Em Portugal produzem-se anualmente elevadas quantidades de subprodutos decorrentes das atividades agroindustriais que, se não forem bem geridos, podem ser altamente poluentes, com um forte impacto negativo a nível ambiental pelo que as empresas geradoras são responsáveis pela sua eliminação à qual estão associados custos elevados. No entanto estes subprodutos, pela sua disponibilidade e composição química, devem ser encarados como uma oportunidade para outros setores de atividade, como a produção animal e as indústrias farmacêutica e alimentar. Muitos dos subprodutos agroindustriais são importantes fontes de nutrientes primários (proteína, fibra, energia), mas também de compostos bioativos (ex. polifenóis, carotenoides e vitaminas).

Portugal é deficitário em matérias-primas para alimentação animal, sendo altamente dependente da importação, o que por si agrega à alimentação animal uma elevada pegada ecológica. A esta situação acresce a escalada de preços das matérias-primas utilizadas na alimentação animal a que assistimos nos últimos meses o que torna ainda mais premente a procura por alternativas que permitam uma produção animal menos suscetível às oscilações dos preços das matérias-primas nos mercados internacionais. A substituição das matérias-primas convencionais importadas por recursos alimentares alternativos de produção local como por exemplo, subprodutos da agroindústria tem sido apontada como uma estratégia para reduzir a dependência externa e aumentar a sustentabilidade dos sistemas de produção animal. Mas para que em Portugal a utilização destes subprodutos na alimentação animal de forma sistemática e em larga escala seja uma realidade é ainda necessário otimizar diversos aspetos como os processos de manuseamento e de conservação e definir níveis e formas de utilização que permitam elevados níveis de produtividade/rentabilidade, e garantir a segurança e a qualidade do produto final.

Para além de fornecerem nutrientes primários utilizáveis pelos animais, de uma forma geral os subprodutos da agroindústria são ricos em compostos bioativos com efeitos benéficos reconhecidos na saúde humana e animal. Os polifenóis são um desses grupos de compostos bioativos que têm despertado especial interesse da comunidade científica pelo importante papel que podem desempenhar na saúde humana e como auxiliares na conservação de alimentos, devido à sua forte atividade antioxidante (50 vezes mais forte que a vitamina E e 20 vezes mais do que a vitamina C) e antimicrobiana. Na alimentação animal estes compostos têm sido também estudados pela capacidade que têm de melhorar a eficiência alimentar (ex. utilização da proteína), de reduzir o impacto ambiental dos sistemas pecuários por redução das emissões de metano e perdas de azoto, de melhorar a saúde animal pela sua atividade antioxidante, antibiótica e anti-helmíntica, e de melhorar a qualidade dos produtos finais (ex. perfil lipídico, estabilidade oxidativa e aspetos sensoriais da carne, leite e derivados e ovos).

Os subprodutos da vinificação, da produção de azeite, de amêndoa e da seleção e processamento dos frutos, são exemplos de subprodutos abundantes em Portugal com uma composição química que os torna muito interessantes para aplicação na alimentação animal e como fontes de polifenóis. Assim, nesta proposta pretende-se desenvolver e otimizar soluções de utilização integrada destes subprodutos, e numa lógica de resíduo zero, através da sua aplicação em estratégias alimentares para animais e no desenvolvimento de produtos inovadores para utilização alimentar, farmacêutica e veterinária.   

O desenvolvimento de soluções eficientes para a utilização de subprodutos agroindustriais valorizando a sua riqueza nutricional e atividade biológica tem, sem dúvida, interesse relevante numa visão de economia circular, promovendo o aproveitamento e valorização destes subprodutos através do desenvolvimento e otimização de aplicações inovadoras com benefícios ambientais, económicos e para a saúde animal e humana.  

