A utilização de tecnologias emergentes para a garantia da segurança alimentar

Abstract

A Insegurança Alimentar (IA) é um problema global que atinge as mais diversas regiões do mundo. No ano de 2023, estima-se que 28,9% da população mundial enfrentou IA moderada ou grave e 9,1% enfrentou situação de fome. Para alcançar o objetivo da erradicação da fome, são necessárias diversas frentes, dentre elas, a utilização de tecnologias emergentes que podem contribuir para aumento de produtividade no setor primário, prolongar o frescor de produtos in natura, estender vida útil de produtos processados, diminuir a possibilidade de fraudes e reduzir a perda e o desperdício de alimentos. Este estudo teve como objetivo fornecer uma revisão de aplicações de tecnologias e inovações ao longo da cadeia produtiva de alimentos que possuem potencial de auxiliar na garantia da Segurança Alimentar (SA). Tecnologias emergentes podem ser utilizadas na agricultura, como IoT, sensores, blockchain, machine learning (ML) e nanopartículas, com intuito de reduzir tempo e energia gastos na produção agrícola e aumentar a rastreabilidade e produção. A edição gênica, como CRISPR, pode ser usada para aumentar a resistência de plantas a estresse biótico e abiotico. Tecnologias inovadoras no processamento, como aquecimento ôhmico, micro-ondas, plasma, campo elétrico pulsado, ultrassom, alta pressão ou radiação ultravioleta, podem auxiliar na obtenção de alimentos seguros, com menor perdas nutricionais e manutenção de características sensoriais. Embalagens com aplicação de tecnologias como atmosfera modificada, assim como embalagens inteligentes e ativas, como detectores de O2, sensores de pH e de umidade e embalagens com nanopartículas podem ser utilizadas para estender a vida de prateleira e manter as características dos alimentos. Fraude de alimentos causa danos financeiros e pode impactar na saúde pública, entretanto tecnologias como espectroscopia de ruptura induzida por laser, ML ou plataformas digitais, podem ser aplicadas na identificação e diminuição de fraudes em produtos alimentícios. A perda e o desperdício de alimentos podem ser reduzidos com o auxílio de tecnologias como IoT, ML, digital twin, microencapsulamento de compostos bioativos, fotocatálise e sensores, aumentando a eficiência de processos, monitorando a qualidade dos alimentos e estendendo o tempo de vida útil. A partir dos resultados encontrados em 56 artigos científicos e de revisões avaliados, é possível concluir que diversas tecnologias emergentes possuem aplicabilidade na cadeia produtiva de alimentos, obtendo resultados promissores. Entretanto é necessário realizar estudos a longo prazo para avaliar custos financeiros, acessibilidade e viabilidade de utilização de cada uma das tecnologias para aferir se os objetivos da SA foram alcançados.

Food insecurity (FI) is a global challenge that affects multiple regions of the world. In 2023, it was estimated that 28,9% of the global population faced moderate or severe food insecurity and 9,1% experienced hunger. Achieving the goal of eradicating hunger requires multiple approaches, among which the use of emerging technologies can contribute to increase productivity in the primary sector, extend the freshness of products, prolong shelf life of processed food, reduce fraud, and minimize food loss and waste. This study provides a review of technologies and innovations applied throughout the food production chain that have the potential to help ensure food security (FS). Emerging technologies can be applied in agriculture, such as IoT, smart sensors, blockchain, machine learning and nanoparticles with the aim of reducing time and energy spent on agricultural production, and improve traceability and productivity. Gene editing technologies, like CRISPR, can be used to enhance crop resistance to biotic and abiotic stress. Innovative technologies applied in food processing, such as ohmic heating, microwave, plasma, pulsed electric field, ultrasound, high pressure processing, and ultraviolet radiation can help ensure food safety with lower nutritional losses and preservation of sensory characteristics. Packaging with the use of technologies such as modified atmosphere, as well as smart and active packaging, like O2 detectors, pH and humidity sensors, and packaging with nanoparticles, can be used to extend shelf life and maintain food characteristics. Food fraud causes financial damage and can impact public health, technologies like laser-induced breakdown spectroscopy, machine learning and digital platforms can help identify and reduce fraud in food products. Food loss and food waste can be minimized with the help of technologies such as IoT, machine learning, digital twin, microencapsulation of bioactive compounds, photocatalysis, and smart sensors, increasing process efficiency, monitoring food quality, and extending shelf life. Based on the results founded in 56 scientific articles and reviews, it is possible to conclude that various emerging technologies can be applied in the food production chain, yielding promising results. However, long-term studies are needed to assess the financial cost, accessibility, and feasibility of using each technology to determine if the goals of FS have been achieved.