NANOTECNOLOGIA: Definição e aplicações na Ciência e Tecnologia de Alimentos

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1 NANOTECNOLOGIA: Definição e aplicações na Ciência e Tecnologia de Alimentos L. C. F. de CARVALHO 1, A. R. S. TELES 2, R. C. PINHEIRO³, C. A. A. ALMEIDA 4, L. A. L. C. LIMA 5, N. M. do NASCIMENTO 6 1- Departamento de Tecnologia de Alimentos Universidade Federal de Sergipe CEP: São Cristóvão SE Brasil, Telefone: (77) (calicarvalho@hotmail.com) 2- Departamento de Tecnologia de Alimentos Universidade Federal de Sergipe CEP: São Cristóvão SE Brasil, Telefone: (79) (alanufs2010@gmail.com) 3- Departamento de Tecnologia de Alimentos Universidade Federal de Sergipe CEP: São Cristóvão SE Brasil, Telefone: 55 (79) (rubicris@hotmail.com). 4- Departamento de Tecnologia de Alimentos Universidade Federal de Sergipe CEP: São Cristóvão SE Brasil, Telefone: 55 (79) (christian.alley01@gmail.com). 5- Departamento de Tecnologia de Alimentos Universidade Federal de Sergipe CEP: São Cristóvão SE Brasil, Telefone: 55 (79) (lucasalmeidalcl@gmail.com). 6- Departamento de Tecnologia de Alimentos Universidade Federal de Sergipe CEP: São Cristóvão SE Brasil, Telefone: 55 (82) (natatalia_miranda_ufal@hotmail.com) RESUMO A indústria de alimentos enfrenta enormes desafios para desenvolver e implementar sistemas que pode produzir alimentos saudáveis de alta qualidade, bem como alimentações também sendo eficiente, ambientalmente aceitável e sustentável. A aplicação da nanotecnologia pela industria de alimentos pode promover melhorias na produção, nas técnicas de processamento, upgrade no desenvolvimento de materiais para embalagens, aumento a vida de prateleira, alterações de sabor, textura, monitoramento da qualidade e do frescor do produto, redução de teor de gordura, absorção de nutrientes aprimorada, melhoria da rastreabilidade e segurança dos produtos alimentícios. Assim sendo, o objetivo desta revisão é conhecer a nanotecnologia agroalimentar e possíveis aplicações futuristas de nanotecnologia na indústria de alimentos e bioprocessamento. ABSTRACT The food and consumer materials industry, as well as acceptable and sustainable. The application of nanotechnology by the food industry can promote improvements in production, processing techniques, upgrade any development of packaging materials, increase shelf life, taste, texture, quality monitoring and product freshness, content reduction fat absorption, nutrient absorption, improved safety and food products. Therefore, the purpose of this review is to know an agronomic nanotechnology and futuristic applications applications of nanotechnology in the food and bioprocessing industry. PALAVRAS-CHAVE: Bioprocessamento; Nanopartículas; Inovação. KEYWORDS: Bioprocessamento; Nanopartículas; Inovação. 1. INTRODUÇÃO A indústria de alimentos e bioprocessamento enfrenta enormes desafios para desenvolver e implementar sistemas que podem produzir alimentos saudáveis de alta qualidade, sendo eficiente ambientalmente aceitável e sustentável (MANUFUTURE, 2006). Para responder a estes complexos conjuntos de desafios científicos e de engenharia, a inovação é necessária para novos processos,

