CORANTE NATURAL BIXINA: UMA PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA

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1 CORANTE NATURAL BIXINA: UMA PROSPECÇÃO TECNOLÓGICA Lary Souza Olegário Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos - Universidade Federal de Sergipe Gabriel Francisco da Silva Gabriel@ufs.br Laboratório de Tecnologias Alternativas - Universidade Federal de Sergipe João Antonio Belmino dos Santos joaoantonio@ufs.br Departamento de Tecnologia de Alimentos - Universidade Federal de Sergipe Resumo Nas sementes de urucum (Bixa orellana L.) pode ser aproveitado um corante natural composto principalmente por bixina que é amplamente empregado pela indústria de alimentos. Objetivou-se realizar prospecção tecnológica, e apresentar uma visão geral do estado atual de desenvolvimento científico e tecnológico relacionados ao uso de corantes naturais de urucum com títulos contendo as palavras: bixina ou bixin. Realizouse pesquisas nas bases patentárias INPI, WIPO e ESPACENET e nas bases bibliográficas ScienceDirect, SciELO e Scopus. Após a coleta dos dados por título, estes dados foram filtrados, organizados, armazenados e em seguida foram analisados e correlacionados. A partir das análises, verificou-se que o Brasil, não detêm maioria de documentos de patentes, porém, é um investidor crescente em pesquisa, desenvolvimento e inovação. Percebeu-se a carência de estudos em relação a bixina, portanto, é ressaltada a necessidade de desenvolvimento de tecnologias desde o processamento. Comprovou-se também, no cenário mundial, a alta gama de aplicações da bixina, por sua potencial ação antioxidante, além de suas funções medicinais. As áreas de depósito mais frequentes foram (A23L); (A61K); e (C09B), de acordo com o CIP, representando área de alimentos, médica e corantes. Outras áreas foram identificadas, com base nas fontes dos artigos avaliados, que mais exploraram o estudo deste corante, sendo essas: Química; Agricultura; Ciências Biológicas; entre outras. Portanto, percebe-se que ainda existem várias áreas acerca da bixina a serem aprofundadas, sendo necessário disponibilizar no mercado bixina de elevada pureza, pois significa expansão comercial ao atender segmentos de maior tecnologia, como as indústrias farmacêuticas. Palavras-chave Bixina, Desenvolvimento científico, Desenvolvimento tecnológico. Abstract In annatto seeds (Bixa orellana L.) can be availed a natural colorant composed mainly bixin which is widely used by the food industry. Aimed to carry out technological forecasting, and present an overview of the current state of scientific and technological development related to the use of natural dyes annatto with titles containing the words: "bixina" or "bixin". We conducted research in patenting bases INPI, WIPO and ESPACENET and in the databases ScienceDirect, SciELO and Scopus. After data collection by title, these data were filtered, organized, stored and then analyzed and correlated. From the analysis, it was found that Brazil, do not hold most patent documents, however, is a growing investor in research, development and innovation. Noticing the lack of studies regarding bixin is therefore emphasized the need for development of technologies from the process. Also it was shown on the world stage, the high range of applications of bixin, for their potential antioxidant activity in addition to its medicinal functions. The storage areas were more frequent (A23L); (A61K); and (C09B), according to Proceeding of ISTI/SIMTEC ISSN: Aracaju/SE 24 a 26/09/ Vol. 2/n.1/ p

