” O contabilista precisa de estar ciente dos dados de estabilidade para estabelecer e justificar os gastos em potenciais modificações das técnicas de processamento, o custo das pré-misturas de nutrientes, etc.
” O nutricionista precisa de estar ciente dos dados de estabilidade para avaliar as escolhas e, em última análise, o fornecimento de nutrientes aos consumidores. A estabilidade dos nutrientes é afectada por factores físicos e químicos. Uma vasta gama de factores físicos e químicos que influenciam a estabilidade dos nutrientes pode ser vista na figura 1. Embora muitos factores possam causar degradação grave dos nutrientes,podem ser desenvolvidas medidas para minimizar perdas através da aplicação de tecnologia adequada,o que inclui a aplicação de um revestimento protector para um nutriente individual; adição de antioxidantes; controlo da temperatura, humidade e pH; e protecção do ar, luz e metais incompatíveis durante o processamento e armazenamento. Neste artigo, serão discutidos vários meios para reduzir a magnitude da degradação, especialmente no que diz respeito à vitamina A, iodo, e ferro.
Vitamina A
Vitamina A é um micronutriente crítico, essencial para a visão nocturna e para a manutenção da integridade da pele e das mucosas. Um sinal precoce de deficiência de vitamina A é a cegueira nocturna. Uma deficiência grave de vitamina A pode resultar em cegueira permanente. A deficiência de vitamina A ainda é um grande problema nutricional na Indonésia, bem como em muitas outras partes do mundo. Os principais programas de intervenção contra a deficiência de vitamina A administrados pelo governo indonésio são a educação nutricional, a distribuição de cápsulas de vitamina A, e a fortificação de alimentos seleccionados e amplamente consumidos.
Fortificação de alimentos com vitamina A tem demonstrado ser uma estratégia veripromissora. Um projecto-piloto sobre a fortificação com vitamina A de mono-glutamato de sódio (MSG) em três províncias resultou na redução da prevalência da deficiência de vitamina A. Outros desenvolvimentos dependem da superação das alterações de cor causadas pela fortificação do MSG com vitamina A. Outros alimentos, tais como óleo de palma e macarrão, foram também considerados como portadores de vitamina A.
Vitamina A ocorre em muitas formas, tais como retinol (álcool), retinal (aldeído), acetato de retinilo ou palmitato de retinilo (ésteres), e provitamina Acarotenóides (b-caroteno, a-caroteno, etc.). A vitamina A é relativamente instável em condições normais de armazenamento, particularmente em ambientes agressivos. A instabilidade deve-se principalmente à sua estrutura química, que contém ligações maníacas susceptíveis de degradação (fig. 2).
Para minimizar a degradação da vitamina A, foram introduzidas várias abordagens. Uma vez que a vitamina A é sensível ao oxigénio atmosférico (a forma alcoólica da vitamina A é menos estável que os ésteres), está normalmente disponível comercialmente como uma preparação protegida por um revestimento que inclui antioxidante(s). De acordo com Murphy, houve apenas um grande fornecedor de vitamina A (como palmitato de retinil ou acetato) para fortificação alimentar,Hoffman-La Roche da Suíça. O quadro 1 lista as principais formulações que estão ou estiveram disponíveis.
Antioxidantes que talvez sejam adicionados às pré-misturas de vitamina A são o butil-hidroxianisolo (BHA), o butil-hidroxitolueno (BHT), e o a-tocoferol (vitamina E). A utilização da vitamina E como antioxidante está a ganhar popularidade. Os tracemetos (especialmente ferro e cobre) e a luz ultravioleta aceleram a degradação da vitamina A. A estabilidade da vitamina A é também afectada pela acidez. Abaixo de um pH de 5,0, a vitamina A é muito instável.
Iron e iodo
A carência de iron é o problema nutricional mais generalizado no mundo. Na Indonésia a prevalência de anemia entre mulheres grávidas, crianças com menos de cinco anos de idade, e mulheres trabalhadoras é de 64%, 55%, e 30%, respectivamente. A deficiência de ferro tem efeitos adversos na resistência à infecção, morbilidade e mortalidade por doenças infecciosas, processos de aprendizagem, comportamento, condição física, e produtividade.
Um factor importante que deve ser cuidadosamente avaliado na preparação de pré-misturas minerais (como ingredientes para fortificação de alimentos) é o tipo de sal a ser fortificado. O ferro é normalmente fornecido sob a forma de ferrifosfato, pirofosfato férrico, pirofosfato férrico de sódio, gluconato ferroso, lactato ferroso, sulfato ferroso, ou ferro reduzido (quadro 2), enquanto que o iodo é normalmente fornecido sob a forma de iodeto de potássio ou iodato.
