Novos ingredientes alimentares nascem da biotecnologia

Isabel Belo lidera os projetos MB4Aqua e GreenProFood, duas investigações biotecnológicas distintas, mas que convergem no uso da fermentação para o desenvolvimento de novos ingredientes proteicos e funcionais. O MB4Aqua dedica-se à aplicação destes componentes na alimentação de peixes na aquicultura, ao passo que o GreenProFood se destina à produção e estudo de alimentos de origem vegetal para consumo humano.

Perspetiva Atual: O projeto MB4Aqua teve início em 2023 e será concluído em setembro deste ano, sendo desenvolvido em parceria com o Centro de Engenharia Biológica (CEB) e o Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental (CIIMAR). Quais os objetivos que se pretendem alcançar e que desafios têm surgido neste processo?

Isabel Belo: O Projeto “MB4Aqua – Biorrefinaria de macroalgas: uma nova abordagem para produzir alimentos sustentáveis e aditivos funcionais para aquicultura com baixa pegada de carbono”, financiado pela FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia (2022.06587.PTDC), junta investigadores com competências em engenharia de bioprocessos e tecnologia de fermentações do grupo Biosystems do CEB da Universidade do Minho, com investigadores especialistas em fisiologia e nutrição de peixes do CIIMAR da Universidade do Porto. Este projeto pretende contribuir para o desenvolvimento sustentável da aquicultura, respondendo à crescente procura por alimentos saudáveis. A produção aquícola tem importância estratégica na economia do mar, à escala global e local. No entanto, para atender às metas de desenvolvimento sustentável das Nações Unidas (Agenda 2030), a aquicultura deve adotar ações integradas, economicamente, ambientalmente e socialmente sustentáveis. Para tal, é imperativo que o setor de produção de alimento para a aquicultura limite, urgentemente, o uso de ingredientes com grande impacto ambiental e económico, como é o caso das farinhas de peixe e de ingredientes agrícolas. Deve também adotar novas estratégias nutricionais, como o uso de aditivos funcionais, que melhorem a saúde e o bem-estar dos peixes e reduzam o uso de antibióticos, garantindo a segurança alimentar.

As macroalgas representam uma fonte de nutrientes subvalorizada e pouco explorada. O seu baixo teor proteico e o elevado teor em fibra não digerível limitam o seu uso como fonte proteica em dietas para animais, particularmente para peixes carnívoros, como o robalo e a dourada, dados os seus exigentes requisitos nutricionais.

“O Projeto MB4Aqua pretende contribuir para o desenvolvimento sustentável da aquicultura, respondendo à crescente procura por alimentos saudáveis e promovendo a redução do uso de ingredientes com elevado impacto ambiental e económico”

PA: O projeto recorre a dois métodos de fermentação: submersa (FSm) e em estado sólido (FES). Que diferenças existem entre estes métodos?

IB: A Fermentação em Estado Sólido e a Fermentação Submersa são tecnologias ecológicas e de baixo custo, com elevado potencial de aplicação em macroalgas. A FES apresenta a vantagem de ocorrer praticamente na ausência de água livre, o que implica baixos consumos de água no processo e ainda baixos consumos energéticos quando comparada com a fermentação em meios aquosos, a FSm. Por outro lado, na FES os substratos (algas) não necessitam de pré-tratamentos, além de processos simples de trituração e controlo de humidade. A FSm implica a aplicação de pré-tratamentos físico-químicos e enzimáticos às macroalgas para solubilizar os componentes das fibras que serão utilizados pelos microrganismos na fermentação. A seleção do tipo de fermentação depende do objetivo do processo, do tipo de microrganismo e do tipo de macroalga. Em geral, para macroalgas com maior teor de proteína é mais vantajosa a FES com vista ao aumento da biodisponibilidade dos nutrientes, enquanto as macroalgas com maior teor em polissacarídeos são uma biomassa importante para sacarificação e posterior fermentação submersa.

