Recurso 06 – Estudo regulatório: proteínas vegetais
O conceito adquirido pelos consumidores de que uma alimentação à base de vegetais é mais saudável e sustentável ambientalmente do que as de proteínas de origem animal tem impulsionado o mercado à procura de novas fontes proteicas de origem vegetal. (Pimentel e Pimentel, 2003). O mercado de plant-based é extremamente promissor, já que existe um aumento na procura de substitutos de carne, com diversas oportunidades de crescimento. Contudo, para substituir a proteína de origem animal, são necessárias matérias primas de origem vegetal que atendam às propriedades nutricionais, funcionais e sensoriais dos produtos similares e tradicionalmente consumidos (Hoek et al., 2011). A maior diferença entre as matrizes de origem animal com relação a vegetais consiste na composição, sendo que as animais basicamente são compostas de água, proteína e gordura. Embora as proteínas de origem vegetal também contenham estes componentes, em geral, apresentam outros constituintes que diluem a fração proteica na matriz alimentar. Além da água, apresentam carboidratos simples e complexos, dentre os quais, fibra alimentar, amido e óleo. Portanto, o desenvolvimento de novos ingredientes proteicos requer sua caracterização funcional e nutricional, de maneira a possibilitar sua adequada aplicação como proteína análoga. Para que as proteínas vegetais sejam utilizadas em substituição às proteínas animais, ou como ingredientes em alimentos protéicos, precisam apresentar funcionalidade tecnológica. Estas propriedades são determinantes para definir seu leque de aplicação e aceitação pelo consumidor. Portanto, para melhoria destas funcionalidades, tais como solubilidade, capacidade de retenção de óleo/água, geleificante, emulsificante ou espumante são realizadas modificações químicas, enzimáticas e mecânicas para sua funcionalização e aplicação. De modo a garantir a inocuidade do consumo das proteínas vegetais também se faz necessário o conhecimento dos contaminantes químicos potenciais das diferentes culturas e ainda aqueles residuais dos processos aplicados. Assim, são destacados neste documento os contaminantes já relatados na literatura que requerem monitoramento do residual aceitável. Diante da possibilidade de introdução de novas proteínas vegetais, é importante conhecer sua qualidade nutricional. São destacados os critérios e métodos disponíveis para avaliação de seu valor biológico, em especial a importância da presença e teor dos aminoácidos essenciais. Não menos relevante é a digestibilidade proteica e ausência de fatores considerados antinutritivos e tóxicos na proteína vegetal. Muitas vezes são aplicados tratamentos físico-químicos para o controle destes fatores, que são sucintamente descritos. Apesar de muitas fontes proteicas vegetais já fazerem parte da dieta da população, muitas vezes é necessário reavaliar sua segurança, dada a possibilidade de introdução de novas formas de apresentação e de maior incidência no cardápio médio do consumidor.
Recurso 05 – Estudo regulatório: fermentação
Para a análise do cenário regulatório internacional de proteínas obtidas por fermentação, foram levantadas informações sobre a legislação vigente (leis, decretos, regulamentos, diretrizes) aplicáveis a proteínas alternativas produzidas por fermentação na União Europeia, Estados Unidos, Canadá, Austrália e Nova Zelândia, Singapura, Israel, China, Índia e Japão. Além da legislação internacional foram também incluídas as diretrizes do Codex Alimentarius. É importante enfatizar que em todos estes países a regulação é geral para “novel foods”. Na medida da disponibilidade, destacamos os itens que tratam especificamente de proteínas obtidas por fermentação.