2 produtos e ferramentas na alimentação indústria. A nanotecnologia está ganhando ímpeto e se tornando uma ferramenta mundialmente importante para a alimentação e o bioprocessamento indústria em atender a crescente demanda mundial previsível isso resultará do crescimento populacional e crescente rendimentos nos países em desenvolvimento. A nanotecnologia pode possivelmente melhorar os processos de produção para fornecer produtos com melhores características e novas funcionalidades na alimentação e indústria de bioprocessamento (ROCO, 2002). A nanotecnologia possui aplicações potenciais em todos os aspectos da cadeia alimentar, incluindo armazenamento, monitoramento de qualidade, alimentos processamento e embalagem de alimentos. Aplicações de nanotecnologia na indústria de alimentos, desde embalagens inteligentes até criação de alimentos interativos on-demand que permitem aos consumidores para modificar alimentos, dependendo das necessidades nutricionais e dos gostos. O objetivo desta revisão é conhecer a nanotecnologia agro alimentar e possíveis aplicações futuristas de nanotecnologia na indústria de alimentos e bioprocessamento. 2. MATERIAIS E MÉTODOS A investigação e análise propostas no presente artigo são aplicadas na produção científica qualificada, na forma de artigos científicos empíricos e de revisão, livros, teses e dissertações disponíveis nas bases de dados da Capes. Foi feita a leitura, a análise e interpretação dos textos para o entendimento dos conceitos e aplicações da nanotecnologia no sistema agroalimentar e aplicações atuais e futurísticas de nanotecnologia na indústria de alimentos e bioprocessamento. O critério principal de análise dos conteúdos dos materiais investigados foi verificar como a nanotecnologia é tratada nos textos em relação às propostas de aplicações na indústria de alimentos e bioprocessamento. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO O conceito de nanotecnologia foi proposto Royal Society e Royal Academia de Engenharia (Reino Unido) (2004): Nanociência é o estudo dos fenômenos e manipulação de materiais atômicos, moleculares e escalas macromolecular, onde as propriedades diferem significativamente daqueles em maior escala. As nanotecnologias incluem o design, produção, caracterização e aplicação de estruturas, dispositivos e sistemas de controle de forma e tamanho em escala nanométrica (ROYAL SOCIETY AND ROYAL ACADEMY OF ENGINEERING, 2004). A aprovação da nanociência e da nanotecnologia é considerada como uma habilidade atual na ciência e tecnologia do século XXI, mesmo sendo inicialmente vista apenas como ficção científica. A indústria de alimentos é considerada como um dos setores que mais instigam investimentos dentre as diversas áreas que podem ser beneficiadas. Nesse mercado, se inserem o desenvolvimento de novos materiais funcionais, produtos e embalagens, além de métodos para melhoria da segurança alimentar. A partir da nanociência, estão sendo desenvolvidos métodos de detecção de contaminantes químicos e biológicos de alta sensibilidade capazes de fornecer resposta da análise em tempo real. Dentre estes, as pesquisas em nanosensores são impulsionadas, como também o desenvolvimento de embalagens ativas e inteligentes (FURTADO, 2008). 3.1 Aplicações Diversas da Nanotecnologia Na área de alimentos é cada vez mais notório o uso da nanotecnologia. Diversos ingredientes alimentares, sistemas de encapsulamento e materiais de contato com alimentos como embalagens e utensílios encontra-se disponível em alguns países. O surgimento da nanotecnologia pode ainda

3 promover em melhorias na produção e nas técnicas de processamento, upgrade no desenvolvimento de materiais para embalagens, aumento a vida de prateleira, alterações de sabor, textura, monitoramento da qualidade e do frescor do produto, redução de teor de gordura, absorção de nutrientes aprimorada, melhoria da rastreabilidade e segurança dos produtos alimentícios. A Figura 1 apresenta uma relação das principais possibilidades da utilização da nanotecnologia no setor agroindustrial, influenciando desde a produção agrícola até a relação com os consumidores(greiner, 2009). Figura 1. Aplicações Nanotecnologia no setor Agroindustrial e áreas afins Agropecuária: novos pesticidas, sensores inteligentes, fortificação de alimentação animal Nutrição: sistema de liberação de nutrientes, fortificação com vitaminas e minerais, desenvolvimento de nutrcêuticos Nanotecnologia na Indútria Alimentícia Processamento de Alimentos: Nanoencapsulação de aromas/sabores, novos agentes gelificantes e e spessantes, processoo s de sanitização de eq uipamentos eficien tes Segurança dos alimentos: Diagnóstico de contaminantes, como micotoxinas, substâncias alergênicas Embalagens: Desenvolvimento de embalagens ativas e inteligentes Fonte: Adaptado de HANDFORD et al. (2014). 3. Tendências da Nanotecnologia de Ciência e Tecnologia de Alimentos Na Tabela 1 estão apresentadas aplicações promissoras de nanotecnologia para indústrias de alimentos e bioprocessamento.

