MATRIZES VEGETAIS: UMA ALTERNATIVA PARA CARREAR MICRORGANISMOS PROBIÓTICOS

Capítulo de livro publicado no livro da III Semana Nacional da Microbiologia de Alimentos na Indústria. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/IIISEMICRO-10

Este trabalho foi escrito por:

Nataly de Almeida Costa ^*; Maria José do Amaral e Paiva ; Daniele de Almeida Paula ; Jean Victor dos Santos Emiliano ; Vanessa Caroline de Oliveira ; Nicole Marina Almeida Maia ; Érica Nascif Rufino Vieira

*Autor correspondente (Corresponding author) – Email: [email protected]

Resumo: Os alimentos probióticos disponíveis no mercado são em sua maioria de base láctea. Entretanto, devido ao público com intolerância a lactose, alergia a proteína do leite ou adeptas do vegetarianismo, novas matrizes estão sendo investigadas para carrear microrganismos probióticos. Particularmente, as matrizes à base de vegetais são substratos elegíveis para hospedar e distribuir populações microbianas devido à sua riqueza em nutrientes, fibras, vitaminas, minerais e fitoquímicos bioativos dietéticos.A viabilidade de microrganismos probióticos é influenciado pelo alimento transportador e seus componentes funcionais que, enquanto tamponam o probiótico através do trato gastrointestinal, contribuem para uma implantação eficiente de células bacterianas e regulam as características probióticas. Os dados disponíveis indicam que as propriedades intrínsecas de promoção da saúde de diversas matrizes vegetais podem ser exploradas e melhoradas com sucesso, desenvolvendo uma associação efetiva com probióticos, cuja atividade benéfica pode, por sua vez, ser melhorada e modulada por componentes do carreador vegetal. Com isso, a presente revisão evidencia o importante papel que a matriz vegetal representa para carrear microrganismo probióticos possibilitando o desenvolvimento de diferentes produtos vegetais funcionais.

Palavras–chave: alimento funcional; composição; frutas; saudabilidade

Abstract: The probiotic foods available on the market are mostly dairy-based. However, due to the public with lactose intolerance, allergies to milk protein or vegetarianism supporters, new matrices are being investigated to carry probiotic microorganisms. Particularly, vegetable-based matrices are eligible substrates to host and distribute microbials due to their richness in nutrients, fibers, vitamins, minerals and dietary bioactive phytochemicals. The viability of probiotic microorganisms is influenced by the food transporter and its surviving components which, while buffering the probiotic through the gastrointestinal tract, create for efficient implantation of bacterial cells and regulate probiotic traits. Available data show that the intrinsic health-promoting properties of various plant matrices can be successfully explored and improved by developing an effective association with probiotics, whose rewarded activity can, in turn, be enhanced and modulated by plant carrier components. Thus, the present review highlights the important role that the plant matrix plays in carrying probiotic microorganisms, allowing the development of different healthy plant products.

Keywords: functional food; composition; fruits; healthiness

INTRODUÇÃO

A preferência por produtos mais saudáveis e práticos ocasionou uma crescente demanda dos consumidores por alimentos capazes de proporcionar benefícios à saúde, prontos para o consumo e com características sensoriais agradáveis. Essa demanda impulsionou o desenvolvimento de novos produtos com apelo funcional que podem contribuir com a saúde e com o bem-estar do consumidor.

Os alimentos funcionais, além de proporcionarem a nutrição básica, possuem componentes bioativos, como por exemplo, a fibra alimentar e compostos com capacidade antioxidante. Um dos grandes segmentos destes alimentos funcionais compreende aqueles que contêm probióticos, prebióticos e simbióticos. Os probióticos são microrganismos vivos que, quando administrados em quantidades adequadas, conferem benefícios à saúde do hospedeiro (1). Esses microrganismos são empregados devido ao seu papel contra a invasão de patógenos intestinais, manutenção do equilíbrio e composição da microbiota intestinal. Já os prebióticos são ingredientes alimentares, não digeríveis, que afetam beneficamente o hospedeiro ao estimular o crescimento e/ou atividade de bactérias no cólon (2). A associação de prebióticos e probióticos origina o produto simbiótico.

As características que a matriz alimentar na qual os microrganismos probióticos serão adicionados, assim como, as etapas de processamento e as condições de armazenamento afetam a sua suscetibilidade a condições gastrointestinal como acidez, presença de bile e enzimas, bem como a sua funcionalidade no corpo (3).