Recurso 04 – Estudo regulatório: carne cultivada
A pesquisa em relação à produção de proteína a partir de cultura de células vem crescendo aceleradamente nos últimos 6 anos. Diversos grupos ao redor do mundo vêm pesquisando condições de cultivo mais apropriadas e eficientes para produção de carne por cultura de células em escala industrial, que permitam que o processo seja seguro, menos custoso e mais rentável. Diversas startups têm se dedicado ao tema, porém nenhuma delas ainda apresenta um modelo econômico de larga escala de produção. Apesar de a tecnologia estar mais desenvolvida para cultura de células animais, para produção de carne de bovino, suíno e frango, pescados e frutos do mar, processos similares já se mostraram viáveis para produção de proteínas de leite, colágeno e ovos. Uma cadeia produtiva inteira está se formando ao redor do tema, desde fornecedores de linhagens celulares, meios de cultura, design de bioprocessos e fabricação de biorreatores, otimização de processos biotecnológicos, biomateriais para suportes (scaffolds) e tecnologias para downstreaming do processo de produção de proteína por cultura celular. O interesse é crescente e muita pesquisa e investimento têm sido dedicados ao desenvolvimento dessa tecnologia. Paralelamente, órgãos reguladores e o setor produtivo já estão buscando estruturar o marco regulatório para garantir a segurança do produto e viabilizar sua comercialização. De acordo com a Organização de Alimentos e Agricultura dos Estados Unidos, o setor da agropecuária representa 18% da emissão de gases de efeito estufa, 30% da ocupação da superfície terrestre, 70% de toda a agricultura mundial e 8% do consumo de água (FAO 2009; Bhat et al. 2019). Ainda assim, a demanda de consumo de carne tende a dobrar até 2050, fazendo com que a produção da carne na forma tradicional não seja sustentável (Henchion et al. 2017). Em relação às questões de sustentabilidade durante a produção de carne, é preciso considerar não só a emissão de CO2 pela fermentação entérica durante a criação dos animais; mas também as atividades relacionadas à produção de ração, como o uso de fertilizantes e pesticidas, uso de terra e consumo de água pela agricultura, além dos produtos veterinários para tratamento dos animais. A produção de carne utilizando animais é considerada ineficiente, uma vez que os animais consomem grandes quantidades de alimentos, sendo a maior parte da energia gasta com o seu próprio metabolismo e na produção de tecidos não comestíveis (como ossos, tendões e couro). Em contrapartida, a estrutura da carne cultivada não contém miudezas ou componentes não comestíveis, o que não apenas reduz o tempo de produção, mas também diminui a quantidade de nutrientes necessária por quilograma de carne. Em termos de consumo de água e emissão de gases de efeito estufa, o cultivo de carne é mais eficiente, porém, em relação a parâmetros energéticos só será benéfico se acompanhado de energia renovável (Bhat et al. 2019). Ainda, acredita-se que o uso de células cultivadas permitiria o controle no uso de antibióticos na produção, reduzindo seu consumo, bem como problemas relacionados à resistência de microrganismos pelo seu uso na agropecuária. A produção de carne cultivada também está embasada em aspectos éticos em relação ao uso de animais para a alimentação humana. Considera-se que a indústria da carne em geral (gado, aves ou suínos) apresenta condições críticas de criação, como super-confinamento e maus tratos. Ainda, inevitavelmente, exige o abate animal para obtenção do produto final. O risco de disseminação de doenças infecciosas por microrganismos, como Salmonella e Listeria, também é minimizado na produção de carne cultivada, uma vez que permite que haja maior controle na manipulação de nutrientes e das condições assépticas da produção. A carne produzida pode passar por um rigoroso controle de qualidade, permitindo que se tenha um produto final livre de infecções, doenças, parasitas, ou mesmo contaminantes químicos. Além disso, com maior controle sobre os ingredientes adicionados, tipo de células e sua iferenciação sob este sistema, a composição do produto desenvolvido poderá vir a ser adaptada de acordo com as demandas dos consumidores.
