Linhas de pesquisa

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BIOTECNOLOGIA E MICROBIOLOGIA DE ALIMENTOS

Otimização da produtividade e da qualidade de alimentos e de insumos industriais através de processos enzimáticos e de ferramentas de biologia celular e molecular; tratamento biológico de rejeitos da indústria de alimentos; aproveitamento e valoração de resíduos e co-produtos da indústria de alimentos; desenvolvimento de alimentos funcionais contendo pré- e pró-bióticos; identificação de microrganismos patogênicos e deteriorantes; diversidade e ecologia microbiana em alimentos e no ambiente produtivo e sua relação com a qualidade e a segurança; projetos de extensão relacionados à biotecnologia e microbiologia de alimentos.

Projetos:

1) BIOTECNOLOGIA NA OBTENÇÃO DE BIOMOLÉCULAS: VIAS FERMENTATIVAS E ENZIMÁTICAS
O uso de biotecnologias permite a produção de biomoléculas de interesse para a área de alimentos, com grande potencial para aplicação como insumos na indústria do setor. Insumos obtidos por vias fermentativas ou enzimáticas têm destaque devido à sustentabilidade das técnicas e processos e os produtos obtidos podem ser designados aditivos naturais. Além disso, no caso das vias fermentativas, ao se aplicar resíduos agroindustriais como meio de cultivo, essas vias permitem a destinação desse material, reduzindo eventuais impactos ambientais. O presente projeto prevê a aplicação de vias fermentativas, em meios líquidos, semi-sólidos ou sólidos, para a produção de aromas, emulsificantes, peptídeos e proteínas bioativos, vitaminas, compostos fenólicos, lipídios estruturados, entre outras biomoléculas de interesse na área. Também prevê a produção ou funcionalização e a caracterização de polissacarídeos por vias enzimáticas e sua aplicação no desenvolvimento de biofilmes para a conservação de alimentos. Uma vez eventualmente são usados resíduos agroindustriais como matérias-primas para a produção de polissacarídeos, contribui também para a destinação de resíduos da indústria de alimentos, como por exemplo a produção de quitosana a partir de quitina do exoesqueleto de camarão.
2) BIOTECNOLOGIA NO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS: ALIMENTOS FERMENTADOS, PROBIÓTICOS E VACINAS VIVAS
O projeto visa aplicar biotecnologias no desenvolvimento ou na valoração de produtos alimentícios e embalagens inteligentes de alimentos. O projeto prevê o isolamento de bactérias ácido láticas de alimentos comerciais e da natureza, detectar estirpes produtoras de atividade antimicrobiana contra patógenos e deterioradores de alimentos bem como avaliar a utilização dessas substâncias na conservação de alimentos, através, por exemplo, da funcionalização de embalagens. Além disso, pretende-se desenvolver um sistema de vacinação mucociliar contra infecções experimentais provocadas por microorganismos causadores de doenças transmitidas por alimentos. Bactérias vivas não patogênicas (status gras) estão sendo utilizadas para expressar proteínas heterólogas, variante não-superantigênica da enterotoxina b, em modelo murino, visando investigar a utilização destas vacinas vivas para imunização oral, tanto na forma livre como microencapsulada em quitosana.
3) ECOLOGIA MICROBIANA EM ALIMENTOS FRESCOS, RESFRIADOS E PROCESSADOS POR FERMENTAÇÃO: UMA ABORDAGEM MOLECULAR
A diversidade de micro-organismos presentes nos alimentos representa um desafio para a microbiologia de alimentos. Métodos modernos de análise de micro-organismos, tais como a eletroforese em gel desnaturante com gradiente de temperatura (DGGE) e a PCR-quantitativa, têm contribuído para o avanço nesse campo, permitindo a determinação da ecologia microbiana. Esse projeto visa estudar a ecologia microbiana em alimentos frescos, resfriados e resultantes de fermentação por técnica de PCR-DGGE e sequenciamento de regiões do gene 16s rDNA. Têm sido investigadas populações microbianas de frangos de diferentes sistemas de produção, peixes e frutos do mar, kefir, linguiça frescal e salames artesanais. Em paralelo, são investigados compostos produzidos durante o crescimento dos micro-organismos identificados, tais como os ácidos láctico, butírico, propiônico e acético, aminas biogênicas, ácidos graxos conjugados e etanol, principalmente por cromatografia e espectrometria de massas.
4) ENZIMAS NA INDUSTRIA DE ALIMENTOS: PRODUÇÃO, CARACTERIZAÇÃO E APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS
