A utilização da engenharia genética no enriquecimento do valor nutricional dos alimentos / The use of genetic engineering in enriching the nutritional value of food

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.5, p.23370-23379 may. 2020. ISSN 2525-8761

A utilização da engenharia genética no enriquecimento do valor

nutricional dos alimentos

The use of genetic engineering in enriching the nutritional value of food

DOI:10.34117/bjdv6n5-041

Recebimento dos originais: 04/05/2020 Aceitação para publicação: 04/05/2020

Lucileide Rosa Silva de Oliveira

Especialização em Ensino de Biologia

Instituição: Universidade Estadual de Londrina, Paraná, Brasil,

E-mail: lucileide_rosa_mbi@hotmail.com

Patricia da Silva Dias

Mestre em Aquicultura e Desenvolvimento Sustentável Instituição: Universidade Federal do Paraná, Brasil,

E-mail: pathybio.dias@gmail.com

Pablo Américo Barbieri

Mestre em Melhoramento Genético

Instituição: Universidade Estadual de Maringá, Paraná, Brasil, E-mail: pabloambarbieri@gmail.com

Daiane Cicera de Lima

Engenheira de Alimentos

Instituição: Universidade Federal do Paraná, Brasil, E-mail:daihh_lima@hotmail.com

Marieli Coutinho

Discente do curso de Engenharia de Alimentos Instituição: Universidade Federal do Paraná, Brasil,

E-mail:mari.coutinho97@gmail.com

Bruna Cristina Cardoso

E-mail: brunacrcardoso@gmail.com

Andressa Maranguelle Sérgio

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Ana Caroline Casalvara

Mestre em Genética e Melhoramento

Instituição: Universidade Estadual de Maringá, Paraná, Brasil,

E-mail:anacasalvara@hotmail.com

Resumo

O presente estudo aborda a evolução e estabilização da engenharia genética e sua aplicação para enriquecimento do valor nutricional e funcional dos alimentos. A biotecnologia nos dias atuais representa mais um avanço da ciência que opera em nível molecular baseando-se na introdução de construções gênicas com exatidão, neste caso, em um organismo vegetal, utilizando-se de tecnologias como a do DNA recombinante ou a técnica da engenharia genética para alterar seus processos metabólicos favoravelmente. Portanto esta ciência quando aplicada aos alimentos tem, entre outros, o objetivo de atender à demanda dos consumidores por produtos mais seguros, saborosos, convenientes e com uma qualidade nutricional elevada, contribuindo para uma vida mais saudável. A biotecnologia constitui uma das áreas da ciência que é muito estudada ao longo dos anos e suas aplicações ainda são revistas, o que nos permite prever que em um futuro próximo ela será utilizada também na prevenção e cura de algumas doenças pela manipulação de antioxidantes, anti-inflamatórios e estimulantes do sistema imune nos alimentos. Conclui-se ainda que a utilização da engenharia genética no melhoramento de organismos vegetais geneticamente modificados possa ser analisada e compreendida de maneira que proporcione um melhor entendimento do tema abordado.

Palavras-chave:Biotecnologia; Melhoramento Vegetal; DNA Recombinante.

ABSTRACT

He present study addresses the evolution and stabilization of genetic engineering and its application to enrich the nutritional and functional value of food. Biotechnology nowadays represents another advance of science that operates at the molecular level based on the introduction of gene constructs with accuracy, in this case, in a plant organism, using technologies such as recombinant DNA or engineering technique genetics to change your metabolic processes favorably. Therefore, this science when applied to food has, among others, the objective of meeting consumer demand for safer, tastier, more convenient products with a high nutritional quality, contributing to a healthier life. Biotechnology is one of the areas of science that has been extensively studied over the years and its applications are still being reviewed, which allows us to predict that in the near future it will also be used in the prevention and cure of some diseases through the manipulation of antioxidants, anti -inflammatory and immune system stimulants in food. It is concluded that the use of genetic engineering in the improvement of genetically modified plant organisms can be analyzed and understood in a way that provides a better understanding of the topic addressed.

