DOI:http://10.61270/2764-7641.2023.011
BREVE REVISÃO SOBRE CAROTENÓIDES E SEUS PLAYERS DE MERCADO
Josimara Nolasco Rondon.
Graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, Mestrado em Biologia Vegetal pela Universidade Estadual de Campinas e Doutorado em Biologia Vegetal pela Universidade Estadual de Campinas; Docente de curso técnico de Meio Ambiente da Rede Ceteps; Docente da Graduação de Enfermagem da Faculdade Prime.
Aldinéia S. Almeida
Bióloga, Universidade Federal do Mato Grosso do Sul.
Tatiane de Matos Cesar.
Academica do curso de Direito da Faculdade Prime.
RESUMO
O artigo procurou investigar sobre a alta demanda por produtos naturais alimentícios e suplementos além da conscientização dos consumidores sobre seus benefícios para a saúde, como propriedades antioxidantes e proteção contra doenças crônicas e oculares. Há uma enorme classe de carotenóides sendo marcados molecularmente (biomarcadores) em frutos para auxiliar no controle de diabetes, utilização de alta pressão durante o processo de homogeinização para bioacessibilidade os carotenoides em sucos de laranja, efeitos do processamento na reologia e bioativos de pimentas doces. A presente revisão bibliográfica foi realizada com dados bibliográficos com base histórica, alguns dados estatísticos, sites de pesquisas, links de vídeos, livros da internet, por meio de consultas nas bases de dados: Biblioteca Virtual em Saúde, SciELO – Scientific Electronic Library Online e Google Acadêmico, além de livros que abordassem a temática em estudo. Como estratégia de pesquisa, utilizou-se os mesmos descritores radicais livres, antioxidante, sistema de defesa e qualidade de vida em todos os bancos de dados. A revisão considerou os carotenóides essenciais, no entanto, há uma enorme classe de carotenóides sendo marcados molecularmente (biomarcadores) em frutos para auxiliar no controle de diabetes, doenças de pele, além da utilização de alta pressão durante o processo de homogeinização para bioacessibilidade os carotenoides em sucos de laranja, efeitos do processamento na reologia e bioativos de pimentas doces. Concluiu-se que há uma relação do tipo de carotenoide em plantas com a necessidade de água para sua sobrevivência e em alguns casos o armazenamento hídrico, dependendo do tipo de carotenóide, o vegetal poderá utilizar, armazenar água em menor ou maior quantidade. Futuras pesquisas serão realizadas com o intuito de encontrar mais evidencias acerca da capacidade hidroprotetora de carotenóides, além de descobertas de novas ações e benefícios para o corpo humano.
Palavras-chave: carotenoides; água; saúde
ABSTRACT
The article sought to investigate the high demand for natural food products and supplements, as well as consumer awareness of their health benefits, such as antioxidant properties and protection against chronic and eye diseases. A large class of carotenoids is being molecularly labeled (biomarkers) in fruits to aid in diabetes control, the use of high pressure during the homogenization process to bioaccessible carotenoids in orange juice, the effects of processing on the rheology and bioactives of sweet peppers. This literature review was conducted using historical bibliographic data, some statistical data, research websites, video links, and online books, through queries in the following databases: Virtual Health Library, SciELO – Scientific Electronic Library Online, and Google Scholar, as well as books addressing the topic under study. As a search strategy, the same descriptors—free radicals, antioxidant, defense system, and quality of life—were used in all databases. The review considered carotenoids essential; however, a large class of carotenoids is being molecularly labeled (biomarked) in fruits to aid in the control of diabetes and skin diseases. In addition, high pressure is used during the homogenization process to bioaccessibly identify carotenoids in orange juice, and the effects of processing on the rheology and bioactives of sweet peppers. The conclusion is that the type of carotenoid in plants is related to their water needs for survival and, in some cases, water storage. Depending on the type of carotenoid, the plant may use or store water in greater or lesser amounts. Future research will be conducted to find more evidence regarding the hydroprotective capacity of carotenoids, as well as discover new actions and benefits for the human body.
Keywords: carotenoids, water, health.
