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Roda de Conversa: Fermentação - Andreia Anschau e Francisco Vitola

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Roda de Conversa: Fermentação - Andreia Anschau e Francisco Vitola

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No primeiro momento da conversa foi relacionando disciplinas que vemos no curso de graduação e que teriam relação com o tema atual da matéria certificadora em questão, sendo algumas delas:

Matérias de Cálculos Diferenciais e Integrais

Microbiologia

Física

Químicas

O objetivo da fermentação é obter bioprodutos através de microorganismos, por exemplo:

Bactérias: celulose e ácidos orgânicos.

Microalgas: Pigmentos e biocombustíveis.

Fungos: Enzimas e antibióticos.

Leveduras: Enzimas e alimentos.

Geralmente falamos de fermentação como um processo químico anaeróbico, ou seja, sem a presença de oxigênio. Este processo é bastante comum para organismos também anaeróbicos, pois são capazes de produzir energia sem a presença de oxigênio, convertendo açúcares em outros produtos. Entretanto, a fermentação não está limitada apenas para seres anaeróbios, podendo ser realizada por seres que tem preferência por oxigênio, sendo conhecida erroneamente por fermentação aeróbica. Ela é possibilitada de acontecer quando há uma quantidade limitada de oxigênio no meio, sendo uma adaptação da situação de estresse do organismo. Um exemplo citado na palestra são os fungos filamentosos (mofos e bolores), organismos aeróbicos capazes de realizar a fermentação.

Após contextualização do tema, os professores apresentaram aos alunos empresas que trabalham com fermentação dentro de diversas áreas, como exemplo tivemos:

Setor de Medicamentos: Ache; EMS; EuroFarma; BioLab.

Setor Alimentício: Sakura; São Vicente.

Setor de Biocombustíveis: Granbio; Raizen.

Setor de Papel e Celulose: Klabin; Garmon.

Setor da Agricultura: Solubio.

Para finalizar, falou-se em microorganismos oleaginosos, capazes de produzir e armazenar mais de 20% de sua biomassa em lipídeos, sendo eles:

Fungos: Rhizopus arrhizus

Algas: Spirulina sp.

Bactérias: Nocardia sp.

Yeasts: Candida curvata

Alguns produtos que podem ser obtidos desse tipo de fermentação são os diferentes ômegas para suplementação, carotenóides e a Glutationa.

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O uso e a importância da fermentação na área farmacêutica.

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O uso e a importância da fermentação na área farmacêutica.

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Utiliza-se da fermentação dentro de grandes e pequenas indústrias farmacêuticas afim de obter como produto final medicamentos, vacinas, vitaminas e outros. A fermentação vêm sendo usada a fim de facilitar a produção de compostos complexos, bem como ser uma forma de produção sustentável.

Para a produção de medicamentos como a Penicilina, por exemplo, utiliza-se da fermentação, onde bactérias ou até mesmo fungos, são cultivados em grandes bioreatores e produzem as substâncias em grande escala.

Quando fermentados vírus e bactérias podemos obter vacinas, pois é um processo vital para obter os antígenos desejados para a imunização.

Utilizando bactérias geneticamente modificadas podemos produzir hormônios, como por exemplo a insulina através da Escherichia coli.

Utilizando a fermentação de certas microalgas, podemos obter os diversos suplementos ômega 3 ômega 9, por exemplo.

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No dia 17/10, realizamos uma viagem técnica à empresa Kombucha Daí, localizada em Pato Branco - PR. Fomos recebidos pela proprietária e nutricionista Carla Andreoni, onde nos proporcionou uma experiência enriquecedora ao compartilhar seu conhecimento sobre a produção de Kombucha.

A kombucha é uma bebida fermentada, tradicionalmente feita a partir de chá adoçado (geralmente chá preto ou verde) e fermentada por uma cultura simbiótica de bactérias e fermentos (SCOBY).

Durante o processo de fermentação, os microrganismos consomem os açúcares presentes no chá, transformando-os em ácidos orgânicos, vitaminas, enzimas e probióticos. A proprietária nos explicou que essa fermentação pode levar de 7 a 21 dias, dependendo das condições ambientais e do sabor desejado para a bebida final.

Ao longo da visita, tivemos a oportunidade de observar de perto os fermentadores para a fabricação da bebida além do seu engarrafamento.

Carla também abordou os diversos benefícios associados ao consumo de kombucha, tais como a melhoria da digestão, fortalecimento do sistema imunológico, melhora no funcionamento intestinal e auxílio na desintoxicação do organismo, devido à presença de probióticos e ácidos orgânicos. Ela ressaltou, no entanto, que é importante consumir a kombucha de forma equilibrada, considerando as particularidades e dosagem diária.

