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Alimentação, Ambiente e Sustentabilidade

As estatísticas da Organização das NaçõesUnidas para a Agricultura e a Alimentação(FAO) indicam que 860 milhões de pessoassofrem de malnutrição no mundo e que 300milhões de crianças com menos de cincoanos morrem, em cada ano, em consequênciade malnutrição ou de infecções que lhe estãoligadas. Segundo a OMS, 1,8 milhares demilhão de seres humanos têm falta de águapotável.

Aumento da população mundial

Aumento de procura de alimento

Últimos 50 anos

o Aumento da poluiçãoo Sobrexploração dos recursos naturais

o Redução da biodiversidade

Produção de Alimentos e Sustentabilidade

O planeta será incapaz de responderhoje à incessante procura de alimentoprovocada pelo crescimentoexponencial da Humanidade e correráo risco de entrar de novo numa épocade grandes fomes?

1960-1970 “Revolução verde”*

Consequências:

diminuição drástica das espécies utilizadas;

grande homogeneidade;

plantas e animais menos resistentes;

utilização crescente de fertilizantes epesticidas.

Actualmente Revolução tecnológica – “Revoluçãodos genes”

*Revolução verde: invenção e disseminação de novas sementes e práticas agrícolas que permitiram um vastoaumento na produção agrícola em países menos desenvolvidos durante as décadas de 60 e 70.

Microbiologia e Indústria Alimentar

7000 a.C.manufactura da cerveja

3500 a.C. fabrico de vinhos

3000 a.C. fabrico de manteiga e queijos etécnica da salga (peixe e carne)

1000 a.C. conservação de carnes e produtosdo mar através da neve; melhoramento dastécnicas de defumação e de produção dequeijos e vinhos.

Louis Pasteur (1822-1895)

PôsPôs emem evidênciaevidência aa actividadeactividade dede microrganismosmicrorganismos nanaalteraçãoalteração dede alimentosalimentos.. EleEle demonstroudemonstrou queque::

A produção do vinho é devida a uma fermentaçãoproduzida por leveduras;

O azedar da cerveja e do vinho era causado por bactériasque contaminavam as bebidas alcoólicas (convertendo oálcool em ácido acético);

O azedar do leite podia ser evitado pelo aquecimento quedestruía as bactérias responsáveis.

Microrganismos

Apresentam, geralmente, dimensõesreduzidas;

Podem apresentar-se: Na forma subcelular (ex.: vírus); Na forma celular (na totalidade do seu ciclo de

vida ou em grande parte desse ciclo);

Podem produzir estruturas pluricelularesobserváveis a olho nu (ex.: certos fungos)mas sempre com baixo grau dediferenciação.

Actividade dos microrganismos sobre os alimentos

ProduçãoProdução de certos alimentos comcaracterísticas específicas, como resultado deprocessos de fermentação;

DeterioraçãoDeterioração dos alimentos, que se tornamimpróprios para consumo humano, comoresultado da utilização dos nutrientes para ocrescimento dos próprios microrganismos;

Podem representar um riscorisco parapara aa saúdesaúdequando são patogénicos e se instalam nosalimentos.

Fermentação e actividade enzimática

A fermentaçãofermentação é uma das vias possíveis de A fermentaçãofermentação é uma das vias possíveis dedegradação dos compostos orgânicos emambiente anaeróbio que permite aosorganismos, através de reacções catalisadaspor enzimasenzimas, utilizar uma parte da energiaarmazenada nas diferentes ligações químicasdas moléculas orgânicas que entram naconstituição dos alimentos.

Através da fermentação, vários alimentos podem sertransformados em excelentes especialidadesgastronómicas (picles, queijos, pão, cerveja, etc.)

Actividade 2 pág. 200Actividade 2 pág. 200

Processos fermentativos– Exemplos tradicionais

A acção das enzimas

Conservação, melhoramento e produção de novos alimentos

A conservação, o melhoramento eprodução de novos alimentos sãoessenciais para aumentar as reservasalimentares e melhorar a qualidade dosalimentos, quer em termos nutritivos,quer ao nível das condições sanitáriasem que são consumidos.

Indústria alimentar

Várias actividades

Objectivos: produção de alimentos saborosos, disponíveis e seguros

Processamento de matérias-primas para produzir alimentosestáveis;

Utilização de microrganismos ou produtos da sua actividade; Distribuição de alimentos até ao consumidor final com

garantias de qualidade.

Sabe o que come? Questões de hoje…

Actividade 6 das pág.s 216 e 217

Alimentos seguros

Alimentos que não prejudicam a saúde doconsumidor quando preparados e ingeridos deacordo com as condições correctas deutilização.

A sua produção requer sistemas de controloeficazes ao longo de toda a cadeia de fabrico edistribuição.

