iv. avanços tecnológicos em alimentação e agricultura

IV. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM ALIMENTAÇÃO E AGRICULTURA
IV.1. Fertilizantes (ou Adubos) e Nutrientes do Solo
Fixação do nitrogênio
A fixação de nitrogênio é um processo natural essencial, no qual
microorganismos convertem o nitrogênio gasoso, de baixa reatividade,
em compostos inorgânicos nitrogenados, que por sua vez entram na
cadeia nutricional como compostos orgânicos nitrogenados, como
proteínas em plantas. A quantidade de nitrogênio no solo,
especialmente na forma de nitratos, é normalmente insuficiente para a
produção intensivas de culturas. Muitos processos comerciais foram
desenvolvidos para produzir fertilizantes nitrogenados, incluindo o
conhecido método de Haber-Bosch para síntese de amônia. A obtenção
de um solo quimicamente equilibrado foi também obtida em 1956 com o
desenvolvimento do método de Kjeldahl para analisar automaticamente
a quantidade de nitrogênio em compostos orgânicos.
O ciclo do nitrogênio
Nódulos de raiz
Fritz Haber
O processo Haber-Bosh
No final do século XIX, a escassez de alimentos para uma população
mundial em expansão trouxe preocupações crescentes. O teor de nitrogênio
dos solos agrícolas tinha sido esgotado e a questão da produção industrial
de adubos permanecia em aberto. Alguns cientistas preveram que haveria
fome no mundo inteiro. Portanto, a produção de compostos nitrogenados
utilizando o nitrogênio no ar era uma tarefa urgente. A solução veio em 1908,
da Alemanha, onde Fritz Haber descobriu os princípios da síntese da
amônia, utilizando todos os recursos físicos e químicos disponíveis na
época. A síntese ocorre no catalisador de ferro sob alta pressão e
temperatura. Carl Bosch, um químico da BASF (Badische Anilin- und SodaFabrik) comercializou o processo, estabelecendo a primeira e mais moderna
produção industrial em 1913. Este processo industrial permitiu a expansão
da produção agrícola e do crescimento populacional no século XX.
Avanços em fertilizantes químicos
Adubos sintéticos teem sido produzidos comercialmente desde 1913,
contribuindo dramaticamente para um aumento no rendimento da
produção agrícola. Inovações na produção básica de adubos químicos
foram feitas desde então, incluindo a comercialização, em 1930, dos
adubos granulados e a introdução, em 1965, e da suspensão de adubos
no mercado americano. Na década de 1970, a técnica de granulação foi
ainda mais refinada introduzindo fertilizantes para uso caseiro.
As inovações comerciais mais recentes incluem adubos encapsulados
com liberação gradual, que evitam a sobre-fertilização indesejável para
meio-ambientalmente .
A Revolução verde e plantas híbridas
Desde a década de 1870, plantas híbridas teem sido criadas com o fim
de manter as características desejáveis e aumentar a produção e a
qualidade de alimentos. A química orgânica identifica as qualidades
desejáveis das plantas, usa essa informação para produzir híbridos, e
maximiza a absorção de nitrogênio com adubos químicos.
Esses avanços levaram à ‘revolução verde’, a qual começou quando o
México se tornou pela primeira vez auto-suficiente na produção de trigo
em 1943. Em 1964, grande parte da população da Ásia estava sendo
alimentada através com novas plantas híbridas e novos nutrientes
químicos do solo. Os agricultores americanos agora estão abraçando os
novos tipos de plantas híbridas, como milho e batatas, que secretam um
pesticida nas suas folhas e caules.
IV. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM ALIMENTAÇÃO E AGRICULTURA
IV.2. Proteção de Cultivos e Manejo de Pragas
O método bordeaux e fungicidas
Em 1882, o botânico francês Pierre M. A. Millardet usou uma
mistura de sulfato de cobre (II) e cal hidratada dissolvidos em
água (mistura de Bordeaux ou calda bordalesa) para combater
eficazmente a criação de fungos em vinhas francesas. A mistura
de Bordeaux é tambem usada para controlar uma série de
fungos que atacam outras culturas. Isso também marcou o
primeiro uso de fungicidas em larga escala e revolucionou a
proteção química de culturas. As inovações químicas em
fungicidas agrícolas continuaram com a introdução dos
fungicidas ditiocarbamatos em 1934 e strobilurina em 1996.
