Revisão biocorantes
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA
ENGENHARIA DE ALIMENTOS
ENGENHARIA BIOQUÍMICA
PONTA GROSSA, PR
OUTUBRO DE 2013
1
CAROLINE MARQUES
ANGELA RASMUSSEM DE ALMEIDA
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA – BIOCORANTES
Trabalho elaborado para a disciplina de
Engenharia Bioquímica, do curso de
Engenharia de Alimentos, sob revisão da
professora Nelci Catarina Chiqueto
Silva, como requisito para avaliação
parcial do 2º Semestre.
PONTA GROSSA/PR
OUTUBRO DE 2013
2
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 3
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 4
2.1 Pigmentos naturais – Biocorantes, origem e propriedades .................................... 6
2.1.1 Clorofila ....................................................................................................... 7
2.1.2 Cúrcuma e curcumina ................................................................................... 8
2.1.3 Carmim ........................................................................................................ 9
2.1.4 Urucum ...................................................................................................... 10
2.1.5 Betalaínas ................................................................................................... 12
2.1.6 Páprica ........................................................................................................ 13
2.1.7 Monascus.................................................................................................... 14
2.1.8 Tagetes ....................................................................................................... 16
2.1.9 Spirulina ..................................................................................................... 16
2.1.10 Antocianinas ............................................................................................. 18
2.1.11 Carotenoides ............................................................................................. 20
3. REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 23
3
1. INTRODUÇÃO
A cor dos alimentos é um atributo muito importante, pois sua intensidade está
associada com a qualidade, frescor e gosto desse alimento do ponto de vista do
consumidor. A estética, portanto tem muita influência na hora da compra.
Os corantes, naturais ou não, vem para complementar as características originais
dos alimentos, tornando-o mais apetitoso, uma vez que os pigmentos naturais são muito
sensíveis ao processamento, oxigênio e acidez do meio em que se encontra. Portanto as
indústrias vem investindo bastante no uso de corantes para melhorar a avaliação do
consumidor com relação aos seus produtos.
De acordo com a Portaria SVS/MS 540/97, considera-se corante a substância ou a
mistura de substâncias que possuem a propriedade de conferir ou intensificar a
coloração de alimento (e bebida). E pela Resolução - CNNPA nº 44, de 1977 da
ANVISA, os corantes são classificados em: Orgânico natural, orgânico sintético,
artificial, orgânico sintético idêntico ao natural, inorgânico, caramelo e caramelo
(processo amônia). Temos então por essa Resolução que o corante orgânico natural é
aquele obtido a partir de vegetal, ou eventualmente, de animal, cujo princípio corante
tenha sido isolado com o emprego de processo tecnológico adequado (MEINICKE,
2008).
Essa revisão bibliográfica visa trazer informações atualizadas sobre corantes
naturais, que mostra ser uma ótima área para pesquisas sobre alimentos e saúde, já que
os mesmos possuem atividade corante e biológica quando em sua estrutura original.
4
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Os corantes naturais vêm sendo empregados de forma artesanal há milhares de anos.
Desde 5.000 a.C. existem relatos do uso de corantes em cosméticos. A partir de 1500
a.C. os corantes como cúrcuma, páprica e açafrão foram utilizados como especiarias na
alimentação (JENIPAPO, 2008). Apesar de serem considerados pioneiros na arte de
colorir, as empresas que os utilizavam diziam que esses compostos mudavam as
propriedades sensoriais dos alimentos, e também que possuíam características
específicas e assim reagiam de modo específico com o pH do meio, com a luz e
temperatura (MELO, 2012).
Por definição, um aditivo de cor é qualquer corante, pigmento ou outra substância
feita ou obtida de um vegetal (CONFORTI-FROES et al., 2009), animal, mineral ou
outra fonte, capaz de dar cor aos alimentos, medicamentos, cosméticos ou qualquer parte
do corpo humano. Esses compostos possuem a característica de absorver radiação na
faixa da luz visível, sendo por sua maioria compostos aromáticos que facilitam essa
absorção pela circulação de elétrons com estabilidade (SENSIENT, 2013).
Nossos olhos conseguem detectar uma faixa de radiação que vai de 400 à 700 nm e cada
cor está relacionada com um comprimento de onda específico .
No Brasil, os corantes naturais tem importante relação com a história segundo Ipef
(2013), a começar pelo nome do país, proveniente da madeira de Pau-brasil (Caesalpinia
echinata), importante fonte de corante vermelho no século XVI. Durante grande parte do
século XIX, o Brasil também forneceu corante índigo (Figura 1) extraído da
planta Indigofera tinctoria, de coloração azul.
Figura 1 – Corante Índigo da planta Indigofera tinctoria, Fonte: Prota4u (2013).
