HomeInovaçãoReciclagem de coprodutos e resíduos alimentares, breve revisão científica

Reciclagem de coprodutos e resíduos alimentares, breve revisão científica

A recuperação virtuosa (upcycling) ou reutilização de coprodutos e resíduos alimentares - para produzir novos alimentos, rações, bem como ingredientes para medicamentos e cosméticos - é a principal forma de minimizar a "perda de alimentos" e reduzir para metade o "desperdício de alimentos" a nível global, através de 2030 (#ODS12, meta 12.3). (1)

O Departamento de Ciências Farmacêuticas da Universidade de Perugia (UniPG), sob a orientação das professoras Luana Perioli e Cinzia Pagano, publicou e contribuiu para numerosos estudos sobre reciclagem e reutilização de 'materiais secundários' nas cadeias de abastecimento agroalimentar. Breve revisão a seguir.

1) Bagaço de maçã

Bagaço de maçã, que sobra da produção de sucos de frutas, é rico em nutrientes, micronutrientes, enzimas, pectinas e fitoquímicos com propriedades antioxidantes e antimicrobianas dignas de atenção também como conservantes naturais. Com perspectivas promissoras para utilização em produtos alimentícios, medicamentos, cosméticos e muito mais.

O bagaço também podem ser utilizados para produzir polímeros naturais, substituindo os sintéticos (ou seja, carboximetilcelulose, polivinilpirrolidona) que constituem fontes de microplásticos cuja utilização na União Europeia está agora sujeita a algumas restrições, como vimos, na sequência reforma do regulamento REACH. (2)

1.1) Espessantes

A combinação de diferentes métodos a secagem (ou seja, estufa, liofilização), possível homogeneização e extracção hidroalcoólica apoiada por ultra-sons permitiu obter vários extractos ricos em polifenóis do bagaço de maçã, com excelente capacidade de espessamento devido à capacidade de formar um hidrogel estável.

Os diferentes tratamentos eles influenciam a distribuição e concentração de polifenóis e as propriedades gelatinizantes. A melhor formulação foi obtida com um pó (250-400 μm) seco em estufa sem homogeneização, pois esse processo apresentou impacto negativo nas pectinas e outras moléculas com função espessante. (3)

1.2) Maionese vegana

O mesmo bagaço de maçã foi incluído como ingrediente com função espessante, de 2 a 6%, na fórmula de uma maionese vegana. Com resultados tecnológicos apreciáveis, comparados com dois produtos da mesma categoria nas duas versões de maionese tradicional, com gema de ovo, e outra versão vegana. (4)

Os compostos bioativos com ação antioxidante presente no bagaço permitiu prolongar a vida útil do produto, que foi preferido aos demais também do ponto de vista organoléptico em teste de consumidor. Com a vantagem nutricional, face à maionese clássica, da reduzida quantidade de ácidos gordos saturados.

Codex Alimentarius e a legislação europeia, além disso, não impede a designação do produto como «maionese vegana» (5,6). E a legitimidade das regulamentações nacionais de alguns Estados-Membros (por exemplo, Bélgica, Eslovénia, Eslováquia) que se opõem a isto é duvidosa, enquanto se aguarda uma decisão do Tribunal de Justiça da União Europeia sobre caso análogo de 'sondagem de carne'.

2) Betaglucanos e proteínas de plantas de cevada

Betaglucanos são polissacarídeos presentes nas paredes celulares de diversos alimentos, como cevada, aveia e micoproteínas, como visto. Formados por cadeias de D-glicose na posição β-1,3, com algumas ligações nas posições β-1,4 e β-1,6 dependendo da espécie, apresentam diversas propriedades saudáveis ​​(ou seja, imunomodulação, redução do colesterol no sangue ).

A microalga Euglena gracilis e seu peculiar paramilon, que se caracteriza por ser formado por uma única cadeia linear (composta unicamente por glicose na posição β-1,3, que cristaliza formando grânulos insolúveis), demonstraram a capacidade in vitro para ativar respostas imunes inatas (7)

Os debulhadores de cevada da indústria cervejeira, tradicionalmente vendida como matéria-prima para rações, pode ser ainda melhor explorada através da extração recente de beta-glucanos e proteínas aprovado pela EFSA quais candidatos a novos alimentos.

