Os conservantes e os agentes antimicrobianos têm um papel importante no abastecimento de alimentos quimicamente estáveis e seguros. A demanda crescente por alimentos de conveniência e o shelf life razoavelmente longo exigido pelas cadeias de distribuição, tornam imperativo o uso de conservantes em alimentos processados.
Os conservantes
Um dos maiores problemas enfrentados pela indústria de alimentos refere-se à preservação de seus produtos. Segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), 20% dos alimentos produzidos são perdidos por deterioração. Sal e açúcar são exemplos de substâncias que eram e ainda são utilizadas para conservar os alimentos. A preservação dos alimentos pode ser conseguida por aditivos químicos, os conservantes, ou por alguns processos físicos e biológicos, como refrigeração, secagem, congelamento, aquecimento e irradiação. Quando os alimentos não podem ser submetidos a essas técnicas é necessário o uso de conservantes.
Os conservantes são de especial importância em países tropicais, onde a deterioração de alguns alimentos é acentuada pelo grau de umidade e temperaturas próximas ao ótimo do desenvolvimento microbiano. A importância dos conservantes aumenta também quando há falta de instalações adequadas de armazenamento e o transporte do produto é deficiente ou onde as distâncias entre os centros produtores e consumidores são grandes. A escolha adequada de um conservante deve ser feita com base em alguns fatores, tais como o tipo de microorganismo a ser inibido, a facilidade de manuseio, o impacto no paladar, o custo e a sua eficácia. A eficácia de um conservante pode ser influenciada pela presença de outros inibidores do crescimento de microorganismos, como sal, vinagre e açúcar, pelo pH e composição do produto, pelo teor de água do alimento e pelo nível inicial de contaminação, seja do alimento ou ambiental (ligados às condições de processo e às instalações).
Não existe conservante que seja eficaz para todos os tipos de alimentos. O número de conservantes permitidos é bastante reduzido e não sofreu alterações nos últimos anos. A definição de conservantes alimentícios é bastante simples; identificados pelo código P (de preservativos, como eram conhecidos anteriormente), trata-se de substâncias que prolongam o tempo de conservação dos gêneros alimentícios, protegendo os mesmos de alterações decorrentes de microorganismos ou enzimas. A legislação europeia, a mais recente e com interessante sistema numérico para todos os aditivos e ingredientes alimentícios (os números E), menciona junto com os conservantes (E200-E297), os antioxidantes (E300-E399) e a irradiação (ionização) dos alimentos. Os antioxidantes também são substâncias que prolongam o tempo de conservação dos gêneros alimentícios, porém, protegendo os mesmos das alterações provocadas pela oxidação, tais como a rancidez das matérias graxas e as modificações de cor. Antes de abordar as técnicas de conservação, vamos conhecer um pouco sobre a ação dos microorganismos nos alimentos e o que causa a sua deterioração.
Os microorganismos e os alimentos
Centenas de gêneros e espécies de microorganismos, provenientes do solo, da água, do ar, de utensílios, do trato intestinal do homem e de animais, dentre outros, podem contaminar os alimentos. Os microorganismos podem ser classificados em três categorias, dependendo do tipo de interação com o alimento. Os microorganismos deterioradores promovem alterações químicas que comprometem a qualidade do alimento. Geralmente, a deterioração está associada a alterações sensoriais (aparência, odor, sabor, textura), resultantes da atividade metabólica dos microorganismos, que utilizam compostos do alimento como fonte de energia. Os microorganismos patogênicos promovem o desenvolvimento de infecções ou intoxicações no indivíduo que consumir o alimento contaminado. Por fim, há os que promovem reações químicas específicas que produzem alterações desejáveis em alimentos, modificando suas características sensoriais; é o caso dos microorganismos utilizados na produção de alimentos fermentados, como queijos, vinhos e pães, entre outros.
Os microorganismos contaminantes geralmente não estão presentes em tecidos vivos saudáveis; no entanto, invadem os tecidos quando ocorrem injúrias mecânicas ou desintegração de tecidos, como no processamento.
Alimentos comercialmente esterilizados e acondicionados em embalagens metálicas ou de vidro podem sofrer deterioração microbiológica se o tratamento térmico for insuficiente, ou quando ocorrerem falhas na hermeticidade da embalagem, de forma a permitir a entrada de microorganismos. Para produtos pasteurizados, as alterações microbiológicas dependem das características do alimento como meio de cultura, da carga microbiana sobrevivente ao tratamento térmico, de contaminações após o processamento e da temperatura de estocagem.
De acordo com sua estabilidade, os alimentos podem ser classificados em perecíveis, semi perecíveis e não perecíveis. Os perecíveis são alimentos que se alteram rapidamente, a menos que sejam submetidos a processos de conservação. Geralmente, requerem baixas temperaturas de estocagem para melhor estabilidade. Nos alimentos perecíveis, as alterações microbiológicas geralmente antecedem às demais, sendo, muitas vezes, perceptíveis sensorialmente pelo consumidor. Esses alimentos apresentam vida útil de apenas alguns dias quando refrigerados, e de alguns meses quando congelados. Exemplos são o leite, as carnes frescas, as frutas e as hortaliças in natura. Os semi perecíveis têm sua estabilidade aumentada em decorrência de determinadas técnicas de processamento. A estabilidade pode ser estendida para cerca de 30 a 90 dias, quando mantidos sob refrigeração. Exemplos são os produtos cárneos defumados, e os queijos curados. Finalmente, os não perecíveis podem ser estocados a temperatura ambiente por um período de tempo prolongado, sem que haja crescimento microbiano suficiente para se caracterizar a deterioração. Reduções no valor comercial de tais produtos podem ocorrer devido a alterações físicas e químicas, após uma prolongada estocagem. Exemplos são os cereais, os grãos, os produtos desidratados e os enlatados.
