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BÁRBARA FLAIBAM BROMATOLOGIA E ANÁLISE De ALIMENTOS BROMATOLOGIA E ANÁLISE DE ALIMENTOS 2024 Bárbara Flaibam DIRETOR-PRESIDENTE Frei Daniel Dellandrea, OFM DIRETOR-VICE-PRESIDENTE Frei Alvaci Mendes da Luz, OFM REITOR Frei Gilberto Gonçalves Garcia, OFM VICE-REITOR Frei Thiago Alexandre Hayakawa, OFM PRÓ-REITOR DE ADMINISTRAÇÃO E PLANEJAMENTO Adriel de Moura Cabral PRÓ-REITOR DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO Dilnei Giseli Lorenzi COORDENADOR DO NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - NEAD Franklin Portela Correia CENTRO DE INOVAÇÃO E SOLUÇÕES EDUCACIONAIS - CISE Franklin Portela Correia REVISÃO TÉCNICA Joaquim Gilberto de Oliveira PROJETO GRÁFICO Centro de Inovação e Soluções Educacionais - CISE CAPA Centro de Inovação e Soluções Educacionais - CISE DIAGRAMADORES Andréa Calegari © 2024 Universidade São Francisco Avenida São Francisco de Assis, 218 CEP 12916-900 – Bragança Paulista/SP CASA NOSSA SENHORA DA PAZ – AÇÃO SOCIAL FRANCISCANA, PROVÍNCIA FRANCISCANA DA IMACULADA CONCEIÇÃO DO BRASIL – ORDEM DOS FRADES MENORES BÁRBARA FLAIBAM Mestra em Engenharia de Alimentos pela Universidade Estadual de Campinas (2023), graduada em Engenharia Química também pela Universidade Estadual de Campinas (2009) e técnica em Alimentos pelo Colégio Técnico de Campinas - COTUCA (2003). Possui experiência na área de Qualidade de Alimentos e na área acadêmica como Pro- fessora Auxiliar na área de Engenharia. Atualmente, atua como pesquisadora na linha de biotecnologia e bioprocessos. Premiada pelo Instituto de Engenharia, pelo CRQ - IV Região e pelo CREA-SP com o diploma de honra ao mérito pelo primeiro lugar no curso de Engenharia Química. Também recebeu o mérito científico pelo melhor tema livre na área de tecnológicas no XVI Congresso Interno de Iniciação Científica da Universidade Estadual de Campinas. JOAQUIM GILBERTO DE OLIVEIRA Possui graduação em Ciências Farmacêuticas pela Universidade de São Paulo (1988) e mestrado em Ciência de Alimentos pela Universidade Estadual de Campinas (1998). Trabalhou como pesquisador na CODETEC - Cia de Desenvolvimento Tecnológico, sendo responsável pelo desenvolvimento e síntese de vários fármacos, entre eles anti- bióticos, simpatomiméticos e também no desenvolvimento de novos aromas sintéticos. Foi pesquisador do CPQBA-UNICAMP, onde participou de projetos de desenvolvimento industrial de novos fármacos, atuando também na análise por CG/MS de compostos voláteis, especialmente de óleos essenciais. Foi Secretário do Meio Ambiente de Bra- gança Paulista entre 2008 e 2012, tendo construído a maior parte da Política Pública Ambiental desse município. Atualmente é professor adjunto da Universidade São Fran- cisco nas áreas de química, bioquímica, biotecnologia e bromatologia. Tem experiência na área de Biotecnologia, com ênfase na produção de compostos bioativos, atuando principalmente nos seguintes temas: aromas, fármacos, produção e caracterização de lipase. Trabalha também na área de análise de contaminantes ambientais. O AUTOR O REVISOR TÉCNICO SUMÁRIO UNIDADE 01: FUNDAMENTOS E APLICAÇÕES DA BROMATOLOGIA ...........8 1. Principais conceitos em bromatologia .................................................................8 2. Tipos de análises de alimentos ...........................................................................9 3. Principais leis normativas sobre alimentos .........................................................11 4. Rotulagem nutricional obrigatória ........................................................................13 5. A regulação e o controle de qualidade dos alimentos pela anvisa ......................18 6. Métodos de análise de amostras de alimentos ...................................................19 7. Análise centesimal ...............................................................................................23 8. Amostragem aplicada aos alimentos ...................................................................26 UNIDADE 02: ANÁLISE E COMPOSIÇÃO DE ALIMENTOS: ÁGUA, MINERAIS E CARBOIDRATOS ......................................................................................................32 1. Métodos de análise de umidade em alimentos ...................................................32 2. Métodos de determinação de cinzas ...................................................................38 3. Classificação dos carboidratos ............................................................................40 4. Importância nutricional da composição dos carboidratos em alimentos .............43 5. Propriedades funcionais dos carboidratos em alimentos ....................................44 6. Métodos de identificação de carboidratos em alimentos ....................................47 7. Métodos de determinação de carboidratos em alimentos ...................................48 UNIDADE 03: ANÁLISE E CARACTERIZAÇÃO DOS ALIMENTOS: PROTEÍNAS, LIPÍDEOS E PROCESSOS DE ESCURECIMENTO .............................................52 1. Proteínas .............................................................................................................52 2. Padrão de identidade e qualidade de lipídeos em alimentos .............................60 3. Escurecimento não enzimático ...........................................................................64 4. Escurecimento enzimático dos alimentos ...........................................................68 UNIDADE 04: DESAFIOS E OPORTUNIDADES DA INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA: ADITIVOS, RESÍDUOS, FRAUDES E SUPLEMENTOS ALIMENTARES ...........76 1. Principais aditivos usados em alimentos .............................................................77 2. Vantagens tecnológicas do uso de aditivos alimentares .....................................83 3. Toxicologia e idr – ingestão diária recomendada ................................................84 4. Conceito de resíduo em alimentos ......................................................................87 5. Conceito de fraude em alimentos ........................................................................90 6. Tipos de fraudes em alimentos ...........................................................................90 7. Conceito de suplementos alimentares ................................................................92 8. Alimentos para fins especiais – conceitos e exemplos .......................................96 8 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia UNIDADE 1 FUNDAMENTOS E APLICAÇÕES DA BROMATOLOGIA INTRODUÇÃO A bromatologia é a ciência que estuda os alimentos com base na análise de sua compo- sição química e de suas propriedades físicas. A determinação da composição centesimal dos alimentos (carboidratos, proteínas, lipídeos, minerais, vitaminas, entre outros) é um dos focos investigativos desta ciência, que tem como objetivo compreender os alimentos e garantir a segurança alimentar e a qualidade desde o processamento até a sua distribuição. Outro papel importante da bromatologia está associado à pesquisa, desenvolvimento e re- gulamentação de alimentos, para que atenda aos padrões de qualidade e segurança deter- minados pelos órgãos reguladores, assegurando a saúde e o bem-estar dos consumidores. Nesta unidade, você irá aprender sobre os princípios da bromatologia e a importância desta ciência para a produção e o consumo de alimentos seguros. Você também será apresentado às principais regulamentações brasileiras de alimentos e seus respectivos padrões de qualidade. Além disso, compreenderá como os princípios químicos e os métodos analíticos estão relacionados com os principais componentes e reações que ocorrem nos alimentos. Vamos iniciar nossa jornada? 1. PRINCIPAIS CONCEITOS EM BROMATOLOGIA Bromatologia é a ciência responsável pela compreensão dos alimentos a partir de suas propriedades físicas, químicas, nutricionais e da relação destas propriedades com a segurança e a qualidade dos produtos alimentícios. A palavra bromatologiaprocessos metabólicos do organismo humano. Nesta unidade, a atenção será direcionada para esses três componentes e a relevância de suas determinações por meio de métodos bromatológicos. Vamos iniciar nossos estudos? 1. MÉTODOS DE ANÁLISE DE UMIDADE EM ALIMENTOS A água é componente majoritário nos seres vivos, responsável pelo transporte de nu- trientes e produtos de descarte do metabolismo, participação de reações químicas e bioquímicas e estabilização da estrutura de diversas moléculas complexas, como prote- ínas e ácidos nucleicos (Bolzan, 2013). Sob um olhar apurado, a água é determinante nas propriedades funcionais dos alimen- tos e na sua conservação. Na carne seu conteúdo pode atingir cerca de 70%, enquanto nas verduras esse valor pode alcançar até 95% (Nichelle; Mello, 2018). A avaliação da umidade em alimentos desempenha papel fundamental no campo da bromatologia. A presença de água é essencial para os processos vitais e influencia significativamente na aparência, na textura, no sabor e na deterioração química e micro- biológica dos alimentos. Assim, a maioria dos processos de preservação de alimentos concentra-se na eliminação desse componente, seja por meio de desidratação, por diminuição da mobilidade através de congelamento ou, ainda, pela adição de solutos (Ribeiro; Seravalli, 2007). A umidade de um alimento pode afetar diversas etapas do processo produtivo, como (Cecchi, 2003): ` Estocagem: alimentos estocados com alta umidade se deterioram mais rapida- mente que alimentos com baixa umidade. Grãos quando estocados com alto teor 33 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co de umidade podem se deteriorar rapidamente devido ao crescimento de fungos com desenvolvimento de toxinas, como aflatoxina; ` Embalagem: deve servir de barreira para os alimentos, evitando absorção de umidade do meio externo ou perda por ressecamento. Alimentos embalados com umidade excessiva também podem ocasionar uma deterioração mais rápida; ` Processamento: a umidade é fator determinante para aplicação de condições variadas de processamento e manipulação dos alimentos. Portanto, compreender o papel central da água na química de alimentos e possuir co- nhecimento sobre metodologias para determiná-la é fundamental. Existem vários métodos descritos na literatura para determinar a umidade dos alimen- tos, no entanto, a maioria deles apresenta falhas em termos de exatidão, precisão ou praticidade. Isso torna a análise de determinação de umidade mais complexa devido à possível separação incompleta da água do produto, à decomposição do alimento com formação de água adicional à original e à perda de substâncias voláteis que são conta- bilizadas como parte da água presente no alimento. Na prática, métodos que extrapo- lam os valores da umidade provenientes da decomposição de componentes orgânicos ou da volatilização de compostos são preferíveis em comparação com métodos nos quais a umidade é removida de forma incompleta (Cecchi, 2003). Em termos gerais, a umidade refere-se à quantidade de água presente nos alimentos, podendo ser classificada como água livre e água ligada. A água livre é aquela facilmente evaporada do alimento, enquanto a água ligada não é removida pela maioria dos mé- todos de determinação de umidade (Instituto Adolfo Lutz, 2008). No entanto, a seleção do método analítico determina qual forma será efetivamente medida. Por essa razão, é essencial que o resultado da análise esteja sempre acompanhado da descrição do método utilizado e das condições empregadas (Cecchi, 2003). Entre os métodos empregados para determinação da umidade, são relevantes o méto- do de perda de umidade por secagem e o método que se baseia em reações na presen- ça de água (método Karl Fischer). Em alimentos com composição já definida, algumas medidas físicas, como índice de refração, densidade, entre outras, podem oferecer uma avaliação rápida da umidade por meio de correlações com gráficos ou tabelas previa- mente estabelecidas (Instituto Adolfo Lutz, 2008). 1.1. ÁGUA LIVRE E ATIVIDADE DE ÁGUA O termo água livre descreve a água presente nos espaços intergranulares e entre os poros do alimento. Esta água apresenta as mesmas propriedades da água pura, atuan- do como agente dispersante para substância coloidais e como solvente para compostos cristalinos (Cecchi, 2003). A água livre é acessível para o crescimento microbiano e para as reações enzimáticas, porém, não flui livremente quando o alimento é cortado (Ribeiro; Seravalli, 2007). Já a terminologia “água ligada” é frequentemente controversa e mal interpretada (Da- modaran; Parkin, 2018). Todavia, do ponto de vista conceitual, a água ligada pode ser 34 Análise e Composição de Alimentos: Água, Minerais e Carboidratos 2 descrita como aquela em contato com solutos ou outros componentes não aquosos, apre- sentando mobilidade reduzida e não congelando a -40 °C. A água ligada é encontrada em quantidades reduzidas nos alimentos e, diferentemente da água livre, não encontra-se disponível para microrganismos ou reações enzimáticas (Ribeiro; Seravalli, 2007). Nesse contexto, o conceito de atividade de água (aw) foi introduzido para representar a quantidade de água disponível em um alimento, ou seja, para indicar o grau de intera- ção da água com componentes não aquosos (Damodaran; Parkin, 2018). A atividade de água (aw) pode ser definida pela fórmula (Silva, 2018): a P Pw = 0 onde: P – pressão parcial de vapor da água em alimento a uma temperatura T; P0 – pres- são de vapor da água pura à mesma temperatura. Estudos apontam que a estabilidade, a segurança e certas propriedades gerais dos ali- mentos podem ser previstas com grande exatidão a partir da atividade de água (aw). No entanto, nem sempre essa métrica é um indicador completamente confiável. Ainda assim, as taxas de crescimento microbiano e as taxas de muitas reações de degradação podem ser correlacionadas com a atividade de água (aw), tornando-a um indicativo importante para a estabilidade e segurança microbiana dos alimentos (Damodaran; Parkin, 2018). Desse modo, os alimentos podem ser classificados em função de sua atividade de água em três grupos (Ribeiro; Seravalli, 2007): ` Alimentos com baixa umidade: atividade de água (aw) até 0,60; ` Alimentos com umidade intermediária: atividade de água (aw) entre 0,60 a 0,90; ` Alimentos com alta umidade: atividade de água (aw) acima de 0,90. A maior atividade de água em um alimento está diretamente ligada à sua maior susceti- bilidade à deterioração, devido à presença de uma quantidade maior de água livre para microrganismos. Micro-organismos que causam deterioração em alimentos costumam agir em produtos com atividade de água (aw) superior a 0,85. Em contrapartida, níveis de atividade de água (aw) inferiores a 0,6 oferecem uma maior segurança sanitária ao produto (Bolzan, 2013). Alimentos com alta umidade podem formar soluções diluídas de seus componentes, que servirão de substrato para o crescimento microbiológico, no entanto as reações químicas e enzimáticas serão reduzidas em função da baixa con- centração de reagentes (Ribeiro; Seravalli, 2007). Além dos efeitos mencionados, a atividade de água (aw) também pode interferir na apa- rência e textura de um produto, como na compactação de produtos como café solúvel, 35 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co leite em pó, amolecimento de biscoitos e na alteração de folhas verdes que podem murchar (Ribeiro; Seravalli, 2007). Neste contexto, diferentes métodos podem ser empregados para determinação da ati- vidade de água (aw) em alimentos, como o uso de técnicas de ponto de congelamento, de sensores de umidade relativa ou a partir da obtenção do equilíbrio em uma umidade relativa constante. Contudo, é importante considerar que a atividade de água (aw) de- pende da temperatura, e a equação modificada de Clausis-Clapeyron pode ser empre- gada para estimaressa relação (Ribeiro; Seravalli, 2007): onde: aw é a atividade de água; T é a temperatura absoluta; R é a constante universal dos gases; e ΔH a variação da entalpia. 1.2. MÉTODOS POR SECAGEM A determinação da umidade é a primeira análise bromatológica conduzida na rotina ana- lítica (Bolzan, 2013). Diversos métodos, que envolvem a perda de água por secagem, podem ser empregados para tal finalidade, tais como a secagem em estufa, a secagem por radiação infravermelha, a secagem por micro-ondas e a secagem em dessecadores. d lna d T H R w� /1� � � �� Método por secagem em estufa Dentre os diferentes métodos empregados para a determinação da umidade de alimen- tos, o aquecimento direto da amostra a 105 °C em estufas é o processo mais usual. Contudo, alimentos que se decompõem ou se transformam a esta temperatura devem ser aquecidos em estufas a vácuo, nas quais a redução da pressão favorece a secagem em temperaturas mais baixas, por volta de 70 °C. Neste procedimento, a perda de peso sofrida pela amostra quando aquecida em condições de remoção da água correspon- de a umidade e as demais substâncias que se volatilizam nessas condições (Instituto Adolfo Lutz, 2008). Como a condutividade térmica dos alimentos costuma ser relativamente baixa, o méto- do de determinação de umidade por secagem em estufa pode demorar de 6 a 18 horas, ou até peso constante da amostra. Para a secagem por tempo determinado, a remoção da água pode ser incompleta, caso o tempo seja subestimado. Para a secagem até peso constante, o resultado da umidade pode ser superestimado por perda de substân- cias voláteis ou por reações de decomposição. De modo geral, o protocolo de execução do método de secagem em estufa é relativamente simples. Contudo, o método pode ter a sua exatidão influenciada por fatores como (Cecchi, 2003): 36 Análise e Composição de Alimentos: Água, Minerais e Carboidratos 2 ` Temperatura de secagem; ` Umidade relativa e a movimentação do ar na estufa; ` Vácuo na estufa; ` Configuração e formato da estufa; ` Tamanho e a espessura das partículas da amostra; ` Número e a posição das amostras na estufa; ` Formação de crosta na superfície do material; ` Tipo de material empregado na contenção das amostras; ` Pesagem da amostra quente. A metodologia envolve a aplicação dos seguintes materiais: estufa, balança analítica, dessecador com sílica gel, cápsula de porcelana ou de metal de aproximadamente 8,5 cm de diâmetro, pinça e espátula de metal. O protocolo descrito pelo Instituto Adolfo Lutz (2008) consiste em: ` Pesar de 2 a 10 g da amostra em cápsula de porcelana ou de metal previamente tarada; ` Aquecer durante 3 horas; ` Resfriar em dessecador até temperatura ambiente; ` Pesar; ` Repetir a operação de aquecimento e resfriamento até o peso constante. A diferença entre o peso da amostra úmida e o peso da amostra seca será equivalente à quantidade de água evaporada. Atenção especial deve ser dada à pesagem, que só deve ocorrer após o resfriamento completo das amostras até temperatura ambiente. Além disso, o preparo das amostras para análise deve levar em consideração alguns cuidados (Cecchi, 2003): ` Amostras sólidas devem ser particuladas com a menor espessura possível, a fim de facilitar a evaporação da água; ` Amostras líquidas devem ser evaporadas inicialmente em banho-maria até atin- girem a consistência pastosa, a partir daí podem ser colocadas em estufa para execução completa do protocolo; ` Amostras açucaradas formam crostas na superfície que dificultam a evaporação da água. A adição de areia, asbesto ou pedra-pomes em pó à amostra pode au- mentar a área de evaporação. O método de secagem em estufa também apresenta uma série de limitações de aplica- ções, dentre elas para (Cecchi, 2003): 37 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co ` Produtos com alto conteúdo de açúcar: a reação de caramelização em açúca- res, com liberação de água é acelerada em altas temperaturas. E alguns açúca- res, como a levulose, se degradam em temperaturas em torno de 70 °C, liberan- do água. Portanto, para este tipo de produto, a secagem deve ocorrer em estufas a vácuo com temperaturas em torno de 60 °C; ` Carnes com alto teor de gordura: também devem ser secas em temperaturas moderadas em estufas a vácuo; ` Amostras com alto teor de substâncias voláteis (condimentos): ocorre a vola- tilização de outras substâncias além da água, superestimando o valor da umidade; ` Amostras que contenham açúcares redutores e proteínas: podem sofrer es- curecimento por reações de Maillard, com formação de compostos voláteis que serão evaporados e computados erroneamente na umidade. Método de secagem por radiação infravermelha A determinação de umidade através da técnica de secagem por radiação infravermelha revela maior eficiência e redução significativa no tempo de secagem quando compara- da ao método convencional de estufa. Isso se deve à maior capacidade de penetração do calor no interior da amostra. O equipamento utilizado para a secagem consiste em uma balança que calcula a umidade pela diferença de peso, integrada a uma lâmpada de radiação infravermelha, capaz de atingir temperaturas próximas a 700 °C. Para rea- lizar a análise com precisão, é fundamental (Cecchi, 2003): ` Manter a amostra distante cerca de 10 cm da lâmpada para que não haja decom- posição do material; ` Que espessura do material esteja entre 10 mm e 15 mm; ` E que o peso da amostra varie entre 2,5 g e 10 g, dependendo do conteúdo de água. O tempo de secagem varia de 10 a 20 minutos, dependendo do conteúdo de água da amostra. Apesar da eficiência no processo de secagem, a lentidão desse método decor- re da análise de apenas uma amostra por vez, o que pode comprometer a repetibilidade dos resultados (Cecchi, 2003). Método de secagem em forno micro-ondas O método de secagem em forno micro-ondas é simples e rápido, porém não é um método padrão de análise de umidade. Fornos micro-ondas analíticos acoplados a ba- lanças digitais secam a amostra a partir da radiação eletromagnética na faixa de 3 MHz a 30.000 GHz. As micro-ondas aquecem o material de forma mais rápida e uniforme, tanto interna quanto externamente, facilitando a evaporação da água e evitando a for- mação de crosta característica do processo de secagem em estufa. Contudo, a amostra deve ser misturada com cloreto de sódio e óxido de ferro. O cloreto de sódio evita que a amostra espirre além do recipiente de análise e o óxido de ferro absorve a radiação de micro-ondas mais fortemente, reduzindo o tempo de secagem (Cecchi, 2003). 38 Análise e Composição de Alimentos: Água, Minerais e Carboidratos 2 Método de secagem em dessecadores A secagem realizada em dessecadores ocorre à temperatura ambiente, usando vácuo e substâncias químicas como o ácido sulfúrico, que absorvem a água. Contudo, essa técni- ca é excessivamente demorada, podendo prolongar a análise por meses (Cecchi, 2003). 1.3. MÉTODO DE KARL FISCHER O método de Karl Fischer é uma abordagem química amplamente empregada na aná- lise de alimentos para determinar a umidade presente. Esta técnica consiste na reação quantitativa da água com uma solução anidra de dióxido de enxofre e iodo, na presença de uma base orgânica em um solvente, frequentemente o metanol. Sua eficácia permite a detecção precisa de baixos teores de água. Contudo, a única limitação desse método reside na incompatibilidade com amostras que não reagem com os componentes pre- sentes no reagente de Karl Fischer (Instituto Adolfo Lutz, 2008). Para seguir essa metodologia, é essencial dispor do equipamento titulador Karl Fischer, equipado com eletrodos de platina. No início dos testes, o reagente de Karl Fischer precisa ser padronizado usando água e tartarato de sódio dihidratado. Além disso, o sol- vente utilizado requer pré-titulação para eliminar qualquer resquício de água presente. Na sequência, uma porção de amostra, contendo entre10 a 80 mg de água, deve ser introduzida na célula de titulação do equipamento para execução da análise. As reações envolvidas na análise estão descritas a seguir (Instituto Adolfo Lutz, 2008): Normalmente, este método é utilizado quando a secagem a vácuo não produz resul- tados satisfatórios para as amostras. Frutas desidratadas, vegetais, balas, chocolates, café torrado, óleos, gorduras e alimentos com alto teor de açúcares são exemplos re- presentativos de amostras para as quais essa metodologia é aplicável (Cecchi, 2003). 1.4. MÉTODOS INSTRUMENTAIS Por fim, os métodos instrumentais, fundamentados em princípios físicos e físico-quí- micos, também podem ser utilizados na determinação da umidade de alimentos. Es- tes métodos podem incluir absorção de radiação infravermelha, cromatografia gasosa, ressonância magnética nuclear, índice de refração, densidade, condutividade elétrica e constante dielétrica (Cecchi, 2003). 2. MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE CINZAS O teor de minerais em alimentos geralmente é determinado com base na quantidade de resíduo obtido por incineração a temperaturas em torno de 550-570 °C (Bolzan, 2013). a. C5H5N.I2 + C5H5N.SO2 + 3C5H5N + H2O 2C5H5N.HI + C5H5N.SO3 b. C5H5N.SO3 + CH3OHC5H5N(SO4)CH3 39 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Esse resíduo, mais conhecido como cinzas, representa a parte inorgânica remanescente na amostra após a decomposição dos compostos orgânicos, que são transformados em CO2, H2O e NO2. A cinza de alimentos é constituída majoritariamente por potássio (K), sódio (Na), cálcio (Ca) e magnésio (Mg); por quantidades menores de alumínio (Al), ferro (Fe), cobre (Cu), manganês (Mn) e zinco (Zn); e por traços de Iodo (I), flúor (F) e outros elementos. E os elementos minerais presentes nas cinzas se encontram na forma de óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos e cloretos a partir das condições de análise e da com- posição do alimento. No entanto, o teor de cinzas nem sempre representa toda a compo- sição inorgânica da amostra, já que alguns componentes, como sais, podem se reduzir ou volatilizar a essa temperatura. E a composição final das cinzas vai depender do tipo de alimento, de sua natureza e do método de determinação selecionado (Cecchi, 2003). Alimentos lácteos apresentam altas concentrações de cálcio (Ca) e fósforo (P). Já pro- dutos cárneos são ricos em ferro (Fe) e fósforo (P); frutos do mar apresentam concen- trações mais significativas de zinco (Zn); e vegetais podem ser fontes de manganês (Mn), cobre (Cu), enxofre (S) e cobalto (Co) (Cecchi, 2003). Na prática, a determinação do teor mineral pode ser realizada por meio da análise de cinzas totais ou pela identificação dos componentes individuais presentes nessas cin- zas. O teor de cinzas totais oferece indícios sobre diversas propriedades dos alimentos, tais como o conteúdo de frutas em geleias, as propriedades funcionais em gelatinas e a detecção de partículas de areia em alimentos, entre outros aspectos relevantes. Por ou- tro lado, a análise dos componentes individuais das cinzas revela os minerais presentes que são essenciais para o metabolismo, bem como aqueles que podem ser prejudiciais à saúde, como os resíduos metálicos de chumbo (Pb) e mercúrio (Hg), os quais exibem efeitos tóxicos e geralmente são provenientes de contaminações ou resíduos prove- nientes de processos nocivos (Cecchi, 2003). Para a análise de cinzas totais, a combinação dos métodos de análise para determinar o teor de umidade e o teor de cinzas pode ser vantajosa, promovendo a incineração do resíduo final após a determinação da umidade (Instituto Adolfo Lutz, 2008). O procedi- mento é realizado em um equipamento de incineração denominado mufla, uma espécie de forno que atinge altas temperaturas (Cecchi, 2003). Além da mufla, outros materiais também são necessários como cápsulas de porcelana, banho-maria, mufla, dessecador com sílica gel, chapa elétrica, balança analítica, espá- tula e pinça metálica (Instituto Adolfo Lutz, 2008). O procedimento descrito pelo Instituto Adolfo Lutz (2008) consiste em: ` Pesar de 5 a 10 g de amostra em uma cápsula de porcelana. A cápsula deve ter sido previamente aquecida em mufla a 550 °C, resfriada em dessecador até temperatura ambiente e pesada. ` Caso a amostra seja líquida, evapore inicialmente em banho-maria, seque em chapa elétrica, carbonize em baixa temperatura e incinere a 550 °C. ` A incineração deve prosseguir até que as cinzas estejam brancas ou ligeiramen- te acinzentadas. 40 Análise e Composição de Alimentos: Água, Minerais e Carboidratos 2 ` Após a incineração, aguarde até que a temperatura da mufla abaixe até 200 °C aproximadamente. Transfira as amostras para um dessecador e aguarde o res- friamento até temperatura ambiente. ` Pese as amostras e repita as operações de aquecimento e resfriamento até peso constante. A determinação do teor de cinzas pode variar dependendo do tipo de amostra e do objetivo da análise, levando à aplicação de metodologias adaptadas. No caso de alimentos que contenham sais metálicos alcalinos, é recomendado um tratamento inicial com uma solução diluída de ácido sulfúrico. Isso ajuda a evitar a retenção de proporções consideráveis de dióxido de carbono nas amostras nas condições de incineração. O material residual obtido nesse processo é denominado “cinzas sulfatadas”. Para a avaliação do teor de sílica (areia) existente na amostra, é comum realizar a determinação das cinzas insolúveis em ácido, tratadas com ácido clorídrico a 10% (v/v). Por fim, a análise de alcalinidade das cinzas pode oferecer informações úteis sobre a composição dessas cinzas (Instituto Adolfo Lutz, 2008). 3. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS Os carboidratos são abundantes e amplamente presentes na natureza, compõem apro- ximadamente 90% da matéria seca das plantas, sendo encontrados em alimentos de forma natural ou adicionada (Damodaran; Parkin, 2018). Exibem uma variedade de estruturas, tamanhos e configurações, com propriedades físicas e químicas distintas, podendo ser alvo de modificações químicas e bioquímicas para aprimoramento de suas características para uso em aplicações comerciais (Ribeiro; Seravalli, 2007). Os carboidratos são formados fundamentalmente por moléculas de carbono (C), hidro- gênio (H) e oxigênio (O) e por isso também são denominados de hidratos de carbono. Apresentam dupla função orgânica em suas moléculas – aldeído e álcool ou cetona e álcool – e dentre suas funções biológicas, normalmente, atuam como fonte de energia (4 kcal/g) ou como fonte de fibras (Bolzan, 2013). Exemplos de alimentos ricos em carboidratos são: cereais, pães, frutas, farinhas, doces e tubérculos (batata, mandioca, inhame, entre outros) (Pinheiro; Porto; Menezes, 2005). Para efeito de estudo, os carboidratos são classificados de acordo com seu peso mole- cular, dividindo-se em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos (Ribeiro; Seravalli, 2007). 