“Foi demonstrado neste projeto que o bioprocessamento da macroalga verde Ulva rigida por FES com o fungo
Aspergillus ibericus e com as enzimas produzidas por este fungo permitiu reduzir o teor de fibras da alga e aumentar o teor de proteína”

PA: Esta investigação apresenta uma nova abordagem para produzir alimentos sustentáveis e aditivos funcionais. De que forma estes produtos contribuem simultaneamente para a melhoria da nutrição na aquicultura e da economia azul?

IB: A fermentação das macroalgas permite maximizar a produção e libertação de compostos com propriedades funcionais, como, por exemplo, enzimas capazes de hidrolisar a fibra, compostos antimicrobianos, antioxidantes e imunomoduladores. Estes compostos funcionais apresentam elevado potencial de aplicação em rações aquícolas, para melhorar o desempenho produtivo dos peixes, a digestibilidade de nutrientes, o estado imunológico e oxidativo e a resistência a doenças. Assim, é possível transformar as macroalgas em novos ingredientes e aditivos funcionais de valor acrescentado, contribuindo para reduzir a pressão sobre os recursos terrestres e marinhos e para combater as alterações climáticas, no contexto da bioeconomia azul.

PA: O MB4Aqua teve início em 2023 e será concluído em setembro deste ano. Quais são os principais resultados obtidos e conclusões nesta etapa final do projeto?

IB: As atividades do projeto MB4Aqua permitiram obter resultados muito promissores para o setor da produção de peixes de aquicultura, onde existem muitos sistemas integrados multitróficos de cultivo de peixes e de macroalgas. A título de exemplo, foi demonstrado neste projeto que o bioprocessamento da macroalga verde Ulva rigida por FES com o fungo Aspergillus ibericus e com as enzimas produzidas por este fungo permitiu reduzir o teor de fibras da alga e aumentar o teor de proteína, o que originou um aumento significativo da eficiência alimentar em robalos alimentados com este ingrediente em comparação ao observado com robalos alimentados com alga não tratada. A adição deste ingrediente à ração permitiu reduzir o teor de outros ingredientes de base vegetal, mais procurados e dispendiosos. Foram obtidos resultados semelhantes ao incorporar até 10% na dieta dos peixes um ingrediente resultante da fermentação (FES) do subproduto da extração de agar de uma alga vermelha marinha (Gelidium corneum), fermentado em mistura com ingredientes vegetais. Por outro lado, os hidrolisados de várias macroalgas com baixo teor de proteína (abaixo de 14%) foram usados com sucesso para produzir proteína microbiana, especificamente de levedura Yarrowia lipolytica e do fungo filamentoso A. ibericus, resultando em biomassas com mais de 30% de proteína. Concluindo, estas abordagens biotecnológicas permitem valorizar macroalgas e seus subprodutos e obter diversos ingredientes, como extratos ricos em compostos bioativos, fermentados de algas e proteína microbiana. Todos estes ingredientes inovadores apresentam grande potencial na alimentação de peixes de aquicultura. A colaboração entre os grupos do CEB e CIIMAR permitiu já patentear a nível europeu alguns dos resultados obtidos.

PA: Por outro lado, num consórcio entre a Universidade do Minho (UMinho) e o Instituto Politécnico de Viana do Castelo (IPVC), o GreenProFood visa explorar soluções biotecnológicas que transformam excedentes de frutas e vegetais em novos alimentos proteicos e funcionais. Quais são as principais inovações que a investigação pretende introduzir no setor alimentar até ao seu término, em 2028?