Conservantes mais utilizados em alimentos
Alguns dos conservantes mais utilizados nos produtos alimentícios incluem o ácido sórbico e seus derivados, o ácido benzóico e seus sais, o ácido propiônico e seus sais, o dióxido de enxofre e seus derivados, os nitritos e nitratos, o ácido acético e acetatos, o ácido p-hidroxibenzóico e seus ésteres (parabenos), o ácido láctico e seus sais, e a nisina e a natamicina. As propriedades de alguns desse ácidos são listadas na Tabela 1.
TABELA 1 – PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS COMO CONSERVANTES
(PDF CONSERVANTES_3 – PÁGINA 48)
O ácido sórbico e seus derivados. Extraído pela primeira vez em 1859, pelo professor A. W. von Hoffmann, do óleo de bagas de sorveira, esse ácido graxo insaturado (ácido hexa-2,4-dienóico) apresenta eficiência antimicrobiana reconhecida há mais de 70a anos. Tecnicamente, o ácido sórbico encontra nas células dos microorganismos diversos pontos de ataque, como por exemplo, as enzimas do metabolismo dos carboidratos e do ciclo dos citratos. Ao contrário de seu sal, o sorbato de potássio, o ácido sórbico é dificilmente solúvel em água. A eficiência desse ácido orgânico e de seus sais depende do pH, sendo maior em meio ácido (predominância das formas não-dissociadas). Os sorbatos são potentes inibidores de bolores e leveduras, possuindo pouca ou nenhuma efetividade na inibição de bactérias (no caso do ácido sórbico). Tanto o ácido quanto o sorbato de potássio utilizam-se em alimentos com pH inferior a 6,5 e de grande valor nutricional, tais como os queijos, laticínios, carnes, produtos à base de peixe, pão e produtos de confeitaria, etc. Este composto não deve ser utilizado em produtos fermentados, pois inibe a ação da levedura.
O sorbato de potássio incorpora-se aos produtos diretamente ou através do tratamento das superfícies, por pulverização ou submersão. Usa-se geralmente uma grama de sorbato de potássio por quilo de produto. A dosagem padrão é de 0,05 a 0,2%.
O organismo humano metaboliza o ácido sórbico da mesma forma que os ácidos graxos insaturados (β-oxidação). Esse ácido e seus sais, incluindo o sorbato de cálcio, não mostra nenhum sinal de toxicidade aguda, subaguda e crônica. Por outro lado, o ácido sórbico apresenta somente baixo potencial alergizante.
O ácido benzóico e seus sais. Foram os primeiros conservantes permitidos pelo FDA. Em função de seu baixo custo, o ácido benzóico e seus sais (Na e K) são os conservantes alimentícios mais usados. Encontra-se no estado natural em muitos frutos comestíveis. O ácido benzóico é produzido exclusivamente por oxidação da fase líquida do tolueno. O benzoato de sódio é obtido a partir da neutralização do ácido benzóico por hidróxido de sódio. A maior parte da produção mundial de ácido benzóico destina-se à síntese química, para produção de fenol e caprolactama. Embora o ácido benzóico não dissociado seja o agente antimicrobiano mais efetivo, usa-se preferencialmente o benzoato de sódio, o qual é cerca de 200 vezes mais solúvel. Como todos os conservantes orgânicos, sua eficiência depende do pH, e seu uso somente é recomendado para produtos com pH inferior a 4,2. Quanto mais baixo o pH do alimento a ser conservado, menor é a concentração de ácido benzóico necessária para a ação conservante. Esse bactericida e fungicida, como mencionado, é efetivo somente em meio levemente ácido, e usado em muitos casos em combinação com outros conservantes. Ao contrário do ácido sórbico é ativo contra os lactobacilos, o que impede seu uso em produtos fermentados, como iogurtes, por exemplo.
Por conferir um gosto forte e apimentado, o que corresponde a um impacto sensorial negativo, seu uso é restringido a certo número de produtos; um dos seus maiores mercados como conservante alimentício são as bebidas carbonatadas. Também é usado em salada de frutas, geléias, doces, margarinas, balas, tortas de fruta, molhos, etc. A dosagem habitual é de 0,05 a 0,1 %.
Embora não apresentem efeitos tóxicos agudos ou subcrônicos, o ácido benzóico e seus sais apresentaram, em estudos de toxicidade crônica, possíveis efeitos clastogênicos e teratogênicos. Isto levou a Comissão Científica Alimentar da CEE a determinar uma DDA (ADI) temporário de 5mg/kg de peso corporal. Em casos raros e isolados, foram observadas reações de intolerância, tais como urticária e asma.
