Imprimir PDF

Instrumentação

Ressonância nos alimentos

Equipe da Embrapa desenvolve junto com empresa equipamento que faz análise instantânea de frutas, carnes e azeites

Ameixa é analisada por protótipos de aparelhos de ressonância construídos em São Carlos

Eduardo CesarAmeixa é analisada por protótipos de aparelhos de ressonância construídos em São CarlosEduardo Cesar

A medicina já utiliza a técnica de ressonância magnética nuclear (RMN) desde os anos 1980 no diagnóstico de doenças cerebrais, musculares e ósseas. O abrangente uso medicinal está agora sendo transferido para outras áreas, como possibilitar que os consumidores saibam no supermercado, por exemplo, se uma fruta está doce ou não, se a maionese é light mesmo ou se o azeite está adulterado. Vários estudos desenvolvidos pela equipe do pesquisador Luiz Alberto Colnago, da Embrapa Instrumentação, unidade da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) localizada em São Carlos, no interior paulista, mostram essas utilidades que podem no futuro ter uso comercial. A tecnologia da Embrapa foi incorporada pela empresa brasileira Fine Instrument Technology (FIT), que vai desenvolver o produto na mesma cidade.

A tomografia por ressonância magnética nuclear já é empregada na análise da qualidade interna de frutas in natura desde a década de 1980 para análise dos efeitos de pancadas, de baixas temperaturas, defeitos fisiológicos e das consequências da infestação de pragas e de doenças. “A RMN também tem sido usada para estudar a variabilidade dos compostos presentes em uvas e na qualificação de tomates quanto à firmeza e maturação”, acrescenta Colnago.

O problema é que esses estudos são feitos em equipamentos semelhantes aos usados em medicina, cujos custos podem chegar à casa dos milhões de dólares. Ou então as análises só podem ser realizadas com as frutas cortadas em pedaços ou com os sucos colocados em pequenos tubos. Não é possível analisar os produtos em suas próprias embalagens. O que Colnago fez foi desenvolver métodos e equipamentos de ressonância magnética nuclear de baixo custo, para análise não invasiva de alimentos in natura ou embalados. “Em análise de frutas, carnes frescas e produtos comerciais embalados não temos competidores diretos, com aparelhos de baixo custo”, garante. Colnago conta que na Universidade da Califórnia, em Davis, nos Estados Unidos, o professor Michael McCarthy tem usado equipamento (tomógrafos) de alto custo, para estudar vegetais. “Ele analisou principalmente abacate, ameixas e azeitonas”, informa o pesquisador da Embrapa. “No entanto, o princípio de análise desenvolvido por ele é diferente do nosso, mais demorado, e as análises não podem ser feitas em aparelhos de baixo custo.”

Assim como qualquer aparelho do gênero, os desenvolvidos em São Carlos são compostos por um ímã, uma estação de transmissão e recepção de ondas de rádio e um computador. A estação transmissora e receptora de ondas de rádio, da marca Tecmag, foi importada dos Estados Unidos e uma antena foi desenvolvida por Colnago. Os produtos para análise podem estar embalados desde que não seja com material metálico ou tetra pak, que impede a passagem das ondas de rádio. A função dos ímãs é magnetizar os produtos. Sinais de rádio (energia eletromagnética), na frequência de nove mega-hertz (MHz), gerada em um transmissor de rádio AM, modulada em pulso, são enviados à amostra pela antena. “Após o produto ser irradiado, ele induz um sinal na antena, conhecido como sinal de ressonância magnética. Em seguida, ele é amplificado e convertido para o formato digital e armazenado em um computador.”

