Três Brilhantes Inovações em Alimentos Sintéticos

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Nos últimos anos, o movimento de rótulos limpos tem progredido no indústria alimentícia. Os métodos tradicionais de produção de alimentos que dependiam de processamento pesado e ingredientes artificiais estão perdendo força junto aos consumidores atuais, enquanto que as empresas de rápido crescimento que ostentam produtos da categoria "bom para você" continuam a ganhar participação no mercado. Enquanto muitos dos sabores usados na indústria alimentícia ainda são produzidos usando química sintética e matérias-primas petroquímicas, o desejo do consumidor por sabores naturais também está em ascensão. Ao mesmo tempo, a maioria dos produtos alimentícios não são totalmente "sintéticos"; a principal fonte de todos os alimentos que comemos hoje ainda é de plantas e animais, mesmo que haja alguma modificação química e biológica ao longo do caminho. Aqui esboçamos algumas inovações brilhantes em alimentos sintéticos:

A NASA e o Projeto de Síntese de Alimentos

Entre as décadas de 1960 e 1970, o Centro de Pesquisa Ames da NASA embarcou em um projeto para produzir alimentos sem utilizar organismos vivos tradicionalmente consumidos, como as culturas ou o gado. A premissa básica do projeto era que os astronautas continuariam a explorar o espaço em missões cada vez mais longas. O espaço e o peso disponíveis para alimentos armazenados a bordo da nave espacial seriam limitados, e outros processos seriam necessários para alimentar a tripulação humana. Embora o cultivo de alimentos fosse considerado uma opção viável, a velocidade e a área em que os alimentos poderiam ser cultivados limitaria a quantidade de alimentos disponíveis em qualquer momento. Em vez disso, o programa investigou métodos químicos simples que poderiam regenerar os alimentos utilizando produtos residuais e combustível para foguetes.

Foram publicadas várias publicações sobre processos desenvolvidos para gerar carboidratos comestíveis a partir de água, dióxido de carbono e eletricidade. Estes processos baseavam-se na divisão eletroquímica da água em hidrogênio e gás oxigênio. O gás hidrogênio seria reagido com dióxido de carbono, capturado da exalação da tripulação aeroespacial, para formar o metano. O metano seria então convertido em formaldeído por uma cuidadosa oxidação parcial com oxigênio e levado a uma série de reações catalisadas que formavam açúcares formados ou glicerol a partir do formaldeído. Os açúcares formose são similares aos açúcares típicos que comemos, tais como glicose, sacarose ou frutose, e por isso podem ser facilmente digeridos pelo homem para obter energia. O glicerol é um intermediário comum formado no corpo humano no caminho para a metabolização dos açúcares, e por isso também é um produto comestível. Estes produtos de carboidratos puros podem ser ainda reagidos juntos para formar polímeros longos semelhantes ao amido ou usados diretamente como adoçantes.

O sistema geral de geração de alimentos seria limitado apenas pela quantidade de eletricidade disponível para executar a reação de eletrólise para formar hidrogênio e poderia fornecer a maior parte das calorias de carboidratos necessárias aos seres humanos. Lipídios e proteínas também são necessários para uma dieta balanceada, mas os processos químicos necessários para produzir estes compostos alimentícios são complicados e trabalhosos. Para contornar estes desafios, os investigadores sugeriram o uso de uma bactéria, Hidrogenomonas eutrofasA proteína é um suplemento rico em proteínas que também contém lipídios, vitaminas e outros nutrientes essenciais necessários para o corpo humano. Embora um organismo vivo fosse utilizado neste processo aqui, as bactérias poderiam produzir biomassa rapidamente e sem manutenção extensiva. Dessa forma, uma dieta inteira poderia ser produzida usando apenas simples tecnologias químicas e biológicas que poderia ser colocado em uma nave espacial. Entretanto, a tecnologia nunca foi implementada de nenhuma forma prática para missões espaciais.

Síntese de alimentos usando eletricidade

Recentemente, em um projeto conjunto entre o Centro de Pesquisa Técnica VTT da Finlândia e a Universidade Lappeenranta de Tecnologia, os pesquisadores desenvolveram um método para produzir um produto alimentar de alta proteína a partir de água, dióxido de carbono, bactérias e eletricidade. Como o processo bacteriano mencionado anteriormente, as bactérias aqui utilizadas são um tipo especial que pode digerir o gás hidrogênio produzido a partir da eletrólise da água e do dióxido de carbono capturado a partir da queima de combustíveis fósseis, e convertê-los em biomassa comestível.