Enzimas são catalizadores biológicos com alta especificidade quanto aos substratos e aos produtos e, por isso, apresentam elevado potencial tecnológico. Diversas enzimas apresentam aplicações industriais correntes, com destaque para a indústria de alimentos. O projeto visa produzir enzimas por vias fermentativas, caracterizar enzimas de diferentes origens microbianas com potencial para aplicação na indústria de alimentos e investigar aplicações de interesse na área, tais como lipases para a produção de aromas naturais, bio-surfactantes, lipídios estruturados de interesse nutricional ou tecnológico (propriedades plásticas), e proteases para amaciamento de carnes, produção de aromas, produção de peptídeos bioativos, entre outras aplicações.
5) IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE ORGANISMOS DE INTERESSE NA ÁREA DE ALIMENTOS
A identificação molecular de organismos é baseada na aplicação de técnicas de biologia molecular dependentes da análise de ácidos nucléicos. A identificação molecular pode ser complementada com análises de proteínas e metabólitos, que permitem a caracterização fenotípica. O presente projeto pretende aplicar essas metodologias na área de alimentos, com o intuito de caracterizar novas cultivares (matrizes alimentares vegetais) ou variedades selvagens pouco conhecidas, identificar e isolar micro-organismos de interesse para a área de alimentos com potencial para a produção de produtos fermentados e probióticos. A análise do fenótipo de organismos de interesse permite fazer uma varredura de potenciais substâncias bioativas. Além disso, a caracterização genotípica permite avaliar e explorar o potencial tecnológico destes organismos.
6) IDENTIFICAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DE PATÓGENOS EM ALIMENTOS E SERVIÇOS DE ALIMENTAÇÃO
A identificação e a quantificação de patógenos é fundamental para a garantia da segurança dos consumidores e para a implementação de boas práticas de fabricação e sistemas de qualidade em indústrias de alimentos e unidades de produção de refeições. A microbiologia de alimentos moderna conta com ferramentas de biologia molecular que contribuem para a caracterização detalhada de micro-organismos, assim como para sua quantificação. O presente projeto visa a aplicação de técnicas moleculares, tais como PCR, PCR-DGGE e sequenciamento de DNA, em complementação aos métodos clássicos de microbiologia e complementadas por métodos cromatográficos, para a identificação de diversos patógenos em alimentos e serviços de alimentação. Na área de segurança de alimentos, estas ferramentas são aplicadas para conhecer a evolução de patógenos presentes nas matrizes alimentares, assim como avaliar as estratégias de virulência e resistência destes agentes.
7) QUALIDADE E SEGURANÇA MICROBIOLÓGICA DE ALIMENTOS DE ORIGEM ANIMAL
Alimentos de origem animal apresentam elevada perecibilidade, devido à alta atividade de água e teores de nutrientes que favorecem o crescimento de micro-organismos deteriorantes e patogênicos. Esse projeto visa investigar contaminantes microbiológicos de alimentos de origem animal especialmente por métodos de biologia molecular, além de metabólitos tóxicos formados por ação de micro-organismos por métodos químicos e físicos em complementação. Pretende-se: 1) padronizar e desenvolver métodos moleculares baseados na reação em cadeia da polimerase (PCR) para detectar bactérias patogênicas de diversos gêneros em leite, carnes e pescado; 2) investigar a relação entre os agentes microbianos e as alterações físico-químicas observadas na matriz alimentas e produtos, tais como produção de aminas biogênicas e oxidação lipídica. 3) analisar o crescimento e o comportamento de bactérias deteriorantes e patógenas em alimentos de origem animal submetidos a diferentes tecnologias de conservação, tais como irradiação gama, embalagem em atmosfera modificada, alta pressão hidrostática, UV-C entre outras tecnologias, combinadas com diferentes temperaturas de refrigeração. 4) analisar as alterações físico-químicas e sua relação com o crescimento microbiano, após aplicação das tecnologias de conservação. 5) estabelecer as boas práticas de fabricação (BPF) dos alimentos investigados de forma a minimizar a incrementação de bactérias deteriorantes e patogênicas e na produção de aminas biogênicas e oxidação lipídica nos produtos.
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QUÍMICA E FUNCIONALIDADES DE COMPONENTES DE ALIMENTOS

Componentes químicos de alimentos e suas funcionalidades tecnológicas; componentes químicos de alimentos e suas funcionalidades biológicas; transformações químicas e bioquímicas em alimentos; precursores e componentes de impacto no aroma de alimentos; biodisponibilidade, metabolismo e bioatividade de nutrientes e de compostos e bioativos; uso de modelos "in vivo" e "in vitro" para o estudo do metabolismo de nutrientes e compostos bioativos; otimização da utilização de nutrientes e compostos bioativos de alimentos; projetos de extensão relacionados à química e funcionalidades de componentes de alimentos.

