Autoria: Yuri Matheus Silva Amaral (yuriamaral7@gmail.com).
Revisão: Mariane Daniele Munhoz (m264724@dac.unicamp.br) e Ruann Janser Soares de Castro (ruann@unicamp.br).
Já não é mais nenhum mistério que o consumo de carne de frango no mundo vem se tornando cada vez maior, e existem diversos fatores relacionados a esse aumento, como: aspectos nutricionais (alto conteúdo de proteínas e menor fração de gordura), e fatores sociais (menor preço e maior praticidade). Consequentemente, o volume produtivo e o comércio da carne de frango in natura, bem como seus derivados (nuggets, hambúrgueres, defumados) acompanham este crescimento.
Só no Brasil, em 2019, foram produzidos 13,245 milhões de toneladas de frango de corte (ABPA, 2020). Aliado à alta produção, há a geração de uma quantidade de resíduos da agroindústria do frango (sólidos e líquidos), que representam de 40-60% do peso do animal (THORESEN et al., 2020). Dentre os principais resíduos destacam-se as penas, vísceras e sangue.
Todo esse material apresenta alta carga orgânica, tornando-se uma potencial fonte poluidora do meio ambiente. Por exemplo, a composição química da farinha desses resíduos (penas e vísceras), contêm em média 85% de matéria orgânica, tendo como macronutrientes principais proteínas (67%) e lipídeos (14%), além de aproximadamente 6% de matéria inorgânica, contendo principalmente os minerais cálcio e fósforo (ROSTAGNO et al., 2017). Pelo alto conteúdo de proteínas, as farinhas de vísceras e penas apresentam uma composição rica em aminoácidos (Tabela 1).
Tabela 1. Composição de aminoácidos em farinha de vísceras e penas de frango (Adaptado de Rostagno et al., 2017).
O gerenciamento correto dos resíduos sólidos, recomendado pela Política Nacional de Resíduos Sólidos (BRASIL, 2010) pode ser realizado por meio da compostagem, incineração e queima, ou ainda destinados à produção de farinhas para incorporação em ração animal ou tratamentos biológicos, como a digestão anaeróbia por micro-organismos para produção de gases utilizados como bioenergia, tratamentos estes imprescindíveis para evitar problemas ambientais (OH; YOON, 2017).
O grande problema para as empresas é justamente o custo envolvido para o tratamento desses resíduos/subprodutos de baixo valor agregado, transformando o próprio produto em despesa.
Problema ou solução?
Como foi citado anteriormente, esses resíduos são ricos em compostos orgânicos, além de alguns micronutrientes inorgânicos. Sendo válido ressaltar que os resíduos gerados a partir da agroindústria do frango possuem alto teor de proteínas, o que já acende uma luz para possíveis aplicações! Se você tem acompanhado as matérias publicadas em nosso blog, já deve estar sabendo o quão importante são as proteínas e como a hidrólise das mesmas pode dar origem a biomoléculas com excelentes benefícios para a saúde, os peptídeos bioativos.
Sendo assim, o material proteico não aproveitado de forma integral durante a produção do frango, torna-se um possível substrato para a produção de peptídeos bioativos. Os hidrolisados proteicos contendo os peptídeos bioativos podem ser utilizados como ingredientes em produtos diversos e gerar lucros para a empresa, além de contribuir com a redução do descarte inadequado e da contaminação do meio ambiente.
Interessante! Mas, como obter esses peptídeos utilizando resíduos?
A hidrólise proteica para produção de peptídeos bioativos ocorre por três processos principais: 1) fermentação microbiana, 2) hidrólise química (ácida ou alcalina) e 3) hidrólise enzimática.
Hidrólise proteica? Hã?
Calma, calma, vou explicar tudinho agora!
A hidrólise é um processo capaz de realizar a quebra da proteína, que são moléculas grandes formadas por unidades menores, os aminoácidos. Quando um conjunto de aminoácidos está unido em uma sequência linear, temos os peptídeos, e são justamente essas frações, que podem apresentar propriedades benéficas à saúde humana, dentre as quais podemos citar atividade antidiabética, anti-inflamatória, antimicrobiana, antioxidante, dentre outras. Os hidrolisados proteicos também podem apresentar funções tecnológicas em alimentos, sendo elas: melhoria na formação de espuma, maior capacidade de retenção de água e capacidade emulsificante.
O processo de hidrólise das proteínas, ou seja, a quebra dessa molécula em frações menores de peptídeos e até aminoácidos livres pode ocorrer por (ASHAOLU, 2020):
Fermentação microbiana: na qual o micro-organismo durante o seu crescimento produz enzimas proteolíticas que vão realizar a hidrólise das proteínas. O grande problema desse método é que o próprio micro-organismo pode consumir os peptídeos formados, reduzindo o rendimento do processo.
Hidrólise química: nesse processo, são utilizadas soluções químicas altamente ácidas ou alcalinas associadas à tratamento térmico. Devido às condições extremas de processo, a hidrólise química reduz o conteúdo nutricional do produto final pela oxidação de aminoácidos essenciais. Adicionalmente, o perfil de peptídeos não ocorre de forma padronizada, podendo mudar a cada vez que o processo é realizado. Esse tipo de processo também é considerado mais agressivo ao meio ambiente devido à utilização de reagentes químicos.
