Alai

Já está acontecendo uma redução constante das dietas convencionais à base de animais, em meio a graves preocupações sobre o impacto negativo do aquecimento global. Em comparação com as dietas à base de animais, as dietas à base de plantas estão associadas a uma melhor utilização dos recursos primários, produzindo menos emissões de CO2 no decurso da sua produção e utilizando práticas ambientais menos prejudiciais. No entanto, nem sempre é fácil obter uma quantidade significativa dos nutrientes contidos nos produtos agrícolas, por inúmeras razões.

Usaremos as folhas de mandioca como um estudo de caso para exemplificar como os compostos tóxicos e anti-nutrientes que ocorrem naturalmente nos impediram – até agora – de ter acesso a este enorme recurso inexplorado de milhões de toneladas de proteínas, fibras dietéticas e prebióticas, provitamina A carotenóides e vitaminas B1, B2, B3 e C.1-3

Cassava

A agricultura de cassava desempenha um papel importante, tanto em termos de segurança alimentar como como cultura comercial, e oferece oportunidades úteis para sustentar a subsistência de milhões de agricultores em 105 países tropicais e subtropicais.1-3 Sua plantação é de baixa manutenção em termos de necessidades de água e solo, assim como o tempo, mão-de-obra e investimento financeiro que requer, o que a torna uma excelente candidata para áreas pobres com períodos de seca prolongada.1,4

De acordo com os dados da Base de Dados Estatística Corporativa (FAOSTAT) da Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO) de 2017, a Nigéria é o maior produtor de raízes de mandioca do mundo, com uma produção de 59,5 milhões de toneladas, o que corresponde a 20% da produção global. O Gana é também um actor importante, produzindo 18,5 milhões de toneladas de raízes de mandioca, o que equivale a 6% da produção global. Embora a mandioca seja cultivada principalmente por suas raízes amiláceas, suas folhas também são comestíveis após os tratamentos necessários e são utilizadas em pratos locais na África como uma boa fonte de proteínas e micronutrientes, embora ainda seja chamada de “comida do homem pobre”.4

As folhas de cassava têm um alto teor de proteína, atingindo até 38% de matéria seca, e um perfil bem equilibrado de aminoácidos. Dependendo da cultivar, o teor de fibra alimentar bruta nas folhas de mandioca pode atingir até 20% do seu peso seco, excedendo por um factor de dois o das raízes. As folhas também são ricas em vitaminas como B1, B2, B3, C, provitamina A carotenóides (pVACs) e minerais, que, juntamente com a proteína, poderiam ser melhor utilizados para ajudar a aliviar a desnutrição e reduzir o crescimento retardado – ou seja, populações cronicamente desnutridas em mercados em desenvolvimento. A diminuição da raquitismo foi definida como o segundo Objetivo de Desenvolvimento Sustentável das Nações Unidas (ONU) e representa um grande desafio na África Subsaariana, juntamente com a deficiência de vitaminas A e B.

A deficiência de vitamina A, que afeta principalmente crianças e mulheres, causa deficiência visual, diminui a capacidade de combater infecções e diminui a taxa de crescimento e desenvolvimento ósseo – levando até mesmo à morte de crianças em casos graves. Nos países em desenvolvimento, as plantas são a principal fonte de vitamina A sob a forma de pVACs, que demonstram uma absorção muito fraca devido a estarem presas dentro das organelas e paredes celulares das células vegetais. A biodisponibilidade dos pVACs pode ser aumentada até seis vezes durante o processamento (por exemplo, homogeneização mecânica) enquanto o conceito de usar pVACs como um ingrediente alimentar adicional beneficia a sua bioacessibilidade até uma ordem de magnitude.5

