Inovação na ciência alimentar: como a caracterização avançada de espumas à base de albumina de ervilha pode transformar produtos vegetais

As espumas têm um papel fundamental nos alimentos, nos cosméticos, nos produtos farmacêuticos e em outras aplicações de biotecnologia. No caso dos alimentos ajudam nos atributos sensoriais, como textura, aparência e experiência do consumidor. Por exemplo, a espuma num café e numa cerveja fazem toda a diferença. Mesmo só pelo olhar. No caso do café, além de lhe adicionar uma textura cremosa e agradável ainda ajuda a reter o aroma e o sabor. Já na cerveja mantém a temperatura por mais tempo, fresquinha. Também desacelera o processo de oxidação e o sabor dura mais tempo. Por isto, as espumas são uma componente essencial de muitas bebidas e alimentos.

Estas têm sido amplamente utilizadas em diversos produtos alimentares usando proteínas derivadas de animais (lacticínios, ovos, gelatina); recentemente houve um impulso significativo em novas formulações mais sustentáveis, contendo menos emulsionantes sintéticos. Além disso, devido à mudança global da dieta de proteínas de origem animal para vegetal, agora é fundamental explorar os detalhes dos mecanismos que sustentam a sua estabilização em alimentos que contém proteínas derivadas de plantas.

Apesar da sua omnipresença, pouco se sabe ou compreende acerca dos mecanismos altamente complexos de uma boa espuma. A colaboração entre o Institut Laue-Langevin (ILL) e a Universidade de Aarhus uniu know how únicos para investigar a espuma e os seus desafios científicos, na tentativa de encontrar um futuro alimentar mais ecológico. Porém, compreender o comportamento da espuma requer a caraterização da sua estrutura. “Não é fácil!”, avança Leonardo Chiappisi, investigador do ILL e coordenador da Parceria para a Matéria Condensada Macia (PSCM). Em primeiro lugar, porque os seus parâmetros estruturais relevantes vão desde a escala macroscópica até à escala nanométrica. E, em segundo lugar, devido à sua natureza altamente instável que evolui através da formação, drenagem e colapso. “Só se tem uma oportunidade para estudar a estrutura de uma amostra de espuma, mas nenhuma técnica pode fornecer as informações necessárias em todas as diferentes escalas de comprimento de uma só vez”, explica Leonardo Chiappisi.

A capacidade de obter uma caraterização abrangente da espuma e à escala real foi conseguida no ILL através de uma investigação inovadora, juntamente com o desenvolvimento de métodos para analisar os dados adquiridos. “O nosso dispositivo gerou uma amostra de espuma e a estrutura foi depois investigada in situ e em escalas de comprimento, através da realização simultânea de medições de neutrões de baixo ângulo (SANS), imagens e medições de condutividade elétrica”.

Esta revela informações estruturais sobre uma amostra através da interpretação do padrão de dispersão produzido pela interação de um feixe de neutrões com a amostra. “Esta é a única técnica capaz de fornecer informações estruturais à escala nanométrica sobre a espuma”, explica Chiappisi. “No entanto, os difratómetros D22 e D33 do ILL são invulgares, pois ambos estão equipados com detetores múltiplos. Isso permite que todas as informações estruturais relevantes em nanoescala sejam adquiridas numa única experiência, o que é particularmente crítico para sistemas instáveis, como a espuma.”

Além disso, o diâmetro relativamente largo do feixe de neutrões permite a sondagem de centenas de bolhas de espuma ao mesmo tempo, o que resulta em dados estatisticamente significativos sem causar impacto na amostra da espuma, graças à natureza não prejudicial dos neutrões. A combinação destes dados avançados à escala nanométrica com imagens óticas permite obter informações essenciais em várias escalas de comprimento, enquanto as informações sobre a composição da espuma — essenciais para a análise quantitativa dos dados — são fornecidas por medições de condutividade eléctrica.

O ILL dedica-se a produzir impacto social, alargando o acesso às poderosas técnicas disponíveis no instituto a todas as áreas relevantes da ciência aplicada. As capacidades abrangentes de caraterização da espuma foram, assim, apresentadas em várias conferências, incluindo a LINXS Northern Lights on Food Conference, que reúne conhecimentos especializados em ciência alimentar com conhecimentos sobre métodos de ponta de caraterização por neutrões e raios X. “A ciência alimentar envolve sistemas muito complexos e são necessárias várias técnicas para medir amostras in situ, com o mínimo de perturbação e em escalas de comprimento, para compreender plenamente a estrutura, a funcionalidade e as interações dos diferentes componentes”, explica Milena Corredig, Professora do Departamento de Ciência Alimentar da Universidade de Aarhus. “Fiquei muito entusiasmada quando vi o que o Leonardo conseguia fazer!”

A mudança global de alimentos de origem animal para alimentos de origem vegetal, com o objetivo de melhorar as dietas e a sustentabilidade da produção alimentar, criou a necessidade de melhorar a compreensão e acelerar o desenvolvimento de proteínas derivadas de plantas e os seus processos associados. “Sabemos como bater as natas, mas se transferirmos esse processo para as proteínas de origem vegetal, o resultado é uma má funcionalidade, um mau sabor, uma má textura, um mau tudo”, Considera o investigador.

Combinando os seus conhecimentos, Chiappisi e Corredig trabalharam para tornar este futuro alimentar mais ecológico mais próximo, concentrando-se primeiro na albumina de ervilha – uma proteína solúvel em água extraída das ervilhas que foi identificada como uma candidata promissora para a criação de ingredientes funcionais espumantes nos alimentos. “Os alimentos são basicamente matéria mole e a dispersão de neutrões é uma ferramenta muito poderosa para os estudar.

A colaboração entre o ILL e a Universidade de Aarhus – envolvendo Ruifen Li (investigador de pós-doutoramento na Universidade de Aarhus) e Julien Lamolinairie (estudante de doutoramento no ILL) – permitiu o desenvolvimento de uma linguagem comum para fazer avançar o conhecimento sobre espumas feitas com albuminas de ervilha. As valiosas informações fornecidas pela caraterização exaustiva das espumas feitas com albuminas de ervilha, recentemente publicadas no Journal of Colloid and Interface Science, aproximam os cappuccinos à base de ervilha de uma chávena!

Pode ver o estudo aqui

Fonte: Sapo por Teresa Cotrim

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