Recurso 03 – Série tecnológica (fermentação)
Há centenas de anos a fermentação tem sido usada para conservar alimentos e melhorar seu valor nutritivo. No século XX esse processo expandiu-se para uma gama muito mais ampla de aplicações, abrangendo química industrial, biomateriais, medicamentos, combustíveis e aditivos alimentares avançados. No século XXI está ocorrendo um novo salto tecnológico, com a produção em larga escala de proteínas alternativas às de origem animal e vegetal tradicionais. Os agentes de fermentação são microrganismos amplamente distribuídos na natureza, incluindo bactérias, fungos e algas. As bactérias são microrganismos unicelulares procariontes usados tradicionalmente na fabricação de produtos lácteos, cárneos e vegetais fermentados, como iogurte, salame e chucrute, por exemplo. Já os fungos são microrganismos eucariontes divididos em dois grupos: as leveduras, fungos unicelulares muito usados na fermentação de pães e bebidas alcoólicas; e os fungos filamentosos (também chamados de bolores), pluricelulares, compostos de longos filamentos de células (hifas) que se ramificam e se entrelaçam formando os micélios. Os bolores são tradicionalmente usados na fabricação de queijos (curados por fungos azulados ou brancos) e alimentos orientais como tempeh, natto e misso. As algas constituem um grande e diversificado grupo de organismos, incluindo espécies autotróficas unicelulares ou multicelulares, que produzem a energia necessária ao seu metabolismo por meio de fotossíntese. A fermentação tem sido utilizada atualmente de três formas para incrementar o suprimento de proteínas na dieta humana: a) Fermentação tradicional, na qual são adicionados microrganismos vivos a uma matriz proteica de origem vegetal ou animal, com a finalidade de, por meio da sua multiplicação e da produção de compostos de metabolismo, desenvolver características sensoriais mais atrativas e/ou melhorar o valor nutricional e a biodisponibilidade das proteínas. b) Fermentação para produção de biomassa, na qual são adicionados microrganismos vivos a um substrato nutritivo natural ou a um meio de cultura formulado, com a finalidade de promover a multiplicação das células microbianas e, posteriormente, utilizar o próprio microrganismo (ou seja, a biomassa celular) como fonte de proteínas e outros constituintes de interesse alimentar. c) Fermentação de precisão, na qual o material genético que codifica uma determinada proteína em uma planta ou animal (doador) é inserido em um microrganismo (hospedeiro) de crescimento rápido e eficiente, que é então cultivado por fermentação para formar a proteína desejada em grande quantidade. Essa pode ser subsequentemente separada das células hospedeiras e purificada, resultando numa molécula idêntica à produzida na planta ou animal, com as mesmas características sensoriais e funcionais da original nos alimentos aos quais seja incorporada. A fermentação de precisão, além de ser utilizada para produção de proteína, também é aproveitada na produção de importantes ingredientes para o setor de plant-based, como aromas, gorduras, vitaminas, pigmentos, entre outros.
Recurso 02 – Série tecnológica (carne cultivada)
A pesquisa em relação acerca da produção de carne cultivada vem crescendo aceleradamente nos últimos seis anos. Diversos grupos ao redor do mundo vêm pesquisando condições de cultivo mais apropriadas e eficientes para produção em escala industrial, que permitam um processo seguro, menos custoso e mais rentável. Apesar da tecnologia estar mais desenvolvida para cultura de células animais, para produção de carne de bovino, suíno e frango, pescados e frutos do mar, processos similares têm sido desenvolvidos para produção de leite, colágeno e ovos. Uma cadeia produtiva inteira está se formando ao redor do tema, desde fornecedores de linhagens celulares, meios de cultura e design de bioprocessos até a fabricação de biorreatores, otimização de processos biotecnológicos, biomateriais para suportes (scaffolds) e tecnologias para downstreaming do processo de produção de carne cultivada. O interesse é crescente, e tem se dedicado muita pesquisa e investimento ao desenvolvimento dessa tecnologia. Paralelamente, órgãos reguladores e o setor produtivo já buscam estruturar o marco regulatório para garantir a segurança do produto e viabilizar sua comercialização. Estudos anteriores demonstram que o setor da agropecuária representa 30% da ocupação da superfície terrestre e 70% das terras agrícolas (Bhat, Morton, Mason, Bekhit, & Bhat, 2019). Ainda assim, a demanda de consumo de carne tende a dobrar até 2050, fazendo com que a produção da carne na forma tradicional não seja sustentável (Henchion, Hayes, Mullen, Fenelon, & Tiwari, 2017). Em relação às questões de sustentabilidade durante a produção de carne, é preciso