Processo de encapsulamento aumenta vida útil de corante alimentar natural

Micropartículas de quitosana aumentam a estabilidade de substância azul extraída de algas, aumentando o potencial de aplicação industrial

Thais Szegö | Agência FAPESP – Um grupo de pesquisa desenvolveu micropartículas de quitosana – um biopolímero derivado da carapaça de crustáceos – para aumentar a estabilidade da C-ficocianina, uma proteína azul extraída da microalga Arthrospira platensis (Spirulina).

O trabalho, publicado na Food Chemistry, envolveu cientistas das universidades Estadual Paulista (Unesp), Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB), Federal da Bahia (UFBA), de São Paulo (USP), do Senai Cimatec, em Salvador (BA), e da Universidade Martin Luther Halle-Wittenberg, na Alemanha.

Nos últimos anos a busca por alternativas naturais aos colorantes sintéticos de alimentos tem crescido rapidamente, impulsionada tanto por restrições regulatórias quanto pela preferência dos consumidores por ingredientes mais seguros e sustentáveis. Por isso, a C-ficocianina tem sido alvo de muitas pesquisas pela sua coloração azul intensa, rara na natureza, suas propriedades antioxidantes e seu potencial bioativo, o que faz com que seja uma das opções mais promissoras de corante natural.

Entretanto, a substância perde facilmente a cor e a funcionalidade quando exposta ao calor, à luz ou a variações de pH, o que limita seu uso em alimentos processados e reduz seu potencial de aplicação industrial.

Para superar essa barreira tecnológica, os pesquisadores desenvolveram micropartículas de quitosana contendo C-ficocianina utilizando spray drying, técnica também conhecida como secagem por atomização. Ela transforma líquidos, soluções ou pastas em pó seco pulverizando o material em uma câmara com ar quente e é amplamente empregada na indústria para secar produtos sensíveis ao calor, em especial os alimentos e medicamentos, criando partículas uniformes, preservando suas propriedades e aumentando sua vida útil. Além disso, é compatível com produção em larga escala.

Estrutura interna das micropartículas de quitosana usadas para proteger o corante azul natural. O sistema funciona como uma carapaça protetora cheia de canais internos (poros) que aprisionam o pigmento , evitando que ele desbote quando exposto ao calor ou a mudanças de acidez (imagem adaptada: Paulo Vitor França Lemos et al./Food Chemistry)

As micropartículas obtidas apresentaram diâmetro médio de 3,8 micrômetros (μm) e uma estrutura interna porosa que funciona como um reservatório para o colorante. Análises estruturais avançadas, realizadas no acelerador de partículas Sirius, mantido pelo Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), indicaram a formação de uma rede semelhante a um hidrogel associada ao aumento da retenção e da estabilidade da C-ficocianina.

Redes protetoras

A quitosana foi escolhida por ser um biopolímero biodegradável, biocompatível e amplamente estudado em sistemas de encapsulamento. Sua capacidade de formar redes poliméricas protetoras ajuda a preservar moléculas sensíveis a fatores ambientais, tornando-a uma excelente candidata para aumentar a estabilidade do colorante.

“Após a obtenção das micropartículas, realizamos uma caracterização estrutural detalhada e avaliamos sua estabilidade sob diferentes condições de estresse, como temperaturas elevadas, variações de pH, exposição à luz e armazenamento prolongado”, conta a engenheira bioquímica Valéria de Carvalho Santos Ebinuma, do Departamento de Bioprocessos e Biotecnologia da Faculdade de Ciências Farmacêuticas (FCF) da Unesp, campus Araraquara, que coordenou o trabalho.

O próximo passo do estudo, que teve apoio da FAPESP (projetos 16/24531-3, 21/06686-8, 21/09175-4, 22/14603-8, 23/01368-3, 23/10479-3, 23/13069-0 e 24/19904-1), foi testar o desempenho do colorante encapsulado em um modelo alimentar usando sobremesas de gelatina, em que apresentavam rápida degradação quando submetidas ao aquecimento, simulando condições reais de processamento.

A encapsulamento aumentou significativamente a estabilidade da C-ficocianina: enquanto o colorante livre apresentou rápida degradação térmica e perda de intensidade de cor, a forma encapsulada manteve sua integridade estrutural e coloração mesmo em condições consideradas críticas, como aquecimento e resfriamento. Essa estratégia pode viabilizar o uso de um corante natural azul em alimentos que passam por aquecimento, ampliando seu potencial de aplicação industrial.

O avanço abre caminho para que alimentos como balas, iogurtes, bebidas, sobremesas e até produtos panificados possam substituir colorantes artificiais por uma alternativa natural, algo historicamente desafiador quando se trata da cor azul.

Mas antes do uso comercial, são necessárias etapas adicionais, como validação em escala-piloto e avaliações regulatórias específicas para cada tipo de alimento.

Fabricantes de balas, iogurtes, bebidas e sobremesas podem substituir colorantes artificiais por uma alternativa natural, um desafio no caso da cor azul (foto: Valéria Ebinuma/FCFAr-Unesp)

“Mais do que estabilizar um corante natural, nosso trabalho reforça a importância do desenvolvimento de tecnologias sustentáveis baseadas em biomoléculas e amplia as possibilidades reais de substituição de aditivos artificiais por alternativas naturais, alinhadas às demandas atuais por produtos mais seguros, inovadores e ambientalmente responsáveis”, afirma Ebinuma.

O artigo Encapsulation of C-phycocyanin in chitosan microparticles improves thermal and storage stability for use as a natural Food colorant pode ser lido em sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814625046102.