4 Tabela 1. Características e aplicações da nanotecnologia no setor de alimentos TECNOLOGIA DESCRIÇÃO BENEFÍCIOS Nanoestruturas de Ingredientes Melhor textura, sabor, sabor; ingredientes alimentares nanométricos, aditivos redução do montante de sal e açúcar; Biodisponibilidade Nanoencapsulaton de suplementos baseados em micelas e lipossomas Forma nanopartícula de aditivos e Suplementos Nano-compósitos melhorados e ativos, embalagem inteligente e inteligente Entrega de nutrientes Filtragem Membrana de Desinfetante de superfície Tintas inteligentes baseadas em nanopartículas; Nanolombos reativos Sistemas de entrega para suplementos Aditivos particulados de nanotecnologia Embalagem alimentos Fonte: Adaptado de Sekhon (2010) de Estrutura enzimática, modificação, emulsão e espuma Separação efetiva do alvo material de comida Nanopartículas de engenharia Depósitos de nanolitografia aumentada Mascarar sabor; Proteção contra degradação durante em processamento Antimicrobiano; benefícios para a saúde; Biodisponibilidade aumentada de nutrientes Melhore a flexibilidade, durabilidade, temperatura / umidade, estabilidade, propriedades de barreira Entrega direta de nutrientes, aumento da biodisponibilidade de nutrientes Produtos alimentares e fluidos de maior qualidade Alimentos não contaminados, proteção contra patógenos Rastreabilidade, autenticação, prevenção de adulteração 4. CONCLUSÃO O potencial atual e futuro da nanotecnologia são indiscutíveis. A aplicação da nanotecnologia na área de alimentos tem utilizado técnicas mais sustentáveis para cultivo, processamento e obtenção de alimentos. É uma tecnologia que oferece diversos benefícios para o setor alimentício como melhoradores de sabores, cores, textura, potencial de redução na quantidade de gordura e outros aditivos, melhorais na absorção e biodisponibilidade de nutrientes, preservação da qualidade e frescor, segurança dos produtos através da aplicação de nanoembalagens para os alimentos que é a atual área de aplicação. Portanto, a nanotecnologia se faz importante por apresentar benefícios assim como também riscos que pode acarretar em sua utilização. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FURTADO, R.F. et al. (2008). Aplicações de biossensores na análise da qualidade de alimentos Fortaleza. Embrapa Agroindústria Tropical. n.117, p.22.

5 GREINER, R. (2009). Current and projected applications of nanotechnology in the food sector. Nutrire: Socieda Brasileira de alimentação e nutrição, v. 34, n. 1, p HANDFORD, C. E.; DEAN, M.; HENCHION, M.; SPENCE, M.; ELLIOTT, C. T.; CAMPBELL, K. (2014). Implications of Nanotechnology for the Agri-Food Industry: Opportunities, Benefits and Risks. Trends in Food Science and Technology, v.40, p MANUFUTURE. (2006). VISION 2020 and Strategic Research Agenda of the European Agricultural Machinery Industry and Research Community for the 7th Framework Programme for Research of the European Community, Brussels, Belgium. ROCO, M. C.(2001) International strategy for nanotechnology research and development, Journal of Nanoparticles Research, v. 3, p ROYAL SOCIETY AND ROYAL ACADEMY OF ENGINEERING. (2004). nanotechnologies: opportunities and uncertainties. London: RS-ERA. Nanoscience and SEKHON, B. S. (2010). Food nanotechnology an overview.nanotechnology, Science and Applications, 3(10), 1 15.