Encapsulação em produtos lácteos: alternativa para os subprodutos industriais

Durante o processamento e o armazenamento de alimentos, estes podem sofrer diferentes alterações bioquímicas associadas a vários fatores como temperatura, oxigênio, luz, pH, umidade e atividade de água, que alteram a composição nutricional dos alimentos, especialmente em produtos lácteos fermentados, nos quais a viabilidade probiótica pode ser afetada.

Na ciência de alimentos, o encapsulamento tem sido estudado como alternativa a manter viáveis componentes funcionais de compostos bioativos, como probióticos, compostos fenólicos e carotenoides, estes últimos provenientes de extratos de sucos de frutas, coprodutos ou subprodutos agroindustriais. Esses compostos podem ser adicionados intencionalmente para melhorar as características físico-químicas, nutricionais e sensoriais do produto final.

Um dos mecanismos de maior popularidade no setor de laticínios é o encapsulamento, que é um processo no qual um componente altamente sensível (probióticos, óleos essenciais e compostos polifenólicos naturais), denominado núcleo ativo, é revestido com uma membrana ou matriz semipermeável, conhecida como material de parede ou agente encapsulante.

O encapsulamento tem sido relacionado ao leite e aos produtos que podem ser obtidos a partir deste. Em um dos primeiros estudos, realizado em 1974, o encapsulamento foi usado para fornecer óleo de fígado de bacalhau à dieta de vacas leiteiras, o que melhorou o rendimento de ácidos graxos no leite (Storry et al., 1974).

Os diversos estudos realizados indicam que a encapsulação tem sido usada há muitos anos e ainda possui grande potencial de exploração, desafiando as limitações apresentadas na estrutura, na composição e na interação entre o núcleo, o agente encapsulante e a matriz alimentar. Neles, esse mecanismo é usado como veículo para o transporte de compostos bioativos e como barreira física com liberação controlada para a produção de lácteos fortificados com altas propriedades nutricionais.

A adição de cápsulas com compostos bioativos em produtos lácteos tem comprovado ser uma ótima alternativa para melhorar a composição nutricional, permitindo que eles mantenham as características para serem chamados de alimentos funcionais. De acordo com a Food and Agriculture Organization (FAO) e da European Food Safety Authority (EFSA), esses alimentos devem fornecer ao corpo humano as quantidades necessárias de nutrientes, gerando benefícios as funções específicas do corpo, permitindo reduzir o risco de doenças e melhorar o estado de saúde. Isso torna os produtos mais atraentes para o mercado, gerando uma maior demanda, especialmente para as pessoas que sofrem com as consequências causadas pela COVID-19.

Os subprodutos agroindustriais, também conhecidos como "resíduos", estão sendo explorados com a finalidade de oferecer uma nova utilização para reduzir o acúmulo de resíduos, principalmente nas indústrias de frutas e hortaliças, contribuindo para a solução da poluição ambiental e, ao mesmo tempo, aproveitando os múltiplos benefícios ativos que os subprodutos possuem como fontes de fibras, proteínas, carboidratos e compostos fenólicos. Como consequência, o tamanho do mercado global de subprodutos de resíduos de alimentos está aumentando diariamente, de acordo com o informe da Future Market Insights, Inc., há previsão de atingir US$ 85,9 bilhões até 2033. Isso enfatiza ainda mais a importância da aplicabilidade de subprodutos industriais em produtos lácteos.

O Brasil, entre os países latino-americanos, é o que mais tem apresentado estudos de interesse, desenvolvimento e alternativas ao uso desses subprodutos. Onde alguns deles são utilizados como matéria-prima para a elaboração de novos produtos, devido ao potencial que representam para serem reutilizados, permitindo que cada um dos compostos bioativos seja preservado por meio de encapsulamento, ou para serem utilizados para ampliar a gama de materiais de parede de origem natural ricos em carboidratos, fibras e proteínas, utilizados em diferentes matrizes alimentares.

Atualmente, o encapsulamento está sendo usado em alguns produtos lácteos, demonstrando a inovação com alternativa sustentável, devido ao potencial econômico e nutricional representado pelo uso de subprodutos específicos, como extratos de compostos polifenólicos, óleos, farinhas obtidas de sementes, cascas e bagaços, principalmente de frutas e vegetais, como núcleo ativo ou material de parede (Figura 1).

Figura 1 – Subprodutos industriais usados na fabricação de cápsulas incorporadas em produtos lácteos como bebidas fermentadas, sobremesas e queijos

Fonte: Autores.