O ácido propiônico e seus sais. Ainda chamado de propanóico pela nomenclatura IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) é um ácido graxo que se apresenta no estado natural, como um dos produtos da digestão da celulose pelas bactérias que residem no rúmen dos animais herbívoros. A fermentação do material vegetal ingerido no rúmen é um processo anaeróbico que converte os carboidratos celulósicos em ácidos graxos de cadeia curta (ácido acético, ácido propiônico e butírico, principalmente). A atividade depende, novamente, do pH na substância a ser preservada, sendo a forma não dissociada a mais ativa (11 a 45 vezes mais do que a dissociada). Apresentam idêntica eficácia contra os microorganismos e são bastante eficazes contra bolores, porém possuem pouca ação contra a maioria das bactérias e não apresentam efeito contra as leveduras, nas quantidades recomendadas para uso em alimentos. Os propionatos são bastante usados na indústria de panificação devido a sua pouca atuação contra os fermentos biológicos. Normalmente, usa-se o propionato de cálcio nos produtos salgados e o propionato de sódio nos produtos doces.
Não mostram nenhuma toxicidade aguda nem subcrônica, porém foram temporariamente interditados na Alemanha e na Áustria como conservantes alimentícios, antes de serem readmitidos em função das Diretivas Europeias. A dosagem de ácido propiônico recomendada não é fixada. Não existe limite de concentração nesses produtos, devendo obedecer as BPF (GMP); as concentrações são normalmente menores que 0,4%.
O dióxido de enxofre e seus derivados. O dióxido de enxofre (SO2) e seus sais já eram utilizados pelos gregos e romanos. Os sais incluem o sulfito de sódio, o sulfito de potássio, o bissulfito de potássio, o bissulfito de sódio e o metabissulfito de potássio e de sódio.
São empregados como agentes inibidores de mofo, leveduras e bactérias, além de evitarem o escurecimento enzimático e não enzimático dos alimentos.
Esse conservante é de grande valia especificamente na fabricação de vinhos, por ter um efeito antimicrobiano seletivo sobre as bactérias acéticas. O dióxido de enxofre inativa a vitamina B1, portanto, não pode ser usado em alimentos considerados fontes de tiamina, como carnes, grão de cereais e peixes; além disso, o SO2 conserva a coloração natural da carne, podendo mascarar estágios de deterioração. Os sulfitos são particularmente indicados para a conservação de frutas e vegetais.
Os nitritos e nitratos. De sódio e de potássio, são especialmente usados em sal de cura em mistura com cloreto de sódio onde são injetados na forma de solução em pernis, palhetas e outros produtos cárneos.
A adição de nitritos e nitratos em carne e derivados está também associada à obtenção de cor, sabor e textura, além de servir como antioxidante. Reagem com o pigmento da carne, a mioglobina, para formar a cor característica da carne curada (nitromioglobina). Apesar do perigo de toxidade pela formação da metahemoglobina e das nitrosaminas, nitratos e nitritos são muito importantes para o preparo de produtos curados, porque ajudam a evitar o crescimento do Clostridium botuliniun. O nitrito não evita a germinação dos esporos (apenas concentrações muito altas inibem a germinação dos esporos), mas evita o crescimento dos esporos germinados, inibindo a multiplicação das células vegetativas. É mais ativo em anaerobiose.
O ácido acético e acetatos. A ação preservativa do ácido acético na forma de vinagre foi reconhecida desde a mais remota Antiguidade. O ácido acético e seus compostos não têm somente ação preservativa, mas funcionam como sequestrantes, acidulantes e agentes flavorizantes. É um ácido natural que se forma no vinagre mediante a ação da bactéria Acetobacter. Os sais de sódio e cálcio: diacetato de sódio e cálcio, e ácido dihidroacético são alguns dos antimicrobianos mais antigos, utilizados em alimentos. Apenas a Acetobacter, as bactérias láticas e as bactérias butírico ácidas são tolerantes ao ácido acético. Inibe bem as Bacillus, Clostridium, Listeria, Salmonella, Staphylococcus aureus, Pseudomonas, E. coli e Campylobacter. Os fungos são mais resistentes do que as bactérias; os fungos sensíveis são os Aspergillus, Penicillium, Rhizopus e Sacharomyces.
O ácido acético também é usado para estabilizar a acidez dos alimentos e como diluente para certas substâncias corantes. A dosagem recomendada é de 0,1 a 5%.
O ácido p-hidroxibenzóico e seus ésteres (parabenos). Publicações europeias informaram sua utilização como conservante em alimentos a partir de 1932. Devido ao seu gosto desagradável esses produtos não têm mais um papel de destaque como conservantes alimentícios, mas são usados largamente em produtos farmacêuticos e cosméticos como conservantes.
Os parabenos foram um dos primeiros conservantes a serem aceitos pelo FDA. Atuam em uma faixa de pH de 3 a 8, sendo mais ativos em pH baixo. Metil, propil e heptil parabenos são colocados direto no alimento. Etil e butil são autorizados somente em alguns países.
A ação é diretamente proporcional ao comprimento da cadeia alquila. Geralmente são mais ativos contra fungos e leveduras do que bactérias e mais ativos contra gram positivos do que Gram negativos.
Geralmente utiliza-se o metil e o propil parabenos devido à maior solubilidade e grande atividade respectivamente. Pode ser usado, por exemplo, em bebidas fermentadas e não carbonatadas além de outras aplicações.