Além disso, a proprietária frisou sobre as dificuldades de mercado, que vai desde a produção até sua comercialização e transporte, uma vez que trata-se de um produto natural e que quaisquer alterações podem danificar o resultado final da kombucha, como por exemplo, a produção indesejada de álcool e gás, resultando em uma bebida alcoólica e extremamente gaseificada, tornando-se desagradável ao paladar do consumidor final.

Ao final da visita, tivemos a oportunidade de experimentar alguns dos produtos da Kombucha Daí, nos sabores de uva, maracujá, abacaxi com hortelã e morango com hortelã.

Foi uma excelente oportunidade de vivenciar o processo de fabricação de uma bebida saudável, e ainda perceber a combinação de ciência e empreendedorismo em conjunto criando produtos inovadores.

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Fichamentos de Artigos - Fermentação na Área Farmacêutica

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Fichamentos de Artigos - Fermentação na Área Farmacêutica

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Foi utilizado as bases de dados “Connect Papers” e o “CAPES” para encontrar os artigos que tinham relação com fermentação na área farmacêutica.  A pesquisa foi conduzida com o uso de palavras-chave em inglês, como: fermentação, medicamentos, vitaminas, farmacêutica e remédios, resultando em uma ampla gama de publicações sobre o tema. No entanto, a seleção dos artigos apresentou desafios significativos, uma vez que é comum encontrar aplicações de fermentação em diversas áreas que extrapolam o campo farmacêutico. Além disso, os artigos pertencentes à área farmacêutica frequentemente não estão explicitamente categorizados como tal. Outro desafio encontrado foi a presença de trabalhos nos quais a fermentação, embora constitua uma etapa crucial do processo, não seja o foco principal. Observou-se também que muitos artigos, apesar de se adequarem à área farmacêutica, englobam outras áreas do conhecimento.

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A fermentação, como já sabemos, é um processo que transforma alimentos por meio da ação de microrganismos, como bactérias e fermentos, trazendo os mais diversos benefícios para a saúde que vão além do sabor e do que nossos olhos possam observar. Esse processo, muito estudado dentro da biotecnologia, tem indícios que melhora a digestão e fortalece o sistema imunológico dos consumidores, principalmente por meio de alimentos fermentados como a kombucha, como conhecemos em nossa visita técnica.

Quando estudamos afundo nossa microbiota intestinal, torna-se nítido como é essencial mantê-la saudável e regular para a nossa saúde, já que nosso intestino é comumente chamado de nosso "segundo cérebro" pelos médicos especialistas no assunto. Sabendo que os alimentos fermentados ricos em probióticos, microrganismos vivos que ajudam a manter o equilíbrio intestinal e ainda promovem o crescimento de bactérias benéficas no intestino, sendo ótimos no combate a inflamações e ajudando a evitar doenças gastrointestinais, como a síndrome do intestino irritável.

Durante a fermentação, ocorre a quebra das moléculas complexas, tornando os nutrientes mais simples de absorver pelo organismo, por exemplo, o ácido láctico, produzido por bactérias lactobacilos em alimentos como o iogurte, facilita a absorção de minerais, como cálcio, ferro e magnésio.

Além disso, podemos pontuar na baixa quantidade de açúcares presente nos alimentos fermentados tendo em vista que os microrganismos utilizam desses açúcares como fonte de energia ao longo do processo da fermentação.

Consequentemente, esses alimentos possuem baixo impacto nos níveis de glicose no sangue, podendo ser uma boa opção para pessoas que desejam controlar o peso ou prevenir o diabetes, como foi comentado pela nutricionista Carla, na visita técnica.

A biotecnologia tem um papel essencial na pesquisa e desenvolvimento de novos alimentos fermentados e suplementos probióticos, fazendo om que tenhamos máximo aproveitamento dos mesmos. Com o avanço da tecnologia, é possível isolar cepas específicas de probióticos com efeitos benéficos comprovados, aumentando sua eficiência e a diversidade desses produtos no mercado, atingindo um grande número de consumidores.

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Fermentação e sustentabilidade: do desperdício a um novo alimento

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Fermentação e sustentabilidade: do desperdício a um novo alimento

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Materiais que sobram ou são descartados durante quaisquer processamento e produção de algum produto, seja ele de alimentos ou agrícolas, são chamados de subprodutos ou resíduos agroindustriais, e incluem partes que não são utilizadas para a produção, como restos de vegetais, grãos, frutas, cascas, sementes e bagaços.

