Alimentos melhores e mais seguros através da espectroscopia.

A qualidade e a segurança dos alimentos são uma preocupação de todos nós. O que você talvez não saiba é que a espectroscopia está começando a desempenhar um papel importante para garantir que os alimentos atendam aos padrões de qualidade e segurança.

O pH, a polaridade, a temperatura, a pressão e a viscosidade afetam a qualidade e a segurança dos alimentos. E todas essas características podem ser medidas por espectroscopia.

Como a qualidade e a segurança estão relacionadas a essas propriedades, é importante encontrar maneiras rápidas e simples de medi-las. Um pesquisador utiliza espectroscopia óptica para identificar moléculas que possuem características capazes de revelar os marcadores de segurança e qualidade que ele busca.

“Identificamos moléculas fluorescentes naturais em alimentos, ou seja, moléculas fluorescentes comestíveis”, disse Richard Ludescher, PhD, professor de ciência de alimentos com especialização em biofísica e proteínas na Universidade Rutgers, em Nova Jersey. “Estamos identificando quais dessas moléculas possuem uma propriedade fluorescente que pode nos informar sobre um estado físico ou químico, o que, por sua vez, pode nos informar sobre essa propriedade e sua segurança.”

Ludescher concentra-se em moléculas naturais presentes nos alimentos que consumimos e que apresentam fluorescência. Essas moléculas são sensíveis, sob espectroscopia óptica, às propriedades físicas e químicas relevantes para a ciência dos alimentos.

“Minha pesquisa se baseia no fato de que, quando você tem moléculas fluorescentes em solução, suas propriedades de fluorescência são frequentemente influenciadas por propriedades específicas da solução”, disse ele. “Isso indica se elas são sensíveis ao pH, à polaridade, à temperatura, à pressão ou à viscosidade. Então você tem um sensor, uma substância química sensível a essa propriedade. Agora você pode medir o pH por meio de um sinal emitido por essa molécula.”

O pH é uma propriedade importante para os alimentos. Os fabricantes precisam estar atentos às suas variações na carne, por exemplo, já que um pH inadequado pode resultar em produtos ou propriedades indesejáveis. O pH final, medido 24 horas após o abate, pode determinar a maciez da carne, de acordo com estudos publicados pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH).

“As indústrias alimentícia e agrícola enfrentam muitos desafios para atender tanto às regulamentações da FDA quanto às expectativas dos clientes”, segundo um relatório da photonics.com. “A Lei de Modernização da Segurança Alimentar (FSMA), aprovada no final de 2010, introduziu novos padrões de qualidade para o abastecimento alimentar dos EUA com o intuito de prevenir uma crise de saúde, em vez de reagir depois que as pessoas adoecem. Ela inclui o estabelecimento de padrões baseados na ciência para controles preventivos de qualidade em instalações de alimentos, na produção e colheita de frutas e vegetais, e inspeções obrigatórias da FDA para garantir a conformidade. As regulamentações estabelecem diretrizes rigorosas para ajudar a detectar materiais defeituosos ou potencialmente perigosos em produtos antes que sejam enviados aos consumidores.”

Todas as empresas do setor agroalimentar, incluindo as importadoras, devem adotar medidas preventivas para garantir que seus produtos estejam em conformidade com as normas estabelecidas.

A maioria das soluções de teste de qualidade geralmente exige a destruição de parte do produto para análises laboratoriais. E esse processo de teste pode ser demorado. Se o teste for realizado no local, os resultados podem levar algumas horas. Já os testes realizados fora do local podem levar vários dias.

A cromatografia e a espectroscopia de absorção atômica têm sido historicamente as técnicas analíticas mais comuns na indústria agrícola para uma ampla variedade de análises. Infelizmente, cada método exige um preparo de amostra significativo e longos períodos de espera para a obtenção dos resultados.

A espectroscopia de fluorescência oferece outra oportunidade.

“Os métodos espectroscópicos medem a dependência do comprimento de onda na interação da luz com a matéria”, segundo o relatório da photonics.com. “Essa interação pode ser a quantidade de luz absorvida por uma amostra ou a reflexão difusa da luz por uma amostra, tornando a espectroscopia uma ferramenta valiosa para medir uma ampla variedade de líquidos, sólidos e gases. Ao incorporar certos tipos de cabeçotes e sondas de medição, é possível medir amostras em linha sem destruir o produto e sem atrasar o processo.”

