Microalgas revelam seu potencial, logo de cara 'nutrição e saúde', também graças à sua capacidade de produzir substâncias bioativas como a astaxantina, um carotenóide com extraordinário poder antioxidante. Seus usos pretendidos são múltiplos, vamos lá alimentos funcionais e suplementos alimentares a cosméticos e medicamentos, até aquicultura e pecuária.
As microalgas Haematococcus pluvialis é a espécie de maior interesse econômico para a produção de astaxantina natural, ainda que outras espécies de microalgas (acompanhadas de leveduras e bactérias) também possam ser utilizadas para a extração desse precioso ingrediente (ou aditivo, dependendo dos usos). (1) Um aprofundamento.
1) Astaxantina natural e sintética
Astaxantina é um carotenóide conhecido pela sua cor avermelhada e pelas suas extraordinárias propriedades antioxidantes, muito superiores às de outras moléculas como as vitaminas C e E, a luteína e o β-caroteno. as microalgas Haematococcus pluvialis (o H. lacustris) é a primeira fonte natural de astaxantina, cujos custos de produção não são competitivos com os da síntese química da mesma molécula. A astaxantina sintética é, portanto, muito popular no setor de rações (fora das cadeias de abastecimento orgânicas), mas seu uso em alimentos e suplementos alimentares não é autorizado na UE.
As diferenças substanciais (vantagens e desvantagens) entre a astaxantina natural e sintética são identificadas a seguir:
- astaxantina natural tem bioatividade e poder antioxidante marcadamente superiores, maior segurança de consumo, menor impacto ambiental. Com as desvantagens de custos de produção mais altos, rendimentos mais baixos e menor vida útil,
- sua réplica de síntese tem características antitéticas. E, portanto, baixos custos de produção, alta disponibilidade, maior estabilidade, mas também um grave impacto ambiental devido ao uso de reagentes petroquímicos e vias de biossíntese complexas e não renováveis.
2) Astaxantina de microalgas, as protagonistas
O carotenóide precioso pode ser extraído de algumas espécies de peixes (por exemplo, óleo de krill, exoesqueletos de crustáceos) ou, nas versões vegan, por algumas microalgas e microrganismos. A EFSA, ao reconhecer um Haematococcus pluvialis lo estado di QPS (Presunção de segurança qualificada), indica-o como a primeira fonte de astaxantina. Em comparação com outras microalgas - como Chromochloris zofingiensis e Clorococcum spp., Botryococcus braunii – mas também no que diz respeito aos microrganismos a partir dos quais pode ser obtido (ver parágrafo 4).
3) Chromochloris zofingiensis, uma microalga revolucionária
Chromochloris zofingiensis (já conhecido como Clorela zofingiensis) é uma microalga verde candidata a substituir Haematococcus pluvialis (lacustris) apenas para extrair a astaxantina. De facto, tem uma capacidade de multiplicação e produção de biomassa mais rápida, sobretudo em condições de particular stress ambiental.
A extração e recuperação de carotenóides (ou seja, processamento downstream), por sua vez, são mais fáceis, graças a uma maior eficiência de destruição da parede celular e separação de metabólitos. Com o único limite de um menor rendimento de produção de astaxantina por volume celular e biomassa total.
Condições de estresse induzidas por altas irradiações de luz, estimulados por LEDs azuis (não administrar em excesso, para evitar bloqueios metabólicos) e lâmpadas fluorescentes brancas têm se mostrado ótimos para estimular a bioacumulação de astaxantina em C. zofingiensis (máx. 39.8 mg/L). Para aumentar ainda mais a produtividade, a densidade celular, a concentração de nitrogênio, bem como o tipo e a intensidade da radiação luminosa também deverão ser considerados no futuro. (2)
4) Alternativas às microalgas
microorganismos como leveduras e bactérias também podem ser usadas para produzir astaxantina natural. Entre estes:
- Phaffia rhodozyma/Xanthophyllomyces dendrorhous. Forma assexuada e sexuada da mesma levedura, era a fonte de astaxantina mais utilizada antes do advento das microalgas H. pluvialis. Sua produtividade é menor, mas vários testes estão em andamento upcycling produzir biomassa por meio do uso de nutrientes de baixo custo, como resíduos de alimentos, (3)
- Paracoccus carotinifaciens. Esta bactéria não produz astaxantina pura, mas uma misturar de carotenóides dos quais representa o componente primário. Por meio de técnicas clássicas de seleção mutagênica (por exemplo, UV, tratamento químico), foram selecionadas cepas mais produtivas, juntamente com parâmetros de cultivo mais adequados.