5
Até a metade do século XIX, os corantes naturais eram obtidos dos reinos animal e
vegetal. O cultivo de plantas e a criação de animais, o processamento e a
comercialização de materiais corantes deles obtidos, tiveram importantíssimo papel
sócio-econômico no passado. No entanto, com o desenvolvimento do primeiro corante
sintético em 1856, os corantes naturais foram substituídos, devido ao baixo custo, da
flexibilidade de localização perto dos centros consumidores, homogeneidade da
composição e garantia da qualidade.
A Figura 2 apresenta a distribuição do uso de corantes em alimentos e bebidas no
mundo no ano 2000, mostrando claramente o grande emprego desses aditivos pelas
indústrias de alimentos (PRADO e GODOY, 2003).
Figura 2 – Porcentagem do uso de corantes no mundo.
Segundo Melo (2012) e Prado e Godoy (2003) embora a maioria dos corantes
sintéticos seja classificada como seguros, os consumidores estão cada vez mais
interessados em produtos de origem natural, que causa menores danos à saúde humana e
ao meio ambiente. Além das alergias, os corantes têm levantado polêmicas por causa da
propensão a hiperatividade em algumas crianças (DALL’AGNOL, 2013) e elevarem o
risco das pessoas desenvolverem doenças degenerativas.
Os corantes naturais, em relação aos corantes sintéticos apresentam grande
vantagem no tratamento de efluentes, que representa um grande problema na indústria
têxtil (IPEF, 2013). Volp et al. (2009) cita que os pigmentos naturais também estão
relacionados com importantes atividades biológicas. Seus efeitos benéficos em relação à
saúde estão relacionados com suas propriedades antioxidantes, proteção contra danos
oxidativos a componentes celulares, efeitos antiinflamatórios e prevenção das doenças
crônicas não transmissíveis.
Agora os corantes naturais segundo Melo (2012) voltaram a ser uma alternativa
6
viável devido ao baixo custo, fácil acessibilidade e abundância de matéria-prima que não
ameaça o ambiente.
Existem 58 corantes permitidos, dentre eles o caramelo, produzido pela queima do
açúcar ou modificação química do açúcar. Outro exemplo é o urucum, corante natural do
colorau. O Beta Caroteno é outro corante natural, extraído da cenoura, e relacionado com
a Vitamina A. Há também os corantes artificiais permitidos como a Tartrazina, de
coloração amarela, encontrado em produtos com sabor limão. Depois de um acordo com
as indústrias de alimentos, os alimentos para crianças, não contêm corantes
(VALSECHI, 2001).
Os corantes naturais estão classificados pela FDA como corantes isentos de
certificação. Estes corantes vêm de uma variedade de fontes, incluindo sementes
(urucum), raízes (cúrcuma), vegetais (corante de repolho vermelho, beterraba), algas
(Beta caroteno), insetos (carmim de cochinilha), frutas (corante de extrato de uvas,
extrato de casca de uvas), entre outros, como mostrado abaixo nos exemplos de
biocorantes mais conhecidos.
2.1 Pigmentos naturais – Biocorantes, origem e propriedades
Os biocorantes são substâncias com estruturas, propriedades químicas e físicas que
diferem bastante entre si (RIBEIRO e SERAVALLI, 2004). O conhecimento da
estrutura e das propriedades dos pigmentos naturais é essencial para o dimensionamento
adequado de um processo (SOUZA, 2012). São divididos em função da sua estrutura
química nas seguintes categorias:
Compostos tetrapirrólicos: Compreendem as clorofilas presentes nos
vegetais, grupo Heme (do sangue) e grupo Bile (em algas e cianobactérias), que
apresentam em seu núcleo, a presença de um íon metálico, importante no componente
cromóforo. Segundo Souza (2012) estes compostos tem uma estrutura com anéis
pirrólicos em disposições lineares ou cíclicas.
Compostos isoprenóides: Chamados de terpenóides, eles representam uma
grande família de compostos naturais, representados pelos carotenóides. São produzidos
por bactérias, fungos, leveduras e plantas. Muitos carotenóides possuem atividade pró-
vitamínica A e agregam ao alimento ainda, certo valor nutricional. Tem a estrutura de
um tetraterpeno de quarenta carbonos, formado por oito unidades isoprenóides de cinco
carbonos, ligados de tal forma que a molécula é linear e simétrica, com a ordem
7
invertida somente no centro (ALVES, 2005).
Derivados benzopiranos: Possui estrutura policíclica, derivada do cátion
flavílico e incluem os flavonóides e as antocianinas, que são encontrados unicamente
nos vegetais. Segundo Alves (2005) As antocianinas são os pigmentos mais importantes
dessa categoria; eles produzem cor do laranja ao azul em pétalas, frutas, folhas e raízes.