2 the CIP, representing the food field, medical and dye. Other areas were identified based on the sources of the articles surveyed that most of this study explored the dye, these being: Chemistry; Agriculture; Biological Sciences; among others. Therefore, it is noticed that there are still several areas about to be further bixin, being necessary to provide the market bixin high purity, it means business expansion to meet growing technology segments, such as pharmaceutical industries. Keywords Bixin, Scientific Development, Technological Development. I. INTRODUÇÃO Caracterizado por ser um arbusto tropical, que cresce espontaneamente desde a Guiana até a Bahia, o urucuzeiro (Bixa orellana L.) é uma cultura que vem conquistando cada vez mais importância econômica, uma vez que do pericarpo da semente se extrai um corante natural. Representa mais uma alternativa agroindustrial, especialmente, por conta da abertura do mercado mundial na substituição de corantes sintéticos pelos naturais, que são beneficiados pela tendência ecológica que está ocorrendo ao passar dos anos (MUNUERA, 2000). As sementes do Urucum contêm celulose (40 a 45%), açúcares (3,5 a 5,2%), óleo essencial (0,3% a 0,9%), óleo fixo (3%), pigmentos (4,5 a 5,5%), proteínas (13 a 16%), alfa e betacarotenos e outros constituintes (NEVES, 2007). Os pigmentos que estão localizados na superfície do arilo da semente e é composto em maior concentração por bixina compreendendo em cerca de mais de 80% dos carotenóides totais, é lipossolúvel e, portanto, sujeita a extração com alguns solventes orgânicos. FRANCO et al. (2002) relataram que a média brasileira para o teor de bixina fica abaixo de 2,5%, comprometendo a sua competitividade no mercado internacional. O corante obtido através das sementes de urucum apresenta-se, para uso industrial, nas formas líquida, pasta ou em pó; na forma líquida são encontrados extratos lipossolubilizados, produzidos em base oleosa, e os hidrossolubilizados, produzidos em base aquosa alcalina (FIGUEIREDO et al. 2000). O desenvolvimento de tecnologia que conduza não só a extração do pigmento bruto, mas principalmente que leve à obtenção de bixina de elevada pureza, conjugada a sua estabilização é de fundamental importância para agregar valor ao produto. Disponibilizar no mercado a bixina de elevada pureza, significa maior competitividade, e certeza de expansão comercial ao atender aos segmentos de maior tecnologia, como as indústrias farmacêuticas (FRANCO, 2008). II. METODOLOGIA Para a prospecção foi realizada o levantamento de dados em bases cientificas e tecnológicas até o ano de 2013, dando relevância as que estão presentes no Portal de Periódicos da Coordenação em Aperfeiçoamento de Nível Superior (CAPES). Foram selecionadas para artigos científicos as bases: 1- Scientific Electronic Library Online (SciELO), desenvolvido para responder às necessidades da comunicação científica nos países em desenvolvimento e particularmente na América Latina e Caribe, contendo atualmente em sua base artigos; 2 ScienceDirect, com coleção eletrônica de textos completos provenientes de mais de revistas científicas Elsevier, com mais de 10 milhões de artigos nas áreas científica, tecnológica e médica, representando aproximadamente 25% da produção científica mundial; 3 Scopus, uma nova ferramenta de navegação que inclui a maior coleção mundial multidisciplinar de resumos, referências e índices da literatura científica, técnica e médica. Para os documentos de patentes foram utilizadas bases gratuitas, como: 1-Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI), banco de patentes do Brasil que reúne um volume aproximado de 24 milhões de documentos que existe desde 1970; 2 European Patent Office (Espacenet), base de patentes européia, que fornece aos usuários alta qualidade de dados de patentes on-line de mais de 80 países diferentes com mais de 80 milhões de documentos de patentes em todo o mundo, contendo informações sobre invenções e desenvolvimentos técnicos a partir de 1836 até hoje; 3 World Intellectual Property Organization (WIPO), foi adotado desde 1886, tem atualmente 186 Estados- Membros e administra 25 tratados internacionais. Proceeding of ISTI/SIMTEC ISSN: Aracaju/SE 24 a 26/09/ Vol. 2/n.1/ p

3 Após a definição das bases foram selecionadas as palavras-chave para a busca, neste caso foram utilizados os nomes: bixina ou bixin. Os dados então foram coletados por título e, posteriormente, foram filtrados, organizados e armazenados para em seguida serem analisados e correlacionados. III. RESULTADOS E DISCUSSÃO A busca de patentes realizadas através das bases INPI, WIPO e ESPACENET, utilizando as palavras-chaves: bixina e em inglês bixin mostra que a ESPACENET apresentou maior quantidade de documentos encontrados, seguida pela WIPO e do INPI (4 documentos) como explicitado na Figura 1. Figura 1. Número de dados coletados nas bases (INPI, WIPO, ESPACENET) em relação a palavra bixina ou bixin por título. A busca em artigos publicados foram realizadas nas bases do ScienceDirect, SciELO e Scopus com as mesmas palavras-chave. Analisando a Figura 2, percebe-se, que a palavra bixina ou bixin aparece no título totalizando 109 artigos encontrados. A bixina representa o principal pigmento contido na semente de urucum, e por apresentar diversas propriedades de corante e antioxidante, se mostra de grande interesse para pesquisas. A coloração vermelha da semente de urucum está diretamente relacionada ao percentual de bixina. Foram realizadas buscas nas bases INPI, WIPO e ESPACENET com as palavras bixina ou bixin e seus dados foram primeiramente organizados por ano de depósito e expressos na Figura 3. Observando a Figura 3, pode-se afirmar que a base que mais apresentou documentos foi a ESPACENET com um total de 8 documentos, enquanto o INPI e a WIPO apresentaram igualmente 4 documentos. Observa-se também, ausência de dados no intervalo de ano de 1965 a 1981 para todas as bases e entre 1956 a 1981 pelo INPI, associado ao exposto anteriormente, a data de criação deste. Percebe-se então uma carência de estudos neste composto, levando em consideração suas propriedades já comprovadas e que o valor comercial do urucum está diretamente relacionado com seu teor de bixina. Portanto, é ressaltada a necessidade de desenvolvimento de tecnologias desde o processamento, que contribuirá significativamente para a obtenção de corante com qualidade, e para o uso mais racional das sementes. A partir de tecnologias apropriadas para extração dos pigmentos de urucum, haverá então, reflexos socioeconômicos nas regiões brasileiras menos exploradas, onde se pode produzir sementes com teores de bixina em níveis mais elevados (CUNHA, 2008). Proceeding of ISTI/SIMTEC ISSN: Aracaju/SE 24 a 26/09/ Vol. 2/n.1/ p