Os alimentos probióticos mais encontrados são os de base láctea que carreiam com

sucesso estirpes específicas de bactérias probióticas em iogurtes, queijos, sobremesas e sorvetes (4,5). O mercado de sobremesas prontas para o consumo tem apresentado um crescimento significativo nos últimos anos, principalmente de sobremesas que apresentam formulações contendo bactérias benéficas à saúde. Além disso, na última década, houve um aumento na demanda por produtos não lácteos devido ao crescente número de veganos, intolerantes à lactose e alérgicos à caseína (6).

No entanto, devido ao crescente vegetarianismo, intolerância à lactose e alergia a proteínas do leite, novas matrizes de alimentos têm sido estudadas para a adição de microrganismos probióticos, e dentre elas, as matrizes vegetais apresentam características favoráveis ao seu desenvolvimento. Os vegetais como as frutas, tubérculos e suas combinações, oferecem amplas possibilidades para o desenvolvimento de alimentos funcionais, pois apresentam nutrientes que são facilmente assimilados por bactérias probióticas.

Dentre as diferentes opções, a matriz vegetal tem apresentado resultados satisfatórios para veicular microrganismos probióticos (7, 8, 9). Os produtos de origem vegetal apresentam características favoráveis ​​ao desenvolvimento de produtos probióticos, podendo, portanto, ser considerados como uma nova possibilidade de aplicação dessas bactérias (10). Algumas características dos vegetais como à presença de minerais, vitaminas, fibras alimentares e antioxidantes em sua composição torna-os alternativas promissoras para adição desses microrganismos (11).

Dessa forma, a presente revisão bibliográfica teve como objetivo evidenciar a importância dos alimentos funcionais, as principais características da matriz vegetal para veicular esses microrganismos probióticos, os principais desafios encontrados e as alternativas necessárias para manter a estabilidade e sobrevivência dos probióticos.

ALIMENTOS FUNCIONAIS

O termo alimento funcional foi introduzido em 1980 no Japão, sendo o primeiro país a declarar um processo específico de aprovação regulatória para alimentos funcionais, conhecido como “Foods for Specified Health Use” (FOSHU) (12). Uma das definições mais aceitas por sua completude descreve o alimento funcional como sendo aquele capaz de produzir efeitos metabólicos e/ou fisiológicos e benéficos à saúde, além da nutrição básica devendo ser seguro para consumo sem supervisão médica e fazer parte de uma dieta regular (13).

Um alimento funcional consiste em compostos biologicamente e fisiologicamente ativos, que fornecem benefícios à saúde além das capacidades nutricionais básicas (14). Esses alimentos fazem parte da dieta e são reconhecidos por fornecerem benefícios à saúde do consumidor diminuindo os riscos de doenças. Destacam-se por contribuir com a reestruturação e com a manutenção da microbiota intestinal auxiliando no funcionamento e desenvolvimento de uma fisiologia corporal adequada (15). A crescente procura por produtos funcionais iniciou-se devido ao aumento da sua ingestão em todo o mundo devido a conscientização dos consumidores em relação à dieta e saúde. Esses alimentos vão além da nutrição básica, pois oferecem benefícios ao organismo e podem reduzir o risco de certas doenças (16, 17).

O alimento funcional pode ser composto por um macronutriente detentor de efeitos fisiológicos específicos, um micronutriente essencial, consumido acima da sua recomendação diária, ou um componente que, apesar de algum valor nutritivo, não é essencial (por exemplo, alguns oligossacarídeos), ou até mesmo de nenhum valor nutritivo (por exemplo, microrganismos vivos) (18).

Desta forma, a conscientização por parte dos consumidores de que os produtos alimentícios contribuem diretamente com a saúde, impulsionou o desenvolvimento da indústria de alimentos. Assim, o mercado vem apresentando uma gama crescente de alimentos que, além de satisfazer o consumidor e fornecer os nutrientes necessários para o organismo, possuem a capacidade de reduzir o risco do desenvolvimento de doenças e melhorar o bem-estar físico e mental. Diante dessas novas demandas, inovar e reformular os produtos com o objetivo de melhorar a sua funcionalidade fisiológica torna-se uma prioridade.

PROBIÓTICOS EM MATRIZES VEGETAIS

De acordo com a Food and Agriculture Organization of the United Nations e World Health Organization (19), os probióticos são microrganismos vivos que, quando administrados em quantidades adequadas, conferem benefícios à saúde do hospedeiro. Dentre as várias funções dos alimentos com adição de probióticos, destacam-se a capacidade de prevenir infecções intestinais, diminuir o nível de colesterol, melhorar o sistema imunológico, auxiliar no metabolismo da lactose, contribuir com a absorção de cálcio e vitaminas, e neutralizar os efeitos de microrganismos patogênicos (20).

