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O crescimento populacional tem levado uma maior demanda na produção de alimentos, tanto para suprir necessidades nutricionais das pessoas quanto para cumprir exigências ambientais e de segurança. O leite se enquadra nessa questão, como alimento de alto valor nutricional contendo vitaminas, cálcio, carboidratos e proteínas.
O Brasil tem apresentado um crescimento no consumo de lácteos acima da média mundial e atualmente tem focado no mercado de produtos isentos ou baixos em lactose, devido ao aumento da procura por pessoas com intolerância ou que não querem consumir esse carboidrato (EMBRAPA, 2013; MINTEL, 2016; ONU, 2019).
Como principal açúcar do leite, a lactose é de grande importância na indústria de alimentos e farmacêutica (RAMALHO et al., 2016). Mesmo sendo uma fonte importante de energia, grande parte da população é incapaz de absorver a lactose, seja pela baixa produção ou ausência da enzima lactase no organismo, responsável pela quebra da lactose em moléculas menores (SWAGERTY et al., 2002; INGRAM et al., 2009; MATTAR et al., 2009; BRASIL, 2017a).
Dessa forma, a procura por produtos baixos ou isentos de lactose tem aumentado, levando as indústrias a utilizar diversos processos de hidrólise da lactose. Assim, há a necessidade do controle desses processos e da quantidade de lactose presente em alimentos rotulados como “sem lactose” por meio de métodos analíticos eficazes.
Neste estudo, foi feita uma classificação de leites UHT em regulares e zero lactose através das técnicas de Espectroscopia Óptica de Infravermelho em conjunto com o método PLS-DA (Análise Discriminante por Mínimos Quadrados Parciais), visando criar um modelo de análise capaz de classificar e detectar possíveis falhas no processo de hidrólise e teores de lactose acima do registrado nas embalagens.
Os limites regulatórios para presença de lactose em alimentos foram baseados em legislações internacionais, sendo o limite considerado seguro para o consumo de indivíduos intolerantes e ível de ser avaliado pelos laboratórios brasileiros.
Atualmente, estão em vigor novas legislações para rotulagem da presença de lactose e requisitos sanitários dos alimentos para dietas com restrição de nutrientes, que teve prazo de adequação até outubro de 2022 (BRASIL, 2022a; BRASIL, 2022b; BRASIL, 2023).
As principais legislações referentes à presença de lactose são as resoluções da ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) como a RDC 727/2022, a RDC n° 715/2022 e a Instrução Normativa (IN) n° 75/2020.
A RDC 727/2022 que dispõem sobre a rotulagem de alimentos embalados e especifica que os alimentos que contenham quantidade de lactose maior que 100 mg por 100 g ou 100 mL do alimento devem conter a advertência “contém lactose” (BRASIL, 2022a).
A RDC n° 715/2022 dispõe sobre diversos requisitos sanitários para alimentos e inclui alimentos para dietas com restrição de nutrientes como a lactose. De acordo com a resolução, os produtos isentos de lactose devem apresentar quantidade igual ou menor que 100 mg de lactose por 100 g ou 100 mL do alimento e deve conter no rótulo a declaração "isento de lactose", "zero lactose", "0% lactose", "sem lactose" ou "não contém lactose".
Já os produtos com baixo teor de lactose devem apresentar quantidade de lactose maior que 100 mg por 100 g ou 100 mL e igual ou menor que 1 g por 100 g ou 100 mL do alimento e deve conter no rótulo a declaração "baixo teor de lactose" ou "baixo em lactose" (BRASIL, 2022b).
A IN n°75/2020 estabelece os requisitos técnicos para declaração da rotulagem nutricional nos alimentos embalados, instituindo que quando a quantidade de lactose for inferior ou igual a 0,1 g por 100 g ou 100 mL do alimento, essa deve ser considerada como quantidade não significativa na tabela de informação nutricional (BRASIL, 2020).
