PROCESSAMENTO
PROCESSAMENTO
DE INGREDIENTES
FUNCIONAIS
FUNCIONAIS & NUTRACÊUTICOS
Introdução
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Alimento funcional é um alimento
ou bebida com alegação de algum
benefício à saúde, baseado em evidências científicas e aprovadas por
autoridade competente.
As principais áreas na produção
de alimentos funcionais podem ser:
desenvolvimento de novos materiais
funcionais; processamento em micro
e nano escala; desenvolvimento
de produtos; métodos e desenho
de instrumentação para melhora
da segurança e biossegurança de
alimentos.
A produção industrial de alimentos freqüentemente necessita da
adição de ingredientes funcionais.
Estes são usados para controlar
aroma, cor, textura ou conservação,
mas são incluídos cada vez mais
ingredientes com potencial para
melhora da saúde. A adição de
ingredientes bioativos a alimentos
funcionais apresenta muitas alterações, particularmente com respeito
à estabilidade dos componentes
bioativos durante o processamento
e armazenamento, sendo necessário
prevenir interações indesejáveis com
a matriz carreadora do alimento.
A obtenção de benefícios para a
saúde também requer ações para
garantir a estabilidade dos compo-
nentes no sistema gastrintestinal e
para facilitar a liberação controlada
num alvo apropriado. A adição de
ingredientes bioativos não deve afetar as propriedades sensoriais, cor
ou sabor dos alimentos. O tamanho
de partículas afeta a textura, sendo
que a adição de partículas grandes
é indesejável em muitos casos.
A microencapsulação pode ser
útil para esse propósito. Para o
processo de microencapsulação ou
encapsulação pode ser usado um
processamento por spray dryer ou
por liofilização.
Uma emulsão é criada a partir de
um produto líquido a ser tratado e
uma substância carreadora, tal como
maltodextrina, ou uma substância
formadora de filme, tal como goma
arábica e água. Esta solução é atomizada (spray dryer) em pequenas partículas. O solvente evapora formando
uma matriz sólida ao redor da segunda fase dispersa. O resultado é que
pequenas partículas de um produto
são armazenadas numa substância
carreadora e envolvidas numa substância formadora de filme.
O processo de encapsulação é
análogo ao processo de microencapsulação, porém um material sólido é usado ao invés de um líquido.
Uma solução ou dispersão é criada
a partir de um produto a ser tratado,
uma matriz e água eventualmente,
com adição de uma substância formadora de filme. Esta solução é atomizada (spray dryer) em pequenas
partículas. A matriz e/ou substância
formadora de filme conduzem a
uma aglomeração ou cobertura das
partículas suspensas.
A encapsulação permite a estabilização dos compostos ativos (cor,
aromas, acidulantes, enzimas) durante o armazenamento e transfere
no estado sólido, enquanto permite
liberação quando necessária (na
produção ou consumo). Temos que
entender o processo, pois, por
exemplo, durante a rápida formação da superfície (película) durante
o spray drying a barreira pode ser
quebrada se a temperatura externa
for muito alta.
A composição química da camada de encapsulação determina
a eficiência do procedimento e
também a dissolução e a taxa de liberação durante a re-hidratação. O
comportamento de fase dos solutos
misturados pode mostrar o problema
para o controle do processo ou ser
uma oportunidade para a liberação
desejada, se a microestrutura das
camadas da superfície é propriamente entendida. A liberação não
deverá ser somente na boca, mas
durante a ingestão.
PROCESSAMENTO
Propriedades
funcionais de
particulados
A indústria utiliza muitos compostos
secos de tamanho acima de milímetros. Sua funcionalidade depende da
aparência visual, textura e aroma. É
extremamente dependente do processo
de secagem e sua estrutura determina
a habilidade do material em re-hidratar
e voltar à forma original.
O ar de secagem normalmente colapsa irreversivelmente os particulados,
resultando em propriedades pobres. A
liofilização é preferida, resultando em
produtos secos com o volume original e
a estrutura porosa, e permitindo rápida
e completa re-hidratação.
Há várias formas de melhorar as
propriedades de particulados secos.