3.1. MONOSSACARÍDEOS Os monossacarídeos são os carboidratos menores e mais simples, correspondendo a menor unidade estrutural de um carboidrato, também denominados de açúcares simples. Os monossacarídeos são unidades monoméricas e apresentam de 3 a 6 carbonos em suas moléculas, um grupo funcional carbonila (C=0 – aldeído ou cetona) e várias hidroxilas (OH) (Bolzan, 2013). Quanto ao grupo funcional são denominados de aldoses (presença de aldeído) ou cetoses (presença de cetona) e quanto ao número de carbonos podem ser identificados como trioses (3 carbonos), tetroses (4 carbonos), pentoses (5 carbonos) e hexoses (6 carbonos) (Pinheiro; Porto; Menezes, 2005). Os monossacarídeos mais 41 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co abundantes são as hexoses, com fórmula geral igual a C6H12O6, como a glicose, a frutose e a galactose (Nichelle; Mello, 2018). Quando unidos, formam estruturas maiores, sejam de oligossacarídeos ou polissacarídeos (Damodaran; Parkin,2018). Os monossacarídeos apresentam isomeria óptica, ou seja, suas moléculas têm a ca- pacidade de desviar a luz polarizada. O número de isômeros varia consideravelmente dependendo da estrutura do monossacarídeo, sendo o número máximo relacionado à quantidade de carbonos assimétricos na molécula, isto é, os carbonos que possuem quatro substituintes diferentes. Para saber mais sobre determinação isomeria óptica, consulte: SOLOMONS, T. W. G. Química Orgânica. 7. ed. v. 1. Trad. W. Oh Lin. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2001. SAIBA MAIS A glicose, constituída por uma aldose (grupo carbonila aldeídico) e cinco grupos hidro- xila, é o carboidrato mais elementar e, simultaneamente, o composto orgânico mais abundante. Por outro lado, a frutose é formada por uma cetose (grupo carbonila cetô- nico) e igualmente possui cinco grupos hidroxila. No entanto, a manose e a galactose compartilham a mesma composição que a glicose, divergindo apenas na conformação de um dos grupos hidroxila. As propriedades funcionais predominantes nos monossa- carídeos estão ligadas à higroscopicidade, atribuída à presença de um grande número de grupos polares (hidroxilas) em suas estruturas, bem como ao seu poder adoçante, resultante do sabor doce observado na maioria desses compostos, sendo a frutose a mais proeminente nesse aspecto (Bolzan, 2013). 3.2. OLIGOSSACARÍDEOS Os oligossacarídeos contêm entre 2 a 20 unidades de monossacarídeos unidas por ligações glicosídicas. Dentre os compostos pertencentes a este grupo, os dissacarí- deos se destacam, podendo ser homogêneos ou heterogêneos, dependendo de suas composições monoméricas. Nos alimentos, os dissacarídeos mais relevantes são a sacarose, a lactose e a maltose (Bolzan, 2013). A maioria dos dissacarídeos são deno- minados de açúcares redutores, pois apresentam a capacidade de reduzir íons, como prata e cobre. No entanto, a sacarose é a principal exceção (Ribeiro; Seravalli, 2007). A sacarose, conhecida popularmente como açúcar ou açúcar de mesa, é formada por uma unidade de glicose e uma unidade de frutose a partir de uma ligação α1 -> β2. As duas principais fontes comerciais de sacarose são a cana de açúcar e a beterraba açu- careira. A sacarose é amplamente utilizada no Brasil como substrato para produção de etanol por fermentação (Damodaran; Parkin, 2018 ), também é rapidamente absorvida pelo organismo, promovendo um aumento rápido nos níveis de glicose no sangue e ofe- recendo uma fonte imediata de energia para atividades físicas. Isso auxilia na criação e no acúmulo das reservas de glicogênio (Pinheiro; Porto; Menezes, 2005). 42 Análise e Composição de Alimentos: Água, Minerais e Carboidratos 2 ATENÇÃO 3.3. POLISSACARÍDEOS Os polissacarídeos são polímeros formados por mais de 20 unidades de monossacarí- deos. Apresentam elevado peso molecular e baixa capacidade de solubilizar-se água. De acordo com as funções biológicas, os polissacarídeos podem atuar como carboidra- tos de reserva de energia, como o glicogênio, ou como carboidratos estruturais, sendo a celulose e a quitina os representantes mais importantes (Nichelle; Mello, 2018). O glicogênio é um polissacarídeo digerível e consiste na forma de armazenamento dos carboidratos nos seres humanos no fígado e no tecido muscular (Silva, 2018). Dentro da área de alimentos, o amido, a pectina e a celulose são os compostos mais significa- tivos (Bolzan, 2013). O amido é a fonte de reserva mais importante nos vegetais, podendo ser encontrado em raízes, sementes e tubérculos de diversas fontes. O amido é considerado a maté- ria-prima mais acessível e abundante, especialmente para a alimentação humana. Sua estrutura é composta por uma combinação de dois polissacarídeos, a amilose e a amilo- pectina, em proporções que variam de acordo com a espécie e o estágio de maturação. A amilose é formada por uma cadeia linear de unidades de glicose unidas por ligações α 1,4, composta de 350 a 1000 unidades de glicose em sua estrutura. Já a amilopectina é uma molécula grande e de estrutura ramificada, constituída por 10 a 500 unidades de glicose. A diversidade dos tipos de amido confere propriedades distintas e múltiplos usos na indústria de alimentos, abrangendo aspectos nutricionais, tecnológicos, senso- riais, funcionais e estéticos (Ribeiro; Seravalli, 2007). A lactose, presente no leite em concentrações aproximadas de 5 a 8% no leite materno e de 4 a 5% do leite de vaca, é um dissacarídeo composto por uma unidade de galactose e uma unidade de glicose unidas por uma ligação β 1,4 (Pinheiro; Porto; Menezes, 2005). Por fim, a maltose é composta por duas unidades de glicose unidas por ligação α 1,4. Normalmente, gerada pela hidrólise de amido, é raramente encontrada de forma natural (Damodaran; Parkin, 2018). De modo geral, os oligossacarídeos também compartilham das mesmas propriedades funcionais descritas para os monossacarídeos, além da capacidade de inversão da di- reção da luz polarizada verificada para a sacarose na presença de agentes específicos, como a enzima invertase ou aquecimento em pH ácido. Esta inversão da sacarose é conhecida como açúcar invertido (Bolzan, 2013). Açúcar invertido O açúcar invertido é um xarope produzido a partir da sacarose. Sua inversão ocorre quando a sacarose é decomposta em glicose e frutose, geralmente através do aquecimento na presen- ça de uma substância ácida ou pela ação da enzima invertase. A indústria de alimentos utiliza essa técnica na produção de balas, doces e sorvetes para evitar a cristalização do açúcar comum, a qual pode conferir uma textura arenosa ao produto final (Silva, 2018). 43 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co A pectina é a denominação dada à uma família de compostos reconhecidos por sua habilidade específica de formar géis espessos, seja na presença de açúcar e ácido ou na presença de íons cálcio (Damodaran; Parkin, 2018). É amplamente utilizada, prin- cipalmente na produção de geleias. A pectina comercial é extraída da casca de frutas cítricas e do bagaço da maçã, sendo resultado de uma indústria de subprodutos que se desenvolveu utilizando os resíduos da indústria alimentícia (Ribeiro; Seravalli, 2007). A composição e as propriedades da pectina variam conforme a fonte da extração, os processos utilizados para sua obtenção e os tratamentos posteriores realizados. A celulose é o principal componente presente na parede celular de vegetais superiores, encontrando-se abundantemente distribuída na natureza. A celulose compõe um terço de toda a matéria vegetal do mundo, é insolúvel em água e pode desempenhar o papel de fibra dietética, uma vez que não é digerida pelo homem (Ribeiro; Seravalli, 2007). Sua estrutura linear e plana permite que as moléculas de celulose se unam por meio de ligações de hidro- gênio, formando aglomerados fibrosos e policristalinos (Damodaran, Parkin, 2018). Assim como a celulose, existem outros compostos que se enquadram na categoria de fibras alimentares. Essas fibras são polissacarídeos que não são quebrados pelas en- zimas humanas, portanto, passam pelo organismo sem serem digeridos, não liberando energia. Podemos classificar as fibras alimentares como solúveis em água ou insolú- veis, sendo que as insolúveis incluem a celulose e a hemicelulose. A lignina, apesar de ser uma fibra alimentar insolúvel, não é considerada um carboidrato (Silva, 2018). 4. IMPORTÂNCIA NUTRICIONAL DA COMPOSIÇÃO DOS CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS Os carboidratos atribuem diversas características aos alimentos, seja pela sua presen- ça natural ou adição intencional, dependendo de sua estrutura, concentração e condi- ções específicas do alimento. Esses compostos desempenham um papel significativo no valor nutricional do alimento, fornecendo também energia na forma de calorias (Ri- beiro; Seravalli, 2007). Dessa forma, as principais funções nutricionais desempenhadas pelos carboidratos nos organismos são (Pinheiro; Porto; Menezes, 2005): ` Fonte deenergia: no corpo humano, os carboidratos são acumulados sob a forma de glicogênio e nos vegetais, como amido. São utilizados como fonte de energia, essenciais para a contração de músculos e outras funções biológicas. ` Preservação de proteínas: com a diminuição das reservas de glicogênio, as proteínas se mobilizam para a produção de glicose, reduzindo de forma tempo- rária os estoques da proteína muscular corporal. Em condições extremas, ocorre a perda significativa do tecido magro (massa muscular). ` Proteção contra corpos cetônicos: assim como na preservação de proteí- nas, os carboidratos também são essenciais na proteção contra corpos cetôni- cos. Quando o suprimento de carboidrato é insuficiente por dieta inadequada ou excesso de exercícios, o corpo mobiliza mais gorduras para o consumo e isso pode resultar em um acúmulo de substâncias ácidas (corpos cetônicos) prejudiciais ao organismo. 44 Análise e Composição de Alimentos: Água, Minerais e Carboidratos 2 ` Combustível para o sistema nervoso central: os carboidratos são essenciais para o cérebro que necessita de glicose como fonte de energia. ` Fibras dietéticas: a adição de celulose em produtos alimentícios confere um aumento no conteúdo de fibra dietética. Apesar dos inúmeros aspectos nutricionais positivos, é crucial prestar atenção ao consu- mo de carboidratos simples, como os monossacarídeos e oligossacarídeos. Devido às suas estruturas moleculares menores, esses carboidratos são absorvidos rapidamente pelo organismo, resultando em aumentos bruscos nos níveis de insulina no sangue (pi- cos de insulina) (Nichelli; Mello, 2018). Indivíduos com deficiência na produção de insu- lina, combinada com dietas ricas em carboidratos simples, podem apresentar sintomas agudos e desenvolver complicações crônicas características de diabetes. Dessa forma, é essencial considerar esses fatores ao planejar a ingestão de carboidratos na dieta. No entanto, os carboidratos complexos, como os polissacarídeos, são absorvidos de maneira mais gradual, uma vez que precisam ser quebrados em partes menores para que possam ser aproveitados pelos organismos. Esse processo resulta em níveis mais estáveis de insulina ao longo do tempo, favorecendo o consumo de alimentos como ba- tata-doce, mandioca, arroz e massas integrais. Esses carboidratos complexos também proporcionam uma sensação prolongada de saciedade, sendo recomendados para pes- soas com diabetes, indivíduos buscando perda de peso, praticantes de atividades físicas e aqueles interessados em melhorar os níveis de colesterol (Wardlaw; Smith, 2013). Além da função nutricional, os carboidratos também desempenham funções estruturais essenciais para diversos organismos. Eles são responsáveis por conferir forma e sus- tentação a estruturas biológicas, como a celulose em vegetais, o peptidoglicano pre- sente na parede celular de bactérias e a quitina compõe o exoesqueleto de artrópodes (Nichelle; Mello, 2018). Os carboidratos também são encontrados na estrutura externa das células, onde se ligam a outras moléculas, como proteínas (formando glicoproteínas) ou lipídeos (for- mando glicolipídeos). Essas conexões atuam como receptores e sinalizadores, permi- tindo a interação com outras moléculas e desempenhando um papel fundamental na comunicação celular (Nichelle; Mello, 2018). Em vista das funções nutricionais dos carboidratos, a ingestão insuficiente pode trazer prejuízos significativos para o organismo humano de forma geral. 5. PROPRIEDADES FUNCIONAIS DOS CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS Os carboidratos, quando presentes nos alimentos ou adicionados intencionalmente, po- dem conferir uma variedade de propriedades funcionais a esses produtos. Na indústria de alimentos, os monossacarídeos e oligossacarídeos são comumente utilizados como umectantes, plastificantes, texturizantes, intensificadores de sabor e adoçantes. Uma das características principais desses carboidratos é a sua capacidade 45 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co de formar ligações de hidrogênio com a água, tornando-os altamente higroscópicos, ou seja, capazes de absorver água do ambiente. A elevada higroscopicidade pode resultar em uma textura pegajosa em alimentos que contenham principalmente monossacarí- deos como a frutose. Além disso, a habilidade de ligar-se com a água também confere a propriedade de umectância. Quanto à textura dos alimentos, esta é influenciada pela alta solubilidade dos açúcares em água, variando conforme o estado físico do carboi- drato e suas interações com a água. Os açúcares podem formar soluções supersa- turadas, resultando em consistência sólida e transparência, ou podem cristalizar-se, alterando suas características (Ribeiro; Seravalli, 2007). Em diversos alimentos, especialmente aqueles submetidos a processos de secagem ou lio- filização, a presença de carboidratos é fundamental para preservar compostos aromáticos voláteis e pigmentos naturais. Certos polissacarídeos, como a goma arábica, destacam-se por sua eficácia nesse papel, criando uma camada protetora ao redor dos compostos de sabor e aroma, protegendo-os contra degradação e perdas (Ribeiro; Seravalli, 2007). Embora os carboidratos ofereçam várias propriedades funcionais, a doçura talvez seja a mais amplamente reconhecida e valorizada. A intensidade do sabor doce varia confor- me o tipo de açúcar e sua concentração no alimento, tendo a sacarose como o padrão de referência com uma pontuação de 100. Exceto pela sacarose, a doçura diminui à medida que o número de unidades de monossacarídeos na molécula do carboidrato aumenta, visto que apenas a unidade de monossacarídeo interage com os receptores na língua (Ribeiro; Seravalli, 2007). Além das propriedades funcionais conferidas pelos monossacarídeos e oligossacaríde- os descritas, os polissacarídeos também contribuem de forma significativa e desempe- nham diferentes funções na produção dos alimentos. Os amidos têm um papel específico na criação de texturas com características desejá- veis, oferecendo corpo e consistência aos produtos. Essa aplicação do amido se deve à sua habilidade de gelatinizar quando em contato com água e submetido ao calor, resul- tando no aumento da viscosidade e na formação de uma pasta. Diante desse aspecto, vários fatores afetam a condição de gelatinização do amido, para isso os amidos têm sido modificados física ou químicamente a fim de se tornem mais resistentes às condições uti- lizadas pelas indústrias. De maneira ampla, o amido tem sido utilizado em várias funções na indústria alimentícia, desempenhando papéis como espessante, estabilizante, fortale- cedor de espuma, agente gelificante, para moldagem, revestimento e cobertura, além de agir como umectante, entre outras aplicações (Ribeiro; Seravalli, 2007). A celulose, além de incrementar o teor de fibras nos alimentos, pode proporcionar frescor e manter a umidade, principalmente em produtos de panificação. A adição de celulose em pó ao pão é uma prática comum para aumentar seu volume, sem acrés- cimo significativo de calorias (Damodaran; Parkin, 2018). Tratamentos químicos mais intensos na molécula de celulose também podem gerar produtos com propriedades extremamente úteis para a indústria de alimentos. Esses tratamentos normalmente de- correm do uso de hidróxido de sódio e o derivado obtido mais empregado tem sido a carboxi-metil-celulose (CMC), com propriedades reológicas vantajosas para a aplicação em alimentos (Ribeiro; Seravalli, 2007). 46 Análise e Composição de Alimentos: Água, Minerais e Carboidratos 2 Junto aos amidos e à celulose, os hidrocolóides, conhecidos como gomas, constituem outros compostos frequentemente empregados na indústria, principalmente de alimen- tos, por sua notável capacidade de texturização. Estas substâncias são polímeros de cadeias longas, com elevado peso molecular, comumente obtidos a partir de algas ma- rinhas, sementes, exsudatos de árvores, colágeno animal ou produzidospor microrga- nismos. Todas as gomas, em diferentes graus, têm a capacidade de dissolver-se ou dispersar-se na água, resultando no aumento da viscosidade; elas funcionam como espessantes e podem ou não exibir propriedades gelificantes. As principais gomas em- pregadas em alimentos são (Ribeiro; Seravalli, 2007): Goma guar: é um polissacarídeo extraído das sementes de Cyamopsis tetragonolobus. Ao ser hidratada com água, sua dissolução é rápida, não gerando gel e produzindo dispersões de alta viscosidade, as quais podem ser reduzidas com o excesso de sacarose. Em conjunto com o amido e outras gomas, atua sinergicamente. Goma locusta: Proveniente das sementes da planta Ceratonia siliqua. Sua solubilização ocorre em temperaturas elevadas (>85 °C), sendo levemente solúvel em água em tempera- tura ambiente. Não forma gel por si só, mas apresenta propriedades sinérgicas quando com- binada com outras gomas. Menos utilizada que a goma guar devido ao custo e à limitação na capacidade de dispersão. Goma arábica: obtida das árvores da espécie Acacia, esta goma é solúvel em água e resulta em dispersões de baixa viscosidade. Previne ou retarda a cristalização do açúcar em confei- tos, estabiliza emulsões, funciona como espessante e atua como agente fixador de aromas, graças à sua habilidade de encapsulamento. Goma tragacante: originada de exsudados da planta Astragalus, é frequentemente empre- gada em temperos para saladas devido à sua estabilidade diante do calor e condições áci- das. Além disso, a goma tragacante também confere corpo e textura a sobremesas ácidas. Goma carragena: obtida a partir de algas Chondrus crispus. Essa goma é capaz de formar géis firmes e resistentes. Seu uso é difundido em leites achocolatados para evitar a precipita- ção do chocolate, desempenhando igualmente o papel de estabilizante em emulsões, como no caso de queijo fundido, e reduzindo a absorção de óleo em frituras. Agar-agar: extraída de algas vermelhas da classe Rhodophycea, exibe propriedades muito semelhantes à goma carragena. Seu poder de formar géis reversíveis ocorre mediante resfria- mento da dispersão aquosa quente. Essa particularidade possibilita uma vasta gama de aplica- ções em alimentos, bem como em áreas microbiológicas, bioquímicas e na biologia molecular. Alginato: obtido de algas marrons do tipo Phaeophyceae, este composto forma gel em tempe- ratura ambiente na presença de pequenas quantidades de íons cálcio ou de outros metais bi ou trivalentes. É amplamente empregado para aumentar a viscosidade em baixas concentrações, como nos sucos de frutas. É comum encontrar sua aplicação em recheios de tortas, coberturas de bolos, pudins, sorvetes e até mesmo em cerveja, onde atua como estabilizante de espuma. Goma xantana: polissacarídeo extracelular produzido por microrganismos da espécie Xantho- monas, é adequado para a estabilização de dispersões aquosas, suspensões e emulsões. As dispersões de goma xantana apresentam um comportamento pseudoplástico, fundamental para a liberação de odores voláteis e para garantir maciez e aparência visual desejável ao produto. 47 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Goma gelana: polissacarídeo extracelular gerado pela bactéria Sphinggomonas elodea, é capaz de formar géis transparentes em concentrações extremamente baixas, representando cerca de metade a um terço da quantidade requerida para formação de géis com agar e carragena. Este polissacarídeo exibe uma notável estabilidade, inclusive em produtos ácidos. Goma konjac: obtida a partir do tubérculo Amorphophallus konjac, essa goma demonstra excelente capacidade de espessamento e formação de gel, conferindo propriedades de tex- tura distintas aos produtos alimentícios. Resiste bem ao calor e às condições ácidas, além de possuir elevado teor de fibras. É comumente empregada em produtos lácteos, como sorvetes e cream cheese, apesar de ter sua aplicação limitada devido ao custo elevado. 6. MÉTODOS DE IDENTIFICAÇÃO DE CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS Para avaliar o conteúdo de carboidratos nos alimentos, é necessário obter uma solução aquosa dos açúcares, livre de substâncias interferentes, para subsequente identificação e quantifica- ção. Os possíveis interferentes incluem pigmentos solúveis, substâncias opticamente ativas (tais como aminoácidos), componentes fenólicos, lipídeos e proteínas. Essas substâncias podem ser removidas por meio de técnicas de descoloração, tratamento com resinas de troca iônica ou clarificação usando agentes clarificantes, os quais precipitam as substâncias que poderiam in- terferir na análise física ou química dos carboidratos. Contudo, a escolha do agente clarificante deve ser adequada ao tipo de alimento em análise, à natureza e quantidade das substâncias interferentes presentes, assim como ao método proposto para a análise (Cecchi, 2003). Os principais agentes clarificantes utilizados na análise de carboidratos, conforme des- critos por Cecchi (2003), incluem: ` Solução básica de acetato de chumbo empregada na determinação polarimétri- ca de soluções coloridas, devido à sua capacidade de descolorir a solução. ` Ácido fosfotúngstico e ácido tricloroacético, os quais precipitam as proteínas sem provocar descoloração. ` Ferricianeto de potássio e sulfato de zinco, que também precipitam as proteínas, embora possam causar leve descoloração na amostra. ` Sulfato de cobre, amplamente utilizado na determinação de lactose em leite. Os testes qualitativos de identificação dos carboidratos também descritos por Cecchi (2003) são baseados em: ` Reações coloridas provenientes da decomposição de açúcares em ácidos fortes e outros compostos orgânicos condensados. ` Propriedades redutoras do grupo carbonila. Os métodos clássicos de análise química para determinação de açúcares redutores em alimentos geralmente se baseiam na redução de íons de cobre em soluções alcalinas. 48 Análise e Composição de Alimentos: Água, Minerais e Carboidratos 2 Contudo, as reações coloridas resultantes das propriedades redutoras dos açúcares não são específicas, requerendo a eliminação de outros componentes redutores (Nichelle; Mello, 2018). Açúcares redutores contêm um grupos aldeído ou cetona e, portanto, reduzem, em soluções alcalinas, sais de cobre, prata, bismuto e mercúrio, a compostos de valência menor ou ao estado metálico. A solução de Fehling é o reagente mais conhecido, baseado na redução do cobre. Essa solução é preparada a partir de outras duas soluções distintas, uma contendo sulfato cúprico (Fehling A) e outra com tartarato de sódio e potássio e hidróxido de sódio (Fehling B). Dependendo da concentração de açúcar presente na amostra, o aquecimento com a solução de Fehling produzirá uma solução ou um precipitado com coloração variando de laranja a vermelho-tijolo (Cecchi, 2003). Existem, também, métodos baseados na desidratação de açúcares por meio da adição de ácidos concentrados (como sulfúrico, clorídrico e fosfórico), seguidos pela coloração por compostos orgânicos, além da simples redução de compostos orgânicos e forma- ção de outros compostos com coloração mensurável na região visível do espectro ele- tromagnético (Nichelli; Mello, 2018). Em outras palavras, é possível obter uma colora- ção característica ao adicionar outros compostos orgânicos aos produtos resultantes da decomposição dos açúcares em meio ácido. Esses compostos podem variar de fenóis, aminas aromáticas, compostos sulfurados, ureia, até antronas, entre outros. Alguns rea- gentes são seletivos para determinados tipos de açúcares, alguns fornecem várias rea- ções coloridas dependendo do tipo de açúcar presente, enquanto outros têm aplicações mais amplas. Entre esses compostos, o fenol e a antrona são os mais empregados, tanto em métodos qualitativos quanto quantitativos (Cecchi, 2003). O método de determinação usando o reagente fenol com ácido sulfúrico é considerado simples, rápido, sensível, preciso, específico e amplamenteutilizado para análise de carboidratos. Praticamente todas as classes de açúcares, incluindo seus derivados, oligossacarídeos e polissacarídeos, podem ser determinadas por meio desse método. A coloração obtida na identificação é estável, garantindo resultados reproduzíveis. Além disso, esse método enfrenta poucos problemas com interferências e é excelente para determinação de açúcares separados por cromatografia (Cecchi, 2003). Por outro lado, a antrona (9,10-diidro-9-oxiantraceno) reage com carboidratos em uma solução de ácido sulfúrico concentrado, resultando em uma coloração característica de tonalidade verde-azulada. Essa coloração é atribuída à reação dos produtos de degra- dação, como o hidroximetilfurfural ou o furfural, com a antrona. Os resultados mais pre- cisos para essa análise são obtidos quando realizada em soluções puras de hexoses ou seus polímeros (Cecchi, 2003). 7. MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS Quanto à determinação quantitativa de carboidrato, a literatura descreve métodos es- tabelecidos para a determinação de açúcares totais e redutores. Via de regra, para a determinação dos açúcares totais, os açúcares não redutores são convertidos em açúcares redutores a partir de hidrólise ácida. Dentre os métodos descritos, os mais empregados são (Cecchi, 2003): 49 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co ` Método Munson-Walker: abordagem gravimétrica baseada na redução de co- bre a partir dos grupos redutores presentes nos açúcares; ` Método Lane-Eynon: análise titrimétrica que também se baseia na redução do cobre por grupos redutores dos açúcares; ` Método Somogyi: técnica microtitrimétrica baseada também na redução de co- bre a partir dos grupos redutores dos açúcares. ` Métodos cromatográficos; ` Métodos ópticos. O método Munson-Walker emprega os reagentes de Fehling (A e B) com os açúcares redutores, resultando na formação de um precipitado de óxido de cobre. No entanto, essa reação de redução do cobre pelos açúcares redutores não é estequiométrica. Existem tabelas que correlacionam o peso do precipitado de óxido de cobre com a quantidade de açúcar para cada tipo específico de açúcar ou através da calibração com soluções padrão de cada açúcar. Comumente, os resultados de açúcares totais e redutores são expressos em termos de glicose (Cecchi, 2003). O método Lane-Eynon também utiliza os reagentes de Fehling. Nesse método, uma so- lução de açúcar é adicionada lentamente, a partir de uma bureta, a uma mistura (1:1) das duas soluções de Fehling em ebulição. Quando próximo ao ponto de viragem, adiciona-se 1 mL de uma solução aquosa de azul de metileno a 2%, que é o indicador responsável por indicar a mudança de cor, passando do azul para a incolor. No entanto, devido à pre- sença do precipitado de cor vermelho-tijolo, a viragem da solução ocorre do azul para o vermelho-tijolo. Para realizar essa técnica, é crucial manter a solução em constante ebuli- ção durante a titulação, e o processo de titulação não deve ultrapassar os 3 minutos para evitar decomposição resultantes do aquecimento prolongado (Cecchi, 2003). O método de Somogyi é classificado como um método microtitulométrico, sendo utiliza- do para determinar concentrações reduzidas de açúcares. A quantificação é realizada por diferença, ao se medir a quantidade de um reagente adicionado em excesso, mas de concentração conhecida, que não reagiu com os açúcares redutores. Os açúcares redutores reduzem o cobre a óxido cuproso, o qual é posteriormente oxidado pelo iodo. O iodo é adicionado em excesso a partir do iodeto de potássio como fonte. O excesso de iodo é titulado com tiossulfato de sódio. Vale ressaltar que essas reações não são estequiométricas e os reagentes devem ser padronizados utilizando uma solução co- nhecida de açúcar (Cecchi, 2003). Nos métodos cromatográficos, a determinação dos açúcares é realizada de maneira individual devido à capacidade da cromatografia de separar os diversos tipos de açú- cares presentes na amostra. Esses métodos cromatográficos incluem técnicas como cromatografia em papel, cromatografia em camada delgada, cromatografia em coluna, cromatografia gasosa e cromatografia líquida de alta eficiência (Cecchi, 2003). Por fim, destacam-se a refratometria, a polarimetria e a densimetria como métodos ópticos para a determinação de açúcares. Na refratometria, é mensurado o índice de 50 Análise e Composição de Alimentos: Água, Minerais e Carboidratos 2 SAIBA MAIS refração da solução de açúcar por meio de um instrumento conhecido como refratô- metro. Esse aparelho determina os açúcares totais na solução, considerando-os como sólidos solúveis, sendo amplamente utilizado no controle de qualidade de xaropes, ge- leias, sucos de frutas, entre outros produtos. A polarimetria, por sua vez, emprega um polarímetro para medir a rotação óptica de uma solução pura de um açúcar. Enquanto isso, a densimetria avalia a gravidade específica de uma solução de açúcar, que varia de acordo com a concentração de açúcar em uma temperatura específica. Para realizar a densimetria, utiliza-se um hidrômetro especial que mensura a concentração de açúcar em porcentagem a 20 °C. Os resultados obtidos são exatos para soluções puras de açúcares e aproximados para alimentos com teor de açúcar (Cecchi, 2003). Para saber mais sobre determinação de açúcares redutores e não redutores, leia: DEMIATE, Ivo Mottin et al. Determinação de açúcares redutores e totais em alimentos. Com- paração entre método colorimétrico e titulométrico. Publicatio UEPG: Ciências Exatas e da Terra, Agrárias e Engenharias-ATIVIDADES ENCERRADAS, [S. I.], v. 8, n. 01, 2002. CONCLUSÃO A compreensão da composição dos alimentos é fundamental não apenas para os as- pectos nutricionais, mas também para assegurar e preservar suas propriedades quími- cas e microbiológicas. Neste contexto, esta unidade concentrou-se no estudo da umi- dade, dos minerais e dos carboidratos, componentes frequentemente avaliados como base da composição centesimal de alimentos. A avaliação do teor de água nos alimentos, conhecido como umidade, é essencial para garantir a estabilidade, qualidade e manutenção da composição do produto. A análise do conteúdo mineral, referido como teor de cinzas, é importante na composição centesimal dos alimentos, pois proporciona uma estimativa inicial da quantidade de minerais presen- tes em uma amostra específica. Além disso, a determinação dos carboidratos, compo- nentes amplamente distribuídos e abundantes nos alimentos, é crucial, dado que essa classe de substâncias desempenha diversas funções, tanto nutricionais quanto tecnológi- cas, além de servir como matéria-prima para outros processos biotecnológicos. Portanto, compreender as principais características e funções desses componentes, bem como selecionar métodos de análise apropriados para suas determinações, é es- sencial para os profissionais de alimentos atuantes na área de bromatologia. 