considerar não só a emissão de CO2 pela fermentação entérica durante a criação dos animais, mas também as atividades relacionadas à produção de ração, como o uso de fertilizantes e pesticidas, uso de terra e consumo de água pela agricultura, além dos produtos veterinários para tratamento dos animais. A produção de carne utilizando animais é considerada ineficiente, uma vez que esses seres consomem grande quantidade de alimentos, sendo a maior parte da energia gasta com o seu próprio metabolismo e na produção de tecidos não comestíveis (como ossos, tendões e couro). Em contrapartida, a estrutura da carne cultivada não contém miudezas ou componentes não comestíveis, o que não apenas reduz o tempo de produção, mas também diminui a quantidade de nutrientes necessária por quilograma de Carne. Em termos de consumo de água e emissão de gases de efeito estufa, o cultivo de carne tem potencial para ser mais eficiente que a carne convencional (Bhat et al., 2019). Ainda, acredita-se que o uso de células cultivadas permitiria o controle no uso de antibióticos na produção, reduzindo seu consumo, bem como os problemas relacionados à resistência antimicrobiana pelo seu uso na agropecuária. A produção de carne cultivada também está embasada em aspectos éticos em relação ao uso de animais para a alimentação humana. Considera-se que a indústria da carne em geral (gado, aves ou suínos) apresenta condições críticas de criação, como superconfinamento e maus tratos. Ainda, inevitavelmente, exige o abate animal para obtenção do produto final. O risco de disseminação de doenças infecciosas por microrganismos, como os do gênero Salmonella e Listeria, também é minimizado na produção de carne cultivada, uma vez que permite maior controle das condições assépticas da produção. A carne produzida pode passar por um rigoroso controle de qualidade, possibilitando que se tenha um produto final livre de infecções, doenças, parasitas ou mesmo contaminantes químicos. Além disso, com maior controle sobre os ingredientes adicionados, tipo de células e sua diferenciação sob esse sistema, a composição do produto desenvolvido poderá vir a ser adaptada de acordo com as demandas dos consumidores.
Recurso 01 – Série tecnológica (plant-based)
O conceito adquirido pelos consumidores de que uma alimentação à base de vegetais é mais saudável e sustentável ambientalmente do que as de uma dieta baseada em proteínas de origem animal tem impulsionado o mercado na procura de novas fontes proteicas de origem vegetal (Pimentel & Pimentel, 2003). O mercado de plant-based é extremamente promissor, já que existe um aumento na procura de substitutos de carne, com diversas oportunidades de crescimento. Contudo, para substituir a proteína de origem animal são necessárias matérias-primas de origem vegetal que atendam às propriedades nutricionais, funcionais e sensoriais dos produtos similares e tradicionalmente consumidos (Hoek et al., 2011). A maior diferença entre as matrizes de origem animal e vegetal consiste na composição, sendo que as animais basicamente são formadas por água, proteína e gordura. Embora as fontes proteicas de origem vegetal também contenham esses componentes, em geral apresentam outros constituintes que diluem a fração proteica na matriz alimentar. Além da água, possuem carboidratos simples e complexos, como fibra alimentar, amido e óleo. Portanto, o desenvolvimento de novos ingredientes proteicos requer sua caracterização funcional e nutricional, de maneira a possibilitar uma aplicação adequada como proteína análoga. Para que as proteínas vegetais sejam utilizadas em substituição às animais, ou como ingredientes em alimentos proteicos, precisam apresentar funcionalidades tecnológicas. Essas propriedades são determinantes para definir o leque de aplicação da proteína e sua aceitação pelo consumidor. Portanto, para melhoria dessas funcionalidades, tais como solubilidade, capacidade de retenção de óleo/água, geleificação ou emulsificação, são realizadas modificações químicas, enzimáticas e mecânicas para sua funcionalização e aplicação. Diante da possibilidade de introduzir novas proteínas vegetais, é importante conhecer sua qualidade nutricional. São destacados os critérios e métodos disponíveis para avaliação de seu valor biológico, em especial a importância da presença e teor dos aminoácidos essenciais. Não menos relevante é a digestibilidade proteica e a ausência de fatores considerados antinutritivos e tóxicos na proteína vegetal. Muitas vezes são aplicados tratamentos físico-químicos para o controle desses fatores. Apesar de muitas fontes proteicas vegetais já serem parte da dieta da população, muitas vezes é necessário reavaliar sua segurança, dada a possibilidade de introdução de novas formas de apresentação e de maior incidência no cardápio médio do consumidor.