Na produção alimentícia e agrícola atual, vem enfrentando um grande problema em relação a esses subprodutos, tendo em vista impactos ambientais e econômicos que são observados, por esse motivo, diversos estudos vêm sendo realizados para fazer o reaproveitamento dessas sobras, como por exemplo o artigo em questão.

Desafios ambientais destacados pelo artigo, incluem a poluição ambiental, contaminação do solo e da água devido ao fato desses resíduos conterem ainda nutrientes e compostos orgânicos, e ainda, durante a exposição pode haver emissões de gases de efeito estufa como o metano e dióxido de carbono. Um agravante dos impactos ambientais causados pelo descarte é o desperdício de recursos que possuem muito valor agregado, como a água e energia usados na produção.

Já os desafios econômicos incluem a geração de resíduos e os custos adicionais para produtores e indústrias, relacionados com o descarte e ao tratamento adequado dos materiais, e ainda, a perda de materiais que possuem valor nutritivo significante sendo descartados ao invés de reaproveitados

De acordo com o artigo, aproximadamente 30% dos produtos agroindustriais são perdidos ou desperdiçados ao longo da cadeia produtiva e consumo, o que se torna um agravante dos desafios citados. Além disso, esses resíduos em sua grande maioria apresentam elevadas taxas de nutrientes, como por exemplo o bagaço de cana-de-açúcar, farelo de arroz, e estes por sua vez não são aproveitados e levam ao desperdício.

Por meio do processo biotecnológico, fermentação, que utiliza microrganismos como bactérias e leveduras, pode ser feito a modificação dos componentes desses resíduos, deixando-os mais nutritivos, saborosos, e ainda, aumentar sua vida útil, elevando assim a eficiência do uso dos recursos.

Vale ressaltar a contribuição da fermentação dos resíduos na economia circular, uma vez que estes se tornam matéria-prima para criação de outros, criando um sistema de produção de alimentos sustentável.

O artigo nos traz diferentes formas de como esse processo pode vir a ser aplicado para a valorização dos subprodutos alimentícios:

Resíduos de café (SCG): O bagaço de café é um exemplo trazido pelo artigo, pois normalmente é descartado após a produção do produto final, o café. Dessa forma, os autores trazem que o bagaço pode ser fermentado e produzir bebidas seletivas, usando fermentos como Saccharomyces cerevisiae, o resultado da fermentação é de uma bebida com aroma e sabor agradáveis, transformando um subproduto em um produto com possível valor agregados.

Bagaço de soja (Okara): Okara é um subproduto gerado na produção de leite de soja e tofu, e os autores trazem que pode ser usado para a produção de bebidas probióticas. Os autores ainda mencionam que a fermentação com bactérias probióticas como, Bifidobacterium animalis e Lactobacillus rhamnosus, melhora as propriedades nutricionais de okara e fornecem benefícios à saúde intestinal.

Cascas de beterraba: Após o processamento do vegetal, é comum realizar o descarte das cascas, contudo, elas podem ser fermentadas e produzir cervejas com atividade antioxidante, propriedade já existente no vegetal. Durante a fermentação, os compostos fenólicos que estão nas cascas são liberados e aumentam o valor nutricional da cerveja.

Suco de maçã de descarte: Na produção de sucos em geral, o suco de maçã é comumente utilizado e após seu uso, descartado. Contudo, usando a fermentação, podemos obter novos produtos com valor agregado, como bebidas alcoólicas.

Durante a fermentação, os microrganismos que estão sendo utilizados secretam diversas enzimas que vão catalisar as reações bioquímicas nos substratos, e essas reações resultam nas mudanças na composição química e nutricional dos alimentos.

Enzimas como amilases, proteases e lipases fazem a quebra de carboidratos, proteínas e lipídios complexos em moléculas de tamanho menor, pois dessa forma, são facilmente digeridas e absorvidas pelo organismo, consequentemente, os alimentos fermentados podem ser mais facilmente assimilados pelo organismo, reduzindo desconfortos gastrointestinais e melhorando a absorção dos  nutrientes pelo corpo. E ainda, melhoram a liberação de nutrientes bioativos com propriedades adicionais que não estavam presentes no alimento original.

No artigo, os autores mostram que durante a fermentação de casca de beterraba, as enzimas liberam compostos fenólicos que aumentam a atividade antioxidante, e na fermentação de okara, houve um aumento no conteúdo de fibras dietéticas e compostos fenólicos, devido as liberações das enzimas.

