Proteínas alternativas e como podem desafiar o status-quo do sistema alimentar

Rouyu Wu está empenhada em ligar tecnologias limpas aos mercados para um futuro sustentável e começou a voluntariar-se para a Solar Impulse Foundation em 2020. Actualmente é Directora de Inovação e Investimento na Dao Foods Inc., um investidor e incubadora em fase inicial com foco na indústria de proteínas alternativas da China para apoiar as empresas investidas e as operações de incubadora em inovação, finanças, investimento e financiamento, e actividades industriais.

Fornecer à crescente população uma nutrição suficiente e de alta qualidade é uma tarefa urgente. Os sistemas alimentares são responsáveis por 23-42% das emissões globais de gases com efeito de estufa e os alimentos de origem animal são considerados como os maiores contribuintes. Por outro lado, a insegurança alimentar e a subnutrição continuam a ser generalizadas com mais de 188 milhões de crianças com menos de 5 anos de idade, ou demasiado pequenas para a sua idade ou demasiado magras para a sua altura. As mudanças alimentares no sentido de alimentos mais sustentáveis podem mitigar as alterações climáticas, trazer benefícios para a saúde e apoiar os ODS, tal como solicitado no último Sexto Relatório de Avaliação do IPCC. Parte desta mudança pode ser apoiada através do desenvolvimento de produtos proteicos alternativos.

Os três principais pilares da tecnologia proteica alternativa

Os produtos proteicos alternativos são aqueles que reproduzem a experiência sensorial e os benefícios nutricionais da ingestão de alimentos de origem animal. Os produtos vão desde produtos lácteos, ovos, carne a peixe e marisco. Os formatos dos produtos são diversos, incluindo mas não limitados a produtos frescos, produtos 3R (prontos a comer, prontos a aquecer e prontos a cozinhar), alimentos funcionais, snacks a ingredientes e aditivos alimentares de origem animal, comerciais ou domésticos. Diferentes produtos e aplicações requerem diferentes inovações e desenvolvimentos tecnológicos. Globalmente, os três principais pilares da tecnologia de proteínas alternativas são reconhecidos neste sector nascente mas em rápido crescimento como proteínas de origem vegetal, proteínas derivadas da fermentação microbiana e proteínas cultivadas em células.

Proteínas à base de plantas

Os ingredientes vegetais provêm de culturas e são processados através de meios mecânicos, químicos ou biológicos para substituir compostos funcionais ou nutricionais nos produtos animais, tais como proteínas, lípidos, fibras, e muito mais. O desenvolvimento das culturas, a optimização dos ingredientes e a formulação e fabrico do produto final, são as três fases gerais em que a I&D é jogada.

Soja, ervilhas, arroz, trigo, feijão mungo são mais comummente utilizados como matérias-primas devido às suas características nutricionais, funcionais, e de processamento. Cientistas e empresários procuram novas fontes de proteínas no reino vegetal, tais como feijão fava, lentilha de pato e colza. O ingrediente super-herói da Sustainable Planet Ltd, proteína de lentilha-de-água, é um destes ingredientes novos altamente esperados. Ao mesmo tempo, recorre-se ou está em desenvolvimento uma gama de técnicas de reprodução, desde métodos de reprodução convencionais até métodos modernos de engenharia genética, para optimizar o conteúdo proteico, qualidade e função das culturas. Por exemplo, os grãos de soja sem sabor a beany inerente podem poupar trabalho de processamento a jusante e aumentar a aceitação do consumidor.

A investigação e o desenvolvimento também desempenham um papel, uma vez produzidas estas culturas. As plantas são moídas, extraídas e processadas em fracções de ingredientes purificados e concentrados, geralmente sob duas formas, concentrados ou isolados de proteínas. Nesta altura, algumas proteínas vegetais são ainda submetidas a um processamento adicional, como a hidrólise, para melhorar as suas propriedades funcionais para aplicações específicas.