DDT na luta contra
a malária
Ovos com
cascas mais
finas causadas
por DDT
DDT e pesticidas
Os pesticidas protegem as culturas agrícolas de danos causados
por fungos, insetos e a concorrência com outras plantas. Em
1939, Paul Mueller desenvolveu o insecticida de baixo custo DDT
(Dicloro-Difenil-Tricloroetano) para controlar o besouro-da-batata
(Leptinotarsa decemlineata), um inseto coleópteros, e outros
insectos. Por mais de vinte anos, o DDT e pesticidas
semelhantes controlaram pragas em cultivares bem como
doenças transmitidas por insectos. Na década de 1960,
preocupações com danos ambientais e a acumulação de DDT no
corpo humano, combinado com a crescente resistência em por
parte das pragas conduziram ao desenvolvimento de novos
pesticidas e ao declínio do DDT. Atualmente, pesticidas de baixa
dosagem fornecem mais economia para os agricultores,
adicionado segurança aos trabalhadores e ao meio-ambiente.
Proteção de animais
O tratamento de doenças em animais, tanto por vacinação como
por medicação, aumentou a qualidade e quantidade da oferta de
alimentos. Em 1881, Louis Pasteur aperfeiçoou as técnicas para
vacinar animais para induzir a imunidade contra o organismo
causandor do antraz. Em 1981, o antiparasitário ivermectina foi
introduzido para combater uma vasta gama de ácaros, vermes e
outros parasitas internos que afetam a saúde animal. Atualmente,
pesquisas tentam evitar a encefalopatia espongiforme bovina,
vulgarmente conhecida como ‘doença da vaca louca’ ou BSE (do
acrônimo inglês bovine spongiform encephalopathy) que se
acredita ser causada por proteínas na alimentação animal, que
abrigam o agente infeccioso.
Louis Pasteur
Debulhadora
Moderna
O trator de esteira
desenvolvido pela
Holt
Mecanização agrícola
A química e a mecanização agrícolas desenvolveram-se ao
longo do século passado juntamente com a necessidade de
tecnologias eficientes para aplicação de produtos químicos
agrícolas (adubos, pesticidas) e água. Eles aumentaram de
forma significante a eficiência e a produtividade das fazendas.
O trator diesel foi desenvolvido pelo inventor americano
Benjamin Holt, em 1904. Atualmente, tratores, cultivadores e
ceifadorores mecânicos, máquinas de irrigação, tecnologia de
computador e GPS todos devem à inovações químicas, tais
como combustíveis petroquímicos, materiais estruturais (ligas
metálicas e plásticos avançados), tecnologia de pneus e
computação eletrônica.
IV. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM ALIMENTAÇÃO E AGRICULTURA
IV.3. Processamento, Manipulação e Segurança de Alimentos
Sacarina e edulcorantes
Edulcorantes artificiais criados usando química ajudam tanto diabéticos
como possoas sob dietas especias a controlar a ingestão de açúcar. Em
1901, John F. Quenny fabricou o edulcorante artificial sacarina. O ano
de 1967 marcou o início da fabricação do xarope de milho rico em
frutose. O aumento nesse teor de frutose, de 14% para 42%, foi obtido
com o uso de uma enzima patenteada. Rapidamente, esse xarope de
milho se tornou o adoçante principal em muitas bebidas não-alcoólicas.
O aspartame foi vendido pela primeira vez nos Estados Unidos em
1985; esse edulcorante intenso de baixa caloria, comercializado com as
marcas NutraSweet e Equal, foi desenvolvido em 1955 como uma
possível droga contra a úlcera.
Suplementos vitamínicos
O entendimento da bioquímica de alimentos revolucionou a nutrição,
oferecendo soluções para deficiências dietéticos e desnutrição causadas
por falta de vitaminas.
A química fez grandes avanços neste campo, tal como a primeira
vitamina a ser descoberta. A vitamina A (betacaroteno) foi isolada em
1913 da manteiga e gema de ovos e é um nutriente essencial para a
visão e a protecção do tecido epitelial. Sua estrutura química foi
determinou em 1931 e foi inicialmente sintetizado em 1947. O bioquímico
húngaro Albert Szent-Györgyi isolou o ácido hexuronico (ácido ascórbico)
da Glândula supra-renal em 1928. Esse ácido é agora conhecido como
vitamina C.
Em 2001, o ‘arroz dourado’ (golden rice), que é geneticamente
modificado para produzir pro-vitamina A chega à Ásia, para combater a
cegueira e outras doenças de deficiência nutritivas.