Cada composto possui uma impressão digital única, ou seja, uma composição molecular e um arranjo de átomos distintos. Portanto, cada substância química interage com a luz em diferentes comprimentos de onda, possibilitando a identificação dessas moléculas de forma não destrutiva.

A indústria de laticínios utiliza a espectroscopia NIR (infravermelho próximo) para monitorar o teor de açúcar, gordura e água dos produtos.

A tecnologia vai além do controle de qualidade. Uma amostra pode estar contaminada ou, por meio da espectroscopia, apresentar certos desvios em relação a um padrão preexistente. Como resultado, um sinal de alerta pode ser enviado indicando que algo está errado.

O teste em linha de produtos alimentícios, durante a produção, é o método preferido para controlar essas diferenças e alertar os cientistas sobre problemas com os materiais.

Os cientistas de alimentos também desenvolvem novos alimentos. Cada um deles apresenta problemas que precisam ser resolvidos. A espectroscopia de fluorescência desempenha um papel importante. O desafio é descobrir como fabricar o alimento e mantê-lo seguro.

A produção de vinho está atraindo a atenção da espectroscopia de fluorescência. A maioria das vinícolas possui diversas marcas e vinhedos. Os enólogos precisam monitorar as uvas para determinar o teor de compostos fenólicos que lhes conferirão a cor, o sabor e a textura desejados. A espectroscopia de fluorescência é um método mais barato e rápido para caracterizar o conteúdo fenólico das uvas e do vinho do que os métodos convencionais tradicionais.

HORIBA Scientific patenteou recentemente um instrumento chamado Aqualog®, que torna esse processo mais rápido e econômico. Com o Aqualog, é possível coletar a composição completa de todos os compostos coloridos e fenólicos. O tempo de aquisição é de aproximadamente 30 segundos. Em menos de um minuto, os operadores podem automatizar completamente a análise em termos de identidade e concentração fenólica.

A espectroscopia de fluorescência também está complementando a produção de azeite.

Cientistas acreditam que compostos fenólicos, como os encontrados no azeite de oliva, podem contribuir para uma menor incidência de doenças coronárias e câncer de próstata e cólon. O azeite de oliva é uma fonte de pelo menos 30 compostos fenólicos.

Os azeites possuem impressões digitais fluorescentes únicas. No azeite extra virgem fresco, as emissões originam-se de fenóis, tocoferóis e clorofilas. Durante a deterioração do azeite, surge uma nova fluorescência proveniente dos produtos da oxidação. A espectroscopia de fluorescência permite distinguir essas características durante a produção e enquanto o produto está nas prateleiras dos supermercados.

Pesquisadores descobriram que a fluorescência na análise do azeite pode ser usada para detectar componentes fluorescentes durante o armazenamento, monitorando assim a deterioração do azeite extravirgem. Além disso, outros estudos mostraram que a fluorescência, assim como outras técnicas espectroscópicas, incluindo NIR (espectroscopia no infravermelho próximo) e MIR (espectroscopia no infravermelho médio), podem ser usadas para quantificar a adulteração de azeites extravirgens com azeite refinado e desodorizado.

Cientistas da área de segurança alimentar utilizam espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) e espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) para medir metais pesados em alimentos que podem causar câncer, problemas neurológicos e doenças cardiovasculares quando consumidos.

A espectroscopia de fluorescência de raios X por dispersão de energia (EDXRF) auxilia os laboratórios de alimentos a otimizar a produção. Os cientistas utilizam essa tecnologia para medir nutrientes e fortificantes, detectar contaminantes e adulterantes acidentais e identificar contaminantes de corpos estranhos durante a produção e embalagem de alimentos. Ela também fornece informações essenciais sobre as concentrações de minerais e metais tóxicos. EDXRF é adequada para pesquisadores que desenvolvem programas de biofortificação com micronutrientes.

A espectroscopia Raman pode fornecer informações vibracionais moleculares detalhadas para o analito alvo em amostras de alimentos em um curto período de tempo. A espectroscopia Raman com intensificação de superfície (SERS) pode auxiliar na detecção de contaminantes químicos e bacterianos em alimentos, bem como na determinação da composição e qualidade dos mesmos.