51 2 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOLZAN, Rodrigo Cordeiro. Bromatologia. Frederico Westphalen – RS: Universidade Federal de Santa Ma- ria (UFSM) - Colégio Agrícola de Frederico Westphalen, 2013. Disponível em: https://www.fucap.edu.br/biblio- teca/livroson/livro3.pdf. Acesso em: 31 out. 2023. CECCHI, Heloísa Máscia. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. Campinas – SP: Editora da UNICAMP, 2003. DAMODARAN, Srinivasan; PARKIN, Kirk L. Química de alimentos de Fennema. Porto Alegre – RS: Artmed editora, 2018. INSTITUTO ADOLFO LUTZ (IAL). Normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz: métodos físico-químicos para análise de alimentos. São Paulo – SP: IAL, 2008. LANE, J. H.; EYNON, L. Methods for determination of reducing and nonreducing sugars. Journal of Science, London, v. 42, p. 32-37, 1923. NICHELLE, Pryscila G.; MELLO, Fernanda Robert D. Bromatologia. Porto Alegre:Grupo A - SAGAH, 2018. Recurso online. PINHEIRO, Denise Maria; PORTO, Karla Rejane de Andrade; MENEZES, Maria Emília da Silva. A Química dos Alimentos: carboidratos, lipídeos, proteínas, vitaminas e minerais. Maceió – AL: Ed UFAL, 2005. Dis- ponível em: https://www.academia.edu/29182461/A_Qu%C3%ADmica_dos_Alimentos_carboidratos_lip%- C3%ADdeos_prote%C3%ADnas_vitaminas_e_minerais. Acesso em: 01 ago. 2024. RIBEIRO, Eliana Paula; SERAVALLI, Elisena AG. Química de alimentos. São Paulo – SP: Editora Blucher, 2007. SILVA, Priscila Souza da. Bioquímica dos alimentos. Porto Alegre – RS: SAGAH, 2018. Recurso online. WARDLAW, Gordon M.; SMITH, Nane M. Nutrição contemporânea. Porto Alegre – RS: AMGH Editora, 2013. 52 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 UNIDADE 3 ANÁLISE E CARACTERIZAÇÃO DOS ALIMENTOS: PROTEÍNAS, LIPÍDEOS E PROCESSOS DE ESCURECIMENTO INTRODUÇÃO Além dos componentes já estudados na unidade 2, as proteínas e os lipídeos repre- sentam outras classes de compostos químicos encontrados nos alimentos, estando relacionados a uma ampla variedade de propriedades nutricionais e funcionais. As proteínas desempenham um papel fundamental nos sistemas biológicos e na cons- tituição das células. Compreender as características físico-químicas das proteínas é crucial para melhorar tanto o valor nutricional quanto o desempenho funcional dos ali- mentos, assim como para explorar novas fontes de proteínas alternativas, garantindo a segurança alimentar para as demandas futuras. Os lipídeos, encontrados nos alimentos como óleos (em estado líquido) ou gorduras (em estado sólido), também têm sido objeto de maior interesse nas últimas décadas em pesquisas e desenvolvimento de alimentos. Isso se deve ao seu papel significativo na qualidade dos alimentos, contribuindo para características como textura, sabor, valor nutricional e teor calórico. Neste contexto, é essencial adquirir conhecimentos mais aprofundados sobre esses compostos para compreender plenamente a qualidade nutricional dos alimentos. Esta unidade também se dedica ao estudo e entendimento dos processos de escurecimento enzimático e não enzimático, fenômenos comuns durante o processamento e armaze- namento dos alimentos. Vamos iniciar nossos estudos? 1. PROTEÍNAS As proteínas são compostos poliméricos complexos formados por 21 aminoácidos di- ferentes ligados através de ligações peptídicas, presentes em vários alimentos impor- tantes da dieta humana, como carnes, peixes, ovos, leites e leguminosas. O número total de aminoácidos presentes em uma proteína pode variar de dezenas até milhares de unidades (Bolzan, 2013). Essa classe de compostos é fundamental para a vida, de- sempenhando papel central nos sistemas biológicos. A importância destes compostos é ressaltada inclusive na palavra proteína derivada do grego proteois, que significa primeiro tipo. As diversas funções biológicas desempenhadas pelas proteínas são pos- síveis graças à complexidade de suas composições, resultando em uma ampla gama de estruturas tridimensionais (Damodaran; Parkin, 2018). Em termos dos elementos químicos presentes nas moléculas, a composição das pro- teínas em base mássica é formada por aproximadamente 50–55% de carbono, 6–7% 53 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co de hidrogênio, 20–23% de oxigênio, 12–19% de nitrogênio e de 0,2–0,3% enxofre (Da- modaran; Parkin, 2018). Além dos aminoácidos, as proteínas também podem ser com- postas por outros componentes como minerais (ferro, cobre, fósforo e outros), e grupos químicos específicos, como o grupo heme presente na hemoglobina (Bolzan, 2013). A configuração da estrutura proteica é frequentemente descrita a partir de diferentes níveis conhecidos como estrutura primária, secundária, terciária e quaternária. A estru- tura primária refere-se à sequência específica de aminoácidos que compõem a cadeia polipeptídica da proteína. A conexão entre os aminoácidos, conhecida como ligação peptídica, é uma ligação covalente planar altamente estável formada entre o nitrogênio de um grupo α-amino de um aminoácido e o carbono do grupo α-carboxílico de outro aminoácido, conforme apresentado na Figura 01 (Ribeiro; Seravalli, 2007). Figura 01. Ligação peptídica Fonte: elaborada pela autora. A estrutura secundária é o nível inicial de organização tridimensional da cadeia poli- peptídica, determinado pela sequência específica de aminoácidos na estrutura primária e relacionado ao número e à disposição dos aminoácidos ao longo da cadeia polipep- tídica. As formas mais comuns de estrutura secundária incluem a α-hélice, diferentes tipos de hélices, folhas beta, pregas beta e lâminas, conforme apresentado na Figura 2. A estabilidade dessa estrutura está associada às ligações de hidrogênio formadas ao longo da cadeia e às interações entre as cadeias laterais, que direcionam a organi- zação espacial para um nível superior de conformação, denominada estrutura terciária (Ribeiro; Seravalli, 2007). R1 R1 R2 R2 H H H 3 N CH C OH H N CH COO H 3 N CH C N CH COO O O H2O H2O 54 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 Figura 02. Estrutura secundária das proteínas Fonte: elaborada pela autora. Fonte: pngwing.com HelíceFolha Beta Pregueada A estrutura terciária (Figura 03) indica o encurvamento e a torção da cadeia em três dimensões. A partir da estrutura secundária, a cadeia polipeptídica demonstra uma pro- pensão para se torcer no espaço, tanto em torno de si mesma quanto em relação a ou- tras cadeias semelhantes, buscando maior estabilidade e diminuição de volume. Essa nova organização resulta na formação de estruturas globulares e estruturas cilíndricas, esta última denominada de fibrosas (Ribeiro; Seravalli, 2007). Figura 03. Estrutura terciária das proteínas A estrutura quaternária (Figura 04) é proveniente da associação entre cadeias polipep- tídicas, ocorrendo somente em proteínas compostas por mais de uma cadeia. Essa as- 55 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Fonte: pngwing.com sociação é originada pelas interações, sejam elas de caráter permanente ou transitório, que se estabelecem entre os resíduos polares e apolares presentes na superfície das estruturas secundárias das cadeias polipeptídicas, seja entre cadeias iguais ou diferen- tes, resultando em arranjos simétricos ou assimétricos (Ribeiro; Seravalli, 2007). Figura 04. Estrutura quaternária das proteínas Contudo, a estrutura conformacional das proteínas é delicada e suscetível a mudanças diante de condições diversas. Essa alteração na estrutura (seja secundária, terciária ou quaternária), sem que haja a ruptura das ligações peptídicas presentes na estrutura pri- mária, é conhecida como desnaturação proteica. A desnaturação proteica pode ser re- versível ou irreversível, dependendo das ligações que mantêm a sua conformação, da intensidade e dos agentes desnaturantes envolvidos. Esses agentes podem ser classifi- cados como físicos (tais como calor, frio, radiação, ultravioleta, ultrassom, agitação etc.) e químicos (incluindo variações de pH, solventes, ureia etc.). Eles são responsáveis por induzir diferentes estados estruturais na proteína; por exemplo, o calor geralmente cau- sa desnaturação irreversível, enquanto a ureia frequentemente possibilita reversibilidade, permitindo a regeneração da proteína em sua forma nativa (Ribeiro; Seravalli, 2007). 1.1. CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS As proteínas podem ser categorizadas como simples, conjugadas ou derivadas. As pro- teínas simples são constituídas unicamente por aminoácidos, enquanto as proteínas conjugadas são compostas por uma porção proteica feita de aminoácidos e uma por- ção não protéica, conhecida como grupo prostético, que pode ser composta por um lipídeo, ácido nucleico, carboidrato, composto inorgânico,entre outros. Por outro lado, as proteínas derivadas podem ser obtidas a partir de proteínas simples ou conjugadas, mediante processos de hidrólise ácida ou enzimática (Ribeiro; Seravalli, 2007). 56 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 As proteínas também podem ser classificadas com base em sua organização estrutural, sendo divididas em proteínas globulares e proteínas fibrosas. As proteínas globulares adotam formas esféricas ou elipsoidais devido ao dobramento das cadeias polipeptí- dicas sobre si mesmas, enquanto as proteínas fibrosas possuem uma estrutura linear e torcida em suas cadeias polipeptídicas. Em sua maioria, as enzimas pertencem ao grupo das proteínas globulares, enquanto as proteínas fibrosas apresentam frequente- mente função estrutural (Damodaran; Parkin, 2018). Ainda, as proteínas são divididas conforme as diversas funções biológicas que exer- cem, abrangendo papéis como catalisadores enzimáticos, estruturais, contráteis (como miosina, actina e tubulina), hormonais (como insulina e hormônio do crescimento), transportadoras (como albumina sérica, transferrina e hemoglobina), anticorpos (imuno- globulinas), proteínas de armazenamento (como albumina do ovo e proteínas presentes nos grãos) e proteínas protetoras (toxinas e alérgenos). As proteínas de armazena- mento são frequentemente identificadas em ovos e grãos, atuando como fonte de nitro- gênio para a germinação de sementes e embriões. Enquanto, as proteínas protetoras desempenham papel nos mecanismos de defesa em alguns microrganismos e animais (Damodaran; Parkin, 2018). Outra forma de classificar as proteínas está relacionada à sua capacidade de se dissol- ver em diferentes solventes. Segundo a solubilidade, as proteínas podem ser categori- zadas da seguinte maneira (Ribeiro; Seravalli, 2007): ` Albuminas: solúveis em água e coagulam quando expostas ao calor. Exemplos notáveis são a ovoalbumina e a lactoalbumina. ` Globulinas: têm baixa solubilidade ou são insolúveis em água, coagulando-se quando submetidas ao calor. Elas se dissolvem em soluções salinas diluídas em pH 7,0. Exemplos incluem a miosina, a ovoglobulina e a lactoglobulina. ` Prolaminas: são insolúveis em água e em soluções salinas, porém solúveis em etanol. Exemplos conhecidos são a gliadina (presente em trigo e centeio) e a zeína (encontrada no milho). ` Glutelinas: insolúveis em água, soluções salinas e etanol. Encontradas exclusi- vamente em plantas, essas proteínas são solúveis em soluções ácidas e alcali- nas diluídas. Um exemplo é a glutenina, presente no trigo. ` Escleroproteínas: são proteínas com estrutura fibrosa, não solúveis nos solven- tes mencionados anteriormente. Exemplos são o colágeno e a queratina. De modo geral, as variações na estrutura e nas funções das proteínas surgem devido a mu- danças na sequência de aminoácidos, na natureza e na proporção dos aminoácidos presen- tes, bem como no comprimento das cadeias de polipeptídeos (Damodaran; Parkin, 2018). 1.2. IMPORTÂNCIA NUTRICIONAL DAS PROTEÍNAS As proteínas desempenham várias funções nutricionais nos organismos vivos, como fonte de energia (4 kcal/g), enzimas, hormônios, transportadores, estrutural, de con- 57 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co tração muscular e outras (Bolzan, 2013). As proteínas estruturais conferem rigidez a componentes biológicos, como o colágeno, a elastina, os componentes fundamentais do tecido conjuntivo, além da queratina, presente em cabelos e unhas. As enzimas desempenham o papel de catalisadoras em reações químicas. As proteínas contráteis viabilizam a contração das fibras musculares. Os hormônios regulam as atividades me- tabólicas do organismo. As proteínas transportadoras atuam no transporte de moléculas para dentro e fora das células. Já os anticorpos operam no sistema imunológico, prote- gendo contra organismos invasores, como vírus e bactérias (Silva, 2018). A ingestão insuficiente de proteínas pode levar a um metabolismo mais lento, dificul- dade na perda de peso, dificuldades na construção de massa muscular, redução de energia, fadiga, falta de concentração, oscilações de humor, dores musculares, ósseas e articulares, flutuações nos níveis de açúcar no sangue, cicatrização mais lenta e um sistema imunológico enfraquecido (Nichelle; Mello, 2018). Todavia, a qualidade nutricional de uma proteína está intrinsecamente relacionada ao seu conteúdo de aminoácidos e à sua capacidade de ser digerida. Proteínas de ele- vada qualidade nutricional são aquelas que contêm todos os aminoácidos essenciais em quantidades superiores a recomendadas pelos padrões estabelecidos pela Orga- nização Mundial da Saúde (OMS) e/ou pela Food and Agriculture Organization (FAO). Entretanto, as necessidades individuais de aminoácidos essenciais variam conforme as condições nutricionais e fisiológicas específicas de determinados grupos populacionais (Damodaran; Parkin, 2018). A utilização eficiente dos aminoácidos presentes nas proteínas é um elemento crucial para determinar sua verdadeira qualidade nutricional, sendo essa capacidade avaliada pela digestibilidade das proteínas. Vários fatores influenciam a digestão das proteínas, e é observado que as proteínas de origem animal tendem a ser mais bem digeridas do que as de origem vegetal. Além disso, os isolados e concentrados proteicos de fontes vegetais podem conter fatores antinutricionais que prejudicam a quebra completa das proteínas para absorção adequada dos aminoácidos (Damodaran, Parkin, 2018). No campo dos alimentos, há uma crescente busca por fontes alternativas de proteínas, visando atender às demandas futuras e garantir a segurança alimentar para uma parcela mais ampla da população. Diversas abordagens têm sido exploradas, incluindo proteínas de origem vegetal, proteínas provenientes de micélios fúngicos e proteínas geradas por meio do cultivo de células animais em laboratório. Contudo, para que essas fontes de proteínas sejam consideradas adequadas para consumo, é crucial que sejam facilmente digeríveis, não tóxicas e apresentem características palatáveis (Ribeiro; Seravalli, 2007). Além de suas propriedades nutricionais, as propriedades funcionais das proteínas de- vem ser destacadas, uma vez que exercem considerável influência nas características dos alimentos, especialmente em aspectos sensoriais como sabor, textura e aparência. Os atributos físico-químicos das proteínas estão intrinsecamente associados à funcio- nalidade nos alimentos, destacando-se: solubilidade, viscosidade, capacidade emulsifi- cante, formação de espuma, retenção de aroma, interação com pigmentos, capacidade de geleificação, formação de estrutura em massas e texturização, entre outras (Silva, 2018). Essas propriedades não atuam de forma totalmente independente umas das 58 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 outras e estão intimamente ligadas à hidrofilicidade e/ou hidrofobicidade das moléculas, as quais, por sua vez, são influenciadas pelos conteúdos de aminoácidos polares, apo- lares e carregados, pela massa molar, pela estrutura e pela conformação das proteínas, entre outros fatores (Ribeiro; Seravalli, 2007). 1.3. MÉTODOS DE ANÁLISE DE PROTEÍNAS O método mais utilizado para a determinação de proteínas, de digestão de Kjeldahl, baseia-se na determinação do nitrogênio. Desenvolvido em 1883, este método tem pas- sado por várias modificações e adaptações ao longo do tempo, mas o princípio básico permanece: a decomposição da matéria orgânica e a conversão do nitrogênio presente em amônia, seguindo três etapas distintas (Instituto Adolfo Lutz, 2008): ` Digestão: Nesta fase, a matéria orgânica da amostra é decomposta com ácido sulfúrico e um catalisador, resultando na transformação do nitrogênio em um sal amoniacal. ` Destilação: Aqui, a amônia liberada do sal amoniacal, após reagir com hidróxido de sódio,é coletada em uma solução ácida de volume e concentração conhecidos. ` Titulação: Por fim, a quantidade de nitrogênio presente na amostra é determina- da titulando-se o excesso de ácido utilizado na destilação com o hidróxido. O teor de nitrogênio encontrado em diferentes proteínas é aproximadamente 16%, o que estabelece um fator empírico de 6,25 (100 g de proteína/16 g de nitrogênio = 6,25) para converter a quantidade de nitrogênio detectada em quantidade de proteína. Em circunstâncias específicas, são aplicados fatores diferentes de 6,25, dependendo do tipo de proteína sendo avaliada (Brasil, 2020): ` Proteínas de soja e de milho: 6,25; ` Outras proteínas vegetais: 5,75; ` Proteínas lácteas: 6,38; ` Proteínas da carne ou mistura de proteínas: 6,25. Em amostras que contenham nitratos, a fim de preservá-los e evitar as perdas durante a etapa de digestão, é recomendável adicionar ácido salicílico ou fenol. Isso auxilia na retenção dos nitratos na forma de nitroderivados (Instituto Adolfo Lutz, 2008). Este método é aplicável para uma ampla gama de alimentos, caracterizando-se por sua relativa simplicidade, facilidade, custo acessível e precisão. No entanto, ele identifica não apenas o nitrogênio das proteínas, mas o nitrogênio orgânico total. Além disso, re- quer um tempo prolongado para execução das três etapas e faz uso de reagentes que podem ser altamente corrosivos (Nichelle; Mello, 2018). 59 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Apesar do método de digestão de Kjeldahl ser amplamente empregado para alimentos, ou- tros métodos também são aplicados, dentre eles: ` Método de Dumas; ` Método por Biureto; ` Método de Bradford; ` Método de absorção no ultravioleta; ` Método por Lowry (reagente de Follin-Ciocalteau). Para saber um pouco mais sobre esses outros métodos, acesse os materiais a seguir: ZAIA, Dimas AM; ZAIA, Cássia Thaïs BV; LICHTIG, Jaim. Determinação de proteínas totais via espectrofotometria: vantagens e desvantagens dos métodos existentes. Química nova, [S. I.], vol. 21, p. 787-793, 1998. CENCI, Isabella de Oliveira; GUIMARÃES, Bernardo Pontes; AMABILE, Renato Fernando; GHESTI, Grace Ferreira. Quantificação de proteínas em cevada para malteação: compa- ração de métodos. SAIBA MAIS Disponível em: https://downloads.editoracientifica.com.br/articles/201102203.pdf. Aces- so em: 02 ago. 2024. 1.4. RELAÇÃO DO TEOR DE PROTEÍNAS COM A ROTULAGEM DOS ALIMENTOS A rotulagem nutricional dos alimentos representa uma ferramenta crucial que permite aos consumidores acessar informações nutricionais essenciais e indicativas de quali- dade e segurança alimentar. Entre as várias especificações, os rótulos devem fornecer aos consumidores a quantidade de componentes presentes nos alimentos, com uma tolerância de erro de 20% para mais ou menos. Estes componentes incluem carboidra- tos, proteínas, fibras alimentares, gorduras totais, gorduras saturadas, gorduras trans e sódio, além do valor energético (Nichelle; Mello, 2018). Embora as proteínas apresentam diversas classificações e tipos, a rotulagem nutricio- nal deve informar aos consumidores o teor total de proteínas por porção nos alimentos. Esse valor também é considerado no cálculo do teor energético, pois cada grama de proteína contribui com uma média de 4 kcal ou 17 kJ (Nichelle; Mello, 2018). A Instrução Normativa nº. 75, datada de 8 de outubro de 2020, estipula que o Valor Diário de Referência (VDR) para as proteínas é de 50 g. Ademais, quantidades de proteínas inferio- res ou iguais a 0,5 g a cada 100 g ou 100 mL ou por porção do produto, devem ser indicadas como não significativas. Em relação às declarações de alegações nutricionais referentes às proteínas nos rótulos, a normativa estabelece critérios específicos (Brasil, 2020): 60 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 ` Declaração de “produto fonte de proteína”: requer que o produto contenha pelo menos 10% do Valor Diário de Referência (VDR) de proteínas definido no Anexo II da Instrução Normativa nº. 75/2020 por porção de referência e por embalagem individual, quando aplicável. As quantidades de aminoácidos essenciais da prote- ína adicionada também devem estar de acordo com o estabelecido no Anexo XXI desta mesma Instrução Normativa. ` Declaração de “produto com alto conteúdo de proteína”: exige que o produ- to apresente pelo menos 20% do Valor Diário de Referência (VDR) de proteínas definido no Anexo II da Instrução Normativa nº. 75/2020 por porção de referência e por embalagem individual, quando aplicável. Assim como no caso anterior, as quantidades de aminoácidos essenciais da proteína adicionada devem atender ao definido no Anexo XXI desta mesma Instrução Normativa. ` Declaração de “produto aumentado em proteínas”: requer um aumento mí- nimo de 25% no teor de proteínas, onde o alimento de referência deve atender aos critérios para alegação nutricional “fonte de proteína”. Além disso, as quan- tidades de aminoácidos essenciais da proteína adicionada devem atender ao estabelecido no Anexo XXI desta mesma Instrução Normativa. 2. PADRÃO DE IDENTIDADE E QUALIDADE DE LIPÍDEOS EM ALIMENTOS Os lipídeos são substâncias, geralmente, insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, tais como éter etílico, éter de petróleo, acetona, clorofórmio, benzeno e ál- coois (Cecchi, 2003). Ao contrário dos carboidratos e proteínas, os lipídeos não são constituídos por uma unidade química ou estrutural específica. Isso resulta na formação de uma ampla classe de compostos com considerável variabilidade de grupos funcio- nais e conformações químicas (Bolzan, 2013). De forma geral, são constituídos pela união do glicerol com ácidos graxos, popularmente conhecidos como óleos (líquidos) e gorduras (sólidas), de acordo com seu estado físico à temperatura ambiente (Ribeiro; Seravalli, 2007; Damodaran; Parkin, 2018). A quantidade e a composição dos lipídeos nos alimentos são altamente variáveis. No entanto, desempenham um papel fundamental na qualidade dos alimentos, contribuin- do com atributos cruciais como textura, sabor, densidade calórica e fatores nutricionais (Damodaran; Parkin, 2018). As gorduras têm funções nutricionais vitais, fornecendo calorias (9 kcal/g) e ácidos graxos essenciais, além de facilitar o transporte de vitaminas lipossolúveis para dentro das células. Além disso, as gorduras são responsáveis pelo isolamento térmico e pela permeabilidade das membranas celulares, e também con- tribuem para o sabor, palatabilidade e sensação de saciedade dos alimentos. Outros tipos de lipídeos, como monoglicerídeos, diglicerídeos e fosfolipídeos, são excelentes agentes emulsificantes em alimentos. De modo geral, os alimentos lipídicos são cate- gorizados como polares (como os fosfolipídeos) e apolares (como os triacilgliceróis), dependendo de sua solubilidade e propriedades funcionais (Ribeiro; Seravalli, 2007). A classificação geral dos lipídeos os divide em três categorias: simples (neutros), com- postos e derivados. Os lipídeos simples são resultantes da esterificação entre ácidos 61 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co graxos e álcoois, abrangendo gorduras (glicerídeos) e ceras. As ceras, em particular, possuem um ponto de fusão mais elevado e são mais resistentes à hidrólise em com- paração com os glicerídeos (Ribeiro; Seravalli, 2007). Por sua vez, os lipídeos compostos consistem em componentes que, além do grupo éster resultante da ligação entre o ácido graxo e o glicerol, contêm outros agrupamentos quí- micos. Um exemplo são os fosfolipídeos, que apresentam ésteres formados a partir do glicerol, ácidos graxos, ácido fosfórico e, frequentemente, grupos nitrogenados. Da mesma forma, os cerebrosídeos são compostos por ácidos graxos, um grupo nitrogenado e um grupo carboidrato, não contendo, no entanto, um grupo fosfórico (Ribeiro; Seravalli,origina-se do grego por extensão dos termos bromatos (dos alimentos) e logos (estudo) e, concei- tualmente, pode ser simplificada como o estudo dos alimentos (Bolzan, 2013). A bromatologia trata da composição e das propriedades dos alimentos, bem como das transformações químicas que sofrem durante a manipulação, processamento e o arma- zenamento (Damodaran; Parkin, 2018). A bromatologia também avalia a conformidade dos alimentos com as legislações e a presença de componentes que possam causar riscos à saúde dos consumidores, contribuindo para a prevenção de problemas relacio- nados à alimentação e à segurança alimentar (Bolzan, 2013). Um dos principais enfoques desta ciência consiste na análise química de constituintes encontrados nos alimentos, que incluem água, carboidratos, proteínas, lipídeos e mine- rais. A identificação de componentes individuais nos alimentos, como a lactose (açúcar), chumbo e mercúrio (metais pesados), além de aminoácidos isolados se faz igualmente possível a partir de metodologias específicas (Bolzan, 2013). 9 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos Por estar diretamente relacionada à química, a bioquímica, a botânica, a zoologia e à biologia molecular, a bromatologia é considerada um ramo de estudo interdisciplinar e o sucesso das investigações bromatológicas envolvem o conhecimento prévio das ciências anteriormente mencionadas (Damodaran; Parkin, 2018). 2. TIPOS DE ANÁLISES DE ALIMENTOS Em alimentos, as análises podem ser agrupadas, basicamente, em três categorias (Ni- chelle; Mello, 2018; Bolzan, 2013): ` Controle de qualidade: trata-se do monitoramento dos processos de fabricação dos alimentos, garantindo a inocuidade dos produtos finais. ` Fiscalização: destina-se a certificar a conformidade dos alimentos com padrões previamente estabelecidos pelas autoridades reguladoras. ` Pesquisa: abrange análises que desempenham atividade fundamental na me- lhoria contínua dos produtos, contribuindo para o aprimoramento e inovação dos processos e produtos. Quanto aos tipos, as análises de alimentos podem ser divididas em: análises qualitativas e análi- ses quantitativas. As análises qualitativas identificam a presença ou a ausência de determinados componentes em uma amostra, mas não delimitam a sua quantidade. Normalmente, os resulta- dos são apresentados a partir de indicações: positivo/negativo, presença/ausência ou reagente/ não reagente. Já as análises quantitativas determinam a quantidade ou a concentração de um componente específico em uma amostra. Neste tipo de análise, o resultado sempre fornecerá um valor numérico seguido de sua respectiva unidade de medida (Bolzan, 2013). As análises quantitativas exigem técnicas e métodos que requerem maior precisão e exatidão por parte do analista, bem como necessita da aplicação de princípios estatísti- cos, como a média aritmética e indicadores de desvio padrão, para a interpretação e o fornecimento do resultado final de forma correta e confiável (Bolzan, 2013). Para saber mais sobre os princípios estatísticos, acesse: FEIJOO, A. M. L. C. Medidas de dispersão. In: A pesquisa e a estatística na psicologia e na educação [online]. Rio de Janeiro: Centro Edelstein de Pesquisas Sociais, 2010, pp. 23- 27. ISBN: 978-85-7982- 048-9. Disponível em: https://books.scielo.org/id/yvnwq/pdf/feijoo-9788579820489-06.pdf. SAIBA MAIS Acesso em: 31 jul. 2024. 10 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia SAIBA MAIS 2.1 APLICABILIDADE DAS ANÁLISES BROMATOLÓGICAS Por envolver a análise das diversas etapas e segmentos do processamento, controle de qualidade e estocagem dos alimentos (Nichelle; Mello, 2018), a bromatologia desem- penha papel fundamental na indústria alimentícia, garantindo qualidade e alimentação saudável e segura. A seguir, destacam-se as principais contribuições da bromatologia para a sociedade (Silva; Tassi; Pascoal, 2017): ` Favorece maior compreensão da composição dos alimentos e do seu valor nu- tricional; ` Garante a segurança dos alimentos; ` Contribui para a pesquisa e o desenvolvimento de novos produtos; ` Auxilia na regulamentação e no atendimento aos padrões de qualidade dos ali- mentos; ` Fornece informações precisas e importantes aos consumidores a partir da rotu- lação nutricional dos alimentos; ` Otimiza os processos de produção em decorrência da melhoria da qualidade dos alimentos; ` Colabora com a educação alimentar e a conscientização dos consumidores. Além das contribuições globais listadas, a bromatologia fornece informações importan- tes para grupos específicos de pessoas, em especial no controle de doenças metabó- licas e genéticas (diabetes, intolerância à lactose, fenilcetonúria, doença celíaca, entre outras), bem como promover a tecnologia de alimentos a partir do conhecimento da sua composição química e nutricional (Bolzan, 2013). Fenilcetonúria e doença celíaca. A fenilcetonúria, também conhecida como PKU, é uma condição genética acometida pelo acúmulo anormal do aminoácido fenilalanina no sangue devido à deficiência na atividade de uma enzima. Este aumento de fenilalanina tem efeitos neurotóxicos, resultando em graves consequências. A fenilalanina deve ser restringida da alimentação de pessoas acometidas por essa doença genética, principalmente nos seus primeiros meses de vida (Brasil, 2020a; Bolzan, 2013). A doença celíaca, por sua vez, é a intolerância à ingestão de glúten, normalmente presente em cereais e seus derivados (cevada, centeio, malte e trigo), caracterizada pela ocorrência de pro- cesso inflamatório e uma variedade de outras manifestações clínicas (Silva; Furlanetto, 2010). No entanto, a aplicação da bromatologia não se limita às indústrias de alimentos. Seus pro- cessos analíticos também são utilizados em universidades e institutos de pesquisa para o 11 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos desenvolvimento de novos produtos e metodologias, bem como para o aprimoramento dos processos já existentes. Por fim são ainda empregados pelos órgãos governamentais, para fiscalização, controle e padronização dos alimentos (Silva; Tassi; Pascoal, 2017). 