Melhorar a composição dos alimentos processados, incluindo maiores quantidades de proteínas, fibras dietéticas e prebióticas e outros ingredientes valiosos está em linha com as orientações nutricionais modernas. Por exemplo, o consumo de fibras dietéticas (DF) tem sido ligado a uma diminuição do risco de inúmeros distúrbios de saúde, incluindo doenças cardiovasculares, diabetes tipo II, constipação intestinal, e acredita-se que proporcione um efeito saciante.6-8

Embora os benefícios de uma dieta rica em DF, a ingestão recomendada (20-35g/dia)9 raramente é alcançada para a grande maioria da população em geral, particularmente em mercados desenvolvidos. Portanto, a inclusão de ingredientes de DF em alimentos processados poderia servir como um meio alternativo de aumentar o consumo de fibras alimentares da população em geral. No entanto, o aumento do conteúdo de DF, proteínas, ou mesmo de quaisquer outros ingredientes valiosos, representa um desafio considerável de custo de formulação do produto para a indústria alimentar. Segue-se que a extração e purificação rentável de ingredientes alimentares valiosos das folhas de mandioca pode ser muito útil para melhorar a composição de formulações alimentares comerciais tanto em mercados desenvolvidos como em desenvolvimento.

Tabela 1 descreve o potencial econômico das folhas de mandioca, assumindo dois níveis de isolamento de ingredientes (simples e detalhado) e usando preços de ingredientes B2B. O potencial econômico em uma tonelada de folhas frescas e um processo simples de biorefinamento pode atingir cerca de £563.

As folhas de mandioca têm o mesmo rendimento em termos de material fresco que as raízes, de modo que a produção global anual de folhas pode ser estimada em cerca de 300 milhões de toneladas. Em contraste, o volume estimado de folhas consumidas é inferior a um milhão de toneladas por ano.1 Isto é facilmente compreensível uma vez que a maior parte do consumo de folhas é apenas para uso doméstico e ocorre após um processo de desintoxicação doméstico bastante longo que envolve a trituração ou moagem seguida de aquecimento prolongado. Infelizmente, não existe uma exploração industrial prática das folhas de mandioca, nem como um produto agrícola legítimo nem como uma fonte de ingredientes alimentares. A principal causa da não valorização industrial das folhas de mandioca é a alta toxicidade das folhas devido aos glucósidos cianogênicos e, em menor grau, a existência de outros componentes antinutricionais, como o fitato, oxalato e inibidor da tripsina.10,11

As folhas de cassava contêm níveis elevados de glucósidos cianogénicos (95% linamarina e 5% lotaustralina), que estão localizados dentro dos vacúolos de cada célula e podem ser hidrolisados por linamarase com base nas paredes da célula. Na ruptura celular, a linamarase gera glicose e acetona cianidrina, que são então decompostas em cianeto de hidrogênio volátil tóxico (HCN).12

Esta última etapa pode ocorrer espontaneamente ou como resultado da ação enzimática da α-hidroxinitrilase, que também é ligada à parede celular.13,14 O cianeto de hidrogênio (HCN) é altamente tóxico tanto para humanos quanto para animais, sabendo-se que a ingestão de 50-100mg causa mortes.11 A toxicidade crônica induzida pela dieta é outra das principais causas de preocupação, particularmente para populações onde a mandioca é um dos principais alimentos básicos. Konzo, Neuropatia Tropical Ataxica, exacerbação do bócio e cretinismo são os distúrbios de toxicidade da mandioca mais frequentemente relatados.2,11 Para prevenir a toxicidade crônica, o Codex propõe desde 1991 um limite máximo de 10mg de farinha de mandioca HCN/Kg total.11

