Microencapsulação de probióticos: melhoria da resistência microbiana em produtos lácteos

A microencapsulação de probióticos é uma técnica que pode ser utilizada para melhoramento das características sensoriais e físico-químicas de derivados lácteos e auxiliar na resistência microbiana. 

O desenvolvimento de alimentos funcionais vem crescendo no mercado com as mudanças nos hábitos alimentares e a busca por uma alimentação mais saudável pelos consumidores. Dentre os alimentos funcionais, encontram-se os alimentos probióticos que são aqueles alimentos adicionados de microrganismos definidos pela FAO e a OMS como “microrganismos vivos que conferem vários benefícios à saúde humana quando administrados em níveis adequados” (FAO/WHO, 2002). Os probióticas mais comuns adicionadas aos alimentos pertencem as diferentes espécies de Lactobacillus e Bifidobacterium.

Dentre os benefícios, os probióticos:

• Contribuem com o sistema imunológico;
• Proporcionam o equilíbrio da microbiota intestinal;
• Auxiliam no bom funcionamento gastrointestinal;
• Inibem microrganismos patogênicos;
• São capazes de minimizar os efeitos de alergias alimentares.

Nesse contexto, a indústria de laticínios se destaca por possuir uma diversidade de produtos lácteos com características favoráveis à adição de microrganismos probióticos como queijos, leites fermentados (iogurte), bebidas lácteas, sobremesas, dentre outros. Até o momento, entre os alimentos probióticos disponíveis no mercado, os produtos lácteos são os mais consumidos pela população.

Por outro lado, inúmeros fatores como pH e acidez do alimento, características da cultura iniciadora utilizada no produto e os demais ingredientes podem influenciar na sua viabilidade. Além disso, existem alguns desafios para a produção e o desenvolvimento de alimentos probióticos, uma vez que estes microrganismos podem causar alterações indesejáveis nas características sensoriais e, dependendo das condições do meio, podem perder a viabilidade durante o processamento, armazenamento e até mesmo durante a passagem pelo sistema gastrointestinal (Figura 1).

Figura 1. Fatores que podem influenciar na sobrevivência de microrganismos probióticos em produtos lácteos.

Microencapsulação

Nesse caso, algumas alternativas podem ser utilizadas como: a seleção de cepas mais resistentes e a técnica de microencapsulação dos probióticos. A microencapsulação consiste em um processo no qual o composto a ser encapsulado é envolvido por um revestimento ou incorporado em uma matriz contendo o agente encapsulante, com o objetivo de produzir pequenas micropartículas capaz de proteger e promover a estabilidade do composto encapsulado (CARVALHO; ESTEVINHO; SANTOS, 2016).

O processo de microencapsulação permite a utilização de microrganismos probióticos no sistema alimentar de forma eficiente, pois:

• Mantém estável a viabilidade bacteriana durante as etapas de processamento e ao longo do período de armazenamento;
• Protege o microrganismo durante a passagem pelo sistema digestivo;  promove liberação controlada no local desejado; e
• Evita a multiplicação dos microrganismos e possíveis alterações nas características sensoriais do produto.

Isso é possível porque a micropartícula funciona como uma barreira capaz de proteger o probiótico de condições adversas como altas temperaturas durante o tratamento térmico, pH ácido do estômago, ação de enzimas digestivas, dentre outras condições.

Diferentes métodos podem ser aplicados para a microencapsulação de probióticos e cada um deles vai produzir micropartículas com características diferentes (SUAVE et al., 2006), dentre eles destacam-se:

• Métodos físico-químicos: coacervação complexa, onde ocorre a separação de fase; emulsificação seguida de evaporação do solvente e pulverização em agente formador de reticulação;
•  Métodos físicos: Spray drying, Spray cooling, Spray chilling, gelificação iônica, leito fluidizado, extrusão e liofilização;
• Métodos químicos: polimerização interfacial e inclusão molecular.

Após o processo de microencapsulação, as micropartículas obtidas são subdividas em microesferas ou microcápsulas dependendo de sua estrutura e da técnica utilizada. As microesferas são partículas compactas que possuem uma rede polimérica na qual a substância ativa está distribuída ao longo de sua cadeia.

As microcápsulas são partículas constituídas por um núcleo interno contendo o agente ativo e recoberto por uma camada de polímero (Figura 2) (SUAVE et al., 2006). Por exemplo, a microencapsulação por Spray Dryer forma microesferas onde o probiótico fica disperso no material encapsulante, enquanto na técnica de coacervação complexa, o probiótico fica no núcleo e ocorre a formação de uma membrana externa ao redor do agente ativo.