Projetos:

1) AUTENTICIDADE, FRAUDES E RASTREABILIDADE DE ALIMENTOS
Esse projeto visa investigar a autenticidade, fraudes e a rastreabilidade de alimentos por métodos químicos, físicos e moleculares. São investigados alimentos in natura e processados e rações para animais do mercado brasileiro. O projeto contempla o desenvolvimento de métodos analíticos modernos e robustos. Organismos transgênicos (OGM) em alimentos processados também são investigados.
2) BIOUTILIZAÇÃO DE NUTRIENTES E COMPOSTOS BIOATIVOS DE ALIMENTOS
Transformações bioquímicas de carotenoides, compostos fenólicos, lipídios e outros componentes de alimentos em seres humanos e modelos em cultura de células de mamíferos, tais como células de placenta, hepatócitos, células de glândula mamária, enterócitos, entre outros modelos. Ensaios clínicos para estudar o metabolismo humano in vivo. Captação celular e funções na biologia celular, de carotenoides, compostos fenólicos e lipídios, entre outras substâncias de alimentos. Determinação da capacidade de acúmulo, formas químicas acumuladas e localização intracelular de nutrientes e compostos bioativos de alimentos. O projeto visa o estudo do metabolismo de nutrientes da dieta humana, seu metabolismo e suas ações fisiológicas em indivíduos com elevada demanda de energia e nutrientes, especialmente gestantes e nutrizes e indivíduos fisicamente ativos e atletas. São investigados os efeitos da gestação e da lactação humanas no metabolismo e homeostase de nutrientes.
3) COMPOSTOS BIOATIVOS DE ALIMENTOS: BIOUTILIZAÇÃO E ATIVIDADE BIOLÓGICA
Este projeto visa investigar detalhadamente o metabolismo e a bioatividade de compostos bioativos de alimentos in vivo e in vitro. São investigados ácidos graxos conjugados (CLA e CLnA), carotenoides, compostos fenólicos de plantas brasileiras. São desenvolvidos estudos in vivo, com voluntários adultos ou animais de laboratório, e in vitro em modelos de células em cultura.
4) CONTAMINANTES QUÍMICOS DA CADEIA ALIMENTAR
Compostos químicos tóxicos à saúde humana podem chegar, por diversas vias, ao alimento em quantidades impróprias. Na maior parte das vezes em que se encontram em alimentos, compostos tóxicos estão em quantidades diminutas, ou traço, representando desafios analíticos complexos. Contaminantes químicos podem ser encontrados em alimentos ao longo da cadeia alimentar, levando a potenciais riscos para a saúde do consumidor e para o ambiente. Esse é um campo complexo que implica em conhecimentos da cadeia produtiva dos alimentos em questão, assim como da química e análise de elementos-traço, contaminantes orgânicos (tais como metabólitos de micro-organismos) e resíduos de insumos da cadeia produtiva de alimentos. O presente projeto prevê o desenvolvimento de materiais de referência para a análise de contaminantes químicos de alimentos; a avaliação da metabolização de contaminantes orgânicos, com consequente formação de metabólitos e incorporação em tecidos comestíveis, e cinética de eliminação em organismos destinados para consumo humano; o desenvolvimento de metodologias analíticas modernas e robustas, incluindo técnicas cromatográficas acopladas à espectrometria de massas, para a análise de contaminantes químicos da cadeia alimentar.
5) MACRO-COMPONENTES DE ALIMENTOS: QUÍMICA E FUNCIONALIDADE
Esse projeto visa determinar a composição química detalhada e a estabilidade de óleos e lipídios comestíveis como matriz alimentícia per se e sua relação com a qualidade de alimentos dos quais são componentes; investigar a aplicação de ensaios de capacidade antioxidante e as propriedades termogravimétricas e reológicas de óleos vegetais como indicadores da qualidade integral de óleos vegetais. Objetiva-se caracterizar, isolar e purificar proteínas de alimentos vegetais e animais. Estão sendo investigadas as propriedades bioativas de proteínas de alimentos, assim como de peptídeos bioativos formados por ação proteolítica. Separação e identificação de proteínas por eletroforese 2D e espectroscopia de massas. Estudos de estrutura molecular de proteínas de interesse. Caracterização química e física de polímeros hidrossolúveis com ênfase em proteínas e polissacarídeos, bem como suas misturas; investigar indicadores reológicos que direcionem a obtenção de produtos com potencial comercial.
6) MICRO-COMPONENTES DE ALIMENTOS: QUÍMICA E FUNCIONALIDADE
Esse projeto visa promover a determinação da composição química detalhada de alimentos, quanto aos seus microcomponentes, por meio do emprego de métodos analíticos modernos, entre os quais, cromatografia e técnicas afins, eletroforese, espectrometria de massas, ressonância magnética nuclear, entre outros métodos espectroscópicos. A determinação da composição química tem ênfase na investigação de substâncias bioativas e micronutrientes, e em transformações químicas e físicas ocorrendo no processamento e preparo doméstico de alimentos. O projeto também prevê o desenvolvimento de metodologias analíticas que permitam a caracterização química dos componentes de interesse nos alimentos.
7) QUÍMICA DO AROMA E PROPRIEDADES SENSORIAIS DOS ALIMENTOS E SUAS INTER-RELAÇÕES
Este amplo projeto investiga compostos de aroma e propriedades sensoriais dos alimentos, bem como suas inter-relações. O estudo da química do aroma inclui o desenvolvimento de metodologias de extração e técnicas cromatográficas modernas. Ambas as abordagens de investigação, química do aroma e análise sensorial, são aplicadas na investigação de alimentos in natura e processados, assim como durante o armazenamento e nas etapas do processamento e no desenvolvimento de novos produtos alimentícios.
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TRANSFORMAÇÕES EM ALIMENTOS PROMOVIDAS POR PROCESSOS TECNOLÓGICOS

