Escrito por Daniel Merriman
À medida que a demanda dos consumidores continua a mudar para alimentos com rótulos limpos, à base de plantas e minimamente processados, as indústrias enfrentam novos desafios em relação à forma como os corantes e aditivos são obtidos, caracterizados e dimensionados. Os corantes sintéticos — outrora preferidos por sua vivacidade e consistência — estão sendo cada vez mais substituídos por alternativas naturais com benefícios funcionais. Mas nem todas as opções “naturais” são iguais, especialmente quando se trata de estabilidade, escalabilidade e segurança.
Entram em cena os pigmentos fúngicos. Esses compostos complexos, produzidos por microrganismos como as espécies Monascus e Talaromyces, estão rapidamente emergindo como uma solução atraente. Seu apelo reside não apenas em seus tons vibrantes e potenciais benefícios à saúde, mas também no fato de que a fermentação fúngica oferece melhores rendimentos, consistência e controle em comparação com as fontes tradicionais vegetais ou animais. No entanto, o caminho de um organismo promissor a um ingrediente industrial requer um profundo conhecimento analítico — e é aí que entra a espectrometria de massa.
Pigmentos fúngicos e seus benefícios
Os fungos, especialmente as espécies filamentosas, estão se tornando um ponto focal para pesquisadores que buscam pigmentos naturais estáveis, ajustáveis e escaláveis. Corantes microbianos como azafilones, carotenóides e melaninas oferecem coloração de amplo espectro e podem ser produzidos durante todo o ano, independentemente da variabilidade agrícola.
Mas as preocupações com a segurança têm historicamente impedido uma adoção mais ampla — particularmente em torno dos pigmentos derivados do Monascus, que podem coproduzir subprodutos indesejados, como a citrinina (uma micotoxina conhecida). É por isso que candidatos mais novos, como o Talaromyces atroroseus, estão ganhando força. Ao contrário do Monascus, o T. atroroseus produz pigmentos vermelhos e amarelos sem gerar metabólitos prejudiciais, tornando-o uma plataforma mais segura para o desenvolvimento de pigmentos de qualidade alimentar.
A espectrometria de massa fornece clareza sobre os pigmentos fúngicos
Identificar e caracterizar novas famílias de pigmentos a partir de culturas microbianas é uma tarefa que depende de ferramentas analíticas de alta precisão e alta sensibilidade. Em um estudo recente liderado por pesquisadores da Universidade Técnica da Dinamarca, os cientistas cultivaram T. atroroseus em condições de fermentação controladas e descobriram uma classe de pigmentos vermelhos anteriormente não caracterizada — agora conhecida como atrorosinas.
A análise baseou-se em uma combinação de técnicas:
- Análise de gases em tempo real para garantir condições ideais de fermentação (por exemplo, níveis de oxigênio, dióxido de carbono e etanol),
- Cromatografia líquida de ultra-alto desempenho com detecção por matriz de diodos (UHPLC-DAD) para perfilagem de pigmentos,
- Espectrometria de massa em tandem de alta resolução (HRMS/MS) para determinar a composição molecular e
- Ressonância magnética nuclear (RMN) para elucidar detalhes estruturais.
Os espectrômetros de massa de setor magnético — como os usados para amostrar biorreatores multistream neste estudo — permitem o rastreamento preciso de metabólitos gasosos, ajudando a garantir um ambiente rigidamente controlado para a biossíntese. Esse monitoramento é fundamental ao investigar como as mudanças nos nutrientes (como a adição de diferentes aminoácidos) afetam os pigmentos produzidos.
Atrorosinas: pigmentos personalizados por meio da suplementação de aminoácidos
Uma das principais conclusões do estudo foi que a estrutura e a identidade dos pigmentos produzidos poderiam ser ajustadas através do fornecimento de diferentes aminoácidos como fontes de nitrogênio durante a fermentação. A maioria das atrorosinas incorporou o aminoácido específico presente no meio em seu núcleo de pigmento, resultando em estruturas moleculares distintas.
Curiosamente, esses novos pigmentos apareceram predominantemente na forma cis-isomérica, o que os pesquisadores hipotetizaram ter sido influenciado pelo impedimento estérico durante a biossíntese. Esse tipo de insight detalhado não é possível sem uma caracterização analítica avançada, o que ressalta ainda mais a importância de ferramentas como a espectrometria de massa na descoberta de produtos naturais.
Olhando para o futuro
A capacidade de produzir corantes personalizáveis e de alto desempenho por meio da fermentação microbiana representa um grande avanço para a indústria de alimentos e bebidas. Isso abre as portas para pigmentos naturais que não são apenas vibrantes e estáveis, mas também seguros e escalonáveis — qualidades que serão essenciais à medida que as regulamentações se tornam mais rígidas e as expectativas dos consumidores evoluem.
A espectrometria de massa está se mostrando uma parte indispensável dessa jornada. Ao permitir o monitoramento metabólico em tempo real, a identificação molecular e a elucidação da estrutura, essas tecnologias ajudam os pesquisadores a ir além da tentativa e erro e avançar para o desenvolvimento de pigmentos baseado em dados.
À medida que cresce o interesse por ingredientes de origem biológica — de compostos aromáticos a aditivos funcionais —, a ciência analítica continuará a desempenhar um papel determinante na redução da lacuna entre o potencial microbiano e a aplicação comercial.
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