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1 INTRODUÇÃO

Os seres heterótrofos recorrem aos vegetais como principal fonte de nutrientes para uma alimentação adequada, saudável, elevando a qualidade de vida e bem estar. Neste sentido a aplicação da Engenharia Genética nos alimentos não tem o intuito de somente melhorar a produção dos mesmos, mas também o de atender a grande procura da população por alimentos mais seguros, naturais, frescos, saborosos e convenientes (COSTA & BORÉM, 2013).

Todavia, apesar de ser considerada uma ciência recente a Biotecnologia é anterior ao século XXI, surgindo a cerca de seis mil anos, através de relatos da utilização de microrganismos na produção de vinhos desde a mais remota antiguidade como também sua utilização para a produção de cervejas e pães realizando processos fermentativos (BENNETT & CHUNG, 2001). O melhoramento de plantas tem alterado de maneira positiva a qualidade nutricional dos alimentos, elevando seu teor de açúcar e de vitaminas, assim como sua palatabilidade e qualidade (CARRER et al., 2010).

A Engenharia Genética consiste em um conjunto de aplicações tecnológicas que utilizam sistemas biológicos, como: microrganismos, plantas, animais, ou os seus derivados, que sofreram alterações em seu material genético através da utilização de alguns fatores tanto pela introdução de sequências de DNA recombinante ou a técnica da engenharia genética para alterar seus processos metabólicos favoravelmente, que podem ser originárias de qualquer organismo vivo, inclusive de organismos que são filogeneticamente distantes das espécies a serem modificadas, ou também, pela inativação de genes endógenos, que serão utilizados com o intuito de fabricar ou modificar alguns produtos para utilização em fins específicos (CHOI et al., 2007; CARRER et al., 2010)

Essa ciência atua em nível molecular onde as barreiras definidas na formação da espécie desaparecem, sendo assim possível, pois todos os organismos vivos possuem DNA como sua molécula fundamental, que carrega suas informações genéticas e compartilha o mesmo código genético, que codifica e determina a produção de proteínas de todos os seres vivos, sendo que cada espécie possui seu genoma característico variando em quantidade de acordo com o indivíduo (LEITE & MUNHOZ, 2013).

O melhoramento genético clássico de plantas tem sido utilizado, com sucesso, a muitos anos no intuito de desenvolver espécies com características agronômicas ou nutricionais, dos quais, podemos citar alguns melhoramentos genéticos importantes dos organismos modificados como, à resistência a pestes, doenças, melhoramento de estocagem pós-colheita,

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.5, p.23370-23379 may. 2020. ISSN 2525-8761 melhoria nas características de sabor, aroma e cor dos alimentos bem como aumento do valor nutricional, entre outras (CONNER & JACOBS, 1999).

Contudo, a Biotecnologia moderna que, utiliza-se de métodos refinados se baseando nas técnicas da biologia molecular que permitem a manipulação do material genético acido desoxirribonucleico (DNA) recombinante ou engenharia genética (OLIVERA et al., 2012). Entretanto, com os avanços expressivos da Biotecnologia, foi possível a modernização da agricultura com novas formas de melhoramento genético vegetal (BEER et al., 2009; CARRER et al., 2010).

As culturas tradicionais estão perdendo lugar para cultivares melhoradas geneticamente e plantas transgênicas, visando aumentar a produtividade e suprir a expressiva demanda de alimentos que vem crescendo exponencialmente a cada dia (LEITE & MUNHOZ, 2013).

De acordo com Leite & Munhoz (2013), umas das maiores dificuldades enfrentadas pela Biotecnologia que contribui para o receio de muitas pessoas é a velocidade com que essa ciência evoluiu nos últimos anos, aliado ao fato de sua aplicação em benefício da sociedade atingir o mercado tão inesperadamente.