Protótipos de aparelhos de ressonância analisam garrafa de azeite

Eduardo CesarProtótipos de aparelhos de ressonância analisam garrafa de azeiteEduardo Cesar

A ressonância é possível porque núcleos atômicos de cada elemento químico do material absorvem energia em uma frequência específica, sendo possível diferenciá-los dentro de uma mesma molécula. Isso torna possível obter a composição química e bioquímica dos produtos analisados num aparelho de RMN. Com a vantagem de que a medida demora bem menos do que um segundo, enquanto uma imagem médica pode demorar até dezenas de minutos. “Nos aparelhos usados em alimentos não se obtém uma imagem, mas sim se mede apenas o tempo de desaparecimento do sinal de rádio, que é proporcional à viscosidade do produto”, explica Colnago. “Quanto mais viscoso, mais rápido o sinal desaparece.”

Teores de gordura
Por isso, o sinal de uma rocha, que tem “viscosidade” extrema, desaparece de imediato. No caso da água, cuja viscosidade é baixa, o sinal leva por volta de três segundos para acabar. Por isso, por exemplo, o sinal de ressonância magnética desaparece mais rapidamente para as frutas mais doces, que têm maior viscosidade, do que aquelas com baixo teor de açúcar. O mesmo processo se aplica para medir o índice de gordura de um pote de maionese ou para verificar se um vidro de azeite está adulterado, com a mistura de óleo de soja, por exemplo. No caso da carne, é possível verificar três parâmetros: maciez, suculência e gordura intramuscular.

Apesar de ser bem mais barato que os similares médicos, os primeiros modelos criados pela equipe da Embrapa Instrumentação e financiados pela FAPESP ainda são caros para uso nos supermercados, além de serem muito grandes. Por isso Colnago está desenvolvendo aparelhos menores e mais baratos. Um deles custou cerca de R$ 40 mil. Foi feito ainda um outro, menor e plano, no qual o produto a ser analisado é colocado sobre o aparelho, que custou R$ 5 mil.

O aparelho menor – que tem formato de círculo – está sendo desenvolvido para ser comercializado pela empresa FIT, criada em 2006, na cidade de São Paulo e depois instalada em São Carlos. “Ela foi fundada para comercializar equipamentos médicos de ressonância magnética fabricados na China e desenvolver as partes desses aparelhos até que se tornasse um produto sino-brasileiro. Pouco depois a empresa chinesa foi comprada por uma multinacional e a FIT ficou sem o produto para vender, mas continuou desenvolvendo seus projetos”, conta Daniel Martelozo Consalter, gerente de projetos da empresa. “Em 2009 demos o primeiro passo para a construção do equipamento nacional de ressonância magnética e tivemos a aprovação de um projeto de subvenção da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) e outro do Programa de Formação de Recursos Humanos em Áreas Estratégicas (Rhae) do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)”, diz Consalter.

Com os recursos recebidos, a FIT desenvolveu cinco bobinas de recepção (parte de um aparelho de RMN), para realizar exames de joelho, punho, cotovelo e articulação temporomandibular (ATM) e um módulo de controle, também conhecido como espectrômetro digital, que já está sendo vendido com o nome de SpecFIT. “Este módulo de controle é à base de qualquer equipamento de ressonância magnética”, diz Consalter. “Durante este projeto firmamos convênio com o Instituto de Física de São Carlos (USP) para o desenvolvimento do SpecFIT.”

Projetos
1. Desenvolvimento e validação de espectrômetros e métodos de RMN no domínio do tempo para análise não destrutiva de alimentos (nº 2012/20247-8); Modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular; Pesquisador responsável Luiz Alberto Colnago (Embrapa); Investimento R$ 222.188,58 (FAPESP).
2. Análise de produtos agrícolas em fluxo, por RMN (nº 2009/09526-0); Modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular; Pesquisador responsável Luiz Alberto Colnago (Embrapa); Investimento R$ 405.449,82 (FAPESP).

Artigo científico
COLNAGO, L.A. et al. Why is inline NMR rarely used as industrial sensor? Challenges and opportunities. Chemical and Engineering Technology. v. 37, p. 191-203. fev 2014.