O que é Carragena?

As carragenanas são polissacarídeos sulfatados utilizados principalmente na indústria alimentícia, de cosméticos e têxteis, como agente estabilizante, gelatinizante, espessante e emulsificante.

(Craigie & Leigh 1973; Craigie 1990, Lewis et al. 1990; FAO 2003; Hayashi et al. 2007)

Estes polissacarídeos sulfatados são um dos principais componentes da parede celular de Kappaphycus alvarezii, presentes também nos espaços intercelulares, e possuem função estrutural análoga a celulose (Craigie 1990, Hayashi et al. 2007). Rees (1969) comenta que a conformação do polissacarídeo é ocasionada por controles metabólicos. Ele atua na alga como um meio de proteção contra fatores estressantes, como a dessecação do talo por exposição ao ar e minimiza o rompimento dos talos, causados pela ação mecânica das movimentações de água (Craigie & Leigh 1973; Kloareg & Quatrano 1996; Craigie 1990, Reis et al. 2008). Nestas situações a alga secreta o composto mucilaginoso através da parede celular, que atua como regulador da hidratação, impedindo a perda de água da alga, durante a emersão, além de reduzir o efeito de fricção da superfície da alga, prevenindo-a da abrasão. Ao mesmo tempo, esses constituintes químicos oferecem maior flexibilidade à fronde para suportar a ação mecânica das ondas (Mathielson 1982, Craigie 1990). A flutuabilidade do talo é auxiliada por essa secreção da parede celular, permitindo o talo manter-se estendido para maior capta­ção de energia lumi­nosa e de nutrientes (Mathielson 1982).
Além disso, a carragenana, como eletrólito aniônico, mantém o equilíbrio iônico da célula sendo muito importante para plantas que vivem em ambientes salinos (Percival 1979). Através das ligações dos cátions aos polissacarídeos ne­gativamente carregados, a parede celular de­sempenha um importante papel de resistência adaptativa às trocas no ambi­ente iônico que ocorrem durante os ciclos de marés, além de atuar como uma barreira seletiva de íons essenciais ao desenvolvimento da alga (Mariani et al. 1990).
As trocas entre o meio externo e a alga são realizadas através da parede celular e as respostas adaptativas às variáveis ambientais adversas são realizadas por meio das mudanças físico-químicas na parede celular (Mouradi-Givernaud 1992). Fatores abióticos como temperatura, salinidade, luz, movimentação de água e nutrientes, além de fatores bióticos como herbivoria e auto sombreamento influenciam na produção de ficocolóides, tanto em qualidade quanto em quantidade (Percival & Mc Dowell 1967).
São conhecidas várias frações de carragenanas, além de frações híbridas (Knutsen et al. 1994; Piculell 1995). As carragenanas gelatinizantes são esterificadas pelo sulfato na posição 4, na unidade “a”, as principais delas são as kappa e iota carragenanas (Fig. 1). A letra “a” indica a unidade com ligação a 1,3 de b-D-galac­tose-4-sulfato e a letra ”b” indica as unidades com ligação b 1,4 de 3,6 anidro-a-D-galactose nas kappa carragenana e 3,6 anidro-a-D-galactose-2-sulfato, nas iota carragenana. As carragenanas não sulfatadas na posição 4 (Fig. 2), mas tendo o radical sulfato em outras posições, pertencem à família das lambda carragenanas. Esse grupo pode ser definido como li­vre da uni­dade b-D-galactose-4-sulfato ou da unidade 3,6 anidro-a-D-galactose. A lambda carragenana é constituída por repetições regu­lares das unidades com ligação a 1,3 de 2-sulfato-b-D-galactose e unidades com ligação b de a-D-ga­lactose 2,6-disulfato (Reis 1998).
 
Figura 1: Estrutura de kappa e iota carragenana. A letra “a” e a “b” referem-se aos monômeros que formam cada dímero do polímero da carragenana. Adaptado de Reis (1998).
Figura 1: Estrutura de kappa e iota carragenana. A letra “a” e a “b” referem-se aos monômeros que formam cada dímero do polímero da carragenana. Adaptado de Reis (1998).