A intolerância à lactose é caracterizada pela baixa produção ou ausência da lactase, não permitindo a absorção desse nutriente. Os principais sintomas são: dores e distensão abdominais, diarreia, gases, náusea, vômitos e constipação. O diagnóstico entre intolerância e alergia pode ser confundido devido à similaridade dos sintomas.
No entanto, a intolerância a lactose gera sintomas gastrointestinais e a alergia à proteína do leite de vaca (APLV) é uma resposta do sistema imunológico à proteína do leite, gerando sintomas mais graves e de caráter inflamatório (DIETRICH, 2011; CARNEIRO-SAMPAIO et al., 2016; NOGUEIRA et al., 2016; ANVISA, 2017). De difícil diagnóstico clínico, a intolerância pode ser confirmada através de exames específicos (BEM et al., 2013; SANTOS, 2015).
Estudos mostram que a presença ou não da lactose influencia em aspectos nutricionais, produtivos e sensoriais dos lácteos. A hidrólise da lactose permitiu à indústria de alimentos a produção de uma variedade de produtos sem lactose, além dos benefícios tecnológicos como redução da cristalização e aumento do poder adoçante. Há diversos métodos de hidrólise e se destacam os métodos químico, enzimático e de separação por membranas.
O método químico não é utilizado industrialmente, por depender do uso de ácidos e altas temperaturas. A separação por membranas é um método efetivo na separação de componentes e sem utilização de calor (VAN DENDER, 1995; GEA, 2012). O método enzimático é o mais utilizado para redução do teor de lactose, através da adição da lactase, antes ou após o tratamento térmico, gerando a quebra da lactose em glicose e galactose.
Assim, ocorre uma melhora nas características sensoriais e tecnológicas dos produtos como maior poder adoçante, maior solubilidade, sabor e cor mais intensos, gerando produtos mais atrativos e seguros (GEKAS; LOPEZ-LEIVA, 1985; BAILEY; OLLIS, 1986; FOX, 1998; JURADO et al., 2002; LONGO, 2006).
Em processos com temperatura entre 30° e 40° C ocorre a reação de Maillard, que promove características físico-químicas e sensoriais positivas em lácteos como sabor, aroma e cor mais intensos (SHENDURSE; KHEDKAR, 2016; TROISE et al., 2016). No entanto, deve ser um processo controlado, pois temperaturas altas podem levar à sabor e aroma indesejáveis, perda nutricional e produtos da reação potencialmente carcinogênicos (HOSHINO et al., 2009).
Para análise da lactose, o método atualmente reconhecido pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) é o método titulométrico Lane-Eynon, para determinação de açúcares redutores e não redutores, que pode sofrer erros analíticos pela impureza dos reagentes, contaminações e capacidade do analista (BRASIL, 2003).
A crioscopia é o método mais utilizado em indústrias por sua rapidez, ao determinar o grau de hidrólise da lactose por quantificação indireta através do abaixamento do ponto de congelamento do leite (PROZYN, 2010; TONETTI, 2015).
As técnicas mais recentes para análise da lactose são a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) e a eletroforese capilar (CE), que apresentam alta eficiência e sensibilidade, porém com custo de implementação e necessidade de analistas treinados (SNYDER et al., 2010; HANCU et al., 2015; SKOOG et al., 2017).
Já o uso de métodos analíticos de espectros na região MIR (Médio Infravermelho) possui aplicações tanto na identificação da estrutura de compostos orgânicos quanto em análises das suas quantidades em determinado alimento (RODRIGUEZ-SAONA; ALLENDORF, 2011; SKOOG, 2017).
Esse método utiliza a espectroscopia óptica que, por meio da interação entre matéria e radiação, analisa compostos químicos e os elementos que os compõem (SATHYANARAYANA, 2015). O FT-MIR é um método para análise do leite utilizado para fins de pagamento de acordo com a ISO 9622:1999 da AOAC (Associação de Químicos Analíticos Oficiais) e a FIL (Federação Internacional de Laticínios) (CASADIO et al., 2010).