Esta iniciativa assenta em dois eixos que se complementam e interagem entre si, permitindo uma utilização integrada e completa dos subprodutos. Os subprodutos agroindustriais a trabalhar serão: bagaço de uva, bagaço de azeitona, capota de amêndoa, repiso de tomate e outros subprodutos da seleção e processamento de frutos.

O 1º eixo consiste na utilização de subprodutos em natureza na alimentação animal, quer como fontes de nutrientes primários como de compostos bioativos. Em paralelo, no 2º eixo os subprodutos serão utilizados para a produção de extratos bioativos para aplicação alimentar, farmacêutica, veterinária e como aditivos zootécnicos. Os subprodutos obtidos no decurso dos processos extrativos para a obtenção dos extratos serão avaliados como fontes de nutrientes primários com vista à sua utilização na alimentação animal (Atividade 7), sendo assim ao longo de todo o processo valorizadas as diferentes frações que vão sendo geradas, promovendo-se a utilização completa dos subprodutos, com resíduo zero.

Os subprodutos agroindustriais apresentam problemas de conservação pelo seu elevado teor em humidade, o que limita a sua utilização. O desenvolvimento de soluções acessíveis e de baixo custo que permitam estabilizar os subprodutos, permitindo múltiplas utilizações e por longos períodos é essencial para uma valorização económica efetiva destes recursos. Assim, na Atividade 1, que é comum aos dois eixos do projeto, pretende-se otimizar o processo de desidratação dos subprodutos com recurso a desidratadores alimentados através de energia solar.

As equipas do INIAV-Fonte Boa, FMV e CEBAL possuem vasta experiência sobre a utilização de subprodutos agroindustriais na alimentação animal, principalmente em ruminantes que são as espécies que maior partido tiram deste tipo de matérias-primas. Assim, enquadrado no 1º eixo, na Atividade 2 serão otimizadas as condições de utilização de subprodutos desidratados na alimentação de ruminantes tendo como objetivos atingir elevados níveis produtivos, garantir a segurança e qualidade do produto final, melhorar o estado de saúde do animal (estado antioxidante e parasitário), reduzir os custos com a alimentação animal e avaliar o impacto destas estratégias alimentares nas emissões de metano.

Quanto ao 2º eixo, serão otimizados os processos de separação e isolamento de compostos polifenólicos a partir dos subprodutos (Atividade 3). Para preparação dos extratos ricos em polifenóis serão utilizadas tecnologias de extração que têm vindo a ser desenvolvidas pelo INIAV (Dois Portos e Vairão) com “solventes verdes” e que permitem elevados rendimentos de extração. Os extratos obtidos serão avaliados quanto à sua ação antioxidante, antimetanogénica, antimicrobiana, anti-helmíntica e capacidade de modulação da bioidrogenação ruminal em ruminantes através de ensaios in vitro (Atividades 4, 5 e 6). Os extratos que apresentem melhores resultados quanto a estas atividades serão posteriormente validados, para utilização como aditivos zootécnicos ou de uso veterinário, em ensaios in vivo com pequenos ruminantes (Atividade 4). Numa ótica de desenvolvimento de produtos farmacêuticos para aplicação em humanos, os extratos com maior potencial serão testados em ratos para validação das atividades biológicas (Atividade 5). Os extratos com melhores resultados quanto à ação antioxidante e antimicrobiana serão também testados com vista à sua utilização em aplicações alimentares, especificamente para produção de embalagens alimentares ativas biodegradáveis que permitam assegurar a segurança e qualidade de alimentos embalados (Atividade 6). 

É objetivo desta proposta uma ampla transferência do conhecimento científico e tecnológico através de publicações em revistas técnico-científicas, organização e participação em eventos técnico-científicos, criação da página web do projeto, e publicações nas várias plataformas de comunicação das entidades participantes (Atividade 8).

Atividade 1. Desidratação dos subprodutos agroindustriais. O desenvolvimento e otimização do processo de desidratação dos subprodutos, que é comum aos dois eixos desta proposta, será realizado pela empresa BBKW, com o apoio do INIAV e CEBAL na realização de determinação analíticas para monitorização do processo.  