Hidrólise enzimática: nesse processo são aplicadas enzimas proteolíticas de diferentes origens (animal, vegetal e microbiana) já isoladas. A hidrólise enzimática apresenta várias vantagens, como: maior facilidade no controle das variáveis de processo (pH, temperatura, tempo), alta especificidade, velocidade de reação, além de ser eco-friendly.
Esquema simplificado da hidrólise de proteínas e obtenção de peptídeos e aminoácidos livres (Créditos: shutterstock.com)
Porque os hidrolisados proteicos são tão bons?
Os principais benefícios da hidrólise de proteínas é a formação de peptídeos bioativos, assim definidos por possuírem atividades biológicas que promovem benefícios à saúde. Quando estão ligados à proteína nativa estão em seu estado inativo, logo não exercem a função bioativa, sendo necessário a realização da clivagem proteica para liberação dos mesmos por meio dos processos de hidrólise (KARAMI; AKBARI-ADERGANI, 2019).
Diversos peptídeos de diferentes tamanhos e configurações podem ser originados a partir da clivagem das ligações peptídicas da proteína nativa. A composição dos aminoácidos e a forma como estão dispostos no peptídeo é o que determina sua ação benéfica à saúde. Dentre as principais funções fisiológicas, merecem destaque: ação antimicrobiana, anti-inflamatória, antioxidante, antitrombótica, anti-hipertensiva, opioide, imunomoduladora e quelante de metais.
Os hidrolisados proteicos também apresentam diversos benefícios quando utilizados como ingredientes coadjuvantes nas características tecnológicas de alimentos, como aumento da solubilidade e capacidade de retenção de água, propriedades emulsificantes, espumantes e gelificantes.
Incorporação de hidrolisados proteicos em rações animais
O principal fator que influencia a escolha adequada dos ingredientes proteicos para a preparação de ração animal é a sua digestibilidade. Apesar da maior quantidade de ração animal ser de origem vegetal, diversos problemas relacionados à baixa palatabilidade, sazonalidade e fatores antinutricionais, como é o caso da hemaglutinina que pode reduzir em até 15% a digestibilidade de proteínas de soja consumidas por peixes, reduzem a eficiência integral dessa fonte (STECH; CARNEIRO; DE CARVALHO, 2010).
Já a digestibilidade de resíduos contendo proteínas de origem animal é geralmente menor quando comparada à digestibilidade de fontes vegetais. Comparando a farinha de resíduos de frango, com o farelo de soja, a digestibilidade das proteínas do farelo de soja é cerca de 20% maior que a digestibilidade das proteínas da farinha de resíduos de frango, quando consumidas por aves e suínos (ROSTAGNO et al., 2017).
Para contornar a baixa digestibilidade e direcionar esses resíduos para aplicações mais atrativos, a hidrólise surge como um excelente processo. O grande benefício dos hidrolisados proteicos de origem animal reside justamente no aumento da digestibilidade proteica. Em estudo recente foi demonstrado que a suplementação parcial de rações para alimentação de tilápias do Nilo com hidrolisados proteicos de origem animal (fígado e mucosa suínos; penas e carne de frango) resultou em um maior aproveitamento das proteínas e dos aminoácidos essenciais presentes na ração (CARDOSO et al., 2020). Os hidrolisados proteicos ainda fornecem pequenas frações de peptídeos, que contribuem com a melhoria da saúde intestinal, crescimento e eficiência da produção.
Alguns fatores relacionados ao consumo de hidrolisados proteicos explicam porque eles geram resultados tão interessantes, como: a) pequenos peptídeos apresentam maior taxa de absorção quando comparados a uma quantidade equivalente de aminoácidos livres; b) a taxa de consumo de peptídeos pequenos pelas bactérias do intestino delgado é menor do que o consumo de uma quantidade equivalente de aminoácidos livres; c) alguns peptídeos específicos, como os bioativos, podem melhorar a morfologia, motilidade e função gastrointestinal e d) os peptídeos promovem um estado fisiológico que favorece o anabolismo, ou seja, auxiliam nas reações de biossíntese de componentes celulares (HOU et al., 2017).
E tem mais!
Alguns estudos desenvolvidos por nosso grupo de pesquisa no Laboratório de Bioquímica de Alimentos já demonstraram como processos fermentativos e enzimáticos para transformação de farinhas de penas e vísceras de frango podem ser eficientes na produção de enzimas e de peptídeos com propriedades antioxidantes e anti-hipertensivas (OLIVEIRA et al., 2019; AGUILAR et al., 2020; SILVA; DE CASTRO, 2020)! De resíduos a valiosos ingredientes, temos investido no desenvolvimento de processos sustentáveis para destinar substratos pouco valorizados em moléculas de alto valor agregado e com excelentes propriedades biológicas!
Por tudo que você viu até agora relacionado às proteínas e aos peptídeos bioativos, deve estar achando incrível como um único macronutriente consegue ser tão versátil e fascinante! Mas ainda não acabou! Muitos outros conhecimentos e aplicações dessas biomoléculas ainda estão por vir nos próximos textos, aqui mesmo no Blog do Laboratório de Bioquímica de Alimentos!
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