Bebida de kefir elaborada com soro de ultrafiltração: é possível?

A ultrafiltração é um processo de concentração por membrana que separa os componentes com base no tamanho, sendo utilizado para fracionar os solutos em uma solução com base na diferença de peso molecular.

No processo de ultrafiltração do leite, o material macromolecular, denominado retentado, como proteínas e gorduras é retido pela membrana, enquanto solutos com menor peso molecular (permeado), como lactose, minerais, nitrogênio não proteico, vitaminas hidrossolúveis e água, permeiam a membrana (ETZEL; ARUNKUMAR, 2015; KELLY, 2011, PARASHAR et al., 2015). 

O processo é amplamente utilizado nas indústrias alimentícias com a finalidade de clarear soluções e concentrar e/ou fracionar solutos (PRUKSASRI, 2015). Na indústria de laticínios, a ultrafiltração vem sendo utilizada para concentrar proteínas do leite e do soro de leite, a fim de produzir produtos ricos em proteínas, como concentrado de proteína do leite, concentrado de proteína de soro de leite e isolado de proteína de soro de leite (ETZEL; ARUNKUMAR, 2015; MOHAMMAD, et al., 2012).

O soro de leite permeado de ultrafiltração é uma solução de sabor ligeiramente salgado composta principalmente de lactose, sais, nitrogênio não proteico e água (CHEN et al., 2019; PARASHAR et al., 2015).

Ele apresenta uma coloração amarelo-esverdeada em função do pigmento riboflavina, uma vitamina (B2) hidrossolúvel presente no leite que se mantém no permeado de soro. Além da riboflavina, outras vitaminas hidrossolúveis do complexo B como B3, B5 e B7 também se encontram no permeado (FONTES et al., 2015).

Os sais encontrados no permeado de soro conferem a esta solução características eletrolíticas (FONTES et al., 2015). O cálcio é um mineral importante para o equilíbrio hídrico corporal e o magnésio destaca-se pela sua importância para a formação e manutenção de ossos e dentes, assim como para o processo de contração muscular.

Sódio e potássio contribuem para o equilíbrio hídrico corporal e o magnésio destaca-se pela sua importância nos processos intracelulares como síntese proteica e ativação enzimática (FONTES et al., 2015; SABIONI et al., 2016).

A utilização do permeado de soro pela indústria ainda não é muito explorada (SABIONI et al., 2016). Algumas das práticas utilizadas pela indústria de laticínios incluem o descarte deste coproduto como resíduo, venda de pó de permeado seco e incorporação na alimentação animal (PARASHAR et al., 2015).

O seu descarte como resíduo consiste em um grande problema para indústria uma vez que o volume é grande e possui alto potencial poluente. Sua eliminação usualmente demanda extensos pré-tratamentos e, portanto, contribui para elevação dos custos operacionais da indústria (FONTES et al., 2015; PARASHAR et al., 2015). Assim, o desenvolvimento de novas aplicações para este coproduto torna-se relevante.

Devido a seus significativos valores terapêuticos e nutricionais, o kefir é amplamente utilizado na nutrição humana, possuindo propriedades promotoras de saúde (NEJATI et al., 2020). Ele ganhou popularidade na segunda metade do século XIX no leste de países da Europa Central e, no final do mesmo século, começou a ser produzido industrialmente na antiga União Soviética (KESENCAS et al., 2017).

Atualmente, o kefir faz parte da dieta humana em muitas partes do mundo como Sudoeste da Ásia, Leste e Norte da Europa, América do Norte, Japão (OTLES; CAGINDI, 2003), Oriente Médio, Norte da África e Rússia (SARKAR, 2007; SARKAR 2008) (Figura 1).

Figura 1. Grãos de kefir cultivados no soro permeado de ultrafiltração.

Fonte: arquivo pessoal.

A longevidade do povo caucasiano foi atribuída ao consumo de kefir, e no Tibete ele não é apenas uma bebida popular de promoção da saúde, mas é considerado um remédio popular natural (WYK, 2019). Na Rússia, o kefir é o leite fermentado mais popular depois do iogurte. Nos Estados Unidos, o produto é comercializado há muitos anos, contendo ou não álcool (CARNEIRO, 2010).

Segundo Farnworth (2005), o kefir é definido como um leite fermentado apresentando consistência viscosa e sabor levemente ácido, distinguindo-se dos demais leites fermentados pela matriz complexa de microrganismos responsáveis pela fermentação e por conter gás carbônico e etanol. Além disso, o kefir também possui aminoácidos essenciais, minerais e vitaminas (ALTUNTAS; HAPOGLU, 2019).