O ácido láctico e seus sais. O ácido láctico e seus sais, os lactatos de sódio ou de potássio, atuam como agentes bacteriostáticos que aumentam o tempo de latência dos microorganismos e/ou diminuem sua taxa de crescimento. Agem diretamente sobre o metabolismo bacteriano por acidificação intracelular, interferindo na transferência transmembranária de prótons, inibindo o mecanismo de retroação e quelando os cátions divalentes essenciais ao crescimento de patógenos. De outro lado, os lactatos abaixam a atividade da água, o que contribui a bloquear o desenvolvimento bacteriano, aumentando assim o tempo de conservação. Numerosos estudos mostraram recentemente o efeito inibidor dos lactatos contra certo número de microorganismos patógenos (Salmonella, Listeria, Staphylococcus, Clostridium). Eles ainda possuem uma função de exaustor de sabor.
Conservante de alimentos, os lactatos atuam como agente sinérgico dos antioxidantes, acidulantes e saborizantes. A dosagem normalmente usada está na faixa de 0,05% a 2 %.
A nisina e a natamicina. A nisina (E234) é um antibiótico obtido a partir da cultura de cepas de Streptococcus lactis. Esse polipeptídeo é um conservante natural, porém com aplicações alimentícias restritas (sem ação sobre as bactérias gram negativas, perda de atividade em torno de pH 4 e abaixo de 20° e imobilização pelas gorduras e outros compostos alimentícios). É uma das raras bacteriocinas de uso autorizado na indústria alimentícia. Tem atividade antimicrobiana (perfuração da membrana citoplásmica) contra a maioria dos microorganismos gram positivas, incluindo bactérias esporuladas anaeróbicas. O uso simultâneo da nisina e do ácido sórbico e de seus sais permite obter um espectro de ação microbiana bem ampla, quase sem falhas. Essa eficácia ainda é incrementada pela adição de agentes complexantes tais como os EDTA, os citratos e os fosfatos. É usada na conservação de alimentos em geral e especialmente em queijos processados. Dependendo da legislação local, pode ser utilizado também em queijos frescos com a finalidade de bloquear a fermentação lática. Na CEE, esse antibiótico com efeitos conservantes é usado de forma muito prudente nos gêneros alimentícios. A necessidade tecnológica da nisina é somente reconhecida em três categorias de alimentos. Nos queijos afinados e fundidos é autorizado até 12,5 mg/kg, em creme coalhada e mascarpone, 10 mg/kg, e nos pudins de semolina e tapioca, a razão é de 3 mg/kg.
A natamicina é um polieno antifúngico, isolado pela primeira vez de um filtrado de Streptomyces natalensis e usada unicamente nas partes não consumidas dos queijos (casca de cera). A dosagem máxima permitida é de 5 mg/kg, não detectável a 2 mm de profundidade, ou seja ausente na massa.
Outros ácidos alimentícios. Ainda existem outros ácidos alimentícios tais como os ácidos cítrico, caprílico, málico, fumárico e outros, porém apresentam baixa atividade antimicrobiana e são mais utilizados como flavorizantes.
Em resumo, pode-se dizer que a atividade dos ácidos orgânicos é altamente dependente do pH, sendo a forma dissociada a responsável direta pela atividade antimicrobiana. O uso de ácidos orgânicos é aplicado geralmente em alimentos com pH abaixo de 5,5, uma vez que a maioria dos ácidos orgânicos apresentam pKa para pH de 3 a 5. Os mecanismos de ação dos ácidos orgânicos e seus ésteres apresentam alguns elementos em comum. Existem poucas evidências quanto à ação na parede celular, inibição da síntese de proteína ou mecanismos genéticos. Na forma dissociada o ácido penetra mais facilmente na membrana acidificando o citoplasma. O transporte de prótons para a parte externa da célula é importante para evitar a desnaturação de proteínas como enzimas, além de ácido nucléico e lipídios. Assim os prótons gerados da dissociação intracelular devem ser mandados para fora por um sistema de bombeamento que consome ATP (adenosina trifosfato). Este fluxo de prótons pela membrana cria um potencial eletroquímico na membrana chamado força protomotiva. O efluxo constante de prótons consumindo ATP diminui a energia celular.
Outro mecanismo é o metabolismo energético; é interferido por ácidos orgânicos de cadeia curta que alteram a estrutura da membrana citoplasmática através da interação com proteínas da membrana. Esta inibição seria por danificar o sistema de geração de ATP ou inibindo o transporte ativo de nutrientes para a célula. A ação dos ácidos orgânicos de cadeia curta desligando ou desorganizando o sistema de proteínas carreadoras de aminoácidos do sistema de transporte de elétrons. Em resumo, os ácidos orgânicos e seus ésteres apresentam efeitos significantes na membrana citoplasmática, interferindo com o transporte e manutenção do potencial de membrana.
Métodos de conservação de alimentos não químicos
As técnicas mais importantes de conservação de alimentos baseiam-se, predominantemente, na redução das taxas de alterações microbiológicas, intimamente associadas com a segurança alimentar. Alguns métodos de conservação, como o uso de calor e radiação ionizante, baseiam-se na inativação de microorganismos, enquanto outros têm como princípio o controle de seu crescimento, como é o caso das fermentações e dos métodos baseados em redução de temperatura, pH ou atividade de água.
