Redução do colesterol em leite e derivados

O leite é composto por macro e micronutrientes que são essenciais para a saúde humana, como proteínas, carboidratos (principalmente a lactose), lipídeos, minerais e vitaminas (Tabela 1). Dentre esses nutrientes, destacam-se quantidades significativas das necessidades diárias de proteína e cálcio. Além disso, o consumo de leite também favorece para uma ingestão dietética de magnésio, potássio, fósforo, vitamina B12, riboflavina e vitamina A (WALSTRA, 2006). Desta forma, o consumo de leite e derivados é muito importante na alimentação humana, desempenhando um papel crucial para uma dieta saudável.

Tabela 1. Composição média dos componentes do leite de vaca.

Fonte: WALSTRA, 2006.

Apesar do consumo de leite e derivados ser recomendado na maioria das orientações nutricionais em todo o mundo, o papel e o lugar desses produtos em uma alimentação saudável/equilibrada têm despertado um debate altamente polarizado nos meios científico, midiático e público.

Estudos têm sido realizados para avaliar os efeitos da fração lipídica, com destaque para o colesterol, presente em leite e derivados sobre a saúde humana (HUTH et al., 2013; FERNANDES et al., 2005). Independente da polarização, o objetivo deste artigo não é atribuir uma visão consensual sobre a relação do leite e derivados com o teor de colesterol no sangue, visto que essa relação não é clara e os dados presentes na literatura científica são conflitantes.

Dessa forma, considerando que o consumo de leite e alguns derivados está enraizado em muitos países ocidentais, como o Brasil, e que os consumidores estão cada vez mais preocupados com os impactos que os alimentos podem causar na saúde, torna-se interessante e oportuno apresentar uma nova técnica/estratégia que apresenta potencial para promover a remoção e diminuição de colesterol nesses produtos. Neste artigo técnico, mostraremos como as ciclodextrinas podem desempenhar esse papel.

O colesterol e seus métodos de remoção

O colesterol é uma biomolécula anfifílica obtida por meio da ingestão de alimentos de origem animal ou por síntese endógena. No leite, o colesterol é produzido durante o processo de pinocitose das gotículas lipídicas. Esse componente está localizado na membrana que envolve o glóbulo de gordura e, por isso, sua concentração em leite e derivados está diretamente ligada com o conteúdo de gordura (FENNEMA, 2000).

O corpo humano necessita de pequenas quantidades de colesterol para execução de importantes funções biológicas. No entanto, altas concentrações no sangue podem aumentar o risco de doenças cardíacas, como exemplo a arterosclerose (LARSEN, 2012). Por esse motivo, a presença do colesterol na dieta humana tem chamado à atenção.

O colesterol é responsável por 0,25-0,40% do total de lipídios contidos no leite cru (SHINGLA; MEHTA, 2018). Dessa forma, para fins de prevenção, é recomendada uma ingestão máxima de colesterol de 300 mg por dia para adultos (KUKULA; KOLARIC; SIMKO, 2020).

Para remoção do colesterol, alguns métodos químicos, biológicos e físicos já foram descritos na literatura. Dependendo do tipo de procedimento usado, até 98,1% do colesterol nativo pode ser removido do leite (KOLARIC; SIMKO, 2021).

Os métodos usados para remoção do colesterol podem envolver processos biológicos, onde microrganismos e enzimas são usados para esse fim, além de outros procedimentos como extração com solventes orgânicos, extração com fluído supercrítico, interação com saponinas para formar complexos. Contudo, uma grande desvantagem desses métodos é a remoção de componentes importantes, o que resulta em perdas nutricionais e pode afetar as propriedades sensoriais dos produtos, como a textura e o sabor (ZHANG et al., 2017).

Desta forma, o colesterol também pode ser removido pela aplicação de ciclodextrina (CD), uma vez que este procedimento é suficiente para a remoção do colesterol sem causar alteração nos outros componentes da matriz láctea e apresenta uma eficiência significativa, atingindo uma remoção de até 98%. Além disso, as CDs são naturais, não tóxicos, comestíveis, não higroscópicos, quimicamente estáveis e são facilmente separadas após a formação do complexo colesterol-CDs (GALANTE et al., 2017).

Ciclodextrinas (CDs) e seu potencial para remoção do colesterol em leite e derivados

As CDs são oligossacarídeos cíclicos constituídos por unidades de D-glicopiranose, ligadas por meio de ligações glicosídicas do tipo α-(1,4). São obtidas pela hidrólise do amido pela ciclodextrina glicosiltransferase e suas formas mais bem caracterizadas são α-, β- e γ-CD, compostas por seis, sete, e oito unidades monoméricas de glicose (GOH et al., 2009).