Assim, torna-se claro como a biotecnologia tem causado grandes mudanças na agricultura, fazendo uso de tecnologias cada vez mais modernas que permite identificar e selecionar genes que codificam características benéficas para serem usados como marcadores moleculares em processos de seleção assistida, ou ter determinado gene expresso em outro organismo por transgenia e mediante esses avanços que permitem uma maior precisão, é possível se obter novas características agronômicas e nutricionais desejáveis nos cultivares de plantas (CARRER et al., 2010).

Logo, a biotecnologia vegetal é extremamente importante devido principalmente a crescente demanda do mercado consumidor por alimentos de alta qualidade e com um enriquecimento de seu valor nutricional mais elevado, revela-se a necessidade da utilização de novas tecnologias, que propiciem seguridade microbiológica na produção, aumentando sua vida útil, e que ainda proporcionem mínimas alterações na qualidade nutricional e sensorial dos alimentos (TAKEDA & MATSUOKA, 2008; CARRER et al., 2010)

Além de preservar as características do alimento, as novas tendências em tecnologia devem buscar também seguridade para o meio ambiente, revelando preocupação com o equilíbrio entre a produção e o consumo de alimentos (OLIVEIRA et al., 2012).

Desta forma, o presente trabalho busca investigar como a Engenharia Genética, atua na construção do DNA recombinante das plantas, resultando na obtenção de "novos" organismos.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.5, p.23370-23379 may. 2020. ISSN 2525-8761 E como essas mudanças geraram benefícios nos alimentos e em alguns produtos alimenticios, como a qualidade melhorada, maior resistência a peste e doenças, variedades com maior rendimento, níveis de nutrientes aumentados ou diminuídos, melhor sabor e textura.

2 DESENVOLVIMENTO

Na atualidade os alimentos vegetais constituem não só a base da cadeia alimentar humana, mas também são utilizados como uma forma de prevenir doenças causadas pela dieta deficiente e supri as necessidades nutricionais do ser humano necessárias a sua sobrevivência para à construção, à manutenção e ao reparo de tecidos, diversos compostos como, carboidratos, vitaminas, minerais, antioxidantes, flavonoides, fibras alimentares entre outros, são reconhecidos por prevenir ou retardar o aparecimento de doenças como a aterosclerose e o câncer, entre outras.

Desta maneira não são mais vistos somente com uma fonte energética capaz de saciar a fome, eles têm-se tornado um meio para nos propiciar uma ótima saúde e bem estar (COSTA, 2003).

Varias estratégias de bioprocessamento são utilizadas no sentido de agregar valor de mercado aos alimentos pelo aumento de seus benefícios à saúde (WISEMAN et al., 2001)

Inúmeras pesquisas que são realizadas em relação ao melhoramento vegetal e o estabelecimento de uma agricultura sustentável, que procure consolidar um parâmetro de preservação do meio ambiente e proporcione também uma segurança alimentar futura com nutrientes e vitaminas adequadas, constituindo um fator primordial para o desenvolvimento da humanidade mediante as mudanças climáticas e a diminuição das reservas energéticas não renováveis (COSTA, 2013).

Conforme Brumano (2008) e Carrer, et al., (2010), a engenharia genética apresenta várias vantagens em relação aos alimentos geneticamente modificados, dentre elas podemos citar o aumento na produção de alimentos com baixos custos e em áreas menores; elevada resistência das plantas diminuindo assim, a incidência na utilização de herbicidas; produção de alimentos com uma elevada qualidade nutricional; introdução de novas características ainda não existentes no organismo em seu estado original; produção de anticorpos de planta transgênicas e a possibilidade de distribuídas, entre outros. Todas essas qualidades são essenciais para o estabelecimento da biotecnologia como uma ciência que procura atender uma grande demanda por produtos com particularidades distintas.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.5, p.23370-23379 may. 2020. ISSN 2525-8761 Apesar da grande resistência enfrentada pela biotecnologia por manifestar algumas desvantagens, como o aumento das alergias pela transferência de genes de uma espécie para outra, uma vez que a nova sequência formada pode resultar numa proteína indesejada; prejudicar seriamente o tratamento de algumas doenças de homens e animais, devido a que muitos genes possuem resistência antibiótica, sendo assim se um gene resistente for atingido por uma bactéria pode conferir imunidade ao antibiótico; desenvolvimento de resistência em pragas e doenças se houver a transferência do gene resistente da planta; impacto sobre a biodiversidade: A utilização na agricultura esta se espalhando rapidamente com a globalização, sendo aplicado em monocultoras (são elas as grandes disseminadoras da engenharia genética), sendo esses alguns entre outros dos efeitos colaterais que não podem ser previstos a curto prazo (BRUMANO, 2008).

