Devido a crescente demanda do uso de ingredientes naturais, os extratos alimentícios estão cada vez mais em foco, com crescente uso pelas indústrias de alimentos e suplementos alimentares.

Extratos alimentícios

Os extratos vegetais tem surgido como uma alternativa saudável dentro das novas tendências na alimentação. São definidos como preparações de consistência líquida, sólida ou viscosa, sendo obtidos, como regra, por maceração (extração até o equilíbrio com água ou álcool) ou percolação (extração até a exaustão com água ou álcool).

Um fator chave na produção é a seleção do agente de extração. Os constituintes solúveis em água (hidrofílicos) podem ser extraídos com água, enquanto os constituintes solúveis em gordura (lipofílicos) são extraídos de uma parte específica da planta com álcool ou outros solventes.

O uso de matérias-primas de origem vegetal para a obtenção de extratos é uma atividade de grande interesse para a indústria de alimentos. Bebidas carbonatadas formuladas com especiarias e sucos de frutas, águas minerais com vitamina C natural, chocolate com óleo essencial de laranja e extrato de tília, infusões com rooibos e ketchup com licopeno são alguns dos produtos que podem ser encontrados nos grandes mercados mundiais. As plantas e seus extratos podem ser encontrados, inclusive, em produtos lácteos, como o ginkgo biloba e a verbena. Os produtos naturais à base de plantas e seus extratos suscitam grande interesse por parte dos consumidores e o seu consumo aumenta, particularmente no âmbito dos suplementos alimentares.

Os extratos vegetais comercializados para fins alimentícios têm por objetivo atender as tendências nutricionais dos consumidores modernos. Normalmente, os mais procurados são os mesmos já presentes em legumes, frutas e vegetais conhecidos dos consumidores.

Os fatores determinantes na qualidade dos extratos alimentícios são a matéria-prima, os solventes de extração e o processo utilizado.

De um modo geral, as indústrias que incorporam extratos vegetais em seus produtos finais utilizam extratos estandardizados em princípios ativos e cada vez mais ricos destes compostos. Para se obter essa estandardização a qualidade das matérias-primas é essencial e, por isso, o sourcing é extremamente importante. Os fabricantes devem proceder a uma análise prévia de cada lote de matéria-prima adquirido e ao controle na recepção. Alguns fabricantes titulam seus produtos por HPLC (High Performance Liquid Chromatography, ou High Pressure Liquid Chromatography), um dos métodos mais reconhecidos e confiáveis. Não existem métodos normalizados para a titulação de extratos vegetais.

Inúmeras questões são levantadas quando se considera os ingredientes botânicos como aditivos alimentícios, incluindo os requisitos de regulamentação, segurança e identidade, além da eficácia. Uma das maiores questões é a estabilidade dos ingredientes botânicos em alimentos que devem ser tratados pelo calor, ar ou pressão.

O extrato alimentício não é um princípio ativo, ou seja, um composto com efeito terapêutico e que corresponde a uma molécula ou a um grupo de moléculas com atividade farmacológica testada. Geralmente, utiliza-se na indústria alimentícia extratos nos quais todas as moléculas são extraídas na sua totalidade, sem que nenhuma seja especificamente isolada. Assim, ao considerar plantas e seus extratos como ingredientes alimentícios, uma das questões fundamentais é a determinação da identidade correta do composto vegetal. Existem dois problemas com a identidade que pode ser documentado na literatura. O primeiro, é o problema da colheita do gênero correto de plantas; e o segundo, diz respeito à identificação correta das espécies de plantas.

A padronização dos ingredientes à base de plantas é outra questão relevante para os fabricantes de alimentos. As ervas são cultivadas sob diferentes condições, em locais diferentes e em diferentes estações do ano. Essas diferenças geográficas e ambientais resultam em variações nos níveis de compostos ativos, o que levou a comunidade de plantadores e produtores de plantas medicinais a apelar para a padronização dos produtos fitoterápicos. Em alguns casos, o composto ativo é desconhecido. E, mesmo que o ingrediente ativo seja conhecido, existem diversos compostos ativos em plantas que podem atuar de forma cumulativa ou sinérgica.

