Ultrasound assisted enzymatic protein hydrolysis by defatted Protaetia brevitarsis larvae powder

O mundo está à procura de novas formas de alimentar uma população crescente sem esgotar os recursos do planeta. Nesta busca, os insetos surgiram como um candidato surpreendente para o futuro da alimentação. Eles requerem muito menos terra e água do que o gado tradicional, como vacas ou porcos, e produzem significativamente menos gases de efeito estufa. Entre estes insetos, as larvas do escaravelho-da-flor de manchas brancas, um besouro nativo de partes da Ásia, destacam-se pelo seu alto teor de proteína. No entanto, comer um inseto inteiro, mesmo um nutritivo, apresenta uma barreira psicológica para muitas pessoas; a aparência de um bicho é frequentemente repulsiva. Para tornar estes insetos palatáveis e úteis, os cientistas procuram decompô-los nos seus blocos de construção fundamentais. Este processo, conhecido como hidrólise, envolve o uso de enzimas — ferramentas biológicas que atuam como tesouras moleculares — para cortar longas cadeias de proteínas em fragmentos minúsculos e sem sabor chamados peptídeos. Estes fragmentos podem então ser usados como ingredientes em outros alimentos, escondendo a forma original do inseto enquanto retêm o seu poder nutricional.

Pesquisadores da Universidade Nacional de Jeju, na Coreia do Sul, propuseram-se a melhorar este processo de decomposição. Eles queriam saber se uma técnica física específica poderia fazer com que as enzimas funcionassem melhor e mais rapidamente. O método que testaram é o ultrassom, o mesmo tipo de ondas sonoras de alta frequência usado em exames de imagem médica. Numa mistura líquida, estas ondas sonoras criam pequenas bolhas que se formam e depois colapsam violentamente. Este colapso gera forças locais intensas que podem desestruturar as estruturas apertadas das proteínas, tornando-as mais fáceis para as enzimas alcançarem e cortarem. A equipe utilizou pó desengordurado feito das larvas do besouro e submeteu-o a este tratamento de ultrassom antes de adicionar dois tipos diferentes de enzimas, conhecidas como Alcalase e Neutrase. O objetivo deles era ver se esta combinação produziria um produto final melhor em termos de quão bem se dissolve na água, quão eficazmente combate o estresse oxidativo nocivo no corpo e que tipo de pequenos pedaços de proteína criou.

Os resultados mostraram que o tratamento com ultrassom de fato alterou a natureza da mistura. Antes de as ondas sonoras serem aplicadas, o pó de inseto criava um líquido escuro e turvo com pedaços visíveis que não se misturavam totalmente com a água. Após o tratamento com ultrassom, a mistura tornou-se mais uniforme e turva, sugerindo que as ondas sonoras tinham conseguido quebrar as partículas sólidas e ajudá-las a dispersar-se. Quando os pesquisadores mediram o rendimento final do pó de proteína após o processamento, descobriram que a quantidade de material recuperado foi consistente, independentemente de o ultrassom ter sido usado ou de qual enzima foi escolhida. Isto indicou que, embora as ondas sonoras tenham alterado o estado físico da mistura, elas não criaram necessariamente mais proteína total, mas sim tornaram a proteína existente mais acessível.

As mudanças mais significativas apareceram nas propriedades químicas e funcionais do líquido resultante. O processo de quebra das proteínas naturalmente baixou o pH da solução, tornando-a mais ácida, o que é um resultado padrão deste tipo de reação. No entanto, a velocidade com que as proteínas foram quebradas variou muito entre as duas enzimas. A enzima Alcalase trabalhou muito mais rápido, atingindo a sua eficiência máxima de corte em apenas meia hora, enquanto a outra enzima, Neutrase, levou muito mais tempo para alcançar um nível de decomposição semelhante. Quando os pesquisadores combinaram o pré-tratamento com ultrassom com as enzimas, descobriram que as ondas sonoras ajudaram as enzimas a começar a trabalhar um pouco mais rápido no início do processo. Isto ocorreu porque o ultrassom já tinha afrouxado as dobras apertadas das estruturas proteicas, expondo os sítios de corte às enzimas antes mesmo da reação começar.

Em termos de benefícios para a saúde, o estudo focou-se nas propriedades antioxidantes do líquido resultante. Antioxidantes são substâncias que podem neutralizar moléculas nocivas no corpo que causam danos às células. Os pesquisadores testaram a capacidade do líquido de neutralizar três tipos diferentes destas moléculas nocivas. Eles descobriram que o líquido produzido pela enzima Alcalase era particularmente eficaz na neutralização de dois destes tipos, apresentando um desempenho superior ao líquido feito com Neutrase. Curiosamente, o tratamento com ultrassom sozinho não aumentou dramaticamente o poder antioxidante do produto final além do que as enzimas alcançaram por si só. Isto sugere que as enzimas são os principais motores dos benefícios para a saúde, e o ultrassom serve principalmente para acelerar o processo e melhorar a qualidade do material inicial. O líquido também mostrou uma forte capacidade de neutralizar o peróxido de hidrogênio, um agente oxidante comum, especialmente quando o ultrassom foi utilizado antes da etapa enzimática.

A natureza física do produto final também mudou de uma forma que poderia ser útil para a fabricação de alimentos. Os pesquisadores mediram como a água interagia com uma fina camada do pó de proteína seco. Eles descobriram que a água se espalhava muito mais facilmente na superfície da proteína hidrolisada do que no pó não processado. Isto significa que a proteína tornou-se mais hidrofílica, ou amante da água. Esta propriedade é crucial para a criação de emulsões, que são misturas de óleo e água que normalmente se separam, como em molhos de salada ou molhos cremosos. A decomposição das proteínas em pedaços menores criou uma superfície que poderia reter água e óleo de forma mais eficaz, sugerindo que estes ingredientes derivados de insetos poderiam servir como estabilizadores naturais em vários produtos alimentares.

Finalmente, a equipe analisou a composição nutricional do líquido para ver que tipo de aminoácidos, os blocos de construção das proteínas, estavam presentes. Eles descobriram que o processo libertou com sucesso uma grande variedade de aminoácidos essenciais, que o corpo humano não consegue produzir por conta própria e deve obter através da alimentação. O líquido era rico em aminoácidos específicos que são conhecidos por apoiar o crescimento muscular e a produção de energia. O estudo confirmou que, quanto mais tempo as enzimas trabalhassem, mais estes componentes benéficos eram libertados. A combinação de ultrassom e hidrólise enzimática provou ser uma forma eficiente de transformar as larvas do besouro num ingrediente de alta qualidade, solúvel em água, rico em nutrientes e capaz de proteger as células contra danos. Esta abordagem oferece um caminho promissor para transformar um inseto sustentável, mas visualmente pouco atraente, num ingrediente alimentar versátil e saudável que pode ser facilmente integrado na dieta humana.