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Substituição/Redução de
aditivos sintéticos em
alimentos
Bioconservação de alimentos
tradicionais por adição de
Bactérias Acido-Lácticas e
Bacteriocinas
Instituto Politécnico de Viana do Castelo - Portugal
Organización
Manuela Vaz Velho
Samuel Lima Jácome
ENQUADRAMENTO
Os produtos fumados e curados à base de carne, principalmente de
carne de porco, têm um enorme impacto na economia portuguesa e
dos países do sudoeste europeu.
Com exceção de alguns países em desenvolvimento, onde a cadeia de
refrigeração não está amplamente estabelecida, hoje fumar ou curar
um alimento tem como principal objetivo dotá-lo de características
organoléticas diferenciadas de acordo com o modo de produção, a
cultura gastronómica ou o território onde este é fabricado.
O efeito conservante destas técnicas é, nalguns casos, mínimo, pelo
que o uso de aditivos químicos para garantia da segurança
microbiológica está vulgarizado, desprezando-se, por vezes, a
segurança química 1.
É importante desenvolverem-se novos conceitos e tecnologias que
permitam aumentar o valor comercial deste produtos e, por sua vez,
dinamizar o setor sem descurar os seus processos típicos de
produção, a sua origem e as suas gentes.
ENQUADRAMENTO
No caso dos produtos cárneos curados e fumados a indústria recorre à
utilização de nitratos, particularmente de potássio (E-252), durante a
cura, para ver assegurada uma característica sensorial, de
predominância cultural, típica nestes produtos, e para conservação
pela inibição do crescimento de microrganismos patogénicos,
nomeadamente a inativação de Clostridium botulinum e, por sua vez,
da formação da sua toxina.
A cor vermelha produzida origina-se por uma reação química entre o
pigmento da carne a mioglobina (Mb) e o ião nitrito (NO2-) resultante
da transformação do ião nitrato (NO3-) por ação de certos
microrganismos durante o processo de cura [7].
O nitrito de sódio (E-250), normalmente utilizado juntamento com o
nitrato de potássio, apresenta, também, riscos para o consumidor,
nomeadamente o risco de toxicidade aguda visto que é capaz de unirse à mioglobina do sangue da mesma forma que se une à mioglobina
da carne, formando metahemoglobina, substância incapaz de
transportar o oxigénio [7].
ENQUADRAMENTO
Outro risco é a formação de nitrosaminas, substâncias cancerígenas
que se formam no alimento ou no próprio organismo.
No primeiro caso o risco limita-se a produtos que sofrem altas
temperaturas durante o seu processamento como é o caso do
toucinho curado/fumado, ou que são ricos em aminas nitrosáveis
como são o caso do pescado e de outros produtos fermentados.
No segundo caso as nitrosaminas podem formar-se devido às
condições ambientais do estomago e às reações entre o NO2- e as
aminas secundárias e terciárias resultantes da degradação da carne
[1].
Para diminuição a formação de nitrosaminas, para além da redução
significativa do uso nitritos e nitratos, que defendemos, utilizam-se
diversas técnicas como por exemplo a adição conjunta de nitratos com
agentes que bloqueiam os mecanismos de formação das nitrosaminas.
Estes agentes são o ácido ascórbico e os seus derivados e o conjunto
de tocoferóis alfa, gama e delta (E-306–E-309).
ENQUADRAMENTO
A quantidade inicial de nitritos e/ou nitratos adicionada durante o
processo não é igual à quantidade encontrada no produto final pois
são substâncias bastante instáveis e reativas o que conduz a uma
redução significativa dos seus níveis antes do consumo.
Nos USA é obrigatória a adição conjunta de nitratos e ácido ascórbico
durante o processo tecnológico. Com o mesmo objetivo a União
Europeia impôs a obrigatoriedade, na adição nitrito de sódio, da
adição conjunta de cloreto de sódio na mistura, no sentido de evitar
intoxicações agudas por parte de consumidores assíduos deste tipo de
produtos alimentares [7].