Atividade 2. Utilização de subprodutos agroindustriais na alimentação animal. Nesta atividade serão otimizadas as condições de utilização dos subprodutos na alimentação animal, sendo avaliado o impacto no desempenho produtivo e qualidade dos produtos. Esta atividade será realizada pelo CEBAL (coordenador da atividade), INIAV, FMV, e Carlos e Helder Alves Sociedade Agropecuária Lda.

Atividade 3. Extração de compostos bioativos de subprodutos agroindustriais. O desenvolvimento e otimização dos processos extrativos para obtenção de extratos polifenólicos será realizado pelo INIAV (coordenador da atividade). O INIAV-Dois Portos focar-se-á na otimização dos processos extrativo com vista à produção de extratos brutos para aplicação na alimentação animal e de extratos purificados para aplicações farmacêuticas. O INIAV-Vairão desenvolverá processos extrativos para obtenção de extratos ricos em polifenóis bioativos com grau alimentar e para incorporação em embalagens bioativas.

Atividade 4. Aplicação dos extratos bioativos na alimentação animal. Os extratos para aplicação na alimentação animal serão caracterizados, através de ensaios in vitro. O CEBAL avaliará a atividade antioxidante. A ação antimetanogénica será avaliada pelo INIAV-Fonte Boa. A FMV será responsável pela avaliação da capacidade de modulação da bioidrogenação ruminal e avaliação da atividade anti-helmíntica. Os extratos brutos que apresentem os melhores resultados serão utilizados em ensaios in vivo com pequenos ruminantes (ovinos e caprinos) para validação do impacto na produtividade, produção de metano, qualidade dos produtos, e estado de saúde dos animais. Participam nesta atividade INIAV-Fonte Boa (coordenador da atividade), CEBAL e FMV.

Atividades 5 e 6. Aplicação de extratos bioativos nas indústrias farmacêutica (Atividade 5) e alimentar (Atividade 6). Os extratos purificados serão caracterizados em termos químicos e quanto às atividades antimicrobiana e antioxidante através de métodos químicos e celulares. Estas caracterizações serão realizadas pelo INIAV (Dois Portos e INIAV-Vairão). Para aplicação farmacêutica (Atividade 5), os resultados das atividades biológicas obtidos em ensaios in vitro serão validados em ensaios com ratos. Estes ensaios serão da responsabilidade do INIAV-Dois Portos, que os realizará em colaboração com a School of Functional Food and Wine – Shenyang Pharaceutical University, China. O INIAV-Vairão, a Universidade do Minho e a empresa Vizelpas – Flexible Films (a aguardar inscrição na RRN) dedicar-se-ão a aplicação dos extratos em embalagens alimentares bioativas (Atividade 6), para desenvolvimento e avaliação a eficácia das novas embalagens alimentares contendo estes extratos na inibição do desenvolvimento microbiano e da oxidação lipídica em alimentos típicos da dieta Mediterrânica.

Atividade 7. Caracterização das biomassas resultantes dos processos de extração para utilização na alimentação animal. Na perspetiva de uma utilização completa dos subprodutos, as biomassas que vão sendo produzidas ao longo dos processos de obtenção dos extratos polifenólicos serão caracterizados química e nutritivamente com vista à sua aplicação na alimentação animal. Sempre que se revele viável do ponto de vista nutricional e tecnológico, essas biomassas serão integradas na formulação de dietas a testar nos ensaios com os animais (atividades 2 e 4). Esta atividade será realizada pelo INIAV-Fonte Boa (coordenador da atividade), CEBAL e FMV.

Atividade 8. Transferência do conhecimento científico e tecnológico. Esta atividade será da responsabilidade da IACA e do Centro de Competências de Caprinicultura (representado pela CM Vila Nova de Poiares), e na qual participarão todas as outras entidades envolvidas no projeto.