Ao falar sobre as propriedades dos carotenoides, os autores focam em oxidação, principal causa de degradação dos carotenoides em alimentos, pois são facilmente oxidados, devido ao grande número de duplas ligações conjugadas, ao término da oxidação ocorrerá a perda total da cor e da atividade biológica. Devido serem compostos altamente insaturados, os carotenoides são susceptíveis a isomerização e oxidação durante o processamento e armazenamento dos alimentos. Promovida por acidez a isomerização dos trans-carotenóides a cis-carotenóides, ocorre devido ao aquecimento e exposição à luz, diminui tanto a coloração como a atividade da vitamina A dos carotenoides (Rodriguez-Amaya 1997). De forma análoga o aluno pode comparar esse processo oxidativo com o da respiração humana e animal.
No Brasil existem vários alimentos que são fontes de carotenóides, como por exemplo a abóbora, cenoura, manga, batata doce, espinafre, mostarda, couve, entre outros, porém essas espécies são exóticas. Entretanto, os frutos de palmeiras no caso do buriti (Mauritia vinifera) e o dendê (Elaeis guineensis), se destacam como as fontes mais ricas de provitamina A (Rodriguez-Amaya, 1997).
Mariath et al. (1989) em um estudo em que foi avaliada a atividade de vitamina A do buriti, concluíram que ocorreu reversão de xeroftalmia e elevação de reservas hepáticas da vitamina. A possível utilização do buriti foi sugerida em programas de combate à deficiência de vitamina A. Alguns representantes do carotenoide são α-caroteno que tem sua fonte de vitamina na cenoura, o β-caroteno, tem sua fonte de vitamina na manga, abóbora, cenoura.
A luteína tem sua fonte de vitamina na batata, cenoura, milho e gema de ovos. Contudo, existem evidências de que alguns tecidos são especializados nos processos de absorção de carotenoides, como observado na retina e na glândula pineal, onde foram encontrados carotenoides. Na glândula pineal, o principal carotenoide presente é o β-caroteno, já na mácula do olho tem concentrações equivalentes de luteína e zeaxantina, mas não de outros carotenoides (Olson, 1994).
Tendo em vista a falta de informações específicas no que se refere à propagação da ação de radicais livres e antioxidantes dos carotenoides, esta revisão traz uma breve descrição de algumas descobertas importantes sobre o assunto e a visão de alguns teóricos especialistas sobre o uso desses alimentos, além de conhecer os benefícios que cada planta ou alimento podem nos oferecer.
2. Desenvolvimento
2.1 Metodologia
A presente revisão bibliográfica foi realizada com dados bibliográficos com base histórica, alguns dados estatísticos, sites de pesquisas, links de vídeos, livros da internet, por meio de consultas nas bases de dados: Biblioteca Virtual em Saúde, SciELO – Scientific Electronic Library Online-, e Google Acadêmico, além de livros que abordassem a temática em estudo. Como estratégia de pesquisa, utilizou-se os mesmos descritores radicais livres, antioxidante, sistema de defesa e qualidade de vida em todos os bancos de dados.
2.1.2 Resultados e Discussão
Frequentemente o termo radical livre é usado para designar qualquer átomo ou molécula com existência independente, neste caso podendo conter um ou mais elétrons não pareados. As camadas eletrônicas de um elemento químico são denominadas K, L, M e N, e seus subníveis, s, p, d, f. De maneira simples nos orbitais externos. Determinando uma atração para um campo magnético, quando isso ocorre pode torná-lo altamente reativo, capaz de reagir com qualquer composto situado próximo à sua órbita externa, que contêm número ímpar de elétrons em sua última camada eletrônica o que passa a ter uma função oxidante ou redutora de elétrons, (Halliwell & Gutteridge, 1999).
Os radicais livres constitui uma ação contínua e fisiológica, que cumpre algumas funções biológicas essenciais, são formados em um cenário de reações de óxido-redução, provocando ou resultando dessas reações, essas ações podem receber outro elétron e serem reduzidos ou ceder o elétron solitário e serem oxidados (Ferreira & Matsubara, 1997). Podem ocorrer a geração de radicais livres no citoplasma, nas mitocôndrias ou na membrana, além de seu alvo celular (proteínas, lipídeos, carboidratos e moléculas de DNA) se relaciona com seu sítio de formação (Anderson, 2000).