ENQUADRAMENTO
Nos últimos anos, o uso de bactérias ácido-lácticas (LAB) na
conservação de alimentos tem ganho um especial destaque devido à
capacidade de controlarem o crescimento de microrganismos
patogénicos.
O uso de estirpes protetoras selecionadas de produtos curados e
fumados e a sua aplicação de forma otimizada nos mesmos permite
reduzir ou até eliminar a adição de agentes conservantes como
nitratos e nitritos mantendo a qualidade e a segurança do produto
final.
O objetivo desta apresentação é realçar os aspetos básicos da
bioconservação por bactérias láticas em alimentos, especificamente
em alimentos cárneos tradicionais, suscetíveis a alterações por
microrganismos, apresentando-se como uma alternativa à
conservação por agentes químicos.
1. O que é a Bioconservação por bactérias lácticas?
É um método de conservação que através do controlo de certas condições
permite aumentar a vida útil e a segurança alimentar dos alimentos.
Baseia-se no uso da flora microbiana natural ou controlada e na adição
dos seus produtos/metabolitos antimicrobianos.
Existem muitos estudos que evidenciam, a utilização de Bactérias AcidoLácticas (LAB) na conservação de alimentos. Estes microrganismos podem
ser isolados de produtos lácteos, cárneos, da pesca e vegetais, e dos seus
metabolitos como o ácido láctico, o acético, o peróxido de hidrogénio, o
diacetaldeído, a reuterina e as bacteriocinas2.
O uso destes metabolitos de forma controlada pode ajudar a reduzir a
quantidade de conservantes químicos assim como a intensidade do
tratamento térmico, melhorando consideravelmente as propriedades
organoléticas e nutricionais dos alimentos.
2. Porquê a Bioconservação?
A demanda do consumidor por produtos mais naturais levará à
diminuição e até proibição do uso de conservantes e aditivos
químicos 3,4.
O que nos obriga:
Procura de metodologias alternativas.
Desenvolvimento de metodologias e procedimentos complementares
que permitam prolongar o tempo de prateleira e garantir a qualidade
e segurança alimentar dos produtos tradicionais à base de carne 5.
3. Vantagens da Bioconservação?
•
Apresentam-se como uma solução segura e com menos
limitações do que os conservantes químicos, já que se produzem de forma
natural na matriz de alimentos curados;
•
Não são conhecidas resistências e o impacto meio ambiental é
mínimo já que são rapidamente eliminadas pela cadeia alimentar;
•
Possuem um espetro de ação muito definido; a sua atividade vêse potenciada pelo pH e apresentam um efeito sinérgico com outros
agentes metabólicos antimicrobianos;
•
A sua utilização é compatível com a rotulagem de produto
biológico já que a conservação é obtida sem conservantes químicos nem
de síntese.
3. Desvantagens da Bioconservação?
•
A inexistência de uma regulamentação comum a nível europeu
que a tutele e a dificuldade em obter autorização para aplicação
industrial;
•
A possível alteração das propriedades sensoriais dos alimentos e
os custos elevados de produção e desenvolvimento.
4. Ecologia das Bactérias Acido-Lácticas
• Compreendem um número elevado de
microrganismos Gram-positivos não
esporulados anaeróbios aerotolerantes
e acido tolerantes;
• Apresentam morfologia, metabolismo e
fisiologia semelhante. A sua fonte de
energia baseia-se na produção de ácido
láctico a partir da fermentação dos
carbohidratos;
http://www.dicat.csic.es/rdcsic/rdcsic
• Incluem cocos de géneros: lactococcus
streptococcus, pediococcus, leuconostoc
e bacilos dos géneros Lactobacillus e
Carnobacterium 6,7;
Fotos: Projeto Biofumados: tradição vs
Qualidade
4. Ecología das Bactérias Acido-Lácticas
• Grupo de bactérias mais
abundante e difuso na natureza,
devido
à
capacidade
de
crescerem numa vasta variedade
de substratos e em diversas
condições biológicas;
• O grupo Lactobacillus é o mais
importante e heterogéneo;
• As bactérias lácticas não
necessitam
oxigénio
para
crescer, são tolerantes à
presença de CO2, nitritos, fumo,
concentrações
de
sal
relativamente altas e valores de
pH baixos.