3. PRINCIPAIS LEIS NORMATIVAS SOBRE ALIMENTOS No passado, a produção de alimentos era conduzida de forma artesanal e, até mesmo, mais natural. Com o advento da industrialização e as consequentes mudanças nos pa- drões de consumo e nos comportamentos alimentares, a produção de alimentos tornou- -se mais distante dos consumidores, fator determinante para o surgimento de mecanis- mos e estratégias para o controle de qualidade da produção em larga escala (Nichelle; Mello, 2018). A industrialização não interferiu apenas na qualidade dos alimentos gera- dos, mas também tem contribuído para a incidência de doenças crônicas ao longo dos anos, tais como obesidade, hipertensão e diabetes (Araújo, 2017). A implementação de estratégias de promoção de saúde tem se mostrado necessária para a modificação do perfil patológico atual. Neste sentido, a bromatologia destaca-se ao proporcionar conhe- cimento mais profundo sobre as composições dos alimentos, assegurando o bem-estar dos consumidores (Nichelle; Mello, 2018). Seguindo o contexto mundial, tem se intensificado o aumento dos processos de pro- dução de alimentos em escala industrial no Brasil. Nas últimas quatro décadas, o apri- moramento das legislações brasileiras têm buscado maximizar a qualidade dos alimen- tos e fomentar a saúde pública. Atualmente, as diretrizes para alimentos no Brasil são abrangentes e envolvem variadas normas e órgãos governamentais, como a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), o Ministério da Agricultura e Pecuária (MAPA) e os Centros de Vigilâncias Sanitárias municipais. Além disso, os problemas de saúde da população brasileira têm incentivado o desenvolvimento de medidas e intervenções públicas com o objetivo de zelar pela segurança alimentar e qualidade nutricional dos alimentos e2007). Os lipídeos derivados, por sua vez, são resultantes da hidrólise dos lipídeos neutros e com- postos. Essa categoria engloba ácidos graxos, álcoois de alto peso molecular, esteróis, hidro- carbonetos de cadeia longa, carotenoides e vitaminas lipossolúveis (Ribeiro; Seravalli, 2007). Os ácidos graxos representam os principais componentes dos lipídeos, consistindo em ácidos carboxílicos que geralmente possuem um considerável número de carbonos (va- riando de 4 a 20 carbonos). Sua predominância nos lipídeos frequentemente confere a estes suas características próprias. Esses ácidos podem ser categorizados como satu- rados ou insaturados, classificação determinada pela presença de ligações duplas entre os carbonos de sua cadeia (conforme ilustrado na Figura 5). Quando essas ligações duplas estão presentes, os ácidos graxos são denominados de insaturados, exibindo propriedades de ponto de fusão e ebulição distintas dos ácidos graxos saturados com mesmo número de carbonos, mas apenas com ligações simples (Bolzan, 2013). Figura 05. Estrutura dos ácidos graxos saturados e insaturados a) Saturado b) Insaturado Fonte: https://canal.cecierj.edu.br/012016/6853085e3524e2637489fd060b5a8c78.pdf, página 14 e 18. 62 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 Os ácidos graxos saturados estão presentes em maior quantidade nos lipídeos de ori- gem animal, como na banha, enquanto os ácidos graxos insaturados são predominan- tes em lipídeos de origem vegetal, como no óleo de soja. Adicionalmente, os ácidos graxos insaturados podem apresentar diferentes arranjos cis ou trans, dependendo da disposição da cadeia em torno da insaturação. O arranjo cis é caracterizado quando os átomos de hidrogênio estão do mesmo lado da dupla ligação, enquanto o arranjo trans ocorre quando estão em lados opostos. Na natureza, os ácidos graxos insaturados geralmente assumem a configuração cis. No entanto, processos tecnológicos, como o aquecimento, podem levar à formação da configuração trans. Os ácidos graxos trans possuem um ponto de ebulição mais alto em comparação com seus correspondentes cis e tendem a ser sólidos em temperatura ambiente. Eles são prejudiciais à saúde humana, acumulando-se e formando placas nas artérias, além de causarem outras dis- funções no organismo (Bolzan, 2013). 2.1. DETERMINAÇÃO DE LIPÍDEO TOTAL EM ALIMENTOS A metodologia mais usual para determinação de lipídeos totais em alimentos consiste basi- camente na extração com solvente a quente, a qual se baseia em 3 etapas (Cecchi, 2003): ` Extração do lipídeo da amostra com solvente; ` Eliminação do solvente por evaporação; ` Quantificação do lipídeo extraído por pesagem. Para o desenvolvimento da metodologia, alguns fatores são cruciais. Entre estes, destacam- -se a seleção apropriada do solvente, variando conforme o tipo de alimento; a necessidade de uma preparação cuidadosa da amostra para prevenir a sua degradação; e o controle preciso da temperatura e do tempo de exposição da amostra ao solvente. Adicionalmente, é importante notar que amostras secas tendem a proporcionar uma determinação mais eficiente dos lipídeos em comparação com amostras úmidas, devido à maior capacidade de penetração do solvente. Por essa razão, em certas circunstâncias, é recomendado em- pregar a amostra resultante da determinação de umidade (Cecchi, 2003). Os principais solventes usados para extração a quente são o éter de petróleo e o éter etílico. O éter etílico oferece uma gama mais ampla de extração, capturando não ape- nas lipídeos, mas também vitaminas, esteroides, resinas e pigmentos. Isso pode resul- tar em uma determinação imprecisa dos lipídeos totais do alimento, porém aceitável, visto que tais componentes estão presentes em quantidades reduzidas. Contudo, esse solvente é mais dispendioso, perigoso e propenso a formar água durante a extração, o que favorece a dissolução de elementos não lipídicos. Por conseguinte, o éter de petró- leo é mais amplamente preferido para essa finalidade (Cecchi, 2003). Os dispositivos utilizados nesse procedimento são os extratores Soxhlet e Goldfish. O Soxhlet é um tipo de extrator que opera com refluxo do solvente, aplicado especifica- mente para amostras sólidas. Ele consegue regular a temperatura para evitar a ebuli- ção excessiva do solvente, prevenindo, assim, a degradação dos lipídeos presentes na amostra. Contudo, requer um volume maior de solvente, pois é necessário que o volu- me total alcance o sistema de sifonamento do equipamento para a execução do refluxo, 63 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co o que pode levar à possível saturação do solvente, tornando a extração mais difícil. O Goldfish, por sua vez, também emprega o refluxo de solvente para extrair os lipídeos de amostras exclusivamente sólidas. Este processo é caracterizado por ser contínuo e mais rápido, embora apresente o risco de degradação dos lipídeos devido ao contato da amostra com um solvente muito quente. Além disso, utiliza uma menor quantidade de solvente e mantém um contato contínuo deste com a amostra, o que acelera o processo de extração (Cecchi, 2003). A eficiência do método de extração a quente depende de uma série de fatores como a natureza do material a ser extraído; o tamanho das partículas – quanto menor mais fácil a penetração do solvente; a umidade da amostra; a natureza do solvente; a semelhança entre as polaridades do solvente e da amostra; a ligação dos lipídeos com outros com- ponentes da amostra; a circulação do solvente na amostra; a velocidade de refluxo que deve ser intermediária; e por fim, a quantidade de solvente e de amostra a fim de tornar o processo efetivo com custos mínimos (Cecchi, 2003). Além dos métodos convencionais de extração a quente, em 1959, Bligh e Dyer introdu- ziram um método alternativo de extração de lipídeos a frio, utilizando uma mistura de três solventes: clorofórmio, metanol e água. Nesse método, a amostra é inicialmente misturada com metanol e clorofórmio de modo a formar uma única fase. Posteriormen- te, adiciona-se mais clorofórmio e água, resultando na separação em duas fases distin- tas: uma contendo clorofórmio, onde estão os lipídeos, e outra contendo metanol, água e os componentes não-lipídicos. A fase contendo o clorofórmio e os lipídeos é separada e, após a evaporação do clorofórmio, os lipídeos são quantificados por pesagem. Esse método apresenta diversas vantagens em relação à extração a quente. Ele é capaz de extrair todas as classes de lipídeos, inclusive os polares, que são significantes em trigo e soja, e têm relevância em avaliações dietéticas. Além disso, não envolve aquecimento dos lipídeos, pode ser aplicado tanto em produtos com alto teor de umidade quanto em amostras secas, e a determinação completa pode ser realizada em tubos de ensaio, dispensando o uso de equipamentos especializados (Cecchi, 2003). No entanto, em diversos produtos processados, como pães, leites, produtos fermentados, itens de origem animal, produtos açucarados, entre outros, os lipídeos estão intimamente li- gados a outros componentes do alimento, como proteínas e carboidratos. Isso demanda uma preparação específica da amostra, uma vez que a extração direta com solventes se torna ineficaz. Para superar essa questão, são aplicados métodos de preparação que envolvem hidrólise ácida ou alcalina. Na literatura, destacam-se métodos conhecidos, como o processo de Gerber, o processo de Babcock e o método de Rose-Gottlieb e Mojonnier (Cecchi, 2003). 2.2. PADRÃO DE IDENTIDADE E QUALIDADE DE ÓLEOS E GORDURAS EM ALIMENTOS A caracterização e a determinação do padrão de identidade e qualidade de óleos e gor- duras em alimentos são baseadas em algumas análises importantes, como o índice de iodo, o índice de saponificação, o índice acidez e o índice de peróxido. O índice de iodo é uma análise importante para avaliar o nível de insaturação, desempenhandoum papel importante no controle de diversos processos. Esse índice é 64 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 definido como a quantidade, em gramas, de iodo adicionado a cada 100 gramas da amostra em questão. O resultado é expresso em iodo, independentemente de se ter utilizado iodo ou outro halogênio (como F, Cl ou Br). Esse método analítico fundamenta-se na adição de iodo ou outros halogênios à ligação dupla das cadeias insaturadas dos ácidos graxos. O iodo, adicionado em concentração conhecida e em excesso, é titulado com tiossulfato de sódio (Na2S2O3), utilizando o amido como indicador. Geralmente, devido à baixa reatividade do I2, emprega-se ICl e IBr nesse tipo de determinação. Na prática, existem dois métodos comumente utilizados para determinar o índice de iodo: o método de Wijs e o método de Hanus. Vale ressaltar que quanto maior o índice de iodo, maior a insaturação e, por conseguinte, maior a probabilidade de rancidez por oxidação (Cecchi, 2003). O índice de saponificação é a medida da quantidade de miligramas de hidróxido de po- tássio necessária para neutralizar os ácidos graxos resultantes da hidrólise completa de 1 grama da amostra. Durante o procedimento para determinar o índice de saponificação, ocorre a formação de sabão como produto da reação. Esse índice oferece uma indicação relativa da presença de ácidos graxos de alto e baixo peso molecular, pois ésteres de menor peso molecular requerem maiores quantidades de base para a saponificação. Em outras palavras, o índice de saponificação é inversamente proporcional ao peso molecu- lar dos ácidos graxos. Esse método é útil para detectar adulterações nas amostras por outros óleos que possuam pesos moleculares diferentes. O procedimento básico envolve o aquecimento da amostra em banho-maria, em refluxo, com uma solução alcoólica de hidróxido de potássio durante 1 hora. Posteriormente, adiciona-se fenolftaleína e titula-se o excesso de hidróxido com ácido clorídrico padronizado (Cecchi, 2003). Além dos índices previamente mencionados, os índices de acidez e peróxido são métodos fundamentais para determinar a rancidez hidrolítica e oxidativa em gorduras, respectiva- mente. A rancidez é um problema técnico considerável para as indústrias de alimentos e a sua determinação é crucial para o padrão de qualidade dos alimentos. O índice de acidez mensura a quantidade de miligramas de hidróxido de potássio necessária para neutralizar os ácidos graxos livres presentes em 1 grama da amostra, com fenolftaleína como indica- dor. Esses ácidos graxos livres originam-se da decomposição das gorduras pela ação da lipase (rancidez hidrolítica), cuja reação é acelerada pela luz e pelo calor, o que resulta na formação de sabores desagradáveis, especialmente em gorduras com uma alta proporção de ácidos graxos de baixo peso molecular, como a manteiga (Cecchi, 2003). O índice de peróxido é um dos métodos mais empregados para avaliar o grau de oxida- ção presente em gorduras e óleos (rancidez oxidativa). Os peróxidos são os primeiros compostos a se formarem no processo de deterioração dessas substâncias, e qualquer gordura oxidada apresenta resultado positivo nos testes de peróxido. Este método é realizado dissolvendo a amostra em uma solução de ácido acético-clorofórmio, seguido pela adição de iodeto de potássio. Posteriormente, realiza-se a titulação do iodo libe- rado, utilizando tiossulfato de sódio, com amido atuando como indicador. O resultado é expresso como equivalente de peróxido por 100 gramas de amostra (Cecchi, 2003). 3. ESCURECIMENTO NÃO ENZIMÁTICO Durante a preparação e processamento de alimentos, observam-se fenômenos de escurecimento associados ao calor e ao armazenamento, determinados como 65 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co escurecimentos não enzimáticos. São três os mecanismos de escurecimento não enzimático que comumente ocorrem nos alimentos: a caramelização, a reação de Maillard e a oxidação do ácido ascórbico. Esses mecanismos desempenham um papel crucial na produção de alimentos, influenciando as características sensoriais como sabor, cor e aroma do café, do caramelo, do pão e dos cereais consumidos no café da manhã. No entanto, é fundamental o controle adequado destes mecanismos para minimizar o escurecimento excessivo, evitando modificações indesejáveis nos alimentos (Eskin; Shahidi, 2012). A intensidade das reações de escurecimento não enzimático em alimentos é influencia- da pela quantidade e pela natureza dos carboidratos presentes. Embora essas reações ocorram principalmente entre açúcares redutores e aminoácidos, a degradação dos açúcares e a degradação oxidativa do ácido ascórbico, além da adicional condensação de compostos carbonílicos formados com grupos amina, contribuem para a formação de pigmentos escuros (Ribeiro; Seravalli, 2007). Atualmente, atenção especial tem sido dada aos efeitos prejudiciais dessas reações de escurecimento não enzimático nos alimentos, especialmente em relação aos efeitos tóxicos e mutagênicos de certos compostos intermediários formados durante essas re- ações. No entanto, evidências também indicam a presença de intermediários que não são prejudiciais e podem possuir atividade antioxidante (Eskin; Shahidi, 2012). 3.1. CARAMELIZAÇÃO A caramelização é um processo de escurecimento não enzimático que ocorre a partir do aquecimento de açúcares e xaropes de açúcar. Este fenômeno é resultado de uma série de reações que levam à formação de compostos de coloração escura. Essas rea- ções envolvem a degradação dos açúcares por pirólise em temperaturas acima de 120 °C, resultando na formação de produtos de degradação de alto peso molecular conhe- cidos como caramelos (Ribeiro; Seravalli, 2007). A composição química dos caramelos é complexa e ainda pouco explorada. No entan- to, os caramelos originados de diferentes açúcares tendem a apresentar composições semelhantes (Eskin; Shahidi, 2012). Da mesma forma, o mecanismo exato por trás das reações de caramelização permane- ce desconhecido. No entanto, pesquisadores identificaram uma via comum de degra- dação ácida e alcalina de açúcares (Eskin; Shahidi, 2012). Sabe-se que o aquecimento causa a quebra das ligações glicosídicas, quando presentes como na sacarose, resul- tando na abertura do anel hemiacetálico e na formação de novas ligações glicosídicas. Isso leva à criação de caramelos que são polímeros insaturados. A presença de pe- quenas quantidades de ácidos e certos sais facilita essa reação, embora a velocidade de reação seja ainda maior em meios alcalinos. Além disso, o uso de diferentes cata- lisadores possibilita a obtenção de corantes caramelo com características específicas (Ribeiro; Seravalli, 2007). O caramelo é um corante de tonalidade marrom e desempenha também um papel como agente flavorizante, apesar de suas limitações. Quando a reação de caramelização ocorre sem a presença de catalisadores, em temperaturas entre 200 °C e 240 °C, são 66 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 gerados caramelos de baixa intensidade de cor, mais adequados como flavorizantes do que como corantes. Em contrapartida, a aplicação de catalisadores com tempera- turas mais baixas, entre 130 °C e 200 °C, produz caramelos com cores mais vívidas, favorecendo sua aplicação como corantes alimentícios. Notavelmente, o uso de sais de amônio como catalisadores resulta na obtenção de caramelos de tonalidade mais escura (Ribeiro; Seravalli, 2007). A sacarose tem sido extensivamente empregada na produção de aromas e corantes caramelos para uso em alimentos e bebidas, incluindo refrigerantes do tipo “cola” e cervejas. Geralmente, quando aquecida em solução com ácido ou sais de amônio, a sacarose dá origem a uma vasta gama de corantes e agentes flavorizantes amplamente utilizados na indústria alimentícia (Ribeiro; Seravalli, 2007). 3.2.REAÇÃO DE MAILLARD A reação de Maillard é outro tipo de escurecimento não enzimático proveniente da rea- ção entre açúcares redutores e aminoácidos. Em certos alimentos, como café, cacau, carne cozida, pão e bolos, esse escurecimento é altamente desejável, pois confere sa- bores, aromas e cores distintas. No entanto, é indesejável em alimentos como leite em pó, ovos e produtos desidratados, já que pode levar à perda de nutrientes essenciais, como os aminoácidos (Ribeiro; Seravalli, 2007). Essa reação, embora bastante estudada, continua sendo complexa e não completa- mente compreendida. Seus resultados geram uma ampla gama de produtos que con- tribuem para os sabores e aromas dos alimentos. A coloração resulta da formação de melanoidinas, pigmentos provenientes de polímeros insaturados, variando de tons mar- rons a pretos, com a intensidade da cor aumentando conforme o aumento peso mole- cular. A reação de Maillard ocorre em três fases distintas: inicial, intermediária e final (Ribeiro; Seravalli, 2007). Na fase inicial, a reação entre açúcares redutores e aminoácidos acontece numa propor- ção de 1:1, originando produtos sem cor, sabor ou aroma. Esse estágio inicial constitui uma reação de condensação, onde duas moléculas se unem com a eliminação de uma molécula de água. Em seguida, ocorre uma das duas reações: a de Amadori ou a de Heyns. A reação de Amadori, catalisada por ácidos e bases, resulta em uma aldose como produto inicial e uma cetose como produto final. Em contrapartida, na reação de Heyns, o produto inicial é uma cetose e o produto final é uma aldose amina. É importante ressaltar que a reação de Heyns é mais lenta do que a de Amadori (Ribeiro; Seravalli, 2007). Na etapa intermediária, os aromas começam a se formar, acompanhados por uma to- nalidade amarelada e uma redução no pH. A cetose amina, produto resultante da fase inicial, pode passar por diversas reações e seguir diferentes trajetórias, conforme ilus- trado na Figura 06 (Ribeiro; Seravalli, 2007). 67 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Figura 06. Representação da fase intermediária da reação de Maillard Fonte: adaptada de Ribeiro e Seravalli (2007, p. 52). As redutonas são elementos que possuem características de agentes redutores, sendo prontamente suscetíveis à oxidação. Já a degradação de Strecker se manifesta em compostos dicarbonílicos por interação com aminoácidos, resultando na formação de CO2 e aldeído. A quantidade de CO2 gerada pode ser tão significativa que reservatórios de melaço expostos à luz solar podem explodir devido ao aumento da pressão (Ribeiro; Seravalli, 2007). Na etapa final, ocorre o desenvolvimento da cor, do aroma e do sabor. Diferentes aro- mas e sabores são gerados devido aos diferentes aminoácidos, uma vez que este gru- po de compostos determina o sabor e o aroma, independentemente do tipo de açúcar redutor (Ribeiro; Seravalli, 2007). A reação de Maillard é influenciada por diversos fatores, como temperatura, pH, tipo de açúcar, atividade de água e presença de catalisadores (Damodaran; Parkin, 2018). Em geral, essa reação ocorre preferencialmente em temperaturas acima de 70 °C, porém pode continuar ocorrendo em temperaturas em torno de 20 °C, especialmente durante as fases de processamento e armazenamento. No entanto, alimentos congelados são menos suscetíveis aos efeitos da reação de Maillard. A elevação da temperatura acele- ra significativamente o escurecimento, aumentando de 2 a 3 vezes para cada aumento de 10 °C. O pH próximo à neutralidade (pH = 7,0) também maximiza a velocidade da reação de Maillard. Em condições de pH próximas a 5,0 e na presença de ácido as- córbico, ocorre o escurecimento resultante da oxidação do ácido ascórbico. Outro fator preponderante é o tipo de açúcar, uma vez que a presença de açúcares redutores é fundamental para a interação da carbonila com os grupos amina livres. Além disso, a natureza do açúcar influencia sua reatividade: as pentoses são mais reativas do que as hexoses, e estas, por sua vez, são mais reativas do que os dissacarídeos, os quais 1-Amino-1-desoxi- 2-cetose Desidratação de açúcares Furfural ou HMF Base de Schiff Furfural ou HMF-3H2OÁcido Base -2H2O Al ta te m pe ra tu ra Dehidrorredutonas Fragmentos de açúcares R-COH CO2+ Redutonas Fragmentação de açúcares Degradação de Strecker 68 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 necessitam da quebra da ligação glicosídica para participarem da reação. Quanto à atividade de água (aw), valores acima de 0,9 diminuem a velocidade da reação de es- curecimento, pois os reagentes estão mais diluídos no alimento. Valores intermediários entre 0,5 e 0,8 indicam escurecimentos mais significativos, enquanto que para valores inferiores a 0,25, a reação tende a diminuir devido à escassa disponibilidade do solven- te (Ribeiro; Seravalli, 2007). Conforme o tipo de alimento, é possível inibir a reação de Maillard por meio de certos tratamentos. Estes incluem a utilização de açúcares não redutores, ajuste para reduzir ou aumentar a atividade de água (aw), a eliminação de açúcares redutores através da aplica- ção de enzimas, e a adição de SO2. O dióxido de enxofre atua inibindo o escurecimento ao bloquear a reação entre a carbonila e a amina, impedindo a condensação desses com- postos por meio da formação irreversível de sulfonatos (Ribeiro; Seravalli, 2007). 3.3. OXIDAÇÃO DO ÁCIDO ASCÓRBICO O ácido ascórbico desempenha um papel central no processo de escurecimento de sucos e concentrados cítricos, sendo sua influência altamente dependente do pH. Esse escurecimento segue uma relação inversamente proporcional na faixa de pH entre 2,5 e 3,0. Em outras palavras, sucos com valores de pH mais elevados são menos susce- tíveis ao escurecimento, como é o caso do suco de laranja com um pH de 3,4. Estudos extensivos sobre a degradação do ácido ascórbico identificaram 17 compostos como produtos dessa reação, sendo que a oxidação do ácido ascórbico pode ocorrer tanto em condições aeróbicas quanto anaeróbicas. Contudo, o processo de escurecimento dos sucos não é apenas resultado da oxidação do ácido ascórbico, mas também é influen- ciado pela reação de Maillard, cuja ocorrência depende do pH do suco e da basicidade da amina presente (Eskin; Shahidi, 2012). 4. ESCURECIMENTO ENZIMÁTICO DOS ALIMENTOS O escurecimento enzimático é um fenômeno comum em frutas, como maçãs, bananas, e vegetais, como batatas, além de ocorrer também em cogumelos. Esse escurecimento ocorre devido à conversão de compostos fenólicos em melaninas de tonalidade marrom quando o tecido vegetal sofre danos, é cortado, descascado, afetado por doenças ou exposto a condições adversas ao entrar em contato com o ar (Eskin; Shahidi, 2012). Esses danos nos tecidos vegetais levam à ruptura celular e, consequentemente, à libe- ração dos compostos fenólicos, permitindo o contato destes com enzimas relacionadas ao processo de escurecimento. Duas enzimas se destacam nesse processo: a polifeno- loxidase e a peroxidase (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). 4.1. ESCURECIMENTO POR POLIFENOLOXIDASE As enzimas conhecidas como polifenoloxidases (PPO) recebem diferentes denomina- ções, tais como tirosinase, polifenolase, fenolase, catecol oxidase, creolase ou cate- colase, dependendo do substrato envolvido na reação de escurecimento enzimático. Essas enzimas estão presentes em plantas, animais e alguns microrganismos, sobre- tudo em fungos. São glicoproteínas cuja massa molecular varia de 57 a 62 kDa, exceto 69 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co a polifenoloxidase encontrada em cogumelos, que possui peso molecular em torno de 128 kDa. Embora o mecanismo de ação das polifenoloxidases esteja descrito na lite- ratura, essas enzimas catalisam três reações na presença de oxigênio: a hidroxilação de monofenóis para o-difenóis (atividade monoxigenase, E.C.1.14.18.1), a oxidação de o-difenóis para o-quinonas (atividade difenoloxidase, E.C. 1.10.3.1), e a oxidação de p-difenóis para p-quinonas (atividade lacase, E.C. 1.10.3.2) (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). Entretanto, a formação das quinonas está condicionada à presença da enzima e do oxigênio. Uma vez que as quinonas são geradas, reações subsequentes acontecem de forma espontânea, não requerendo mais a presença das enzimas ou do oxigênio, resultando na produção de melaninas de tonalidade marrom (Eskin; Shahidi, 2012). De modo geral, as polifenoloxidases apresentam baixa especificidade de substrato, contudo por serem provenientes de fontes distintas, diferem em sua atividade relativa de acordo com substratos específicos, o que justifica as diferenças de escurecimento em vegetais (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). 4.2. ESCURECIMENTO POR PEROXIDASES Da mesma forma que a polifenoloxidase, as peroxidases (POD) apresentam atividade na reação de oxidação de compostos fenólicos na presença de peróxido de hidrogênio. Através da reação catalisada pela peroxidase, são geradas quinonas como produtos, as quais são instáveis e tendem a polimerizar-se, resultando na formação de melaninas, de coloração intensa, na presença de oxigênio. No entanto, estudos indicaram que a concen- tração interna de peróxido de hidrogênio nas plantas é baixa, o que limita a atuação dessa enzima. Portanto, sua atividade é mais provável em processos mais lentos de escureci- mento interno de frutas. Além disso, essa enzima também está associada a processos de cicatrização, como a lignificação, por exemplo (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). De maneira geral, a atividade da peroxidase possui grande relevância tanto no contexto nutricional quanto nos aspectos organolépticos, como cor, sabor e odor. Isso ocorre porque a peroxidase pode desempenhar funções na oxidação da vitamina C, na per- da de cor das antocianinas e carotenoides na ausência de ácidos graxos insaturados, assim como na degradação oxidativa (não enzimática) dos ácidos graxos insaturados e hidroperóxidos, resultando na formação de radicais livres com aroma pronunciado (Richardson; Hyslop, 2000). 4.3. MÉTODOS DE INIBIÇÃO DO ESCURECIMENTO ENZIMÁTICO Os fenômenos de escurecimento enzimático descritos estão frequentemente associa- dos a alterações indesejáveis na aparência e nas características sensoriais dos produ- tos, o que leva a uma redução tanto na sua vida útil quanto no seu valor comercial. Além disso, do ponto de vista nutricional, esses processos têm efeitos adversos, uma vez que as o-quinonas, ao interagirem com grupos de aminas e tióis, diminuem a disponibilidade de componentes nutricionais essenciais como lisina, metionina, timina e outros (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). Pesquisas apontam que mais de 50% das perdas de frutas são atribuídas ao fenôme- no do escurecimento enzimático, acarretando em prejuízos econômicos consideráveis 70 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 para os produtores. Portanto, é crucial controlar esse processo a fim de minimizar as perdas financeiras tanto para os produtores quanto para as indústrias que realizam o processamento desses alimentos (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). Com o intuito de reduzir as perdas decorrentes do escurecimento enzimático, foram propostos diversos métodos para a inativação enzimática (Eskin; Shahidi, 2012). Entre eles, destacam-se o tratamento térmico e a utilização de agentes antiescurecimento, embora nem sempre sejam adotados pela indústria de alimentos devido aos potenciais riscos de toxicidade nos alimentos, a geração de resíduos de sabor desagradável e considerações econômicas envolvidas (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). O método mais básico para controlar o escurecimento enzimático é a exclusão do oxi- gênio, o que pode ser alcançado ao imergir o produto descascado em água antes do cozimento, restringindo assim o acesso do oxigênio ao tecido cortado. Esse processo é amplamente empregado, especialmente na fabricação de batatas fritas ou do tipo chips. No entanto, sua eficácia é limitada, uma vez que o produto tende a escurecer novamen- te quando exposto ao ar ou a partir do oxigênio naturalmente produzido pelos tecidos vegetais. Além disso, exposição prolongada a períodos de anaerobiose por produtos vegetais pode resultar na formação de metabólitos anormais e decomposição dos teci- dos. Em certos casos, como no tratamento de pêssegos fatiados, a superfície é tratada com ácido ascórbico em excesso para consumir todo o oxigênio disponível. Atmosferas modificadas também têm sido empregadas a fim de limitar o contato com o oxigênio re- tardando o processo de escurecimento (Eskin; Shahidi, 2012). Filmes poliméricos com permeabilidade diferencial para O2, CO2, C2H4 e vapor d’água é uma das tecnologias exploradas para promoção de atmosferas modificadas com prolongamento da vida de prateleira dos alimentos vegetais (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). O tratamento térmico é amplamente utilizado para preservar a estabilidade dos ali- mentos, pois ajuda na eliminação de microrganismos e na inativação das enzimas. O método de inativação de enzimas a partir do calor é denominado de branqueamen- to, que consiste na aplicação de calor, induzindo a desnaturação das proteínas e, consequentemente, a inativação das enzimas. No entanto, esse tipo de tratamento resulta em uma série de consequências negativas para os alimentos, incluindo perda de vitaminas, de cor, de sabor, de textura, de carboidratos e de outros componentes solúveis em água. Para a inativação da polifenoloxidase, por exemplo, temperaturas entre 70°C e 90°C são capazes de destruir sua atividade catalítica, mas o tempo de exposição a essa temperatura varia conforme o tipo de produto. Além da duração da exposição ao calor, o pH também desempenha um papel crucial na inativação das enzimas (Eskin; Shahidi, 2012). O processo de refrigeração também diminui a atividade enzimática, já que temperaturas baixas se distanciam do ponto ótimo de atividade das enzimas, dificultando a interação entre a enzima e o substrato e reduzindo a energia cinética das moléculas. Entretanto, o congelamento lento dos tecidos não é recomendado, pois pode ocasionar a formação de cristais de gelo que danificam as estruturas celulares vegetais, permitindo o contato dos compostos fenólicos com o oxigênio. Isso resulta no escurecimento enzimático, mesmo em temperaturas baixas (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). 