Nanotecnologia é a tecnologia aplicada na manipulação de nanomateriais para diversos fins, desempenhando importante papel nos setores de alimentos e agricultura, através da contribuição para o melhoramento das culturas, da qualidade e segurança alimentar e promovendo a saúde humana através de abordagens novas e inovadoras.

A nanotecnologia pode ser definida como um processo que trabalha com o projeto, produção ou aplicação de estruturas, dispositivos e sistemas por meio do controle da forma e tamanho em escala nanométrica.

O aumento no interesse e no desenvolvimento da nanotecnologia se deve principalmente as novas e incomuns propriedades dessas pequenas partículas, conhecidas como nanopartículas, cujas propriedades físicas, químicas e biológicas, com grande relação superfície-volume, bem como solubilidade e toxicidade alteradas quando comparadas com as suas contrapartes em macroescala, vem ganhando cada vez mais atenção do setor alimentício.

Na indústria de alimentos, a nanotecnologia é aplicada para todas as práticas: produção, processamento, armazenamento e distribuição de alimentos. Fornece segurança aprimorada usando nanossensores para detectar qualquer patógeno ou contenção em alimentos. Embalagens para alimentos aprimoradas com nanotecnologia oferecem benefícios em relação às embalagens convencionais que usam barreiras de plástico e, ao mesmo tempo, seus componentes funcionais, como atividades antimicrobianas, fornecem maior vida útil aos produtos alimentícios. Também está envolvida na detecção de toxinas alimentares, produção de sabor e formação de cor. Além disso, os sistemas de entrega baseados em nanotecnologia melhoram os valores nutracêuticos dos componentes dos alimentos.

A área com maior potencial de crescimento para a indústria de alimentos e bebidas se concentra nas melhorias no desenvolvimento de produtos e na funcionalidade dos ingredientes. As propriedades de textura, sabor e estabilidade estão relacionadas com a estrutura do produto alimentício e a funcionalidade dos ingredientes.

Muitos alimentos naturais e processados já estão organizados em nanoescala, ou seja, algumas das matérias-primas mais importantes dos alimentos, como proteínas, amidos e gorduras, passam por mudanças estruturais em escalas nanométricas e micrométricas durante o processamento normal dos alimentos. As proteínas alimentícias, como a betalactoglobulina nativa, que tem cerca de 3,6nm em comprimento, pode sofrer desnaturação; os componentes desnaturados remontam para formar estruturas maiores, como fibrilas ou agregados que, por sua vez, podem ser montados para formar redes de gel ainda maiores. As micelas de caseína podem ser úteis como nanoveículos para aprisionamento, proteção e entrega de nutracêuticos hidrofóbicos sensíveis dentro de outros produtos alimentícios.

Outro exemplo são as soluções mistas de proteína-polissacarídeo, que podem se separar espontaneamente em uma fase do processamento, com gotículas nanométricas ou microcruzadas dispersas em uma fase contínua. Os grânulos de amido se expandem quando aquecidos e hidratados, liberando biopolímeros que podem ser recristalizados em estruturas nanométricas. As dextrinas e outros produtos da degradação de extrusão podem ser usados para encapsular substâncias bioativas em microrregiões.

No caso das gorduras, os monoglicerídeos podem se automontar em muitas morfologias em nível de nanoescala e, hierarquicamente estruturados em triglicerídeos, podem ser cristalizados (10 a 100nm), seguido por um arranjo em grandes aglomerados, flocos e, finalmente, redes de cristal de gordura.

A nanotecnologia pode ser usada na produção de alimentos mais saudáveis, contendo baixo teor de gordura, açúcar e sal.

Chá Nanogreen, cápsulas de suplementos dietéticos, óleo ativo de canola, micela para aumentar a solubilidade das vitaminas A, C, D, E e K, betacaroteno e ácidos graxos ômega e nanotransportadores fortificantes para transportar nutracêuticos são produtos baseados em nanotecnologia comumente comercializados no mercado. Da mesma forma, sucos de frutas fortificados, bebidas nutritivas de aveia, nano chás, nano cápsulas e shakes nanocêuticos também são alimentos nanoprocessados disponíveis no mercado, amplamente comercializados nos Estados Unidos, Austrália, China e Japão.

A utilização de ingredientes nanoencapsulados na indústria alimentícia apresenta crescente expansão. A tecnologia de nanoencapsulação permite suprimir ou atenuar sabores e odores indesejáveis, reduzir a volatilidade e a reatividade e aumentar a estabilidade em condições ambientais adversas, como na presença de luz, oxigênio e pH extremos.