Fotos: Projeto Biofumados: tradição vs
Qualidade
5. Mecanismos de Competição das Bactérias Acido-Lácticas
• Competição por oxigénio;
• Competição por sítios de ligação;
• Competição por produção de substâncias antagonistas como:
 Diacetilo (produto de fermentação),
 peróxido de hidrogénio,
 acetaldeído,
 compostos não proteicos de baixo peso molecular
 Bacteriocinas 9,8,5.
Fotos: Projecto Biofumados: tradição vs Qualidade
6. Metodologias de Aplicação das Bactérias Acido-Lácticas
Bioconservação pode ser aplicada em alimentos, específicamente, em
cárneos por 4 métodos básicos 2,10:
1) Adição de um cultivo puro LAB viabilidade na produção de
bacteriocina.
Êxito depende:
• habilidade do cultivo para crescer e produzir a bacteriocina baixo
condições ambientais e tecnológicas (temperatura, pH, Aw, aditivos,
coadjuvantes);
• devem ser capazes de competir com a microflora natural;
• não devem ter impacto nas propriedades físico-químicas e
organoléticas do alimento;
• não devem produzir gás nem exopolisacáridos para evitar
inchamento por acumulação de gases e formação de viscosidades;
Método in situ de Inoculação em
Alimentos
6. Metodologias de Aplicação das Bactérias Acido-Lácticas
2) Adição de bactérias acido-lácticas mesófilas, proteção contra o abuso
de temperaturas durante o processo.
•
•
•
Manter a estirpe com uma concentração inicial conhecida e em
condições de refrigeração;
Em condições de temperatura elevada, a estirpe crescerá por
competição frente à bactéria patogénica;
Podem atuar como
organismo deteriorante, segundo a
temperatura do processo, assegurando que os microrganismos
patogénicos não crescem e produto não possa ser consumido
devido ao grau de decomposição.
Método in situ de Inoculação em
Alimentos
6. Metodologias de Aplicação das Bactérias Acido-Lácticas
3) Adição de preparações de bacteriocina (extrato cru), licor
fermentado ou concentrados obtidos por crescimento de
bactérias ácido-lácticas produtoras de bacteriocinas em
substrato complexo.
• Evita o uso de compostos purificados que obrigam à
existência de regulação especial e maior custo de produção
devido à purificação do composto;
Método Ex Situ de Inoculação em Alimentos
(produção em condições controladas fora do alimento)
6. Metodologias de Aplicação das Bactérias Acido-Lácticas
4) Adição de substâncias antagónicas puras o semi-puras
como as bacteriocinas produzidas pelas LAB.
• O método é mais preciso e mais previsível;
• Esta técnica de bioconservação está limitada à
legislação existente em cada país, concretamente no
que concerne à adição de aditivos
• É preferível padronizar a técnica de produção e
precipitação da bacteriocina, de forma a garantir a sua
reprodutibilidade e assegurar a quantidade com
suficiente poder inibitório;
Método Ex Situ de Inoculação em Alimentos
(produção em condições controladas fora do alimento)
7. Requisitos de aplicação
A aplicação destas metodologias depende indiscutivelmente de:
•
Controlar as variáveis tecnológicas a que os cultivos estão
sujeitos;
No método Ex situ:
•
Ter as estirpes iniciadoras (microrganismos completamente
isolados);
•
Assegurar meios de cultivo e equipamento para o
desenvolvimento das estirpes e para a produção da bacteriocina;
•
Garantir a atividade de cada extrato ou da bacteriocina;
•
Determinar a concentração mínima capaz de inibir o
patogénico indicador (curvas de crescimento e inativação);
•
Padronizar a técnica para conseguir a quantidade de inóculo
e efeito desejado;
8. Aspectos mais relevantes dos metabolitos produzidos
pelas Bactérias Acido-Lácticas
• A diminuição do pH resulta da formação do ácido láctico o que por si só
pode ser suficiente para antagonizar muitos microrganismos, incluindo a
Listeria monocytogenes.
