Tecnologias a partir do osso bovino para a obtenção de colágeno tipo I – análise dos processos de beneficiamento, desmineralização, hidrólise enzimática e formação de gel para uso em alimentos.

Abstract

As descobertas sobre as funcionalidades do colágeno foram sendo impulsionadas em paralelo ao crescente interesse pelos resíduos da produção agropecuária. Colágeno é a proteína predominante nos tecidos fibrosos dos animais, como no osso. Osso é composto predominantemente por fibras de colágeno tipo I sequenciadas em conjunto com cristais minerais. O colágeno tipo I é uma proteína biopolimérica e de estrutura fibrosa, apresentando uma hélice tripla caraterística que confere propriedades de automontagem e biocompatibilidade. O colágeno tipo I mantém as mesmas propriedades quando isolado a partir da fonte. A partir do osso bovino, não era factível a obtenção de colágeno tipo I devido à sua rigidez natural, até que recentes estudos apresentaram alternativas para contornar essa limitação e possibilitar o beneficiamento. A Tese teve como objetivo elucidar tecnologias a partir do resíduo ósseo através das metodologias necessárias para o reaproveitamento do osso bovino e viabilizar a obtenção do colágeno tipo I através da transformação do coproduto para uso em alimentos. Foram elaborados quatro estudos científicos apresentados nos capítulos I, II, III e IV. O capítulo I resume e avalia a literatura atual dos estudos que investigaram a obtenção de colágeno e gelatina a partir de resíduos ósseos, compila a literatura atual pelos estudos que usaram o colágeno ósseo como agente de ligação, assim como, pelos estudos que usaram colágeno e gelatina de resíduos agropecuários em alimentos. Há avanços na obtenção de colágeno e gelatina a partir do osso, assim como há expectativas tecnológicas e sustentáveis de aplicações promissoras em alimentos. As informações apresentadas visam novas estratégias de obtenção, avanços das pesquisas e aplicações de práticas sustentáveis. O capítulo II investigou as propriedades físico-químicas da matriz óssea da tíbia bovina após beneficiamento e desmineralização. A matriz óssea foi solubilizada em ácido acético seguido de ácido lático. Foram analisados na matriz óssea: percentuais de osseína e hidroxiapatita pelo teor de nitrogénio e cinzas; teor de minerais; distribuição do tamanho das partículas; espetroscopia de infravermelhos por transformada de Fourier (FTIR); difração de raios X (DRX); e microscópio eletrônico de varredura (MEV). Nos extratos residuais, foram analisados o pH e o teor de

minerais. A solubilização por ácidos afetou as propriedades físico-químicas da osseína- hidroxiapatita. A matriz óssea solubilizada por ácido acético e lático mostrou a preservação da

osseína juntamente com a perda de hidroxiapatita. Foi revelada a disponibilização do colágeno tipo I após os processos e uma alternativa viável como desmineralização do osso bovino. O capítulo III obteve colágeno gel a partir da tíbia bovina e aplicou-o na formação de hidrogéis automontados com goma xantana e transglutaminase. Colágeno gel foi obtido através do processamento, desmineralização e hidrólises utilizando proteases comerciais. Foram analisados em função dos processos: grau de hidrólise; rendimento; teor de proteína; e teor de hidroxiprolina. Foram analisados no colágeno gel: solubilidade; calorimetria diferencial de varrimento (DSC); análise gravimétrica térmica (TGA); FTIR; e microscopia de fluorescência. Foram elaborados com o colágeno gel selecionado os hidrogéis automontados com goma xantana e transglutaminase. Foram analisados nos hidrogéis: FTIR; e microscopia de fluorescência. Os resultados demonstraram a biocompatibilidade do colágeno gel com a goma xantana e a transglutaminase, evidenciando seu potencial como insumo para produtos proteicos. O capítulo IV obteve colágeno a partir da tíbia bovina e analisou a composição, as propriedades

estruturais e térmicas. Colágeno em gel foi obtido através do processamento, desmineralização e hidrólise utilizando protease comercial. Foram analisadas no colágeno: DSC; TGA; FTIR; DRX; MEV; e o espectrômetro de energia dispersiva (EDS). DSC e TGA mostraram estabilidade ao calor. FTIR mostraram os respectivos peptídeos de colágeno. XRD mostraram os picos de difração. MEV-EDS mostraram um resíduo mínimo de elementos minerais. Os resultados foram promissores, revelando o colágeno com propriedades desejáveis para produtos à base de proteínas. Por fim, ao promover o reaproveitamento do resíduo ósseo e validar tecnologias a partir da tíbia bovina, a presente Tese eleva a acessibilidade das metodologias envolvidas, contribuindo significativamente para a redução de resíduos agropecuários e promovendo a sustentabilidade. A pesquisa reforça a economia circular oferecendo soluções biotecnológicas que agregam valor aos resíduos.