O anel da CD é um cilindro cônico de natureza anfifílica, com uma parte externa hidrofílica (formada pelos grupos hidroxilas que podem formar ligações de hidrogênio com moléculas de água) e uma cavidade central predominantemente hidrofóbica (devido à presença de grupos CH e átomos de oxigênio) (PEREVA et al., 2019). Essa cavidade hidrofóbica permite que as CDs sejam utilizadas para complexar uma série de compostos pouco solúveis (hidrofóbicos).

Para a remoção do colesterol em leite e derivados lácteos, são utilizadas as β-ciclodextrinas (β-CDs), já que elas conseguem formar complexos de inclusão com várias moléculas hóspedes e o diâmetro da sua cavidade é suficiente para acomodar a porção hidrofóbica do colesterol em seu interior, formando um complexo de inclusão hospedeiro/hóspede na proporção 2:1, que pode ser removido com centrifugação (CHRISTOFORIDES; PAPAIOANNOU; BETHANIS, 2018). A Figura 1 demonstra a inclusão do colesterol nas β-CDs.

Figura 1. Complexo de inclusão β-CD/colesterol na proporção de 2:1.

Fonte: os autores.

A formação de complexos entre CD e moléculas hóspedes é otimizada por interações fracas do tipo não covalentes, como eletrostática, hidrofóbica e van der Waals (AGUDELO, 2019) e, para o caso do colesterol, a sua eficiência de redução dependerá de uma série de fatores, como a concentração de CDs, duração e velocidade da mistura e da centrifugação, temperatura e duração da sedimentação.

De forma resumida dentro da contextualização desse artigo, a Figura 2 apresenta um esquema de remoção do colesterol em leite ou creme por β-CD.

Figura 2. Remoção do colesterol do leite/creme por β-CD.

Fonte: os autores.

Estudos recentes demonstraram que as β-CDs podem ser aplicadas na remoção de colesterol. Na literatura, encontram-se trabalhos com essa perspectiva em leite de vaca, de ovelha, cabra e búfala, além de derivados como creme, queijo, manteiga tradicional ou ghee, entre outros (DIAS et al., 2010; JEON et al., 2012; LEE et al., 2012; JUNG; KO; KWAK, 2013; ALONSO et al., 2018; ALONSO et al., 2019). A Tabela 2 demonstra a taxa de remoção de colesterol em porcentagem promovida pelas β-CDs em leites e alguns derivados lácteos.

Tabela 2. Taxa de remoção de colesterol em leites e derivados pelas β-CD.

Fontes: DIAS et al. (2010); JEON et al. (2012); LEE et al. (2012); JUNG; KO; KWAK (2013); ALONSO et al. (2018); ALONSO et al. (2019).

Para exemplificar, ROZYCKI et al. (2013) avaliaram a obtenção de leite integral com redução do teor de colesterol mediante o uso de β-CD. Os resultados indicaram que qualquer uma das condições testadas permitiu obter uma concentração de colesterol inferior a 5mg/100g, com uma redução máxima de 92%.

Considerações finais

Diversas estratégias podem ser aplicadas para remoção do colesterol em leite e derivados. Conforme discutido neste artigo, percebe-se que as β-CDs apresentam potencial para remover efetivamente o colesterol através da técnica de sorção.

Além disso, a aplicação de β-CD não afeta as propriedades nutricionais, sensoriais ou tecnológicas do leite e dos produtos lácteos. Entretanto, é importante destacar que para cada produto deve ser realizado uma otimização dos parâmetros do processo (tais como: concentração de CDs, tempo e velocidade de centrifugação etc.) para se obter a máxima eficiência de remoção.

Autores

Jeferson Silva Cunha (Bacharel em Ciência e Tecnologia de Laticínios e membro do Laboratório de Inovação no Processamento de Alimentos- LIPA/DTA/UFV)

Ana Flávia Coelho Pacheco (Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos e membro do Laboratório de Inovação no Processamento de Alimentos- LIPA/DTA/UFV)

Profa. Dra. Érica Nascif Rufino Vieira (Professora do Departamento de Tecnologia de Alimentos da UFV e coordenadora do Laboratório de Inovação no Processamento de Alimentos- LIPA/DTA/UFV)

Prof. Dr. Bruno Ricardo de Castro Leite Júnior (Professor do Departamento de Tecnologia de Alimentos da UFV e coordenador do Laboratório de Inovação no Processamento de Alimentos- LIPA/DTA/UFV)

Agradecimentos: Os autores agradecem a CAPES - Código Financiamento 001; à Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) pelo financiamento do projeto APQ-00388-21; ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo financiamento do projeto (429033/2018-4) e pela bolsa de produtividade à B.R.C. Leite Júnior (n°306514/2020-6).