4) Comidas novas baseado em astaxantina
O uso de astaxantina em alimentos na UE é atualmente autorizado apenas em suplementos alimentares, com advertência de imprópria para consumo por crianças e jovens com menos de 14 anos (ver parágrafo 6). A primeira autorização a Comida nova diz respeito à oleorresina rica em astaxantina de H. pluvialis', e uma proposta para alterar seus termos de uso está agora em consideração. Um pedido adicional de NF também foi submetido para oleorresina e farinha de algas marinhas H. pluvialis. Outro novo alimento com (ésteres de) astaxantina, já autorizado, é o óleo de Calanus finmarchicus (pequeno crustáceo copépode).
5) Ação antioxidante e outros benefícios para a saúde
Os benefícios da astaxantina são múltiplas, graças à bioatividade antioxidante exponencialmente superior em comparação com outras moléculas (Mularczyk et ai., 2020). (4) Por ser um composto lipossolúvel, sua biodisponibilidade aumenta quando tomado com óleos ou gorduras. Vários estudos clínicos demonstraram a capacidade da astaxantina de reduzir a inflamação e fortalecer o sistema imunológico, além de atividades antimicrobianas e antivirais. Outros benefícios relatados na literatura (Ambati et ai., 2014) com diferentes níveis de evidência científica, dizem respeito:
- redução do colesterol e triglicerídeos no sangue,
- prevenção de doenças cardiovasculares,
- redução de danos ao DNA e menor incidência de tumores,
- recuperação da fadiga mental,
- proteção da pele contra os raios UV,
- manutenção da função antioxidante após o estresse oxidativo da atividade física. (5)
Outros estudos clínicos (Hayashi et ai., 2021) demonstraram a capacidade da astaxantina de prevenir ansiedade, úlcera gástrica e danos à retina, além de melhorar a função cognitiva. Assumindo que esses efeitos derivam não apenas da astaxantina, mas também de outros AERs (carotenóides ricos em astaxantina) como a adonirrubina e a adonixanthin. (6)
6) Níveis de exposição, ADI
AESA (2020) reavaliou a segurança da astaxantina em humanos, com base na exposição de novo alimento autorizado (max 8 mg/dia de astaxantina) e do consumo de peixes e crustáceos que o contenham devido ao seu uso como aditivo alimentar. Os resultados, para as populações-alvo, foram os seguintes:
- adultos (70 kg de peso corporal): a exposição a 0,174 mg/dia por kg de peso corporal é segura, estando 13% abaixo do nível de ADI (Ingestão Diária Aceitável) fixada nos pareceres sobre aditivos alimentares em 0,2 mg de astaxantina por kg de peso corporal,
- adolescentes entre 14 e 17 anos (peso corporal 61,3 kg). A exposição é de 0,2 mg/dia por kg de peso corporal, equivalente à IDA,
- adolescentes entre 10 e 13 anos (peso corporal 43,3 kg). A IDA é excedida em 0,056 mg/dia por kg de peso corporal (28% da IDA total),
- crianças menores de 10 anos. A exposição varia entre 0,25 e 1 mg/dia por kg de peso corporal (IDA excedida em 123-524%).
6) Astaxantina na aquicultura
Aquicultura é um setor onde a astaxantina é amplamente utilizada graças à sua capacidade de dar a típica cor 'salmão' a espécies de peixes de cultivo, como a truta salmão e o próprio salmão, crustáceos, bem como peixes ornamentais. A suplementação nutricional com astaxantina revelou mais benefícios para a saúde atuação produção de animais de aquicultura. Na verdade, é capaz de promover o crescimento e ganho de peso.