Entre os subprodutos de frutas e vegetais usados para a extração de carotenoides e polifenóis, foram encontrados, os de pimentão vermelho (Šeregelj et al., 2019), casca de maçã (El-Messery et al., 2019) e cenoura (Šeregelj et al., 2021) estão sendo utilizados por técnicas de liofilização, pulverização e extrusão eletrostática, usando materiais de parede como proteína de soro de leite, maltodextrina, concentrado de proteína de soro de leite e goma arábica e alginato. A incorporação desse tipo de cápsula permite a obtenção de iogurtes funcionais que retêm com sucesso os carotenoides e causam um aumento na retenção de polifenóis.

Os resíduos ou subprodutos de laticínios também estão incluídos nos materiais de parede ou no agente encapsulante utilizado, encontrando-se na literatura o soro de queijo e o permeado de soro de leite, que são considerados polímeros naturais ideais para encapsulamento, devido às propriedades gelificantes e emulsificantes, à eficiência, à estabilidade e à biodisponibilidade que proporcionam às cápsulas, bem como ao alto teor de β-lactoglobulina e α-lactalbumina que proporcionam.

Nesse contexto, Dahlem Júnior et al. (2022) encapsularam o óleo de chia por spray-drying utilizando soro de queijo e permeado de soro de leite como agente encapsulante, verificando que a combinação desses subprodutos em uma proporção de 8:2 afetou positivamente tanto a eficiência do encapsulamento (70,07%) quanto a proteção contra a oxidação do óleo de semente de chia.

Estudos mostram que os microrganismos probióticos são os compostos com maior probabilidade de serem incorporados aos produtos lácteos em uma forma encapsulada. Em estudo realizado por Almeida et al. (2023) uma cepa probiótica de Lactiplantibacillus plantarum foi protegido por meio de materiais de parede à base de plantas, usando farinha de batata-doce em combinação com materiais convencionais, como maltodextrina, pectina e gelatina, permitindo obter uma viabilidade probiótica superior a 8 log UFC/g após simulação no intestino grosso. Outro estudo que apresentou bons resultados foi desenvolvido por El Sayed et al. (2023), os quais obtiveram contagens viáveis de 8,87 log UFC/g, em microcápsulas probióticas de Bifidobacterium lactis BB-12, Lactobacillus rhamnosus NRRL B-442 e Lactobacillus gasseri NRRL B-14168, que foram preparadas com 3% de alginato e 5% de farinha de arroz que foram simuladas em condições gastrointestinais, em um tradicional queijo egípcio UF-Kariesh

Em geral, a encapsulação no setor de laticínios está em crescimento, destacando a importância da escolha do material de parede correto para garantir a eficiência e a estabilidade das cápsulas. Considerando que há uma ampla gama de materiais comerciais que são comumente usados no processo de encapsulação, como dextrina, alginato, quitosano, goma arábica, gelatina, amido e proteína de soro de leite.

Diante do exposto, o aproveitamento de resíduos industriais como encapsulante é promissor, lembrando que esses materiais são de fácil obtenção e econômicos, uma vez que são descartados pelas próprias indústrias de processamento de alimentos, o que permitirá ampliar as propostas de mercado, já que muitos desses estudos já foram realizados com outras matrizes alimentares, como panificação, carnes e bebidas. A indústria de laticínios ainda tem muitos caminhos que podem ser explorados para melhorar os produtos e atender às diversas demandas do mercado.

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Referências

Dahlem Júnior, M. A., Dall Agnol, W., Neitzke, N., Dos-Santos, A. C. F., Esquerdo, V. M., Neutzling Lehn, D., ... & de Souza, C. F. V. (2022). Spray-Dried Microcapsules of Cheese Whey and Whey Permeate as a Strategy to Protect Chia Oil from Oxidative Degradation. Food Technology and Biotechnology, 60(4), 449-457.

de Almeida Costa, N., Silveira, L. R., de Paula Amaral, E., Pereira, G. C., de Almeida Paula, D., Vieira, É. N. R., ... & Ramos, A. M. (2023). Use of maltodextrin, sweet potato flour, pectin and gelatin as wall material for microencapsulating Lactiplantibacillus plantarum by spray drying: Thermal resistance, in vitro release behavior, storage stability and physicochemical properties. Food Research International, 164, 112367.

El Sayed, H. S., & Mabrouk, A. M. (2023). Encapsulation of probiotics using mixed sodium alginate and rice flour to enhance their survivability in simulated gastric conditions and in UF-Kariesh cheese. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 50, 102738.

El-Messery, T. M., El-Said, M. M., Demircan, E., & Ozçelik, B. (2019). Microencapsulation of natural polyphenolic compounds extracted from apple peel and its application in yoghurt. Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria, 18(1), 25-34.

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Storry, J. E., Brumby, P. E., Hall, A. J., & Tuckley, B. (1974). Effects of free and protected forms of codliver oil on milk fat secretion in the dairy cow. Journal of Dairy Science, 57(9), 1046-1049.