Os flavonóides possuem baixo poder de tingimento e não contribuem muito na
coloração dos alimentos.
Compostos N-heterocíclicos: Representados pelas betalaínas, presentes nos
vegetais. É um grupo de pigmentos amarelos, vermelhos e púrpuras, que incluem as
betacianinas e as betaxantinas. Estes pigmentos são sensíveis ao calor, luz e oxigênio,
sendo limitado seu uso como corante alimentar. A estrutura é formada pelo ácido
betalâmico acompanhado de um radical R1 ou R2 que pode ser desde um simples
Hidrogênio, até uma molécula complexa.
Pigmentos derivados de processamento: São resultantes do calor ou outro
processamento como caramelização dos carboidratos. Um exemplo destes pigmentos
são os produtos das reações Maillard e pigmentos formados a partir de aldeídos
(caramelos e melanóides, respectivamente). Possuem estrutura complexa devido à
mistura de componentes da reação.
Quinonas: Representadas pela benzoquinona, naftoquinona, antraquinona.
Este é o maior grupo levando em conta o número e a variação de estrutura química. Os
mais importantes para uso alimentar são cochonila e carmim-cochonila (SOUZA, 2012;
ALVES, 2005).
2.1.1 Clorofila
A clorofila não é uma molécula isolada, pois faz parte de uma família de substâncias
parecidas entre si, chamadas de clorofila a, b, c e d (LANFER-MARQUEZ, 2003). A
clorofila b difere da clorofila a por uma pequena variação na substituição no anel
pirrólico II. As clorofilas c e d são encontradas em algas. Todos os tipos são verdes e
ocorrem nos cloroplastos das folhas das plantas (VON ELBE, 2000).
As clorofilas são porfirinas com estrutura tetrapirrólica cíclica disposta em um anel
plana simétrico mostrada na Figura 3 (STREIT et al., 2005). As clorofilas ainda
possuem um quinto anel isocíclico (ciclopentanona) e contém uma cadeia longa de fitil
8
(C20H39), esterificada ao ácido propiônico, que lhe confere caráter hidrofóbico (VOLP et
al., 2009). A hidrólise do fitil resulta em derivados da clorofila denominados
corofilídeos, e removendo o íon Mg2+
surgem os feoforbídeos, ambos derivados
hidrofílicos da clorofila.
Figura 3 – Estrutura química da clorofila, Fonte: Inspirulina (2013).
A clorofila é comercializada principalmente para aplicações em alimentos, produtos
farmacêuticos e suplementos alimentares. Possuem pobre estabilidade e opacidade,
quimicamente instáveis, sensíveis a luz, aquecimento, oxigênio e à degradação química,
podendo ser alterados ou destruídos facilmente (GONÇALVES et al., 2011; LANFER-
MARQUEZ, 2003). Entre os possíveis efeitos biológicos comprovados por estudos
científicos, as clorofilas têm mostrado efeitos benéficos à saúde por suas propriedades
antimutagênicas, antigenotóxicas e de proteção às células contra danos oxidativos
(VOLP et al., 2009).
2.1.2 Cúrcuma e curcumina
Os rizomas tuberosos da cúrcuma (Cúrcuma longa - raízes da Índia) tem sido usado
como componente de tratamentos antiinflamatórios e anti-sépticos e usado também
como especiaria na alimentação humana. O principal componente extraído da cúrcuma é
a curcumina, pigmento de tom amarelo limão alaranjado (JAYAPRAKASHA et al.,
2006), também responsável por suas ações bioativas (GONÇALVES et al., 2011).
A estrutura feita de sistemas β-dicarbonílicos com dupla ligação conjugada, é
9
apontada como responsável pelas atividades biológicas (VOLP et al., 2009). Outros
autores citam que as atividades são devido aos grupos hidroxil e fenólicos na molécula
(Figura 4).
Figura 4 – Estrutura química da curcumina, Fonte: Volp et al., (2009).
Dentre seus possíveis efeitos, a curcumina é vista como um poderoso antioxidante,
protegendo contra danos a componentes celulares e o câncer. Gonçalves et al. (2011)
cita também que a curcumina é um potente inibidor de mutagênese e carcinogênese
induzidas, com atividade antiinflamatória e antioxidante, agindo também como um
antibacteriano. A literatura científica também tem mostrado a curcumina como um
potencial agente antineuroinflamatório, sendo um benefício a pacientes com Alzheimer,
esclerose múltipla e demência provocada pelo HIV.
É um pigmento não solúvel em água, altamente sensível uma vez solubilizado e na
presença de água. Usada com sucesso em produtos de padaria, bolos, tortas, picles,
mostarda, bebidas, molhos, cereais e coberturas de doces.