Para se escolher quais métodos de conservação devem ser aplicados a um determinado alimento, assim como os níveis de aplicação de cada um, vários aspectos devem ser considerados, tais como o pH e atividade de água do alimento, já que produtos de baixa acidez e/ou alta atividade de água são mais suscetíveis a processos de deterioração; identificação de parâmetros críticos para manter a qualidade e a segurança do alimento (por exemplo, alto teor de lipídios insaturados, alto teor de vitaminas e/ou pigmentos fotossensíveis, presença de condições favoráveis ao crescimento de microorganismos patogênicos e/ou deterioradores etc.); e as condições de estocagem e distribuição a que o produto será exposto.
A temperatura é um dos fatores mais importantes na determinação das taxas dos vários tipos de alterações em alimentos. O uso de calor para conservar alimentos tem por objetivo a redução da carga microbiana e a desnaturação de enzimas. Vários tipos de tratamento térmico podem ser aplicados, dependendo da termossensibilidade do alimento e da sua suscetibilidade à deterioração, bem como da estabilidade requerida do produto final. Enquanto a aplicação de calor baseia-se na inativação de microorganismos, o uso de baixas temperaturas tem por objetivo retardar o crescimento microbiano e as reações químicas.
O tratamento térmico, geralmente, tem efeitos adversos sobre as propriedades sensoriais e nutricionais do alimento. Em razão disso, deve ser selecionado o tratamento térmico mais brando, capaz de garantir ausência de patógenos e assegurar a vida de prateleira desejada. Um tratamento térmico seguro deve ser selecionado com base no binômio tempo/temperatura requerido para inativar os microorganismos patogênicos e deterioradores mais termorresistentes em um determinado alimento, e nas propriedades de transferência de calor do alimento e da embalagem.
Tipos de tratamento térmico
Os tratamentos térmicos podem ser classificados em esterilização, pasteurização e branqueamento.
A esterilização consiste em um tratamento térmico que inativa todos os microorganismos patogênicos e deterioradores que possam crescer sob condições normais de estocagem. A maior parte dos alimentos enlatados é comercialmente estéril, tendo uma vida de prateleira de, no mínimo, dois anos. Mesmo após períodos mais longos de estocagem, sua deterioração, geralmente, ocorre devido a alterações não microbiológicas. Dentro do contexto de reduzir danos térmicos aos alimentos termossensíveis, a HTST (High Temperature and Short Time) ou, em português, esterilização a altas temperaturas por um tempo curto, é mais indicada. Os tratamentos HTST permitem que se atinja uma alta segurança microbiológica com menores danos térmicos à qualidade sensorial e nutricional do produto. Dentro do conceito de HTST, existe um tipo específico de tratamento térmico, denominado UHT (Ultra High Temperature, ou em português, temperatura ultra alta), que se baseia em esterilização do alimento a alta temperatura por um tempo muito curto (por exemplo, no caso do leite, temperaturas superiores a 135°C por 2 a 5 segundos). O tratamento UHT é, geralmente, aplicado a um processamento asséptico, que consiste em esterilização do produto, seguida de resfriamento rápido e acondicionamento em embalagens descontaminadas, dentro de uma zona de envase asséptico.
O processo de pasteurização foi assim denominado em homenagem a Louis Pasteur, que descobriu que microorganismos deterioradores poderiam ser inativados em vinho por meio de aplicação de calor a temperaturas abaixo do ponto de ebulição. O processo foi posteriormente aplicado ao leite, permanecendo uma das formas mais importantes de processamento dessa matéria-prima.
A pasteurização tem como objetivo principal a destruição de microorganismos patogênicos associados ao alimento em questão. Um objetivo secundário é aumentar a vida de prateleira do alimento, reduzindo as taxas de alterações microbiológicas e enzimáticas. Os produtos pasteurizados podem conter, ainda, muitos organismos vivos capazes de crescer, o que limita sua vida de prateleira. Assim, a pasteurização é, muitas vezes, combinada com outros métodos de conservação e muitos produtos pasteurizados são estocados sob refrigeração. A pasteurização pode ser lenta, quando se emprega temperatura baixa por um tempo longo; ou rápida, quando se usa temperatura alta por um tempo curto (HTST). Os processos HTST resultam em economia de tempo e energia e reduzem as alterações sensoriais do alimento.
O branqueamento consiste em uma técnica frequentemente utilizada em frutas e hortaliças, como uma etapa de pré-tratamento, geralmente, realizada entre o preparo do material bruto e o processamento propriamente dito. Seu objetivo principal é a desnaturação de enzimas associadas a processos de deterioração, evitando, assim, alterações sensoriais e nutricionais desencadeadas por reações enzimáticas durante a estocagem. O termo branqueamento originou-se do fato de que a principal aplicação dessa técnica era, inicialmente, a de inativar enzimas responsáveis pelo escurecimento de vegetais.
Por outro lado, um branqueamento malfeito causa mais danos do que a ausência de branqueamento. Se o calor for suficiente para destruir os tecidos, mas não para inativar as enzimas, estas estarão em maior contato com os substratos, favorecendo sua atividade. Além disso, apenas algumas enzimas são destruídas, enquanto outras podem ter sua atividade aumentada, acelerando, dessa forma, a deterioração do produto.
