Formulação de Alternativas à Carne e Análise Laboratorial

As carnes alternativas à base de plantas geralmente usam grãos ou leguminosas. Os grãos usados são o trigo, aveia e milho, entre outros. No caso das leguminosas, são utilizadas as sementes comestíveis das plantas, por exemplo, lentilhas, feijão preto, soja e ervilhas.

As leguminosas são ricas em proteínas, vitaminas, minerais, fibras alimentares e carboidratos complexos, e os substitutos à base de soja e ervilha tendem a ser preferidos pelos consumidores. Eles são vendidos como concentrados, com teor de proteína de 65%, ou isolados, onde esse número pode chegar a 85%. A soja e a ervilha são fixadoras de nitrogênio e ajudam a manter a saúde do solo e a biodiversidade, gerando, portanto, o menor nível de impacto negativo no meio ambiente.

Preços baixos, pouca ou nenhuma preocupação com alérgenos e investimentos em toda a cadeia de valor tornam, atualmente, as proteínas à base de plantas uma das melhores alternativas à carne para consumidores conscientes.

Embora insetos sejam uma fonte de alimento comum para 2 bilhões de pessoas em todo o mundo, os produtos à base de insetos ainda são considerados novidades nos países ocidentais. O concentrado de proteína de insetos tem uma pegada ambiental inferior à das proteínas animais, mas superior à das fontes de proteína vegetal. Devido à sua baixa solubilidade e propriedades nutricionais variáveis, as proteínas de insetos são ideais como uma fonte adicional de proteínas em produtos análogos à carne quando são, por exemplo, combinadas com soja ou proteínas vegetais. Alimentos derivados de insetos, embora sejam uma fonte interessante de proteína, também contêm alguns riscos de reações alérgicas ou contaminação com metais pesados ou bactérias formadoras de esporos.

Diferente das proteínas de plantas e insetos ― que geralmente são extraídas de culturas agrícolas ou insetos, fungos, algas ―, as carnes alternativas de células cultivadas são produzidas principalmente em biorreatores, por meio de bioprocessamento.

Carnes alternativas à base de fungos geralmente usam micoproteínas como seu principal componente. Micoproteína é o nome da fonte de proteína de grau alimentício feita a partir do fungo Fusarium venenatum, que foi encontrado na natureza e processado para produzir proteínas de grau alimentício.

As micoproteínas podem ser convertidas em uma ampla variedade de produtos alimentícios análogos. O comprimento das fibras de um fungo pode ser controlado por meio do processo de fermentação: quanto mais tempo o fungo puder crescer, mais longas serão suas fibras, criando uma textura mais espessa no produto final.

As micoproteínas são ideais para substituir a carne, pois seu peso seco contém aproximadamente 50% de proteína, o que é comparável à composição de um bife grelhado. Além disso, eles têm um teor de gordura menor do que o bife, com apenas 13% de gordura vegetal, sem colesterol e um teor de fibra de 25%.

Carnes alternativas à base de algas ― embora várias espécies de algas tenham sido usadas como aditivos alimentares no passado, microalgas agora estão chamando a atenção dos formuladores de alimentos como um novo ingrediente promissor para a formulação de análogos à carne. Microalgas como a chlorella e spirulina apresentam uma maior taxa de crescimento, maior teor de proteína e melhor qualidade nutricional do que as culturas terrestres usadas para a obtenção de proteínas vegetais. Além de seu alto teor de proteína, as microalgas também contêm micronutrientes, ácidos graxos polinsaturados, carotenoides e compostos bioativos com propriedades funcionais para benefícios adicionais à saúde.

Embora os concentrados de proteína de algas tenham uma cor verde ou amarela e um odor de peixe geralmente pouco atraente, eles podem aumentar o valor nutricional de análogos à carne à base de plantas quando as condições adequadas do processo são atendidas.

A carne cultivada é outra alternativa aos produtos de carne originários de criação. Ao contrário de algumas outras ofertas, no entanto, essa abordagem não é uma imitação baseada em proteínas, mas um produto de base animal que evita a reprodução, a criação e o abate de um grande número de animais.

Com a carne cultivada, o foco das empresas é produzir carnes à base de células que sejam biologicamente equivalentes àquela obtida através da criação convencional de animais. A carne é produzida pela cultura de células-tronco animais em biorreatores, antes da indução da diferenciação nas células musculares que formarão os tecidos em uma estrutura específica.