Nestes alimentos, os constituintes ou oscontaminantes que causam perigo à saúdeestão ausentes ou abaixo do limite de risco.

ASAE

Processos de conservação dos alimentos

Deterioração dos alimentos

Crescimento e actividade de microrganismos;

Insectos;

Acção de enzimas do próprio alimento;

Reacções químicas espontâneas não catalisadaspor enzimas;

Alterações físicas causadas pela temperatura,pressão e humidade, entre outras.

Deterioração por microrganismos

Este tipo de deterioração é condicionada: Pelas características físicas e químicas dos

alimentos;

Pelas condições de armazenamento;

Pela forma como os alimentos sãomanipulados.

Deterioração por microrganismos

Se as condições forem favoráveis paratodos, as bactérias têm um crescimentomais rápido do que as leveduras e estastêm um crescimento mais rápido do queos restantes fungos.

É frequente um organismo criarcondições para o desenvolvimento deoutro.

Alimentos perecíveis

Alimentos que se degradam com muitafacilidade e, portanto, requeremcuidados especiais e armazenamento.

São alimentos de curta duração (ex.: leitee derivados, pescado, etc.).

Alimentos não perecíveis

São alimentos de consistência seca, comoarroz, massas, açúcar, farinhas, e feijãouma vez que possuem um baixo teor deágua.

Microrganismos contaminantes

Podem ter diversas proveniências:

Utensílios e recipientes utilizados;

Solo;

Água;

Ar;

Ser humano.

Cuidados a ter com os alimentos em casa

Guardar separadamente alimentoscozinhados e alimentos não cozinhados;

Não recongelar alimentos descongelados;

Não expor os alimentos ao ar na superfíciede trabalho.

Conservação de alimentos

VantagensVantagens:: Dilatação do tempo durante o qual os alimentos

podem ser consumidos com segurança; Desenvolvimento de características apreciadas; Dietas mais variadas e equilibradas,

independentes da sazonalidade; Aumento da higiene alimentar; Facilidades na preparação dos alimentos.

Objectivos da conservação

Prevenir a decomposição por microrganismos;

Evitar ou retardar a auto-decomposição doalimento por acção das próprias enzimas ou dereacções químicas espontâneas não catalisadaspor enzimas (como a oxidação);

Impedir danos provocados por insectos e outrosanimais ou causas mecânicas.

Factores da conservação

AssepsiaAssepsia: previne o acesso dos microrganismosaos alimentos;

RemoçãoRemoção dede microrganismosmicrorganismos: retiramicrorganismos existentes;

CalorCalor: mata os microrganismos porque causa adesnaturação das proteínas e das enzimasnecessárias ao metabolismo;

FrioFrio: retarda as reacções químicas e a acção dasenzimas do alimento e inibe ou reduz ocrescimento e a actividade dos microrganismos,mas não os mata;

ReduçãoRedução dede águaágua: inibe o crescimento dosmicrorganismos e a actividade enzimática noalimento;

EfeitosEfeitos osmóticososmóticos: em meio hipertónico, poradição de sal ou açúcar, ocorre a plasmólise dosmicrorganismos;

ModificaçãoModificação dada atmosferaatmosfera: cria condiçõesanaeróbias que impedem o crescimento demicrorganismos, por desnaturação das enzimas;

IrradiaçãoIrradiação: radiações, como os raios UV e asradiações ionizantes, têm acção germicida eretardam a germinação de sementes e amaturação de frutos;

AcidezAcidez: inibe ou reduz o crescimento eactividade de microrganismos, pordesnaturação das enzimas;

AditivosAditivos: inibem o crescimento e actividade demicrorganismos, a autólise do alimento eretardam a oxidação.

Factores da conservação

A combinação de dois ou mais factores de conservação permite reduzir a

intensidade de cada um, diminuindo os efeitos negativos associados a cada

factor em particular.

Conservação de alimentos

VerVer quadro pág. quadro pág. 219219

Estas técnicas nem sempre impedem aproliferação de microrganismos;

Todos os métodos de conservação devemser sujeitos a rigorosos controlos dequalidade.

Controlo de qualidade dos alimentos

Os métodos de controlo de qualidade devem sersimples e rápidos (a maioria dos alimentos éperecível) e estar em contínua actualizaçãoporque: Novos agentes biológicos têm vindo a ser

reconhecidos como patogénicos; Novos compostos químicos têm vindo a ser

implicados em casos de intoxicação alimentar; Novas tecnologias industriais têm vindo a ser

desenvolvidas, obrigando a novas necessidades decontrolo.

Melhoramento e produção de novos alimentos

Como produzir maiorquantidade de alimentos?

Qual o contributo da indústriana produção e processamentode alimentos?

Mais e melhores alimentos

A população humana está a atingir os limites dasuperpopulação situando-se, actualmente, nos6300 milhões de indivíduos.