• Os ácidos orgânicos contribuem não só para o desenvolvimento do
sabor, aroma e textura, mas também para a estabilidade microbiológica dos
alimentos11.
• Os ácidos acético e propiónico atuam de uma maneira semelhante ao
ácido láctico. Estes ácidos orgânicos desempenham um papel importante
em alguns alimentos fermentados, e sabe-se que o ácido acético tem um
efeito antimicrobiano sinérgico na presença do ácido láctico.
• As bacteriocinas, são os metabolitos que maior potencial apresentam
para a bioconservação de alimentos. Estes compostos sintetizam-se no
ribossoma e apresentam um largo espetro de ação dependente da espécie
alvo.
8. Aspectos mais relevantes dos metabolitos produzidos
pelas Bactérias Acido-Lácticas
• Na última década, foram caracterizadas e identificadas uma grande
variedade de bacteriocinas (péptidos de baterias acido-lácticas) o que
conduziu a um avanço considerável nesta linha de investigação. Diversos
estudos evidenciaram as capacidades antimicrobianas de diversas
bacteriocinas que foram consideradas como excelentes conservantes
quando utilizadas só ou em misturas12,13,14 , 15 ,16,17,18.
Foto: Visualização por Microscopia de Força Atômica da deformação celular em L. ivanovii subsp. ivanovii ATCC19119 pela ação da bacteriocina
ST5Ha 20
8. Aspectos mais relevantes dos metabolitos produzidos
pelas Bactérias Acido-Lácticas
• Embora nalguns países a bacteriocina pediocina seja permitida como
conservante alimentar, na União Europeia e nos EUA a única bacteriocina
permitida para incorporação direta em alimentos é a nisina.
• Descoberta em 1928, a nisina recebeu o estatuto GRAS (Generally
Regarded As Safe) em 1988, tendo sido aprovada pela US Food and Drug
Administration (FDA) a sua aplicação a produtos alimentares 19.
• Em 1995 foi autorizado o uso da nisina (E234) em alimentos na União
Europeia, pela Diretiva 95/2/EC.
• Dose Diária Admissível (DDA) de nisina 0 a 0.13mg/kg (DIRECTIVA
2010/69/UE DA COMISSÃO EUROPEIA)
• Tal como a nisina, as outras bacteriocinas estudadas são rapidamente
degradadas pelas protéases do trato gastrointestinal e cremos chegada a
altura de estender o estatuto GRAS a algumas das amplamente testadas in
vitro, através da promoção de estudos in vivo 20.
9. Características fisicoquímicas da Alheira
Alheira – A Alheira é um enchido tradicional
português, cozido, curado e levemente fumado.
A sua origem remonta a finais do século XV e associase à presença das comunidades judaicas na região de
Trás-os-Montes no Norte de Portugal 21.
É um produto constituído por uma mistura de carne
de vaca, frango, porco, pão e condimentos. Apresenta
uma cor castanho-clara e uma forma cilíndrica
recordando uma ferradura com cerca de 20 a 25 cm
comprimento.
É um produto alimentar que necessita uma
regeneração antes de ser consumido a qual pode ser
feita por fritura em óleo ou no forno.
Foto: Projecto
Biofumados: tradição vs
Qualidade
9. Características fisicoquímicas da Alheira
O produto apresenta uma vida útil de 60 dias, armazenado a uma
temperatura entre 0 e 5°C e embalado em atmosfera modificada (80 % N2
e 20 % CO2). O seu peso oscila entre 150 e 200 gramas.