Embora o preço das carnes cultivadas ainda seja alto no momento, os processos que se baseiam em células estão sendo otimizados quanto aos custos, para se tornarem competitivos no mercado de carnes alternativas.

A formulação de alternativas à carne é um desafio quando se trata de sabor, textura, sensação na boca e valor nutricional.

A carne e o peixe contêm uma ampla variedade de nutrientes, incluindo vitaminas e minerais essenciais, que talvez não estejam presentes em seus correspondentes “sem carne”. A sensação de maciez da gordura na boca, a suculência, a firmeza e a mastigabilidade do produto cárneo também podem ser difíceis de replicar. Portanto, em seu trabalho para desenvolver alternativas à carne, os formuladores de alimentos precisam adicionar outros ingredientes para complementar as proteínas e, assim, dar ao produto a aparência, o aroma, a consistência e o teor nutricional corretos. Outra preocupação é manter o teor de sódio o mais baixo possível.

Para atender às preocupações com a saúde no desenvolvimento de carnes alternativas, é vital garantir que os produtos alcancem uma produção consistente e atendam aos padrões de rotulagem locais, o que envolve garantir que o teor em nutrientes, conforme declarado na embalagem, esteja correto. Portanto, são de grande importância a análise laboratorial e o controle de processo e de qualidade dos substitutos da carne.

Vários métodos analíticos são usados para avaliar o sabor e o comportamento das carnes alternativas e avaliar se os requisitos nutricionais, de textura e sensação na boca estão sendo atendidos.

• A pesagem é importante na formulação da receita, preparação dos meios de cultura ou controle de qualidade ao preparar amostras ou padrões para análises como HPLC/GC (pesticidas, traços de metais), determinação de proteínas, pesagem de matéria seca, determinação do teor de gordura antes e depois da extração de Soxhlet ou avaliação do teor total de minerais após a incineração.
• As análises de umidade e água empregam a análise halógena de umidade, perda por secagem ou titulação Karl Fisher para medir a umidade ou o teor de água de matérias-primas ou de um produto, durante as diferentes etapas de formulação. A análise halógena de umidade ajuda a garantir a qualidade dos ingredientes e do produto, além de determinar sua data de validade.
• A determinação do pH pode ser importante durante o desenvolvimento do produto para garantir a solubilidade das proteínas alternativas na formulação. Por exemplo, enquanto as proteínas de soja são solúveis em um pH entre 4,5 e 6,0, as proteínas da chlorella são solúveis em pH entre 2,0 e 12,0. A determinação do pH também é importante no controle de qualidade para avaliar se o produto final não deteriorou.
• Análises quantitativas como a titulação para determinação do teor de sódio, proteína de acordo com Kjeldahl, o UV VIS para teor de glicose/frutose e vitamina, a pesagem do teor de gordura de acordo com Soxhlet, bem como teor de cinzas e fibra, são geralmente realizadas no controle de qualidade das carnes alternativas.
• Análises físicas como a de densidade, índice de refração, ponto de fusão, ou UV VIS fornecem indicações sobre a pureza dos ingredientes e matérias-primas.
• Os estudos microbiológicos são importantes para avaliar a natureza e a extensão de possíveis contaminações bacterianas e para avaliar o tempo de validade de um produto final. Instrumentos como pipetas, balanças e medidores de pH são comumente usados para preparar o meio de ágar.
• As análises térmicas são usadas para avaliar o tempo de validade do produto, bem como o comportamento dos aditivos alimentares ao longo do processo de fabricação. A TGA (análise termogravimétrica) pode ser usada para estudar a massa e a decomposição de uma carne alternativa à medida que ela é aquecida, enquanto a DSC pode ser usada para avaliar a desnaturação de proteínas, o comportamento de cristalização de gorduras ou as mudanças térmicas que os aditivos sofrem quando passam pelos processos de aquecimento e resfriamento empregados durante a produção alternativa de carne.
• O monitoramento da cultura de células é importante para alternativas de proteína de carne bioprocessada. Parâmetros como pH e oxigênio dissolvido avaliam o crescimento celular e devem ser monitorados em linha, durante todo o processo de cultura.

O portfólio de instrumentos de laboratório da METTLER TOLEDO foi projetado para ajudar em todo o ciclo de vida do desenvolvimento de carnes alternativas e controle de qualidade. Nossos produtos auxiliam em atividades tanto no laboratório quanto na produção, dando suporte à avaliação precisa de matérias-primas e ingredientes novos, incluindo a quantificação de cada nutriente para uma rotulagem exata.