4 Figura 2. Número de dados coletados nas bases de artigos (ScienceDirect, SciELO, Scopus), em relação a palavra bixina ou bixin por título. Figura 3: Quantidade de documentos analisados nas bases (INPI, WIPO, ESPACENET) por ano de depósito para as palavras bixina ou bixin. A utilização de carotenoides como corantes para alimentos é às vezes dificultada, devido à sensibilidade que esses produtos apresentam a fatores como oxigênio, luz, metais, insolubilidade em água e altos custos, quando comparados aos corantes azo. A estabilidade de corantes naturais para a formulação em diferentes condições de processo, aditivos, ph, uniformidade de distribuição nos produtos e disponibilidade de matérias-primas, economia de custos de preparação, etc., são os principais fatores que afetam s seleção e aplicação de corantes naturais em produtos alimentícios e processados (STRINGHETA e SILVA, 2008). A síntese de derivados semi-sintéticos da bixina vem sendo pesquisada, com vistas a oferecer ao mercado uma nova geração de antioxidantes mais eficazes, como também fármacos, destinados a aplicações específicas, como por exemplo, na composição de drogas antitumorais, fotoprotetoras entre outras. Proceeding of ISTI/SIMTEC ISSN: Aracaju/SE 24 a 26/09/ Vol. 2/n.1/ p

5 Diante do exposto, verifica-se que inúmeras linhas ainda a serem exploradas, assim como a purificação do corante bruto, com a obtenção do extrato concentrado de bixina atribuindo alto valor mercadológico. A bixina é um carotenoide de interesse mundial, partindo deste fato, é de grande interesse saber quais os países que mais detém documentos de patentes depositados, como exposto na Figura 4. Figura 4. Número de documentos analisados nas bases (INPI, WIPO, ESPACENET) por país depositante para as palavras bixina ou bixin. Onde, EUA = Estados Unidos da América. Foram encontrados depósitos associados apenas a 5 países. Sendo o que apresentou maior número foi os EUA, seguido do Brasil, com 7 e 4 documentos respectivamente. As regiões de maior produtividade de urucum são a Índia, América Latina, África e Caribe, e seus principais mercados, Estados Unidos, Europa Ocidental e Japão. O preço de comercialização internacional varia de acordo com a percentagem de bixina presentes nas sementes (STRINGHETA e SILVA, 2008). Este fator pode estar impulsionando países importadores como Estados Unidos e Japão a investirem em tecnologia com o intuito de otimizar as utilizações deste corante. As técnicas de extração do corante em sua maioria visam à produção de um concentrado bruto, no qual a bixina, maior responsável pela cor, encontra-se em baixa concentração. A otimização de um processo de extração é de extrema importância e visa não só aumentar o rendimento como também minimizar a contaminação com subprodutos de decomposição (OLIVEIRA, 2005). No Brasil, o foco no mercado externo está aumentando e por isso são investidos em produção de extratos concentrados de urucum, que podem ser de norbixina e de bixina e que são normalmente destinados à exportação. A concentração de corante nos extratos concentrados pode variar de 20 a 50% (GHIRALDINI, 1996). Este fato implica diretamente no cenário estudado, sendo o Brasil classificado em segundo país detentor do maior número de patentes analisadas. Após a análise por países nas buscas em bases patentárias, um formato considerado relevante para facilitar as buscas é pela Classificação Internacional de Patentes (CIP), na qual as patentes são classificadas de acordo com seu segmento de aplicação. A CIP é dividida em 8 seções, 21 subseções, 120 classes, 628 subclasses e grupos (SERAFINE e SILVA, 2011). Neste estudo foram encontrados documentos referentes apenas às seções Necessidades Humanas (A), Operações de Processamento; Transporte (B) e Química e Metalurgia(C). Todas estas que abrangem áreas como: medicina, agronomia, química, ciências biológicas, veterinária, entre outros. Consta na Figura 5 todos os CIP s analisados, sendo os de maior frequência nas áreas de: Alimentos (A23L); Finalidades médicas (A61K); e Corantes (C09B). O extrato de bixina é obtido na forma lipossolúvel e foi um dos primeiros corantes a ser usado em margarina e manteiga. Da bixina são obtidos os demais pigmentos do urucum, a norbixina (lipossolúvel), o sal da norbixina (hidrossolúvel) e os produtos de degradação térmica (lipossolúveis e de coloração amarela mais estável) (CONSTANT; STRINGHETA; SANDI, 2002). Proceeding of ISTI/SIMTEC ISSN: Aracaju/SE 24 a 26/09/ Vol. 2/n.1/ p