Relativamente às características sensoriais, apresenta um sabor leve a
fumo, agradável, destacando-se o sabor a alho, azeite e uma ligeira acidez
típica.
Tabela 1: Mínimo, máximo, média e desvio padrão de alguns parâmetros físico-químicos e nutricionais da
alheira. Tabela adaptada de Ferreira et al., 22
Mínimo
Máximo
Média
Desvio Padrão
pH
4.5
6.3
5.1
0.5
% NaCl
1.0
1.8
1.3
0.3
% Humidade
43.3
57.2
52.3
4.3
% Gordura
10.9
29.6
18.4
4.7
% Proteína Total
6.9
15.5
11.4
2.8
% Carbohidratos
10.2
20.9
15.2
3.6
Energia (Kcal/100gr)
220
369
274.4
39.7
10. Desenvolvimento Experimental
Este estudo tem como base os resultados preliminares do projeto
Biofumados: Tradição vs Qualidade, co-promoção entre a empresa
Minhofumeiro – Enchidos e Fumados à Moda de Ponte de Lima Lda, o
Instituto Politécnico de Viana do Castelo e a Universidade Católica
Portuguesa; apoiado no âmbito do Programa COMPETE – Programa
Operacional Temático Fatores de Competitividade inserido no Quadro de
Referência Estratégico Nacional do Governo de Portugal.
10.1. Metodologia
1. Foram realizados ensaios de isolamento e seleção de bactérias ácido-lácticas em
produtos cárneos curados e fumados.
2. Foi demonstrada atividade bactericida em carne de porco esterilizada.
3. Procedeu-se à aplicação à escala industrial na empresa Minhofumeiro – Enchidos
e Fumados à Moda de Ponte de Lima Lda.
4. Foi demonstrada atividade bacteriocinogénica no produto comercial e foi
desenvolvida uma análise sensorial.
10. Desenvolvimento Experimental
10.1. Resultados
Foram isoladas 6 estirpes com capacidade antimicrobiana:
2 de Lactobacillus plantarum;
3 de Lactobacillus sakei;
1 de Enterococcus faecium;
Foram
publicados
resultados
de
otimização e produção de bacteriocinas
54,
por
várias
destas
estirpes
concretamente sobre otimização da
produção da bacteriocina ST153ch
produzida pela estirpe Lactobacillus sakei
e isoladas de “salpicão” e o Lactobacillus
plantarum e a sua bacteriocina ST202ch
isolado de “beloura”.
Foto: Placa com halos de inibição
pela ação do Lactobacillus sakei
ST153ch frente a L.
monocytogenes
10. Desenvolvimento Experimental
10.1. Resultados
10
Observou-se:
9
8
Controlo L.
monocytogenes
7
Log (UFC/g)
Inibição
de
L.
monocytogenes
na
presença de ST 153ch ao
longo dos 10 dias de
estudo,
a
uma
temperatura
de
incubação de 30 °C.
6
5
L. monocytogenes +
L. plantarum
ST202ch
4
3
2
L. monocytogenes +
L. sakei ST153ch
1
Não se observou inibição
do patogénico indicador
com a ST202ch ao longo
do tempo de estudo,
contudo observou-se um
aumento do período de
latência
(24
horas)
(Gráfico 1).
0
0
5
10
Tempo (Dias)
Gráfico 1: Contagens de L. monocytogenes em carne esterilizada
na presença de ST202ch (L.. plantarum ST202ch) e de ST153ch (L.
sakei ST153ch) (Controlo L. monocytogenes – crescimento de L.
monocytogenes na carne; L. monocytogenes + L. plantarum
ST202ch – crescimento de L. monocytogenes na carne com
mistura de ST202ch; L. monocytogenes + L. sakei ST153ch –
crescimento de L. monocytogenes na carne com mistura de
ST153ch)
10. Desenvolvimento Experimental
10.1. Resultados
10
9
Observou-se:
8
Controlo L.
monocytogenes
Lactobacillus
sakei
ST153ch
inibiu
o
crescimento de L.
monocytogenes, com
uma redução de 2
logaritmos face ao
controlo ao longo dos
15
dias
de
armazenamento e a
uma temperatura de
refrigeração de 5°C.