Suas aplicações focam na identificação de compostos orgânicos devido a faixa espectral da região MIR, por comparação da impressão digital da molécula com bancos de dados. Esse método é muito utilizado devido a rapidez do processo, facilidade de preparo, manutenção de amostras e não gerar resíduos tóxicos (LARKIN, 2017). Ainda, pode ser associada com a análise multivariada de dados, para construção de modelos preditivos quanto às propriedades do alimento (SIVAM. et al., 2011; HU et al., 2016).
Para análises multivariadas utiliza-se a quimiometria, estudo que aplica a estatística para leitura de dados, sendo uma ferramenta para análise e de seleção das melhores condições de medidas e experimentos. Uma dessas ferramentas é a calibração multivariada, que envolve a correlação de um ou mais conjuntos de variáveis e pode prever a concentração de um composto.
Um dos algoritmos mais conhecidos para calibração multivariada é o sistema PLS (Mínimos Quadrados Parciais ou Partial Least Squares), usado através de softwares (FERREIRA et al., 1999; BRERETON, 2003). A base para tratamento de dados multivariados é o PCA (Análise por Componentes Principais ou Principal Component Analysis), que utiliza a matriz de dados para agrupar as variáveis altamente correlacionadas, visando extrair o máximo de informações de uma tabela com muitas variáveis (FERREIRA et al., 1999; SIMAS, 2005).
O sistema de análise multivariada utilizado no estudo foi o PLS-DA, que gera uma classificação linear combinada com as propriedades de regressão de PLS. A vantagem do uso do sistema PLS-DA é a modelagem de dados que geram informações relevantes através das Variáveis Latentes (LVs), que são combinações lineares das variáveis originais e que permitem a visualização gráfica e compreensão das relações e padrões de dados.
No estudo, o PLS-DA foi aplicado para correlacionar os dados de espectroscopia infravermelha com os dados de composição das amostras de leite, construindo um modelo preditivo de componentes desejados a partir do espectro medido (FERRARINI, 2004; BALLABIO; CONSONNI, 2013).
Foram selecionadas seis marcas comerciais de leite UHT em seis amostras de leite regular integral e desnatado e seis amostras de leite zero lactose. Alíquotas de 1µL de cada amostra foram analisadas em um espectrômetro para obter espectros com 32 varreduras em volume fixo de 1 µL e resolução de 4cm-1 na faixa espectral de 4500 a 350 cm-1 com módulo ATR (Reflectância Total Atenuada) de diamante.
As análises foram feitas traçando espectros de todas as amostras. Assim, foram gerados espectros na região 1060 cm-1 e 1080 cm-1, com estiramento –OH, comum em lactose, demonstrando comportamentos diferenciados nas amostras, como mostram a figura 1 (SKOOG, 2017).
Figura 1. Espectros de amostras de leites regulares (A) e zero lactose (B) na região 4000-400 cm-1
Fonte: elaborado pela autora.
As análises consideraram informações de teores de lactose fornecidas pelos fabricantes. Após tratamento dos dados brutos, foram gerados gráficos do tipo triplo score através do sistema PLS-DA, onde cada ponto representa uma amostra e os dados se encontraram dentro dos 95% de confiança, como mostra o gráfico 1. Também foi feita a validação do modelo, para testar sua capacidade preditiva sobre o comportamento da amostra.
Gráfico 1. PLS-DA com dados espectrais centrados na média.
Fonte: elaborado pela autora.
Após as análises e tratamento dos dados obtidos, foi observado que a utilização do FT-MIR com PLS-DA foi capaz de determinar a presença ou ausência de lactose em leites UHT regulares e sem lactose, mostrando o potencial das técnicas quimiométricas combinadas com a espectroscopia óptica. Essa associação pode se tornar uma ferramenta importante para o controle de qualidade do leite nas indústrias.
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