 

O Projeto Alimentos de Eletricidade tem o potencial de reduzir as emissões de gases de efeito estufa como uma alternativa energética eficiente para a criação de alimentos. Ao contrário da agricultura tradicional, que depende da conversão energética da luz solar em açúcar através da fotossíntese, a eletricidade capturada diretamente dos painéis solares poderia ser usada para alimentar o processo. O método é calculado para ser dez vezes mais eficiente do que a produção de agricultura baseada em culturas. A outra vantagem é que o processo pode ser facilmente escalonado e não requer grandes extensões de terra; um armazém de vários andares seria capaz de produzir a mesma produção que um campo de culturas. Além disso, pesticidas químicos e fertilizantes que normalmente escorreriam e causariam danos ao meio ambiente local não seriam necessários para esta produção alimentar baseada em bactérias. Outras formas de aplicar a tecnologia incluem dispositivos em casa que gerariam alimentos sob demanda para regiões que lutam com o fornecimento adequado de alimentos e poderiam reduzir o impacto de desnutrição global.

Carnes Sintéticas

Outros trabalhos liderados pela NASA incluem pesquisas sobre tecnologia de carne sintética. Desde então, esse trabalho tem sido desenvolvido em vários projetos de pesquisa acadêmica e tecnologias de inicialização. A carne sintética, ou cultivada, depende da mesma biotecnologia desenvolvida para criar tecidos e órgãos de reposição utilizados na área médica. As células-tronco do animal desejado (vaca, porco, peixe, etc.) são cultivadas em um caldo de carne rico em nutrientes sob condições estéreis. As células-tronco são encorajadas a se diferenciar em tecido muscular usando um meio especializado contendo fatores que sinalizam a mudança das células. Os tecidos musculares maduros são "exercitados" através de alongamentos para promover o crescimento muscular e colhidos depois que o tamanho desejado é atingido. O material semelhante à carne é então moldado e aromatizado para dar um produto de carne semelhante à carne de um animal.

 

Ainda em desenvolvimento, os produtos de carne cultivada têm muitas vantagens que a tornam uma alternativa atraente às formas atuais de criação de gado e colheita de sua carne. Como a carne é cultivada em um ambiente fechado e estéril, são necessários menos antibióticos para manter o produto livre de patógenos. O produto de carne em si não abrigaria parasitas de origem alimentar ou patógenos que poderiam representar um risco à saúde, ao contrário do gado natural. Além disso, os resíduos produzidos pelo processo podem ser melhor gerenciados, e até mesmo reciclados. Atualmente, os meios nutritivos usados para cultivar os tecidos da carne provêm dos úteros das vacas de parto, mas o objetivo final é alimentar as culturas celulares com meios derivados de fontes vegetais, o que poderia potencialmente reduzir o impacto ambiental da produção de carne. Outras vantagens incluem a quantidade reduzida de espaço necessário para o cultivo da carne, liberando o rancho e a terra da fazenda para outros usos, e a capacidade de manipular o processo de cultivo para criar materiais de carne híbridos e sob medida. Por exemplo, as células poderiam ser cultivadas para incluir tanto o peixe quanto o tecido bovino em sua matriz, dando um produto único impossível de ser criado de outra forma. Ou os tecidos poderiam ser programados para produzir proporções precisas de gordura/proteína, ou concentrações mais altas de compostos de sabor desejado. Finalmente, a tecnologia da carne sintética pode abrir portas para novas oportunidades, inovações e experiências culinárias ainda a serem vistas.

Sintéticos e mais além

O termo "sintético" tende a ter uma conotação negativa em nosso mundo moderno. Embora o mercado esteja mudando constantemente para produtos de origem natural, as crescentes preocupações ambientais e os desafios socioeconômicos globais podem exigir que a indústria alimentícia dependa de produtos alimentícios de origem sintética. À medida que avançamos no futuro, uma combinação de alimentos sintéticos e naturais continuará a ser a base de nossas dietas.

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Sobre o Autor

Bryan Le é atualmente Bolsista de Pós-Graduação em Ciência e Medicina e estudante de PhD no Departamento de Ciência de Alimentos da Universidade de Wisconsin-Madison. Ele está estudando os efeitos benéficos e o mecanismo de ação dos compostos de sabor encontrados na cebola e no alho. Ele escreveu e editou artigos para o premiado blog Science Meets Food, patrocinado pelo Institute of Food Technologists Student Association, e é apaixonado por comunicar a ciência ao público em geral. Bryan é Mestre e Bacharel em Química pela Universidade da Califórnia, Irvine. Entre em contato com bryanquocle(at)gmail(dot)com, e saiba mais sobre seu trabalho em bryanquocle.journoportfolio.com

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