Altas Pressões. Escola Superior Agrária de Coimbra 2009/2010. Processamento Geral de Alimentos. Trabalho realizado por: Marta Tavares nº

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1 Escola Superior Agrária de Coimbra 2009/2010 Processamento Geral de Alimentos Altas Pressões Engenharia Alimentar 04- Jan Trabalho realizado por: Marta Tavares nº Margarida Martins nº Vanessa Ferraz nº Leibnz Fernandes nº

2 Índice Introdução.. 2 História.3 Pressão hidrostática..4 Tratamento dos alimentos através da alta pressão hidrostática 5 Vantagens das altas pressões. 5 Equipamento comercial..6 Descrição do processo..6 Aplicações da alta pressão hidrostática.7 Efeitos da alta pressão em materiais biológicos..8 Microrganismos...9 Alterações das propriedades dos alimentos.14 Reacções enzimáticas..15 Efeito em propriedades funcionais...15 Propriedades sensoriais..15 Processos de gelificação e gelatinização...16 Tratamentos combinados Conclusão Bibliografia.19

3 Os hábitos dos consumidores estão a mudar cada vez mais, o que vai proporcionar alterações nos mercados. Os consumidores preferem cada vez mais os produtos com alta qualidade, que são frescos e que não sofreram grandes tratamentos, contendo, assim, menos aditivos. Assim podem ser definidas algumas características que os alimentos devem ter para satisfazerem as necessidades dos consumidores. Algumas dessas características são: Menos calor e danos causados pelo frio; Mais frescos; Menos sal, açucares, ácidos e gorduras. No entanto para satisfazer estas novas exigências são necessárias algumas alterações nas técnicas de conservação tradicionais. Estas alterações vão ter implicações muito importantes e significativas do ponto de vista microbiológico. Para além disso, a segurança alimentar é um aspecto cada vez mais importante e deve-se garantir melhorias no controle microbiano. Logo têm de ser desenvolvidas tecnologias que propiciem segurança microbiológica e aumento da vida útil do produto, com o mínimo de alteração na qualidade nutricional e sensorial dos alimentos (COSTA, DELIZA e ROSENTHAL, 1999). Assim, para se conseguir satisfazer as exigências do mercado, a segurança e a qualidade dos alimentos são necessárias alterações nos métodos de conservação tradicionais ou usar as tecnologias emergentes. Para controlar as doenças transmitidas pelos alimentos é necessário a utilização de boas práticas de produção nas indústrias alimentares e manter os padrões de higiene nos alimentos quer em estabelecimentos de venda de alimentos quer nas nossas casas. No entanto, estes procedimentos por si só não são suficientes para garantir a segurança microbiológica, sendo necessária a utilização dos métodos de conservação dos alimentos. Neste sentido têm sido desenvolvidas tecnologias alternativas para substituir processos que envolvem tratamentos térmicos, que podem levar a perdas nutricionais e desenvolvimento de características sensoriais indesejáveis. As pesquisas têm demonstrado que o tratamento por alta pressão hidrostática permite a obtenção de produtos com elevada qualidade e grande capacidade de preservação sem a utilização de aditivos químicos (PARK, LEE e PARK, 2002; SGROPPO, ANCOS e CANO, 2002). Surge assim uma nova ou emergente tecnologia que recebeu particular atenção: a alta pressão hidrostática.

