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Autora: Profa. Carolina V. M. B. Pimentel Colaboradoras: Profa. Mônica Teixeira Profa. Laura Cristina da Cruz Dominciano Bromatologia Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Professora conteudista: Carolina V. M. B. Pimentel Graduada em Nutrição pela Universidade Católica de Santos, mestrado e doutorado em Ciências da Nutrição pela Universidade de São Paulo. Professora titular e pesquisadora da Universidade Paulista ‑ UNIP. Autora do livro Alimentos Funcionais: Introdução às Principais Substâncias Bioativas em Alimentos. Diretora científica da Suporte Ciência ‑ Consultoria de Comunicação em Saúde. © Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem permissão escrita da Universidade Paulista. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) P644b Pimentel, Carolina V. M. B. Bromatologia / Carolina V. M. B. Pimentel. – São Paulo: Editora Sol, 2019. 84 p., il. Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e Pesquisas da UNIP, Série Didática, ano XXV, n. 2‑108/19, ISSN 1517‑9230. 1 Alimentos. 2. Carboidratos. 3. Proteínas. I. Título. CDU 612.39 U502.36 ‑ 19 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Prof. Dr. João Carlos Di Genio Reitor Prof. Fábio Romeu de Carvalho Vice‑Reitor de Planejamento, Administração e Finanças Profa. Melânia Dalla Torre Vice‑Reitora de Unidades Universitárias Prof. Dr. Yugo Okida Vice‑Reitor de Pós‑Graduação e Pesquisa Profa. Dra. Marília Ancona‑Lopez Vice‑Reitora de Graduação Unip Interativa ‑ EaD Profa. Elisabete Brihy Prof. Marcelo Souza Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar Prof. Ivan Daliberto Frugoli Material Didático ‑ EaD Comissão editorial: Dra. Angélica L. Carlini (UNIP) Dra. Divane Alves da Silva (UNIP) Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR) Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT) Dra. Valéria de Carvalho (UNIP) Apoio: Profa. Cláudia Regina Baptista ‑ EaD Profa. Betisa Malaman ‑ Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos Projeto gráfico: Prof. Alexandre Ponzetto Revisão: Giovanna Oliveira Aline Ricciardi Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Sumário Bromatologia APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................7 INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................7 Unidade I 1 ALIMENTOS ...........................................................................................................................................................9 1.1 Alimentos adulterados ....................................................................................................................... 10 2 ANÁLISE DE ALIMENTOS, CLASSIFICAÇÃO E ESTATÍSTICA............................................................... 11 2.1 Métodos de análise .............................................................................................................................. 13 3 AMOSTRAGEM, COLETA E GARANTIA DE QUALIDADE DE AMOSTRA......................................... 16 3.1 Aspectos fundamentais para amostragem ............................................................................... 17 3.1.1 Coleta da amostra bruta ...................................................................................................................... 17 3.1.2 Redução da amostra bruta: preparo da amostra de laboratório ......................................... 18 3.1.3 Preparo da amostra para análise ...................................................................................................... 19 3.2 Conservação da amostra ................................................................................................................... 20 3.3 Garantia de confiabilidade dos resultados................................................................................. 21 3.3.1 Pontos críticos do controle de qualidade em análises ............................................................ 22 3.3.2 Mensuração da eficiência do método analítico ......................................................................... 23 4 UMIDADE E CINZAS EM ALIMENTOS ...................................................................................................... 24 4.1 Teor de água ........................................................................................................................................... 24 4.1.1 Umidade ..................................................................................................................................................... 24 4.1.2 Atividade de água ................................................................................................................................... 26 4.2 Teor de sais minerais ........................................................................................................................... 28 4.2.1 Constituição de cinzas .......................................................................................................................... 28 4.2.2 Funções dos minerais no organismo............................................................................................... 29 4.2.3 Determinação de minerais nos alimentos .................................................................................... 30 Unidade II 5 CARBOIDRATOS ................................................................................................................................................ 37 5.1 Propriedades dos carboidratos ........................................................................................................ 37 5.2 Classificação ........................................................................................................................................... 38 5.3 Funções dos polissacarídeos nos alimentos .............................................................................. 40 5.3.1 Amido .......................................................................................................................................................... 41 5.3.2 Celulose ....................................................................................................................................................... 