A administração de astaxantina juntamente com a biomassa de algas também permite:
- fornecem aminoácidos essenciais, ácidos graxos mono e poliinsaturados, polissacarídeos e vitaminas, que potencializam o efeito dos carotenóides,
- promover a funcionalidade do sistema imunológico, graças ao poder antioxidante, e assim reduzir a necessidade do uso de antibióticos na aquicultura,
- reduzir a peroxidação lipídica, aumentando a estabilidade do alimento e suas propriedades nutricionais (Lu et ai., 2021. Ver notas 8,9).
7) Astaxantina na avicultura
a avicultura é outro setor da pecuária onde a astaxantina está detectando grande potencial tanto por sua ação antioxidante quanto pelos efeitos positivos no sistema imunológico e na saúde animal. Com o objetivo de reduzir e talvez até eliminar o uso de antibióticos e outras drogas veterinárias, como já foi testado na Itália com o Algatan. (10)
Estudos recentes experimentos sobre o uso de astaxantina na avicultura (Zhu et ai., 2021; Pertiwi et ai., 2022) demonstraram de fato a utilidade de sua contribuição tanto para promover o crescimento da avicultura de corte (Broiler) e para a saúde e bem-estar das galinhas poedeiras, com impacto favorável também na qualidade dos ovos (11,12).
8) Usos na suinocultura
Antioxidantes não só afetam a saúde e condição dos porcos, como também a qualidade da carne. Yang et ai. (2006) demonstraram uma redução de dez vezes no teor de gordura nas costas e um aumento na massa muscular após 14 dias de alimentação com 3 mg/kg de astaxantina. (13)
A acumulação de astaxantina natural no tecido muscular de suínos, após a sua inclusão na ração, tem uma ação antioxidante estimada em quatro vezes superior à da vitamina E. Com efeitos superiores à ação da mesma molécula adicionada à carne, para manter sua qualidade e conservação.
8) Conclusões provisórias
O domínio de microalgas continua a expressar potencialidades ainda não expressas ou, em todo o caso, subestimadas. Com vista à produção de ingredientes nutracêuticos, medicamentos e cosméticos naturais, inclusive através upcycling de CO2 e resíduos de outras cadeias de abastecimento, como vimos (14,15).
Produção global de algas e microalgas - como afirma o relatório do Parlamento Europeu (2023) que segue o 'Iniciativa de algas da UE' (2022) – aumentou de 0,56 para 35,82 milhões de toneladas entre 1950 e 2019 (16,17,18). E a Ásia é a protagonista absoluta, com 97%.
Pesquisa e inovação são essenciais para desenvolver e validar processos eficazes e produtos inovadores, para estimular o nascimento do bioeconomia azul. Como mostra o projeto de pesquisa, por exemplo ProFuturo, no programa horizonteem Horizon4Proteínas (19).
Dario Dongo and Andrea Adelmo Della Penna
Anote os
(1) Villaró et ai. (2021). Astaxantina derivada de microalgas: pesquisa e tendências de consumo e uso industrial como alimento. Alimentos 10: 2303, https://doi.org/10.3390/foods10102303
(2) Chen et ai. (2017). Produção aumentada de astaxantina por Chromochloris zofingiensis em um sistema de cultura baseado em microplacas sob alta irradiação de luz. Tecnologia de Biorecursos 245: 518-529, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.102
(3) Gervasi et ai. (2019). Produção de astaxantina por Xanthophyllomyces dendrorhous crescendo em substrato de baixo custo. Agrofor. Sist. 94: 1229–1234, https://doi.org/10.1007/s10457-018-00344-6
(4) Mularczyk M, Michalak I, Marycz K. (2020). Astaxantina e outros nutrientes de aplicações multifuncionais de Haematococcus pluvialis. Mar Drogas. 2020 Set 7;18(9):459. doi: 10.3390/md18090459