4 História O uso de altas pressões foi, inicialmente utilizado na indústria da cerâmica, metalúrgica (aço e ligas metálicas), quartzo e diamantes de corte, mas rapidamente se estendeu à Indústria Alimentar. As primeiras experiências relacionadas com o estudo do efeito de altas pressões sobre os alimentos foram realizadas no final do século XIX. No século XX já se conhecia a inactivação dos microrganismos através de altas pressões, no entanto ainda não se tinha estudado o potencial de comercialização destes produtos. Depois de realizadas muitas pesquisas, chegou-se à conclusão de que o uso de alta pressão hidrostática apresenta um grande potencial de uso no processamento de alimentos. A sua aplicação pode prolongar a vida útil dos alimentos e promover alterações desejáveis na textura com a vantagem de manter a sua cor, sabor e valor nutritivo. Além disto, é reconhecida a eficiência deste tratamento sobre os microrganismos (SANGRONIS e tal., 1997). Com a realização destas pesquisas e com esforços de comercialização por todo o mundo foi possível colocar alimentos tratados com altas pressões no mercado. Em Abril de 1990, foi introduzido no mercado japonês o primeiro produto processado por alta pressão hidrostática (um doce ácido). Depois foram surgindo noutros países alimentos processados por esta técnica. No mercado Americano foi lançada a pasta de abacate tratada por pressão (Guacamole). Em 1991, foram introduzidos no mercado iogurtes, geleias, molhos para saladas, molhos e frutas. Duas fábricas de processamento de sumos de frutas, no Japão, foram equipadas com um sistema semi-contínuo de altas pressões para a transformação de sumo de fruta. No entanto, apesar do tratamento por alta pressão hidrostática ter apresentado uma grande evolução, tornando-se numa alternativa prática ao tratamento térmico, o seu custo ainda é muito elevado. Com o desenvolvimento tecnológico perspectiva-se que esses custos se tornem mais acessíveis permitindo o surgimento no mercado de um maior número de produtos submetidos a este tratamento. Desta forma, a alta pressão hidrostática apresenta um grande potencial de utilização a nível industrial (DELIZA et al., 2005).

5 Existem dois métodos de processamento de alimentos à alta pressão: método hidrostático (UAP Ultra Alta Pressão) e o método de homogeneização (HAP Homogeneização à Alta Pressão). O método de homogeneização a alta pressão é um processo contínuo que utiliza um homogeneizador de alta pressão com o intuito de romper as células. O produto é bombeado por dois intensificadores de pressão, sendo forçado a fluir através de uma válvula de homogeneização. Isto produz uma velocidade muito elevada através do orifício, e a expansão resultante é a responsável pela ruptura de células de microrganismos, causando mínimas alterações nas células do alimento. Agora vamos falar sobre o método hidrostático ao qual vamos dar particular atenção. Pressão hidrostática A base de funcionamento da alta pressão hidrostática é o principio de Le Chatelier, segundo o qual qualquer reacção, alteração conformacional ou de transição de fase, que seja acompanhada de uma redução de volume será sempre favorecida pela pressão. No entanto, devido à complexidade dos alimentos e da possibilidade de alterações e reacções que poderão ocorrer sob pressão, as previsões dos efeitos causados pelo tratamento a altas pressões são difíceis. Mas durante a década passada foi recolhida muita informação e foram comprovados alguns efeitos provocados pelas altas pressões nos alimentos, incluindo inactivação microbiana, reacções químicas e enzimáticas, estrutura e funcionalidade dos biopolímeros. O estudo das alterações químicas e microbiológicas de alimentos processados por alta pressão vai determinar não só a sua segurança e qualidade, mas também a sua viabilidade comercial. Por isso deve-se investigar a concepção e a construção de instalações e equipamentos para o processamento de alimentos em altas pressões, de modo a ter condições para se fazer esse processamento. O mecanismo das altas pressões baseia-se na Lei de Pascal, que diz que a pressão aplicada a um produto num líquido é aplicada em todas as direcções e de forma homogénea em todas as direcções e independentemente do seu volume. O princípio isostático (figura 1) também influencia a base de funcionamento da alta pressão hidrostática. Por este princípio a pressão (isostática) é transmitida de maneira uniforme e instantânea por todo o alimento, independente da sua forma, tamanho ou volume. Por outras palavras, a pressurização do alimento é uniforme a partir de todas as direcções.

