p Abra a porta do freezer e lá, bem na parte de trás, pode ser uma velha caixa de sorvete crescendo espigões de gelo. Ou uma lasanha congelada esquecida coberta de cristais de gelo. Ou secagem de superfícies de carne se não forem bem cobertas. p As pessoas às vezes chamam esse fenômeno de "queimadura de congelamento, "e isso acontece quando minúsculos cristais de gelo na superfície do alimento evaporam diretamente em vapor sem primeiro passar pela fase líquida da água - um processo cientificamente denominado sublimação. Essa perda de umidade pode deixar as camadas superficiais dos alimentos secas e descoloridas.

p Como cientista alimentar, Eu chamo a formação de gelo de superfície inicial de "recristalização de gelo" e estudo maneiras de desacelerá-la.

p A recristalização do gelo danifica e destrói as células orgânicas - as menores unidades vivas encontradas em animais e plantas. É um problema tanto para armazenar colheitas de alimentos ou materiais de pesquisa biomédica, como culturas de células, quanto para armazenar pizza congelada ou ervilhas, e pode resultar em muito desperdício.

p Existem substâncias artificiais que evitam esse tipo de dano pelo gelo, mas poucos deles são seguros para comer. Assim, junto com outros cientistas da University of Tennessee e do Oak Ridge National Laboratory, Estou trabalhando nos próximos três anos com menos de $ 550, Subsídio de 000 da National Science Foundation para identificar opções "biológicas" seguras - materiais já encontrados na natureza, incluindo substâncias derivadas do processo natural de digestão humana quando o alimento é consumido.

p Como ocorre a recristalização do gelo?

p A indústria alimentícia usa o "congelamento explosivo" para evitar a formação de grandes cristais de gelo nos alimentos congelados. Este processo envolve a exposição de alimentos muito rapidamente a uma temperatura baixa e uma alta taxa de movimento do ar, o que faz com que o alimento congele em uma massa de numerosos pequenos cristais. Cristais pequenos são muito menos prejudiciais à matéria congelada do que grandes.

p O problema começa depois que esses alimentos são movidos para freezers regulares para armazenamento, incluindo freezers domésticos. A função de degelo automático em tais unidades envolve ligar e desligar o compressor várias vezes ao dia, abaixando e aumentando a temperatura para evitar o acúmulo de gelo. Essa flutuação derrete parcialmente o gelo na comida e depois o congela novamente, um processo que pode criar cristais de gelo maiores e mais prejudiciais.

p Essas mudanças podem tornar a comida, na melhor das hipóteses, intragável - quem não suportou comer vegetais queimados no congelador ou aguados, morango descongelado? - e na pior das hipóteses inutilizável.

p De acordo com um estudo recente do pesquisador de sistemas alimentares do College of William &Mary, Zach Conrad, gastos totais com alimentação nos Estados Unidos por pessoa por dia, entre 2001 e 2016, era $ 13,27, e $ 3,62 dessa despesa, ou 27%, era comida desperdiçada.

p Conrad descobriu que apenas 1,4% desse lixo envolvia alimentos congelados, no valor de cerca de 5 centavos por pessoa por dia, ou $ 18,25 anualmente. Mas esses níqueis somam mais de US $ 5,89 bilhões em alimentos congelados desperdiçados a cada ano.

p À medida que o mercado de alimentos congelados continua a crescer, a importância de minimizar ou prevenir danos ao gelo torna-se óbvia.

p Prevenindo o crescimento de gelo com substâncias artificiais

p Os produtos químicos sintéticos que impedem a recristalização do gelo tendem a ser tóxicos para os organismos vivos, portanto, sua utilidade para proteger os alimentos é muito limitada. Por meio de seu longo e rigoroso processo de revisão, a Food and Drug Administration aprovou um polímero artificial chamado álcool polivinílico, ou PVA, tão seguro para uso em materiais de embalagem de alimentos, mas não como aditivo alimentar.

p O PVA é usado industrialmente para evitar a recristalização do gelo em substâncias como cimento e concreto, bem como ao congelar células humanas, tecidos e órgãos para preservá-los para uso em transplantes e biotecnologia.

p Existem também compostos "semissintéticos" - assim rotulados porque são feitos por meio da alteração de materiais que ocorrem naturalmente - que prometem reduzir os danos causados ​​pelo gelo. Eles incluem substâncias chamadas glicopolímeros e polianfolitos, que foram relatados para inibir a recristalização de gelo, preservar células e aumentar a viabilidade celular. Muitos desses compostos estão nos estágios iniciais de pesquisa e desenvolvimento, e ainda não usado comercialmente. Sua segurança para uso em alimentos ainda não foi demonstrada ou aprovada.

p Uma alternativa mais segura:soluções de base biológica

p Eu pesquiso alternativas para materiais sintéticos e semissintéticos que são de base biológica, isto é, com base em substâncias já encontradas em humanos, Animais e plantas, e através de processos biológicos naturais. Acredito que essas soluções de base biológica são opções especialmente promissoras porque não envolvem manipulação não natural.

p Por exemplo, para a indústria de processamento de ovos, Eu descobri como usar peptídeos naturais derivados de ovos - pequenas cadeias de aminoácidos também encontrados em nossos intestinos - para evitar danos causados ​​pelo congelamento às gemas, em vez de adicionar sal ou açúcar à gema antes de congelar.

p Sob nossa bolsa da National Science Foundation, minha equipe está pesquisando substâncias que imitam as funções das proteínas anticongelantes encontradas em peixes de água fria ou plantas tolerantes ao frio, que inibem a recristalização do gelo e previnem o crescimento de gelo em seus tecidos internos.

p Um desafio é que essas moléculas de proteína anticongelante estão presentes em concentrações muito baixas na natureza. Isso torna muito caro extraí-los de organismos e produzi-los em escala industrial.

p Estamos conduzindo pesquisas sobre peptídeos derivados de proteínas alimentares comuns e exclusivas, como soja, laticínio, peixe, carne e insetos. Graças à pesquisa de Srinivasan Damodaran da Universidade de Wisconsin, já sabemos que pequenos peptídeos da gelatina de peixe e das proteínas do colágeno bovino são eficazes na prevenção da recristalização do gelo em sorvetes. Este poder dos peptídeos varia muito, dependendo da proteína de origem, Contudo, portanto, estamos investigando os motivos dessas diferenças.

p À medida que aprendemos mais sobre esses peptídeos e como produzi-los em escala comercial, Eu acredito que eles podem ser úteis em vários setores, de melhorar a qualidade dos alimentos congelados, para aumentar a resistência das safras agrícolas às temperaturas de congelamento, para melhor preservação de células e tecidos, e até mesmo em usos como degelo de estradas e aeronaves. p Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.