FIG. 1. Factores que influenciam a testabilidade dos nutrientes
FIG. 2. Estrutura química do álcool vitaminaA e do b-caroteno
TÁBULO 1. Preparados comerciais de vitamina A disponíveis noHoffman…La Roche
| “>
Type |
“>p>Ingredientes | “>p>Aplicação alimentar |
| “>p>Palmitato de Retinil, acácia, açúcar, amido alimentar modificado, BHT, BHA,benzoato de sódio, a-tocoferol | “>p>Leite seco sem gordura, alimentos desidratados, cereais secos, bebidas em pó a reconstituir antes da utilização | |
|
250 S |
p>Retinyl palmitate, gelatina, amido alimentar modificado com sorbitol, citrato de sódio, xarope de milho, ácido ascórbico, óleo de coco, BHT, a-tocoferol, dióxido de silicondróxido, BHA | “>p>Dry mix and fluid milk products |
| “>p>Retinyl palmitate, acácia, lactose, óleo de coco, BHT, benzoato de sódio, ácido sórbico, dióxido de silício, BHA |
Alimentos e produtos cozidos, flocos de batata desidratados, drymilk |
|
| “>p>500 | p> Palmitato de retinilo, gelatina, açúcar invertido, fosfato tricálcico,BHT, BHA, benzoato de sódio, ácido sórbico, bissulfito de sódio |
Mistura seca e produtos lácteos fluidos |
| p>Sucrose – emulsão de palmitato de retinilo em água | ||
|
Nenhum |
TABELA 2. Fontes de ferro seleccionadas actualmente utilizadas na fortificação de alimentos
|
Complexo |
“>p>Outro nome comum |
Formula |
Conteúdo de iões (g/kg) |
RBVa |
| “>
Ortofosfato de erupção |
FePO4×xH2Ob |
3-46 |
||
| “>p>Ferric pyrophosphate | p>Iron pyrophosphate | Fe4(P2O7)3×9H2O | “>p>45 | |
|
Ferric pirofosfato de sódio |
P>Pirofosfato de ferro de sódio |
FeNaP2O3×2H2O |
“>p>14 | |
|
Ferric ammonium citrate |
FexNH3(C6H8O7)x |
107 |
||
|
Fumarate ferroso |
Fe(C4H2O4) |
330 |
||
|
Gluconato ferroso |
Fe(C6H12O7)Xc |
“>
120 |
“>
97 |
|
|
Lactato ferroso |
Fe(C3H5O3)2×3H2O |
– |
||
|
Sulfato de ferro |
“>p>FeSO4×7H2O |
320 |
100C |
|
|
Iron |
Ferro elementar, ferrum reductum, ferro metálico |
1,000 |
||
| p> Ferro reduzido, Processo H2 ou CO |
Fe |
960 |
“>p>34 | |
| “>p> Ferro reduzido, electrolytic | “>p>Fe | “>
970 |
50 |
|
|
Ferro reduzido, carbonyl |
Fe |
“>p>980 |
67 |
Source: ref. 4.
a. RBV denota valor biológico relativo. Os dicientrados de ferro são curados da deficiência de ferro, alimentando-os com uma amostra de ferro de ensaio ou com uma dose de referência de sulfato ferroso. A cura é medida pela hemoglobina ou volume de células repletas no sangue dos ratos, e a biodisponibilidade das amostras é relatada contra um valor de 100 para sulfato ferroso. Assim, qualquer amostra de ferro que esteja menos disponível do que sulfato ferroso terá um RBV de menos de 100.
b. O ortofosfato férrico contém de uma a quatro moléculas de hidratação.
c. As estruturas precisas dos sais de ferro são incertas.
Os seguintes factores químicos e físicos devem ser verificados minuciosamente na formulação para fortificação de alimentos, especialmente para o ferro:
” Solubilidade: os sais ferrosos são mais solúveis do que os sais ferrosos.
” Estado oxidativo: os sais ferrosos podem ser utilizados de forma mais eficiente do que os sais férricos; contudo, os sais ferrosos são também sistemas de informação mais reactivos.
” Capacidade de formar complexos: o ferro férrico tem geralmente maior tendência para formar complexos do que o ferro ferroso; a formação de complexos reduzirá grandemente a biodisponibilidade do ferro.
