Atividade da água em alimentos funcionais

Tomates ricos em licopeno. Sobremesas com adição de CBD. Superalimentos como mirtilos e sementes de romã. Leite enriquecido com vitamina D. Os alimentos funcionais assumem diversas formas, mas compartilham o mesmo objetivo: prevenir doenças e melhorar a saúde por meio da nossa alimentação diária.

Mantenha os benefícios

Todos os alimentos contêm macro e micronutrientes que contribuem para a saúde. Os alimentos funcionais contêm algo a mais: compostos que apresentam um benefício específico para a saúde ou uma função de combate a doenças. E, independentemente de esse composto ser de origem natural ou ter sido adicionado ao produto, os alimentos funcionais promovidos por seus benefícios enfrentam um desafio único: definir um prazo de validade que garanta não apenas a segurança, mas também a eficácia do ingrediente funcional.

Proteja o ingrediente funcional

Os ingredientes funcionais tendem a ser altamente suscetíveis à degradação. A luz, o calor, a umidade e os níveis de pH influenciam as taxas de degradação. Quando um ingrediente funcional é anunciado como parte de um produto de longa duração, os fabricantes precisam compreender o impacto do pH e da atividade da água na potência desse ingrediente ao longo do tempo. A atividade da água do produto é um dos critérios importantes a serem considerados durante a formulação e a fabricação, a fim de garantir que os benefícios à saúde prometidos sejam efetivamente proporcionados.

O impacto da umidade

Quando ingredientes funcionais são adicionados a bebidas, a degradação pode ser rápida. Por exemplo, a Figura 1

mostra a variação na concentração de um suco de laranja enriquecido com vitamina C. Ao longo de quatro semanas, a concentração diminui em até 50% (Nutraceutical Business Review, 2018). Muitas vitaminas e probióticos são afetados de forma semelhante quando expostos a ambientes com alta umidade (Turkmen, Priyashantha e Jayarathna, 2019).

É possível retardar a degradação reduzindo a atividade da água (Aw) do alimento funcional. Uma maneira de fazer isso é produzir um alimento funcional no valor de monocamada — o valor no qual um produto alimentício é mais estável do ponto de vista da umidade. Mas o que exatamente é o valor de monocamada, e é algo que a maioria dos fabricantes deveria tentar atingir?

Estabilidade na monocamada

A monocamada é um conceito teórico, postulado por um trio de físicos (Stephen Brunauer, Paul Emmett e Edward Teller) em 1938. A teoria, no que se refere a um meio alimentar poroso, é a seguinte: à medida que um material completamente seco é hidratado, chega-se a um ponto em que as moléculas de água revestem a superfície de cada partícula do produto com uma espessura de uma única molécula. Em teoria, esse é o estado mais estável que um produto pode atingir, quando cada partícula está revestida, e apenas ligeiramente revestida, por moléculas de água. Para produtos ricos em proteínas, uma grande quantidade de água pode ser absorvida antes que a monocamada seja atingida, pois a proteína possui muitas dobras e uma grande área a ser revestida por unidade de massa. O açúcar cristalino, por outro lado, é um cubo simples, com quase nenhuma área por unidade de massa a ser revestida.

Os produtos podem absorver diferentes quantidades de água, mas, para a maioria deles, a primeira camada — a monocamada — se forma em torno de uma atividade de água bastante consistente: 0,3 aw. Alguns dos produtos normalmente encontrados nessa faixa de atividade de água são cereais matinais, farinha e massas. Não é de surpreender que esses produtos de longa durabilidade tenham sido o método de fortificação preferido nos programas de fortificação dos EUA desde a década de 1940 (Comitê do Instituto de Medicina (EUA), 2003).

Proporcionando uma textura mais fresca

Então, por que nem todos os alimentos funcionais são produzidos com o valor de atividade de água de uma camada? Em termos simples, é porque os consumidores modernos querem um tipo diferente de alimento funcional: algo mais macio, com sabor mais fresco e mais natural, mas que ainda seja pronto para consumo.  Os fabricantes estão criando alimentos funcionais de longa duração com níveis de atividade de água muito mais elevados. Secá-los até atingirem seu valor de monocamada os tornaria secos e pouco atraentes. Com esses níveis mais elevados de atividade de água, a formulação se torna um equilíbrio complexo para maximizar a vida útil do ingrediente funcional, mantendo o produto macio e com sabor fresco.

Acompanhar as taxas de degradação

A atividade da água desempenha um papel essencial nesse equilíbrio. Os formuladores serão enormemente auxiliados ao mapear as taxas de degradação do ingrediente funcional em função da atividade da água. Embora as taxas de degradação estejam correlacionadas à atividade da água, diferentes ingredientes apresentam relações distintas. Muitas vitaminas, por exemplo, se degradam mais rapidamente à medida que a atividade da água aumenta (ver, por exemplo, Lavelli, Zanoni e Zaniboni, 2007; Sablani, Al-Belushi, Al-Marhubi e Al-Belushi, 2007). Outros ingredientes, como os probióticos, apresentam faixas específicas nas quais atingem a estabilidade máxima. A otimização da atividade da água pode prolongar a vida útil de dias para meses.

Otimizar o prazo de validade

Quanto mais natural for o alimento funcional, maior será o papel que a atividade da água poderá desempenhar. Nos frutos secos, por exemplo, a atividade da água do produto funcional afeta não só o prazo de validade do ingrediente funcional, mas também influencia a suscetibilidade ao crescimento de mofo e atributos de qualidade como a textura. Quando um alimento funcional é uma combinação de dois ou mais ingredientes naturais, a migração de umidade também entra em jogo.

Independentemente do produto específico, o efeito benéfico de qualquer alimento funcional de longa duração só pode ser mantido em seu nível máximo através da compreensão e da aplicação dos princípios básicos da atividade da água.

Referências

Nutraceutical Business Review. “Degradação de vitaminas, probióticos e outros ingredientes ativos causada pela exposição ao calor, à água e à luz solar.” 7 de agosto de 2018.

Turkmen, Nazli, Hasitha Priyashantha e Shishanthi Jayarathna. “Desafios nas bebidas lácteas probióticas”. Revista New Food, 26 de outubro de 2019. https://www.newfoodmagazine.com/article/97303/challenges-in-probiotic-d….

Comitê sobre o Uso de Ingestões de Referência Alimentares na Rotulagem Nutricional do Instituto de Medicina (EUA). “Ingestões de Referência Alimentares: Princípios Orientadores para a Rotulagem Nutricional e a Fortificação. Washington (DC): National Academies Press (EUA); 2003.

Shyam S. Sablani, K. Al-Belushi, I. Al-Marhubi e R. Al-Belushi (2007) Avaliação da estabilidade da vitamina C em fórmulas fortificadas utilizando a atividade da água e a transição vítrea, International Journal of Food Properties, 10:1, 61-71, DOI: 10.1080/10942910600717284

Lavelli, Vera, Bruno Zanoni e Anna Zaniboni. “Efeito da atividade da água na degradação dos carotenóides em cenouras desidratadas.” Food Chemistry, Volume 104, Edição 4: 2007. Páginas 1705-1711.

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