(5)RR Ambati et ai. (2014). Astaxantina: Fontes, Extração, Estabilidade, Atividades Biológicas e Suas Aplicações Comerciais – Uma Revisão. Mar. Drogas 12: 128-152, https://doi.org/10.3390/md12010128
(6) Hayashi et ai. (2021). Produção Comercial de Astaxantina com Paracoccus carotinifaciens. In: Carotenóides: Abordagens biossintéticas e biofuncionais. Avanços em Medicina Experimental e Biologia 1261: 11–20, https://doi.org/10.1007/978-981-15-7360-6_2
(7) AESA (Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos) NDA Painel (2020). Segurança da astaxantina para seu uso como novo alimento em suplementos alimentares. Jornal da EFSA 18 (2): 5993, https://doi.org/10.2903/j.efsa.2020.5993
(8) Seg et ai. (2021). Astaxantina como metabólito de microalgas para aquicultura: uma revisão sobre os mecanismos sintéticos, técnicas de produção e aplicação prática. pesquisa de algas 54: 102178. https://doi.org/10.1016/j.algal.2020.102178
(9) Para utilização na aquicultura, a astaxantina deve ser autorizada como aditivo em alimentos para animais (categoria «aditivos sensoriais», grupo «corantes»). Existem atualmente três aditivos autorizados no registo da UE (astaxantina, astaxantina-dimetilsuccinato, biomassa de Rhodozyma Phaffia rico em astaxantina), com as espécies permitidas relativas. E uma avaliação de segurança está em andamento Paracoccus carotinifaciens, também para ser usado como aditivo alimentar
(10) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Avicultura sem antibióticos, à moda italiana. GIFT (Grande Comércio de Comida Italiana). 14.12.20
(11) Yuanzhao Zhu et ai. (2021). A suplementação com astaxantina enriquece o desempenho produtivo, respostas fisiológicas e imunológicas em galinhas poedeiras. biologia animal. 2021 março; 34(3): 443–448. doi: 10.5713/ab.20.0550
(12) Herinda Pertiwi et ai. (2022). Astaxantina como um antioxidante potencial para melhorar a saúde e o desempenho da produção de frangos de corte veterinários. Med. Inter. 2022; 2022: 4919442. doi: 10.1155/2022/4919442
(13) Yang, YX; Kim, YJ; Jin, Z.; Lohakare, JD; Kim, CH; Ohh, SH; Lee, SH; Choi, JY; Chae, B.J. (2006). Efeitos da suplementação dietética de astaxantina sobre o desempenho produtivo, qualidade dos ovos em poedeiras e qualidade da carne em suínos em terminação. AJAS 2006, 19, 1019–1025. doi: 10.5713/ajas.2006.1019
(14) Dario Dongo, Andrea Adelmo Della Penna. Algas e microalgas para uso alimentar na Europa, o ABC. GIFT (Grande Comércio de Comida Italiana). 14.11.22
(15) Dario Dongo, Giulia Pietrollini. Algas e microalgas. Agricultura de carbono e upcycling de CO2. GIFT (Grande Comércio de Comida Italiana). 18.1.23
(16) Parlamento Europeu (2023). O futuro do setor de algas da UE. https://bit.ly/733-114 Pesquisa para o Comitê PECH doi: 10.2861 / 922543
(17) Martha Strinati. A Comissão Europeia propõe 23 ações para a indústria das algas. GIFT (Grande Comércio de Comida Italiana). 23.11.22
(18) Comunicação da Comissão Europeia «Rumo a um setor de algas da UE forte e sustentável (COM/2022/592 final),https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A52022DC0592&qid=1685431066833
(19) Dário Dongo. ProFuturo, microalgas para alimentar o planeta. O projeto de pesquisa da UE. GIFT (Grande Comércio de Comida Italiana). 18.6.19
Dario Dongo, advogado e jornalista, doutor em direito alimentar internacional, fundador da WIISE (FARE - GIFT - Food Times) e da Égalité.
Graduado em Tecnologias e Biotecnologias de Alimentos, tecnólogo de alimentos qualificado, segue a área de pesquisa e desenvolvimento. Com particular atenção aos projetos de investigação europeus (no Horizonte 2020, PRIMA) onde participa a divisão FARE da WIISE Srl, uma empresa de benefícios.