71 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Inibidores químicos também são mecanismos capazes de controlar o escurecimento enzimá- tico, contudo o uso ainda é restrito devido a toxicidade que podem provocar a partir da con- centração empregada. Esses compostos são classificados como agentes redutores, agentes quelantes, acidulantes, inibidores enzimáticos e agentes formadores de complexos (Eskin; Shahidi, 2012). Sulfitos e seus derivados, ácido ascórbico, ácido cítrico, EDTA, ácido sórbico, ácido málico, ácido tartárico e sais de cálcio são alguns dos inibidores normalmente emprega- dos para minimização do escurecimento enzimático (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). A utilização da alta pressão hidrostática no processamento de frutas e vegetais é outra alternativa natural e menos prejudicial para a produção de alimentos com qualidade superior, maior segurança e prolongada vida útil nas prateleiras. Esse método não ape- nas reduz a carga microbiana, mas também inativa enzimas, resultando em menos danos aos componentes de baixo peso molecular presentes nos alimentos, como aro- matizantes, pigmentos e vitaminas. A aplicação da alta pressão hidrostática pode ser direcionada para o processamento de novos produtos, proporcionando novos sabores e texturas, ou para a obtenção de similares com mínimas perdas de sabor, cor, textura e valor nutricional (Eskin; Shahidi, 2012). A radiação gama é um tratamento físico que, quandoaplicado em doses baixas nos alimentos, pode estender a vida útil de frutas e vegetais nas prateleiras. Ao combinar essa tecnologia com inibidores enzimáticos, é possível obter produtos de alta qualidade e garantir segurança microbiológica (Eskin; Shahidi, 2012). Por último, outras tecnologias têm sido desenvolvidas e implementadas, gerando avan- ços significativos no campo alimentício. Entre elas estão o aquecimento ôhmico, dióxido de carbono em estado supercrítico, ultrassom e radiação por luz ultravioleta de ondas curtas (Eskin; Shahidi, 2012). Além dessas abordagens, uma via específica para reduzir a atividade das enzimas envolve a modificação genética por meio das ferramentas da biologia molecular. Isso inclui a caracterização e inativação dos genes responsáveis pela codificação das enzimas (Silva; Rosa; Vilas Boas, 2009). No entanto, é importante ressaltar que o escurecimento enzimático pode ser vantajoso em certos alimentos, contribuindo para uma maior aceitação pelos consumidores. Por exemplo, no desenvolvimento do sabor e cor do chá preto, na redução do amargor e adstringência dos produtos do cacau e formação de aldeídos a partir de aminoácidos (Lima; Pastore; Lima, 2001). CONCLUSÃO O estudo das propriedades das proteínas e dos lipídeos nos alimentos revela a impor- tância desses compostos na nutrição humana e na qualidade dos produtos alimentícios. Compreender as características físico-químicas das proteínas não influencia apenas o valor nutricional, mas também a sua relação com as propriedades funcionais que afe- tam o comportamento do alimento durante o seu preparo, além de impulsionar a busca por fontes alternativas que garantam a segurança alimentar futura. Da mesma forma, o estudo dos lipídeos evidencia sua relevância nas características sensoriais e nutricio- nais dos alimentos. Aprofundar o conhecimento sobre esses compostos é fundamental para avaliar integralmente a qualidade dos produtos alimentícios. 72 Análise e Caracterização dos Alimentos: Proteínas, Lipídeos e Processos de Escurecimento. 3 Outro campo de grande importância para a Bromatologia relaciona-se com o entendimen- to dos processos de escurecimento enzimático e não enzimático durante o processamen- to e armazenamento dos alimentos. Esse estudo amplia a compreensão dos desafios enfrentados na preservação e na manutenção da qualidade dos produtos alimentícios. Desse modo, a exploração desses temas não apenas enriquece o entendimento sobre os alimentos, mas também direciona estratégias para melhorar a qualidade, segurança e a diversidade alimentar, atendendo às necessidades presentes e futuras da sociedade. 73 3 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOLZAN, Rodrigo Cordeiro. Bromatologia. Frederico Westphalen – RS: Universidade Federal de Santa Ma- ria (UFSM) - Colégio Agrícola de Frederico Westphalen, 2013. Disponível em: https://www.fucap.edu.br/biblio- teca/livroson/livro3.pdf. Acesso em: 31 out. 2023. BRASIL. MINISTÉRIO DA SAÚDE. AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA. Instrução Normati- va IN nº. 75, de 08 de outubro de 2020. Brasília, DF, 2020. 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Os aditivos alimentares, componentes fundamentais da indústria de alimentos, são adi- cionados de forma intencional aos alimentos para melhorar sua qualidade, estender sua vida útil, modificar sua textura, sabor, cor ou preservar seu frescor, oferecendo inúmeras vantagens tecnológicas. Os resíduos de alimentos são restos desperdiçados durante a produção, processa- mento, distribuição ou consumo de alimentos. Esses resíduos podem incluir partes não utilizadas de alimentos, produtos vencidos ou não aproveitados, resultando em uma quantidade significativa de desperdício ao longo da cadeia alimentar que merece aten- ção a fim de evitar problemas ambientais e de saúde pública. Os suplementos alimentares são produtos utilizados para complementar a dieta, for- necendo nutrientes adicionais ou substâncias bioativas que podem estar ausentes na alimentação diária. Esses suplementos visam complementar, não substituir, a alimenta- ção habitual. Já os alimentos para fins especiais são produtos formulados para atender necessidades específicas de grupos populacionais, como bebês, idosos, atletas ou pes- soas com necessidades dietéticas especiais, como intolerâncias alimentares ou condi- ções médicas específicas. Esses alimentos são desenvolvidos para fornecer nutrientes específicos ouatender a requisitos dietéticos particulares, visando a saúde e bem-estar desses grupos específicos. Por fim, a disseminação de fraudes em alimentos adiciona complexidade à cadeia pro- dutiva exigindo medidas rigorosas a fim de se evitar qualquer manipulação intencional, visando enganar os consumidores sobre a qualidade, origem, composição ou caracte- rísticas dos alimentos. Todas essas áreas estão interconectadas e refletem desafios e oportunidades para o setor alimentício e para os consumidores. Vamos aprofundar nossos conhecimentos? 77 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co 1. PRINCIPAIS ADITIVOS USADOS EM ALIMENTOS Aditivos alimentares são compostos intencionalmente adicionados aos alimentos indus- trializados para modificar suas propriedades físicas, químicas, biológicas ou sensoriais ao longo de diferentes etapas, desde a produção até o armazenamento, transporte ou manipulação. Quando integrados aos alimentos, esses aditivos alteram suas caracterís- ticas, sendo considerados ingredientes alimentícios, independentemente de possuírem ou não valor nutricional. No entanto, seu uso é justificado pelos efeitos tecnológicos gerados nos produtos (Anvisa, 2023). A utilização de aditivos alimentares com o intuito de esconder danos ou modificações nos alimentos, iludindo os consumidores, é estritamente proibida de acordo com as leis atuais que regulamentam o uso desses componentes na produção alimentar. Além dis- so, é desencorajado o emprego de aditivos quando os efeitos tecnológicos desejados podem ser alcançados por meio de boas práticas de fabricação (Damodaran; Parkin, 2018). Atualmente, há aprovação para o uso de 24 funções tecnológicas de aditivos alimenta- res, incluindo acidulantes, aromatizantes, corantes, conservantes, edulcorantes, emul- sificantes e estabilizantes, entre outros de origem sintética ou natural. De modo geral, o número de constituintes de alimentos considerados como aditivos tem crescido nos últimos anos, sendo que muitos desses componentes têm sido desenvolvidos para en- frentar desafios específicos da indústria de alimentos, como exemplo a redução de ca- lorias de gorduras e o uso de esteróis de plantas para redução do colesterol sanguíneo. Todavia muitos dos aditivos alimentares de origem sintética apresentam equivalentes naturais, o que pode possibilitar futuras substituições, já que, cada vez mais, novos in- gredientes são provenientes de fontes naturais (Damodaran; Parkin, 2018). As principais classificações e funções tecnológicas descritas para os aditivos alimenta- res podem ser verificadas no Quadro 01 a seguir. Quadro 01. Classificações e principais funções tecnológicas dos aditivos alimentares CLASSIFICAÇÃO FUNÇÃO TECNOLÓGICA Acidulante Eleva a acidez ou proporciona um sabor ácido aos alimentos. Agente de firmeza Preserva ou mantém a firmeza ou crocância dos tecidos de frutas ou hortaliças, ou interage com agentes gelificantes para criar ou reforçar um gel. Agente de massa Promove incremento do volume e/ou da massa dos alimentos sem adicionar considerável valor ao seu teor energético. Antiespumante Evita ou diminui a ocorrência de espuma. Antioxidante Atrasa o processo de alteração oxidativa nos alimentos. Antiumectante Diminui a capacidade de absorção de umidade dos alimentos e reduz a propen- são das partículas individuais a se aderirem umas às outras. 78 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 Aromatizante Capacidade de atribuir ou intensificar o aroma e/ou sabor dos alimentos a partir de substância ou mistura de substâncias com características aromáticas e/ou gustativas. Conservante Previne ou atrasa a mudança nos alimentos causada por microrganismos ou enzimas. Corante Atribui, realça ou recupera a coloração de um alimento. Edulcorante Não pertencente à categoria dos açúcares, porém proporciona o sabor doce ao alimento. Emulsificante Possibilita a formação ou a manutenção de uma mistura homogênea de duas ou mais fases que normalmente não se misturam no alimento. Espessante Eleva a consistência de um alimento. Espumante Viabiliza a formação ou a conservação de uma distribuição homogênea de uma fase gasosa em um alimento líquido ou sólido. Estabilizante Viabiliza a manutenção de uma distribuição uniforme de duas ou mais substân- cias que normalmente não se misturam em um alimento. Estabilizante de cor Preserva, sustenta ou realça a coloração de um alimento. Fermento químico Incrementa o volume da massa a partir da liberação de gás. Flavorizantes Acentua ou intensifica o sabor ou aroma de um alimento. Gelificante Proporciona consistência e textura por meio da formação de um gel. Glaceante Proporciona aspecto brilhante ou revestimento de proteção. Melhorador de farinha Aprimora a qualidade tecnológica da farinha de trigo para os propósitos a que se destina. Regulador de acidez Modifica ou regula o nível de acidez ou alcalinidade dos alimentos. Sequestrante Cria compostos químicos por meio da formação de complexos com íons metá- licos. Umectante Preserva a umidade dos alimentos em ambientes com baixa umidade relativa ou auxilia na dissolução de substâncias secas em meio aquoso. Fonte: Souza et al. (2019, p. 10-11). A nível global, os critérios para utilização e consumo de aditivos em alimentos proces- sados são estabelecidos pelo Codex Alimentarius, um programa da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO), juntamente com a Organização Mundial da Saúde (OMS). Essas entidades definem os padrões e orientações relacio- nados aos alimentos, incluindo limites para ingestão e diretrizes para o uso de aditivos em alimentos industrializados, assessorados pelo Comitê Científico Internacional Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA), composto por cientistas de diversas nações (Kraemer et al., 2022). 79 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co No território brasileiro, a utilização de aditivos em alimentos é regulamentada pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa). Essas normativas também são fun- damentadas em critérios estabelecidos por regulamentações regionais, como as do Mercado Comum do Sul (Mercosul), e em recomendações emitidas por comitês de impacto global, como o JECFA (Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives) (Montera et al., 2023). Contudo, por serem substâncias químicas adicionadas intencionalmente aos alimentos, é crucial adquirir um conhecimento mais profundo sobre suas propriedades e os efeitos que produzem. Assim, a seguir, são apresentadas informações adicionais sobre as prin- cipais categorias de aditivos utilizados na indústria de alimentos. 1.1. CONSERVANTES Os conservantes são substâncias usadas nos alimentos para preservar suas caracte- rísticas físicas, químicas e sensoriais, eliminando ou inibindo o crescimento de micror- ganismos, garantindo a segurança de muitos alimentos. Devem estar em conformida- de com os limites de aplicação determinados pela legislação e ser usados durante o processo de produção dos alimentos, podendo ser aplicados em conjunto ou após um método físico de conservação. A seleção do conservante é fundamentada em critérios específicos, tais como o potencial antimicrobiano de contaminação, as propriedades físico-químicas do alimento e o método de armazenamento subsequente após o pro- cessamento (Gava; Silva; Frias, 2009). Um dos agentes conservantes normalmente empregados pela indústria de alimentos é o ácido benzóico. O ácido sórbico é outro produto frequentemente empregado na forma de sais de potássio, cálcio e sódio, altamente eficaz contra bolores, leveduras e certos tipos de bactérias, atuando em valores de pH próximos à neutralidade (em torno de pH 7,0). O dióxido de enxofre também atua como conservante de alimentos, geralmente administrado na forma de sulfitos, metabissulfitos e bissulfitos, apresentando açãoas- sociada a enzimas de bactérias e alguns fungos, exercendo atividade antimicrobiana. Nitritos e nitratos representam mais um grupo de substâncias amplamente utilizadas, especialmente na cura de produtos cárneos e em bebidas alcoólicas, uma vez que inibem o crescimento microbiano, com destaque para a bactéria Clostridium botulinum, responsável pelo botulismo (Souza et al., 2019). 1.2. ANTIOXIDANTES Os antioxidantes são frequentemente utilizados em conjunto com os conservantes e têm a função de retardar o surgimento de alterações oxidativas nos alimentos, sendo amplamente empregados na indústria alimentícia para atrasar a deterioração, a ranci- dez e a descoloração resultantes da oxidação, especialmente em alimentos gordurosos (Messias, 2009). Os antioxidantes utilizados como aditivos alimentares são emprega- dos para estender a vida útil dos alimentos e as reações que protegem os alimentos são semelhantes àquelas que protegem as células dos organismos biológicos e têm um objetivo específico: evitar a oxidação, possibilitando que os alimentos se mantenham em boas condições por um período prolongado (Pereira et al., 2020). Dentre os vários tipos de antioxidantes, destacam-se o ácido ascórbico (vitamina C) e os carotenóides, 80 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 tais como o licopeno, a luteína e o β-caroteno. Entretanto, os antioxidantes sintéticos são os mais comuns na indústria alimentícia, como o butil-hidroxi-anisol (BHA), butil-hi- droxi-tolueno (BHT), terc-butil-hidroquinona (TBHQ) e o propil galato (PG) (Souza et al., 2019). Contudo, estudos evidenciam a considerável toxicidade de alguns desses com- postos. Por essa razão, há uma crescente necessidade de desenvolver metodologias de extração, purificação e estabilização, visando à obtenção e aplicação de antioxidan- tes naturais, sobretudo provenientes de fontes vegetais (Pereira et al., 2020). Diversos elementos naturais possuem propriedades antioxidantes e são utilizados como aditivos alimentares naturais, como é o caso dos tocoferóis. Adicionalmente, os antioxidan- tes geralmente exibem variações em sua eficácia na proteção de sistemas alimentares. Com frequência, a combinação de diferentes substâncias demonstra uma eficiência mais significativa do que a aplicação isolada de um único composto (Damodaran; Parkin, 2018). 1.3. CORANTES Os corantes são substâncias adicionadas aos alimentos com a finalidade de conferir cor ou intensificar a tonalidade, aprimorando, assim, as características sensoriais do produto. Em linhas gerais, os alimentos contêm suas próprias substâncias corantes. Contudo, fatores externos como luz, temperatura, oxigenação, entre outros, podem im- pactar a estabilidade desses compostos durante o processamento ou armazenamento, resultando em modificações na coloração. Como estratégia, a indústria de alimentos emprega corantes para reparar essas modificações na coloração (Pereira et al., 2020). Os corantes podem ser categorizados da seguinte forma (Evangelista, 2008): ` Corantes orgânicos naturais: pigmentos extraídos de fontes vegetais ou animais. ` Corantes orgânicos artificiais: produzidos por síntese orgânica através de pro- cedimentos tecnológicos. � Corantes orgânicos sintéticos artificiais: não possuem similaridade com os produtos na- turais. � Corantes orgânicos sintéticos artificiais idênticos aos naturais: compostos pelo mesmo princípio ativo presente nos produtos naturais. Embora os corantes artificiais apresentam estabilidade superior, uma ampla gama de cores e sejam comercialmente atrativos, seu processo de obtenção por via química e ausência na natureza pode resultar em efeitos adversos à saúde humana. Esses efeitos incluem dé- ficit de atenção, hiperatividade, irritabilidade, perturbação do sono, agressividade em crian- ças, alergias e até respostas cancerígenas. Essas características levam a uma resposta negativa frente ao consumidor com possível redução do consumo. Portanto, a busca por pigmentos provenientes de fontes naturais tem se tornado um desafio para a indústria de alimentos, com perspectivas de crescimento do setor no futuro (Pereira et al., 2020). 1.4. EDULCORANTES Os edulcorantes são aditivos utilizados nos alimentos como substitutos do açúcar. Al- guns deles, conhecidos como “edulcorantes intensos”, diferentemente dos açúcares, 81 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co conferem sabor doce aos alimentos sem adicionar calorias. Esses compostos são em- pregados como alternativas ao açúcar por diversas razões, sendo particularmente úteis para indivíduos que buscam perder ou controlar o peso sem abrir mão do sabor adoci- cado na alimentação. O sorbitol é um edulcorante comumente utilizado como aditivo, assim como outros compostos como manitol, lactitol e xilitol. O aspartame é ampla- mente utilizado pela indústria alimentícia, porém é contraindicado para indivíduos com fenilcetonúria e está associado a um maior risco de desenvolvimento de tumor cerebral, reações alérgicas, leucemia, doença de Parkinson e Alzheimer. O ciclamato e a sacari- na são outros exemplos de adoçantes artificiais, porém apresentam uma série de contra indicações, gerando proibições e questionamento de segurança em vários países como nos Estados Unidos (Souza et al., 2019). Nos últimos anos, houve um aumento significativo na busca por edulcorantes alternati- vos, resultando na descoberta de vários novos compostos. Essas substâncias têm sido objeto de estudos para avaliar sua segurança e viabilidade para futura comercialização. Alguns exemplos desses compostos incluem o ácido glicirrízico, a neoesperidina di-hi- drochalcona e a monelina (Damodaran; Parkin, 2018). No Quadro 02 são fornecidos diversos exemplos e usos de aditivos alimentares fre- quentemente utilizados na indústria de alimentos. Quadro 02. Exemplos e usos frequentes dos aditivos alimentares na indústria de alimentos CLASSIFICAÇÃO ADITIVOS PRODUTOS EMPREGADOS Acidulantes Ácido cítrico Balas, biscoitos e bombons. Ácido lático Sorvetes, refrigerantes, maionese. Ácido fumárico Margarinas e geléias artificiais. Antioxidantes Ácido ascórbico Cervejas, refrescos artificiais, polpas e sucos de frutas. Tocoferóis Farinhas, leite de coco e margarinas. Ácido fosfórico Conservas vegetais, gorduras, emulsões à base de óleos cítricos. Antiumectante Carbonato de cálcio Refrescos e sal de mesa. Dióxido de silício Sais de cura, temperos em pó e aromatizantes em pó. Carbonato de magnésio Sais de mesa e queijos fundidos. Aromatizantes e Flavorizantes Essenciais artificiais Pós para bolos artificiais, pós para sorvetes artifi- ciais e pós para pudins artificiais. Extrato vegetal aromático Licores, gelatina e conservas vegetais. Flavorizantes quimicamente definidos Biscoitos e produtos similares, xaropes e vinhos compostos. 82 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 Conservantes Ácido benzóico Refrigerantes, concentrado de frutas para refrige- rantes e margarinas. Nitrato de potássio Conservas de carnes. Ácido sórbico Chocolate, maioneses e queijos ralados. Corantes orgânicos naturais Cacau Geléias artificiais. Caramelo Condimentos (vinagre), biscoitos e similares, lico- res e sorvetes. Riboflavina Recoloração de frutas em calda (cerejas). Corante orgânicos sintéticos artificiais Amarelo crepúsculo Pós para geléias artificiais e licores de menta. Tartrazina Doces de goiaba em pasta com edulcorantes e pós para refrescos artificiais. Eritrosina Proteína de soja texturizada. Corantes orgânicos artificiais idênticos aos naturais Β-caroteno Margarinas. Caramelo (processo amônia) Cervejas, refrigerantes e bebidas em geral. Espessantes Agar-agar Conservas de carnes, pós para mingaus e recheios. Gomar guar Ketchup, molhos preparados, gomas de mascar. Goma arábica Balas e gomas de mascar, sorvetese aromas. Estabilizantes Citrato de sódio Doce de leite e leite desidratado. Celulose microcristalina Cobertura de sorvetes, pudins e flans e pós para refrescos. Fosfato dissódico Leites concentrados, queijos fundidos e doce de leite. Umectantes Glicerol Balas e similares, chocolates e bombons. Lactato de sódio Balas e similares, alimentos dietéticos e bombons. Propilenoglicol Produtos de cacau, de carne e doces. Gelificantes Pectina Iogurtes de frutas e molhos para sobremesas. Carragena Geleias, produtos lácteos e derivados. Gelatina Doces, torrone, suspiro e maria-mole. Edulcorantes Sorbitol Geleias, chocolates e produtos de panificação. Xilitol Doces, compotas e geleias. Fonte: Souza et al. (2019, p. 11). 83 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co 2. VANTAGENS TECNOLÓGICAS DO USO DE ADITIVOS ALIMENTARES Com a evolução dos hábitos alimentares da sociedade ao longo das últimas décadas, devido à urbanização e ao estilo de vida acelerado, as pessoas têm preferido alimen- tos prontos ou semiprontos por sua praticidade. Essa mudança tem impulsionado a indústria de alimentos a aprimorar constantemente seus produtos, buscando atender às demandas dos consumidores e torná-los mais rentáveis. Para alcançar esse objetivo, a indústria tem empregado uma ampla gama de aditivos alimentares, visando melho- rar aspectos tecnológicos, sensoriais e nutricionais para garantir maior aceitação do público consumidor, principalmente quanto às características organolépticas, além de garantir maior vida útil, minimizando os riscos de contaminação microbiana nos alimen- tos. Dessa maneira, o emprego de aditivos pela indústria alimentícia representa uma estratégia tecnológica que assegura um maior retorno econômico tanto ao processo quanto ao produto (Souza et al., 2019). Entretanto, devido ao fato de serem substâncias químicas deliberadamente adiciona- das aos alimentos, é de extrema importância compreender as propriedades dos aditi- vos, a fim de garantir um nível seguro para sua ingestão. Pois, assim como qualquer outra substância química, os aditivos podem desencadear reações adversas na saúde humana. Além disso, é crucial que o uso dos aditivos não exceda a quantidade máxima permitida para alcançar o efeito desejado no produto, respeitando os valores recomen- dados para a ingestão diária aceitável (IDA). Essa prática é essencial para prevenir pos- síveis complicações na saúde dos consumidores (Aun et al., 2011; Tonetto et al., 2008). É fundamental dar atenção especial à aplicação dos aditivos, visto que informações im- portantes sobre seu uso costumam ser escondidas do consumidor. Essa prática acon- tece devido ao entendimento de que o emprego desses aditivos é considerado neces- sário somente quando os benefícios em termos de higiene, operação ou tecnologia não podem ser alcançados por meio dos métodos convencionais de produção (Aun et al., 2011; Pimenta, 2003). No Brasil, a informação nutricional sobre os aditivos alimentares nos rótulos de ali- mentos e bebidas embalados frequentemente carece de clareza e, em muitos casos, é insuficiente, não fornecendo de maneira precisa a composição do alimento e os pos- síveis riscos à saúde do consumidor (Montera et al., 2023). Embora a Anvisa tenha aprovado o uso de vários aditivos alimentares, a preocupação crescente recai sobre os potenciais efeitos desses aditivos na saúde. O emprego de aditivos tem evidenciado consequências na saúde humana, gerando debates acerca do seu consumo, incluindo manifestações clínicas, complicações metabólicas e potenciais efeitos carcinogênicos, entre outros aspectos controversos (Souza et al., 2019). Assim, a substituição gradual de aditivos alimentares sintéticos por aqueles derivados de fontes naturais ou obtidos por processos biotecnológicos tem se intensificado. Além disso, a presença do conceito “artificial” em produtos alimentícios tem suscitado des- confiança e causado impactos negativos na percepção da saúde do produto pelos con- sumidores. Isso tem levado as indústrias a procurarem alternativas que possam ser categorizadas como naturais (Chiappini, 2007). 84 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 As fontes vegetais têm desempenhado um papel fundamental na obtenção de compos- tos aromáticos naturais. Por outro lado, pigmentos podem ser derivados de resíduos industriais, além de algas e microalgas marinhas. Antioxidantes têm sido identificados em diversas matrizes naturais. Quanto aos agentes de corpo, sua obtenção é comu- mente realizada a partir de algas, microalgas e diversas matrizes vegetais (Pereira et al., 2020). Entretanto, os aditivos provenientes de fontes naturais frequentemente de- param-se com diversas limitações, como custos elevados, sazonalidade, variabilidade e qualidade do produto final (Chiappini, 2007). Além disso, os aditivos naturais devem passar por uma política rigorosa de segurança alimentar (Pereira et al., 2020). Esses desafios tornam o abastecimento do mercado irregular e dispendioso. Neste contexto, avanços recentes na biotecnologia aplicada a plantas e microrganismos, na tecnologia enzimática, na engenharia genética, no monitoramento de bioprocessos, e nas técnicas de recuperação e purificação de bioprodutos abrem caminhos para novas oportunida- des na produção competitiva de aditivos naturais, com riscos reduzidos ou ausentes para o organismo humano. Dessa forma, a biotecnologia tem se tornado uma área importante de estudos para desenvolvimento de novos aditivos garantindo aos consu- midores produtos que atendem à preferência por produtos naturais (Chiappini, 2007). 