6 Figura 5: Número de documentos analisados nas bases de dados (INPI, WIPO, ESPACENET) pela CIP com as palavras-chave: bixina ou bixin. Tabela 1: Aplicações na indústria alimentícia do pigmento da bixina. Extrato Forma Tonalidade de cor Aplicações Lipossolúvel Colorífico Líquido Amarelo, amareloalaranjado ou laranjaavermelhado Pó microencapsulado Pó Laranja a laranjaavermelhado Massas, recheios e coberturas de doces, molhos, margarinas, cremes vegetais, queijos, sopas, temperos, snacks e biscoitos. Bebidas, misturas em pó, confeitos, extrusados. Uso doméstico e em temperos e sopas Fonte: (FRANCO et. al., 2002) A bixina é normalmente empregada para produtos com base lipídica, e de acordo com STRINGHETA & SILVA (2008) os extratos de urucum podem ainda ter as seguintes aplicações: Remédio (líquidos e sólidos). Vernizes e ceras para madeira. Tingimento de tecidos, couros e fibras em geral. Cromatografia de tela, película e filme. Óleos vegetais hidrogenados. Sabendo-se então das aplicações mais frequentes da bixina, foi realizada a análise sobre quais os tipos de depositantes que enfatiza o interesse na proteção das inovações. Como exposto na Figura 6, a maior quantidade de depósito foi concedida a empresas, detendo então, 56% dos documentos analisados, seguido de pessoa física e instituição com 25 e 19% respectivamente. Sabe-se que a atração dos consumidores pelos ingredientes de origem natural tem feito nos últimos anos um conjunto de indústrias de formulação de aditivos alimentícios prosperar e investir em pesquisa e desenvolvimento como comprovado neste estudo, e beneficiando então os fornecedores de corantes naturais. A bixina, devido ao seu crescente consumo, tem despertado interesse de pesquisadores, no sentido da busca por uma fonte alternativa para a sua produção (FRANCO, 2008). Foram identificadas então, a quantidade de artigos publicados acerca da bixina em função dos anos e levou-se em consideração um intervalo de 4 anos (Figura 7). Foram encontrados artigos publicados desde 1970 com as palavras bixina ou bixin, sendo a base Scopus detendo a maior quantidade de dados, predominando em todos os intervalos de tempo, seguido do ScienceDirect e por último SciELO, identificando presença de dados apenas a partir de Verifica-se um comportamento crescente na quantidade de artigos ao longo dos anos, demonstrando então, que o interesse no estudo deste pigmento está se intensificando, suas tecnologias também e consequentemente a importância da proteção das informações por meio de depósitos de patentes. Proceeding of ISTI/SIMTEC ISSN: Aracaju/SE 24 a 26/09/ Vol. 2/n.1/ p

7 Figura 6: Tipo de depositantes pesquisados nas bases (INPI, WIPO, ESPACENET) para as palavras bixina ou bixin. Figura 7: Quantidade de artigos encontrados nas bases (ScienceDirect, SciELO, Scopus) para as palavras bixina ou bixin em função dos anos. Efetivou-se análise das fontes com ao menos duas publicações de artigos analisados (Figura 8), e consequentemente a análise de suas áreas de aplicações. Analisando a Figura 8, nota-se que, dos artigos analisados, as fontes de publicação mais frequentes foram: Journal of Agricultural Food Chemistry (8); Food Chemistry (7). Seguidos das: Food and Chemical Toxicology; Journal of Chromatography A; Archives of Biochemistry and Biophysics, ambos com quatro publicações. Foram Proceeding of ISTI/SIMTEC ISSN: Aracaju/SE 24 a 26/09/ Vol. 2/n.1/ p