Conhecidos os princípios ativos de determinada droga vegetal opera-se, muitas vezes, a sua retirada por um solvente, obtendo-se, assim, formas terapêuticas mais convenientes ao manuseio e administração. Os processos mais utilizados para tanto incluem a maceração, que consiste no simples contato da droga vegetal com o líquido extrator por um período determinado; a infusão, onde água fervente é adicionada à planta; a decocção, quando chega-se à fervura da água em contato com o vegetal; a digestão, onde o contato droga-solvente é mantido a uma temperatura de 40 a 60 graus; a percolação, processo que pela dinâmica e artifícios possíveis permite uma maior e mais eficiente extração, sendo que a passagem do líquido extrator através da droga moída, com o controle do fluxo e variação da mistura dos solventes extratores, otimiza o processo; a destilação, onde a planta, em contato com água ou álcool, é submetida à destilação; e a secagem, processo em que o extrato líquido tem o seu solvente removido por simples aquecimento e evaporação ou submetido a processos de spray dryer, drum dryer, evaporação e concentração sob vácuo, concentração em membranas e outros.

Outros processos mais sofisticados permitem obter extratos qualitativamente superiores, como a Extração por Solvente Assistida por Microondas (ESAM), a extração com CO2 Supercrítico, o VMHD (Vacuum Microwave Hydro Distillation) e a extração biotecnológica (fermentação e bioconversão).

Na extração por solvente assistida por microondas, a água contida em um produto natural absorve as microondas para convertê-las em energia térmica. Essa descarga de calor ocorre na massa da matéria-prima, provocando um gradiente de temperatura do interior em direção ao exterior do produto e, então, invertido com relação ao aquecimento por condução. Esse aquecimento (de dentro para fora do produto) explica em grande parte a extrema velocidade de difusão das moléculas do interior em direção ao exterior do produto. Assim, ao contrário da extração sólido-líquido tradicional, o gradiente de concentração do soluto entre a matéria-prima e o solvente não é mais o fator limitante da extração. Em consequência, a quantidade de solvente necessária à extração é reduzida ao mínimo.

Na extração pelo processo VMHD, sob o efeito conjugado do aquecimento seletivo das microondas e do vácuo aplicado de forma sequencial, a água de constituição da matéria-prima entra brutalmente em ebulição. Os compostos voláteis são carregados na mistura azeotrópica formada com o vapor d’água própria à carga.

O processo com CO2 supercrítico tem, atualmente, a preferência de muitas indústrias. No estado crítico, o CO2, nem líquido, nem gasoso, possui um ótimo poder de extração, modulável à vontade, atuando-se sobre a pressão e a temperatura de trabalho. As grandes vantagens da extração por CO2 supercrítico é que o CO2 é quimicamente inerte, natural e não tóxico (BIO); além disso, as temperaturas de trabalho são baixas, não requerendo o dispêndio de muita energia e os extratos e refinados obtidos não tem solvente residual. O processo é particularmente adaptado para os compostos lipofílicos.

A extração com fluídos supercríticos (SFE) é também conhecida como extração por CO2. De forma simplista, o processo utiliza o CO2 sob alta pressão, até o ponto onde torna-se líquido. É este CO2 líquido que age como solvente para extrair óleo, extrato e resina do produto ou matéria-prima original. O processo pode ser aplicado tanto para recuperar um extrato utilizável, quanto para eliminar resíduos ou impurezas. Neste último caso, a parte não extraída é a que será usada.

As aplicações industriais da extração de produtos naturais com fluídos supercríticos são numerosas e tradicionais na indústria alimentícia. As mais conhecidas são a decafeinização de chá e café, a extração de lúpulo para fabricação de cerveja e os extratos de especiarias. Esse processo também é aplicado na extração de aromas, na eliminação de matérias graxas e na deterpenação dos cedros. O processo SFE apresenta vantagens e desvantagens. O CO2 é um fluído barato, não inflamável, sem risco de explosão, não produz nenhum resíduo tóxico e tem total inocuidade para a mão de obra, o ambiente e o consumidor final. É quimicamente inerte. Permite obter extratos originais da mais alta pureza, sem solvente residual. Contudo, essa vantagem pode transformar-se em inconveniente: os extratos obtidos por CO2 supercrítico são diferentes dos extratos clássicos e não podem simplesmente substituir os produtos tradicionais; requerem uma adaptação e o estudo de novas aplicações. Outras desvantagens do processo incluem o alto custo dos equipamentos e o risco inerente à utilização de altas pressões.