3. TOXICOLOGIA E IDR – INGESTÃO DIÁRIA RECOMENDADA A toxicologia é o campo científico responsável por estudar as substâncias tóxicas en- contradas nos alimentos, sejam elas de origem natural ou sintética, intrínsecas ou adi- cionadas aos produtos alimentícios. A toxicologia de alimentos estabelece os limites e as condições em que os alimentos podem ser consumidos sem acarretar prejuízos à saúde dos consumidores (César, 2008). As substâncias nocivas encontradas nos alimentos podem atuar como agentes tóxicos, resultando em irregularidades fisiológicas e/ou anatômicas em um curto período, ou podem funcionar como agentes anti-nutricionais, interferindo em enzimas, vitaminas ou minerais essenciais. Esses eventos podem impactar adversamente o metabolismo hu- mano, levando ao estabelecimento de anormalidades ao longo do tempo. A gravidade da intoxicação dependerá de variáveis como (César, 2008): ` Nível de toxicidade da substância; ` Complexidade metabólica do indivíduo intoxicado; ` Duração da exposição; ` Quantidade da substância tóxica ingerida; ` Via de entrada no organismo; ` Processo de excreção da substância nociva. A maioria dos estudos que buscam identificar a toxicidade de substâncias químicas presentes em alimentos é conduzida usando roedores em laboratório, os quais seguem os protocolos estabelecidos e validados pelo Codex Alimentarius e por agências regu- ladoras globais. O principal método adotado baseia-se nas diretrizes da Organization 85 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co for Economic Cooperation and Development (OECD) para testes de produtos químicos, os quais incluem 150 métodos internacionalmente acordados para avaliar os riscos potenciais dessas substâncias (Kraemer et al., 2022). Os principais testes toxicológicos realizados para novos aditivos alimentares, atualmente, incluem (Pereira et al., 2020): Genotoxicidade: ensaio de toxicidade genética que analisa os efeitos tóxicos no material ge- nético da célula, identificando a possível ocorrência de destruição cromossômica e mutações genéticas causadas pela substância em avaliação. Toxicidade na reprodução: teste empregado para avaliar o impacto da substância investi- gada nos sistemas reprodutivos feminino e masculino,na capacidade reprodutiva da prole, e nos efeitos cumulativos na reprodução ao longo das gerações. Farmacocinética e metabolismo: frequentemente avaliados em animais, sejam eles roe- dores ou não. O protocolo do teste compreende a coleta de amostras de plasma, soro, urina e fezes, fornecendo informações detalhadas sobre a absorção, distribuição, metabolismo e excreção da substância em análise. Toxicidade por doses repetidas: testes conduzidos com a finalidade de analisar o perfil to- xicológico da substância em estudo após administrações repetidas. Após o período de admi- nistração da substância investigada, são realizados exames oftalmológicos, hematológicos, microscópicos, histopatológicos e de urina, juntamente com ensaios de neurotoxicidade e imunotoxicidade. Toxicidade subcrônica e crônica: ensaios comparáveis aos realizados na toxicidade por doses repetidas. A substância em estudo é administrada conforme os testes conduzidos a curto e longo prazo, em doses progressivas para grupos de animais experimentais. São iden- tificados os efeitos tóxicos, órgãos-alvo e a relação entre dose e resposta. Neurotoxicidade: exame que analisa todos os possíveis efeitos adversos na estrutura ou função do sistema nervoso central e/ou periférico após a exposição à substância em estudo. Imunotoxicidade: investigação dos efeitos do novo aditivo sobre o sistema imunológico, abrangendo aspectos como imunossupressão, imunoestimulação, hipersensibilidade e au- toimunidade. Carcinogenicidade: determinação dos riscos relacionados ao câncer, a partir de testes la- boratoriais in vivo. Estudos em seres humanos: por fim, após a conclusão dos protocolos laboratoriais in vitro e in vivo, com resultados positivos quanto à segurança da nova substância, a fase seguinte consiste na realização de estudos em seres humanos. Esses testes abrangem todas as fai- xas etárias, de ambos os sexos, e incluem exames bioquímicos, avaliação da função de ór- gãos, análises de reações enzimáticas, assim como ensaios para compreender a absorção, metabolismo e excreção do novo aditivo alimentar. O comitê de especialistas da FAO/OMS (JECFA) tem a responsabilidade de analisar e discutir os resultados de estudos científicos sobre a toxicidade e segurança dos aditivos, estabelecendo dois limites para os aditivos alimentares conhecidos como NOAEL e IDA. 86 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 O NOAEL (sigla em inglês de No Observed Adverse Effect Level) é a quantidade máxima em que uma determinada substância não demonstra efeitos tóxicos, conforme eviden- ciado nos estudos científicos publicados na literatura. A IDA (Ingestão Diária Aceitável) é derivada do valor do NOAEL e representa a quantidade estimada da substância que pode ser consumida diariamente, durante toda a vida, expressa em relação ao peso corpóreo, sem oferecer riscos à saúde (mg/kg de peso corpóreo/dia). Esse valor é calculado a par- tir da divisão do NOAEL por um fator de segurança estabelecido em 100, o qual busca incorporar possíveis incertezas nos dados científicos obtidos. Em outras palavras, a IDA é estabelecida como sendo 100 vezes menor do que a quantidade determinada como segura ou de baixa toxicidade em estudos científicos (Teixeira, 2018). Embora os protocolos sejam rigorosos e precisos, existem dúvidas sobre a adequação da extrapolação dos resultados obtidos em células ou modelos animais para prever os efeitos em seres humanos, especialmente ao estabelecer os limites de consumo de substâncias como os aditivos alimentares (Kraemer et al., 2022). As limitações apontadas na avaliação da segurança dos aditivos para consumo humano relacionam-se, principalmente, ao fato dos estudos serem conduzidos em animais. Diversos autores destacam que as substân- cias químicas reagem de forma variada dependendo das características celulares de cada organismo. Adicionalmente, os alimentos consistem em misturas complexas de substâncias químicas, onde diferentes elementos, com pesos moleculares e configurações químicas distintas, interagem entre si e com o organismo que os consome (Dybing et al., 2002). O grau de exposição e a sensibilidade individual dos consumidores são aspectos cru- ciais na avaliação do potencial tóxico de substâncias como os aditivos alimentares. Devido ao estabelecimento da IDA baseada no peso corporal, a toxicidade dos aditivos pode ser mais pronunciada em crianças, especialmente devido ao maior tempo que têm para desenvolver doenças crônicas resultantes de exposições precoces a substâncias tóxicas, como os aditivos alimentares (Renwick et al., 2003). Além disso, as avaliações de toxicidade e segurança dos aditivos são conduzidas avaliando uma única substância por análise, subestimando o impacto da interação de dois ou mais aditivos normalmente presentes nos alimentos, os quais podem interagir entre si quando ingeridos. Dessa forma, o efeito acumulativo e simultâneo é outro aspecto latente a consi- derar na determinação da toxicidade. Essas interações são pouco estudadas tanto entre os próprios aditivos quanto com o organismo, o que gera incertezas na definição da IDA para aditivos alimentares, uma vez que essas combinações podem desencadear danos metabó- licos variados e desequilíbrios nos parâmetros bioquímicos (Kraemer et al., 2022). SAIBA MAIS Em um estudo realizado com ratos, foi examinado o efeito da ingestão simultânea de dife- rentes categorias de aditivos (como corantes, conservantes e edulcorantes) nos marcadores sanguíneos e nos tecidos do fígado, rim e cérebro. Foram escolhidos aditivos presentes em alimentos comumente consumidos por crianças e sujeitos a controvérsias em estudos sobre segurança alimentar. Os resultados revelaram que a ingestão simultânea de diversas cate- gorias de conservantes, corantes e edulcorantes demonstrou potenciais riscos de danos ao 87 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co DNA das células cerebrais, renais e hepáticas. Adicionalmente, à medida que o número de aditivos aumentava, observou-se a diminuição nos níveis de hemoglobina, albumina e proteí- na sérica total, bem como o aumento nos níveis de ureia, creatinina, bilirrubina e na atividade enzimática hepática (Raya et al., 2020). 4. CONCEITO DE RESÍDUO EM ALIMENTOS Na cadeia de produção de alimentos, uma parte das matérias-primas e subprodutos que não atendem aos padrões de processamento é descartada, resultando em uma quantida- de significativa de resíduos. Estes resíduos, provenientes dos alimentos ou subprodutos, são compostos por substâncias ricas em matéria orgânica geradas durante o processa- mento de uma determinada matéria-prima. O descarte de resíduos é uma prática comum, especialmente na agroindústria (Damiani; Martins; Becker, 2020). Geralmente produzi- dos em grande escala, esses resíduos podem acarretar enormes desafios relacionados ao descarte inadequado, à poluição ambiental e à questão da sustentabilidade (Russ; Meyer-Pittroff, 2004), causando prejuízos aos produtores e comerciantes. A geração de resíduos é amplamente atribuída à indústria de alimentos. De acordo com informações da FAO, cerca de 1,3 bilhão de toneladas de alimentos são perdidas ou desperdiçadas globalmente a cada ano (Gustavsson; Sonesson, 2011). Dessa forma, uma das tendências da indústria de alimentos, a fim de garantir condições de sobrevi- vência ambiental e segurança alimentar para as próximas gerações, consiste na minimi- zação dos resíduos, visando melhorias no processo produtivo com redução das perdas e melhor desempenho ambiental (Cheremisinoff, 1995). De forma geral, a utilização e eliminação de resíduos de origem alimentar são difíceis devido à sua estabilidade biológica inadequada, natureza potencialmente patogênica, elevado teor de água, potencial para rápida auto-oxidação e elevado nível de atividade enzimática (Russ; Meyer-Pittroff, 2004). No entanto, estes resíduos podem apresentarexcelente valor nutricional e econômico, uma vez que contêm proteínas, carboidratos e outros nutrientes essenciais com possíveis propriedades bioativas, indicando alta capa- cidade de reaproveitamento pela indústria farmacêutica, alimentícia e química (Saraiva et al., 2018). Atualmente, os resíduos são amplamente empregados como ração para alimentação animal ou fertilizantes. Porém, vários estudos demonstram alternativas viá- veis e de alto valor agregado para utilização destes resíduos (Rodrigues; Seibel, 2021). Exemplos comuns de resíduos específicos de processos produtivos de alimentos in- cluem os grãos resultantes da fabricação de cerveja e os subprodutos de abatedouros na produção de carne. Os resíduos provenientes da indústria alimentar são notáveis pela sua significativa concentração de matéria orgânica (Russ; Meyer-Pittroff, 2004). De modo geral, a maior parte dos resíduos da indústria de alimentos é proveniente de frutas e legumes, representando aproximadamente 50% da produção, principalmente nas fases de processamento e pós-colheita. Esses resíduos incluem caules, cascas, sementes e polpas, os quais possuem altos teores de moléculas bioativas e biopolíme- ros, podendo ser reaproveitados na produção de uma variedade de produtos (Andrade et al., 2014; Ferreira et al., 2015). Dessa forma, o uso dos resíduos não só reduz os 88 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 custos do processo, bem como minimiza os efeitos ambientais e pode ainda atuar como fonte de matérias-primas de alta qualidade para diversos segmentos (Pastore; Bicas; Maróstica Júnior, 2013). O preço reduzido é o primeiro passo que incentiva a utilização dos resíduos de alimen- tos como fonte para obtenção de outros produtos com custo acessível. No entanto, outras características como disponibilidade, padronização, estabilidade, ausência de fatores antinutricionais ou tóxicos na produção do produto final devem ser verificadas para o emprego dos resíduos de alimentos como material de partida a fim de minimizar os custos de produção, atraindo e estimulando o consumidor (Grande, 2016). 4.1. RESÍDUOS EM ALIMENTOS DE ORIGEM ANIMAL Na produção de alimentos, os resíduos gerados podem ser classificados como de ori- gem animal e de origem vegetal a partir da fonte obtida. Cerca de 40 a 60% do total de peixes e animais criados são classificados como produtos residuais da produção com alta qualidade alimentícia, incluindo carcaças, sangue e pele (Andreassen et al., 2020). Os resíduos provenientes de fontes animais são altamente perecíveis, favorecendo a proliferação de microrganismos e tendo um forte potencial de atrair animais, insetos, roedores e aves. Isso demanda cuidados específicos tanto em termos de preservação ambiental quanto de saúde pública. Entretanto, a gestão dos resíduos provenientes de fontes animais é frequentemente negligenciada, resultando em problemas tanto antes quanto após o processamento. Devido à escassez de discussões sobre a destinação apropriada desses resíduos inevitáveis, seus riscos e as consequências associadas, a reciclagem dos resíduos animais surge como uma solução prática e viável para reduzir os impactos causados por esses resíduos (Barros; Licco, 2007). Portanto, o objetivo principal atual é otimizar a transformação dos resíduos animais em subpro- dutos comercializáveis ou coprodutos, visando a redução do impacto ambiental da indústria de processamento animal e o aprimoramento do rendimento econômico (Romay, 2001). Os subprodutos animais podem ser categorizados como comestíveis destinados ao consumo humano in natura, semiprocessados ou como matéria-prima para a produção de outros alimentos; ou como não comestíveis destinados a diferentes aplicações, tais como farinhas para alimentação animal, produtos farmacêuticos e outros usos indus- triais (Pardi, 1993). Em relação à utilização dos resíduos de origem animal, a maior parte é direcionada para as graxarias, que são instalações industriais responsáveis pelo processamento de resíduos de carcaças, fragmentos de carne, tendões, gorduras e ossos, resultando na produção de farinhas de origem animal (FOA) usadas em rações, adubos, óleos, sebo e gorduras industriais (Barros; Licco, 2007). Atualmente, a comunidade científica tem concentrado esforços na valorização dos resí- duos de origem animal. Diversas pesquisas têm destacado a utilização desses resíduos para produzir peptídeos com atividades benéficas para o organismo humano. Estudos apontam que os hidrolisados protéicos derivados da membrana da casca de ovos têm efeitos na regulação celular e apresentam propriedades anti-inflamatórias. Além disso, 89 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co outras pesquisas indicam que os peptídeos provenientes dos resíduos de sangue têm uma ampla variedade de efeitos benéficos, como regulação dos níveis de açúcar no sangue, redução da pressão arterial e propriedades antioxidantes e antimicrobianas (Andreassen et al., 2020). 4.2. RESÍDUOS EM ALIMENTOS DE ORIGEM VEGETAL No que diz respeito aos resíduos de origem vegetal, a geração desses resíduos é ob- servada em todas as etapas da cadeia de produção, desde a colheita até a eliminação das partes menos convencionais antes, durante e após o processamento dos alimentos (Rodrigues; Seibel, 2021). Frutas e hortaliças geram montantes consideráveis de resíduos devido à sua alta sus- cetibilidade à deterioração, tanto durante a colheita quanto após, devido à manipulação, conservação e métodos de armazenamento inadequados (Damiani; Martins; Becker, 2020). Esses vegetais sofrem mudanças indesejáveis na aparência, textura e sabor, resultando no descarte de cerca de um terço do volume total de vegetais produzidos, limitando a plena utilização do seu potencial nutricional (Rodrigues; Seibel, 2021). Em algumas indústrias de processamento de frutas, os resíduos resultantes, como cas- cas e sementes, podem representar até 70% do total da fruta. Estes resíduos são fontes de vitaminas, antioxidantes, fibras e outros compostos naturais que promovem uma alimentação saudável. Além disso, esses resíduos têm potencial para serem utilizados como matérias-primas na produção de corantes e aromatizantes de origem natural, podendo substituir os sintéticos atualmente utilizados (Damiani; Martins; Becker, 2020). Os pigmentos obtidos de vários resíduos de frutas não só proporcionam funções tecno- lógicas aos alimentos, mas também trazem benefícios à saúde dos consumidores. Por exemplo, os carotenóides extraídos da casca de romã e de tomate podem ser usados como corantes alimentares, além de serem precursores da vitamina A, o que contribui positivamente para a saúde humana (Goula et al., 2017). A antocianina, extraída de uvas e figos que não atendem aos padrões de mercado, é outro corante alimentar com efeitos benéficos para a saúde, podendo também ser utilizado em produtos cosméti- cos e farmacêuticos (Favre et al., 2019). Além disso, os custos de produção desses corantes naturais podem ser reduzidos através da síntese de biocorantes por meio de fermentação usando microrganismos. Com o avanço dos processos tecnológicos, há uma tendência de aumentar os rendimentos de produção desses pigmentos a partir de resíduos agroindustriais de baixo custo e ricos em nutrientes (Sharma; Ghoshal, 2020). Outra aplicação relevante dos resíduos de frutas é na produção de pectina. O Brasil é o maior produtor e exportador de suco de laranja do mundo, respondendo por 53% da produção global. Isso gera grandes volumes de bagaço, atualmente destinado como suplemento para ração animal na pecuária, além de outras utilizações, como extração de fibras, óleos essenciais, produção de silagem e biocombustíveis. Contudo, a pro- dução de pectina a partir dos resíduos cítricos tem se destacado como uma excelente alternativa para aproveitar os subprodutos da indústria de suco de laranja,bebidas (Ferreira; Lanfer-Marquez, 2007). A seguir, destacam-se alguns dos mais relevantes textos normativos sobre alimentos (Brasil, 2023): Decreto-Lei nº. 986/1969: legislação fundamental que instituiu normas básicas para a regulamentação dos alimentos; ` Lei nº. 9.782/1999: define o Sistema Nacional de Vigilância Sanitária e estabe- lece as competências da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) na regulação e fiscalização de alimentos; ` RDC nº. 259/2002: aborda questões e normatiza regras relacionadas à rotula- gem de alimentos; ` RDC nº. 359/2003: define porções de alimentos embalados para a rotulagem nutricional; ` RDC nº. 360/2003: estabelece normas para a rotulagem nutricional obrigatória em alimentos embalados; 12 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia ` Decreto nº. 4.680/2003: regulamenta o direito à informação e alerta quanto aos ali- mentos e ingredientes alimentares destinados ao consumo humano ou animal que contenham ou sejam produzidos a partir de organismos geneticamente modificados; ` Lei nº. 10.674/2003: regulamenta a informação sobre a presença de glúten, como medida preventiva e de controle da doença celíaca; ` RDC nº. 26/2015: estabelece os requisitos para rotulagem obrigatória dos princi- pais alimentos que causam alergias alimentares; ` Lei nº. 13.305/2016: altera o Decreto-Lei 986/1969 no que diz respeito à rotula- gem de alimentos com lactose; ` RDC nº. 429/2020: define novas regras para a rotulagem nutricional dos alimen- tos embalados; ` RDC nº. 617/2022: regulamenta a informação sobre os teores de fenilalanina, proteínas e umidade em alimentos industrializados; ` RDC nº. 623/2022: define limites de tolerância para matérias estranhas em ali- mentos, os princípios gerais para o seu estabelecimento e os métodos de análise para fins de avaliação de conformidade, bem como restringe o uso de gorduras trans industriais em alimentos; ` RDC nº. 712/2022: Dispõe sobre os requisitos de composição e rotulagem dos alimentos contendo cereais e pseudocereais para a sua classificação e identifica- ção como integral e destaque da presença de ingredientes integrais; ` RDC nº. 722/2022: define os limites máximos tolerados de contaminantes em ali- mentos, os princípios gerais para o seu estabelecimento e os métodos de análise para fins de avaliação de conformidade; ` RDC nº. 724/2022: determina os padrões microbiológicos dos alimentos e a sua aplicação; ` RDC nº. 727/2022: dispõe sobre as informações obrigatórias para a rotulagem de produtos embalados a partir da revisão e consolidação das Resolução da Dire- toria Colegiada nº.: 259/2002; 123/2004; 340/2002; 35/2009; 26/2016; 136/2017; 459/2020 e a Instrução Normativa nº. 67/2020. ` RDC nº. 778/2023: delimita os princípios gerais, as funções tecnológicas e as con- dições de uso de aditivos alimentares e coadjuvantes de tecnologia em alimentos. IMPORTANTE Resolução da Diretoria Colegiada (RDC). São regulamentações técnicas propostas pela Anvisa a fim de estabelecer padrões de quali- dade e identidade para a fiscalização e o controle de alimentos no Brasil (Brasil, 2023). 13 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos Não obstante os avanços listados, a regulamentação de alimentos no Brasil é dinâmica e encontra-se em evolução. São muitos os atos normativos e as diretrizes específicas que direcionam a produção e o consumo de alimentos. Manter-se constantemente atu- alizado com as normatizações mais recentes é tarefa essencial para que a indústria de alimentos possa garantir a qualidade, a transparência e a integridade dos seus proces- sos e produtos. 4. ROTULAGEM NUTRICIONAL OBRIGATÓRIA Dentre os mecanismos regulatórios estabelecidos pelas legislações bromatológicas brasileiras, a rotulagem nutricional merece destaque, pois representa recurso valioso para a compreensão da composição dos alimentos pelos consumidores. A rotulagem nutricional fornece listagem padronizada com os principais nutrientes e fontes de ener- gia dos alimentos, orientando os consumidores, contribuindo para escolhas alimenta- res mais saudáveis e reduzindo os excessos alimentares. As regras de rotulagem são extremamente importantes para que sejam fornecidos à população dados que auxiliem na escolha dos produtos e não empreguem termos ou informações falsas que possam induzir os consumidores em erro (Cavada et al., 2012; Nichelle; Mello, 2018). No Brasil foram criadas Resoluções da Diretoria Colegiada (RDC) com o objetivo de definir e padronizar regras para a rotulagem de alimentos no país. A RDC nº. 259/2002, a RDC nº. 359/2003, a RDC nº. 360/2003, a RDC nº. 26/2015 e a RDC nº. 429/2020 são os principais atos normativos responsáveis pela padronização das regras de rotulagem (Nichelle; Mello, 2018). O Codex Alimentarius foi utilizado como coletânea de padrões de processamento e segurança de alimentos para o desenvolvimento destes normati- vos (Araújo, 2017; Nichelle; Mello, 2018). Por oportuno, merece destaque a diferença entre a rotulagem geral e a rotulagem nu- tricional dos alimentos. A rotulagem geral informa as características sobre o processa- mento, embalagem e a comercialização do produto aos consumidores. Já a rotulagem nutricional é responsável pela informação da composição nutricional do produto (Ferrei- ra; Lanfer-Marquez, 2007). Entretanto, muitos esforços ainda são necessários para que as regulamentações da Anvisa sejam aproveitadas como ferramentas para a escolha de produtos saudáveis na composição da dieta dos consumidores (Cavada et al., 2012). 4.1 RDC Nº. 259/2002 Publicada em 20 de setembro de 2002, a Resolução da Diretoria Colegiada nº 259 defi- niu regras aplicadas à rotulagem de alimentos prontos para a oferta, porém embalados na ausência do consumidor. Pela RDC nº. 259/2002, o termo rotulagem diz respeito a toda inscrição, legenda, imagem ou toda matéria descritiva ou gráfica, escrita, im- pressa, estampada, gravada, em relevo ou litografada, ou colada sobre a embalagem do alimento. As informações definidas como obrigatórias por esta resolução foram as seguintes (Brasil, 2002): ` Denominação de venda: nome sob o qual o produto é comercializado e conhe- cido pelos consumidores; 14 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia ` Lista de ingredientes: quando composto por mais de um ingrediente, a lista de ingredientes deve constar no rótulo do produto alimentício. Os ingredientes presentes devem ser escritos em ordem decrescente da respectiva proporção empregada no produto; ` Conteúdo líquido: informa a quantidade consumível de produto comercializado; ` Identificação da Origem: nome do fabricante, produtor ou fracionador do ali- mento, seu respectivo endereço completo e país de origem; ` Nome ou razão social e endereço do importador, no caso de alimentos importados; ` Identificação do lote: indicação em código que permita a identificação do lote de forma visível, legível e indelével gravado ou marcado no rótulo; ` Prazo de validade: data até a qual o consumo de determinado produto é consi- derado seguro; ` Instruções sobre o preparo e o uso do alimento: quando necessário, o rótulo deve informar o modo apropriado e o tratamento que deve ser dado pelo consu- midor para o uso correto do produto. 4.2 RDC Nº. 359/2003 Publicada em 23 de dezembro de 2003, a Resolução da Diretoria Colegiada nº. 359 estabeleceu a identificação de porção para alimentos embalados para fins de rotulagem nutricional, bem como a metodologia para determinação do tamanho das porções. As principais definições estabelecidas nesta resolução foram as seguintes (Brasil, 2003b): ` Porção: quantidade média do alimento que deveria ser consumida por pessoas sadias com mais de 36 meses de idade, a fim de assegurar uma alimentação saudável; ` Medida caseira: descreve um utensílio comumente utilizado para medida de ali- mentos (colher de chá, colher de sopa, xícara de chá, copo, prato raso e prato fundo); ` Unidade:já que o valor da pectina é, em média, seis vezes mais alto do que o do farelo de citros peletizado destinado à ração animal. A pectina, um polissacarídeo encontrado na parede celular 90 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 primária, representa cerca de 30% do bagaço da laranja em base seca e é amplamente utilizada na indústria alimentícia como um aditivo devido às suas notáveis propriedades gelificantes e espessantes (Rodrigues; Seibel, 2021). Atualmente, resíduos que contêm elevados teores de celulose e hemicelulose são pre- dominantemente direcionados para a alimentação de ruminantes, uma vez que esses animais possuem enzimas específicas para a degradação desse tipo de substância. No entanto, os sistemas de compostagem tiveram que ser aprimorados para permitir a de- composição desses materiais de forma mais eficiente e novos métodos de disposição têm se concentrado na utilização desses resíduos em diversas aplicações, como materiais de construção. Esses resíduos podem ser empregados como enchimento e componente es- trutural para placas de fibras, visando aumentar a resistência dos tijolos antes da queima, bem como melhorar a capacidade de isolamento térmico (Russ; Meyer-Pittroff, 2004). 5. CONCEITO DE FRAUDE EM ALIMENTOS Fraude em alimentos, também chamada de fraude alimentar, refere-se à prática inten- cional de enganar o consumidor com o objetivo de obter ganhos econômicos. Geral- mente, isso acontece por meio da substituição, adição ou diluição propositais de um alimento ou matéria-prima, ou pela falsificação de produtos, visando aumentar seu valor percebido ou diminuir os custos de produção (Oliveira, 2016). As práticas fraudulentas não apenas representam um perigo para a saúde pública e resultam em prejuízos econômicos, mas também impactam a biodiversidade e as espé- cies afetadas, tornando crucial uma análise cuidadosa e uma avaliação aprofundada. Tais atividades geram sérios obstáculos para os produtores e indústrias que operam em conformidade com as legislações, comercializando produtos de qualidade em seus respectivos setores profissionais e comerciais. Isso resulta em perdas financeiras signi- ficativas e compromete a confiança dos consumidores (Campos et al., 2023). Diversas técnicas podem ser empregadas para a detecção de fraudes, porém a seleção da abordagem apropriada depende das propriedades físicas e químicas específicas do ali- mento em questão. Além disso, conforme já definido nas unidades anteriores, ao optar por uma técnica analítica, é essencial considerar a sensibilidade, a especificidade desejada e a rapidez na obtenção dos resultados. Nesse contexto, a biotecnologia tem introduzido ferramentas e inovações que possibilitam respostas mais ágeis e eficazes (Lopes, 2013). Ferramentas baseadas na análise de proteínas (cromatografia, imunoenzimática, e ele- troforese) e outras fundamentadas na análise de DNA provenientes da Biologia Molecu- lar são utilizadas para detectar fraudes alimentares (Campos et al., 2023). 6. TIPOS DE FRAUDES EM ALIMENTOS As fraudes alimentares são um desafio constante e significativo para os órgãos fisca- lizadores, pois comprometem tanto a saúde dos consumidores quanto a confiança no mercado. Para garantir a segurança e a qualidade dos produtos alimentícios, é essen- cial identificar e compreender essas fraudes. 91 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co 6.1. FRAUDES POR ALTERAÇÕES A fraude por alteração refere-se à modificação do produto sem intervenção humana, resultante de agentes químicos, físicos, biológicos ou enzimáticos. Essa alteração pode ser resultado de ignorância, negligência ou violação das normas técnicas do produto. No entanto, a situação só se configura como fraude quando o estabelecimento comer- cial tem conhecimento das condições inadequadas e ainda assim decide comercializar o produto (Kolicheski, 1994). 6.2. FRAUDE POR ADULTERAÇÕES A fraude por adulteração ocorre quando há intervenção humana deliberada utilizando ativos, tornando-se detectável somente por meio de análises muito específicas, pois altera minimamente as características sensoriais do produto. Esse tipo de fraude tem o propósito de mascarar a qualidade da matéria-prima ou disfarçar imperfeições durante o processamento (Oliveira, 2016). Existem várias formas de adulteração, incluindo a adição de componentes não permitidos ou de qualidade inferior, a substituição ou sub- tração dos componentes do produto final, a falsificação da quantidade de alimento na embalagem e a manipulação fraudulenta do produto acabado (Kolicheski, 1994). Por exemplo, as fraudes por adulteração podem envolver o uso excessivo de nitrito em carnes ou a adição de formol ou hidróxido de sódio no leite, ocultando características de qualidade, como pH, cor e acidez (Oliveira, 2016). 6.3. FRAUDES POR FALSIFICAÇÃO A fraude por falsificação consiste em enganar o consumidor ao vender um produto de qualidade inferior, fazendo-o passar por um produto original. Essa prática está relacio- nada à falsa origem do produto, ao peso, à qualidade e à sua apresentação (Kolicheski, 1994). Um exemplo comum de fraude por falsificação é a venda de peixe polaca do Alasca como bacalhau, ou a utilização de leite de vaca em queijos declarados como sendo de búfala, cabra ou ovelha (Oliveira, 2016). 6.4. FRAUDES POR SOFISTICAÇÃO A fraude por sofisticação, uma vertente da fraude por falsificação, é frequentemente observada em bebidas alcoólicas, onde estabelecimentos modificam a embalagem e o rótulo do produto para enganar o consumidor sobre a qualidade do produto comerciali- zado (Kolicheski, 1994). As fraudes alimentares mais frequentes envolvem produtos como carnes, leite, mel e pescados. No caso específico das carnes, uma das práticas fraudulentas mais comuns é a substituição de uma espécie de maior valor comercial por uma de valor inferior. Essa manipulação é particularmente difícil de detectar, especialmente em produtos cárneos processados (Fröder; Righi, 2023). É importante ressaltar que esse tipo de fraude mina a confiança dos consumidores, especialmente de grupos religiosos que seguem res- trições específicas quanto aos tipos de carne consumidos. Além disso, representa um perigo para pessoas alérgicas, já que a espécie substituída pode ser mais alergênica 92 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 (Campos et al., 2023). Outro tipo de fraude comum envolvendo carnes é a utilização de aditivos para mascarar sinais de deterioração provocados por microrganismos, so- bretudo bactérias, visando manter a aparência de frescor do produto. No entanto, essa prática é explicitamente proibida pela legislação brasileira no caso de carnes in natura (Carvalho; Gennari; Paschoalin, 2015). O leite é outro alimento frequentemente alvo de fraudes devido à sua alta demanda e consumo. Entre as práticas fraudulentas estão a adição de água para aumento do volume e a remoção de componentes, exceto nos produtos desnatados ou semidesna- tados, o que vai contra as normas estabelecidas pela legislação em vigor. Outra prática identificada é a neutralização com substâncias alcalinas, como a soda cáustica, com o intuito de estabilizar a qualidade e regular a acidez, além da introdução de formol para inibir bactérias, especialmente as que causam deterioração. O formol é tóxico e consi- derado altamente cancerígeno. Substâncias como ácido bórico, peróxido de hidrogênio e ácido salicílico também são adicionadas intencionalmente para mascarar os níveis de qualidade do leite, configurando elementos deliberados das fraudes cometidas nesse alimento (Abrantes; Campêlo; Silva, 2014; Campos et al., 2023). As práticas fraudulentas ligadas ao mel frequentemente incluem a adição de água, gli- cose ou amido, modificando a composição e aumentando a quantidade para maximizar a lucratividade doproduto. Outra ocorrência comum é a inclusão de corantes para al- terar a coloração original do mel. É importante que os consumidores estejam atentos à presença do selo do Serviço de Inspeção Federal (SIF) na embalagem, a fim de garantir a autenticidade e confiabilidade do produto. Contudo, algumas fraudes também envol- vem a falsificação do próprio selo SIF (Campos et al., 2023). Outro tipo comum de falsificação que afeta tanto o mercado nacional quanto o interna- cional está relacionado à adulteração ou falsificação de produtos derivados de pesca- dos. Uma das principais fraudes também consiste na substituição de uma espécie de maior valor comercial por outra de valor inferior, como a troca da garoupa pelo mero ou da merluza pela polaca do Alasca. Além disso, a adição excessiva de água para aumen- tar o volume do produto também é verificada como prática fraudulenta, especialmente quando o produto é vendido congelado, o que dificulta a detecção desse excesso até que o produto seja descongelado (Campos et al., 2023). Combater a fraude é imprescindível para garantir a qualidade e a segurança dos ali- mentos, considerando que estas práticas podem ocorrer em todos os elos da cadeia produtiva dos alimentos. Os prejuízos econômicos, sociais e ambientais resultantes dessas atividades são significativos, mesmo quando sua detecção não é abrangente ou possível em todos os casos. Portanto, é crucial educar os consumidores, fornecendo- -lhes informações adequadas, e investir em pesquisa científica e no desenvolvimento de tecnologias inovadoras capazes de identificar as fraudes de maneira mais eficaz, visando aprimorar o mercado de alimentos (Campos et al., 2023). 