Na preparação do ferro como ingrediente para a fortificação de alimentos, a possibilidade de o ferro reagir ou associar-se a outros nutrientes precisa de ser explorada. A presença de iões metálicos (como o ferro) pode ter um efeito prejudicial na qualidade se não forem tomadas medidas adequadas. Foi demonstrado que o ferro acelera a degradação das vitaminas (especialmente as vitaminas A e C e a andiamina), catalisa o rancidez oxidativa dos óleos e gorduras, e produz alterações indesejáveis (cor, sabores fora, etc.)
Efeito do processamento na estabilidade dos nutrientes adicionados
A estabilidade dos nutrientes é afectada por muitos factores químicos e físicos (fig. 1). Consequentemente, os parâmetros de processamento devem ser seleccionados e controlados durante o processamento de alimentos fortificados para minimizar a perda de nutrientes.
Comparados com vitaminas, os minerais (ferro e iodo) são muito estáveis em condições de processamento extremas. O mecanismo primário de perda de minerais é através da lixiviação de materiais solúveis em água. A Vitamina A, por outro lado, é muito labial no ambiente de processamento. A figura 3 ilustra as possibilidades de degradação da vitamina A (especialmente na sua provitaminform b-caroteno). A vitamina A é sensível ao oxigénio e à temperatura. Borenstain e Ottaway relataram ambos que a vitamina A (e também o b-caroteno) adicionado aos alimentos é sensível aos danos oxidativos. Na forma de retinol, a vitamina A é mais lábil que a sua forma éster; por esta razão, os ésteres de vitamina A são normalmente utilizados para fortificação alimentar, como ilustrado pela lista da tabela 1.
A tabela 3 mostra a estabilidade da vitamina A em sumo de laranja pasteurizado, suplementado com multivitaminas. A vitamina A foi ligeiramente degradada durante os dois primeiros meses de armazenamento. A actividade da vitamina A foi muito mais estável quando a vitamina foi adicionada como b-caroteno.
A estabilidade da vitamina A é também fortemente afectada pelo pH. Com um apH inferior a 5, a vitamina A é susceptível à oxidação. A pH baixo, a vitamina Atends a isomerizar desde a configuração trans até à configuração cis, que tem uma menor actividade vitamínica. O problema do pH baixo é encontrado especialmente durante o processamento de sumos. Os sumos de fruta têm geralmente um pH baixo (cerca de 3,0). Tocompensar para pH baixo, carbonatação, que expulsa oxigénio, pode ser utilizado para tostabilizar a vitamina A.
TABELA 3. Degradação da vitamina A durante o processamento e armazenamento de sumo de laranja pasteurizado, com suplemento de multivitaminas
FIG. 3. Via de degradação dob-caroteno
Efeito do tratamento a altas temperaturas na estabilidade dos nutrientes (vitaminas)
Porque temperaturas elevadas podem ser utilizadas no fabrico de alimentos estratificados, devem ser tomadas medidas para minimizar as perdas por degradação térmica. A secagem é um método de processamento que utiliza altas temperaturas, e com muitas aplicações no fabrico de alimentos fortificados. A secagem é normalmente realizada utilizando várias combinações de tempo e temperatura, tais como 9 a 12 horas a 50°C, 2 a 3 horas a 95°C, ou 2 a 5 segundos a 140°C. Para minimizar as perdas de nutrientes, é desejável a utilização de combinações mais baixas de tempo e temperatura, o que pode ser conseguido quer aumentando a superfície ou reduzindo a pressão durante o processo de secagem.
A secagem no forno é o método mais comum. Os produtos de massa, por exemplo, podem ser secos em forno durante 9 a 12 horas a 50°C ou durante 2 a 3 horas a 95°C. O’Brien e Roberton relataram que o b-caroteno era mais estável do que a forma éster da vitamina A durante a secagem no forno. Durante o processamento do macarrão, a secagem em forno durante 9 a 12 horas a 50°C resultou numa perda de 14% de vitamina A. Contudo, o mesmo tratamento causou a perda de apenas cerca de 5% de b-caroteno. Além disso, a secagem durante 3 a 5 horas a 95°C causou a destruição de 23% de vitamina A, mas apenas 8% de b-caroteno.
A secagem do b-caroteno é frequentemente utilizada para o fabrico de alimentos fortificados na forma em pó. A vantagem da secagem em tambor em relação à secagem em forno convencional é que temperaturas mais elevadas podem ser utilizadas com um tempo de processamento de apenas 2 a 30 segundos. A combinação de alta temperatura e tempo curto (HTST) maximiza a retenção de nutrientes.