A FAO/OMS (2003) propôs uma definição do kefir, baseada na composição dos grãos e do produto final. A composição dos grãos inclui Lentilactobacillus kefiri, Leuconostoc, Lactococcus, Acetobacter e leveduras. O produto final é definido como um leite fermentado oriundo da inoculação de grãos de kefir.

Já a legislação brasileira vigente (BRASIL, 2007) define kefir como sendo o produto originário da fermentação do leite a partir de grãos de kefir, constituídos por Lentilactobacillus kefiri, Leuconostoc, Lactococcus, Acetobacter e leveduras fermentadoras e não fermentadoras de lactose, com produção de ácido lático, etanol e dióxido de carbono.

A produção tradicional de kefir é realizada adicionando-se grãos de kefir ao leite pasteurizado e resfriado a 20-25°C. Os grãos de kefir são adicionados na proporção de 2% a 10%. A fermentação ocorre a 20-25°C por 18-24 h, após esse período os grãos são removidos através da filtração do leite e o filtrado deve ser armazenado a 4 °C (ALTUNTAS; HAPOGLU, 2019).

Os grãos de kefir consistem em uma massa gelatinosa e irregular, branca ou levemente amarela, com uma textura firme. Esses grãos apresentam uma estrutura similar a pedaços de corais ou pequenos segmentos de couve-flor ou pipoca e um diâmetro que varia de 0,3 a 3,5 cm (GARROTE et al., 2001; FARNWORTH, 2005).

Existe disponível no mercado o fermento comercial kefir, que está sendo muito utilizado industrialmente e que possui os microrganismos existentes no grão, mas com a composição e a proporção bem definida o que não acontece com o grão que vai variar a composição dependendo das condições do meio de fermentação.

A produção dos grãos de kefir é baseada em seu cultivo contínuo em leite resultando no aumento da biomassa dos mesmos (LIBUDZISZ; PIATKIEWICZ, 1990). Todavia, os grãos de kefir só crescem a partir de grãos preexistentes e não se observa formação de grãos a partir do fermento comercial.

Os grãos são compostos, na maior parte, por proteínas e polissacarídeos nos quais existe uma microbiota diversa (TAMIME et al., 2001; SARKAR, 2007). A massa biológica elástica e gelatinosa é composta de proteínas, lipídios e um polissacarídeo capsular solúvel em água (kefirano) (KESENCAS et al., 2017).

Farnworth (2005) relata que a microbiota dos grãos de kefir contém bactérias ácido-láticas, bactérias ácido-acéticas e leveduras as quais encontram-se misturadas com caseína e carboidratos complexos presos numa matriz de polissacarídeos. Carvalho (2011) relata que na parte mais externa dos grãos encontra-se um biofilme complexo, onde os cocos são predominantes sob a superfície das leveduras. Já na parte interior encontra-se um material pouco estruturado composto principalmente por leveduras entremeadas por bacilos.

Durante o processo de fermentação os microrganismos constituintes dos grãos de kefir produzem uma série de metabólitos. As bactérias láticas e outros microrganismos homofermentativos, produzem principalmente ácido lático, já os microrganismos heterofermentativos, além do ácido lático, também produzem o dióxido de carbono como principal metabólito. Outras espécies também podem produzir diacetil, acetaldeído, etanol e acetato (KESENCAS et al., 2017).

A bebida de kefir oriunda do processo de fermentação do leite pelos grãos de kefir é um produto lácteo amarelado ou branco, ácido e viscoso, contendo uma pequena quantidade de álcool (NOGAY, 2019). Segundo Carneiro (2010), o kefir deve apresentar características homogêneas, consistência cremosa, sabor ácido e levemente alcoólico e valores mínimos de bactérias ácido-láticas totais e leveduras de 10⁷ UFC/g e 10⁴ UFC/g, respectivamente.

O número de microrganismos presentes no início e nas interações microbianas, os compostos bioativos resultantes do metabolismo microbiano e os benefícios associados ao uso desta bebida conferem ao kefir o status de um probiótico natural, designado como o iogurte do século XXI (LEITE, 2013).

O valor nutricional do kefir é devido à sua rica composição química, que inclui carboidratos, proteínas, gorduras, minerais e vitaminas. Além desses compostos o kefir também apresenta outras substâncias, como catequina, vanilina, ácido ferúlico, ácido salicílico, ácido acético, ácido pirúvico, ácido hipúrico, ácido propiônico e ácido butírico, oriundas do processo de fermentação.

A presença dessas substâncias aumenta ainda mais o seu valor nutricional por serem bioativas (FARAG et al., 2020; KESENCAS et al., 2017). Segundo CARVALHO (2011), a ideia de que o kefir possa promover benefícios à saúde é antiga, acreditando-se há muito tempo que ele seria um probiótico natural.

