Avaliação de corantes naturais para elaboração de carne vegetal por impressão tridimensional

Abstract

Resumo: A alta emissão de gases poluentes pela pecuária, aliada ao crescimento populacional, impulsiona a busca por alternativas alimentares mais sustentáveis. Nesse cenário, a impressão 3D de alimentos destaca-se como uma tecnologia promissora para o desenvolvimento de carnes vegetais voltadas a diferentes perfis de consumidores. A utilização de corantes naturais nesses produtos contribui para a melhoria da coloração e da aceitação sensorial, além de atender à crescente demanda por alimentos mais naturais e com menor uso de aditivos artificiais. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um produto à base de proteínas vegetais, incorporando corantes naturais como a beterraba, cúrcuma, cenoura, urucum e páprica, por meio de impressão tridimensional, e avaliar suas propriedades físicas, químicas, tecnológicas e o desempenho de impressão. Foram realizados delineamentos experimentais DOE com ponto central e axial para encontrar a melhor formulação sendo de 13% isolado proteico de ervilha (PTE), 2% de isolado proteico de soja (PTS), 1,3% goma xantana, 1,2% HPMC, 1,5% NaCl, 0,9% psyllium, 0,7% corante (urucum, cenoura ou páprica), 0,3% cúrcuma, 37% extrato aquoso de beterraba, 30% água, 12% óleo de canola. Para a impressora, utilizou-se um bocal de 2 mm, com temperatura da mesa de impressão de 8°C. Após impressas, as carnes passaram por processo de maturação com temperatura (5°C) e umidade relativa (75%). Em seguida, foram submetidas a tratamentos térmicos a seco (assar) e úmido (cozinhar). Com as carnes crua, assada e cozida foram realizadas análises de composição centesimal (umidade, cinzas, açúcares redutores, lipídeos, proteínas, pH e acidez titulável), coloração, fenólicos totais, flavonoides totais, atividade antioxidante (ABTS, FRAP e DPPH) e coloração. As amostras cozidas apresentaram umidade média de 64%, enquanto as assadas mostraram valores relativamente superiores de cinzas, sendo a média de 3,79%, e açúcares redutores, com média de 9,29 g/100g. Os lipídios foram mais elevados nas amostras cruas, com média de 29,09%, e o teor de proteínas aumentou nas amostras assadas devido à perda de água, com média de 45,95%. Observou-se pH mais alto nas amostras cozidas, média de 6,49, e maior acidez titulável nas assadas, com média de 0,37. Na análise colorimétrica foi observado o comportamento semelhante ao da mioglobina para carnes de origem animal, com redução na tonalidade vermelha (a*) e escurecimento (L*) após os tratamentos térmicos. Para os compostos fenólicos, flavonoides totais e atividade antioxidante (FRAP, DPPH, ABTS) as amostras cruas apresentaram os maiores valores, em virtude da ausência de oxidação térmica e não ocorrência de lixiviação durante o processamento. De modo geral, os pigmentos naturais apresentaram comportamentos semelhantes entre si, sendo o tratamento térmico o principal fator de variação. As carnes impressas em 3D representam uma alternativa promissora para a indústria alimentícia, uma vez que apresentaram composição centesimal favorável e desempenho expressivo em termos de compostos bioativos, podendo ser classificadas como produtos enriquecidos. Além disso, a coloração obtida foi muito semelhante à de carnes convencionais, o que tende a facilitar a aceitação pelo público

Abstract: The high emission of polluting gases from livestock production, combined with population growth, drives the search for more sustainable food alternatives. In this context, 3D food printing stands out as a promising technology for the development of plant-based meats aimed at different consumer profiles. The use of natural colorants in these products contributes to improved coloration and sensory acceptance, in addition to meeting the growing demand for more natural foods with reduced use of artificial additives. The objective of this study was to develop a product based on plant proteins, incorporating natural colorants such as beetroot, turmeric, carrot, annatto, and paprika through three-dimensional printing, and to evaluate its physical, chemical, and technological properties as well as printing performance. Experimental designs (DOE) with central and axial points were conducted to determine the best formulation, consisting of 13% pea protein isolate (PPI), 2% soy protein isolate (SPI), 1.3% xanthan gum, 1.2% HPMC, 1.5% NaCl, 0.9% psyllium, 0.7% colorant (annatto, carrot, or paprika), 0.3% turmeric, 37% aqueous beetroot extract, 30% water, and 12% canola oil. For printing, a 2 mm nozzle was used, with the printing bed temperature set at 8°C. After printing, the products underwent a maturation process at 5°C and 75% relative humidity. Subsequently, they were subjected to dry (baking) and moist (boiling) heat treatments. Analyses were performed on raw, baked, and boiled samples, including proximate composition (moisture, ash, reducing sugars, lipids, proteins, pH, and titratable acidity), color, total phenolic compounds, total flavonoids, antioxidant activity (ABTS, FRAP, and DPPH), and colorimetry. The cooked samples showed an average moisture content of 64%, while the baked samples exhibited relatively higher ash values, averaging 3.79%, and reducing sugars, with an average of 9.29 g/100 g. Lipid content was higher in the raw samples, averaging 29.09%, and protein content increased in the baked samples due to water loss, with an average of 45.95%. A higher pH was observed in the cooked samples, with an average of 6.49, while higher titratable acidity was found in the baked samples, averaging 0.37. Colorimetric analysis revealed behavior similar to myoglobin in animal-derived meats, with a reduction in red tone (a*) and darkening (L*) after heat treatments. Regarding phenolic compounds, total flavonoids, and antioxidant activity (FRAP, DPPH, ABTS), raw samples showed the highest values due to the absence of thermal oxidation and the lack of leaching during processing. Overall, the natural pigments exhibited similar behavior to one another, with heat treatment being the main factor influencing variation. 3D-printed meats represent a promising alternative for the food industry, as they showed favorable proximate composition and significant performance in terms of bioactive compounds, allowing them to be classified as enriched products. Moreover, the coloration obtained was very similar to that of conventional meats, which is likely to facilitate consumer acceptance