2.1) Filmes bioadesivos

Uma suspensão aquosa constituído por diferentes frações solúveis e insolúveis de β-glucanos, foi utilizado para criar uma formulação para uso cutâneo em forma de biofilme, visando acalmar e tratar lesões dérmicas.

O uso de excipientes como o sorbitol e a goma acácia permitiram melhorar as propriedades mecânicas do gel assim obtido, que pode ser utilizado por fundição na preparação de filmes.

A propriedade de estimular o crescimento de células epidérmicas (queratinócitos) também demonstrou o duplo potencial para uso de beta-glucanos, não apenas como excipiente, mas também como ingrediente ativo. (8)

2.2) Adesivo de pele

Um adesivo para a pele, novamente para tratamento de feridas, foi criado a partir de β-glucanos na forma de suspensão aquosa em gel de amido (amido de milho) feito em impressora 3D, contendo glicerol e água.

A adição de alginatos na formulação permitiu-nos aumentar a sua resistência mecânica e facilidade de aplicação na pele durante um período de tempo prolongado, útil para o tratamento pretendido. (9)

3) Pétalas de açafrão

Os preciosos estigmas do açafrão (Crocus sativus), são selecionados manualmente a partir de flores individuais com custos elevados e rendimentos mínimos, o que explica a sua reputação como 'ouro vermelho'. Suas pétalas, que representam 78% das flores, são desperdiçadas.

Flores de açafrãoNo entanto, contêm nutrientes (por exemplo, fibras, hidratos de carbono, proteínas, minerais, vitaminas, ácidos gordos polinsaturados, ou seja, ácido linoleico), mas sobretudo metabolitos secundários, como carotenóides, monoterpenos e flavonóides, que podem ser utilizados em vários produtos. (10)

3.1) Conservantes naturais

Polifenóis contidos em dois extratos hidroalcoólicos de pétalas de açafrão demonstraram propriedades bacteriostáticas e bactericidas interessantes contra vários microrganismos patogênicos e deteriorantes que são causas freqüentes de contaminação de produtos alimentícios, incluindo vários clostrídios, como o perigoso Clostridium botulinumC. perfrigens e C. difficile. (11)

Os dois trechos foram obtidos por maceração e com auxílio de banho ultrassônico, respectivamente, e ambos contêm pelo menos 70% de ácido gálico e clorogênico, que demonstraram exercer apreciável ação bacteriostática e bactericida.

Esses trechos das pétalas de açafrão representam uma alternativa ao uso de antibióticos, além de poderem ser utilizadas como conservantes naturais em diversas categorias de produtos (por exemplo, medicamentos, cosméticos).

3.2) Hidrogel para feridas

Três extratos diferentes hidroalcoólicos de pétalas de açafrão, preparados com etanol 70% e 96% como solventes, foram utilizados para a preparação de um hidrogel utilizando amido de milho como suporte para facilitar a aplicação na pele.

O extrato a 70% obtido por maceração apresentou a maior atividade antioxidante e capacidade de estimular a regeneração dos queratinócitos, graças ao teor de ácidos fenólicos, apresentando excelentes propriedades para reparar danos superficiais na epiderme.

A atividade antimicrobiana também é apreciável in vitro para Epiderme de Staphylococcus, microrganismo nativo da microbiota da pele que pode se tornar patogênico na presença de feridas, além de desenvolver resistência a qualquer antibiótico utilizado. (12)

3.3) Ação sobre macrófagos

Extratos alcoólicos de pétalas de açafrão demonstraram in vitro capacidade de prevenir a inflamação e a formação de osteoclastos, células responsáveis ​​pela destruição do tecido ósseo, durante os processos de reconstrução realizados pelos osteoblastos que influenciam o processo de diferenciação dos macrófagos (glóbulos brancos responsáveis ​​pelo processo de fagocitose).

A capacidade de evitar diferenciação de macrófagos é importante para prevenir a desregulação do eixo macrófago-osteoclasto e determinar um possível aparecimento de problemas relacionados a processos inflamatórios do tecido ósseo e outros problemas, que podem resultar em osteoporose, artrite reumatóide e osteoartrite. (13)

4) Extrato de folhas de Moringa oleifera

As folhas de Moringa oleifera (planta conhecida como 'árvore da vida') são considerados alimentos tradicionais. A sua utilização na produção de alimentos e suplementos alimentares na UE não está, portanto, sujeita à autorização prévia exigida pelo Regulamento (UE) n.º 2015/2283 sobre novos alimentos.