6 Figura 1- Principio isostático Tratamento dos alimentos através de altas pressões hidrostáticas A aplicação de altas pressões hidrostáticas no processamento dos alimentos consiste em submeter o produto a pressões compreendidas entre 4000 e 9000 bar. A estas pressões são inactivadas bactérias e certas enzimas, mas não afecta o sabor e o cheiro do alimento. Como a pressão é uniforme em todo o produto, a sua conservação também será uniforme e nenhuma parte do alimento escapa desta conservação. A pressão é instantânea e uniforme. Quando se baixa a pressão não é necessária mais energia para manter o sistema a uma dada pressão, ou seja, não existe perda de energia. O termo alta pressão não tem sentido a não ser que seja relacionado com pressões sentidas na Terra. No ponto mais profundo dos oceanos, a pressão é de cerca de 100 MPa e no centro da Terra é de 360GPa. Em aplicações comerciais, a maior pressão utilizada é de cerca de 5 a 6 GPa, que é aplicada para a produção de grãos de diamante. Normalmente são utilizadas pressões entre os 500 e 600 MPa. Vantagens das altas pressões O uso de alta pressão apresenta uma série de vantagens em relação aos tratamentos térmicos convencionais. Algumas dessas vantagens são: Utiliza baixas temperaturas, o que vai melhorar a manutenção da qualidade dos alimentos; O seu efeito é uniforme e instantâneo; É independente do tamanho do produto e da sua geometria É independente do tempo/massa, logo reduz-se o tempo de processamento.

7 Equipamento comercial Para se conseguir fazer este tratamento são necessários alguns equipamentos, tais como: Vaso resistente à pressão (onde se coloca o produto) e fecho Bomba de compressão do líquido Circuito de alta pressão Unidade de controlo/comando Unidade de aquecimento/arrefecimento (quando se utiliza uma acção conjunta de temperatura e pressão). Descrição do processo Existem três tipos de processos básicos de tratamento de altas pressões hidrostáticas, com ou sem variação de temperatura. Pressão isostática a frio: processos em que se aplicam pressões de MPa e baixas temperaturas. Técnica essencialmente utilizada nas indústrias de metal, cerâmica, carbono-grafite e plásticos, alcançando uma maior aplicação na indústria alimentar; Pressão isostática em média temperatura: processos nos quais a pressão é aplicada em combinação com temperaturas que variam entre 25 e 200 C; Pressão isostática a alta temperatura: processos em que se aplicam pressões de 100 a 400 MPa em combinação com temperaturas que podem chegar a 2200 C. É um processo aplicado nas indústrias de metais e cerâmicas. Principais etapas do processo: Carregamento; Fecho; Enchimento com um fluído de transmissão de pressão; Desarejamento; Pressurização.

8 Processo: A primeira etapa do processo é carregar o vaso de pressão e fechá-lo. De seguida o vaso é preenchido com o meio de pressurização que na maioria dos casos consiste numa mistura de água com uma pequena quantidade de óleo solúvel com o objectivo de lubrificação e anti-corrosão. Depois o ar do vaso tem de ser removido. A alta pressão hidrostática é gerada por compressão directa, indirecta ou por aquecimento do meio de pressurização. Sistema de compressão directa (figura2): o vaso é preenchido com o meio pressurizante, comprimido pelo pistão de grande diâmetro e movido pela bomba de baixa pressão. É uma pressurização rápida. Selagem Dinâmica. Figura 2- Sistema de compressão directa Sistema de compressão indirecta (figura 3): é utilizado um intensificador de alta pressão para bombear o meio de pressão do reservatório para o vaso até que se atinja o nível de pressão desejado. O seu efeito é maior quando combinado com altas temperatura. É o método mais utilizado na indústria. Figura 3- Sistema de compressão indirecta No tratamento por alta pressão hidrostática, o produto é embalado em garrafas ou recipientes de plástico que são selados e colocados no interior do vaso de pressão. No final do processamento, o vaso é descomprimido, retira-se o produto tratado e o equipamento está pronto para iniciar um novo ciclo.