Por outro lado, uma das maiores vantagens é, sem dúvida, a ausência total de solvente no processo extrativo e, consequentemente, no produto acabado. Os solventes orgânicos podem ser tóxicos e conter certas impurezas decorrentes de suas origens, de sua síntese e do seu transporte, não sendo sempre quimicamente inertes, além de poderem modificar as características organolépticas dos extratos obtidos. Na Europa, por exemplo, foi fixado um teor máximo admissível de 10 ppm para uma série de solventes tóxicos. Alguns solventes não podem entrar na composição de produtos alimentícios. Outros são submetidos a certas restrições, como o metanol utilizado como desnaturante do etanol e do isopropanol. A extração com CO2 supercrítico permite, em certos casos, atender melhor às exigências legais. Também evita a fase térmica do processo - fase estressante para o produto - durante a qual os resíduos do solvente são retirados.

Os extratos obtidos pelo processo de CO2 supercrítico são mais concentrados e podem ser usados em menor quantidade. Um exemplo é a camomila alemã ou Matricaria recutita (syn. Chamomila recutita L.). Trata-se de uma das mais populares e bem documentadas matéria-prima vegetal. É utilizada na forma de extratos hidroalcoólicos, de extratos da destilação com vapor e de extratos por processo de CO2. O produto obtido pela destilação com vapor apresenta uma coloração azul, decorrente do camazuleno, um subproduto da matricina, ingrediente original da planta. No processo por CO2, a matricina é completamente preservada, não ocorre nenhum fenômeno de decomposição, produzindo o menos possível de bioativo camazuleno. O extrato apresenta aroma fresco e mais típico da camomila, do que o equivalente obtido por destilação a vapor.

O objetivo da extração é a utilização dos produtos orgânicos para a produção de compostos naturais com elevado valor agregado para alimentos, cosméticos e/ou farmacêutica, devido as suas propriedades funcionais, antimicrobianos ou antioxidantes.

Ação antioxidante

Devido a crescente demanda do uso de ingredientes naturais, os extratos alimentícios estão cada vez mais em foco como uma excelente alternativa para substituir os antioxidantes sintéticos, pois possuem a capacidade de melhorar a estabilidade oxidativa dos produtos alimentícios e, em muitos casos, aumentar a vida útil dos mesmos.

Os antioxidantes protegem a qualidade do alimento através da prevenção da deterioração de lipídeos. Um antioxidante de uso alimentar deve ser seguro, neutro em coloração, odor e sabor. Deve, ainda, ser efetivo em baixa concentração, fácil de se incorporar, capaz de resistir a processamentos e estável no produto acabado.

Os antioxidantes podem ser definidos como substâncias que em pequenas concentrações, em comparação ao substrato oxidável, retardam ou previnem significativamente o início ou a propagação da cadeia de reações de oxidação. Estes compostos inibem não só a peroxidação dos lipídios, mas também a oxidação de outras moléculas, como proteínas, DNA, entre outras.

Compostos químicos que possuem atividade antioxidante geralmente são aromáticos e contém, no mínimo, uma hidroxila, podendo ser sintéticos, como o butil hidroxianisol (BHA) e o butil hidroxitolueno (BHT), largamente utilizados pela indústria de alimentos. Os naturais, denominados substâncias bioativas, incluem os organosulfurados, os fenólicos (tocoferóis, flavonóides e ácidos fenólicos), os terpenos, carotenóides e o ácido ascórbico, que fazem parte da constituição de diversos alimentos.