Os probióticos têm sido utilizados pela indústria há décadas (1) e dentre os microrganismos probióticos adicionados aos alimentos, os mais comuns comercialmente disponíveis, pertencem aos gêneros Lactobacillus e Bifidobacterium. Para adição em alimentos, no grupo de bactérias láticas encontra-se várias cepas potencialmente probióticas e estirpes comprovadamente benéficas dentre elas Lactobacillus acidophilus LA-14, Lactobacillus casei Lc-11 e Bifidobacterium lactis BL-04 (10).

Os microrganismos para serem incorporados aos alimentos e proporcionar benefícios ao organismo, devem manter sua viabilidade durante a passagem pelo trato gastrintestinal humano e alcançar o cólon (21). A sobrevivência desses microrganismos pode ser afetada pela exposição a condições tecnológicas como temperatura elevadas durante o tratamento térmico, condições de armazenamento, condições do trato gastrointestinal como baixo pH do estômago, secreções biliares e suco pancreático excretados na região duodenal (22), além da baixa tolerância a características intrínsecas dos alimentos, como acidez, concentração de sólidos e concentração de oxigênio (23).

Portanto, os gêneros de bactérias láticas utilizados para adição em vegetais como Lactobacillus spp., Leuconostoc spp. e Bifidobacterium spp., Streptococus e Enterococcus, para promover benefícios à saúde humana devem conter no produto final o mínimo de células probióticas entre 10⁶ e 10⁷ UFC/mL ou g de produto, porém em quantidades menores os microrganismos probióticos podem conferir benefícios à saúde do hospedeiro, desde que comprovado cientificamente (19). Sendo assim, é necessário que as culturas probióticas sobrevivam ao trato gastrointestinal chegando até o cólon, onde irão colonizar o epitélio intestinal (24, 25).

Devido à busca dos consumidores por uma alimentação equilibrada nota-se um aumento na procura por alimentos com a capacidade de proporcionar benefícios metabólicos, fisiológicos e de saúde. Tradicionalmente, os alimentos probióticos comercializados são lácteos. Porém, outras matrizes vêm sendo avaliadas como alternativa para veicular microrganismos probióticos e, assim, atender aos consumidores intolerantes à lactose, alérgicos as proteínas do leite ou com hábitos alimentares como o veganismo (26, 27). Assim, o desenvolvimento de produtos não lácteos com adição de microrganismos probióticos está se expandindo e, dentre os estudos realizados, a matriz vegetal demonstrou resultados satisfatórios.

Segundo Martins et al. (10), os produtos de origem vegetal apresentam características favoráveis para o desenvolvimento de microrganismos probióticos e, assim, podem ser considerados como uma nova possibilidade para o emprego dessas bactérias. Eles são uma alternativa promissora devido à presença de fibras, minerais e compostos bioativos como as vitaminas, antioxidantes, carotenoides, flavonoides e outros componentes, as frutas e hortaliças promovem benefícios à saúde humana, prevenindo várias doenças, como diabetes, cardiopatias, demência, declínio cognitivo, obesidade, acidente vascular cerebral e alguns tipos de câncer (28).

Além disso, a estrutura do tecido vegetal favorece a alocação e sobrevivência dos microrganismos probióticos devido ao entrelaçamento das células, espaços intercelulares, poros e capilares. Essas características do tecido vegetal o tornam local apropriado para a adesão de células dos microrganismos pois representam uma proteção contra fatores externos como temperatura, acidez, motilidade intestinal e agitação (10). As microestruturas facilitam a sobrevivência dos microrganismos probióticos pois, eles conseguem aderir à epiderme por pequenos agregados de material amorfo ou simplesmente formar aglomerados na superfície cujo revestimento por ceras epicuticulares facilitam a alocação e adesão destes microrganismos (29).

Entretanto, a viabilidade e estabilidade das culturas probióticas quando adicionadas a matrizes vegetais depende de algumas características da matriz como pH, presença de compostos antimicrobianos e composição nutricional, de fatores ambientais, como nível de oxigênio e temperatura, assim como das etapas de processamento do alimento e suas condições de armazenamento (26, 30).

Estudos recentes sobre a utilização de matrizes vegetais para veiculação de microrganismos probióticos são apresentados na Tabela 1.