9 No caso de produtos líquidos, estes podem ser submetidos à pressão através de um sistema semi-continuo (fora da embalagem). Este sistema é constituído por três vasos de pressão e por um sistema de válvulas automáticas. Depois de processamento, o produto é envasado assepticamente. Aplicações da alta pressão hidrostática A alta pressão hidrostática tem sido utilizada no processamento dos alimentos para se atingir a esterilização comercial, de modo a prolongar o tempo de prateleira. No entanto esta tecnologia tem muito mais aplicações na Indústria Alimentar, tais como: Desnaturação de proteínas e enzimas; Redução da temperatura de congelamento e descongelamento; Extracção de substâncias orgânicas; Controle de reacções químicas; Sínteses orgânicas. O processamento através de alta pressão pode levar a alterações relevantes na textura dos alimentos (devido à redução do volume e mudanças de ph) e na constante de solubilidade dos seus componentes. Como o tratamento por alta pressão destrói as ligações iónicas, hidrofóbicas e de hidrogénio, mas não destrói as ligações covalentes, consegue-se preservar as vitaminas e os compostos responsáveis pelo aroma e sabor do alimento. Efeitos da Alta Pressão em Materiais Biológicos A pressão é uma importante variável termodinâmica e pode afectar uma ampla gama de estruturas biológicas, reacções e processos. A pressão afecta principalmente o volume de um sistema. A água é o ingrediente mais importante em muitos produtos alimentares. Comparando-a aos gases, a água é quase incompressível; compressão adiabática de água aumenta a temperatura de cerca de 3 C por 100 MPa. A auto-ionização da água também é promovida pela alta pressão. As características da água no congelamento podem ser alteradas pela aplicação de pressão. Com uma pressão de cerca de 1000 MPa, a água congela a temperatura ambiente, enquanto que o ponto de

10 congelamento diminui a 22 C a 207,5 MPa. Este facto promove oportunidades para o armazenamento de alimentos subzero sem formação de cristais de gelo, rápido descongelamento de alimentos congelados pela pressurização e congelamento de alimentos aumentando a descompressão de alimentos pressurizados abaixo de 0 C. Os microrganismos, as reacções químicas, bioquímicas e enzimáticas, bem como algumas propriedades funcionais de biomoléculas são afectados, em certa medida, pela pressão alta. Microrganismos A conservação de alimentos baseia-se principalmente na inactivação, atraso de crescimento ou a prevenção da deterioração por microrganismos e funciona por meio de factores que influenciam o crescimento microbiano e a sobrevivência. Classifica-se por tecnologia de preservação dos alimentos os métodos que agem prevenindo ou retardando o crescimento de microrganismos (temperatura baixa, redução da actividade de água, menos oxigénio, a acidificação, fermentação, embalagem em atmosfera modificada, a adição de conservantes e emulsões) e os métodos que agem por inactivação dos microrganismos (pasteurização e esterilização, radiação ionizante, alta pressão hidrostática e campos eléctricos). Algumas técnicas actuam principalmente por inactivação, a aplicação de calor é de longe a mais comum. No entanto existe muito interesse em criar alternativa, tais como a preservação a alta pressão. De um ponto de vista da segurança alimentar, as técnicas que inactivam a flora patogénica e deteriora estes são preferíveis às técnicas baseadas em prevenir ou retardar o crescimento de microrganismos. Este facto estimula o interesse nas altas pressões como uma técnica de preservação que inactiva microrganismos nos alimentos A sensibilidade à pressão pelos microrganismos varia com o tipo de microrganismos. Os microrganismos podem ser divididos entre aqueles que causam intoxicações alimentares e os microrganismos que causam deterioração. Os microrganismos podem ainda ser divididos entre aqueles que são relativamente sensíveis à pressão e os que são resistentes à pressão. Quanto à sensibilidade à pressão, as categorias mais importantes são: o vegetativo e as formas de esporos. Em geral as formas vegetativas são inactivadas por pressões entre 400 e 600 MPa, enquanto que os esporos de algumas espécies podem resistir a pressões superiores a 1000 MPa a temperatura ambiente. As bactérias gram-positivas são mais resistentes à pressão do que as Gram-negativas. Entre as bactérias, o Staphylococcus aureus é um dos mais resistentes e pode sobreviver a tratamento de 500 MPa, durante mais de 60min.