Log (UFC/g)
7
6
5
L. monocytogenes +
L. sakei ST153ch
4
3
2
L. sakei ST153ch
1
0
0
5
10
15
Tempo (dias)
Gráfico 2: Contagens de L. monocytogenes na alheira na presença
do L. sakei ST153ch (Controlo L. monocytogenes – crescimento
de L. monocytogenes em alheira; L. monocytogenes + L. sakei
ST153ch – crescimento de L. monocytogenes em alheira com
mistura de ST153ch; L. sakei ST153ch – crescimento do L. sakei
ST153ch em alheira)
10. Desenvolvimento Experimental
10.1. Resultados
A análise sensorial, realizada no dia 0,
revelou que o painel de 9 provadores foi
coerente na resposta (p>5%) para os
atributos que apresentaram diferenças
significativas, o “Cheiro Característico” a
“Dureza
da
Massa”
o
“Sabor
Característico”, o “Sabor Ácido” e o
“Sabor Amargo” (p <5%).
Isto quer dizer que o painel apresentou
diferenças na perceção destes atributos
comparando a alheira inoculada e a
alheira comercial não inoculada.
Foto: Projeto Biofumados: tradição vs Qualidade
10. Desenvolvimento Experimental
10.1. Resultados
Não foram encontradas diferenças
significativas
na
alheira
inoculada
embalada a vácuo e em atmosfera
modificada (80% N2 e 20% CO2).
A adição de uma suspensão salina de 500
ml por cada 10 Kg de massa inoculada, que
provavelmente acidificou a amostra pela
produção de mais ácido láctico, aumentou
também a humidade do produto e alterou
a sua textura. Estas duas condições são,
certamente, responsáveis por esta
perceção sensorial influenciando na
dureza, no cheiro e no sabor percebido
pelo painel.
Foto: Projeto Biofumados: tradição vs Qualidade
11. Conclusões
À semelhança do que foi desenvolvido neste trabalho vários autores
demonstraram o poder das bactérias ácido-lácticas para inibir o
crescimento de microrganismos patogénicos em produtos à base de
carne curados e/ou fumados 23,24,25,26.
No futuro este tipo de “culturas funcionais” poderão proteger o
consumidor de intoxicações alimentares por estirpes patogénicas ou pela
ingestão das suas toxinas, através de uma rápida acidificação do alimento
ou através da produção de metabolitos antimicrobianos como as
bacteriocinas 27.
Certas estirpes especialmente selecionadas podem até apresentar
benefícios probióticos se forem corretamente modificadas, podendo até
mesmo ser denominadas como portadoras de características
nutracêuticas 25.
11. Conclusões
No entanto é importante que, quando se desenvolverem testes para
determinar a capacidade antimicrobiana de novas estirpes, se tenham
em conta os riscos associados, como a formação de aminas biogénicas e
o desenvolvimento de resistências por parte das bactérias a antibióticos
27.
Esta transferência de tecnologia e inovação dos produtores de
conhecimento à indústria, neste caso tradicional, demonstra que a
bioconservação através da adição de bactérias acido-lácticas é uma
alternativa viável aos aditivos sintéticos garantindo a segurança química e
microbiológica do produto, mas mantendo as suas características
organoléticas e o seu modo de produção tradicional, sendo um exemplo
do que temos vindo a designar de “Inovar na Tradição”.
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http://pt.wikipedia.org/wiki/Via
na_do_Castelo
Fuente: Gabinete de Comunicação e Imagem - IPVC
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