As bebidas carbonatadas são reconhecidas principalmente por suas propriedades refrescantes (BENA, 2006). A formação de bolhas e espuma nas bebidas carbonatadas é um dos principais fatores determinantes da sua qualidade e aceitação, pois influenciam a percepção de aromas e sensação de sabor na boca (VIEJO et al., 2019).

As sensações proporcionadas pela carbonatação de bebidas são promovidas por uma associação de componentes sensoriais do paladar, olfato, quimestesia e somestesia. Esses componentes permitem a estimulação da cavidade oral conferindo a sensação de queimação/formigamento proporcionada pelas bebidas carbonatadas (PELCHAT et al., 2014).

Com a finalidade de dar destaque ao aproveitamento de coprodutos da indústria de laticínios, existe como possibilidade a produção de bebidas funcionais agregando o método de carbonatação como estratégia sensorial de efervescência e refrescância.

Diferentes métodos podem ser usados para adição de CO₂ aos produtos, como a adição de água carbonatada, adição de carbonatos, embalagens com atmosfera modificada e injeção direta de CO₂. No caso de produtos de elevada viscosidade como leites fermentados, o processo de injeção do CO₂ na forma gasosa é sugerido como a melhor forma de processamento.

O CO₂ tem sido empregado como alternativa, particularmente para a preservação de alimentos altamente perecíveis e alguns de maior valor agregado (SINGH et al., 2011). O dióxido de carbono dissociado leva a formação do ácido carbônico que reduz o pH da solução diminuindo a atividade de microrganismos, além disso o dióxido de carbono também possui ação bacteriostática e bactericida (BENA, 2006).

A adição de CO₂ nas bebidas é comumente feita sob altas pressões e baixas temperaturas, para a maioria das bebidas engarrafadas ou enlatadas (por exemplo, refrigerante, água, bebidas energéticas, dentre outras) (PELCHAT et al., 2014).

Bebidas lácteas carbonatadas são produzidas em diversos países. No caso de produtos lácteos líquidos, há possibilidade de desenvolvimento de produtos "gasosos". Cada tipo de produto, seja líquido ou sólido, necessita de equipamentos específicos para adição de CO₂. Carbonatadores utilizados em indústrias de bebidas podem ser adaptados para operar em laticínios (LOSS; HOTCHKISS, 2003).

A adição de CO₂ em produtos lácteos por meio de injeção direta ou em embalagem de atmosfera modificada é uma estratégia de aumento da vida útil, com custos relativamente baixos e utilizada comercialmente em todo o mundo, em produtos como queijos, leite cru e pasteurizado, iogurte e bebidas lácteas. No caso das bebidas lácteas carbonatadas, a grande aceitação deve-se à sensação de efervescência e refrescância devido à presença do dióxido de carbono (JARDIM, 2012).

A carbonatação é um processo viável e seguro para o tratamento do leite e seus derivados. O CO₂ é um antimicrobiano natural, apresentando uso potencial na indústria láctea porque possui a opção de ser adicionado e depois removido de leite e derivados sem efeitos deletérios (SINGH et al., 2011).

As bebidas carbonatadas a base de leite, com quantidade de CO₂ suficiente para serem detectáveis através do sabor têm geralmente uma vida útil de mais de 6 semanas sob refrigeração. Essas bebidas lácteas com gás podem ter qualidade nutricional igual ou superior à do leite. A quantidade de CO₂ adicionada e o tipo de sistema aromatizante utilizado nestes produtos são determinantes para a sua aceitação (TE GIFFEL, 2003) (Figura 2).

Figura 2. Bebida carbonatada fermentada com kefir envasada.

Fonte: Arquivo pessoal.

Com relação ao atual cenário da indústria de laticínios e de alimentos em geral, estas competem por consumidores interessados pelas novas tendências do mercado buscando por produtos que apresentam menor impacto possível ao meio ambiente e empresas que evitam o desperdício.

Neste contexto, o desenvolvimento de bebidas funcionais que trazem o apelo da utilização de microrganismos naturalmente probióticos do kefir e que utilizem como matéria-prima base um coproduto da indústria de laticínios, como o permeado de ultrafiltração, passa a ser uma estratégia para o setor.

No ano de 2020, a equipe de pesquisadores da EPAMIG ILCT desenvolveu projeto para o aproveitamento do soro de leite permeado de ultrafiltração. O objetivo do projeto foi avaliar a viabilidade de elaboração de uma bebida carbonatada fermentada por microrganismos dos grãos de kefir utilizando o soro permeado de ultrafiltração.

O produto apresentou boa aceitação sensorial durante o período de armazenamento, com notas acima de 7 na Escala Hedônica de nove pontos. Foi possível concluir que o aproveitamento do permeado de ultrafiltração para a produção desse tipo de bebida mostrou-se viável tecnologicamente.

Agradecimento: à FAPEMIG.

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