11 Estado vegetativo A sensibilidade das formas vegetativas de microrganismos à pressão fez destes os alvos óbvios para a preservação de alimentos por alta pressão. O tratamento a alta pressão hidrostática pode ser considerado como um novo obstáculo que pode ser usado combinado com outros factores tradicionais de stress microbiano, tais como ph, actividade de água (a w ), entre outros. No entanto, se a pressão alta é para ser usada em vez de outros factores de stress, a pressão cinética de inactivação microbiana deve ser conhecida, bem como a resistência dos esporos de bactérias toxigénicas. O grau de inactivação microbiana alcançado num tratamento de pressão depende de: 1. Número de microrganismos; 2. Magnitude e duração dos tratamentos de alta pressão; 3. Temperatura e composição dos meios de suspensão ou dos alimentos; 4. Outras variáveis experimentais que devem ser levadas em consideração incluem as taxas de compressão e descompressão. Tipo e número de microrganismos A maioria das bactérias são capazes de crescer a pressões de MPa. Barófilas - organismos que podem crescer a pressões superiores a MPa Barotolerantes - aquelas que sobrevivem a pressões de 200 MPa. Efeito da alta pressão hidrostática sobre os microrganismos O tratamento de APH pode garantir a destruição de até 8 ciclos logarítmicos de células bacterianas, sem alterar o sabor e o valor nutricional dos alimentos. A APH produz alterações morfológicas, bioquímicas e genéticas que ocorrem na membrana e na parede celular dos microrganismos. Além disso, aumenta a permeabilidade da célula, inibe reacções energéticas e desnatura enzimas essenciais ao crescimento e à reprodução de microrganismos. Várias mudanças morfológicas são observadas com o aumento da pressão como compressão de vácuos gasosos, alongamento da célula, separação da membrana da parede celular, contracção da parede celular com formação de poros, modificações no citoesqueleto, modificações no núcleo e nos organelos intracelulares, coagulação de proteínas citoplasmáticas e libertação dos constituintes intracelulares para o meio extracelular, entre outros.

12 Uma hipótese para a inactivação microbiana por APH está ligada à redução da actividade da ATPase, dependente de sódio e potássio, localizada na capa de fosfolipídos da membrana celular e envolvida no transporte activo através da membrana. Desta forma, a ATPase torna-se incapaz de manter o fluxo de protões provocando uma redução do ph interno e a morte celular. As moléculas de DNA são mais estáveis à APH do que as proteínas pelo facto da alta pressão favorecer as pontes de hidrogénio, principal responsável pela estrutura dos ácidos nucléicos. Contudo, o processo de replicação e transcrição do DNA é inibido quando as células são submetidas à APH pela inactivação das enzimas envolvidas nesses processos. Extensão e duração do tratamento de Alta Pressão Hidrostática Geralmente, um aumento da pressão aumenta a inactivação microbiana. No entanto, o aumento da duração do tratamento não significa necessariamente aumentar o efeito letal. A resposta microbiana para os tratamentos de alta pressão depende do tipo de microrganismos. Para cada microrganismo há uma pressão linear acima do qual nenhum efeito é detectado através do aumento da exposição tempo. As condições intrínsecas dos meios de comunicação de suspensão, como o ph, aw e nutrientes, podem influenciar o limiar de pressão, que pode aumentar ou diminuir a efectividade Os estudos cinéticos com pressões acima do limite de pressão são necessários. Efeito da temperatura A temperatura durante o tratamento de alta pressão pode ter um efeito significativo sobre a inactivação de células microbianas. Vários autores referem que a resistência à pressão por células microbianas endógenas ou inoculadas é máxima a temperaturas normais (15 C-30 C) e diminui significativamente com o aumento ou a diminuição da temperatura. Para temperaturas de congelação o tratamento varia de 100 a 400 MPa durante 20min para aumentar a inactivação microbiana quando comparado com tratamentos de alta pressão a temperatura ambiente. A diminuição da resistência à pressão pelas células vegetativas a baixas temperaturas pode ser devido à estrutura e fluidez da membrana, ao enfraquecimento das interacções hidrofóbicas e à cristalização de fosfolipídos. O aquecimento moderado (40 C a 60 C) pode melhorar a inactivação microbiana, resultando em alguns casos, numa menor pressão de inactivação mínima.