As frutas, hortaliças, grãos e especiarias, além de plantas medicinais, são as principais fontes de compostos antioxidantes. As substâncias com atividade antioxidante provenientes de fontes naturais, podem atuar sozinhas ou sinergicamente com outros aditivos; funcionam como alternativa para prevenir a deterioração oxidativa de alimentos e limitam o uso des antioxidantes sintéticos e agentes conservadores. Além disso, esses compostos podem atuar como antifúngicos e inibidores da produção de micotoxinas, tais como a aflatoxina, por atuarem na regulação da peroxidação lipídica, inibindo a formação de peróxidos e consequente estresse oxidativo que está relacionado à biossíntese de aflatoxinas. Evidências científicas afirmam que a propriedade antioxidante dos vegetais se deve, principalmente, a seus compostos fenólicos.

Os extratos vegetais comercializados para fins alimentícios têm por objetivo atender as tendências nutricionais dos consumidores modernos. Normalmente, os mais procurados são os mesmos já presentes em legumes, frutas e vegetais conhecidos dos consumidores.

As plantas acumulam em seus tecidos numerosos metabólitos secundários que não são necessários para a sua fisiologia, mas que contribuem para protegê-las contra agentes patógenos, predadores e outros fatores de estresse.

Milhares de moléculas foram identificadas em cerca de 350 espécies vegetais consumidas pelo ser humano. Esses metabólitos, que teriam efeito protetor sobre a saúde, são qualificados de fitonutrientes.

Os fitonutrientes presentes em alimentos de origem vegetal têm um papel essencial na manutenção da boa saúde. Seu consumo pode prevenir diversas patologias degenerativas, como cânceres, doenças cardiovasculares, etc. Hoje, os que mais suscitam interesse são os polifenóis, os carotenóides, os fitoesteróis e os glucosinolatos.

Uma das propriedades que tem recebido maior atenção no decorrer dos últimos anos concerne ao papel de alguns desses compostos contra o estresse oxidativo, seja apanhando os radicais livres (polifenóis, carotenóides), seja estimulando as defesas do hóspede contra esse estresse (polifenóis, glucosinolatos).

Usos e tendências

A busca por uma alimentação mais saudável e natural gerou uma crescente demanda por parte da indústria alimentícia pelo uso de ingredientes naturais, colocando cada vez mais em foco o uso de extratos naturais.

Atualmente, os extratos são utilizados em várias setores e em vários produtos alimentícios. Entre os edulcorantes, por exemplo, existe uma categoria especial de adoçantes composta por substâncias obtidas de extratos vegetais, como a estévia (esteviosídeo), a glicirrizina e a taumatina, sendo os três considerados adoçantes não calóricos.

O extrato de estévia foi purificado em 1997, obtendo-se o esteviosídeo, um pó branco e altamente higroscópico. Os extratos de stevia rebaudiana são utilizados como edulcorante/adoçante natural ou em suplementos dietéticos, devido ao seu conteúdo de glicosídeos: esteviosídeo e rebaudiosídeo, com características químicas e farmacológicas adequadas para uso na alimentação humana. Os princípios da stevia rebaudiana se devem aos seus componentes naturais ativos presentes nas suas folhas, sendo eles o esteviosídeo e os rebaudiosídeos A, B, C, D e E; os dulcosídeos A e o steviol osídeo.

Os extratos e pós de estévia são usados pelas indústrias como edulcorantes não calóricos, sendo seu uso proposto para refrigerantes, pós para refrescos, café e mate, sorvetes, gomas de mascar, balas, iogurtes, chocolates, produtos de panificação, conservas, molhos, como aditivo em conservas de peixe em condimentos (Japão) e como modificador de aromas. Portadores de diabetes ou indivíduos com excesso de peso podem consumir comprimidos de estévia, assim como é feito com outros edulcorantes, como a sacarina. Além de edulcorante e aromatizante, pode ser empregado para solucionar problemas de formulação e como coadjuvante tecnológico.

A taumatina é considerada o edulcorante mais doce. É uma mistura de proteínas de sabor doce obtida a partir dos arilos do fruto da variedade silvestre do Thaumatococcus daniellii (Benth), ainda conhecida como “fruta miraculosa do Sudão”, e batizada na Serra Leoa com o nome de katemfe. O fruto contém de uma a três sementes negras, cada uma acompanhada de uma bolsa de membrana fina, ou aril, que apresenta o material doce, coberto por uma camada de gel transparente. O produto, obtido por extração em fase aquosa (pH 2,5 a 4,0), é essencialmente constituído pelas proteínas taumatina I e taumatina II e por pequenas quantidades de matérias vegetais provenientes da matéria-prima. É mais usada como intensificadora de sabor e aroma do que como edulcorante; em baixa dosagem, é usada para modificar e melhorar a qualidade sensorial ou organoléptica de produtos acabados.