Além da ingestão, sabe-se também que a descarga de cianeto de hidrogênio gasoso no ambiente é severamente perigosa durante o processamento industrial da raiz de mandioca e mesmo a nível de casa de campo.15 O US National Research Council (2002) estabeleceu Níveis de Diretrizes de Exposição Aguda (AEGL-3) baseados em mortalidade para HCN inalado entre 30mg/m3 para exposição de 10 minutos até 7,3mg/m3 para exposição de oito horas. O NRC (2002) relatou AEGL-1 não incapacitante na faixa de 2,8mg/m3 para exposição de 10 minutos até 1mg/m3 para exposição de oito horas. A susceptibilidade das folhas de mandioca à rápida decomposição, juntamente com a perda da integridade celular e os níveis até 20 vezes superiores de cianetos do que as raízes de mandioca9 sugerem que as folhas frescas devem descarregar quantidades significativas de cianeto de hidrogênio venenoso em seu ambiente imediato. Portanto, qualquer abordagem para a desintoxicação industrial que deva levar ao transporte de várias toneladas e ao armazenamento de dezenas de toneladas de folhas deve não só se concentrar no cumprimento do limite de ingestão do Codex de 10mg/kg de produto final, mas também é importante implementar estratégias de mitigação de riscos para garantir que as emissões de cianeto de hidrogênio estejam longe de ameaçar a vida da AEGL-3 e contidas na AEGL-1 não incapacitante.

Outras vezes, os processos convencionais de desintoxicação mencionados na literatura para as folhas de mandioca são trabalhosos e intensivos em energia, portanto não é fácil explorar industrialmente a grande quantidade de folhas que vão para o lixo após a colheita. Além disso, os compostos tóxicos e antinutricionais residuais deixados nas folhas tornam estas abordagens insuficientemente eficazes e limitam a exploração deste recurso potencialmente muito benéfico. Consequentemente, existe a necessidade de uma abordagem de desintoxicação mais verde e eficaz para facilitar a utilização industrial das folhas de mandioca.

Dada a nossa análise de risco, uma parte significativa de qualquer processo industrial implicará na prevenção de emissões de cianeto de hidrogênio, garantindo assim que a biomassa foliar não represente uma ameaça à saúde e segurança do público e das pessoas envolvidas no transporte, armazenamento e processamento de grandes volumes de folhas de mandioca.

Guiados por estas reflexões e financiados por um projecto UoR-GCRF (Global Challenges Research Fund), tivemos a sorte de alcançar a prova de conceito para uma abordagem de desintoxicação de base industrial, que envolve a secagem das folhas de mandioca ao sol a nível da exploração agrícola para conseguir uma primeira redução induzida pela secagem do cianeto e prevenir quaisquer outras emissões de cianeto. As folhas secas são então transformadas em pó utilizando moagem de impacto industrial. O pó é reconstituído em água e o pH da lama é mantido entre 3,5 e 4 para prevenir reações indesejadas. A aplicação de decantação e microfiltração leva a uma refeição foliar úmida e gasta com níveis de cianeto não detectáveis. A secagem convencional subsequente produz então uma farinha foliar.

No primeiro dia, os delegados foram apresentados com o avanço da desintoxicação e informação contextual que retransmite a produção agrícola e os benefícios nutricionais que ela oferece, juntamente com detalhes sobre a agricultura e a economia na África Subsaariana. No segundo dia, os delegados concentraram-se na selecção do melhor caminho para a exploração industrial do avanço.

Estabelecer um processo técnica e financeiramente viável para gerar as Folhas de Mandioca Tóxico-Antiminutrientes (T&AfCL) ingredientes alimentares foi visto como uma prioridade máxima. Uma forte preferência foi expressa pela maioria dos delegados para que os ingredientes alimentares T&AfCL viessem sob a forma de farinhas/potentes minimamente refinados, a fim de minimizar o tempo de desenvolvimento e os custos de produção de refinamento desses ingredientes. Os delegados sugeriram que, dada a abundância de folhas de mandioca e o seu baixo preço comercial, tais ingredientes alimentares T&AfCL poderiam tornar-se um veículo para promover uma nutrição acessível em toda a África Subsaariana.

