Development and characterization of a novel probiotic germinated quinoa ice cream

: nutritional, functional and biological validation

Resumo

No âmbito da investigação em alimentos, identificam-se constantemente novos ingredientes, compostos e propriedades em matérias-primas que abrem lacunas de conhecimento e geram oportunidades para o desenvolvimento de produtos inovadores. Paralelamente, os hábitos alimentares à escala global têm evoluído, impulsionando uma procura crescente por alternativas mais saudáveis, sustentáveis e alinhadas com princípios éticos, ambientais e funcionais. Entre as principais tendências destacam-se a preferência por alimentos de origem vegetal, a valorização de culturas tradicionais e o crescente interesse por alimentos funcionais, ou seja, aqueles que oferecem benefícios para além do valor nutricional básico. A formulação dos produtos de base vegetal pode ser adaptada a consumidores com intolerância à lactose, pessoas que seguem dietas veganas ou ao público em geral que procura opções mais sustentáveis e responsáveis, o que amplia significativamente o alcance dos alimentos funcionais. Esta investigação teve como objetivo desenvolver um gelado funcional com base em farinha de quinoa germinada em condições óptimas, incorporando o probiótico emergente Akkermansia muciniphila. A quinoa foi selecionada pelo seu perfil nutricional equilibrado, pela presença de compostos bioativos e pela sua adaptabilidade tecnológica, após uma avaliação comparativa com outros grãos andinos (kiwicha e cañihua). Foram utilizadas duas variedades peruanas de cores distintas: Rosa de Huancayo (RH, grão branco) e Pasankalla (PK, grão escuro). Antes da germinação, foram avaliados tratamentos de desinfeção no grão, incluindo combinações de agentes químicos, calor e ultrassons. A combinação de água quente (50 °C), peróxido de hidrogénio (2%) e ácido acético (0.1%) revelou-se a mais eficaz, reduzindo significativamente a carga microbiana (em bactérias mesófilas aeróbias: 1,29–4,08 Log UFC/g), sem afetar a capacidade germinativa. As enterobactérias mostraram maior resistência, especialmente na variedade PK, mas o tratamento combinado atingiu o objetivo proposto. A germinação foi optimizada através de um desenho fatorial (24, 48, 72 h × 15, 20, 25 °C), avaliando os efeitos sobre o conteúdo nutricional, compostos bioativos, antinutrientes e propriedades tecno-funcionais. Verificaram-se melhorias no conteúdo de cálcio (de 97,1 a 140,1 mg/100 g de peso seco em PK; de 87,5 a 135,2 mg/100 g de peso seco em RH), vitamina C (até 70,22 µg/g de peso seco em PK; 59,23 µg/g de peso seco em RH) e proteínas (de 17,09 % para 18,04 % em PK), assim como uma redução de taninos até 63 % em RH. As condições ideais para maximizar os polifenóis, vitamina C e proteínas, e reduzir os taninos, foram 25 °C durante 24 h em PK e 22,7 °C durante 47,3 h em RH, embora nesta última apenas os dois primeiros compostos tenham sido otimizados. Com a farinha germinada em condições óptimas, foi desenvolvida uma formulação de gelado vegetal utilizando um desenho de misturas do tipo D-ótimo. As formulações finais — RH (8,86 % farinha, 14,8 % gordura, 21,3 % açúcar) e PK (6,00 % farinha, 13,0 % gordura, 23,0 % açúcar) — alcançaram propriedades físicas comparáveis às de um gelado convencional em termos de viscosidade, firmeza e ponto de congelação. O overrun foi inferior, representando um aspeto a melhorar. No entanto, os compostos bioativos derivados da quinoa germinada foram preservados após o processamento, com destaque para a atividade antioxidante (110,7 ± 8,39 g equivalentes de Trolox/g de peso seco) no gelado de quinoa RH. A funcionalidade do produto foi avaliada através de digestão gastrointestinal simulada in vitro. O gelado elaborado com farinha da variedade RH apresentou uma libertação sustentada de compostos fenólicos, com elevada atividade antioxidante na fase gástrica (até 1672,57 µg ET/g de peso seco). Relativamente à A. muciniphila, foi mantida uma elevada viabilidade durante o armazenamento congelado (~10⁸ UFC/g), embora se tenha observado uma diminuição progressiva durante a digestão simulada, atingindo 10⁵ UFC/g no dia 1 e 10³ UFC/g no dia 60. Adicionalmente, o impacto das formulações de gelado à base de quinoa na atividade microbiana intestinal foi avaliado através da medição da produção de ácidos gordos de cadeia curta (AGCC), azoto amoniacal e lactato durante a fermentação fecal in vitro. A fermentação fecal revelou que o gelado de quinoa (QIC), com ou sem A. muciniphila (Akk), estimulou a produção de AGCC, com predomínio de butirato (46,95 mM) no QIC e de acetato (33,78 mM) no QIC-Akk, mantendo níveis seguros de azoto amoniacal. A dinâmica do lactato indicou processos de fermentação microbiana equilibrados. Este estudo apresenta uma estratégia inovadora para o desenvolvimento de sobremesas funcionais congeladas com base em quinoa germinada e probióticos emergentes. Apesar de limitações como a redução da viabilidade probiótica durante a digestão, os resultados demonstram a viabilidade tecnológica e o potencial nutricional dos grãos andinos em formulações vegetais. Estes resultados contribuem para o diálogo sobre inovação alimentar sustentável e a valorização de culturas tradicionais no desenho de alimentos funcionais.

Data do prémio	12 set. 2025
Idioma original	English
Instituição de premiação	Universidade Católica Portuguesa
Supervisor	Ana Maria Gomes (Supervisor), Cristina L. M. Silva (Co-Orientador) & José António Couto Teixeira (Co-Orientador)