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

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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.

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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).

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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

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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

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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

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(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

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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

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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

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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,

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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.

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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).

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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).

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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

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(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,

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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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