No tocante aos radicais livres, estão incluídos o superóxido (O2•-), a hidroxila (OH•), o óxido nítrico (NO•), o hidroperóxido (HO2•), e o dióxido de nitrogênio (NO2•), (Bianchi & Antunes, 1999). O peróxido de hidrogênio é capaz de atravessar a membrana nuclear e induzir danos na molécula de DNA apesar de não ser considerado um potente radical livre, enquanto o radical hidroxila é o mais reativo na indução de lesões nas moléculas celulares (Anderson,2000).
Halliwell e Gutterdge (1999) relatam que fontes exógenas de radicais livres podem ser encontradas em radiações gama e ultravioleta, os medicamentos, a dieta, o cigarro e os poluentes ambientais. Uma pequena quantidade de radicais livres é necessária para manutenção da vida, uma produção excessiva, maior do que a sua velocidade de remoção também pode ocasionar danos celulares de diversas formas. Em animais ocorreram lesões tissulares, quando eram expostos a concentrações elevadas de oxigênio, além da diminuição do crescimento e outros danos (Cooper, 1996).
Compostos de carotenóides têm atraído a atenção de produtos químicos e aromistas há algum tempo, o que foi realizado sem isolamento e elucidação da estrutura química de muitos dos compostos de aroma derivados de carotenóides obtidos por extração de plantas. Compostos como b-ionona, a-ionona, diidroactinidiolida, damascenol e b-ciclocitral são alguns dos voláteis compostos de carotenóides que, nas plantas, têm a função de antifungicida, removem herbívoros e até mesmo possuem agentes polinizadores (Weeks, 1986) .
Carotenoides- Agentes antioxidantes
Qualquer substância que, presente em baixas concentrações, quando comparada a um substrato oxidável, atrasa ou inibe a oxidação desse substrato de maneira eficaz podem ser definidos como antioxidantes (Aust et al., 2001).
Corantes ou pigmentos naturais presentes nas frutas e vegetais (cenouras, tomates, espinafre, laranjas, pêssegos, entre outros), são denominados “carotenoides”, sua estrutura química é composta por ligações duplas conjugadas, que são responsáveis por sua cor e por algumas de suas funções biológicas (Stahl & Sies, 1999). Os carotenoides também são pigmentos responsáveis pela cor amarelo, laranja, vermelho, encontrados nos humanos, animais, plantas, microrganismos, vegetais e frutas, com grandes efeitos benéficos à saúde (Maini, 2009).
Os carotenoides sequestram o oxigênio singlete, removem os radicais peróxidos, modulam o metabolismo carcinogênico, estimulam a comunicação entre células (junções gap) e inibem a proliferação celular, além de, elevar a resposta imune. Estudos mostram a relação entre o aumento no consumo de alimentos ricos em carotenoides e a diminuição no risco de várias doenças (Olson,1999).
A ação sequestrante de radicais é proporcional ao número de ligações duplas conjugadas, presentes nas moléculas dos carotenoides. A medida em que a energia é dissipada por meio de rotações e vibrações do carotenoide no meio solvente é o tipo de mecanismo pelo qual os carotenoides protegem os sistemas biológicos dos radicais sendo que isso depende da transferência de energia do oxigênio excitado para a molécula do carotenoide (Stahl & Sies, 1999). Testes realizados in vitro e in vivo sugerem que os carotenoides são excelentes antioxidantes, sequestrando e inativando os radicais livres (Erdman Jr., 1999).
Os carotenoides são localizados na membrana lipídica, ficam armazenados em vacúolos, e são amplamente distribuídos, obtidos através da alimentação de frutas e vegetais (MAINI et al., 2009). Os carotenoides reagem com os radicais livres, notavelmente com os radicais peróxidos e com o oxigênio molecular, sendo a base de sua ação antioxidante. O teor do carotenoide está em sua variedade genética, maturidade, armazenamento pós-colheita, processamento bem como a preparação. Insaturados e lipofílicos alguns deles, no organismo são convertidos em vitamina A (retinol) (MAINI et al., 2009).