De modo geral, a nanoencapsulação atende diversas necessidades da indústria de alimentos relacionadas à redução da reatividade do material de núcleo com o ambiente; diminuição da velocidade de evaporação ou de transferência do material de núcleo para o meio; facilitação da manipulação do material encapsulado; promoção da liberação controlada de determinadas substâncias; mascaramento do sabor e odor desagradáveis; e promoção da diluição homogênea do material encapsulado na formulação.

Contudo, a escolha do material a ser utilizado deve levar em consideração as propriedades físicas e químicas do núcleo, como porosidade, solubilidade, etc., e da parede, incluindo viscosidade, propriedades mecânicas, transição vítrea, capacidade de formação de filme, etc.; além de compatibilidade do núcleo com a parede; e mecanismo de controle.

Da mesma forma, os encapsulantes devem possuir boas propriedades de formação de filme; baixa higroscopicidade; baixa viscosidade a altas concentrações de sólidos; sabor e odor suaves; e fácil reconstituição. Os carboidratos são os materiais mais utilizados para encapsulação, devido a sua capacidade de ligação a compostos de sabor, além da sua diversidade e baixo custo. A goma arábica é outra boa opção, sendo historicamente considerada como material encapsulante por excelência, devido a sua solubilidade, baixa viscosidade, boas propriedades emulsificantes, sabor suave e alta estabilidade oxidativa conferida a óleos. Outros encapsulantes utilizados na indústria alimentícia incluem ácidos graxos, alginatos, amidos, carragenas, caseinatos, celulose, ceras comestíveis, dextrinas, gelatina, goma xantana, gorduras, lipídios, pectinas, polietilenoglicol e quitosana. Esses agentes encapsulantes oferecem alternativas que podem ser usadas para encapsular soluções hidrofílicas ou oleosas, cuja liberação depende de fator térmico ou que ocorre por simples dissolução, proporcionando importantes características de textura.

A escolha do método de nanoencapsulação mais adequado é outro fator de importância, devendo ser selecionado de acordo com o tipo de material ativo, aplicação e mecanismo de liberação desejado para a sua ação. As opções disponíveis incluem spray drying, spray cooling, pulverização em banho térmico, leito fluidizado, extrusão centrífuga com múltiplos orifícios, cocristalização e liofilização, entre os métodos físicos; inclusão molecular e polimerização interfacial, entre os métodos químicos; e coacervação ou separação de fases, emulsificação seguida de evaporação do solvente, pulverização em agente formador de reticulação e envolvimento lipossômico, entre os métodos físico-químicos.

Basicamente, a diferença entre os métodos está no tipo de envolvimento ou aprisionamento do material ativo pelo agente encapsulante, de acordo com a combinação entre o material e o agente ativo, que pode ser de natureza física, química ou físico-química.

Atualmente, a nanoencapsulação de alimentos, ingredientes e outras substâncias têm ampla aplicabilidade, caracterizando-se como um método eficiente e extremamente importante na preservação de diversos componentes nutricionais, microorganismos, enzimas e corantes, entre outros, protegendo os alimentos contra os métodos mais comuns de processamento agressivo.

Comparativamente às outras áreas de aplicação da microencapsulação, o desenvolvimento de produtos alimentícios contendo ingredientes ativos é geralmente mais desafiador na indústria alimentícia, uma vez que nesta, as qualidades sensoriais não devem ser comprometidas pela adição de ingredientes encapsulados e as matrizes alimentícias são normalmente muito mais complexas do que os meios usados em outras indústrias.

A nanoencapsulação utiliza técnicas como nanocompósitos, nanoemulsificação e nanoestruturação e fornece funcionalidade do produto final que inclui a liberação controlada do núcleo. A proteção de compostos bioativos, como vitaminas, antioxidantes, proteínas e lipídios, bem como carboidratos, pode ser alcançada por meio dessa técnica para a produção de alimentos funcionais, com funcionalidade e estabilidade aprimoradas.

As tecnologias de nanoencapsulação têm o potencial de atender aos desafios da indústria de alimentos em relação a entrega eficaz de ingredientes funcionais para a saúde e liberação controlada de compostos de sabor.

O seu uso em alimentos pode ser categorizado como "direto" ou "indireto". O uso direto refere-se à incorporação de substâncias e materiais nanoestruturados em alimentos, incluindo aromas, agentes corantes, antioxidantes, conservantes e componentes biologicamente ativos (vitaminas, ácidos graxos ômega-3, polifenóis, etc.). O uso indireto compreende o uso de materiais nanoestruturados em tecnologia de embalagem e sensores, ou o uso de catalisadores nanoestruturados proficientemente para a hidratação de gorduras.

A nanotecnologia desempenha importante papel no setor alimentício, possibilitando a produção de alimentos de qualidade, com processamento avançado e armazenamento de longo prazo, além de melhor o seu sabor e textura.

Márcia Fani

Editora