Finalmente, durante a fase de formulação e fabrico do produto, água, óleo, aglutinantes alimentares, aditivos, aromatizantes e outras formulações são adicionados a ingredientes de base reconstituídos para alcançar a textura e os atributos sensoriais desejados. Posteriormente, a mistura de ingredientes é estruturada e moldada em produtos finais através de uma variedade de métodos, tais como estiramento, prensagem, dobragem, estratificação, extrusão, impressão 3D, e muito mais. Os produtos alimentares 3R da Garden Gourmet à base de plantas, incluindo hambúrgueres, salsichas, e muitos mais estão disponíveis para que os consumidores obtenham um sabor.

Proteínas derivadas da fermentação microbiana

Os seres humanos têm uma longa história de utilização da tecnologia de fermentação. A fermentação é o processo de produção de biomassa de células inteiras ou fracções valiosas da mesma, baseado no crescimento de qualquer espécie microbiana num ambiente controlado. A fermentação é altamente antecipada devido à sua capacidade de produzir alimentos de uma forma ultra-eficiente. Existem três tipos de fermentação que são utilizados no sector das proteínas alternativas: fermentação tradicional, fermentação de biomassa, e fermentação de precisão.

Alguns dos nossos alimentos favoritos como vinho, cerveja, pão e iogurte, baseiam-se na fermentação tradicional. A utilização de microrganismos activos de origem natural, como a levedura, em matérias-primas como a massa de farinha dá propriedades organolépticas e nutricionais únicas aos produtos resultantes. A comida tradicional indonésia, o tempeh, é um grande exemplo. O feijão é fermentado pelo fungo Rhizopus e comprimido em bolos densos e mastigados com uma textura carnosa. É agora uma alternativa à carne vegana da moda. Embora o processo utilizado para a fermentação da biomassa seja semelhante à fermentação tradicional, depende da proliferação de microrganismos que têm eles próprios um elevado teor proteico. Os fungos e as algas são dois tipos de microrganismos comummente utilizados na fermentação da biomassa. Nesta onda microbiana, a proteína baseada em Euglena gracilis de Noblegen e a proteína baseada em Chlorella de Alver não estão atrás. Para além dos outros dois métodos, a fermentação de precisão utiliza microrganismos como fábricas de células para produzir moléculas alvo. Durante o processo, um fragmento de ADN da molécula alvo é inserido num microorganismo hospedeiro. Leveduras, bactérias, microalgas, ou fungos, são escolhidos em função da molécula alvo mais adequada. A fermentação de precisão não é novidade na indústria biofarmacêutica. A insulina sintética é o primeiro produto a sair deste método de produção. Muito esperada pela indústria alimentar, pode ser utilizada para fazer proteínas, gordura, aromatizantes, vitaminas, pigmentos corantes, e muito mais.

Imagem de Chokniti Khongchum de Pixabay

Como os microrganismos desempenham um papel fundamental na fermentação, o desenvolvimento de estirpes está no topo da prioridade para a inovação. Estima-se que mais de 99% dos triliões de microrganismos na Terra ainda não foram descobertos. O método de rastreio de alto rendimento, a engenharia genética avançada e a aprendizagem de máquinas são algumas das tecnologias promissoras neste campo. A optimização do substrato e a concepção de bioprocessos são outras prioridades fundamentais de inovação. Estão intimamente relacionados com o custo e a escalabilidade. As empresas utilizam subprodutos agro-alimentares como o okara como substratos de fermentação. Não só reduz o custo de aquisição de matéria-prima, como também cria uma economia circular. A Folha BioSolar da Arborea é uma tecnologia de biorreator® de membrana que permite uma transferência hiper-eficiente de gás e controlo de temperatura, mantendo ao mesmo tempo condições óptimas de crescimento para o cultivo de microalgas.

Proteínas cultivadas por células

Este método baseia-se na colheita de células estaminais a partir de uma biópsia do animal alvo e depois desenvolvidas em linhas celulares reprodutíveis prontas para a proliferação. As células são então cultivadas a altas densidades e volumes em bioreactores controlados. As células são alimentadas com uma solução rica em nutrientes a fim de proliferar e diferenciar-se, formando subsequentemente músculo, gordura e tecido conjuntivo que compõe a carne

O desenvolvimento de linhas celulares, a optimização das funções e a redução de custos dos meios de crescimento, e as tecnologias de andaimes habilitados pela engenharia de tecidos e ciência dos materiais são fundamentais para o desenvolvimento de produtos cultivados com células.