O branqueamento tem, também, outros efeitos, como o de reduzir a carga microbiana inicial do produto. Além disso, o branqueamento promove amacia¬mento de tecidos vegetais, facilitando o envase, e remove ar dos espaços intercelulares, auxiliando, assim, a etapa de exaustão (retirada do ar do produto e do espaço livre das embalagens, antes do fechamento). A remoção de ar pode, ainda, alterar o comprimento de onda da luz refletida no produto, como ocorre em ervilhas, que adquirem uma cor verde mais brilhante.
Tipos de tratamento a frio
Em sistemas de conservação pelo frio, considera-se que refrigeração e congelamento são as técnicas de conservação que melhor retêm as propriedades sensoriais e nutricionais de um alimento. Quando o frio é usado como método de conservação, é essencial que o alimento seja mantido a temperaturas adequadamente baixas durante o transporte, distribuição e estocagem. Isso representa um grande aumento no custo do processo, devido ao grande consumo de energia para manter a cadeia de frio. Os tipos de tratamento a frio incluem a refrigeração e o congelamento.
A refrigeração consiste em estocar um produto a temperaturas entre 0ºC e 7ºC. É considerado o método mais brando de conservação de alimentos, gerando poucos efeitos adversos sobre suas propriedades sensoriais e nutricionais. Por outro lado, seu impacto sobre o aumento da vida de prateleira de alimentos é baixo quando comparado com outros métodos de conservação. Por isso, a refrigeração é, geralmente, combinada com outros métodos. O uso de embalagens a vácuo ou sob atmosfera modificada retarda a deterioração microbiana, já que os microorganismos psicrotróficos (principal preocupação quando se trata de produtos conservados sob refrigeração) são, geralmente, aeróbios. Outro exemplo é a pasteurização do leite antes da estocagem refrigerada, que reduz a carga microbiana inicial.
A estocagem sob refrigeração permite a transferência de compostos volá¬teis entre os alimentos. Alguns produtos liberam muitos voláteis, como alho, cebola, pescados e frutas, enquanto outros são muito suscetíveis a absorvê-los, como o leite e derivados. Outras alterações que podem ocorrer durante a estocagem sob refrigeração incluem perda de firmeza e crocância em frutas e hortaliças, envelhecimento de produtos de panificação, aglomeração de produ¬tos em pó, entre outras.
O congelamento é um dos métodos de conservação mais adequados para promover o aspecto de conveniência, tanto no âmbito doméstico quanto no comercial. Grande parte do trabalho de preparo do alimento pode ser feita antes do congelamento, transferindo, assim, para a indústria muitas operações que antes deveriam ser obrigatoriamente realizadas em casa ou no restaurante.
Um congelamento adequado, geralmente, utiliza temperaturas de -18°C ou inferiores. Enquanto a água pura congela a 0°C, a maioria dos alimentos só congela a -2°C ou a temperaturas mais baixas. Muitas espécies de microrga¬nismos podem ainda crescer a temperaturas de até -10°C, embora a baixas taxas. Assim, uma estocagem inadequada pode resultar em deterioração, se a temperatura de congelamento atingir esse valor, mesmo que não haja descon¬gelamento. Por outro lado, se os alimentos forem adequadamente estocados, a -18°C ou menos, o crescimento de microorganismos é totalmente inibido.
Irradiação ou ionização por fonte elétrica ou radioativa
A ionização é um processo que permite a destruição de microorganismos patógenos presentes nos alimentos pela exposição dos mesmos a duas fontes diferentes de energia: elétrons produzidos por eletricidade ou raios gamas emitidos por um elemento radioativo.
O processamento gama é uma tecnologia bem estabelecida, que foi usada em aplicações médicas em indústrias por mais de 30 anos. Esta tecnologia é baseada no uso cuidadosamente controlado da radiação gama. Recordando a teoria, radiação é energia que viaja através do espaço; ela sempre foi parte de nosso ambiente. Alguns exemplos familiares são a luz e o calor que alcançam a Terra a partir do Sol, os raios-X e as ondas de radio.
A radiação gama é uma da família das radiações eletromagnéticas. Outros membros dessa família são ondas de rádio, microondas, luz ultravioleta e luz visível. Como as ondas de rádio e microondas, a radiação gama pode penetrar significativamente a espessura de deferentes materiais. A radiação gama tem, entretanto, uma propriedade não possuída por microondas e ondas de rádio: a radiação gama é capaz de ionizar os materiais que atravessam. Quando a radiação penetra em um material, ela pode deslocar elétrons que estão orbitando os átomos do material. A perda de elétrons converte os átomos neutros em partículas carregadas positivamente, denominadas íons. Quando usada em condições controladas, esta propriedade ionizante torna a radiação gama uma ferramenta eficiente para destruir microrganismos nocivos em uma gama de produtos de uso em saúde e consumo para população.
No processo de irradiação com raios gama, os alimentos são expostos a fonte emissora de radiação ionizante. A radiação gama, que é a utilizada, tem a enorme vantagem de penetrar nas estruturas irradiadas, obtendo-se a ação de radiação superficial e profunda no produto atingido: aproveita-se, assim. a possibilidade ótima de descontaminar produtos dentro de suas embalagens finais, no estágio da produção industrial, antecedendo, de imediato, a distribuição e consumo,
Os irradiadores em uso comercial utilizam fontes de cobalto 60 (muito eficiente, alta capacidade de penetração e meia vida de 5,2 anos) ou de césio 137 (com eficiência seis vezes e custo dez vezes menores do que os de cobalto 60, penetração bem mais baixa e meia vida de 30,5 anos).