2.1.3 Carmim
É um complexo formado a partir do alumínio e do ácido carmínico (RAMOS e
MÜLER, 2011). Extraído a partir de fêmeas dessecadas de insetos da espécie
Dactylopius coccus. Utiliza-se o termo cochonilha para descrever tanto os insetos
desidratados como o corante derivado deles. O corante é vermelho, e os insetos são de
origem peruana, no Brasil se tornaram uma praga no Nordeste na tentativa de criá-los.
Aproximadamente 70.000 insetos são necessários para produzir 500g de ácido
carmínico com 50% de intensidade de cor (SOUZA, 2012).
Quimicamente o ácido carmínico, que dá o poder corante ao carmim, é um
composto orgânico derivado da antraquinona, especificamente uma hidroxiantraquinona
10
ligada a uma unidade de glicose (Figura 5).
O ácido carmínico é solúvel em água e a sua coloração depende do pH do meio, por
exemplo em pH ácido adquire a cor laranja, tornando-se vermelho na faixa de 5,0 a 7,0
e azul na região básica. O carmim composto de matéria orgânica com inorgânica e é
usado em tinturas para fixar e tornar a cor mais brilhante. O carmim de cochonilha é
considerado bastante estável ao calor e a luz, resistente a oxidação e não sofre alterações
significativas pela ação do dióxido de enxofre. Em razão de sua estabilidade, o carmim
é considerado sob o ponto de vista tecnológico um excelente corante (SOUZA, 2012).
Porém, apresenta intensidade de coloração relativamente baixa, o que diminui sua
aplicação comercial.
Figura 5 – Estrutura química do Ácido Carmínico, Fonte: Volp et al., (2009).
Em relação às suas propriedades funcionais, o carmim tem sido estudado em
relação aos efeitos regulatórios nas concentrações de lipídios plasmáticos
(GONÇALVES et al., 2011). Usado em produtos de padaria, sorvetes, balas, bombons,
sobremesas, alimentos de origem animal, gelatinas, bebidas alcoólicas, sopas, molhos,
xaropes, conservas e laticínios (SOUZA, 2012).
2.1.4 Urucum
O corante extraído do pericarpo das sementes de urucum (Bixa orellana L.), um
arbusto nativo do Brasil e de outras regiões tropicais do planeta, (JÚNIOR et al., 2008)
recebe a denominação internacional de annatto (E160b). O annatto é uma mistura de
pigmentos de coloração amarelo-alaranjada em conseqüência da presença de vários
carotenoides, com predominância absoluta de um conhecido como bixina (COSTA e
CHAVES, 2005).
A bixina é conhecida como colorau (TONANI et al., 2000), componente
11
indissociável de inúmeros pratos da culinária brasileira. Este é produzido a partir das
sementes de urucum, previamente aquecidas a 70 °C em óleo vegetal, seguido de
abrasão com fubá ou farinha de mandioca ou pela mistura destas com urucum em pó,
obtido por extração com solventes.
A bixina (Figura 6) possui uma cadeia isoprênica de 24 carbonos, contendo um
ácido carboxílico e um éster metílico nas extremidades, perfazendo assim a fórmula
molecular C25H30O4. Ocorre naturalmente na forma 16-Z (BARBOSA FILHO, 2006)
porém, durante o processo de extração é isomerizada conduzindo à forma 16-E,
denominada isobixina (MELO, 2007).
Figura 6 – Estrutura das formas Z e E da bixina (urucum), Fonte: Costa e Chaves, (2005).
Quanto a sua atividade estudos mostram um grau considerável de interferência no
controle metabólico da glicose em roedores e há relatos de uso popular da planta para
tratamento do Diabetes mellitus (COSTA e CHAVES, 2005).
Do urucum são produzidos:
Corantes hidrossolúveis à base de norbixina, com vasto uso em salsicharias,
laticínios e cereais;
Corantes lipossolúveis à base de bixina com grandes aplicações em produtos
alimentícios como: massas recheios e produtos oleosos;
Condimentos como o colorau ou colorífico, muito comum na culinária brasileira
e na América Latina (MOREIRA, 2013).
Na indústria farmacêutica segundo Lemos (2008) é utilizado na fabricação de
medicamentos antifebris e antigripais, queimadura, clareamento dental, tosse e asma.
Nos cosméticos, pode ter aplicação na produção de shampoos, esmaltes, bronzeadores,
12
artigos de maquiagem, tintura para cabelos, perfumes, entre outros.
2.1.5 Betalaínas
As betalaínas são compostos N-heterocíclicos hidrossolúveis, localizados nos
vacúolos das plantas. Seu precursor comum é o ácido betalâmico. Produzem coloração
vermelha, amarela, pink e laranja em flores e frutas (VOLP et al., 2009). São
encontradas principalmente na ordem de vegetais Centrospermeae (HENRY, 1996),
com destaque especial para a beterraba vermelha, Beta vulgaris L. (DRUNKLER et al.,
2006) e são facilmente extraídas com água (CONSTANT et al., 2002).