R = H Þ kappa carragenana

R = SO3 Þ iota carragenana

Figura 2: Estrutura da lambda carragenana. A letra “a” e a “b” referem-se aos monômeros que formam cada dímero do polímero da carragenana. Adaptado de Reis (1998).
Figura 2: Estrutura da lambda carragenana. A letra “a” e a “b” referem-se aos monômeros que formam cada dímero do polímero da carragenana. Adaptado de Reis (1998).

A demanda mundial de matéria prima para a produção de kapa carragenana é crescente principalmente devido ao aumento de novos mercados (Ask & Azanza 2002). Estima-se um aumento anual de cerca de 5% ao ano para as próximas décadas (Eklöf et al. 2005).

Das famílias das carragenanas a mais utilizada comercialmente é a kappa, que fornece gel mais duro e quebradiço e a iota com gel mais macio e elástico (Reis 1998). Ambos os géis são termo reversíveis. A fração não gelatinizante, a lambda, tem como principal característica viscosidade elevada. Esses polissacarídeos são utilizados principalmente na indústria alimentícia por produzirem soluções de alta viscosidade e géis e por reagirem com proteínas, especialmente com a caseína (presente no leite). Isso possibilita a preparação de géis à base de leite resistentes (Glicksman 1987). Outras importantes aplicações são com cosméticos, fármacos, suspensões industriais e tinturas (Piculell 1995).

Industrialmente se distinguem dois tipos de carragenanas: a refinada que é uma carragenana mais límpida, pura e com maior força de gel e a semi-refinada que é mais rica em celulose, de obtenção mais rápida e menos onerosa. Os métodos de extração de carragenanas são diversos. Basicamente, envolvem lavagens, seguidas da digestão em água quente ou soluções levemente alcalinas (Hayashi 2001). O procedimento para obtenção de carragenana semi-refinada consiste de lavagens das algas para remoção de tudo que se dissolva em solução alcalina, deixando a carragenana e outras matérias insolúveis na estrutura do talo. Esse resíduo insolúvel, composto por carragenana e celulose, é seco, moído e embalado como carragenana semi-refinada (McHugh 2003). A funcionalidade das carragenanas em suas várias aplicações depende de suas propriedades reológicas. A dureza e a viscosidade do gel estão entre as propriedades mais visadas na aplicação comercial dos ficocolóides (Craige 1990).

A formação do gel termo reversível consiste na formação de duplas-hélices da cadeia de carragenana, obtida através de aquecimento (Fig.3). Com o resfriamento, estas duplas-hélices se agregam formando uma rede tri-dimensional através da associação de várias cadeias permitindo que a hélice de uma cadeia possa formar hélices com outras cadeias, provocando a formação de géis (Glicksman 1983).

Até 1975, cerca de 80% da matéria prima para a produção de carragenanas era proveniente de Chondrus crispus Stackhouse e de várias espécies do gênero Gigartina Stackhouse e Iridae Bory, oriundas do Canadá (Pringle & Mathieson 1986; Areces 1995). Posteriormente, de espécies de Gigartina da França, Angentina e Chile e de eucheumatoids (Philp & Campbell 2006).  A comercialização das espécies de Kappaphycus foi iniciada  com a finalidade de complementar a goma obtida de Chondrus crispus. Na última década, K. alvarezii foi responsável pelo fornecimento de 71% de toda matéria prima utilizada para a extração de carragenana do tipo kappa (Areces 1995)..

Em 1997, devido ao grande avanço nas técnicas de extração e conseqüente melhoria destes ficocolóides, a carragenana semi-refinada foi liberada para consumo humano, pela U.S Food and Drug Administration, o que ocasionou um aumento no mercado que pertencia a carragenana refinada, principalmente por indústrias farmacêuticas e em alguns produtos lácteos. Tal liberação propiciou um aumento na gama de produtos de mercado para a carragenana semi-refinada devido ao preço mais acessível.