Outras vezes, o secador de tambor é normalmente utilizado para a secagem de alimentos líquidos. Assim, o material pode atingir uma temperatura muito elevada, uma vez que forma uma película sobre a superfície do tambor. A formação desta película durante a secagem pode oferecer uma protecção considerável aos nutrientes contra danos oxidativos, especialmente em comparação com processos HTST semelhantes, tais como o processo de extrusão. A tabela 4 mostra que a retenção de nutrientes é muito melhor durante a secagem do tambor/rolo do que durante o processo de extrusão devido à formação da película .
Secagem por pulverização é outra técnica que pode ser utilizada para o fabrico de alimentos fortificados. Para além das combinações tempo-temperatura, outras medidas para prevenir ou minimizar o contacto de produtos alimentares pulverizados com a necessidade de oxigénio a ser aplicada. Durante a secagem por pulverização, um fino spray de alimentos é introduzido na câmara de secagem onde se encontra uma corrente de ar quente, o que produz uma secagem rápida. O processo de pulverização aumenta consideravelmente o contacto dos alimentos com o oxigénio, acelerando assim os danos oxidativos.
Foram introduzidas formas de minimizar os danos oxidativos, incluindo a adição de antioxidantes e a aplicação de materiais de revestimento e de capsulação. O material de revestimento pode ser aplicado utilizando sacarose numa formulação de matéria-prima. Johnson et al. mostraram que era necessário um Revestimento contendo pelo menos 10% de sacarose para oferecer uma boa protecção contra o ataque oxidativo durante a secagem por spray. Observaram também que, se possível, é desejável adicionar 15% a 20% de sacarose à formulação da matéria-prima, uma vez que esta oferece maior protecção contra a oxidação.
TABELA 4. Perdas de vitaminas: extrusão vs. secagem por rolo
Fonte: ref. 8.
Para minimizar a deterioração causada pela oxidação durante a secagem, os nutrientes podem ser adicionados após a secagem. Este processo (fig. 4) é relativamente simples e eficiente, mas requer equipamento de extramixagem.
Outra operação de processamento de alimentos que utiliza altas temperaturas é o processo de extrusão. A extrusão é muito popular no fabrico de snacks e cereais prontos a comer ao pequeno-almoço. A extrusão tem várias vantagens sobre outros métodos, uma vez que é um processo muito versátil que inclui várias operações de uma só vez: mistura, cozedura, e moldagem. Vários parâmetros são importantes indeterminando a qualidade do produto final, incluindo temperatura (100°a 140°C ou superior), teor de humidade, sistema de revestimento, e oxigénio, bem como outros parâmetros característicos do processo de extrusão, tais como pressão, taxa de passagem, velocidade (rpm) do parafuso, e diâmetro da matriz. Se possível, a fortificação deve ser feita durante o processo final a fim de tomaximizar a retenção de nutrientes. Nesta fase, a fortificação pode ser efectuada durante a aplicação do sabor.
FIG. 4. Fortificação do leite em spray com vitaminas
Estabilidade dos nutrientes e rotulagem adequada
Sensibilização dos consumidores para uma alimentação saudável obrigou os produtores de alimentos a revelar informações sobre a composição dos seus produtos no rótulo. Com os alimentos fortificados, a quantidade do nutriente adicionado declarado no rótulo é muito importante.
Para cumprir as alegações do rótulo dentro de um prazo de validade realista, os fabricantes devem estudar exaustivamente o comportamento e a cinética da degradação dos nutrientes. As alegações correctas de Tomake sobre o teor de nutrientes de um produto no seu rótulo, a quantidade do nutriente adicionado deve na realidade ser superior à quantidade declarada no rótulo. A diferença entre os níveis formulados e os declarados é conhecida como excesso de idade. Overage = (quantidade de nutriente presente no produto – quantidade declarada no rótulo)/montante declarado no rótulo × 100.
A idade em excesso varia de acordo com a estabilidade inerente dos nutrientes, as condições em que o alimento é preparado e embalado, e o prazo de validade previsto do produto. Assim, os nutrientes mais lácidos ou não estabilizados, como a vitamina A, requerem geralmente doses excessivas. O quadro 5 mostra amostras de excedentes de vitamina A utilizadas em três produtos diferentes. Um excesso de 25% significa que se a quantidade declarada de vitamina A for, por exemplo, 20 mg por grama de produto, então o nível de entrada ou a quantidade de nutriente na formulação deve ser de 25 mg por grama de produto.
O prazo de validade e a quantidade declarada de um nutriente no rótulo (com base na quantidade de nutriente restante no final da vida útil de um produto) pode ser determinada por vários métodos, um dos quais é o método de Arrhenius, descrito por Labuza e Riboh .