Na natureza, foram identificadas mais de cinquenta estruturas, todas com a mesma
estrutura fundamental (Figura 7) 1,7 diazoheptamelina (CONSTANT et al., 2002), onde
contém o ácido betalâmico (A) acompanhado de um radical R1 ou R2 (B). Estes
radicais variam em função das diferentes fontes onde podem ser obtidos esses
pigmentos e determinam a tonalidade e estabilidade da betalaína. Desta forma, as
betalaínas podem ser divididas em dois grupos estruturais: as betacianinas (vermelho ao
vermelho violeta) e as betaxantinas (amarelo) (VOLP et al., 2009).
Figura 7 - Estrutura química da betalaína.
De acordo com Sensient (2013), é um corante solúvel em água, com estabilidade
limitada sob calor, luz e oxidação. Sua maior estabilidade está entre pH 3,5 e 5,0. Mais
indicadas para produtos congelados, secos ou com curtos prazos de validade, que não
sejam submetidos a aquecimento prolongado.
13
As betalaínas foram um dos primeiros corantes naturais a serem empregados em
indústrias de alimentos. (FERREIRA et al., 2009). Segundo estudos, possuem
propriedades funcionais como: forte atividade antioxidante, atividades antivirais e
antimicrobianas. Estudos ainda estão sendo realizados para comprovar efeitos
antimutagênicos e anticarcinogênicos (VOLP et al., 2009).
Em relação à segurança de uso, segundo Volp et al. (2009) não foram estipulados
valores máximos de consumo. Na maioria dos países são permitidas duas ou três formas
de corantes obtidos a partir da beterraba (CONSTANTE, et al., 2002).
2.1.6 Páprica
A páprica (Capsicum annuum) é um vegetal, pimentão vermelho, cultivado na
Europa e América do Norte (SENSENT, 2013). O corante é obtido pela moagem do
pimentão vermelho seco.
Possui media a boa estabilidade à luz e ao calor. Utilizada principalmente em
Delicatessen, sopas, molhos, doçaria, sorvetes, bebidas. Também é usado como um
ingrediente para melhorar o gosto de preparações com carne ou peixe. Apresenta boa
solidez em produtos de ácidos de frutas (SENSIENT, 2013).
Os carotenoides que contêm a páprica são lipossolúveis. Da mesma forma que a
cúrcuma, a páprica serve para ser aplicada em alimentos com fase aquosa, e o corante
deve ser emulsionado. A perda da cor vermelha durante o processamento e o
armazenamento é um dos maiores problemas desta especiaria e decorre da auto-
oxidação dos seus carotenoides, principalmente β-caroteno e capsantina (RAMESH et
al., 2001; MORAIS et al., 2002), por isso, ela deve ser protegida contra os fatores que
contribuem para este processo, tais como oxigênio, luz e umidade (SANTOS et al.,
2006).
As xantofilas presentes na páprica são capsantina, capsoruubima, zeaxantima,
capsoluteina, violaxantima, beta-caroteno e beta criptoxantim. Entre elas, as
responsáveis pela coloração típica vermelha da páprica são o capsantina e capsorrubina
(MORENO, et al., 2007).
14
2.1.7 Monascus
Monascus sp é um fungo filamentoso que produz uma série de pigmentos de
estrutura policetídica (CARVALHO, 2004). O gênero Monascus é dividido em sete
espécies denominadas M. ruber, M.pilosus, M. purpureus, M. floridans, M. pallens e M.
sangüineus e M. mucoroides; pertence à família Monascaceae e à classe Ascomyceta
(MORITZ, 2005).
As espécies de maior importância para a indústria alimentícia são: M. ruber, M.
purpureus e M. pilosus. (MEINICKE, 2008). Existem mais de cinquenta patentes sobre
a produção de pigmentos vermelhos, laranja e amarelo, pelo fungo Monascus,
principalmente no Japão, EUA, França e Alemanha. Esses pigmentos são produzidos
por uma via muito similar a biossíntese dos ácidos graxos e são insolúveis em soluções
ácidas (MORITZ, 2005).
Dentre os pigmentos formados pelo Monascus, o vermelho é o de maior
importância na indústria de alimentos, pois são possíveis substitutos de corantes
sintéticos como a eritrosina (CARVALHO, 2004). Produtos cárneos, peixes, "ketchup",
chocolates, sorvetes, vinagre, picles, sopas, cremes, salgadinhos e outros fazem uso
deste corante. Serve como substituto de aditivos sintéticos tradicionais como sais nitrito.