Compostos antinutricionais, são capazes de diminuir a biodisponibilidade de certos nutrientes, com isso, muitas enzimas secretadas na fermentação desempenham o papel de reduzir e eliminar esses compostos.

Os compostos destacados no artigo foram:

Fitatos: Compostos encontrados nos grãos, sementes e leguminosas, que se ligam ao ferro, zinco e outros, e formam um complexo insolúvel. A fitase é a enzima responsável pela quebra dos fitatos e liberação dos minerais ligados a eles.

Saponinas: Podem reduzir a absorção de proteínas e lipídios, quando em altas concentrações possuem caráter tóxico. A enzima responsável pela redução das saponinas é as beta-glicosidases.

Taninos: São os compostos que se ligam às proteínas, e reduzem a digestibilidade, a tanase faz a sua quebra e libera as proteínas e minerais bloqueados.

Glucosinolatos: Encontrados em vegetais crucíferos e interferem na função da tireóide e absorção de iodo. Microrganismos como Lactobacillus plantarum, reduzem os níveis dos glucosinolatos.

Oxalatos: Encontrado em espinafre, salsinha dentre outros, e pode contribuir para a formação de cálculos renais, pois eles formam sais insolúveis de cálcio e magnésio. Na fermentação com bactérias, é possível quebrá-lo e proporcionar a absorção intestinal.

Lectinas: Antinutriente encontrado em grãos, vegetais e legumes que ao se ligam a carboidratos, possuem a capacidade de se ligarem reversivelmente aos carboidratos, podem aglutinar as hemácias, com a fermentação pode-se alterar a estrutura do composto fazendo com que ela não possa mais se ligar aos carboidratos.

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O processo fermentativo pode afetar as propriedades sensoriais e nutritivas de um alimento, principalmente na utilização de polpa e cascas, pois transforma compostos presentes nesses resíduos em novos metabólitos, resultando em sabores mais complexos, aromas intensificados e texturas aprimoradas. Ela aumenta a biodisponibilidade de nutrientes e enriquece o alimento com compostos bioativos, como antioxidantes e vitaminas.

Alguns exemplos de subprodutos usados na fermentação para fabricação de alimentos são farelo de trigo, subprodutos de maracujá e cascas de laranja. O farelo de trigo, fermentado com bactérias ácido-láticas como Lactobacillus plantarum e leveduras como Saccharomyces cerevisiae, é transformado em farinhas fermentadas para pães de fermentação natural, resultando em produtos com sabor mais complexo, textura macia e maior valor nutricional devido à redução de fatores antinutricionais como o ácido fítico. Já os subprodutos de maracujá, combinados ao leite de soja e fermentados com probióticos como Lactobacillus acidophilus, estimulam a produção de folato, gerando um leite fermentado funcional e enriquecido. Por fim, as cascas de laranja, fermentadas com Lactobacillus plantarum, têm seu amargor reduzido pela desglicosilação de flavonoides, como a naringina, sendo transformadas em lanches liofilizados com maior aceitação sensorial e propriedades antioxidantes. Esses processos mostram o potencial da fermentação em agregar valor nutricional e sensorial a resíduos alimentares.

Entretanto, o processo de utilizar subprodutos para fermentação pode apresentar alguns desafios. A qualidade do substrato inicial é essencial, pois resíduos afetados podem impactar negativamente a fermentação, atrasando ou interrompendo o processo e comprometendo a qualidade. Outro obstáculo é o alto custo associado ao pré-tratamento de alguns resíduos e ao uso de enzimas comerciais, mas esse investimento pode ser compensado pela maior eficiência do processo e pelo valor agregado ao produto final. A ética é outro desafio que está relacionado ao comportamento moral de uma sociedade, à moralidade alimentar e às escolhas alimentares abrange um conjunto de princípios éticos na produção e fabricação de alimentos, por isso, é necessário a adoção de regulamentações rigorosas e uma comunicação transparente com o consumidor.

Com isso, podemos correlacionar o uso de subprodutos para fermentação com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU. Eles abrangem tópicos como a “Consumo e produção responsáveis”, “Ação contra a mudança global do clima” e “Indústria, inovação e infraestrutura” que podem ser diretamente ligados às ideias sustentáveis e de inovação biotecnológica presentes no processo de fermentação a partir de resíduos para produção de alimentos. Essa ideia tem como base o reaproveitamento de recursos que seriam antes descartados, mas devido aos constantes estudos, foi possível transformar essa matéria-prima em produtos de alta qualidade para consumo humano.