A estabilidade microbiana desejada
pode ser obtida combinando-se o
processo de secagem com alguma
outra forma de reduzir a atividade de
água, tal como infiltração com algum
soluto.
casos, é vantajosa a liberação de
lipídios bioativos em meio aquoso devido ao aumento da palatabilidade,
saciedade e bioatividade. Existem
desafios tecnológicos para que os
lipídios bioativos sejam incorporados
em sistemas de liberação aquosos.
Lipídios bioativos diferem bastante em
suas propriedades moleculares (peso
molecular, estrutura, grupos funcionais, polaridade e carga), levando a
diferenças em suas propriedades fisiológicas e físico-químicas (solubilidade,
estado físico, reologia, propriedades
óticas, estabilidade química, atividade de superfície e bioatividade). Os
sistemas de liberação freqüentemente
são desenvolvidos direcionando-se
para peso molecular, propriedades
físico-químicas e fisiológicas específicas, referentes a cada lipídio
bioativo. Existe uma variedade de
sistemas de liberação desenvolvidos
para encapsular agentes funcionais
lipofílicos: soluções simples, associação de colóides, emulsões, matrizes
biopoliméricas, pós. Cada sistema
de controlar a liberação do agente
funcional a certas taxas, num sítio particular e/ou em resposta a um estímulo
ambiente específico (pH, força iônica
ou temperatura); deve ser preparado
com ingrediente de grau alimentício utilizando operações de processamento
simples e de baixo custo.
Emulsões
Existem diferentes tipos de sistemas de liberação que podem ser
criados baseados em tecnologia de
emulsões. As propriedades coloidais
da emulsão (tamanho da partícula,
concentração, carga, interações
e estado físico) determinam suas
propriedades físico-químicas (óticas,
reológicas, partição molecular e estabilidade), que sugerem os atributos
de qualidade dos produtos alimentícios (aparência, textura, palatabilidade, aroma e vida de prateleira).
Uma emulsão baseada num sistema
de liberação tem que garantir os
atributos de qualidade do alimento
que vai utilizá-la.
Alimento funcional é um alimento ou bebida com alegação
de algum benefício à saúde, baseado em evidências científicas e
aprovadas por autoridade competente.
Bactérias probióticas são utilizadas principalmente em produtos
lácteos. Apresentam alguns problemas quando se considera microencapsulação: tamanho (exclui nanotecnologia) e devem ser mantidas vivas.
Métodos de microencapsulação são
aplicados a probióticos, dando-se
atenção ao spray chilling.
Liberação de
componentes
funcionais lipofílicos
Podem ser: lipídeos bioativos,
aromas, antimicrobianos, antioxidantes. Exemplos: ácidos graxos ω-3,
carotenóides e fitoesteróis. Em muitos
tem suas vantagens e desvantagens
para encapsulação, proteção e liberação do agente funcional: custo, status
regulatório, facilidade de uso, biodegradabilidade, biocompatibilidade.
Um sistema de liberação de lipídios
bioativos deve atender a algumas
regras: pode ser encapsulado em
diferentes formas físicas, para ser
incorporado convenientemente a
alimentos; o sistema de liberação
deve ser compatível com os alimentos
e bebidas nos quais serão incorporados, não afetando a aparência,
aroma, textura ou vida de prateleira
dos produtos; o lipídio bioativo deve
ser protegido de degradação química
durante o preparo, armazenamento,
transporte e utilização, permanecendo
em seu estado ativo; deve ser capaz
Nanotecnologia
O uso da nanotecnologia em
alimentos está aumentando sua aplicação para ingredientes funcionais,
como aromas e antioxidantes, cujo
objetivo é melhorar sua funcionalidade em sistemas alimentares, podendo
minimizar a concentração necessária.
A nanotecnologia enfoca a caracterização, fabricação e manipulação de
estruturas biológicas e não biológicas
menores que 100nm. A biodisponibilidade e a habilidade de dispersar
os componentes são maiores que os
processos tradicionais.
Vantagens na indústria de alimentos: aumento da segurança da manufatura, processamento e barateamento
dos produtos alimentícios, através de
FUNCIONAIS & NUTRACÊUTICOS
Produtos microbianos
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PROCESSAMENTO
sensores de detecção para patógenos
e contaminantes; desafios para manter
a memória do desenvolvimento histórico; sistemas que promovem integração
e que podem aumentar a eficiência e
segurança do processamento e transporte de alimentos; encapsulação e
sistemas de liberação que carregam,
protegem e liberam ingredientes
alimentícios funcionais para seu sítio
específico de ação.