Avanços na preservação e fabricação
O início da química de alimentos ocorreu em meados do século XIX
quando o alemão Justus Liebig preparou extrato de carne pela primeira
vez. Avanços nas técnicas de preservação e fabricação permitiram-nos
criar alimentos processados. Como a química de alimentos abasteceu
práticas industriais, foram desenvolvidos muitos outros alimentos
processados. Novas tecnologias também estendem a vida de prateleira
de alimentos, incluindo secagem a frio (liofilização) (1906), congelamento
profundo de alimentos (1920), congelamento de alimentos pre-cozidos
(1939) e o preparo de concentrados líquidos (1946).
Um antigo cartaz da
compania de carnes Liebig
Segurança alimentar e controle de qualidade
Qualquer produto agrícola bruto ou alimentos enlatados podem se
tornar contaminados e afectar negativamente a saúde humana. A
contaminação pode ocorrer durante a preparação, cozedura,
armazenamento our quando servida. Avanços químicos que aumentam
a segurança alimentar incluem métodos de teste rápido que permitem
a detecção de contaminantes alimentares microbianos e o controle de
epidemias alimentares. Doenças causadas pelos agentes patogênicos
alimentares mais comuns foram reduzidas de 20 % entre 1997 e 1999
nos Estados Unidos.
IV. AVANÇOS TECNOLÓGICOS EM ALIMENTAÇÃO E AGRICULTURA
IV.4. Armazenagem de Alimentos
Embalagem de alimentos
A embalagem de alimentos com tecnologias à base de plástico, metal,
vidro e cerâmica ajudam a preservar alimentos durante a venda, o
transporte e a preparação. Ralph Wiley inventou o polímero industrial
Saran na década de 1930 e os filmes para embalagem à base de
Saran foram introduzidos em 1953 para fornecer uma excelente
barreira para oxigênio, umidade, aroma e produtos químicos sob
condições extremas de humidade e temperatura. Os filmes à base de
Saran consistem de um copolímero de cloreto de vinilideno e cloreto
de vinila. Outras inovações incluem a utilização de latas de alumínio
para alimentos e bebidas (década de 1960) e de PET (politereftalato
de etileno) como containers recicláveis para embalagens em
substituição ao vidro e alumínio (1970).
Caixa de gêlo (1890) e um
refrigerator moderno
Gases refrigerantes e clorofluorocarbonos
Desde que ele foi introduzida para uso doméstico, em
1918, a refrigeração mudou o conceito de
preservação de alimentos, fornecendo a capacidade
de transportar e armazenar alimentos frescos com
segurança. No início da década de 1920,
refrigeradores se tornaram impopulares devido à
ação toxica do dióxido de enxofre usado com gás de
refrigeração. A solução foi o Freon 12, um composto
clorofluorocarboneto (também conhecido como CFC,
CCl2F2) usado como gás refrigerante por Thomas
Midgley e Charles Kettering, em 1931. Refrigeradores
rapidamente logo se tornaram padrão em lares,
restaurantes e supermercados. O uso do Freon agora
está sendo descontinuado devido do seu papel na
destruição da camada de ozono da Terra.
Fornos de microondas
O aparelhos eletrodomésticos no século XX diminuíram muito o trabalho
quotidiano de preparação de alimentos. Uma dessas inovações ajudada
pelos avanços químicos foi o forno de microondas. Em 1945, Percy l. Spencer
estava trabalhando com um transmissor de radar na Raytheon quando uma
barra de doce no seu bolso começou a derreter. Fascinado, ele reproduziu
esta experiência com pipoca e o forno de microondas nasceu. Seu
“Radarange” (literalmente, “forno de radar”) estreou em cozinhas industriais
mais tarde naquela década. Atualmente, os transmissores de microondas do
tempo da 2a Guerra Mundial, chamados magnetrões, ainda formam o cerne
deste aparelho popular.
Molécula de ácido
hipocloroso
Água limpa
Avanços em química garantiram o abastecimento de água
seguro e isento de bactérias, vírus e outros contaminantes
nocivos. Inovações incluem o uso carbono para remover o mau
gosto e odor, outros ingredientes para suavizar a água e
remover metais pesados e a tecnologia moderna para o
tratamento de água, fornecimento e distribuição. Desinfecção à
base de cloro em sistemas de tratamento de água estava em
uso em 1910 e o alvejante doméstico foi introduzido em 1913.
Desinfetantes baseados em cloro continuam a ser um excelente
método de proteção contra doenças alimentares em cozinhas e
instalações de processamento de alimentos.