ALTERNATIVAS PARA MANTER A VIABILIDADE DOS PROBIÓTICOS

No desenvolvimento de alimentos probióticos, etapas como a formulação, o processamento e o armazenamento dos produtos são fatores que influenciam diretamente na sobrevivência e estabilidade dos microrganismos probióticos. Dessa forma, algumas alternativas são necessárias para proteger as células contra fatores de estresse externos, mantendo a viabilidade das culturas tem sido cada vez mais estudadas, como a adição de prebióticos e a técnica de microencapsulação.

A International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) define prebiótico como “um substrato que é usado seletivamente por microrganismos hospedeiros que conferem benefícios à saúde” (41) devido a alterações desejáveis na composição e na atividade da microbiota gastrointestinal (42). Além disso, o valor nutricional e a possibilidade de melhorar as características sensoriais como sabor e textura dos produtos, tornam vantajosa a sua adição na elaboração dos alimentos (43).

Os produtos que contêm prebióticos compreendem grande parte dos alimentos funcionais e entre os estudos mais recentes encontram-se sobremesas lácteas (43, 44), requeijão cremoso (45), bebidas à base de soro (46), sucos de frutas (47), chocolates (48), pães (49) e produtos cárneos (50). Para a incorporação de prebióticos em produtos alimentícios, estes devem permanecer estáveis durante as etapas de processamento, principalmente quando submetidos a elevadas temperaturas e baixo pH, a fim de diminuir possíveis alterações nas propriedades sensoriais do produto e atingir o cólon de forma intacta (51).

Um dos grandes segmentos de produtos funcionais no mercado compreende aqueles que contêm probióticos, prebióticos e simbióticos. O termo simbiótico refere-se ao efeito sinérgico entre os ingredientes prebióticos e os microrganismos probióticos (52, 53) proporcionando mais benefícios para a saúde do consumidor (54). A interação entre eles contribui para a adaptação do probiótico, aumentando a sua sobrevivência durante a passagem no trato gastrointestinal, e consequentemente, favorecendo sua funcionalidade no organismo (54, 55, 56).

Dentre os diversos prebióticos, na indústria de alimentos, os frutooligossacarídeos (FOS) e a inulina são amplamente utilizados (45) e estão naturalmente presentes em uma grande diversidade de plantas na forma de carboidratos de armazenamento, sendo obtidos industrialmente a partir de chicória e alcachofra de Jerusalém (49).

Os frutooligossacarídeos (FOS) são considerados como “adoçantes funcionais” devido a capacidade de proporcionar benefícios à saúde (57). Apesar dos FOS não serem absorvidos no intestino delgado humano, eles contribuem com o organismo, pois promovem a multiplicação de bactérias benéficas, reduzem os microrganismos patogênicos e regulam os níveis de glicose, colesterol e triglicerídeos (58).

A inulina consiste em um polissacarídeo linear não digerível que atua como fibra, uma vez que o sistema digestivo humano não consegue realizar a quebra desse polissacarídeo, dessa forma, atinge o intestino grosso onde pode ser fermentado pela microbiota presente. Além de atuar como prebiótico no organismo humano, frutanos do tipo inulina podem ser empregados como modificadores de textura e substitutos de gordura (44). De acordo com essas propriedades, estudos foram desenvolvidos utilizando inulina em alimentos como sorvetes (59) e pães (60).

A técnica de microencapsulação consiste em uma estratégia amplamente conhecida por melhorar a proteção física e a estabilidade dos probióticos nos alimentos. Além disso, a indústria de alimentos utiliza a microencapsulação como uma opção capaz de estabilizar os compostos sensíveis adicionados durante as etapas de processamento, sendo uma forma de agregar valor aos seus produtos e se diferenciar no mercado (61).

Diferentes técnicas são abordadas para a microencapsulação de probióticos e podem ser classificadas em três categorias principais: extrusão, emulsão e desidratação (62). Além da técnica utilizada, o tipo de material de parede empregado também influencia na viabilidade do microrganismo probiótico. A grande maioria dos materiais de parede são carboidratos, proteínas ou polissacarídeos de baixo peso molecular (63).

CONCLUSÃO

Com isso, verifica-se que a matriz vegetal representa uma alternativa importante para o desenvolvimento de alimentos funcionais probióticos, sendo um veículo eficiente para entrega desses microrganismos e, assim, diversificar a oferta de produtos com propriedades funcionais no mercado. Além disso, possibilita novas opções de alimentos probióticos capazes de satisfazer o mercado consumidor preocupados com a saúde, atender àqueles que não consomem produtos de base láctea, promover bem estar físico e mental quando consumido regularmente e em quantidades adequadas.

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