13 Composição do meio ou alimento A extensão da redução microbiana obtida por um tratamento de alta pressão hidrostática depende de uma série de factores que interagem, incluindo a composição dos meios em que se encontram. É importante avaliar os tratamentos de alta pressão hidrostática para cada caso individual. Os constituintes dos alimentos e os meios enriquecidos protegem os microrganismos do efeito da APH, ao contrário das soluções pouco nutritivas que reduzem a tolerância a alta pressão pelos microrganismos. De acordo com o trabalho de DOGAN e ERKMEN (2004), o tratamento com APH foi menos efectivo sobre a Listeria monocytogenes e bactérias aeróbias no leite do que no meio de cultura e sumos de frutas. Sugeriram, assim, que o teor de proteínas e lípidos presentes no leite aumenta a resistência das bactérias ao tratamento. Observaram que os alimentos ofereceram efeito protector aos microrganismos e que foi necessário um nível de pressão adicional de 50 a 75 MPa para atingir inactivação similar à obtida em meio de cultura e tampão fosfato. A ph baixo, os microrganismos geralmente tornam-se mais sensíveis à inactivação por APH. A baixa actividade de água (a w ) geralmente proporciona um efeito protector nas células, tornando-as mais resistentes ao tratamento. O aumento da resistência à pressão de microrganismos em baixo a w pode ser atribuído à desidratação parcial da célula. Isso deve-se ao gradiente de pressão osmótica entre os fluidos internos e externos, que pode resultar em células pequenas e membranas espessas. Recuperação microbiana após tratamento sob alta pressão hidrostática Dependendo do tipo de microrganismo e do nível de pressão aplicado, algumas células bacterianas sobrevivem ao processamento e outras são inactivadas. A incompleta inactivação dos microrganismos por APH pode resultar em células injuriadas com capacidade de recuperação (em condições óptimas de crescimento) durante o armazenamento. A recuperação dos microrganismos é importante para alimentos com baixa acidez tratados por APH, uma vez que se pode subestimar a segurança desses durante a estocagem. Por outro lado, nos alimentos muito ácidos a injúria não pode ser reparada. Esporos bacterianos Um dos desafios na preservação de alimentos por APH é a inactivação de esporos bacterianos, uma vez que são muito resistentes. A aplicação de alta pressão

14 pode não ser suficiente para inactivar os esporos, por isso tem sido utilizada combinada com temperaturas mais elevadas. A inactivação de esporos requer germinação prévia. Posteriormente, o alimento é submetido a pressões mais elevadas para inactivação das células vegetativas. Para os esporos de Clostridium botulinum, foi registada uma redução de 5 ciclos logarítmicos após o processamento a 827 MPa durante 5min a 55 C. Esporos de fungos filamentosos e leveduras são facilmente inactivados a pressões de 300 ou 400 MPa à temperatura ambiente. É importante obter dados sobre a resistência de alta pressão de esporos de Bacillus e Clostridium. Com esta informação, a segurança do tratamento de alta pressão hidrostática em alimentos com baixo teor de ácido podem ser documentada. O ph, a actividade de água e a presença de nutrientes afectam a resistência dos esporos a altas pressões. A inactivação dos esporos é maior próxima à neutralidade, já que sua germinação (induzida pela pressão) é maior nessa faixa de ph. Cinética de inactivação Microbiana Os estudos relacionados com a cinética de inactivação por APH são limitados, especialmente em condições de aplicação simultânea de alta pressão e outras técnicas de processamento. Alguns autores sugerem que essa seja de primeira ordem, em que log (N/N0) = - kt. O N corresponde ao número de microrganismos sobreviventes após o tratamento de APH por determinado tempo t (minutos), o N0 ao número inicial de microrganismos e k à taxa constante de inactivação por minuto. Experiências realizadas demonstram que o logaritmo do número de células reduz-se linearmente com o tempo do tratamento, indicando uma cinética de primeira ordem. O padrão da cinética de inactivação é também influenciado pela pressão, temperatura, e composição do meio.