A glicirrizina é um glicosídeo triterpênico extraído da raiz do alcaçuz (Glycyrriza glabra L), um pequeno arbusto que cresce na Europa e Ásia Central. Na forma de vários sais metálicos, representa 6% a 14% do peso seco da raiz do alcaçuz, sendo o componente responsável pela sua doçura. É utilizada em alimentos para intensificar o sabor de produtos de cacau, chocolate e de confeitaria, sendo empregada em coberturas, pães, biscoitos e em cremes como estabilizador de espuma. Pode ainda ser utilizada em barras e xaropes de chocolate, tortas geladas, caramelos, pudins, sorvetes, misturas para bolo e em algumas bebidas que não apresentam pH muito baixo. O extrato da planta Glycyrrhiza, que contém no mínimo 90% em peso de glicirrizina pura, é amplamente utilizado no Japão como adoçante e flavorizante para alimentos e bebidas. A glicirrizina tem seu campo de aplicação limitado pelo fato de ser extraída da raiz de alcaçuz, retendo assim suas características de sabor.

Outra grande área de aplicação dos extratos alimentícios é a de antioxidantes naturais. Entre os mais utilizados na indústria alimentícia, além dos tocoferóis e ácidos fenólicos, estão os extratos de alecrim, de sálvia, de orégano, de manjericão e de tomilho.

O alecrim (Rosmarinus officinalis L.) é o mais extensivamente estudado e seus extratos são os mais conhecidos como antioxidantes naturais.

A atividade antioxidante dos extratos de alecrim é atribuída principalmente a presença de compostos fenólicos, voláteis e não voláteis, como os flavonóides, os ácidos fenólicos e os diterpenos fenólicos, tais como o ácido carnósico e o carnosol (hidrofóbicos) e o ácido rosmarínico e o rosmanol (hidrofílicos), sendo que mais de 90% dessa atividade é atribuída aos compostos hidrofóbicos, principalmente ao ácido carnósico. Contudo, este ácido é bastante instável e sua degradação leva a formação de carnosol (metil éster do ácido carnósico), que se degrada, por sua vez, em rosmanol, epirosmanol e 7-metilrosmanol.

Os extratos de antioxidantes comerciais do alecrim são disponíveis como um pó fino. Dependendo da quantidade de atividade dos antioxidantes, são recomendados para uso nas concentrações entre 200 e 1.000mg/kg do produto processado.

O alecrim é considerado tanto um antioxidante lipídico quanto um quelante de metal. Os extratos de alecrim também eliminam os radicais superóxidos. A aplicação de extratos de alecrim em alimentos tem proporcionado uma grande variedade de resultados, os quais dependem do modelo de teste a ser utilizado. Pesquisas constaram que os extratos hexânicos de alecrim são melhores antioxidantes para gordura, óleos de colza e de girassol, quando extraídos de etanol ou metanol. Os antioxidantes de alecrim foram considerados adequados para fritura em óleos comestíveis, especialmente na presença de palmitato de ascorbila.

A sálvia (Salvia officinalis L.) possui sabor amargo e odor forte. Seu óleo essencial contém cineol, cânfora, borneol, tujona e outros terpenos. Contém, ainda, ácido ursólico e taninos.

Existem cerca de 1.000 espécies de sálvia que têm sido utilizadas de muitas formas, dentre elas destacas-se a Salvia officinalis pela ação antioxidante.

O principal composto responsável pela atividade antioxidante na sálvia é o ácido caféico, os outros componentes ativos, especialmente na variedade S. officinalis, são os diterpenos, o ácido carnósico e derivados carnosol.

Além do alecrim e da sálvia, o orégano seco, bem como os extratos obtidos através da utilização de solventes de polaridade diferente (hexano, diclorometano, metanol), tem sido testado como retardador da oxidação lipídica em sistemas modelo ou em produtos alimentícios.