Referências 

Albano, C., Morandi, S., Silvetti, T., Casiraghi, M. C., Manini, F., Brasca, M. Lactic acid bacteria with cholesterol-lowering properties for dairy applications: In vitro and in situ activity. Journal of Dairy Science, v. 101, p. 10807-10818, 2018.

Alonso, L., Calvo, M. V., Fontecha, J. A scale-up process for the manufacture of reduced-cholesterol butter using beta-cyclodextrin. Journal of Food Process Engineering, v. 42 (3), 2019.

Christoforides, E., Papaioannou, A., Bethanis, K. Crystal structure of the inclusion complex of cholesterol in β-cyclodextrin and molecular dynamics studies. Beilstein Journal of Organic Chemistry, v. 14, p. 838-848, 2018.

Dias, H. M. A. M., Berbicz, F., Pedrochi, F., Baesso, M. L., Matioli, G. Butter cholesterol removal using different complexation methods with beta-cyclodextrin, and the contribution of photoacoustic spectroscopy to the evaluation of the complex. Food Research International, v. 43, p. 1104-1110, 2010.

Fennema, O. R. Química de los alimentos. Editorial Acribia. 2ª Edição 1095 p., 2000.

Galante, M. et al. Effect of cholesterol-reduced and zinc fortification treatments on physicochemical, functional, textural, microstructural and sensory properties of soft cheese. International Journal of Dairy Technology, v. 70, p. 533-541, 2017.

Goh, K. M., Mahadi, N. M., Hassan, O., Rahman, R., Illias, R. M. A predominant beta-CGTase G1 engineered to elucidate the relationship between protein structure and product specificity. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, v. 57 (1-4), p. 270-277, 2009.

H.-J. Jung, E.-J. Ko, H.-S. Kwak. Comparison of physicochemical and sensory properties between cholesterol-removed gouda cheese and gouda cheese during ripening. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, v. 26, p. 1773-1780, 2013.

Huth P. J. et al. Major food sources of calories, added sugars, and saturated fat and their contribution to essential nutrient intakes in the U.S. diet: data from the National Health and Nutrition Examination Survey (2003-2006). Nutrition Journal, v. 12, p. 116, 2013.

Jeon, S. S., Ganesan, P., Lee, Y. S., Yoo, S. H., Kwak, H. S. Texture and sensory properties of cream cheese and cholesterol-removed cream cheese made from whole milk poder. Korean Journal for Food Science of Animal Resources, v. 32, p. 49-53, 2012.

Kukula, M., Kolaric, L., Šimko, P. Decrease of cholesterol content in milk by sorption onto β-cyclodextrin crosslinked by tartaric acid, considerations and implications. Acta Chimica Slovaca, v. 13, p. 1-6, 2020.

Larsen, T. Enzymatic–fluorometric quantification of cholesterol in bovine milk. Food Chemistry. v. 135, p. 1261-1267, 2012.

Lee, Y. K., Ganesan, P., Kwak, H. S. Optimisation of cross-linking β-cyclodextrin and its recycling efficiency for cholesterol removal in milk and cream. International Journal of Food Science and Technology, v. 47, p. 933-939, 2012.

Pereva, S., Nikolova, V., Angelova, S., Spassov, T., Dudev, T. Water inside β-cyclodextrin cavity: Amount, stability and mechanism of binding. Beilstein Journal of Organic Chemistry, v. 15, p. 1592-1600, 2019.

Rozycki, S., Colombatti, F., Spotti, M. J., Costa, F. F., Lazzaroni, S., Pavón, Y. Obtención de leche entera sin colesterol mediante el uso de β-ciclodextrina. Revista do Instituto do Laticínios Cândido Tostes, v. 68, p. 32-38, 2013.

Shingla, K. M., Mehta, B. M. Cholesterol and its oxidation products: Occurrence and analysis in milk and milk products. International Journal of Health, Animal science and Food safety, v. 5, p. 13-39, 2018.

Walstra, P; Wouters, J. T. M.; Geurts, T. J. Dairy Science and Technology. 2ed. Boca Raton: Taylor & Francis Group, CRC Press., p. 808, 2006.

Zhang, F. et al. Beneficial effects of probiotic cholesterol-lowering strain of Enterococcus faecium WEFA23 from infants on diet-induced metabolic syndrome in rats. Journal of Dairy Science, v. 100, p. 1618-1628, 2017.