7. CONCEITO DE SUPLEMENTOS ALIMENTARES Suplementos alimentares são produtos adicionados à dieta, contendo pelo menos um dos seguintes componentes: vitaminas, aminoácidos, minerais, proteínas, metabólitos, 93 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co antioxidantes, carboidratos, lipídeos, ácidos graxos ou uma combinação desses ele- mentos (Williams, 2002). A suplementação nutricional é benéfica quando a escolha de alimentos em uma dieta não é suficiente, sendo empregada para alcançar a ingestão di- ária recomendada de nutrientes (Miarka et al., 2007). Contudo, os suplementos alimen- tares não são classificados como medicamentos e, portanto, não são destinados ao tra- tamento, prevenção ou cura de doenças. Seu propósito é complementar a alimentação, fornecendo nutrientes, substâncias bioativas, enzimas ou probióticos. Os benefícios do seu uso estão diretamente relacionados aos nutrientes ou microrganismos fornecidos. Por essa razão, seu uso destina-se à complementação da dieta de indivíduos saudá- veis. Pessoas doentes ou em condições específicas devem utilizar suplementos alimen- tares apenas sob orientação médica (Anvisa, 2020). No entanto, a abordagem mais eficaz para obter os nutrientes essenciais para a saúde e prevenir doenças crônicas deve ocorrer a partir de uma alimentação diversificada, enfatizando que os suplementos alimentares não devem substituir uma dieta saudável (Miarka et al., 2007). Além dos nutrientes fornecidos, os suplementos podem conter outros ingredientes, desde que aprovados pelas agências reguladoras. Aditivos também podem ser adi- cionados, desde que sejam permitidos para a categoria de suplementos e tenham um histórico de uso tradicional em alimentos (Anvisa, 2020). Dessa forma, os suplementos alimentares devem apresentar a devida identificação em suas embalagens e os rótulos deste tipo de produto devem conter (Anvisa, 2020): ` Instruções de uso, indicando a quantidade e a frequência diária recomendada para consumo por diferentes grupos populacionais e faixas etárias. ` Advertências gerais e específicas, que podem variar de acordo com a composi- ção ou modo de administração do suplemento alimentar. ` Restrições de uso, quando o produto não for recomendado para determinados grupos populacionais. ` Tabela nutricional detalhada, descrevendo as quantidades de nutrientes, subs- tâncias bioativas, enzimas e probióticos presentes. ` Lista completa de ingredientes, incluindo todos os constituintes utilizados na for- mulação do produto. ` Declaração da presença de alergênicos, glúten e lactose, quando aplicável. As alegações de benefícios à saúde, quando feitas, devem seguir as diretrizes estabe- lecidas pelo órgão regulamentador, evitando exageros ou a substituição de alimentos comuns. Além dessas informações, os suplementos alimentares devem incluir os dados obrigatórios aplicáveis a todos os demais tipos de alimentos, como prazo de validade, origem e número do lote (Anvisa, 2020). No Brasil, o marco regulatório para suplementos alimentares foi estabelecido em 2018, por meio das principais regras e normas da categoria (Anvisa, 2020): 94 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 ` RDC nº. 243/2018: criou a categoria de suplementos alimentares e estabeleceu requisitos sanitários específicos. ` RDC nº. 242/2018: modificou a legislação de medicamentos específicos para alinhar-se ao novo marco regulatório de suplementos alimentares. ` RDC nº. 241/2018: definiu os critérios para comprovação da segurança e bene- fícios à saúde dos probióticos utilizados em alimentos. ` RDC nº. 240/2018: alterou a RDC nº. 27/2010, que trata das categorias de ali- mentos e embalagens com ou sem obrigatoriedade de registro sanitário. ` RDC nº. 239/2018: estabeleceu os aditivos alimentares e coadjuvantes de tecno- logia autorizados para uso em suplementos alimentares. ` Instrução Normativa nº. 28/2018: definiu as listas de componentes, limites de uso, alegações e informações adicionais nos rótulos dos suplementos alimentares. 7.1. PRINCIPAIS TIPOS DE SUPLEMENTOS ALIMENTARES E SEUS USOS Dentre os componentes autorizados para uso em suplementos alimentares, incluem-se proteínas, carboidratos, fibras alimentares, lipídios, minerais, vitaminas, aminoácidos, substâncias bioativas, enzimas e outros nutrientes como adenosina, carnitina, creatina e taurina, conforme especificado no Anexo I da Instrução Normativa nº. 28/2008. Estes componentes se distinguem dos permitidos para lactentes (0 a 12 meses) ou crianças em primeira infância (1 a 3 anos), os quais são detalhados nos Anexos II e III da mesma Instrução Normativa (Brasil, 2018). Com base nos elementos mencionados, os suplementos alimentares podem ser cate- gorizados de acordo com suas distintas propriedades funcionais (Brasil, 2018): ` Suplementos hipercalóricos: Suplementos com alta densidade calórica pro- venientes, principalmente, de carboidratos e proteínas, destinados a indivíduos com elevado gasto energético; ` Suplementos termogênicos: Suplementos associados à geração de calor, au- mento do metabolismo, maior queima de gordura e consequente perda de peso. Geralmente compostos por substâncias como cafeína, guaraná em pó, L-carni- tina entre outras; ` Suplementos proteicos: Suplementos ricos em proteínas, direcionados a pes- soas que buscam apoio na construção muscular e na saúde óssea; ` Suplementos antioxidantes: Suplementos contendo componentes antioxidan- tes que combatem os efeitos dos radicais livres nas células; ` Suplementos hormonais: Suplementos com componentes que estimulam a produção e regulação hormonal; 95 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co ` Suplementos polivitamínicos e minerais: Suplementos utilizados para com- plementar a ingestão de vitaminas e minerais; ` Suplementos probióticos: Suplementos contendo microrganismos vivos que, quando administrados em quantidades apropriadas, oferecem diversos benefí- cios à saúde e atividades no organismo do indivíduo. Estudos relatam que os suplementos mais utilizados de acordo com o tipo de compo- nente presente são (Ferreira et al., 2016): ` Proteínas/Aminoácidos: Albumina, whey protein,aminoácidos de cadeia rami- ficada (BCAA); arginina; lisina; ornitina; triptofano e aspartato; ` Carboidratos: Maltodextrina, dextrose, carboidratos em gel e sacarose; ` Gorduras: Ômega 3 e triglicerídeos de cadeia média; ` Vitaminas: Antioxidantes, ácido pantotênico, tiamina (B1), ácido fólico, riboflavi- na (B2), B12, niacina, ácido ascórbico (C), piridoxina (B6) e vitamina E; ` Minerais: Cálcio, fosfato, cromo, selênio, ferro, zinco e magnésio; ` Extratos de plantas: Fitosteróis anabólicos e ginseng; ` Suplementos industrialmente formulados: HBM (beta-hidroxi-beta-metilbutirato); ` Termogênicos: Cafeína e L-carnitina. Além dos suplementos alimentares citados acima, os suplementos alimentares naturais têm se tornando muito populares no mercado internacional, como o aumento da busca pela prevenção de doenças. O uso de substâncias bioativas nos suplementos alimenta- res tem se tornado muito comum, embora sua eficácia e segurança não estejam com- pletamente comprovadas. Essas substâncias são categorizadas como nutracêuticas e tóxicas. As substâncias nutracêuticas são compostos ativos derivados de fontes natu- rais que promovem a saúde, previnem doenças, possuem propriedades medicinais e têm impacto positivo na saúde humana. Por outro lado, as substâncias tóxicas exercem efeitos adversos na saúde humana (Damodaran; Parkin, 2018). Conforme os objetivos comerciais desses suplementos alimentares naturais, diversos controles e regulamentos são implementados para garantir a qualidade dos suplemen- tos alimentares naturais, sendo alguns padrões essenciais exigidos: autenticidade das plantas, segurança, presença de materiais estranhos, limites definidos para metais pe- sados, aflatoxinas e pesticidas. Parâmetros como pH, cinzas, teor de umidade e tama- nho das partículas devem estar dentro de faixas estabelecidas. Análises microbioló- gicas são necessárias para garantir o cumprimento dos padrões gerais de qualidade (Damodaran; Parkin, 2018). De forma geral, outro aspecto crucial relacionado ao uso de suplementos alimentares é a biodisponibilidade, que se refere à quantidade de um suplemento alimentar que está disponível no organismo. Essa quantidade é influenciada pela absorção e circulação 96 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 das substâncias pelo corpo humano. A biodisponibilidade se torna um fator relevante quando se busca determinar a dose exata necessária para obter uma resposta fisioló- gica específica, uma vez que há variações na informação e na absorção das substân- cias presentes nos suplementos. Em outras palavras, indivíduos diferentes que ingerem a mesma dose de um suplemento podem absorver quantidades distintas do mesmo composto devido às diferenças na absorção, distribuição, metabolismo e excreção dos nutrientes. Essas disparidades evidenciam a dificuldade de prever os efeitos dos suple- mentos alimentares nas células hospedeiras (Damodaran; Parkin, 2018). Ademais, é importante destacar que muitos suplementos de forma geral devem ser utili- zados com cautela, pois o uso excessivo pode provocar riscos à saúde, a partir de rea- ções adversas e toxicidade no organismo como resultado de seu uso (Miarka et al., 2007). 8. ALIMENTOS PARA FINS ESPECIAIS – CONCEITOS E EXEMPLOS Alimentos destinados a fins especiais são produtos especialmente desenvolvidos ou processados com modificações na composição nutricional para atender às necessida- des de indivíduos com metabolismo e fisiologia específicos. Esse grupo de alimentos engloba as fórmulas enterais, as fórmulas infantis, os produtos para dietas com restri- ção de lactose e os alimentos para erros inatos do metabolismo (Brasil, 1998d). Com o propósito de assegurar a segurança, a qualidade e a eficácia dos alimentos des- se segmento disponíveis no mercado e de contribuir para a disponibilidade e acesso das pessoas com necessidades específicas a esses produtos, é essencial que sejam regulamentados pelos órgãos competentes. No Brasil, a Anvisa desempenha o papel de regulação nesse âmbito e é responsável pelo registro de algumas categorias de alimentos para fins especiais, como produtos enterais e fórmulas infantis. O Sistema Nacional de Vigilância Sanitária supervisiona as normativas estabelecidas pela Anvisa e regulariza os alimentos para fins especiais que estão dispensados de registros, como adoçantes dieté- ticos e alimentos para dietas com restrição de nutrientes. Enquanto isso, o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) é responsável por regularizar os produtos lácteos formulados para dietas com restrição de lactose (Brasil, 1998d). 8.1. PRINCIPAIS TIPOS DE ALIMENTOS PARA FINS ESPECIAIS E SEUS USOS Os alimentos para fins especiais são classificados em (Brasil, 1998d): ` Alimentos para dietas com restrição de nutrientes: � Alimentos para dietas com restrição de carboidratos: alimentos para dietas com restrição de sacarose, frutose e/ou glicose (dextrose), especialmente formulados para atender às necessidades de pessoas com distúrbios no metabolismo desses açúcares. Podem conter no máximo 0,5 g de sacarose, frutose e/ou glicose a cada 100 g ou 100 mL do produto final a ser consumido. No entanto, adoçantes formulados para dietas com restrição desses açúcares (sacarose, frutose e/ou glicose) não podem fazer uso desses componentes em sua formulação; 97 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co � Alimentos para dietas com restrição de gorduras: podem conter no máximo 0,5 g de gordura total a cada 100 g ou 100 mL do produto final a ser consumido; � Alimentos para dietas com restrição de proteínas: são alimentos formulados para consumidores com problemas metabólicos hereditários ou outros distúrbios relaciona- dos à absorção, digestão ou intolerância de aminoácidos ou proteínas. Este tipo de alimentos deve ser completamente livre do componente associado ao distúrbio; � Alimentos para dietas com restrição de sódio: alimentos especialmente elaborados para indivíduos que necessitam de dietas com restrição de sódio, cujo valor dietético especial é o resultado da redução ou restrição de sódio; � Outros alimentos destinados a fins específicos. ` Alimentos para ingestão controlada de nutrientes: � Alimentos para controle de peso: alimentos especialmente formulados e elaborados com composição nutricional definida e apropriada para parcialmente suprir as necessi- dades nutricionais do indivíduo, com o objetivo de promover a redução, manutenção ou aumento do peso corporal (Brasil, 1998e); � Alimentos para praticantes de atividade física: alimentos especialmente formulados e desenvolvidos para atletas e praticantes de atividades físicas, incluindo formulações que contêm aminoácidos derivados da hidrólise de proteínas, aminoácidos essenciais utilizados em suplementação para atingir um alto valor biológico e aminoácidos de ca- deia ramificada, desde que não possuam ação terapêutica ou tóxica (Brasil, 1998a); � Alimentos para dietas para nutrição enteral: alimentos destinados ao uso por tubo e, também, por via oral sob recomendação médica ou de nutricionista. Este tipo de ali- mentos é desenvolvido para facilitar a digestão, ingestão e absorção em pacientes com condições de clínicas e necessidades nutricionais específicas (Brasil, 2015); � Alimentos para dietas com ingestão controlada de açúcares: alimentos desenvolvi- dos sem adição de açúcares para pessoas com distúrbios no metabolismo de açúcares , porém é permitida a presença de açúcares de ocorrência natural existentes nas maté- rias-primas utilizadas; alimentos elaborados especialmente para suprir as necessidades de indivíduos com distúrbios no metabolismo de açúcares não devem conter adição de açúcares, embora a presença de açúcares naturalmente presentes nas matérias-primas utilizadas seja permitida; � Outros alimentos destinados a fins específicos. ` Alimentos para grupospopulacionais específicos: � Alimentos de transição para lactentes e crianças de primeira infância: alimentos processados para consumo direto ou com preparação em casa, destinados como com- plemento ao leite materno ou a fórmulas lácteas, introduzidos na dieta de lactentes e crianças de primeira infância para facilitar a transição gradual para alimentos regulares e garantir uma dieta equilibrada e adaptada às suas necessidades, levando em consi- deração seu desenvolvimento neuropsicomotor e maturidade fisiológica (Brasil, 1998b); � Alimentos para gestantes e nutrizes: alimentos especiais que se destinam a comple- mentar a dieta de gestantes ou mães que amamentam; 98 Desafios e Oportunidades da Indústria Alimentícia: Aditivos, Resíduos, Fraudes e Suplementos Alimentares 4 � Alimentos à base de cereais para alimentação infantil: alimentos preparados à base de cereais que se destinam a complementar a alimentação de lactentes e crianças de primeira infância (Brasil, 1998c); � Fórmulas infantis: alimentos em forma de pó ou líquidos, elaborados com base em leite de vaca, outros animais ou soja, indicados para crianças de 0 a 3 anos de idade (Anvisa, 2018); � Alimentos para idosos: alimentos industrializados especiais para consumo imediato ou preparo caseiro, desenvolvidos para complementar a alimentação de pessoas idosas; � Outros alimentos destinados a grupos populacionais específicos. CONCLUSÃO A abordagem abrangente sobre os aspectos bromatológicos, com destaque para os adi- tivos alimentares, resíduos, suplementos alimentares, alimentos para fins especiais e a preocupação com fraudes alimentares, revelou nesta unidade a complexidade e a interco- nexão dessas áreas na indústria alimentícia. A atenção crescente dedicada à segurança, qualidade e disponibilidade de alimentos reflete não apenas a preocupação da indústria, dos órgãos regulamentadores, mas, principalmente, a consciência dos consumidores. Os aditivos alimentares foram destacados em suas funções tecnológicas como elementos essenciais na indústria alimentícia. Os resíduos alimentares foram identificados como desafios, no entanto, apresentam crescentes oportunidades futuras para aplicação nas indústrias química, farmacêutica e alimentícia, contribuindo para a redução do impacto ambiental e econômico associado ao descarte inadequado. Os suplementos alimentares e os alimentos para fins especiais foram discutidos em relação aos papéis desempenha- dos na promoção da saúde, bem-estar e atendimento às necessidades específicas de grupos populacionais determinados. Por fim, as fraudes alimentares foram abordadas como desafios para a manutenção da integridade da cadeia produtiva de alimentos. Em resumo, todas essas áreas representam desafios significativos, mas também ofe- recem oportunidades para inovação, transparência e avanço tecnológico. Além disso, um entendimento aprofundado por parte dos profissionais desses setores favorece a promoção de práticas alimentares seguras, saudáveis e sustentáveis. 99 4 Bromatologia e análise de alimentos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABRANTES, M. R.; CAMPÊLO, C. S.; SILVA, J. B. A. da. Fraude em leite: Métodos de detecção e implicações para o consumidor. Revista do Instituto Adolfo Lutz, São Paulo, vol. 73, n. 3, p. 244-251, 2014. ANDRADE, R. M. 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A partir desta re- solução passa a ser obrigatória a informação do valor energético (kcal ou em kJ) e dos seguintes nutrientes (Brasil, 2003a): ` Carboidratos (g); ` Proteínas (g); ` Gorduras totais (g); ` Gorduras saturadas (g); ` Gorduras trans (g); ` Fibra alimentar (g); ` Sódio (mg). A declaração de nutrientes como vitaminas e minerais é optativa sempre e quando esti- verem presentes em quantidades iguais ou maiores a 5% da Ingestão Diária Recomen- dada (IDR) por porção indicada no rótulo. Alimentos com declaração de propriedade nutricional devem trazer o conteúdo do nutriente ao qual se refere o destaque nutricio- nal (Brasil, 2003a). A RDC nº. 360/2003 propõe que a informação nutricional seja expressa por porção, incluindo a respectiva medida caseira, podendo ser expressa adicionalmente em 100 g ou 100 mL. Também deve ser declarado o percentual em Valor Diário (%VD) dos nu- trientes, exceto para a gordura trans. A tolerância permitida pela resolução será de mais ou menos 20% em relação aos valores dos nutrientes descritos no rótulo. Conteúdos nutricionais inferiores ou iguais às quantidades estabelecidas como não significativas pela legislação devem ser expressos por zero, 0 ou não contém. No entanto, a resolu- ção não se aplica aos seguintes tipos de alimentos (Brasil, 2003a): ` Bebidas alcoólicas; ` Aditivos alimentares e coadjuvantes de tecnologia; ` Especiarias; ` Águas minerais naturais e as demais águas de consumo humano; ` Vinagres; ` Sal (cloreto de sódio); ` Café, erva mate, chá e outras ervas sem adição de outros ingredientes; ` Alimentos preparados e embalados em restaurantes e estabelecimentos comer- ciais, prontos para o consumo; ` Produtos fracionados nos pontos de venda a varejo, comercializados como pré-medidos; 16 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia ` Frutas, vegetais, carnes in natura, refrigerantes e congelados; ` Alimentos com embalagens cuja superfície visível para a rotulagem seja menor ou igual a 100 cm2 (exceção que não se aplica aos alimentos com fins especiais ou com declaração de propriedade funcional). A determinação e a informação da composição nutricional nas embalagens devem ser realizadas cuidadosamente, uma vez que envolvem critérios de escolha dos consumi- dores para uma alimentação saudável. Os carboidratos são fontes de energia neces- sárias para as células; as proteínas são responsáveis pela manutenção dos processos vitais do organismo; as gorduras saturadas e trans podem provocar doenças cardiovas- culares; as fibras promovem a regulação do trato intestinal; e o sódio regula a pressão osmótica, a pressão plasmática e a pressão dos fluidos intracelulares (Sousa, 2012; Nichelle; Mello, 2018). 4.4 RDC Nº. 26/2015 Publicada em 2 de julho de 2015, a Resolução da Diretoria Colegiada nº. 26 estabele- ceu requisitos complementares à RDC nº. 259/2002, para a rotulagem obrigatória dos principais alimentos que causam alergias alimentares. Aplicável a alimentos, bebidas e outros componentes alimentares como ingredientes, aditivos e coadjuvantes de tec- nologia embalados sem a presença dos consumidores, incluindo aqueles direcionados apenas à produção industrial de alimentos e aos serviços de alimentação. As advertên- cias exigidas nesta resolução devem constar imediatamente após a lista de ingredien- tes com caracteres legíveis redigidos em caixa alta, negrito, em cor contrastante com o fundo do rótulo e altura mínima de 2 mm, nunca menor que a letra empregada na lista de ingredientes (Brasil, 2015). São indicados como alergênicos nesta resolução: trigo, centeio, cevada, aveia e suas estirpes hibridizadas; crustáceos; ovos; peixes; amendoim; soja; leites de todas as es- pécies de animais mamíferos; amêndoa (Prunus dulcis, sin.: Prunus amygdalus, Amyg- dalus communis L.); avelãs (Corylus spp.); castanha-de-caju (Anacardium occidentale); castanha-do-brasil ou castanha-do-pará (Bertholletia excelsa); macadâmias (Macada- mia spp.); nozes (Juglans spp.); pecãs (Carya spp.); pistaches (Pistacia spp.); pinoli (Pinus spp.); Castanhas (Castanea spp.) e látex natural (Brasil, 2015). O látex natural presente nos produtos de borracha natural tem sido descrito como um alergênico relacionado aos alimentos. As manifestações clínicas são variadas, podendo gerar até mesmo casos de anafilaxia após a ingestão de alimentos com presença de reatividade cruzada com o látex presente em embalagens, na composição de utensílios e em luvas destinadas à manipulação de alimentos (Marin; Peres; Zuliani, 2002). Dessa forma, os alimentos, ingredientes, aditivos alimentares e coadjuvantes de tecno- logia que contenham na sua composição um ou mais itens alergênicos listados devem trazer uma declaração descrita indicando o conteúdo de alimentos comuns que causam alergias alimentares e/ou derivados de alimentos que possam causar alergias alimenta- res, conforme o caso (Brasil, 2015). 17 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos 4.5 RDC Nº. 429/2020 Novas regras para a rotulagem nutricional foram definidas a partir da RDC nº. 429, publicada em 09 de outubro de 2020. Esta nova resolução teve como objetivo a modifi- cação da forma de apresentação dos produtos alimentícios aos consumidores, determi- nando novas regras para a rotulagem de produtos alimentícios embalados na ausência do consumidor, exceto para água envasada (Brasil, 2020b). De acordo com a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), a constatação de que a declaração das informações nutricionais nos rótulos dos alimentos apresentava dificul- dades de compreensão por parte dos consumidores foi um dos motivos que impulsionou a revisão dos requisitos para a rotulagem nutricional dos alimentos (Granja et al., 2023). A RDC nº. 429/2020 trouxe alterações significativas nos padrões das tabelas de informa- ções nutricionais; nos valores diários recomendados para alguns componentes, como proteínas; e, principalmente, quanto à rotulagem nutricional frontal, além da inclusão de novos nutrientes na tabela, como açúcares totais e açúcares adicionados (Brasil, 2020b). A tabela nutricional além de indicar as informações nutricionais em porção indicada para cada tipo de alimento, também passa a indicar as informações em 100 g ou 100 mL. Esta padronização auxilia os consumidores com a comparação nutricional de diferentes produtos, facilitando a escolha de alimentos com melhores composições de nutrientes (Granja et al., 2023). A rotulagem nutricional frontal passa a ser composta por alertas, de forma destacada e legível na parte da frente das embalagens de alimentos, sobre alguns componentes presentes, que se consumidos em excesso podem trazer prejuízos à saúde do consu- midor (Brasil, 2020b). A adição da figura de uma lupa e do alerta “ALTO EM” na parte frontal das embalagens de alimentos é uma das principais alterações desta resolução. A inclusão dessa nova rotulagem nutricional frontal possibilita escolhas alimentares mais saudáveis e conscientes por meio dos consumidores, os quais podem identificar nu- trientes em excesso que podem ser prejudiciais à saúde (Granja et al., 2023). Alimentos que tenham a adição de ingredientes que agreguemaçúcares adicionados e/ou tenham valor nutricional significativo de gorduras saturadas e/ou de sódio devem apresentar os respectivos alertas frontais na embalagem, desde que as quantidades presentes nos alimentos sejam iguais ou superiores às quantidades-limite descritas na Instrução Normativa (IN) nº. 75, de 2020. Os alertas também devem seguir os padrões e as orien- tações de textos descritos na Instrução Normativa (IN) nº. 75, de 2020 (Brasil, 2020b). A inserção do alerta deve ocorrer nos seguintes casos (Granja et al., 2023): ` Açúcares adicionados com quantidade maior o igual a 15 g por 100 g de alimento sólido ou semissólido e para alimentos líquidos, quantidades maiores ou iguais a 7,5 g por 100 mL do alimento; ` Gorduras saturadas com quantidade maior ou igual a 6 g por 100 g do alimentos sólido ou semi sólidos e quantidade maior ou igual a 3 g por 100 mL de alimentos líquidos; ` Sódio em quantidade maior ou igual a 600 mg para cada 100 g de alimento sólido ou semissólido e quantidade maior ou igual a 300 mg em alimentos líquidos. 18 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia Então, para os alimentos que ultrapassam os limites estabelecidos para os componen- tes sódio, gordura saturada e açúcares adicionados, serão aplicados alertas frontais. Estes alertas podem envolver um, dois ou todos os três nutrientes simultaneamente, de- pendendo da composição específica do produto alimentício. Essa modificação é favorá- vel aos consumidores, uma vez que uma dieta rica nesses componentes pode aumen- tar o risco de doenças cardiovasculares, diabetes, hipertensão arterial, certos tipos de câncer e obesidade, com impacto significativo na saúde humana (Granja et al., 2023). A Instrução Normativa - IN nº. 75, de 8 de outubro de 2020 é um documento anexo à RDC nº. 429/2020. A leitura dessas instruções é fundamental para obter informações específicas sobre cada seção do rótulo, abrangendo aspectos de formatação, como tipo de fonte, tamanho, cor, entre outros. A IN nº. 75/2020 também apresenta os novos modelos e formatos para a declaração da tabela nutricional (modelo vertical, horizontal, vertical quebrado, horizontal quebrado e agregado) e os modelos de alertas que devem ser especificamente seguidos para a rotulagem nutricional frontal (Granja et al., 2023). 5. A REGULAÇÃO E O CONTROLE DE QUALIDADE DOS ALIMENTOS PELA ANVISA Disciplinada a partir das competências descritas na Lei nº. 9.782/1999, a Agência Na- cional de Vigilância Sanitária (Anvisa) é uma instituição que tem como objetivo a pro- moção da saúde pública, uma vez que atua no controle sanitário de produtos e serviços sob vigilância, incluindo ambientes, processos, insumos e tecnologias relacionadas, bem como do controle de portos, aeroportos e de fronteiras (Brasil, 1999). A regulação exercida pela Anvisa é fundamental e estratégica para a estruturação do Sistema Único de Saúde (SUS). Sua missão envolve a prevenção de riscos à saúde da população; maior acesso a produtos e serviços de interesse de saúde pública; e a orga- nização do mercado com o intuito do progresso social e econômico (Alves; Peci, 2011). No âmbito da indústria de alimentos, a Anvisa exerce as funções de coordenar, super- visionar e regular as operações relativas ao registro, inspeção, fiscalização e controle de riscos. Seu papel fundamental consiste na definição de diretrizes e padrões de qua- lidade e identidade a serem seguidos. Com o objetivo de assegurar a integridade e a qualidade dos produtos alimentícios, abrange desde bebidas e águas envasadas, até ingredientes, matérias-primas, aditivos alimentares, coadjuvantes de tecnologia, mate- riais que entram em contato direto com alimentos, contaminantes, resíduos de medi- camentos veterinários que possam contaminar os produtos alimentícios, rotulagem e inovações tecnológicas relacionadas aos produtos na área de alimentos (Brasil, 2023). As principais competências da Anvisa na regulação e controle de alimentos incluem (Brasil, 2023): ` Registro e autorização de alimentos, bebidas, aditivos alimentares, ingredientes e outros produtos relacionados à alimentação; ` Definição de regras e padrões de qualidade, identidade e composição de alimentos; 19 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos ` Rotulagem de alimentos, garantindo informações seguras e precisas à população; ` Controle de aditivos alimentares, garantindo a segurança ao consumo humano e observância aos limites estabelecidos; ` Fiscalização e inspeção em empresas alimentícias, garantindo que estejam em conformidade com as regulamentações sanitárias, incluindo boas práticas de fa- bricação e manipulação de alimentos; ` Controle de resíduos e contaminantes em alimentos, evitando riscos à saúde dos consumidores; ` Monitoramento de surtos e incidentes relacionados à ingestão de alimentos, evi- tando a disseminação de produtos contaminados; ` Educação e informação ao público sobre aspectos de segurança alimentar e consumo saudável de alimentos. 