15 Alterações das propriedades dos alimentos A alta pressão pode desnaturar proteínas, solidificar lípidos e quebrar membranas biológicas. Pode também modificar a estrutura das proteínas e afectar a gelatinização do amido. Assim, e apesar da alta pressão ser conhecida comercialmente só como uma técnica de preservação, tem uma enorme potencialidade na modificação da textura dos alimentos. As ligações covalentes são pouco afectadas pela pressão. O principal efeito da alta pressão é alterar as interacções hidrofóbicas e electrostáticas (estas interacções são importantes na estrutura secundária das proteínas). O principal efeito do tratamento por altas pressões sobre as proteínas é a alteração conformacional, o que vai afectar a sua funcionalidade. Com pressões suficientemente altas as proteínas desdobram-se completamente ou parcialmente, e em altas concentrações vão precipitar ou agregarse numa rede de gel combinado com alta pressão e tratamento térmico variável, permitindo que novos géis sejam produzidos e as suas propriedades controladas numa grande extensão. Quando uma proteína é comprimida desnatura. Esta desnaturação pode ser reversível ou irreversível dependendo da natureza da proteína e da pressão aplicada. Isto acontece devido ás ligações não covalentes (ponte de hidrogénio, ligações iónicas e hidrofóbicas) que são destruídas ou formadas, o que corresponde a uma diminuição no volume do sistema. Os ácidos nucleicos das proteínas e o amido tem estruturas terciárias que são compostas por ligações não covalentes. Estas estruturas são alteradas quando estão sujeitas a altas pressões e conduzem á desnaturação, coagulação ou gelatinização. Os efeitos da pressurização são, então, semelhantes ao aquecimento de materiais biológicos e de alimentos. Por outras palavras a alta pressão é tão importante como a alta temperatura. A única vantagem do tratamento de alta pressão é que as ligações covalentes são mantidas intactas quando a água liquida é comprimida, as reacções de Maillard e a formação de aromas de cozido não acontecem neste tratamento. Desta forma é possível reter o aroma e o gosto natural.

16 Reacções enzimáticas As enzimas são classes especiais de proteínas na qual a actividade biológica surge a partir de um centro activo, que é mantido pela conformação tridimencional da molécula. Pequenas alterações no centro activo podem levar a uma perda da actividade da enzima. Como a desnaturação proteica está associada a mudanças conformacionais, estas podem mudar a funcionalidade da enzima ( por exemplo:perda da actividade biológica). O efeito das altas pressões sobre a inactivação das enzimas também é influenciado pelo PH, pela concentração do substracto, e a temperatura durante a pressurização. A inactivação de algumas enzimas provocada por uma pressão entre 100 e 200 MPa é reversível. Depois da descompressão a enzima pode voltar a ser activa dependendo do seu grau de distorção. Para pressões superiores a 300 MPa não há hipoteses da enzima voltar a ser activa. Efeito em propriedades funcionais - Mudança do estado físico das proteínas e dos lípidos; - Alteração na estrutura da carne e nos tecidos vegetais; - Alteração das emulsões; - Promove a cristalização de gorduras e açucares. Propriedades sensoriais A principal vantagem do uso de altas pressões é o seu efeito relativamente pequeno sobre sobre a composição dos alimentos e, portanto, sobre os atributos sensoriais e nutricionais. Geralmente, a pressão tem pouco efeito sobre as características nutricionais dos alimentos. A alta pressão hidrostática é um tratamento térmico. Por exemplo num sumo de laranja, este não vai apresentar sabor amargo, e no caso dos doces de fruta estes irão apresentar o mesmo sabor e cor dos frutos frescos que lhes deu origem.