Desenvolvimento tecnológico e inovação visando a qualidade, segurança e saúde do consumidor de alimentos; avaliação do impacto da formulação, do processamento e de métodos de conservação nas características químicas, físicas, nutricionais, sensoriais e microbiológicas de alimentos; desenvolvimento de metodologias para determinar e promover a extensão do shelf-life de alimentos; aplicação e otimização de tecnologias emergentes, com ênfase em métodos não-térmicos, no processamento e conservação de alimentos; aproveitamento e valoração de resíduos e co-produtos da indústria de alimentos; projetos de extensão relacionados à tecnologia de alimentos.

Projetos:

1) EMULSÕES EM ALIMENTOS: DESENVOLVIMENTO, ESTABILIDADE E APLICAÇÕES NA AREA DE ALIMENTOS
Emulsões são sistemas termodinamicamente instáveis formados por pelo menos duas fases líquidas imiscíveis, com uma delas dispersa na(s) outra(s) sob forma de finas gotículas. Há diversas emulsões de importância para a tecnologia de alimentos, tais como cremes, molhos, sorvetes, entre outras. Emulsões não se formam espontaneamente e o seu inevitável destino é a separação de ambas as fases, tanto mais acentuada com o passar do tempo. Além disso, a presença de diminutas interfaces químicas dispersas nas emulsões torna sua estabilidade química diferente de sistemas completamente homogêneos. Deste modo, este projeto de pesquisa pretende investigar a formação, a estabilidade e o uso de emulsões agua:óleo, óleo:água e ar:água em alimentos, assim como determinar os fatores que podem contribuir para aumentar ou reduzir a estabilidade química e física de emulsões.
2) INOVAÇÕES NA FORMULAÇÃO E NO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS, ESTUDOS DE CONSUMIDOR E TRANSFERÊNCIA DE TECNOLOGIAS
O mercado de alimentos no brasil tem se tornado mais exigente, como consequência de maiores: acesso à informação, urbanização da população, nível de escolaridade e nível de renda da população. O mercado mais exigente e consciente pressiona o setor produtivo para inovar no desenvolvimento de produtos que atendam às demandas em transformação. Esse projeto de pesquisa visa investigar inovações nas formulações de alimentos e no desenvolvimento de produtos, com consequente avaliação de sua qualidade sensorial e aceitação, além de estudos do consumidor para avaliar a real demanda e transferência de tecnologias para o setor produtivo.
3) MICROENCAPSULAMENTO E NANOENCAPSULAMENTO DE NUTRIENTES, AROMAS, CORANTES NATURAIS, CÉLULAS VIVAS, SUBSTÂNCIAS REGULADORAS DO METABOLISMO, ANTIOXIDANTES E OUTRAS SUBSTÂNCIAS BIOATIVAS
Substâncias bioativas lábeis são destruídas no processamento industrial de alimentos e/ou durante o armazenamento, promovendo redução de seus teores até o alimento ser consumido. Células vivas também perdem a viabilidade quando recicladas nos processos fermentativos ou durante o armazenamento de probióticos. As técnicas de micro- e nano-encapsulação e aprisionamento celular, que consistem no revestimento de substâncias lábeis ou células por biomateriais são estratégias tecnológicas que resolvem em parte estes desafios, assim como também possibilitam a liberação controlada do núcleo das microcápsulas no trato digestivo humano, e de produtos gerados por fermentação em ambiente livre de células. O objetivo deste projeto é produzir, caracterizar e incorporar micro- e nano-cápsulas em alimentos tornando-os funcionais, produzir e caracterizar microcápsulas magnéticas para uso em bioengenharia tecidual e aplicar células de levedura aprisionadas em meio fermentativo para desenvolvimento de tecnologia de bioprocessos.