Segundo Verzola et al., (2013), as primeiras plantas modificadas geneticamente obtidas através da engenharia genética começaram a se destacar em meados 1990, neste mesmo ano nos EUA surgiu um alimento transgênico que "era uma enzima usada para elaboração de queijo".

Em países tropicais, uma espécie de arroz é beneficiado pela remoção da camada de aleurona, rica em óleo, o que favorece para a estocagem, pois diminui a incidência de rancificação. Na porcentagem restante, assim como o farelo, a provitamina A é deficiente (ZIMMERMANN et al., 2002).

O Golden rice, ou arroz dourado, é um bom exemplo disso, esse grão é geneticamente modificado para expressar alto conteúdo de carotenoide, tem recebido atenção da mídia pelo seu potencial para suprir de provitamina A milhões de pessoas. Esse arroz foi desenvolvido no ano de 1990 por pesquisadores alemães e suíços, com financiamento da Fundação Rockfeller (COSTA, 2004).

Genes tirados do narciso-silvestre e da bactéria Erwinia.sp. foram inseridos nesse arroz para dar uma coloração amarela a mesmo, com altos níveis de Betacaroteno e ferro (COSTA, 2004), que será convertido no organismo em vitamina A. esse arroz é indicado como importante alternativa no combate à cegueira (COSTA & BORÉM, 2003).

No entanto, a engenharia genética tem ganhado grande destaque a partir do ano de 1994, após a comercialização, nos Estados Unidos da América, de um alimento com características genéticas alteradas, o tomate Flavr Savr, desde então variedades geneticamente modificadas são cultivadas em áreas crescentes por todo o globo (RODRIGUES, 2003), logo essa técnica consiste na utilização e aplicação de suas tecnologias com o propósito de realizar o

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.5, p.23370-23379 may. 2020. ISSN 2525-8761 melhoramento genético de vegetais (FERREIRA & FALEIRO, 2010; LEITE & MUNHOZ, 2013).

O Flavr Savr, marco da comercialização de organismos geneticamente modificados, tem como característica a inserção de um gene que atua como uma espécie anti-RNA, impedindo a síntese da proteína/enzima poligalacturonase (LEITE & MUNHOZ, 2013). Esta enzima, degrada a pectina na parede celular do vegetal, atua no processo de amadurecimento do fruto, e torna, naturalmente, tornando-o mais suscetível ao ataque de fungos ou infecções, prolongando o tempo de durabilidade e melhorando a comercialização dos frutos (GASPAR, 2009).

Atualmente, segundo Sharma (2002) e Brumano (2008), outras espécies já foram alteradas, com o uso de organismos geneticamente modificados, com o intuito de melhora nutricional, alguns destes alimentos estão apresentados na tabela 1.

Tabela 1. Alimentos modificados geneticamente para intuito do melhoramento nutricional.

Alimentos Intuito do melhoramento nutricional Referências

Alfafa Redução no teor de lignina para otimização do uso em alimentação animal;

Sharma, 2002; Brumano, 2008 Batata Crescimento no teor de amido e sólidos, para a redução

da absorção de gordura na fritura;

Sharma, 2002; Brumano, 2008 Café Diminuição do teor de cafeína; Sharma, 2002;

Brumano, 2008 Mandioca Modificação no perfil de aminoácidos, para a obtenção

de proteína de maior valor biológico;

Sharma, 2002; Brumano, 2008 Canola Modificação no perfil lipídico para obtenção de óleo mais

nutritivo;