A tradicionalidade de uso é apoiado pela sua utilização em numerosas preparações que demonstraram as suas potenciais propriedades benéficas (por exemplo, antidiabéticas, antibacterianas, anticancerígenas, anti-inflamatórias, cardiovasculares e do sistema nervoso central) devido a várias substâncias, como polifenóis, carotenóides e glucosinolatos, e por presença reduzida de fatores antinutricionais. (14)

4.1) Polímero de micropartículas

Um extrato de folhas de Moringa oleifera foi testado como princípio ativo para a preparação de uma formulação a ser utilizada no tratamento de feridas com exsudato, na forma de micropartículas poliméricas bioadesivas obtidas pelo método de secagem por atomização utilizando a quitosana como polímero para favorecer a transição do sol para gelificar e garantir a liberação imediata do extrato rapidamente após a aplicação na pele. (15)

A alta concentração de flavonóides (por exemplo, quercetina na forma de glicosídeo) tornou possível demonstrar uma importante atividade antioxidante, eliminadora de radicais e antibacteriana, testada in vitro para Staphylococcus aureus, S. epidermidis, S.faecalis e S. pyogenes. A libertação imediata permite acelerar o processo de cicatrização, graças também à estimulação do crescimento dos queratinócitos, e proteger adequadamente a área lesada.

5) Cascas de avelã

Cascas de avelã são o principal subproduto proveniente do processo de extração das sementes, também após qualquer torrefação preliminar dos frutos. Cascas e cascas de sementes são usadas para produzir rações, embalagens, reagentes químicos e energia por meio de combustão. (16)

As substâncias de maior interesse contidos na casca e nas cascas estão ácidos fenólicos, flavonóides, taninos, polissacarídeos, fibras (por exemplo, hemicelulose) e lignina, mesmo em avelãs torradas.

5.1) Extratos antimicrobianos

Três métodos de extração (maceração, banho ultrassônico, ultrassom de alta potência) foram testados para obtenção de diferentes extratos de cascas de avelã, com diversos parâmetros de processo (tempo de extração, temperatura, maceração preliminar). Os extratos caracterizaram-se por uma elevada diversidade de substâncias fenólicas, das quais o ácido gálico foi o mais abundante, juntamente com catequinas e outros ácidos fenólicos. (17)

Todos os extratos – especialmente aqueles obtidos após pré-maceração – demonstraram boa capacidade de inibir o crescimento de vários microrganismos, como Bacillus cereus e Bacillus subtilis. Esses bacilos estão envolvidos em processos infecciosos pela capacidade de produzir biofilmes e pelo aparecimento direto de infecções cutâneas.

5.2) Adesivo polimérico para a pele

Um ingrediente ativo obtido a partir de um extrato hidrossolúvel de casca de avelã preparado pelo método casting, foi testado na formulação de um adesivo cutâneo juntamente com quitosana desacetilada e argila verde como enchimentos.

Pesquisadores observaram uma interessante capacidade desses extratos em estimular o crescimento de queratinócitos e o processo de cicatrização da pele, com inibição do crescimento de S. aureus. Além das propriedades de tração úteis para determinar a resistência durante a remoção da embalagem e aplicação na pele. (18)

6) Cascas de cebola (Allium cepa L..)

Cascas de cebola são um subproduto de grande interesse devido à abundância de fitoquímicos com importante atividade antioxidante capazes de aumentar a vida útil de diversos produtos alimentícios e não alimentícios. Dependendo da cor, também podem ser extraídas substâncias com ação corante (19)

A casca é particularmente rico em fenóis, taninos e flavonóides, especialmente quercetina, capazes de mitigar os efeitos deletérios do estresse oxidativo. Os extratos, com base nas tecnologias e métodos utilizados, podem variar em termos de eficiência e em qualquer caso ser valorizados nas fórmulas de:

  • alimentos como óleos, produtos assados, carnes (para aumentar a estabilidade microbiana),
  • embalagem ativa, para aumentar a vida útil dos alimentos que contêm.