4) TECNOLOGIAS DE MEMBRANAS NO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS ALIMENTÍCIOS E NO APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS E CO-PRODUTOS AGRO-INDUSTRIAIS
Tecnologias de membranas estão estabelecidas na indústria de alimentos e apresentam a vantagem de não serem destrutivas, pois fazem uso de temperaturas brandas, permitindo a preservação de nutrientes e substâncias bioativas. Além disso, essas tecnologias são potencialmente limpas e permitem fácil adaptação a processos contínuos. Essas características tornam as tecnologias de membranas altamente atrativas quanto ao interesse no desenvolvimento de produtos e de processos. O presente projeto visa aplicar tecnologias de membranas, tais como osmose reversa, nanofiltração e pervaporação, para o desenvolvimento de produtos e processos de interesse comercial e/ou nutracêutico a partir de frutas e leite. Além disso, o projeto prevê a aplicação de tecnologias de membranas para o aproveitamento e a valoração de resíduos e coprodutos agroindustriais, tais como resíduos da vitivinicultura e o farelo de soja, respectivamente.
5) TECNOLOGIAS EMERGENTES E NOVAS APLICAÇÕES NO DESENVOLVIMENTO E VALORAÇÃO DE PRODUTOS, COMPOSTOS BIOATIVOS E ADITIVOS EM ALIMENTOS
O estudo de tecnologias emergentes e o desenvolvimento de novas aplicações são áreas de extrema relevância para a inovação tecnológica. Essas duas temáticas, quando aplicadas à área de alimentos contribuem para o alargamento das fronteiras da área de tecnologia de alimentos e para o desenvolvimento de produtos de alto valor agregado. O presente projeto visa o desenvolvimento de produtos pela aplicação de tecnologias emergentes, tais como fluidos supercríticos, líquidos iônicos, "gás aphrons" coloidais, eletrofiação, entre outras tecnologias emergentes. Além disso, o projeto visa investigar novas aplicações de tecnologias estabelecidas para agregar valor à produtos alimentícios.
6) VALORAÇÃO DE RESÍDUOS E CO-PRODUTOS AGROINDUSTRIAIS: OBTENÇÃO DE COMPOSTOS BIOATIVOS E INSUMOS PARA A INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
A indústria de alimentos gera coprodutos e resíduos que podem conter substâncias de elevado valor agregado, cuja recuperação desperta interesse econômico e ambiental. A obtenção de moléculas bioativas agrega valor aos coprodutos e promove destinação aos resíduos agroindustriais, além de potencialmente reduzir a quantidade de resíduos, que impactam negativamente o meio ambiente. Além disso, existe um forte interesse dos consumidores por produtos naturais e com características funcionais e os aditivos também vem seguindo esta mesma tendência. Portanto, o projeto pretende investigar o aproveitamento de resíduos de indústrias de alimentos, especialmente as de importância para o brasil, tais como resíduos da vitivinicultura, da indústria de sucos (de manga, de laranja, de jabuticaba, entre outras), de carnes (suína, ovina, pescado), e coprodutos da indústria de óleo de soja (farelo) e de cerveja (fibras da cevada malteada). A partir desses materiais e pela aplicação de tecnologias sustentáveis, serão obtidos compostos bioativos e insumos para a indústria (tais como polissacarídeos com funcionalidades tecnológicas na indústria de alimentos) e/ou serão desenvolvidos produtos de alto valor agregado.