Desenvolvimento de indicadores enzimáticos inteligentes para monitoramento da qualidade de alimentos

Abstract

A dificuldade em conhecer o histórico de temperatura de um alimento, desde sua produção até o consumo, torna difícil prever sua verdadeira vida-útil. O uso de indicadores de tempo e temperatura (ITT) pode ser uma alternativa inovadora empregada para garantir a validade de produtos de forma dinâmica. Assim, este trabalho visa desenvolver novos indicadores enzimáticos de tempo e temperatura para monitorar a qualidade de alimentos perecíveis durante o seu processamento e armazenamento, baseados na reação de complexação entre o amido e o iodo (azul), e na posterior atuação de uma enzima amilase sobre esse complexo, para causar uma redução da intensidade da cor azul a uma taxa dependente do tempo e da temperatura de armazenagem. Os sistemas inteligentes propostos possuem versatilidade de atuação em função do tipo e quantidade de amilase empregada. Desta forma, foi utilizada uma amilase termoestável para a formulação de um indicador inteligente de processamento, utilizado para o controle de tratamentos térmicos industriais (pasteurização);e uma amilase termosensível na formulação de um indicador de armazenamento, empregada para o controle das condições de temperatura durante a cadeia de frio de produtos perecíveis. Na elaboração dos ITT de processamento foram realizadas simulações em laboratório e testes em planta fabril, os quais avaliaram diferentes concentrações de amilase termoestável nos protótipos de ITT quando submetidos as condições de tempo e temperatura de pasteurização. Os resultados evidenciaram que a resposta de cor dos indicadores foi visualmente interpretada, como adaptável à medição usando equipamentos, apresentando boa reprodutibilidade em todas as condições estudadas. O ITT contendo 6,5 % de amilase termoestável (penzima/pamido) foi aquele cujo resultado melhor se adequou à utilização na validação de cozimento de presunto. Nesta condição, o protótipo anexado à embalagem primária do produto indicou o processo de pasteurização de forma fácil, precisa e não destrutiva. Já durante o desenvolvimento do ITT de armazenamento foram realizadas simulações em laboratório, testes em planta fabril e ponto de venda, os quais avaliaram o uso de diferentes concentrações de amilase termosensível nos protótipos de ITT quando submetidos a diversas condições de cadeia de frio. Os resultados evidenciaram que devido à possibilidade de definir a vida-útil destes protótipos variando as concentrações de enzima termosensível, os indicadores podem ser facilmente adaptados para controlar as condições de temperatura durante a cadeia de diversos alimentos perecíveis. O protótipo contendo 60 % de amilase termosensível (penzima/pamido) foi aquele cujo resultado melhor se adequou à utilização no controle da cadeia avícola. Assim, o ITT indicou visualmente o histórico de tempo e temperatura de produtos à base de frango de forma fácil e precisa. Os resultados obtidos na avaliação das percepções dos consumidores frente ao emprego de indicadores inteligentes em embalagens alimentícias mostraram que o uso de ITT é uma inovação receptiva, com consequente aceitação e intenção de compra elevada pela população brasileira. Assim, com este trabalho espera-se contribuir efetivamente para que o conceito de embalagens inteligentes possa ser aceito comercialmente e que sejam estabelecidas no Brasil normas que regulamentem seu uso, conferindo benefícios à conservação de grande variedade de alimentos.

The difficulty in knowing food temperature history, from production to consumption, makes it difficult to predict their true shelf-life. The use of time-temperature indicators (TTI) could be an innovative alternative employed to guarantee the validity of products dynamically. This work aims to develop new enzyme time and temperature indicators to monitor the quality of perishable foods during processing and storage, based on the complexation reaction between starch and iodine (blue), and the subsequent performance of an amylase enzyme on this complex, to cause a reduction in the intensity of blue color at a rate dependent of storage time and temperature. The intelligent systems proposed have the acting versatility of the type and amount of amylase employed. Thus, a thermostable amylase was used in the development of an intelligent processing indicator, used to control industrial heat treatment (pasteurization), and a thermosensitive amylase was used in the development of a storage indicator, used to control the temperature conditions during the cold chain of perishable products. In the preparation of the processing TTI, laboratory simulations and tests in a manufacturing plant were performed. These tests evaluated different concentrations of amylase in the TTI prototypes when subjected to pasteurization time and temperature conditions. The results showed that the color response of the indicators was visually interpreted as adaptable to measuring using equipments, with good reproducibility in all studied conditions. The TTI containing 6.5 % of thermostable amylase (penzyme/pstarch) was the one whose result was suited for use in validating the cooking of hams. In this condition, the prototype attached to the primary packaging of the product indicated the pasteurization process in an easy, accurate and non-destructive way. During the development of the storage TTI, laboratory simulations, tests at the test plant and at the point of sales were performed. These tests evaluated the use of different concentrations of thermosensitive amylases at the TTI prototypes when subjected to several cold chain conditions. The results showed that due to the possibility of defining the shelf-life of these prototypes varying concentrations of thermosensitive enzyme, the indicators can be easily adapted to control the temperature conditions during the chain of many perishable foods. The prototype containing 60 % of thermosensitive amylase (penzyme/pstarch) was the one whose result was suited for use in controlling the poultry chain. Thus, the TTI indicated visually the time and temperature history of chicken based products in a easy and accurate way. The results of the assessment of consumers perceptions facing the use of smart indicators in food packaging showed that the use of TTI is a receptive innovation with consequent acceptance and high purchase intent by the Brazilian population. So with this work we expect to contribute effectively for the concept of smart packaging can be accepted commercially and that rules to govern its use can be established in Brazil, providing benefits to the conservation of great variety of foods.