Ressonância Magnética Nuclear (RMN): fundamentos e aplicação em produtos lácteos

Pablo Tavares Coimbra, Marcia Cristina Silva e Adriano Gomes da Cruz 
Departamento de Alimentos, IFRJ, Rio de Janeiro, Brasil
Tatiana Colombo Pimentel
IFPR, Paranavaí, Brasil

A Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é uma técnica espectroscópica utilizada para o estudo de compostos químicos, orgânicos ou inorgânicos, sendo o hidrogênio e o carbono os mais estudados. Esta técnica pode também ser utilizada na indústria láctea para confirmação da autenticidade de leite e produtos lácteos. Além disso, a RMN tem sido aplicada no estudo de perfis metabólicos de produtos lácteos considerando diferentes aspectos, tais como saúde animal, qualidade do leite, origem geográfica, processo de maturação de queijos, entre outros.

Existem dois tipos de RMN: o de alto campo e o de baixo campo (FAN & ZHANG, 2019). A RMN de baixo campo é aplicada utilizando equipamentos com campo de 0,046 a 0,54 T ou 2 a 23 MHz para o núcleo de 1H. Esses equipamentos são caracterizados por serem baratos e compactos, não exigindo alto custo de manutenção ou a utilização de líquidos criogênicos para sua operação (NETO, 2019). Os equipamentos de alto campo apresentam campo de 7 a 21 T ou 300 a 900 MHz para o núcleo de 1H. São mais sensíveis e potentes, no entanto, requerem líquidos criogênicos para sua operação e as manutenções são mais frequentes e caras. Além disso, necessitam de mais recursos e espaço (NETO, 2019).

Na metodologia de RMN, um pulso de radiofrequência (RF) é utilizado para criar um distúrbio temporário em uma amostra colocada em um campo magnético estático (KIRTIL & OZTOP, 2016). Após a excitação, todos os núcleos de um determinado elemento da amostra irão relaxar. Existem dois principais processos de relaxação, sendo um longitudinal (T₁ ou spin-rede) e um transversal (T₂ ou spin-spin) que ocorrem ao mesmo tempo após um pulso de RF. Dessa forma, dependendo do ambiente químico (água livre, água ligada, gordura, proteína, etc), os tempos de relaxação T₁ ou T₂ serão diferentes (NETO, 2019).

O tempo de relaxação T₁ é bastante utilizado em sistemas sólidos e rígidos, tendo aplicação na sondagem de aglomerados de gordura e avaliação de água no estado sólido. O tempo de relaxação T₂ não é impactado pelo estado físico da amostra, sendo, portanto, mais utilizado em leites e produtos lácteos líquidos ou pastosos.

A RMN apresenta vantagens sobre outras metodologias analíticas, tais como: não requerer preparação da amostra, procedimentos de medição simples e rápidos, estabilidade do equipamento, procedimento não invasivo, menor consumo de solventes orgânicos e potencial de análise dos produtos dentro da embalagem. Pode ser utilizada para discriminar leites de diferentes espécies, tais como bovino, caprino ou bubalino. Além disso, permite a discriminação de leites provenientes de diferentes regiões geográficas e de animais submetidos a diferentes dietas, como pastagem ou silagem. Essa técnica fornece ainda informações sobre a capacidade de retenção de água de bebidas lácteas acidificadas e sobre a influência da adição de pectina aos produtos. Dessa forma, a RMN pode ser uma ferramenta poderosa para elucidar problemas de textura em bebidas lácteas acidificadas, tal como a sinérese.

Em queijos, pode ser utilizada para determinar o conteúdo de água livre e/ou adsorvida, assim como, a água estrutural que está associada a moléculas de proteína ou inserida em microporos. Sorvetes com diferentes tipos de gordura, proteínas e emulsificantes em sua formulação podem ser discriminados por meio da RMN, podendo ainda obter uma boa estimativa da proporção de gordura sólida nos produtos. Além disso, é possível monitorar as mudanças pós-produção ocorridas na estrutura cristalina dos sorvetes e maximizar a qualidade do produto (KIRTIL & OZTOP, 2016).

Apesar das inúmeras aplicações, a mais promissora na indústria láctea é a detecção da autenticidade de leite e produtos lácteos. Para leite, foram verificados ótimos resultados para identificação da adição de soro de leite, ureia, peróxido de hidrogênio, urina sintética e extrato hidrossolúvel de soja. A presença desses componentes altera a dinâmica molecular da gordura e da água, podendo ser detectada e quantificada pela RMN por meio das mudanças no processo de relaxação. Compostos como urina sintética, formol e peróxido de hidrogênio tendem a aumentar o tempo de relaxação transversal (T₂) dos hidrogênios da água presente no leite, devido à diluição promovida pela adição desses adulterantes.

Em síntese, a RMN pode ser uma metodologia eficaz para análise de metabólitos e detecção de adulteração em leite e produtos lácteos, podendo ser utilizada para monitoramento da qualidade desses produtos. Trata-se de uma  análise não invasiva e que permite respostas no momento do processo produtivo, ou seja, é uma ferramenta rápida para avaliação da qualidade de produtos lácteos.

Referências

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