6.1) Filmes bioadesivos

Filmes poliméricos dos hidrogéis foram elaborados com extrato hidroalcoólico rico em flavonóides de casca de cebola da variedade vermelha Rojo Duro, sem os odores pungentes característicos do bulbo. A solubilidade em água foi avaliada in vitro.

Os testes demonstraram boas propriedades antioxidantes e eliminadoras de radicais, antibacterianas e anti-inflamatórias, seguros nas células epidérmicas e com ação farmacológica eficaz no tratamento de feridas superficiais. (20)

6.2) Spray termogel

O mesmo extrato foi formulado com um polímero poloxâmero/quitosana para obter um spray termogel para ser utilizado no tratamento da mucosite oral, uma infecção grave que pode levar a lesões eritematosas dolorosas e, a longo prazo, dificuldade para ingerir alimentos ou falar fluentemente. Com possíveis infecções secundárias de natureza diversa. As abordagens convencionais (ou seja, protetores das mucosas, antimicrobianos locais, analgesia) muitas vezes não são muito eficazes.

A formulação com extrato de cebola Rojo Duro foi eficaz no tratamento da mucosite, graças às suas propriedades termossensíveis e mucoadesivas, garantindo sua permanência na cavidade oral, e à ação antimicrobiana ativa contra diversos patógenos que promovem o aparecimento de infecções. O prazo de validade também é garantido pela possibilidade de conservação na forma liofilizada, que mantém as propriedades do termogel por mais tempo. (21)

7) Perspectivas

Numerosos coprodutos e resíduos da indústria alimentícia pode ser explorada para a obtenção de produtos alimentícios e formulações medicinais e cosméticas de alto valor agregado. Os estudos acima mencionados oferecem provas concretas da eficácia e viabilidade das aplicações da economia circular em diversas cadeias de abastecimento alimentar.

Oportunidades para melhorar os 'materiais secundários' são quase infinitos, como mostram os exemplos brilhantes de pesquisadores da Universidade de Perugia. A sua aplicação pode simultaneamente aumentar a rentabilidade das empresas agrícolas e de transformação e reduzir os custos de gestão de resíduos.

#inútil (22)

Dario Dongo and Andrea Adelmo Della Penna

Note

(1) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Perda e desperdício de alimentos, proposta de revisão da diretiva-quadro sobre resíduos na UE. PRESENTE (Grande comércio de comida italiana) 6.7.23

(2) Kauser S. et al. (2024). Pomóidea de maçã, um recurso biológico de componentes funcionais e nutricionais com potencial de utilização em diferentes formulações alimentares: uma revisão. Avanços na Química Alimentar 4: 100598, https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100598

(3) Cossignani L. et al. (2023). Efeito de diferentes tratamentos de secagem e peneiração no bagaço de maçã Royal Gala, um agente espessante com propriedades antioxidantes. Plants 12: 906, https://doi.org/10.3390/plants12040906

(4) Mangiapelo L. et al. (2023). Papel da pomóidea de maçã na formulação de uma nova maionese saudável. Investigação e Tecnologia Alimentar Europeia 249: 2835–2847, https://doi.org/10.1007/s00217-023-04331-9

(5) Em 8.3.76 a Comissão Europeia adoptou uma proposta de directiva destinada a regulamentar a maionese, os molhos dela derivados e outros molhos emulsionados para condimentos, que incluía a utilização de gema de ovo em emulsão, bem como a definição das suas características. V. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/?uri=OJ:JOC_1976_054_R_0001_01

(6) A maionese foi regulamentada pela norma Codex Alimentarius CODEX STAN 168-1989. Seguindo a recomendação da sua Comissão Executiva (49ª sessão), após a suspensão da sua revisão, esta norma foi contudo revogada. V. https://www.fao.org/3/X8537e/X8537e.pdf e https://www.fao.org/3/y8028e/y8028e.pdf

(7) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Microalgas, Euglena gracilis. Superalimento com exclusividade. PRESENTE (Grande comércio de comida italiana) 10.1.21

(8) Por Michele A. et al. (2023). Formulação e caracterização de filmes bioadesivos sustentáveis ​​para tratamento de feridas à base de extrato de β-glucano de cevada obtido pela técnica de ultrassom de alta potência. Jornal Internacional de Farmacêutica 638: 122925, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2023.122925