Muitos são os peritos que admitem não haver,em breve, recursos que cheguem sendo já muitasas carências alimentares, sobretudo em paísesmenos desenvolvidos.

As biotecnologias assumem particular destaqueno melhoramento e na produção de alimentosem larga escala, podendo contribuir para umaresposta à procura mundial de alimentos.

Produtos do metabolismo dos microrganismos

A selecção de estirpesestirpes de organismosfermentativos e a manipulação decondiçõescondições, como temperatura, pH ecomposição atmosférica, tornam possívela obtenção de produtos fermentados demelhor qualidadequalidade, em maior quantidadequantidadee variedadevariedade.

Eficiência do processo microbiano

Define-se por dois parâmetros:

RendimentoRendimento: diz respeito ao grau debioconversão do substrato;

ProdutividadeProdutividade: representa a rapidez como processo ocorre.

A cultura de microrganismos emfermentadores, em condições controladas,permite produzir grandes quantidades desubstâncias utilizadas como aditivosaditivosalimentares.

PorPor exemploexemplo:: Aminoácidos usados como adoçantes (p.e. o

ácido aspártico e o ácido glutâmico); Ácido cítrico (ácido orgânico) usado como

regulador de acidez.

pág. 223

Imobilização de enzimas

Consiste em circunscrever a acção das enzimasa uma região restrita do fermentador,assegurando a sua utilização de forma repetidaou contínua.

Facilita a recolha dos produtos.

Aumenta a pureza dos produtos.

Permite a reutilização das enzimas.

Protege as enzimas das variações detemperatura e pH.

Ver fig. 31 e quadro pág. 224

Utilização das enzimas imobilizadas

Produção de antibióticos;

Redução dos níveis de lactose no leite;

Conversão da glicose em frutose;

Produção de biossensores.

Biossensores

Têm a função de detectar e analisar tantoquantitativa como qualitativamente a presençade uma certa molécula num determinado meio,isto com resposta em tempo real e sem etapasintermediárias de processo. Para isso, osbiossensores possuem sempre um agentebiológico de reconhecimento que os diferenciade qualquer outro tipo de sensor. Exemplos: biossensores para detectar álcool,

drogas, glicose…

Transformações biotecnológicas dos alimentos

Transformação por catálise microbiana

Transformação por catálise enzimática

Transformação genética

Exploração das potencialidades da Biosfera

BiosferaBiosfera: é a parte do planetaocupada pelos seres vivos.Geralmente, o conceito inclui oconjunto de todos osecossistemas1 da Terra, ou seja,todos os organismos vivos e seushabitats.

Relaciona-se com os conceitos degeosfera, hidrosfera e atmosfera.

1 Ver figuras 37, 38 e 39 das págs 233/4/5

Exploração da Biosfera A diversidade de elementos e de interacções na

Biosfera possibilita as transformações de energia ea circulação de materiais entre o meio biótico e oabiótico que garante aos organismos a manutençãodas suas funções vitais.

O crescimento da população humana tem sidoacompanhada por um aumento da exploração dosrecursos da biosfera e pela introdução dedesequilíbrios.

Para fazer face à procura crescente de recursosalimentares, o Homem desenvolveu estratégias quepermitem aumentar estes recursos.

Diversidade biológica aumenta acapacidade de resistência dos organismos

Intervenção humana progressiva aolongo da história da Terra

Sociedades tecnológicas diminuição daqualidade de vida da Terra

73% da superfície terrestre ameaçada pelasactividades humanas

Redução da biodiversidade

Destruição de habitats;

Introdução de espécies exóticas;

Poluição;

Comercialização de seres com valor comercial;

Caça e pesca intensivas;

Aumento da população humana.

Preservação da biodiversidade

Protecção dos indivíduos de cadaespécie;

Protecção dos habitats.

Destruição de habitats DesflorestaçãoDesflorestação (actividade 9 pág. 237)

Obtenção de áreas para a agricultura e a pecuária; Construção de estradas; Urbanização; Sobrexploração de madeiras; Incêndios; Poluição atmosférica; Introdução de espécies invasoras.

AgriculturaAgricultura: policultura vs monocultura (act. 10 pág. 239)

Degradação dos solos Erosão (processo natural); Acção humana (potencia a erosão e podelevar à desertificação).

( degradação biológica)

Outras estratégias

Intervenção humana na Biosfera alteraçõesnos ecossistemas

Soluções: Criação de áreas protegidas da sobrexploração Gestão integrada dos ecossistemas

• Cultivo de plantas e criação de animais• Controlo de pragas

Cultivo de plantas e criação de animais

Reprodução selectiva em plantas• Clonagem de plantas;

• Clonagem por micropropagação;

• Regeneração de plantas a partir de protoplastos;• Engenharia genética no melhoramento de plantas.

Reprodução selectiva em animais• Engenharia genética na criação de animais