Acreditamos que o caminho a seguir para as folhas de mandioca, bem como outros recursos vegetais inexplorados, requer um enfoque adicional no desenvolvimento de tecnologias que possam proporcionar desintoxicação e remoção de compostos antinutrientes. Abordar a fraca absorção de nutrientes de fontes vegetais exigirá a exploração da relação entre a estrutura dos tecidos vegetais e a libertação de nutrientes no intestino.

1. Latif S, Müller J. Potencial das folhas de mandioca na nutrição humana: Uma revisão. Tendências em Ciência Alimentar & Tecnologia 2015, 44, 147-158
2. Queimaduras AE, Gleadow RM, Zacarias AM, Cuambe C E, Miller RE, Cavagnaro TR. Variations in the Chemical Composition of Cassava (Manihot esculenta Crantz) Leaves and Roots As Affected by Genotypic and Environmental Variation. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2012, 60, 4946-4956
3. Montagnac JA, Davis CR, Tanumihardjo SA. Nutritional Value of Cassava for Use as a Staple Food and Recent Advances for Improvement (Valor Nutricional da Mandioca para Uso como Alimento Básico e Avanços Recentes para a Melhoria). Revisões Abrangentes em Ciência Alimentar e Segurança Alimentar 2009, 8, 181-194
4. Achidi AU, Ajayi OA, Bokanga M, Maziya-Dixon B. O uso da mandioca como alimento em África. Ecol Food Nutr 2005, 44, 423-435
5. Hof KHV, West CE, Weststrate JA, Hautvast JGAJ. Fatores dietéticos que afetam a biodisponibilidade dos carotenóides. J Nutr 2000, 130, 503-506
6. Lattimer JM, Haub MD. Efeitos da fibra dietética e seus componentes na saúde metabólica. Nutrientes 2010, 2, 1266-89
7. Kristensen M, Jensen MG. Fibras dietéticas na regulação do apetite e da ingestão de alimentos. Importância da viscosidade. Apetite 2011, 56, 65-70
8. Harris PJ, Smith BG. Paredes celulares e polissacáridos de parede celular: estruturas, propriedades e utilizações em produtos alimentares. International Journal of Food Science & Tecnologia 2006, 41, 129-143
9. Redgwell RJ, Fischer M. Fibra dietética como um componente alimentar versátil: Uma perspectiva industrial. Mol Nutr Food Res 2005, 49, 521-535
10. Latif S, Zimmermann S, Barati Z, Muller J. Detoxification of Cassava Leaves by Thermal, Sodium Bicarbonate, Enzymatic, and Ultrasonic Treatments. J Food Sci 2019, 84, 1986-1991
11. Montagnac JA, Davis CR, Tanumihardjo SA. Técnicas de Processamento para Reduzir a Toxicidade e os Antinutrientes da Mandioca para Uso como Alimento Básico. Revisões Abrangentes em Ciência de Alimentos e Segurança Alimentar 2009, 8, 17-27
12. Sornyotha, Kyu KL, Ratanakhanokchai K. Purificação e detecção de linamarina do córtex radicular da mandioca por cromatografia líquida de alta performance. Food Chem 2007, 104, 1750-1754
13. White WLB, Arias-Garzon DI, McMahon JM, Sayre RT. Cianogênese em mandioca. O papel da hidroxinitril lyase na produção de cianetos radiculares. Plant Physiol 1998, 116, 1219-1225
14. Bradbury JH, Denton IC. Métodos suaves de processamento de folhas de mandioca para remover cianogéneos e conservar nutrientes chave. Food Chem 2011, 127, 1755-1759
15. Okafor PN, Okorowkwo CO, Maduagwu PT. Exposições ocupacionais e dietéticas de humanos ao envenenamento por cianeto, a partir do processamento de mandioca em larga escala e ingestão de alimentos à base de mandioca. Food Chem Toxicol 2002, 40, 1001-1005

Acknowledgement

Os autores desejam agradecer o apoio financeiro do projeto “Converting mansava leaves into marketable food ingredients” UoR-GCRF.