Perspectivas do mercado de proteínas alternativas

As vendas globais a retalho de substitutos de carne e marisco à base de plantas (refrigerados, congelados, e estáveis nas prateleiras) estão estimadas em 5,6 mil milhões de dólares, mais 17% do que no ano passado, segundo o Euromonitor e o Good Food Institute. A Europa Ocidental e a América do Norte estão entre as regiões mais maduras, com vendas de 2,6 mil milhões e 2,1 mil milhões de dólares, respectivamente. Da mesma fonte, o mercado mundial de carne está estimado em 1,7 triliões de dólares. A carne vegetal (mercado retalhista) é responsável por menos de 0,5% do consumo global.

O potencial de crescimento do mercado é enorme. Embora muitos estudos de mercado dêem previsões diferentes, existe uma tendência global globalmente consistente de crescimento. O Barclays prevê que o mercado global de substituição de carne poderá atingir $140 biliões de dólares em vendas até 2029, enquanto a Ernst & Young estima que a dimensão total do mercado poderá atingir $153 biliões até 2030 e a BCG prevê que o mercado poderá mesmo atingir $290 biliões até 2035.

Os produtos à base de plantas dominam as actuais vendas de proteínas alternativas. Os produtos derivados da fermentação estão numa fase relativamente precoce de comercialização, uma vez que a biomassa e as práticas de fermentação de precisão requerem uma autorização prévia ao mercado. Quando são utilizadas novas estirpes para a fermentação de biomassa, aplicam-se novos regulamentos alimentares. Alguns países adoptaram regulamentações mais rigorosas no que diz respeito a métodos de engenharia genética (fermentação de precisão). Por exemplo, o heme do Impossible Burger só é legalizado nos EUA, Canadá, Hong Kong, Singapura, Emirados Árabes Unidos, Austrália e Nova Zelândia. Para produtos cultivados em células, Singapura continua a ser o único país até à data que aprovou um produto de carne de cultura para venda no mercado. No entanto, à medida que os produtos de cultura celular se aproximam da comercialização, os países estão a trabalhar no sentido de desenvolver vias para a aprovação regulamentar.

Para além das aprovações regulamentares, a aceitação do consumidor é fundamental para o crescimento e escala da indústria de proteínas alternativas. A chave para a aceitação do consumidor é a paridade no preço e na qualidade. A inovação e o desenvolvimento tecnológico são as únicas formas de melhorar a qualidade dos produtos e reduzir os custos, acelerando a escala de produção. Uma coisa é certa, os alimentos nas prateleiras dos supermercados serão muito diferentes nos próximos 5 a 10 anos.

Referências

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2. https://www.fao.org/ag/againfo/themes/en/meat/home.html
3. https://www.fao.org/3/cb5332en/Meat.pdf
4. https://www.nytimes.com/2016/05/24/science/one-trillion-microbes-on-earth.html#:~:text=Segundo%20a%20a%20novo%20estimativa,o%20número%20%20de%20insecto%20espécie
5. https://gfi.org/wp-content/uploads/2022/04/2021-Plant-Based-State-of-the-Industry-Report-1.pdf
6. https://gfi.org/wp-content/uploads/2022/04/2021-Fermentation-State-of-the-Industry-Report.pdf
7. https://gfi.org/wp-content/uploads/2022/04/2021-Cultivated-Meat-State-of-the-Industry-Report-1.pdf
8. https://apps.who.int/iris/handle/10665/350965
9. https://provegincubator.com/fermentation-a-quick-guide-for-alt-protein-fans/#:~:text=Biomass%20e%20precisão%20fermentação,%2C%20flavour%20molecules%2C%20e%20pigmentos
10. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/
11. https://www.ey.com/en_us/food-system-reimagined/protein-reimagined-challenges-and-opportunities-in-the-alternative-meat-industry
12. https://home.barclays/news/2021/05/the-future-of-food/
13. https://www.bcg.com/press/23march2021-alternative-protein-market-reach-290-billion-by-2035