A cinética da degradação dos nutrientes pode ser modelada como cinética de zero ou de primeira ordem . Utilizando um modelo cinético simples, podemos prever o tempo de conservação e as quantidades excessivas de um determinado nutriente. O quadro 6 compara as perdas de nutrientes previstas pelo modelo de Arrhenius com as quantidades efectivamente perdidas.
Outro aspecto da rotulagem de alimentos fortificados é a alegação de fornutrientes. No Reino Unido, por exemplo, se for feita uma alegação no rótulo de que um alimento é uma fonte “rica” ou “excelente” de uma determinada vitamina ormineral, a porção alimentar diária (descrita como “a quantidade de alimento que se pode razoavelmente esperar que seja consumida num dia”) deve conter pelo menos metade da dose diária recomendada (RDA) para esse nutriente . Para os requisitos de outros países, as leis e regulamentos alimentares específicos devem ser consultados.
TABELA 5. Sobreages de vitamina A em três produtos
|
Produto |
“>p>Vida de prateleira (mo) |
Média (%) |
|
Leite-bebida fortificada à base de pó |
“>p>12 | p>25 |
barra de substituição de refeição fortificada |
12 |
45 |
| “>p>Comprimidos de multivitaminas |
Conclusão
Fortificação alimentar é um programa de intervenção nutricional com uma população-alvo definida de forma específica, e a sua eficácia é medida quer o alimento fortificado seja ou não aceite, comprado, e consumido por essa população. O sucesso de um programa de fortificação alimentar é medido pela melhoria ou não do estado nutricional e de saúde da população visada. Por conseguinte, vários aspectos importantes devem ser cuidadosamente avaliados no desenvolvimento de um programa de fortificação alimentar, tais como a determinação da capacidade nutritiva em condições normais de armazenamento e utilização. Do ponto de vista técnico, a estabilidade nutricional durante a formulação, preparação e processamento é crucial para a produção eficaz de alimentos fortificados.
Muitos factores podem causar uma degradação grave dos nutrientes. Consequentemente,é necessário implementar a tecnologia adequada para minimizar as perdas. Algumas estratégias para estabilizar o teor de nutrientes incluem a aplicação de revestimento protector para o nutriente individual; a adição de antioxidantes; o controlo da temperatura, humidade e pH; e a protecção do ar, luz e metais incompatíveis durante o processamento e armazenamento.
A estabilidade dos nutrientes e as condições em que os alimentos enriquecidos são preparados, fabricados e embalados afectarão a vida útil do produto e, concomitantemente, o excesso de nutrientes. O grau de degradação dos nutrientes nos alimentos e a duração do prazo de validade regerão o nível de sobre-envelhecimento. O grau de degradação dos nutrientes pode ser determinado através de métodos diversos, um dos quais é o método relativamente simples Arrhenius, que pode ser utilizado para prever o prazo de validade e as quantidades excessivas de um determinado nutriente.
TABELA 6. Perdas de vitaminas (%) após seis meses de armazenamento a 20°C e 75% de humidade relativa
|
Vitamin |
Previsto do modelo de Arrhenius |
Analisado após armazenamento |
|
24.0 |
23.0 |
|
| “>
10.0 |
||
|
Ácido fólico |
8.1 |
7.4 |
|
Vitamina B12 |
9.2 |
7.7 |
Fonte: ref.11.
p>3. Murphy PA. Tecnologia de fortificação de alimentos com vitamina A nos países em desenvolvimento. Food Technol 1996;50(9): 69-74.
4. Richardson DP. Fortificação de ferro em alimentos e bebidas. Chem Ind1983;13:498-501.
5. Archer MC, Tannenbaum SR. Vitaminas. In: Tannenbaum SR, ed.Aspectos nutricionais e de segurança do processamento alimentar. Nova Iorque: Marcel Dekker,1979.
6. Borenstain B. Tecnologia de fortificação. In: Tannenbaum SR,ed. Nutritional and safety aspects of food processing. Nova Iorque: Marcel Dekker,1979:217-31.
9. Johnson LE, Gordon HT, Borenstain B. Tecnologia de fortificação de cereais breakfastcereal. Cereal World 1988;33: 278-330.
10. Schlude M. A estabilidade das vitaminas na cozedura por extrusão. In:O’Connor C, ed. A tecnologia de extrusão para a indústria alimentar. Londres: ElsevierApplied Science, 1987.
11. Labuza TP, Riboh D. Theory and application of Arrhenius’kinetics to the prediction of nutrient losses in food. Food Technol1982;36(2):66-74.
12. Labuza TP. Data de validade aberta dos alimentos. Westport, Conn,USA: Food and Nutrition Press,1982.