridades diferentes. Além disso, a composição da cera de abelha é influenciada pelos determinantes genéticos da colônia de abelhas e pelos fatores ambientais.

Conteúdo de Açúcares em Produtos de Abelhas

Os resultados da análise de conteúdo de açúcar em pão de abelha, pólen de abelha, cera de abelha e mel são fornecidos na Tabela 2. Os maiores componentes nos produtos de abelhas investigados foram glicose e frutose. O maior teor total de açúcar foi determinado no mel, seguido por pólen e pão de abelha, e o mais baixo na cera de abelha. A glicose e a frutose no mel foram menores do que as observadas por Szcz ˛esna et al. para mel de colza. A frutose, com o conteúdo médio de 35,91 g/100 g, seguida pela glicose, com o conteúdo médio de 35,00 g/100 g, também foram detectadas em amostras de mel floral no estudo de Kirs et al. As diferenças no teor de açúcar podem estar relacionadas à origem floral/geográfica variada do mel do estudo citado e do nosso. No entanto, a faixa de conteúdo de glicose e frutose determinada em nosso estudo foi semelhante àquela apresentada para mel claro multifloral. Além disso, o mel analisado atendeu aos requisitos estabelecidos nas regulamentações europeias em relação à soma de frutose e glicose. Além disso, a amostra de mel não excedeu os níveis permitidos para sacarose. Apenas um baixo teor de sacarose foi detectado no mel, pão de abelha e pólen de abelha. Não foi relatada sacarose na cera de abelha em nosso estudo. Isso está em acordo com os dados relatados por Bertoncelj et al., que determinaram os conteúdos de sacarose apenas em pólen de abelha no intervalo de 0,05–0,28 g/100 g.

Perfil QDA de Produtos de Abelhas no Aspecto de Cor e Qualidade do Odor

O método QDA de perfil sensorial já foi usado para determinar as propriedades de amostras de mel. Os pontos cruciais neste método incluem um treinamento adequado do painel sensorial e a escolha de descritores e padrões relacionados a eles. Portanto, no primeiro passo, os panelistas preparam definições de termos odoríferos e escolhem materiais de referência que os ajudam a identificar os odores selecionados. Os resultados do QDA são apresentados na Figura 2. De acordo com as notas dadas pelo painel sensorial para a cor dos produtos de abelhas, a cera de abelha foi o produto menos amarelo. Além disso, o painel sensorial identificou seis descritores de odor para produtos de abelhas. O mel recebeu a pontuação mais alta para odor semelhante a mel e tinha o aroma mais doce em comparação com os outros produtos de abelhas. No pólen de abelha, os panelistas não observaram o aroma semelhante ao mel, mas seu aroma foi descrito usando atributos de doce, ácido e à base de plantas. Além disso, no presente estudo, o pão de abelha exibiu a maior intensidade para os atributos de aroma ácido. Outros descritores de odor, incluindo ceroso, picante e à base de plantas, foram observados apenas na cera de abelha, mel e pólen, respectivamente. O ceroso na cera de abelha e à base de plantas no pólen receberam as maiores pontuações, que podem ser consideradas marcadores sensoriais desses dois produtos.

Análise de PLS dos Produtos das Abelhas: Explorando Associações entre Compostos Aromáticos e Descritores Sensoriais

Numa perspectiva futura, a análise sensorial pode ser útil para escolher produtos das abelhas com as notas aromáticas mais proeminentes e alta aceitabilidade pelo consumidor. Assim, o teor de açúcar e o perfil de compostos voláteis podem ser correlacionados com os descritores sensoriais dos produtos das abelhas. A relação entre cada análise é descrita na próxima etapa deste manuscrito – a análise de PLS.
A análise de Mínimos Quadrados Parciais (PLS) foi realizada para avaliar a associação geral entre os produtos das abelhas, os compostos aromáticos e os descritores sensoriais. A análise explicou 80,9% da variação total. O pão de abelha foi associado positivamente com um descritor sensorial (odor ácido) e onze compostos voláteis, caracterizados por aromas verde, frutado, cítrico e/ou pungente. Da mesma forma, o pólen de abelha mostrou uma correlação moderada com um composto volátil. Já o mel foi correlacionado positivamente com doze compostos voláteis, principalmente ácido nonanóico, e descritores sensoriais como odor pungente.

Além disso, o mel foi correlacionado positivamente com o descritor sensorial de odor pungente e com a concentração de açúcares, principalmente glicose. Houve também correlações entre o odor ceroso e moléculas como α-pineno, octanal e nãoanal. Tanto o mel quanto o pão de abelha foram correlacionados positivamente com furfural.

Compostos aromáticos como 2-penten-1-ol, aldeído 2,4-heptadienal e decano foram altamente correlacionados com notas à base de plantas, enquanto o ácido hexanoico foi associado positivamente ao odor ácido. Houve ainda correlações entre notas de aroma como mel e doce com o ácido feniletil, que tem um característico aroma floral.
Além disso, algumas correlações foram observadas entre compostos aromáticos individuais, como alcanos. As características sensoriais únicas dos produtos das abelhas estudados foram atribuídas aos efeitos superpostos e sinérgicos dos compostos voláteis.
Esses resultados destacam a importância da análise sensorial na seleção de produtos das abelhas e sugerem que o perfil volátil e o teor de açúcar podem influenciar a aceitação do consumidor. Essas descobertas podem ter implicações significativas no desenvolvimento de novos alimentos funcionais na indústria alimentícia.