Porém, a utilização do pigmento Monascus como corante alimentar irá depender das
interações com os componentes dos produtos alimentícios (MORITZ, 2005).
Os pigmentos obtidos do fungo Monascus formam um grupo de metabólitos
secundários chamados azafilonas, produzindo seis tipos diferentes de pigmentos,
divididos em três grupos:
Grupo 1: pigmento laranja, rubropunctatina (C21H22O5) e monascorubrin
(C23H26O5);
Grupo 2: pigmento vermelho, rubropunctamina (C21H23NO4) e monascurubramina
(C23H27NO4);
Grupo 3: pigmento amarelo, monascin (C21H26O5) e ankaflavin (C23H30O5) que são
formas reduzidas dos dois pigmentos laranja (Figura 8) (MORITZ, 2005).
15
Figura 8 – Tipos de pigmentos formados pelo Monascus ruber.
Os pigmentos produzidos pelo Monascus possuem baixa solubilidade em água, são
sensíveis ao calor e instáveis a valores extremos de pH (2,0 e 10,0) e exposição à luz.
Estes pigmentos reagem rapidamente com grupamentos amino contido em proteínas,
aminoácidos e ácidos nucleicos, formando complexos hidrossolúveis mantendo sua
coloração estável por diversos meses quando conservados em solventes orgânicos
(butanol), enquanto que em solução aquosa ele é degradado em poucos dias.
Sua estabilidade é favorecida por um complexo doador-aceptor de elétrons (EDA),
demonstradas pelas moléculas extracelulares, quinona-amina. A degradação do
pigmento é fotoquímica e contínua. Não sofre nenhuma ação pelo oxigênio dissolvido
(MORITZ, 2005). O Vermelho Koji, que há muito é reconhecido na medicina popular
chinesa por melhorar a “digestão alimentar e a circulação sanguínea”, tem sido
consumido como suplemento alimentar por conter compostos funcionais (VOLP et al.,
2009).
As linhagens de Monascus produzem também micotoxinas, como ocorre com
diversos outros fungos. A quantidade dessas micotoxinas contaminentes deve ser a
mínima possível em um produto. No caso de Monascus, a micotoxina produzida é a
citrinina, uma substância nefrotóxica que apresenta também atividade antibiótica
16
(CARVALHO, 2004). São consideradas doses letais de citrinina, valores entre 10 a
100mg/kg de massa corporal, determinadas em camundongos e ratos (MORITZ, 2005).
2.1.8 Tagetes
A espécie Tagetes erecta Linn vulgarmente conhecida como Tagetes, pertence à
família Asteraceae (Compositae). Esta planta é nativa do México, suas flores são
comercialmente cultivadas, colhidas e processadas numa importante escala industrial
como fonte de alto valor de corantes, da família dos carotenoides. Possui um pigmento
denominado luteína em alta quantidade em suas flores (DUARTE, 2006). Os principais
pigmentos presentes no tagetes são os flavonóides e os carotenoides. O extrato de
tagetes contém aproximadamente 27% de carotenoides, com 0,4% de β-caroteno, 1,5%
de éster de criptoxantina e 86,1% de éster de xantofila (VOLP et al., 2009).
Ésteres de ácido graxo de luteína extraídos de pétalas de tagetes são miscíveis com
óleos vegetais, produzindo cores nos alimentos que vão do amarelo-ouro ao laranja,
podendo-se atingir vermelhos com a adição de carotenoides sintéticos. O
desenvolvimento de formas solúveis para serem usadas mais facilmente em água com
aumento da estabilidade oxidativa, tem estendido suas aplicações, usando este pigmento
em sobremesas, refrigerantes e produtos de padaria. Somente permitido nos EUA para
alimentação de frangos. Já os extratos de carotenoides são aceitos para uso em
alimentos e produtos farmacêuticos.
Dentre seus efeitos na prevenção de doenças, a luteína está associada com a
redução de risco de desenvolver várias DCNT, dentre as quais inclui as doenças
cardiovasculares aterotrombóticas e mais especificamente a degeneração macular
relacionada à idade. Ainda, é relatada ação antitumoral sobre carcinomas e
propriedades hepatoprotetoras (VOLP et al., 2009).
2.1.9 Spirulina
Pigmentos naturais produzidos por bioprocessos envolvem invariavelmente o
cultivo de micro-organismos (bactérias, fungos, microalgas) e etapas posteriores como
secagem e eventual extração e purificação. Exemplos da produção de biopigmentos por
microalgas e cianobactérias são o β- caroteno, a astaxantina e as ficobiliproteinas. O
principal microrganismo usado na produção comercial de ficobiliproteínas (ficoeritrina,
17
ficocianina e aloficocianina) é a microalga Spirulina (ou Arthrospira, cianobacteria
azul-verde) (SILVA, 2008).