Foram identificados mais de 700 carotenoides na natureza; porem apenas 50 fazem parte da dieta humana; além doque 6 deles somam um total de 95% dos carotenoides consumidos na dieta dos humanos. Os carotenoides -caroteno; – -caroteno; – Licopeno; Luteína; – β-Criptoxantina – Zeaxantina, exercem funções antioxidantes em fases lipídicas, bloqueando os radicais livres que danificam as membranas lipoprotéicas, (Sies & Stahl, 1999).
O Mercado de carotenóides
O mercado global de carotenóides é segmentado classificado por vários tipos, fonte, aplicação e geografia, respectivamente (Mordon Intelligence, 2023).:
Tipo: urucum, astaxantina, beta-caroteno, cantaxantina, luteína, licopeno, zeaxantina e outros;
Fonte: natural e sintética;
Aplicação (ração animal, alimentos e bebidas, suplementos dietéticos, cosméticos e Farmacêutica);
Geografia (América do Norte, Europa, Ásia-Pacífico, América do Sul e Oriente Médio e África)., onde estão localizadas as empresas com relevância nesse segmento de mercado ( O relatório oferece tamanho e previsões para o mercado de carotenóides em valor (US$ milhões) para todos os segmentos acima.
As projeções de crescimento do mercado de carotenoides são promissoras, devido à procura ascendente por produtos naturais (Albuquerque, 2015, Carotenoids, 2020). Em 2014, os carotenoides sintéticos responderam por 76% da produção mundial, ficando 24% para os corantes naturais. Dados de market share indicaram um crescimento de 3,5% para este mercado em 2020, com movimentação de US$ 1,4 bilhões (Deinove, 2019). O mercado global atingiu US$ 1,2 bilhões em 2019, com previsão de US$ 1,9 bilhões em 2026, com taxa de crescimento anual composta (CAGR, sigla em inglês Compound Annual Growth Rate) de 4,7% durante esse período (Marketwatch, 2020). O betacaroteno natural tem produção estimada em 10¬ 100 ton/ano (Mendoza et al., 2008) com maior representatividade entre os carotenoides. Este corante teve uma produção global, em questão de volume produzido, de 343,72 toneladas durante o período de 2014, e por aplicação, 40% foi destinado aos segmentos de comida e bebida (Credence Research, 2019, Carotenoids, 2020).
Betacaroteno é o carotenoide mais utilizado pelo mercado. Em 2015, sua receita global alcançou US$432,2 milhões, sendo 35% a participação de algas como fonte (Hu, 2019). Em 2018, a receita de betacarotenos sintéticos no mercado global foi de US$ 223,9 milhões, com o CAGR de betacarotenos estimado em 3,5% por ano até 2027 (Transparency Market Research, 2018). Já em 2019, a receita de betacarotenos no geral estava prevista para alcançar US$532 milhões (Hu, 2019). A perspectiva para 2021 da participação de carotenoides, separados por cada tipo, no mercado global. Estimativa de participação de carotenoides no mercado mundial em 2021, segundo Rammuni et al. (2018), na qual metade será representado pelo betacaroteno e pela astaxantina (Rammuni et al., 2018).
A produção de carotenoides naturais é de alto custo e não é tão ampla, o que tornou carotenoides sintéticos uma alternativa à demanda por terem menor custo de produção, refletido no seu valor de mercado (Novoveská et al., 2019; Mordor Intelligence, 2019).
O mercado brasileiro é dependente de betacaroteno importado, e, importou em 2019 quase US$ 3,5 milhões de carotenoides, e exportou apenas US$ 409,00 (BRASIL/Comexstat, 2020). Entre os países exportadores, 15 deles concentraram 91,32% do montante de exportação, com liderança da Alemanha (14,8%), China (14,40%) e França (11,50%). O Brasil embora participe apenas com 0,39% (MIT, 2020) é um mercado tímido, porém, com potencial para crescimento promissor se investir nesse segmento.