6. MÉTODOS DE ANÁLISE DE AMOSTRAS DE ALIMENTOS A bromatologia está caracteristicamente relacionada com mecanismos de análise para a determinação das composições das matrizes alimentares para diferentes finalidades (Damodaran; Parkin, 2018). As análises de alimentos são empregadas para fiscaliza- ção, controle de qualidade, desenvolvimento de novos produtos, caracterização de pro- dutos novos e desconhecidos e para o desenvolvimento e aprimoramento de novas metodologias analíticas. Contudo, para que os resultados sejam confiáveis e aproveita- dos como fontes de informações, tais análises devem seguir metodologias validadas e controladas desde o plano de amostragem (Nichelle; Mello, 2018). Como as matrizes alimentares são diversas e há variadas metodologias empregadas para análise de alimentos, a escolha do método depende de uma série de fatores, in- cluindo os objetivos de estudo, o tipo de alimento que será analisado, o equipamento a ser utilizado, o orçamento disponível para análise e outros critérios requeridos, como precisão, exatidão, rapidez e praticidade (Nichelle; Mello, 2018). De modo geral, a esco- lha adequada do método deverá considerar os fatores descritos no Quadro 1. Quadro 01. Critérios para do método de análise de alimentos CRITÉRIOS DEFINIÇÕES Especificidade Capacidade relacionada com a medida específica do analito de interes- se. Os interferentes não serão computados no resultado de análises es- pecíficas. Exatidão É a medida em que os resultados encontrados estão próximos do valor verdadeiro ou do valor de referência. Precisão Está relacionada com a variação dos vários resultados obtidos para uma determinada análise de uma mesma amostra. Sensibilidade Indica o quanto a resposta da análise muda em relação à concentração do componente determinado. Fonte: Cecchi (2003, p. 34-35). 20 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia Dos critérios listados no Quadro 1, a precisão e a exatidão são consideradas as princi- pais na comparação entre os métodos, dependendo de fatores de variabilidade como replicabilidade, repetibilidade e reprodutibilidade. A replicabilidade mede a variação en- tre as repetições de uma análise, sendo contabilizada pelo desvio padrão. A repetibili- dade também é indicada pelo desvio padrão e corresponde à capacidade de se obter resultados semelhantes para uma mesma amostra em diferentes épocas, em um mes- mo laboratório. Já a reprodutibilidade expressa o desvio padrão em resultados obtidos para uma mesma amostra analisada em diferentes laboratórios (Cechi, 2003). De fato, nem sempre é possível levar em consideração todos os atributos necessários na aná- lise de alimentos, ficando a cargo do analista decidir quais aspectos devem ser priorizados de acordo com o tipo de análise. Em resumo, faz-se necessária uma abordagem criteriosa para que os fatores considerados possam garantir resultados confiáveis (Nichelle; Mello, 2018). Os métodos de análise de alimentosdividem-se em métodos convencionais ou instru- mentais. Os métodos convencionais servem como base sólida para a análise de ali- mentos e referem-se às técnicas que são usadas tradicionalmente para a determinação da composição, qualidade e segurança dos alimentos. Normalmente envolvem proce- dimentos bem definidos, reagentes convencionais e vidrarias básicas de laboratório. Já os métodos instrumentais dependem de equipamentos mais sofisticados e tecnologias avançadas, fornecendo resultados mais rápidos, precisos e sensíveis (Cecchi, 2003). Além dos mecanismos de execução, os métodos de análise de alimentos também po- dem ser classificados em (Cecchi, 2003): ` Métodos oficiais: são procedimentos padronizados e reconhecidos por autori- dades regulatórias ou governamentais; ` Métodos padrões ou de referência: desenvolvidos e estabelecidos por organi- zações, instituições ou agências relevantes no campo de alimentos; ` Métodos rápidos: destacam-se por fornecerem resultados mais rapidamente que outros métodos já estabelecidos para o mesmo tipo de análise. Em alguns casos, os métodos rápidos podem ser menos sensíveis que os tradicionais, de- vendo sua aplicação ser avaliada de acordo com o tipo de análise; ` Métodos modificados: são procedimentos de análise que foram adaptados, aprimorados ou personalizados para atender a situações específicas nas análi- ses de alimentos; ` Métodos automatizados: fazem uso de instrumentação e equipamentos auto- matizados para análise de alimentos. Contudo, para que um determinado método seja considerado eficiente para a análise e controle de qualidade de alimentos, uma avaliação pode ser realizada a partir de três etapas distintas (Cecchi, 2003): ` Material de referência: a utilização de um material de referência pode estabe- lecer uma base sólida para comparação do resultado do método em análise com o resultado obtido a partir de uma amostra de referência com concentração e 21 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos pureza conhecida. Para alimentos, na maioria dos casos não há uma amostra de referência disponível, o que compromete a execução desta etapa da avaliação. ` Relações interlaboratoriais: trata-se de um estudo colaborativo através do qual uma mesma amostra é analisada por diferentes laboratórios utilizando a metodologia em teste. Introdução ao controle de qualidade: aplicação de conceitos estatísticos sobre os resul- tados obtidos para mensuração da exatidão e precisão da metodologia avaliada. 6.1 MÉTODOS OFICIAIS Geralmente, recorre-se a métodos oficiais na análise de alimentos sempre que exi- gida a aplicação de padrões para maior confiabilidade, como ocorre na emissão de pareceres técnicos. Os métodos oficiais são procedimentos laboratoriais padronizados, reconhecidos por autoridades governamentais e agências regulatórias do mundo todo. São métodos de referência para a análise de alimentos e podem abranger uma série de variedades técnicas. Para a realização da metodologia oficial, os laboratórios devem ser credenciados pelos órgãos competentes e passam por auditorias e inspeções peri- ódicas para verificação do nível de preparo e de treinamento do laboratório, bem como da calibração dos equipamentos e vidrarias (Nichelle; Mello, 2018). Os métodos oficiais reconhecidos internacionalmente são (Nichelle; Mello, 2018): ` Métodos AOAC: são metodologias descritas pela AOAC International, amplamente reconhecidas e utilizadas em laboratórios de todo o mundo. A AOAC International é uma entidade certificada para a padronização e validação de métodos analíticos. ` Métodos AACC: são procedimentos analíticos desenvolvidos, padronizados e publicados na área de cereais, grãos, farinhas, amidos e produtos afins pela American Association of Cereal Chemists. ` Standard Methods for the Examination of Dairy Products: são métodos pa- drão para a análise de produtos e subprodutos lácteos. ` Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater: são méto- dos padrão para a análise de água e águas residuais. Entretanto, a complexidade e os custos associados a esses métodos têm levado à ado- ção de diversos outros métodos oficiais em diferentes países. No Brasil, por exemplo, tem-se utilizado as metodologias analíticas do Instituto Adolfo Lutz, do Laboratório Nacio- nal de Referência Animal (LANARA), além daquelas descritas em instruções normativas e resoluções da Anvisa, do Ministério da Saúde ou da Agricultura (Nichelle; Mello, 2018). 6.2 POSSÍVEIS ERROS NA ANÁLISE DE ALIMENTOS As análises de alimentos são fundamentais para a garantia da segurança alimentar e para a avaliação da qualidade dos produtos alimentícios. Contudo, a ocorrência de er- ros durante a análise é inerente ao processo. Vários erros comuns podem comprometer 22 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia a precisão dos resultados e a validade da análise. Os erros mais comuns podem ser classificados como sistemáticos ou aleatórios (Bolzan, 2013). Os erros sistemáticos, como o nome indica, são erros constantes, que ocorrem em to- das as repetições da mesma forma (Bolzan, 2013). Podem estar relacionados a fontes específicas. Dentre elas, destacam-se: ` Erros instrumentais: ocasionados por falhas nos equipamentos empregados na análise, principalmente por calibrações incorretas ou presença de contaminantes nos aparatos e reagentes, gerando resultados incorretos e normalmente enviesados (Bolzan, 2013). Os instrumentos devem ser calibrados periodicamente a fim de con- trolar e monitorar o seu desgaste. Detalhes como a verificação do nível da balança analítica e o tempo de espera de aquecimento de alguns equipamentos são algumas das técnicas que ajudam a minimizar os erros instrumentais (Cecchi, 2003). ` Erros de método: geram dados sistematicamente incorretos, a partir de falhas técnicas na metodologia de análise, escolha incorreta do método, falta de espe- cificidade dos reagentes ou por reações químicas que ocorrem de forma lenta ou incompleta (Bolzan, 2013). ` Erros pessoais: ocorrem a partir do julgamento incorreto do analista em diversas ações, como erros de paralaxe associados à leitura incorreta relacionada ao ângulo de visão, como na leitura do volume final de uma coluna líquida, diferenças na obser- vação de cores e prejulgamento de resultados (Bolzan, 2013). Também podem estar associados às falhas na identificação das amostras, na sequência das direções dos métodos ou nos registros dos dados, como falha na marcação das casas decimais ou na transposição dos dígitos e nos cálculos dos resultados (Cecchi, 2003). Os erros aleatórios, por sua vez, estão associados à sua imprevisibilidade, ou seja, não ocor- rem em todas as repetições de uma determinada análise, fazendo com que os resultados flutuem em torno de um valor médio, ampliando o valor do desvio padrão (Bolzan, 2013). Exemplo numérico – Erros sistemáticos x aleatórios (adaptado de Bolzan, 2013). Para determinar o teor de proteína em uma amostra de leite, três analistas (Analista A, Ana- lista B e Analista C) realizaram a mesma metodologia analítica em triplicatas. Sendo que: Analista A = (3,47 ± 1,50)% Analista B = (2,58 ± 0,12)% Analista C = (3,55 ± 0,23)% Valor real = 3,51% Verificando os resultados obtidos, observa-se que o Analista 1 obteve um valor da média pró- ximo ao valor real. Entretanto, o desvio padrão foi elevado (quase 50% do valor da média), o ATENÇÃO 23 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos que indica a presença de erros aleatórios durante a realização das triplicatas. Neste caso, o fato de a média estar próxima ao valor real foi meramente casual. Já o Analista 2 chegou a uma média distante do valor real, embora o seu desvio tenha sido pequeno. Este resultado indica a ocorrência de erros sistemáticos durante o procedimento de análise, que afetaram os valores obtidos de forma a reduzir o resultado em relação ao valor real. Por fim,o Analista 3 obteve média próxima ao valor real e o desvio foi menor que 10% do valor da média. Aqui, nem os erros aleatórios ou os sistemáticos afetaram o resultado, de modo que pudesse afastá-lo do valor real. EXEMPLO Em geral, cabe ao analista avaliar as possíveis fontes de erros e fazer uso de técnicas padronizadas, a fim de minimizar a ocorrência de incorreções e garantir resultados con- fiáveis (Bolzan, 2013). 7. ANÁLISE CENTESIMAL As análises de composição centesimal têm como objetivo quantificar os variados com- ponentes nutricionais presentes no alimento (Cecchi, 2003). As proporções dos nutrien- tes quantificados são expressas em relação a 100 g do produto analisado sendo, por- tanto, denominada de composição centesimal (Nichelle; Mello, 2018). A análise centesimal desempenha papel fundamental na garantia da qualidade, segu- rança alimentar, formulação de produtos, pesquisa científica e principalmente no aten- dimento às necessidades nutricionais dos indivíduos. É a partir dos resultados obtidos nas análises centesimais que são construídas as tabelas de composição de alimentos amplamente empregadas para a avaliação do consumo. Estas tabelas listam os prin- cipais ingredientes que representam a composição dos alimentos do país (Nichelle; Mello, 2018). Por tais motivos, precisam ser constantemente atualizadas, confiáveis e o mais completas possível, baseadas em análises bromatológicas obtidas a partir de metodologias validadas e planos de amostragem representativos (Bolzan, 2013). Exemplos de Tabela de Composição de Alimentos: Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (TACO) – 2011. Tabela do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) – 2008, 2009. Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (TBCA – USP) Versão 7.2 – 2023. Tabela de Composição Química de Alimentos (Guilherme Franco) – 2001. 24 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia Tendo em vista que o objetivo da composição centesimal é fornecer os valores energé- ticos (calóricos) e nutricionais dos alimentos, as análises centesimais também permitem a avaliação da sua composição de acordo com os padrões mínimos e máximos estabe- lecidos na legislação. Dessa forma, os grupos homogêneos que compõem os alimentos e são avaliados a partir das análises centesimais de (Nichelle; Mello, 2018): ` Umidade ou compostos voláteis a 105 °C; ` Cinzas ou resíduo mineral fixo (RMF); ` Lipídeo, gordura ou extrato etéreo; ` Proteína bruta ou extrato nitrogenado; ` Carboidratos, glicídios, açucares ou sacarídeos; ` Fibras ou substâncias insolúveis. A umidade é um dos principais componentes dos alimentos, exercendo papel funda- mental na sua segurança, qualidade e na sua estabilidade. A umidade representa a quantidade de água presente na amostra e pode ser categorizada de duas formas: umi- dade de superfície, correspondente à água livre ou presente na superfície externa do alimento; e umidade adsorvida, que é a água ligada encontrada no interior do alimento, que não está quimicamente combinada com ele. A análise de umidade ou de compostos voláteis envolve a medição da perda de peso da amostra quando aquecida a 105 °C, condição em que a água e os demais compostos voláteis são removidos do alimento. Em casos de alimentos que se degradam a altas temperaturas, faz-se necessário re- correr a estufas a vácuo, onde a pressão é reduzida e a temperatura pode ser mantida mais baixa, em torno de 70 °C. Na presença de substâncias voláteis, a avaliação pre- cisa da umidade requer métodos de análise que envolvam destilação com líquidos não miscíveis ou abordagens que se fundamentam em reações na presença de água, como o método Karl Fischer (Instituto Adolfo Lutz, 2008). Cinza ou resíduo mineral fixo (RMF) é o material inorgânico residual da incineração da matéria orgânica, que se converte em CO2, H2O e NO2 (Cecchi, 2003). As cinzas são obtidas a partir da queima da amostra em temperaturas próximas a (550–570) °C, porém o resultado analítico nem sempre representa a totalidade da matéria inorgânica presente na amostra, uma vez que alguns sais podem volatizar ou se reduzir nessa temperatura (Instituto Adolfo Lutz, 2008). O conteúdo de cinzas totais varia nos alimen- tos: peixes e produtos marinhos apresentam teores em torno de 1,2% a 3,9%; carnes e produtos cárneos, de 0,5% a 6,7%; produtos lácteos entre 0,7% e 6,0%; e frutas e vegetais frescos por volta de 0,3% e 2,1% (Cecchi, 2003). Os lipídeos são componentes insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, como hexano, acetona, éter, dentre outros. O termo lipídeo é utilizado para descrever substâncias como óleos, gorduras e outras matérias gordurosas (Instituto Adolfo Lutz, 2008). São altamente energéticos e desempenham funções tecnológicas importantes na viscosidade dos alimentos e na formação de emulsões (Bolzan, 2013). A determina- ção analítica dos lipídeos geralmente envolve a extração com solventes, como o éter, 25 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos e pode ser conduzida a partir de um dispositivo de extração contínua do tipo Soxhlet. Após a extração, o solvente é removido por destilação e/ou evaporação. O resultado analítico obtido representa não só o teor de lipídeos, mas também de outros componen- tes extraídos, como pigmentos, óleos essenciais, vitaminas A e D etc. Quando esses componentes secundários estão presentes em quantidades reduzidas, esses compo- nentes não afetam significativamente a análise; em concentrações mais elevadas, a análise é denominada como determinação de extrato etéreo. Outros métodos, como a extração com solvente a frio (método de Bligh-Dyer) ou a hidrólise ácida (método de Gerber) ou a alcalina (método Rose-Gotllieb-Mojonnier) podem ser aplicados em certos casos para determinar a quantidade de lipídeos em amostras de alimentos (Instituto Adolfo Lutz, 2008). Por sua vez, as proteínas são moléculas complexas constituídas a partir da ligação peptídica de aminoácidos (Bolzan, 2013) e desempenham papel fundamental quanto às propriedades organolépticas e estruturais (Cecchi, 2003). A determinação analítica do teor protéico em amostras de alimentos geralmente ocorre a partir do processo de digestão de Kjeldahl. Tal método envolve três etapas distintas: digestão, destilação e titulação. Durante o processo, a matéria orgânica é decomposta e o nitrogênio presente é convertido em amônia; o resultado é então transformado em teor de proteínas por meio da utilização de um fator empírico para cada tipo de amostra analisada (Instituto Adolfo Lutz, 2008). Os carboidratos são os compostos mais abundantes e amplamente encontrados nos alimentos. Além da sua função nutricional, atuam como fonte de energia e adoçantes naturais, servindo, ainda, como matérias-primas para produtos fermentados. São res- ponsáveis pelas propriedades reológicas da maioria dos alimentos de origem vegetal, além de constituírem as matrizes responsáveis pelas reações de escurecimento em muitos alimentos (Cecchi, 2003). Os carboidratos podem ser classificados em monos- sacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos (Bolzan, 2013), e a determinação ana- lítica desses compostos é baseada nas propriedades físicas das suas soluções ou no poder redutor dos carboidratos mais simples (obtidos por hidrólise dos carboidratos mais complexos) (Instituto Adolfo Lutz, 2008). Por fim, as fibras ou substâncias insolúveis são compostos não digeríveis pelos orga- nismos humano e animal e insolúveis em ácidos e bases em condições específicas. Apesar de não apresentarem valor nutritivo são extremamente importantes para os mo- vimentos peristálticos do intestino (Cecchi, 2003). A quantificação do teor de fibras en- volve a submissão da amostra a determinados tipos de tratamentos químicos (Bolzan, 2013). Para a análise de alimentos de consumo humano, a determinação do teor de fibras brutas é o método de análise mais antigo e mais empregado. Atualmente, méto- dos de fibra alimentar total,fibra em detergente neutro e fibra em detergente ácido têm sido propostos como alternativas (Instituto Adolfo Lutz, 2008). Em resumo, a análise centesimal é ferramenta valiosa nas análises bromatológicas, possibilitando escolhas alimentares mais saudáveis e garantindo que a indústria de alimentos atenda aos requisitos dos órgãos reguladores. 26 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia 8. AMOSTRAGEM APLICADA AOS ALIMENTOS Toda análise de alimentos inicia-se pela quantidade de material tomada para a sua exe- cução, denominada amostra. A amostra deve representar as características essenciais do conjunto, porém a quantidade de material tomada para a realização da análise é mui- to pequena em relação à totalidade do alimento em estudo. Dessa forma, o processo de amostragem deve ser executado de maneira adequada a fim de assegurar a represen- tatividade de todos os constituintes presentes no alimento (Cecchi, 2003; Bolzan, 2013). A amostragem é realizada a partir de incrementos recolhidos por meio de critérios ade- quados, de acordo com as características e a composição dos alimentos. A colheita da amostra é a primeira fase da análise de um produto (Cecchi, 2003; Instituto Adolfo Lutz, 2008). Dessa forma, fatores relacionados à composição dos alimentos devem ser observados com o objetivo de garantir a amostragem adequada, uma vez que alimentos frescos vegetais têm composição mais variada que alimentos frescos de origem animal. Os fatores que normalmente interferem na composição dos alimentos de origem vegetal estão relacionados às condições de crescimento (solo, clima, temperatura, irrigação, fertilização e insolação); ao estado de maturação do material; às condições de estoca- gem; à parte do alimento que será analisada; e, também, à constituição genética ou à variedade do alimento. Por outro lado, alimentos de origem animal têm a composição influenciada por fatores como o teor de gordura; a parte do animal a ser avaliada; o tipo de alimentação do animal; a idade e a raça (Cecchi, 2003). A coleta das amostras poderá ser realizada nos locais de fabricação, preparo, depósito, acondicionamento, transporte ou ponto de venda do produto. A amostra deve ser uma réplica do produto ou do lote a ser analisado e a amostragem deverá observar todas as condições técnicas para sua execução, com vistas a não comprometer o procedimento de análise. A amostra deverá ser lacrada, identificada, rotulada e transportada o mais rapidamente possível para o laboratório de análise, acompanhada de relatório com informações específicas para a emissão dos laudos de análise. Amostras facilmente deterioráveis deverão ser imediatamente acondicionadas sob refrigeração ou congela- mento, quando indicado (Cecchi, 2003; Instituto Adolfo Lutz, 2008). O alimento a ser analisado pode ser disponibilizado a granel, embalado em caixas, latas ou outros recipientes. Contudo, o número e o tamanho das amostras a serem colhidas é uma das principais dúvidas nas análises bromatológicas. Para embalagens únicas ou lotes pequenos, todo o material pode ser tomado como amostra bruta. Já para lotes maiores, quando instruções específicas não estiverem descritas, indica-se que a amos- tragem corresponde à fração de 5% a 10% do peso total do alimento a ser analisado ou a , sendo x o número de unidades. Para lotes maiores, o número de amostras, no entanto, não deve ser inferior a 12 unidades e nem ultrapassar 36 (Cecchi, 2003; Insti- tuto Adolfo Lutz, 2008). Normalmente, a amostra bruta coletada ainda é muito grande para ser utilizada na técnica de análise. Sendo assim, a amostra deve ser processada e, portanto, reduzida para transformá-la em um material apto a ser analisado: amostra de laboratório. Essa redução pode ser realizada através de técnicas manuais, como o quarteamento, ou por meio de amostradores específicos. Dependendo das características físicas e químicas 27 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos do tipo de material a ser analisado, a amostragem deve seguir técnicas específicas (Cechi, 2003): ` Amostras líquidas, como óleo, leite, sucos e outras, devem ser homogeneizadas por agitação ou por repetidas trocas de recipientes; ` Amostras sólidas granulares, como cereais, sementes leguminosas e outras, po- dem sofrer quarteamento ou divisões sucessivas em amostradores apropriados; ` Amostras sólidas pulverizadas, como farinhas, sal, açúcar e outras, devem ser submetidas à agitação apropriada para volumes pequenos e quarteamento ou amostradores para volumes maiores; ` Amostras semissólidas ou úmidas como frutas devem passar pelo quarteamento depois de picadas, moídas ou liquidificadas. Fique por dentro: Quarteamento Trata-se de um processo manual e comum em análises bromatológicas para dividir amos- tras heterogêneas em partes menores representativas. Para isso, a depender do tamanho, a amostra deve ser bem misturada e espalhada sobre uma superfície plana, formando um quadrado. Este deverá ser dividido em quatro partes identificadas por A, B, C, D em sentido horário, iniciando-se do quadrado superior esquerdo. O material presente nos quadrados C e B serão descartados e o material dos quadrados A e D misturados e espalhados formando um novo quadrado, agora subdividido em quatro quadrados menores, identificados por E, F, G e H, da mesma forma – em sentido horário – iniciando-se no quadrado superior esquerdo. Desta vez, os quadrados E e H serão desprezados e os quadrados F e G misturados. O procedimento deve ser repetido até que se atinja o tamanho ideal da amostra (Cechi, 2003). SAIBA MAIS Além da redução do tamanho das amostras, algumas análises requerem a desintegra- ção prévia do material, que pode ser realizada por três mecanismos (Cecchi, 2003): ` Desintegração mecânica: utiliza-se um moinho de martelo para a desintegração mecânica da amostra. Para amostras com alto teor de umidade, podem ser em- pregados liquidificadores, processadores ou moedores, como no caso de carnes. ` Desintegração enzimática: ocorre por meio do emprego de enzimas. Celulases são enzimas úteis para a desintegração de amostras vegetais; proteases e car- boidrases podem atuar na solubilização de componentes de alto peso molecular dos alimentos, como proteínas e polissacarídeos, respectivamente. 28 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia ` Desintegração química: realizada a partir da utilização de componentes quí- micos para a solubilização ou dispersão dos componentes dos alimentos, como ureia, piridina, detergentes sintéticos e outros. De modo geral, as amostras devem ser processadas logo após coletadas, porém isso nem sempre se faz possível. Vários fatores podem interferir na composição das amos- tras, como perda ou absorção de umidade; perda dos constituintes voláteis; decompo- sição química e enzimática; além da oxidação causada pela aeração durante a oxige- nação e ataque de microrganismos. Diante disso, devem ser evitadas contaminações e mudanças na composição durante as etapas que antecedem a análise. As formas de preservação das amostras incluem técnicas específicas como (Cecchi, 2003): ` Inativação enzimática: técnica a ser aplicada de acordo com os tipos de enzi- mas presentes no alimento e busca preservar o estado original do componente. ` Diminuição das mudanças lipídicas: o processamento das amostras pode afetar a composição lipídica do material. Por isso, o resfriamento ou o congelamento do material após a coleta podem ser utilizados para que se evitem mudanças lipídicas. ` Controle do ataque oxidativo: a preservação em baixa temperatura pode dimi- nuir as alterações oxidativas na maioria dos alimentos. ` Controle do ataque microbiológico: métodos de preservação de alimentos po- dem ser empregados, a fim de reduzir ou eliminar o ataque microbiano. Métodos individuais ou simultâneos, envolvendo congelamento, secagem e inserção de conservadores, podem ser aplicados de acordo com a natureza do alimento, doscontaminantes, dos períodos e das condições de estocagem e do tipo de análise bromatológica a ser realizada na amostra. Por fim, a amostra de laboratório deve ser homogeneizada para o processamento da amostra analítica e a obtenção da medida de propriedade físico-química é o objetivo da técnica bromatológica. A medida é quantificada a partir de um valor numérico que deve ser convertido na unidade de medida correspondente e tratado estatisticamente, para cálculo do valor médio e do desvio padrão (Bolzan, 2013). CONCLUSÃO A bromatologia, como ciência dedicada ao estudo e à avaliação dos alimentos, desem- penha papel central na garantia da qualidade dos produtos alimentícios, na segurança alimentar, no aprimoramento de produtos já existentes e no desenvolvimento de novas alternativas. Além disso, é essencial para a correta rotulagem nutricional e para a reali- zação de pesquisas relacionadas à dieta e à nutrição, contribuindo diretamente para a saúde e o bem-estar da população, possibilitando escolhas alimentares mais saudáveis. Neste contexto, a legislação na área de alimentos é vital para estabelecer limites e pa- drões que assegurem a segurança dos produtos e proporcionem maior transparência nas informações fornecidas para os consumidores, especialmente por meio da rotula- gem nutricional. A escolha apropriada do método de análise é fator crucial na obtenção de resultados confiáveis, precisos e representativos de um lote ou de uma amostra de 29 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos alimento. A seleção cuidadosa dos métodos considera técnicas específicas e aborda- gens de amostragem que têm impacto significativo na qualidade das análises. 30 1 Fundamentos e Aplicações da Bromatologia REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALVES, Flávia Neves Rocha; PECI, Alketa. Análise de Impacto Regulatório: uma nova ferramenta para a me- lhoria da regulação na Anvisa. Revista de Saúde Pública, [S. I.], vol. 45, p. 802-805, 2011. ARAÚJO, Wesley Daniel Ribeiro. Importância, estrutura e legislação da rotulagem geral e nutricional de ali- mentos industrializados no Brasil. Revista Acadêmica Conecta FASF, [S. I.], vol. 2, n. 1, 2017. BOLZAN, Rodrigo Cordeiro. Bromatologia. 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Acesso em: 07 nov. 2023. 31 1 U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Bromatologia e análise de alimentos CAVADA, Giovanna da Silva; PAIVA, Flávia Fernandes; HELBIG, Elizabete; BORGES, Lúcia Rota. Rotulagem nutricional: você sabe o que está comendo?. Brazilian Journal of Food Technology, São Paulo, vol. 15, p. 84-88, maio 2012. CECCHI, Heloísa Máscia. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. Campinas – SP: Editora da UNICAMP, 2003. DAMODARAN, Srinivasan; PARKIN, Kirk L. Química de alimentos de Fennema. Porto Alegre – RS: Artmed editora, 2018. FEIJOO, Ana Maria Lopez Calvo de. Medidas de dispersão. In: A pesquisa e a estatística na psicologia e na educação [Online]. Rio de Janeiro: Centro Edelstein de Pesquisas Sociais, 2010. pp. 23-27. ISBN: 978- 85-7982- 048-9. Disponível em: https://books.scielo.org/id/yvnwq/pdf/feijoo-9788579820489-06.pdf. Acesso em: 31 out. 2023. FERREIRA, Andréa Benedita; LANFER-MARQUEZ, Ursula Maria. 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A análise e quantificação da umidade, carboidratos e cinzas (minerais) presentes nos alimentos possuem relação direta com a estabilidade, qualidade e composição desses produtos. A determinação desses componentes é importante para compreender e avaliar as várias funções desempenhadas nos