Sharma, 2002; Brumano, 2008

Girassol Melhoria na qualidade nutricional para ração animal; Sharma, 2002; Brumano, 2008 Maçã Alteração no teor de açucares para a melhoria da

qualidade do fruto;

Sharma, 2002; Brumano, 2008 Melão Aumento no teor de açucares para melhoria na qualidade

do fruto;

Sharma, 2002; Brumano, 2008 Milho Com modificação no perfil lipídico, para se obter óleos

mais nutritivos, acréscimo do teor de carotenoides para o aumento de vitamina A, etc.;

Soja Modificação no perfil lipídico, para a produção de óleo mais nutritivo; e modificação no perfil de aminoácidos, com aumento do teor de metionina;

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.5, p.23370-23379 may. 2020. ISSN 2525-8761 Trigo Modificação no perfil de aminoácidos para a melhoria da

qualidade nutricional, facilitar a digestão no organismo e produção de novas proteínas para fins farmacêuticos;

Uva Aumento no teor de açúcares para a melhoria da qualidade do fruto.

Segundo Costa & Borém (2013), o futuro da biotecnologia ainda é inserto se levarmos em conta que enormes avanços nessa área impulsionam as pesquisas genéticas de maneira rápida, porem, têm se discutido que de acordo com que novas descobertas são anunciadas, surgem mais indagações e perguntas do que respostas formuladas o que dificulta o estabelecimento por completo desta área da ciência na sociedade atual.

Portanto, a biotecnologia vem auxiliando no desenvolvimento de plantas e métodos que apresentem resultados mais eficazes e potencial mais elevado para produção de vegetais com qualidades nutricionais mais elevadas e características específicas em uma área menor (OLIVEIRA et al., 2012; COSTA & BORÉM, 2013).

Os vegetais geneticamente modificados apresentam vantagens tanto aos produtores como aos consumidores, como a melhoria da qualidade dos alimentos, menos prejuízos aos agricultores, menor agressão ao meio ambiente, além da grande relevância para a saúde humana, uma vez que estão sendo desenvolvidas plantas que funcionam como biofabricas ou biorreatores, que são consideradas verdadeiras vacinas comestíveis, porém merecem destaque pois ainda não se foram comprovados quais os possíveis riscos que podem apresentar a saúde humana, sendo importante que continuem sendo realizados estudos biológicos, toxicológicos e imunológicos a respeito de Organismos geneticamente modificados – OGMs (COSTA & BORÉM, 2003; BRUMANO, 2008; OLIVEIRA et al., 2012).

Conforme Carrer et al., (2010), em um futuro próximo, a engenharia genética além de favorecer a população mundial referente a alimentação poderá auxiliar no desenvolvimento de variedades vegetais como a cana de açúcar, com concentrações excedentes de celulose que poderão ser utilizadas para o desenvolvimento de biocombustíveis.

A engenharia genética será gradativamente incorporada à rotina do melhoramento, como instrumento para desenvolver novas variedades, tornando o melhoramento genético de plantas mais preciso exato. Apresentando como seus principais objetivos, diminuir o tempo para

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.5, p.23370-23379 may. 2020. ISSN 2525-8761 obtenção de novas variedades e expandir o conjunto gênico disponível em cada programa de melhoramento (BORÉM et al., 1998; DEL GIÚDICE et al., 2000).

Sendo assim, a biotecnologia vegetal apresenta como maior beneficio para a humanidade a produção de plantas melhoradas geneticamente, que atendam as exigências atuais e futuras em relação ao desenvolvimento de uma agricultura sustentável, segurança alimentar e nutricional, fornecimento de proteínas, vitaminas e sais minerais e que se empenhe na preservação dos recursos naturais (CALDEIRA, 2002).

3 CONCLUSÃO

Conclui-se, que a biotecnologia apesar de enfrentar vários desafios na atualidade, constitui uma área da ciência extremamente importante e em constante desenvolvimento. Desta maneira, procurando-se priorizar a produção de alimentos para população mundial, com o intuito de se evitar riscos à segurança alimentar principalmente em países mais desenvolvidos.

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