Análise de mercado de carotenóides de alimentação
O tamanho do mercado de carotenóides de alimentação é estimado em US$ 9,85 milhões em 2023, e deve atingir US$ 11,75 milhões até 2028, crescendo a um CAGR de 3,60% durante o período de previsão (2023-2028) (Market and Market, 2024). O mercado sofreu impactado pela pandemia COVID-19 devido às interrupções na cadeia de abastecimento observadas em nível global. Vários governos ordenaram o encerramento parcial de portos internacionais, promovendo perturbações na cadeia de abastecimento de carotenóides alimentares. Além do encerramento de algumas instalações de produção, a propagação da doença perturbou a produção pecuária e as indústrias de produção de rações em todo o mundo. Portanto, especula-se que o impacto contínuo da pandemia da COVID-19 terá um impacto negativo no fornecimento de matérias-primas, o que provavelmente aumentará os preços nos próximos dois anos. No longo prazo, prevê-se que o crescimento da indústria da aquicultura e o aumento do consumo de frutos do mar impulsionem o crescimento do mercado de carotenóides. Astaxantina, principal carotenóide utilizado para a pigmentação do músculo dos peixes, principalmente do salmão. Vários estudos documentaram o papel biológico e nutricional dos carotenóides em animais aquáticos, juntamente com o efeito de fatores bióticos e abióticos no transporte e retenção de carotenóides e na pigmentação final da carne.
Uma tendencia foi descrita por 1 artigo chamado “Torne sua embalagem colorida e multifuncional: A interação molecular e a caracterização das propriedades de filmes à base de corantes naturais e suas aplicações na indústria alimentícia” cujos os autores se referem a grande atenção tem sido dada à segurança e à qualidade dos produtos alimentícios, levando a inovações emergentes na indústria de embalagens de alimentos. Corantes naturais com propriedades ecologicamente corretas e multifuncionais são amplamente integrados em filmes de embalagem. E o filme à base de corantes naturais não só protege os alimentos do ambiente, como também exerce funções indicadoras e ativas, sendo um componente promissor para novas embalagens de alimentos (Huang et al. 2022).
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com base nas informações acima é notória a necessidade de se ensinar e aprender sobre os carotenóides.
A revisão considerou os carotenóides essenciais, no entanto, há uma enorme classe de carotenóides sendo marcados molecularmente (biomarcadores) em frutos para auxiliar no controle de diabetes, utilização de alta pressão durante o processo de homogeinização para bioacessibilidade os carotenoides em sucos de laranja, efeitos do processamento na reologia e bioativos de pimentas doces.
Dentro de um protótipo de patente em desenvolvimento pela empresa Zymbro Pesquisa e Desenvolvimento (Rondon, comunicação pessoal) foi possível observar uma relação do tipo de carotenoide em plantas com a necessidade de água para sua sobrevivência e em alguns casos o armazenamento hídrico, dependendo do tipo de carotenóide, o vegetal poderá utilizar, armazenar água em menor ou maior quantidade. Futuras pesquisas serão realizadas com o intuito de encontrar mais evidencias acerca da capacidade hidroprotetora de carotenóides.
REFERENCIAS BIBIOGRÁFICAS
ALBUQUERQUE, C. D. de. Estudo da cinética de produção de carotenoides de Sporobolomyces ruberrimus e de técnicas de extração de pigmentos. 2015. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.
AUST O, SIES H, STAHL W, POLIDORI MC. Analysis of lipophilic antioxidants in human serum and tissues: tocopherols and carotenoids. J Chromatogr 2001; 936:83-93.
BRASIL, Ministério da Economia. COMEXSTAT (Estatísticas de Comércio Exterior), 2020. Disponível em http:// comexstat.mdic.gov.br/pt/geral.
CAROTENOIDS Market by Type (Astaxanthin, Beta-Carotene, Lutein, Lycopene, Canthaxanthin, and Zeaxanthin), Application (Feed, Food & Beverages, Dietary Supplements, Cosmetics, and Pharmaceuticals), Source, Formulation, and Region – Global Forecast to 2026. Markets and Markets , [S. l.], 4 fev. 2020. Disponível em: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/carotenoid-market158421566.html. Acesso em: 02 out. 2023.