Associação coloidal
Um ingrediente funcional não
polar pode ser solubilizado no
centro hidrofóbico de uma micela
surfactante ou como parte de uma
estrutura da membrana micelar,
podendo ser liberado numa solução
aquosa dependendo das necessidades de uma aplicação específica.
Associação coloidal é um sistema
termodinamicamente favorável, cuja
formação é normalmente dirigida
culas da emulsão torna o processo de
degradação mais vagaroso.
Nanopartículas
biopoliméricas
Partículas nanométricas podem
ser produzidas utilizando-se biopolímeros de grau alimentício, como proteínas ou polissacarídeos. Ingredientes
funcionais podem ser encapsulados
em nanopartículas formadas e a liberação se dar em função do meio pela
alteração das condições da solução,
induzindo a completa dissolução das
partículas ou mudanças na porosidade das partículas.
Nanolaminados
Consiste de duas ou mais camadas de materiais com dimensões
nanométricas que são física ou quimicamente ligadas umas às outras. Podem ser utilizadas como coberturas e
zação; comportamento de secagem;
baixo custo de produção; estabilidade do produto; excelente performance na aplicação; segurança durante
produção e aplicação.
Alimentos preparados com ingredientes em pó são usualmente considerados de menor qualidade que os
ingredientes ou produtos frescos ou
congelados. Há uma grande dificuldade em adicionar custo aos pós que
têm grande problema de inovação
e na solução de problemas na sua
produção. Muitos dos processos
utilizados hoje foram desenhados
para processos de mais de 20 anos.
Há necessidade de identificar novas
rotas para adicionar mais valor aos
pós. Os consumidores podem ser
induzidos a pagar mais pelos pós
se perceberem alta funcionalidade
e qualidade desses produtos. As empresas de ingredientes alimentícios
podem fabricar ingredientes tailor
made com uma grande variação de
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Alimentos preparados com ingredientes em pó
são usualmente considerados de menor qualidade que os
ingredientes ou produtos frescos ou congelados.
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pelo efeito hidrofóbico (redução da
área de contato entre os grupos não
polares do surfactante que compreende a associação de colóides e a
água). Vantagens: formam-se espontaneamente; são termodinamicamente
favoráveis; são soluções tipicamente
transparentes. Desvantagem: grande
quantidade de surfactante é necessária para formá-la, podendo levar a
problemas de aroma e sabor, custo
e legislação.
Nanoemulsões
Produzidas a alta pressão, com
partículas menores que 100 a
500nm. Componentes funcionais
podem ser incorporados nas partículas, na região interfacial ou na
fase contínua. A encapsulação de
componentes funcionais pelas partí-
filmes comestíveis em frutas, vegetais,
carnes, chocolates, balas, produtos
panificados, batatas fritas. Servem
como barreira à umidade, gordura
e gases; melhorador de textura; carreador de agentes funcionais, como
corantes, aromatizantes, antioxidantes, nutrientes e antimicrobianos. Os
materiais que formam os filmes primários são polissacarídeos, proteínas
e lipídeos. Podem ser incorporados
aos filmes agentes funcionais ativos,
como antimicrobianos, antioxidantes,
enzimas, aromas e corantes, podendo aumentar a vida de prateleira e a
qualidade do alimento coberto.
Produtos em pó
Alguns parâmetros importantes
para produtos em pó são: propriedades de fluxo; caking; instantanei-
funcionalidade, porém esses ingredientes devem ser usados exatamente
para o processo ao qual foram desenhados, sendo que muitas aplicações
são desenvolvidas empiricamente.
Isto também pode limitar a pesquisa
e desenvolvimento devido, muitas
vezes, ao custo dos ingredientes e
à relutância de empresas em alterar
os processos já estabelecidos. Alimentos em pó contendo ingredientes
funcionais são altamente comercializados.
Suzana Caetano da Silva Lannes
é PhD, professora da Faculdade de
Ciências Farmacêuticas da Universidade de São Paulo. Membro
do Conselho Científico da SBAF
– Sociedade Brasileira de Alimentos
Funcionais.
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