Assim, a primeira e mais importante aplicação da ficocianina é como pigmento de
alimentos, substituindo pigmentos sintéticos e, seu cromóforo chamado ficocianobilina,
encontra-se ilustrado na Figura 9 (SILVA, 2008).
Figura 9 – Estrutura química do pigmento ficocianobilina.
Spirulina pertence ao grupo de cianobactérias filamentosas que incluem 13
espécies, crescem em água alcalina e representam uma rica fonte de proteínas. Essa
microalga é constituída de 60 - 70% de proteínas (base seca) e é considerada a fonte
natural mais rica no mundo de vitamina B12, além de possuir uma mistura natural de
biopigmentos, com poderes funcionais. A espécie mais importante é a Spirulina
platensis, seguida pela Spirulina fusiformes e Spirulina máxima (SILVA, 2008).
Spirulina platensis, também conhecida como alga azul-verde, é uma microalga com
densas populações em águas tropicais e subtropicais, cuja biomassa seca possui uma
série de aplicações tecnológicas (DOTTO et al., 2011). Possui pigmentos fotossintéticos
incluindo clorofila a, luteína, β-caroteno, ficocianina e aloficocianina, os maiores
componentes bioativos na microalga. Estudos mostram que extratos de Spirulina podem
prevenir ou inibir câncer nos humanos e animais e são poderosos tônicos para o sistema
imunológico (SILVA, 2008).
Sua temperatura de crescimento e aproximadamente 55ºC. A pureza do extrato
bruto, a partir da Spirulina platensis, foi influenciada pela temperatura, ou seja, altas
temperaturas resultaram em redução da pureza, facilitando a extração de outras
proteínas. Desde que a concentração de ficocianina seja minimamente afetada pela
temperatura, o aumento da mesma não melhora a extração de pigmento.
18
2.1.10 Antocianinas
As antocianinas pertencem à família dos flavonóides sintetizados a partir da via dos
fenilpropanóides. Constituem uma importante classe de polifenóis (MELO, 2012),
compondo o maior grupo de pigmentos solúveis em água do reino vegetal e são
encontradas em maior quantidade nas angiospermas (LOPES et al., 2007). As
antocianinas mais comumente encontradas em frutas são derivadas principalmente de
seis antocianidinas: pelargonidina, cianidina, delfinidina, peonidina, petunidina e
malvidina (MARÇO e POPPI, 2008).
As funções desempenhadas pelas antocianinas nas plantas são variadas:
antioxidantes, proteção à ação da luz, mecanismo de defesa e função biológica. Quando
adicionado a alimentos, além de conferir a coloração aos alimentos propicia a prevenção
contra auto-oxidação e peroxidação de lipídeos em sistemas biológicos (LOPES et al.,
2007).
A estrutura básica das antocianinas está representada na figura 10.
Figura 10 - Estrutura química das antocianinas, Fonte: Lopes et al., (2007).
O grau de hidroxidação exerce importante efeito na estabilidade das antocianinas,
sem que aquelas que contêm mais grupos hidroxilas em sua estrutura são menos
estáveis. Inversamente, o grau de metoxidação aumenta a estabilidade das mesmas. O
aumento no numero de hidroxilas fenólicas muda a coloração das antocianinas de rosa
para azul, sendo que a presença de grupos metoxilas no lugar de hidroxilas reverte a
tendência anterior (MELO, 2012).
19
A estabilidade das antocianinas é maior sob condições ácidas, mas pode ocorrer
degradação por vários mecanismos, iniciando com perda da cor, seguida do surgimento
de coloração amarelada e formação de produtos insolúveis. A estabilidade da cor de
antocianinas é dependente da estrutura e da concentração dos pigmentos, além de
fatores como o pH, a temperatura e a presença de oxigênio. (LOPES et al., 2007). A
utilização de antocianinas nas indústrias de alimentos e de cosméticos ainda é restrita
devido à sua baixa estabilidade em meios aquosos e pH acima de 2,0 (FALCÃO, et al.,
2003) e baixas percentagens de extração (MELO, 2012).
As antocianinas, em solução aquosa, se encontram em 4 estruturas químicas
diferentes em equilíbrio (Figura 11): em pH abaixo de 2, encontra-se a forma de cátion
flavilium (vermelho), com o aumento de pH, ocorre uma rápida desprotonação para a
base anidra quinoidal (azul). Em meio aquoso a hidratação do cátion flavilium leva ao
equilíbrio entre as formas carbitol (incolor) e chalcona (incolor ou levemente amarela).
O aumento da temperatura desloca a reação para a formação da base chalcona (LOPES
et al., 2007).
Figura 11- Equilíbrio das antocianinas em solução aquosa.