(9) Pérez Gutiérrez CL. e outros. (2023). A otimização dos parâmetros de impressão 3D da microseringa assistida por pressão (PAM) para o desenvolvimento de adesivos sustentáveis ​​à base de amido. Polymers 15: 3792, https://doi.org/10.3390/polym15183792

(10) Cerdá-Bernad D. et al. (2023). Flores Crocus Sativus L. subutilizadas: uma fonte oculta de ingredientes sustentáveis ​​de alto valor agregado. Alimentos vegetais para nutrição humana 78: 458–466, https://doi.org/10.1007/s11130-023-01065-7

(11) Primavilla S. et al. (2023). Atividade antibacteriana de extratos de pétalas de Crocus sativus L. contra microrganismos patogênicos e deteriorantes transmitidos por alimentos, com foco especial em clostrídios. vida 13: 60, https://doi.org/10.3390/life13010060

(12) Pagano C. et al. (2022). Hidrogel sustentável à base de amido carregado com extrato de pétalas de Crocus sativus: um novo produto para tratamento de feridas. Jornal Internacional de Farmacêutica 625: 122067, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2022.122067

(13) Orabona C. et al. (2022). Crocus sativus L. Extrato de pétala inibe a inflamação e a osteoclastogênese no modelo celular RAW 264.7. farmácia 14: 1920, https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14061290

(14) Kashyap P. et al. (2022). Avanços recentes em compostos bioativos de folhas de coxinha (Moringa oleifera): composição, benefícios para a saúde, bioacessibilidade e aplicações dietéticas. Antioxidantes 11 (2): 402, https://doi.org/10.3390/antiox11020402

(15) Pagano C. et al. (2020). Preparação e caracterização de micropartículas poliméricas carregadas com extrato de folhas de Moringa oleifera para tratamento de feridas exsudativas. Internacional Revista de Farmacêutica 587: 119700, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2020.119700

(16) Zhao J. et al. (2023). Avelã e seus subprodutos: uma revisão abrangente de nutrição, perfil fitoquímico, extração, bioatividades e aplicações. Química Alimentar 413: 135576, https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135576

(17) Por Michele A. et al. (2021). Cascas de Avelã como Fonte de Princípios Ativos: Preparação e Caracterização de Extratos. Moléculas 26: 6607, https://doi.org/10.3390/molecules26216607

(18) Pérez Gutíerrez C.L. e outros. (2023). Adesivos poliméricos à base de compostos de quitosana/argila verde e extrato de casca de avelã como medicamento biosustentável para feridas. farmácia 15: 2057, https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15082057

(19) Kumar M. e outros. (2022). Casca de cebola (Allium cepa L.): Uma revisão sobre a extração de compostos bioativos, seu potencial antioxidante e sua aplicação como ingrediente alimentar funcional. Revisão concisa e hipóteses em ciência de alimentos 87 (10): 4289-4311, https://doi.org/10.1111/1750-3841.16297

(20) Pagano C. et al. (2020). Filmes Poliméricos Bioadesivos à Base de Extrato de Casca de Cebola Vermelha para Tratamento de Feridas: Uma Formulação Inovadora e Ecologicamente Correta. Moléculas 25 (2): 318, https://doi.org/10.3390/molecules25020318

(21) Carregado D. et al. (2021). Rojo Duro Red Onion Extract Loaded Spray Thermogel como plataforma sustentável para o tratamento de lesões da mucosa oral. Revista de Ciências Farmacêuticas 110: 2974-2985, https://doi.org/10.1016/j.xphs.2021.04.004

(22) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Wasteless, projeto de pesquisa da UE sobre economia circular e blockchain. GIFT (Grande Comércio de Comida Italiana). 5.9.22

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Dario Dongo, advogado e jornalista, doutor em direito alimentar internacional, fundador da WIISE (FARE - GIFT - Food Times) e da Égalité.

Andrea Adelmo Della Penna
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Graduado em Tecnologias e Biotecnologias de Alimentos, tecnólogo de alimentos qualificado, segue a área de pesquisa e desenvolvimento. Com particular atenção aos projetos de investigação europeus (no Horizonte 2020, PRIMA) onde participa a divisão FARE da WIISE Srl, uma empresa de benefícios.

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