DEINOVE. Carotenoids market. n.d. Disponível em https://www.deinove.com/en/profile/strategy¬ and¬ markets/ carotenoids -market. Acesso em 23 out. 2023.
HUANG, J.; ,ZHIHENG, H.; GAOSHANG, L.; LINGPING, H.; JIANCHU, C.; YAQIN, H. orne sua embalagem colorida e multifuncional: A interação molecular e a caracterização das propriedades de filmes à base de corantes naturais e suas aplicações na indústria alimentícia. Tendências em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Volume 124 ,junho de 2022, páginas 259-277.
KAUR, RAMANDEEP; KAUR, KAMALJIT. Effect of Processing on Color, Rheology and Bioactive Compounds of Different Sweet Pepper Purees. Plant Foods Hum Nutr; 75(3): 369-375, 2020
MARKETWATCH. Carotenoids Market Global Industry Analysis, Growth Opportunities, Detailed Analysis And Forecast to 2026. 2020. Disponível em https://www.marketwatch.com/press¬ release/carotenoids¬ market¬ globalindustry¬ analysis- growth¬ opportunities¬ detailed¬ analysis¬ and¬ forecast¬ to¬ 2026¬ 2020¬ 07¬ 06?tesla=y. Acesso em 9 set. 2020.
MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY (MIT). The Observatory of Economic Complexity. 2020. Disponível em https://oec.world/. Acesso em 10 set. 2022.
MARKETWATCH. Carotenoids Market Global Industry Analysis, Growth Opportunities, Detailed Analysis And Forecast to 2026. 2020. Disponível em https://www.marketwatch.com/press‑release/carotenoids‑market‑globalindustry‑analysis‑growth‑opportunities‑detailed‑analysis‑and‑forecast‑to‑2026‑2020‑07‑06?tesla=y.
MARKET AND MARKET. Mercado de carotenóides. Relatorio. Disponivel em: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/carotenoid-market 158421566.html
MENDOZA, H.; DE LA JARA, A.; FREIJANES, K.; CARMONA, L.; RAMOS, A. A.; DUARTE, V. de S.; VARELA, J. C. S. Characterization of Dunaliella salina strains by flow cytometry: a new approach to select carotenoid hyperproducing strains. Electronic Journal of Biotechnology, Valparaíso, v. 11, n. 4, p. 1¬ 13, 2008.
NOVOVESKÁ, L.; ROSS, M. E.; STANLEY, M. S. et al. Microalgal Carotenoids: A Review Of Production, Current Markets, Regulations, and Future Direction. Marine Drugs, Basel, v. 17, n. 540, p. 1 -21, 2019.
OLSON, J. A. Carotenoids and human health. Arch Latinoam Nutr 1999; 49(3 Suppl 1):7-11.
RAMMUNI, M. N.; ARIYADASA, T. U.; NIMARSHANA, P. H. V.; ATTALAGE, R. A. Comparative assessment on the extraction of carotenoids from microalgal sources: Astaxanthin from H. pluvialis and β -carotene from D. salina. Food Chemistry, Amsterdam, v. 277, p. 128 -134, 2019. Disponível em https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/
pii/S0308814618318417. Acesso em 7 out. 2023.
STAHL W, SIES H. Carotenoids: occurrence, biochemical activities, and bioavailability. In: Packer L, Hiramatsu M, Yoshikawa T. Antioxidant food suplements in human health. San Diego: Academic Press; 1999. p.183-98.
TRANSPARENCY MARKET RESEARCH. Beta¬ Carotene Market-Global Forecast 2027. Disponível em: Beta-Carotene Market to Increase at a CAGR of 3.8% Over 2019-2027 (transparencymarketresearch.com)
WEEKS, W.W. Em Biogeração de Aromas ; Parlamento, TH; Croteau, R., eds.; Sociedade Química Americana: Washington DC, 1986.