A instalação de irradiadores e a aquisição de fontes emissoras de radiação têm custo extremamente alto. Já o custo operacional é baixo, necessitando de pouca mão-de-obra.
Na prática, as doses necessárias para eliminar microorganismos são as a seguintes:
Fungos 0,2 Mrad a 0,3 Mrad
Cocos gram positivos 0,2 Mrad a 0.4 Mrad
Bacilos gram negativos 0,4 Mrad a 0,8 Mrad
Esporos anaeróbios 1,0 Mrad a 3.0 Mrad
Vírus 2,0 Mrad a 5,0 Mrad.
A
radiação pode tornar os alimentos absolutamente estéreis, isentos de microorganismos. Para a obtenção desse resultado, o processo é denominado radapertização, as doses adequadas são superiores a 2,5 Mrad. São utilizadas em dietas para animais de laboratório germ free e para a nutrição de doentes em tratamento imunossupressor e mantidos em ambientes estéreis.
Para a descontaminação de alimentos, os procedimentos mais utilizados são os de radurização, em que se diminui a carga de microorganismos para obter aumento da sobrevida útil do alimento. Pode ser aplicada em grande número de frutas, verduras frescas, pescado, carnes, frangos, camarões. Tem-se conseguido exportar, por exemplo, morango, abacate, aspargo, camarões e filés de pescado que chegam assim, aos seus destinos em muito melhores condições de consumo. As doses vão até 150 Krad. O Chile tem utilizado essa tecnologia em abacate destinado à Holanda e a Argentina tem experiência em irradiação de pescado.
Na consecução de descontaminação da quase totalidade de germes está o processo de radicidação. As doses vão a até um megarad (1 Mrad) e os alimentos irradiados são fundamentalmente especiarias, e produtos desidratados e liofilizados. Quanto menor o conteúdo hídrico do alimento, maior sua tolerância à radiação.
É necessário frisar que os constituintes de nutrientes - enzimas, vitaminas e proteínas -toleram bem a radiação. Hidratos de carbono sofrem modificações importantes e nos lipídeos ocorrem fenômenos de oxidação, conferindo ao alimento paladar rançoso. O alimento ideal para ser irradiado, no sentido de comestibilidade, é aquele que apresenta baixo teor de água, glicídios e gorduras.
Outro processo de irradiação é por elétrons acelerados ou electron-beam (feixe de elétrons). O radio-tratamento consiste em bombardear os produtos a serem tratados por um feixe de elétrons acelerados. Quando os mesmos chegam na matéria, percutam os elétrons sedentários e os separam brutalmente de seus átomos. Sob o choque, esses são, por sua vez, acelerados e vão percutar outros elétrons. As ligações atômicas são então transtornadas: trata-se de uma verdadeira revolução molecular! Na prática, os elétrons são emitidos por um acelerador funcionando como um tubo catódico. Os elétrons concentrados são acelerados a uma velocidade próxima à velocidade da luz. Obtêm-se energias de 5 a 10 Mev para uma potência de 10Kw. A ação é rápida ao nível molecular e a dosagem é função do tempo de exposição do produto à irradiação.
A esterilização por electron-beam tem sucesso limitado, principalmente por causa de suas características de pequena penetração. A radiação gama tem muito maior capacidade de penetração, além do mais quando um feixe de elétrons acelerados é usado para esterilizar produtos de diferentes densidades, podem ocorrer sombreamento. Pode haver também aquecimento considerável do produto, devido à colocação de alta taxa de dose.
A esterilização por electron-beam oferece algumas vantagens. A fonte de radiação não tem radioatividade residual; só existe risco de exposição à radiação quando a máquina está operando. Além disso, como a máquina usa energia elétrica como sua fonte de energia, ela pode ser desligada, quando não em uso.
Outros meios de conservação
Outra maneira de abordar o problema da conservação consiste em eliminar ou reduzir o máximo possível um dos fatores intrínsecos que mais afeta a velocidade das alterações microbiológicas, ou seja, a água. Entre os vários processos comumente utilizados deve-se mencionar a desidratação, a secagem por ar aquecido, a liofilização, a atomização, a desidratação osmótica ou, ainda, a concentração.
O princípio dos vários métodos de desidratação e concentração de alimentos baseia-se na remoção de água e/ou na interação desta com outros compostos, de forma que se reduza a atividade de água. Em um sentido restrito, a desidratação de alimentos refere-se à remoção quase completa de água sob condições controladas. Dois importantes critérios de qualidade de alimentos desidratados são a capacidade de reidratação, gerando produtos semelhantes aos alimentos que os originaram, e as mínimas alterações nas propriedades sensoriais do produto.
A secagem convencional por ar aquecido é realizada em secadores cujo sistema baseia-se na circulação de ar aquecido, combinando, dessa forma, transferência de calor (aquecimento do produto) e de massa (remoção de umidade). O processo convencional de secagem com ar aquecido promove uma série de alterações que resultam em prejuízo à aparência, degradação de nutrientes, pigmentos e compostos de sabor, comprometendo a qualidade sensorial e nutricional do produto. Existem várias técnicas alternativas de desidratação, que utilizam meca¬nismos físicos diferentes da secagem por ar aquecido, gerando produtos com menores alterações em suas propriedades originais. Algumas dessas técnicas são a liofilização, a atomização e a desidratação osmótica.