17 Processos de gelificação e gelatinização O processo de formação do gel é o resultado macroscópico da desnaturação, a nível molecular, de proteínas e moléculas, tais como polissacarídeos. No estado desnaturado ocorre a formação de um gel ou um precipitado, dependendo das características físicas e químicas do ambiente. Os géis obtidos por pressão são mais transparentes, brilhantes, densos e macios. Têm propriedades mecânicas diferentes. O mecanismo de gelificação por alta pressão-induzida é diferente da gelificação induzida pelo calor. O tratamento por alta pressão é atribuído a uma diminuição do volume da solução de proteína. O rearranjo das moléculas de água em torno de resíduos de aminoácidos na pressão-induzida produz géis brilhantes e transparentes. Pelo contrário através das altas temperaturas os géis obtidos são opacos. Um exemplo é a gema de ovo. Esta é submetida a uma pressão de 400 MPa durante 30 min a 25 C formando-se um gel. Por outro lado, quando sujeita a uma pressão de 500 MPa a clara do ovo fica parcialmente coagulada e opaca. Finalmente uma pressão de 600 MPa causa a gelificação completa. Os géis conservam a cor original da gema ou o branco e macio, brilhante, quando comparado com o calor induzido. A coesão de pressão induzida no gel aumenta com o aumento da pressão aplicada. A Gelatinização pode ser estimulada pelo aumento da temperatura de pressurização. Alta pressão pode também produzir um deslocamento para cima de temperatura de gelatinização por cerca de 3 C -5 C por 100 MPa. O efeito da alta pressão sobre gelatinização é devido à estabilização da ligações de hidrogênio, que mantém o grânulo do amido no estado original. Tratamentos por alta pressão de amidos produz propriedades únicas, que são diferentes daqueles formados por gelatinização usando o calor. A pressão mantem intacta a estrutura granular, enquanto que o tratamento térmico destrói grânulos de amido e dissolve o amido para dar soluções transparentes.

18 Tratamentos combinados Para a maioria dos possíveis processos combinados, o principal objectivo consiste em identificar os factores ou tratamentos que possam sensibilizar os microrganismos à pressão, ou reconhecendo os factores ou tratamentos que poderiam causar a morte microbiana. Assim, é necessário encontrar os efeitos de cada processo de combinação de cada produto alimentar em particular. Exemplo de tratamentos combinados: Uma combinação de baixas doses de irradiação e de alta pressão é mais útil na eliminação de esporos. Modificação do ph em alimentos poderia permitir a concepção de formulações alimentares que maximizem a eficácia reversível antimicrobiana mudanças de ph durante a pressurização. Os ácidos carboxílicos comumente utilizados como conservantes de alimentos mostram reforçada ionização quando submetidos a elevada pressão. Em alguns casos na presença do conservante o tempo de espera necessário para inibir as células microbianas é menor. As variações de volume associadas a ionização podem estar envolvidos na ação de alta pressão hidrostática em sistemas biológicos. Assim, durante a pressurização o tempo de espera de um tratamento de alta pressão, um aumento da concentração de protões e uma redução do ph são esperados.

19 Conclusão A procura por alimentos naturais, saudáveis e minimamente processados têm vindo a crescer cada vez mais. No caso de sumos e produtos derivados de frutas, a tendência é manter o sabor fresco e a integridade das vitaminas o mais próximo possível das frutas naturais. Os processos térmicos tradicionais de preservação dos alimentos utilizam altas temperaturas por um certo período de tempo, causando muitas vezes alterações indesejáveis na cor e sabor, além de perdas funcionais ou nutritivas. Os tratamentos alternativos como a alta pressão têm sido estudados com o objectivo de aumentar a vida de prateleira dos produtos, minimizando as perdas de nutrientes e alterações indesejáveis de características sensoriais. A tecnologia de alta pressão consiste na aplicação de pressões extremamente elevadas nos alimentos, na faixa de 100 a 1000 MPa, com o objetivo de alcançar uma máxima destruição de microrganismos e de enzimas indesejáveis, a temperatura ambiente. Exitem dois métodos de processamento de alimentos à alta pressão: método hidrostático (UAP Ultra Alta Pressão) e o método de homogeneização (HAP Homogeneização à Alta Pressão.

20 Bibliografia - Textos de apoio fornecidos pelo professor da disciplina