O corante é encontrado em diversas fontes vegetais, sendo as principais: morango,
uva, jabuticaba, cereja, berinjela e repolho roxo. O uso de antocianinas como corante
apresenta algumas restrições, é indicado para alimentos não submetidos a temperaturas
20
elevadas durante o processamento, com tempo curto de armazenamento e embalados de
forma que a exposição à luz, ao oxigênio e à umidade seja minimizada (BARROS,
2013), além de ter limitações na disponibilidade de matéria-prima produtora de
pigmentos na quantidade e qualidade requerida, as dificuldades envolvendo processos
de obtenção (extração, purificação e isolamento) e o poder corante reduzido quando
comparado aos produtos sintéticos (MARÇO e POPPI, 2008).
2.1.11 Carotenoides
Os carotenoides compreendem uma família de compostos naturais, dos quais mais
de 600 variantes estruturais estão reportadas e caracterizadas, a partir de bactérias,
algas, fungos e plantas superiores. Responsáveis pelas cores amarelas, laranja e
vermelho de muitos alimentos, tais como frutas, vegetais, gema de ovo, alguns peixes,
como salmão e truta, e crustáceos. Além de seu amplo uso como corantes e no
enriquecimento de alimentos, também são utilizados devido a sua atividade pró-
vitamínica A e as propriedades que resultam em possíveis funções biológicas benéficas
à saúde (FONTANA, 2000; VALDUGA, 2009).
Os carotenoides são isoprenoides lipofílicos sintetizados por todos os micro-
organismos fotossintéticos (incluindo plantas, algas e cianobactérias), e também por
algumas bactérias não fotossintéticas e fungos (VALDUGA, 2009). Carotenoides
compostos somente de carbono e hidrogênio são chamados de carotenos e os
carotenoides oxidados, as xantofilas, apresentam grupos substituintes com oxigênio,
como hidroxilas, grupos ceto e epóxi (UENOJO, 2007).
A mudança de cor no carotenóides ocorre à medida que os números de duplas
ligações aumentam, pois há um deslocamento do espectro de absorção da molécula
(MORAIS, 2006). As Figuras 12 e 13 apresentam a estrutura de alguns xantofilas
(zeaxantina, luteína, criptoxantina e astaxantina) e Carotenos (neurosporeno, licopeno,
β-caroteno e α-caroteno), respectivamente.
21
Figura 12 – estrutura dos carotenoides: xantofilas. Onde estão representados, respectivamente:
zeaxantina, luteína, criptoxantina e astaxantina, Fonte: Valduga, (2009).
Figura 13 – Estrutura dos carotenoides: carotenos. Onde estão representados, respectivamente:
neurosporeno, licopeno, β-caroteno e α-caroteno, Fonte: Valduga, (2009).
Os carotenoides podem ser biossintetizados por micro-organismos
fotossintetizantes como, por exemplo, algas e cianobactérias (azuis e verdes), e por
22
micro-organismos não fotossintetizantes, como bactérias, fungos e leveduras
(VALDUGA, 2009).
O licopeno, caroteno presente em produtos de tomate, previne a oxidação do LDL e
reduz o risco do desenvolvimento de arteriosclerose e doenças coronárias, além disso,
outras pesquisas sugerem que este carotenoide pode reduzir o câncer de próstata,
pulmão, pele e bexiga (VALDUGA, 2009). É o carotenoide que possui a capacidade
sequestrante de oxigênio singlete (SHAMI e MOREIRA, 2004).
O β-caroteno ou pró-vitamina A, como alternativa à síntese química, pode ser
obtido de cepas geneticamente melhoradas dos fungos filamentosos Blakeslea trispora e
Phycomyces blaskeleeanus (FONTANA, 2000) e evidências científicas apontam o seu
uso como protetor ao risco de câncer de pulmão, reto, pele, estômago, entre outros
(RIOS et al., 2009).
Os carotenoides são lipossolúveis (VALDUGA, 2009), insolúveis em água, exceto
quando formam complexos com proteínas (carotenoproteínas) (MORAIS, 2006).
Devido à alta taxa de insaturação fatores tais como calor, luz e ácidos ocasionam
isomerização dos carotenoides trans, que é a forma mais estável na natureza, para a
forma cis, promovendo ligeira perda de cor e atividade pró-vitamínica. Os carotenoides
são também susceptíveis às oxidações enzimáticas ou não enzimáticas, que dependem
da estrutura do carotenoide, disponibilidade de oxigênio, presença de enzimas, metais,
pró-oxidantes e antioxidantes, alta temperatura e exposição à luz. A exposição destes a
tais agentes resulta na formação de isômeros cis, epóxidos, diminuição da cor, perda da
atividade pró-vitamínica A e quebra da cadeia (VALDUGA, 2009).
23
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