8 constatadas apenas 4 fontes brasileiras ambas com apenas 2 publicações, e estas foram: Ciência Rural; Bragantia; Pesquisa Agropecuária Brasileira; Revista de Nutrição. Identificou-se também, dentre as fontes, que as áreas de interesse destas estão relacionadas em ordem crescente a: Química; Agricultura; Ciências Biológicas; Bioquímica; Engenharia Química; Medicina; Farmacologia; Toxicologia; Engenharia; entre outras. Figura 8: Quantidade de artigos encontrados nas bases (ScienceDirect, SciELO, Scopus) para as palavras bixina ou bixin de acordo com as fontes de publicação. IV. CONCLUSÃO Nas buscas em bases patentárias (INPI, WIPO, ESPACENET) e de artigos (ScienceDirect, SciELO, Scopus) com as palavras bixina ou bixin, a quantidade de depósitos de patentes praticamente não variaram durante os anos, porém a quantidade de artigos foi crescente. O país que mais apresentou documentos foram os Estados Unidos. As áreas de depósito mais frequentes foram A23L e A61K de acordo com o CIP, representando área médica e de alimentos. De acordo com as fontes de publicação, foram identificadas as áreas de conhecimento mais frequentes: Química; Agricultura; Ciências Biológicas; Bioquímica; Engenharia Química; Medicina; seguida as demais áreas. Portanto, diante da busca de anterioridade foi possível estabelecer uma prospecção tecnológica satisfatória, percebendo-se que ainda existem várias áreas acerca da bixina a serem aprofundadas, tendo em vista a necessidade do desenvolvimento de tecnologia que conduza não só a extração do pigmento bruto, mas principalmente que leve à Proceeding of ISTI/SIMTEC ISSN: Aracaju/SE 24 a 26/09/ Vol. 2/n.1/ p

9 obtenção de bixina de elevada pureza, conjugada a sua estabilização. Este fato é de fundamental importância para agregar valor ao produto, disponibilizar no mercado e obter certa expansão comercial ao atender segmentos de maior tecnologia, como as indústrias farmacêuticas. REFERENCES CONSTANT, P. B. L., STRINGHETA, P. C. SANDI, D. Corantes Alimentícios. B. CEPPA, Curitiba, v. 20, n. 2, p , jul./dez CUNHA, Fabiano Guimarães e. Estudo da Extração Mecânica de Bixina das Sementes de Urucum em Leito de Jorro p. Dissertação- Universidade Federal de Uberlândia. Faculdade de Engenharia Química. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Uberlândia-MG. FIGUEIREDO, R.M.F; OLIVEIRA, F.M.N; QUEIROZ, A.J.M. Extração de bixina em grãos de urucum utilizando óleo de soja sob diferentes temperaturas. Revista Brasileira de Corantes Naturais, v.4. n.1 e 2, p.77-81, FRANCO, C. F. O.; SILVA, F. C. P.; FILHO, J. C.; NETO, M. B.; SÃO JOSÉ, A. R.; REBOUÇAS, T. N. R.; FONTINELLI, S. C. Urucuzeiro: Agronegócio de corantes naturais, João Pessoa: Emepa, 2002, 120 p. FRANCO, Camilo Flamarion de Oliveira. Corantes naturais de urucum (Bixa orellana L.) no tratamento da hiperlipidemia e câncer em animais. Universidade Federal de Viçosa. Viçosa MG GHIRALDINI, E. Situação atual e perspectivas do mercado e qualidade do urucum. Chr. Hansen Ind. Com. Ltda. In: II Congresso Brasileiro de Corantes Naturais e III Simpósio Brasileiro sobre Urucum. Porto Seguro-Ba, set MUNUERA, M. Aplicação de corantes naturais em alimentos. In: Congresso Brasileiro de Corantes Naturais, 4., João Pessoa. NEVES, Ivo Pessoa. Dossiê Técnico: Cultivo de Urucum e Produção de Corante Natural. In: Rede de Tecnologia da Bahia. Abril de OLIVEIRA, Juarez Souza. CARACTERIZAÇÃO, EXTRAÇÃO E PURIFICAÇÃO POR CROMATOGRAFIA DE COMPOSTOS DE URUCUM (Bixa orellana L.) p. Tese - Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis. SERAFINI, M. R.; SILVA, G. F. Prospecção Tecnológica no Brasil: Características da Propriedade Intelectual no Nordeste. Universidade Federal de Sergipe STRINGHETA, P. C. & SILVA, P. I. Pigmentos de urucum: extração, reações químicas, usos e aplicações. Viçosa MG, Submetido em 30/06/2014 Aprovado em 10/08/2014 Proceeding of ISTI/SIMTEC ISSN: Aracaju/SE 24 a 26/09/ Vol. 2/n.1/ p