Compostos presentes nos extratos de manjericão e tomilho, em particular eugenol, timol e carvacrol, são capazes de inibir a oxidação, comparável aos conhecidos antioxidantes BHT e α-tocoferol.Estudos também demonstraram que os extratos de manjericão retardam a oxidação de óleo de girassol. A efetividade dos extratos foi estimada com base no período de indução, determinado por curva cinética durante a oxidação do óleo de girassol a 100ºC.

Pesquisas também determinaram a atividade antioxidante e a capacidade de sequestrar radicais livres dos extratos etanólicos e aquosos de manjericão por diferentes métodos in vitro, entre eles, o método do tiocianato férrico. Os extratos etanólicos e aquosos, na concentração de 50mg/ml, apresentaram 94,8% e 97,5% de inibição da oxidação lipídica, respectivamente.

Ao estudar os extratos etanólicos de duas espécies diferentes de manjericão, pesquisadores verificaram que o do tipo Ocimum sanctum L. apresenta maior propriedade antioxidante do que o do tipo Alpinia galanga, presumivelmente devido as diferenças na estrutura dos componentes antioxidantes. Entretanto, ambos os extratos etanólicos podem ser usados como antioxidantes de alimentos naturais em uma possível substituição aos antioxidantes sintéticos, pois além das propriedades naturais, apresentam a vantagem de serem de fácil obtenção e baixo custo.

Assim como no orégano, os compostos fenólicos timol e carvacrol são os principais compostos dos extratos de tomilho. A extremidade hidrofóbica destes componentes interage com a membrana celular das bactérias, alterando sua permeabilidade para cátions, como hidrogênio (H+) e potássio (K+). O descontrole no gradiente de íons leva as células bacterianas à morte.

Os extratos de tomilho apresentam potente atividade antioxidante, seu efeito inibitório foi avaliado em concentrações de 10mg/mL, a qual foi comparável a ação do BHT e α-tocoferol em concentrações variando de 10 a 500mg/ml.

Os extratos alimentícios também estão presentes entre os aromatizantes naturais. Devem conter os princípios sápidos aromáticos voláteis e fixos correspondentes ao respectivo produto natural. Podem se apresentar como extratos líquidos, obtidos sem a eliminação do solvente ou eliminando-o de forma parcial; e extratos secos, obtidos com a eliminação do solvente. São conhecidos comercialmente sob as denominações de concretos, quando procedem da extração de vegetais frescos; resinoides, quando procedem da extração de vegetais secos ou de bálsamos, oleoresinas ou oleogomaresinas; e purificados absolutos, quando procedem de extratos secos por dissolução em etanol, esfriamento e filtração a frio, com eliminação posterior do etanol.

Os produtos derivados de extratos botânicos, como os intensificadores de sabor, considerados pela FDA como GRAS (como Generally Recognized as Safe), também estão sendo utilizados como alternativa para substituição do sal. Este tipo de produto resolve o problema de substituição do cloreto de sal de potássio, obtendo-se um alimento com baixo teor de sódio e eliminando o sabor amargo. Seu uso em conjunto com o cloreto de potássio, permite a redução de até 60% do nível de sódio no produto, com sabor semelhante ao do sal.

Composto de cloreto de sódio e extratos naturais realçadores de sabor que aumentam a percepção do sabor salgado e mascara sabores metálicos e amargos; adoçantes obtidos pela combinação de extratos de estévia reb A e reb D para uso em sucos de frutas e outras bebidas com aromas; extratos de leveduras utilizados como realçadores de sabor; extratos de ervas utilizados como conservantes; formulações à base de extratos vegetais com função antioxidante, que retardam a oxidação lipídica e preservam os atributos sensoriais do produto final por mais tempo; extratos de cranberry com conteúdos padronizados de proantocianidinas utilizados como ingredientes funcionais; extratos naturais de maçã e uva com propriedades funcionais (polifenóis) para melhora do desempenho de atletas; extratos de plantas com propriedades antioxidantes; além de extratos naturais utilizados em bebidas e suplementos alimentares para a saúde, são alguns exemplos das inovações na área de extratos alimentícios que foram implementadas nos últimos e que hoje estão à disposição do mercado para atender a demanda dos mais variados setores da indústria alimentícia.