Sistema modelo de suplemento alimentar adicionado de carotenoides de Chlorella sorokiniana cocristalizados com sacarose como corante natural

Abstract

Este trabalho teve como objetivo formular sistema modelo de suplemento alimentar (líquido e em pó), adicionado de carotenoides extraídos da microalga Chlorella sorokiniana e encapsulados por cocristalização com sacarose, atuando simultaneamente como corante natural e fonte de carboidratos. A pesquisa foi motivada pela necessidade de substituir corantes sintéticos amplamente utilizados na indústria, por uma alternativa natural e segura ao consumo. A microalga Chlorella sorokiniana foi selecionada pela alta concentração de carotenoides, como luteína e β-caroteno, compostos com reconhecido potencial antioxidante e valor funcional. Os pigmentos foram extraídos utilizando etanol como solvente verde associado ao ultrassom, e posteriormente incorporados à sacarose durante o processo de cocristalização, visando aumentar sua estabilidade e solubilidade em matrizes aquosas. Os cocristais obtidos foram caracterizados quanto à eficiência de encapsulamento, umidade, e atividade de água, e aplicados em sistemas modelo de suplementos líquido e em pó. O sistema líquido (BM) foi avaliado quanto ao pH, cor e estabilidade durante 7 dias de armazenamento sob refrigeração, enquanto o sistema em pó (PM) teve a atividade de água, cor e estabilidade medidos no mesmo período de tempo em temperatura ambiente, ambos comparados com suplementos comerciais. Os resultados demonstraram que os cocristais apresentaram baixa umidade e atividade de água (0,30% e 0,572 para cocristais de carotenoides; 0,20% e 0,581 para o branco, respectivamente) sem diferença significativa (p > 0,05). Obteve-se eficiência de encapsulamento de 50 %, produzindo cocristais de cor intensa. A BM apresentou coloração amarela característica, com redução progressiva na saturação durante o armazenamento, tendo ΔE = 11,64, classificando-se na categoria "diferença clara perceptível nas cores", enquanto o PM manteve coloração estável, com ΔE* = 0,86, classificado como "imperceptível aos olhos humanos". Ambos os sistemas apresentaram valores de pH (BM) e atividade de água (PM) adequados para a estabilidade do produto. Os resultados indicam que a cocristalização é uma técnica promissora para aplicação de carotenoides de C.sorokiniana como corantes naturais em suplementos alimentares, especialmente na forma de pó.

This study aimed to formulate a model system of dietary supplements (liquid and powder) enriched with carotenoids extracted from the microalga Chlorella sorokiniana and encapsulated by cocristallization with sucrose, acting simultaneously as a natural colorant and a carbohydrate source. The research was motivated by the need to replace synthetic dyes widely used in the food industry with a natural and safe alternative. The microalga Chlorella sorokiniana was selected due to its high concentration of carotenoids, such as lutein and β-carotene, compounds known for their antioxidant potential and functional value. The pigments were extracted using ethanol as a green solvent, combined with ultrasound, and subsequently incorporated into sucrose during the cocristallization process to enhance their stability and solubility in aqueous matrices. The resulting cocrystals were characterized in terms of encapsulation efficiency, moisture content, and water activity, and applied to model systems of liquid and powder supplements. The liquid system (BM) was evaluated for pH, color, and stability over 7 days of refrigerated storage, whereas the powder system (PM) had its water activity, color, and stability assessed over the same period at room temperature, both compared with commercial supplements. The results showed that the cocrystals exhibited low moisture and water activity (0.30% and 0.572 for carotenoid cocrystals; 0.20% and 0.581 for the control, respectively), with no significant differences (p > 0.05). An encapsulation efficiency of 50% was obtained, producing intensely colored cocrystals. The BM system presented a characteristic yellow coloration, with progressive reduction in saturation during storage, reaching ΔE = 11.64, classified as a “clearly noticeable color difference,” while the PM system maintained stable coloration, with ΔE* = 0.86, considered “imperceptible to the human eye.” Both systems showed pH values (BM) and water activity (PM) adequate for product stability. The results indicate that cocristallization is a promising technique for the application of C. sorokiniana carotenoids as natural colorants in dietary supplements, particularly in powder form.