A liofilização é um processo de desidratação no qual a água é removida por meio de passagem direta do estado sólido para o gasoso (sublimação). Esse processo pode ser realizado à pressão atmosférica, porém, em instalações comerciais, geralmente é feito em câmaras de vácuo para aumentar a velocidade do processo (pois reduz a pressão de vapor). A liofilização pode ser tipicamente dividida em duas fases: a fase inicial, caracterizada como sendo de preparo de matéria-prima a ser processada, na qual é realizado o congelamento a uma temperatura inferior à temperatura de solidificação; e a fase final, caracterizada pela secagem. Podem ser consideradas duas etapas na secagem, a saber: secagem primária, que é efetuada a uma temperatura de fusão obtida por sublimação do gelo; secagem secundária, em que a secagem é efetuada a uma temperatura inferior à da degradação do produto, com a finalidade de eliminar os últimos vestígios de água retida por absorção (veja Figura 1).
FIGURA 1 – ETAPAS DA LIOFILIZAÇÃO
(PDF CONSEVANTES_3 – PÁGINA 46)
Assim, pelo fato do processo ser realizado a baixa temperatura e em ausência de ar atmosférico, praticamente não se alteram as propriedades químicas e organolépticas do produto. Comparando-se o processo de liofilização com outros processos de secagem, ou seja, a secagem a altas temperaturas, à pressão ambiente e sem congelamento prévio, verifica-se que a liofilização apresenta as seguintes vantagens: menos contração do produto; maior solubilidade devido à estrutura esponjosa deixada pela saída de água; evita decomposição pelo calor; reduz a perda de voláteis sem afetar a qualidade do produto; reduz as ações enzímicas dos microorganismos; evita também a desnaturação de proteínas; e mantém a morfologia inicial do material.
Por outro lado, a liofilização é conhecida como o processo mais caro de desidratação.
A secagem por atomização, ou spray drying, envolve a pulverização de um alimento líquido, formando gotículas que são lançadas em uma câmara fechada. As gotículas entram em contato com uma corrente de ar aquecido (em fluxo concorrente ou contra corrente), que supre o calor necessário à evaporação, havendo, assim, formação de partículas secas. O pó produzido é, então, descarregado continuamente da câmara de secagem. O tempo de permanência do produto no secador é curto (5 a 100 s), o que é de importância vital para os alimentos termossensíveis. O tamanho das partículas é de 10 a 500 mm, muito pequeno se comparado a outros processos de secagem. Embora o equipamento seja caro, o custo de manutenção do sistema é baixo.
A desidratação osmótica consiste na remoção de água do alimento por efeito da pressão osmótica. A aplicação mais frequente da desidratação osmótica é como um processo de pré-desidratação, seguida por um processamento complementar, geralmente secagem com ar aquecido, podendo reduzir o gasto de energia e melhorar a qualidade sensorial do produto.
A concentração é um método de remoção parcial da água contida em alimentos líquidos. Alguns produtos concentrados encontrados no mercado são leite condensado, sucos concentrados de frutas, geléias, massa de tomate, entre outros. A concentração é convencionalmente feita por meio de evaporação, na qual a remoção de água baseia-se na diferença de volatilidade entre a água e os solutos. Alternativamente, a concentração de alimentos pode ser efetuada por meio de métodos desenvolvidos por tecnologia de membranas, evitando os danos térmicos inerentes aos processos por evaporação.
Muitos líquidos a serem concentrados, como sucos e extratos vegetais (chá e café, por exemplo) têm baixas concentrações de compostos voláteis, cuja perda compromete o sabor e, conseqüentemente, a aceitação dos produtos. Em um processo de concentração convencional (por evaporação), muitos compostos são perdidos juntamente com o vapor de água, como voláteis responsáveis pelo sabor, vitaminas etc. Os voláteis podem ser recuperados a partir da mistura de vapores e, novamente, adicionados ao produto, mas os danos térmicos não podem ser revertidos. A osmose reversa (OR) surgiu como uma tecnologia alternativa à concentração convencional. As membranas utilizadas para osmose reversa têm poros muito pequenos, permitindo, geralmente, apenas a passagem de água. Outros processos de membranas são utilizados em alimentos, como a ultra filtração (UF) e a micro filtração (MF), que utilizam membranas de poros maiores do que as utilizadas para OR, sendo suas principais aplicações em alimentos de clarificação e de esterilização de produtos líquidos.
Conclusão
Muitos métodos de conservação de alimentos têm sido modificados para reduzir a severidade de técnicas mais extremas, com o objetivo de melhorar a qualidade dos produtos obtidos e, conseqüentemente, aumentar sua aceitação no mercado consumidor. Além dessas técnicas modificadas, algumas novas tem surgido, basicamente com o mesmo objetivo.
A utilização combinada de diferentes conservantes pode apresentar vantagens. Uma combinação de diferentes compostos pode compensar as deficiências no espectro de ação de cada um, já que nenhum conservante é ativo contra todos os microorganismos. Por exemplo, compostos de grande efetividade contra bolores e leveduras, como ácido sórbico ou benzóico, podem ser combinados a um composto antibacteriano, como o dióxido de enxofre, cujos efeitos antioxidantes e inibidores de enzimas são explorados simultaneamente para inibir o crescimento de bactérias.