IB: O Projeto “GreenProFood – Abordagem biotecnológica para valorização de excedentes de hortofrutícolas em novos alimentos proteicos e funcionais”, financiado pela FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia (COMPETE2030-FEDER-00715500), teve início em setembro de 2025, juntando as competências do grupo Biosystems do CEB (UMinho), com investigadores especialistas em Ciência e Tecnologia Alimentar do Centro de Investigação e Desenvolvimento em Sistemas Agroalimentares e Sustentabilidade (CISAS) do IPVC. Esta equipa multidisciplinar propõe-se a desenvolver, através do projeto GreenProFood, tecnologias simples que possam ser facilmente aplicadas junto dos setores da distribuição e do processamento alimentar, de forma a recuperar vegetais e frutas não utilizados e transformá-los em novos ingredientes de origem vegetal para a produção de alimentos funcionais e enriquecidos em proteína. O mercado e a importância dos alimentos de origem vegetal têm vindo a crescer ao longo dos anos, mas a sua produção a partir de subprodutos constitui uma abordagem nova e desafiante, com elevado potencial inovador.

PA: O projeto centra-se na diminuição do teor de açúcar e na adição de ingredientes funcionais às frutas e hortaliças, com o objetivo de aumentar o seu valor nutricional. Que benefícios para a saúde resultam destes ajustes na composição dos alimentos?

IB: A reformulação dos alimentos, incluindo a redução do teor de açúcar e o enriquecimento com ingredientes funcionais de origem vegetal, contribui para a diminuição da carga glicémica, o aumento da saciedade e melhoria da saúde digestiva, metabólica e cardiovascular. Estes ajustes permitem o desenvolvimento de novos alimentos mais saudáveis, sustentáveis e alinhados às necessidades nutricionais atuais dos consumidores.

PA: Mitigar o desaproveitamento no processamento e na distribuição de produtos hortícolas, por meio de diferentes estratégias de valorização, incluindo, como principal novidade, a fermentação em estado sólido, é um dos grandes pilares deste estudo. O que acrescenta esta metodologia à investigação?

IB: Entre as diferentes estratégias de valorização destes excedentes ou subprodutos hortofrutícolas, a fermentação em estado sólido (FES) constitui a estratégia principal de bioprocessamento que está a ser desenvolvida no CEB. A fermentação é uma técnica clássica para a obtenção de produtos alimentares com maior tempo de prateleira e propriedades específicas de aroma e sabor. No entanto, esta técnica tem sido aplicada sobretudo a vegetais e frutas frescos, predominantemente com bactérias láticas e sob condições de elevada atividade de água. A FES permite reduzir a quantidade de água, tendo-se revelado uma abordagem promissora em trabalhos anteriores do grupo de investigação, que resultaram no desenvolvimento de novos ingredientes para alimentação animal e na produção de diversos compostos de valor acrescentado. Agora, este conhecimento está a ser aplicado à produção de novos ingredientes de origem vegetal para consumo humano. Trata-se de um avanço na aplicação da fermentação em substrato sólido, que, obviamente, apresenta alguns desafios relacionados com a segurança alimentar. Assim, estão a ser utilizados microrganismos seguros para consumo humano, como a levedura Yarrowia lipolytica, cuja aplicação em diversos bioprocessos tem sido foco do nosso grupo de investigação.

PA: Em termos de resultados, o que já foi conseguido até agora e que metas ou desenvolvimentos estão previstos para 2026?

IB: Este projeto resulta da continuação da parceria estabelecida no âmbito de um projeto exploratório anterior (projeto Micro4Food – Valorização de resíduos de frutas para produção de proteína microbiana), financiado pela FCT (2022.01705.PTDC), no qual ficou demonstrado o potencial de enriquecer nutricionalmente as cascas de fruta por FES com a levedura Y. lipolytica. Os fermentados obtidos foram utilizados na formulação de barras proteicas para consumo humano, tendo sido verificada uma grande aceitabilidade deste novo produto alimentar por parte dos consumidores em provas sensoriais. No projeto GreenProFood, pretende-se alargar a gama de subprodutos a valorizar, bem como aplicar os ingredientes obtidos em diversos produtos alimentares.