Figura 2. Estruturas obtidas em diferentes processos de microencapsulação.

O material de parede utilizado na microencapsulação deve ser reconhecido como um ingrediente seguro podendo ser utilizado em aplicações alimentícias. Geralmente, esses materiais são à base de proteínas, polissacarídeos, lipídeos em diferentes combinações. Dentre os mais utilizados encontram-se: alginato, gelatina, goma arábica, quitosana, amidos, pectina, celuloses modificadas e proteínas do soro do leite.

 O tipo de material vai influenciar nas características da microcápsula produzida, pois ele atua reduzindo a permeabilidade e exposição do microrganismo probiótico e, assim, reduzindo os efeitos dos fatores externos. Algumas características devem ser observadas durante a escolha do material de parede das microcápsulas probióticas (Figura 3).

Figura 3. Fatores importantes na escolha do material encapsulante para formação de microcápsulas.

Benefícios da microencapsulação de probióticos em produtos lácteos

Na literatura há centenas de pesquisas avaliando a adição de probióticos microencapsulados em alimentos. Dentre esses estudos, estima-se que 49% dos produtos são de origem láctea (PRISCO; MAURIELLO, 2016).

Entre os estudos mais recentes, Lopes et al. (2020) verificaram que a microencapsulação contribuiu com a sobrevivência de Lactobacillus acidophilus La-05 durante a estocagem de queijo tipo ricota produzido com leite de cabra e também após a simulação gastrointestinal (contagens > 6 ciclos log UFC/g). 

• Probióticos de nova geração: benefícios à saúde e aplicações em produtos lácteos

Além disso, a ricota contendo L. acidophilus microencapsulado apresentou menor perda de umidade, menor proteólise e melhoria nas características sensoriais com menor pegajosidade e adesividade. Comercialmente, a aplicação de microcápsulas em alimentos não é obrigatoriamente declarada no rótulo, e embora várias empresas estejam comercializando probióticos microencapsulados, o custo de alguns equipamentos e a produção em larga escala são alguns dos fatores limitantes.

Portanto, a microencapsulação de probióticos pode ser considerada uma tecnologia importante no desenvolvimento de alimentos funcionais, pois possibilita a sobrevivência do probiótico durante o processamento e armazenamento, bem como nas condições adversas durante a passagem pelo trato gastrointestinal.

Além disso, essa técnica limita a ação dos probióticos durante a estocagem dos produtos contribuindo com as características sensoriais do produto final. Entretanto, a viabilidade financeira e a escalabilidade são fatores importantes que devem ser avaliados durante a implementação deste processo em escala industrial.

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Autores

Nataly de Almeida Costa, Cientista e Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos e membro 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

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.

Profa. Dra. Eliane Maurício Furtado Martins, Professora do Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos do IF Sudeste MG, campus Rio Pomba e vice-coordenadora do curso de Mestrado Profissional em Ciência e Tecnologia de Alimentos do IF Sudeste MG

Referências

CARVALHO, I.T.; ESTEVINHO, B.N.; SANTOS, L. Application of microencapsulated essential oils in cosmetic and personal healthcare products – a review. International Journal of Cosmetic Science, v. 38, n. 2, p. 109–119, 2016.

FAO. FOOD AND AGRICULTURAL ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS AND WORLD HEALTH ORGANIZATION. Joint FAO/WHO working group report on drafting guidelines for the evaluation of probiotics in food. Food and Agricultural Organization of the United Nations. 2002.

LOPES, L. A. A.; PIMENTEL, T. C.; CARVALHO, R. S. F.; MADRUGA, M. S.; DE SOUSA GALVÃO, M.; BEZERRA, T. K. A.; BARÃO, C. E.; MAGNANI, M.; STAMFORD, T. C. M.  Spreadable goat Ricotta cheese added with Lactobacillus acidophilus La-05: Can microencapsulation improve the probiotic survival and the quality parameters? Food Chemistry, v. 346, p. 128769, 2020.

PRISCO, A. de; MAURIELLO, G. Probiotication of foods: A focus on microencapsulation tool. Trends in Food Science & Technology, v. 48, p. 27-39, 2016.

SUAVE, J.; DALL’AGNOL, E. C.; PEZZIN, A. P. T.; SILVA, D. A. K.; MEIER, M. M.; SOLDI, V. Microencapsulação: inovação em diferentes áreas. Revista Saúde e Ambiente/ Health and Environment Journal, v. 7, n. 2, p. 12-20, 2006.