Recurso 10 – Oportunidades e desafios na produção de produtos feitos de plantas análogos aos produtos animais
Com o intuito de acelerar a inovação na indústria de proteínas alternativas, o The Good Food Institute Brasil fez uma pesquisa com profissionais das indústrias de ingredientes e de processamento de produtos vegetais, a fim de identificar os maiores desafios no desenvolvimento de produtos vegetais análogos aos produtos animais com a qualidade, preço e as características sensoriais buscadas pelos consumidores. Por meio do questionário “Oportunidades e Desafios na Produção de Produtos Feitos de Plantas Análogos aos Produtos Animais”, foram compiladas oportunidades de pesquisa para o avanço deste setor através de 18 perguntas relacionadas ao contexto prático dos participantes. As questões abordavam especificidades das frentes de ingredientes, processos de produção e produto final. Foram recebidas 25 respostas de 21 empresas atuantes nas indústrias do mercado de produtos feitos de plantas no Brasil atualmente. A maioria dos respondentes da pesquisa (72%) ocupam os cargos de direção, gerência ou são sócios em suas respectivas empresas e atuam principalmente nas frentes de Pesquisa e Desenvolvimento (32%), Alta Direção e Negócios (24%) e Alimentos, ingredientes e produtos (24%). A partir das informações compartilhadas, o GFI Brasil identificou 7 (sete) linhas de pesquisa prioritárias para o avanço do mercado de produtos feitos de plantas (plant-based) no Brasil.
Recurso 07 – Estudo nutricional 2022
A expansão do mercado de produtos vegetais análogos (plant-based), que mimetizam as características sensoriais de produtos de origem animal, viabiliza uma oferta mundial mais diversificada de alimentos, despertando o interesse dos consumidores, atraindo financiamento para pesquisa e promovendo o mercado de proteínas alternativas. Uma das questões mais importantes está relacionada aos potenciais benefícios nutricionais que os produtos plant-based podem proporcionar aos consumidores. Nesse cenário, o conceito de alimentos ultraprocessados (AUP), da classificação NOVA, suscita um debate sobre os reais impactos nutricionais, sociais e ambientais que os produtos plant-based podem causar, uma vez categorizados como tais. Permaneceriam válidas as premissas dessa classificação em relação a essa nova categoria de alimentos? Motivados por essa questão, surgiu a necessidade de investigar e comparar a composição nutricional e os aditivos utilizados nas formulações dos produtos de origem animal (produtos tradicionais) com os seus análogos plant-based. A análise foi conduzida a partir de dados coletados nos rótulos de almôndegas, empanados, hambúrgueres, linguiças e kibes de origem animal e vegetal. Os produtos cárneos plant-based indicaram aspectos nutricionais positivos em relação à nova regulamentação para rotulagem frontal de teores de gordura saturada e sódio, quando comparados aos produtos tradicionais.
Recurso 09 – Glossário de carne cultivada
O Glossário de Carne Cultivada encomendado pelo The Good Food Institute e desenvolvido pela empresa Tubanharon Process Engineering é um documento com uma vasta lista de termos relacionados à tecnologia de cultivo celular, incluindo cultura de células, engenharia de tecidos e bioprocessamento. Os termos aqui listados e suas respectivas definições foram organizados em ordem alfabética e estão acompanhados da sua respectiva versão em inglês. Considerando que a temática de carne cultivada é ampla e multidisciplinar, este glossário contém siglas, abreviaturas, conceitos e termos de jargão (terminologia técnica específica) que abrangem as áreas das ciências biológicas, engenharias, tecnologia de alimentos, além de termos regulatórios. O principal objetivo deste documento é apresentar termos desconhecidos para o leitor interessado em carne cultivada e tecnologias de agricultura celular, além de funcionar como material de referência para um especialista nestes temas. O material aqui apresentado deve ser útil a todos os agentes interessados em carne cultivada, em particular aos que desejam promover os processos de produção desta tecnologia, e que desejam aprender, utilizar ou consultar termos que podem estar envolvidos em seus projetos de pesquisa, desenvolvimento, empreendimento ou regulamentação, sejam eles agentes acadêmicos, do ambiente de negócios, governamentais, públicos ou privados.