43 5.3.3 Hemicelulose ............................................................................................................................................ 43 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 5.3.4 Pectinas ....................................................................................................................................................... 44 5.4 Métodos de determinação de açúcares nos alimentos ........................................................ 45 5.5 Determinação de fibras em alimentos ......................................................................................... 46 6 LIPÍDIOS ............................................................................................................................................................... 47 6.1 Classificaçãode lipídios ..................................................................................................................... 48 6.2 Propriedades e funções dos lipídios ............................................................................................. 52 6.3 Análise de conteúdo de ácidos graxos nos alimentos........................................................... 53 6.3.1 Extração de lipídios com solvente a quente ................................................................................ 53 6.3.2 Extração de lipídios com solvente a frio ....................................................................................... 54 6.3.3 Equipamentos .......................................................................................................................................... 55 6.3.4 Extração de gordura por hidrólise ácida e alcalina ................................................................... 56 6.4 Caracterização de óleos e gorduras .............................................................................................. 57 7 PROTEÍNAS ......................................................................................................................................................... 58 7.1 Aminoácidos ........................................................................................................................................... 59 7.2 Composição, estrutura e natureza das proteínas .................................................................... 61 7.3 Determinação de proteínas em alimentos ................................................................................. 64 7.3.1 Determinação de proteínas por análises elementares ............................................................. 64 7.3.2 Determinação de proteínas por análises dos grupos ............................................................... 66 8 ANÁLISE DA QUALIDADE DO LEITE E DO MEL ..................................................................................... 68 8.1 Qualidade do leite ............................................................................................................................... 68 8.1.1 Determinação do teor de gordura ................................................................................................... 70 8.1.2 Determinação da densidade ............................................................................................................... 71 8.1.3 Determinação de termoestabilidade e acidez ............................................................................. 72 8.2 Qualidade do mel ................................................................................................................................. 74 8.2.1 Análise da qualidade do mel .............................................................................................................. 76 7 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 APRESENTAÇÃO Esta disciplina estuda os métodos e técnicas utilizadas para a determinação da composição química dos alimentos de origem animal e vegetal, bem como a avaliação da qualidade do alimento a partir das recomendações da Agência Nacional de Vigilância Sanitária, do Ministério da Saúde e do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. São objetivos gerais de nosso percurso de estudos: • conhecer as técnicas utilizadas para a realização das análises de alimentos; • avaliar a qualidade de alimentos de origem animal e vegetal para consumo humano; • identificar possíveis adulterações de alimentos. Já entre os objetivos específicos de nossa disciplina, temos: • habilitar o aluno a realizar análises laboratoriais para a determinação dos componentes químicos dos alimentos; • elaborar tabelas de composição de alimentos; • estudar a composição química (centesimal) dos alimentos e, a partir daí, de seu valor nutricional; • conhecer as principais técnicas e métodos que permitem determinar possíveis adulterações dos alimentos de origem animal e vegetal; • saber as características específicas dos alimentos adequados para consumo; • ter conhecimentos sobre a emissão de laudos bromatológicos. Esses objetivos são importantes em todas as áreas da nutrição, além da fiscalização sanitária, pois são eles que permitirão ter domínio sobre a composição dos alimentos, essencial para os diversos âmbitos da profissão, seja em clínica, na aplicação em unidades de alimentação e nutrição, em consultorias à indústria de alimentos, entre outras. INTRODUÇÃO Com as necessidades de aprimorar as técnicas de conservação e higienização dos alimentos e as descobertas do impacto que eles têm na saúde da população, foi preciso conhecer as diversas características de cada alimento e criar métodos de fiscalização de sua qualidade. Um alimento pode ser estudado através de várias faces, por exemplo, no que tange à carga microbiológica e, consequentemente, às características de cada microrganismo, facilitando, assim, a compreensão sobre 8 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 os processos de deterioração. São, também, assuntos pertencentes ao estudo de alimentos os critérios de qualidade da matéria‑prima até o produto final, as etapas de produção, entre outros. O termo bromatologia tem origem grega: broma e bromatos significam, respectivamente, “alimentos” e “dos alimentos”, enquanto logos significa “ciência”. Sendo assim, pode‑se definir bromatologia como a ciência dos alimentos. A bromatologia estuda as propriedades de tudo aquilo que pode ser considerado alimento para os seres humanos: composição química, aspectos físicos, potenciais toxicológicos, ação no organismo, valor nutricional, adulterantes, contaminantes, entre outros. Tais estudos são realizados desde a produção, coleta e transporte das matérias‑primas em si até a venda do alimento pronto (in natura ou industrializado) para o consumidor final, permitindo que haja um controle rigoroso sobre a sua qualidade. Além disso, a bromatologia permite o conhecimento da composição química e das características dos alimentos, ou seja, de técnicas e métodos que informem a composição centesimal: percentual de umidade, cinzas e nutrientes no geral. Dessa forma, é possível calcular os valores nutricionais de cada tipo de alimento. A bromatologia é um estudo interdisciplinar que compreende outras áreas de conhecimento como Química, Bioquímica, Biologia, Botânica, Engenharia, entre outras. Nessa disciplina, você irá aprender as definições de alimentos, de adulteração, contaminação e alteração. Fora isso, aprofundará seus conhecimentos sobre estatística a fim de se capacitar a fazer a análise e a classificação de diversos componentes de um alimento, por exemplo: cinzas, água e macronutrientes. Ademais, conhecerá os métodos de avaliação da qualidade do mel e do leite, assim como de todos os equipamentos envolvidos nesses processos. Bom estudo! 9 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA Unidade I 1 ALIMENTOS As definições de alimento pela Organização Mundial da Saúde (OMS) são divididas em dois sentidos: fisiológico e comportamental. O alimento fisiológico é definido como: Material nutritivo introduzido no organismo e que preenche as necessidades de manutenção, crescimento, funcionamento e restauração dos tecidos (OMS, 1984, p. 20). Já o comportamental é demarcado como: Material biológico identificado pelo indivíduo ou pelo grupo como sendo próprio para cumpriras funções fisiológicas acima descritas e geralmente consumido para esse fim, ou às vezes por motivos sociais ou outros motivos (religiosos, culturais etc.) (OMS, 1984 p. 20). É muito comum encontramos pessoas relatando terem “passado mal” após comerem determinado alimento. Esse mal‑estar ou outras consequências mais graves podem ser provenientes de intoxicação alimentar, relacionada com a qualidade do alimento consumido. Também razoavelmente comum no dia a dia é quando determinada indústria precisa fazer um recall de determinado lote de alimento devido a alguma característica imprópria. Tendo em conta essas definições, é possível dividir os alimentos em “alimentos aptos para o consumo” que, de acordo com as leis regulatórias vigentes, não contêm substâncias não autorizadas; e “alimentos não aptos para o consumo”, que, por diferentes causas, não cumprem as especificações legislativas, como veremos a seguir. Alimentos contaminados Tais alimentos recebem essa classificação por conterem agentes vivos, como vírus, bactérias, parasitas, entre outros; e/ou substâncias químicas tanto minerais quanto orgânicas, como metais pesados ou defensivos agrícolas, independentemente de toxicidade e/ou componentes naturais tóxicos, como o nitrato, em razões maiores do que as estabelecidas na legislação. 10 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I Alimentos alterados São chamados de alimentos alterados aqueles que sofrem deteriorações em suas propriedades organolépticas, ou seja, cor, odor, textura e sabor, devido à ocorrência de causas naturais de origem física, química ou biológica. O odor das carnes no início da fase de decomposição, a fermentação do mel ou as latas estufadas dos alimentos em conserva devido ao desenvolvimento de microrganismos em seu interior são exemplos clássicos de alterações. Alimentos falsificados As características gerais e a comercialização desses alimentos são iguais às de um alimento legítimo, ou seja, aquele que recebe o nome real. Porém os alimentos falsificados não procedem dos verdadeiros fabricantes, são produzidos em locais não autorizados. E mesmo que estejam em condições de qualidade iguais ou até superiores às do legítimo, devem ser considerados não aptos para o consumo devido a sua condição de alimento falsificado. 1.1 Alimentos adulterados Por fim, outro tipo de alimentos não aptos para o consumo são os adulterados. Nessa categoria se encaixam os alimentos que tiveram seus elementos característicos ou princípios ativos retirados ou substituídos, parcial ou totalmente, por outros componentes estranhos à sua formulação. A adição de substâncias de qualquer natureza que vise à dissimulação, à ocultação das alterações, à escassez de qualidade da matéria‑prima ou a erros durante a elaboração também se caracteriza como adulteração. Exemplos práticos de alimentos adulterados: • pimenta‑do‑reino com folhas, sementes e outras partes moídas de plantas; • vinagre com ácido sulfúrico; • suco de limão com ácido sulfúrico e outros ácidos; • leite com água e outros componentes como giz, amido, gomas, gelatinas, dextrina e glicose. • vinho com açúcar queimado (para cor) ou tintura de sementes de uva (sabor); • açúcar com areia, poeira ou óxido de cálcio; • manteiga com fécula de batata ou outros amidos; 11 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA • chocolate com amido, argila ou fécula de batata; • pão com alúmen (sulfato duplo de alumínio e potássio). 2 ANÁLISE DE ALIMENTOS, CLASSIFICAÇÃO E ESTATÍSTICA Para dar prosseguimento à nossa discussão, é necessário entender um pouco de boas práticas em laboratório. Cada laboratório possui regras e normas estabelecidas que devem ser seguidas à risca. A seguir, estão enumeradas algumas regras que se aplicam, de maneira geral, para o bom uso de um laboratório. • O laboratório é um lugar de trabalho sério. Trabalhe com atenção, prudência, método e calma. • Respeite as precauções recomendadas. • O uso do avental ou jaleco no laboratório é obrigatório. Ele deve ser confeccionado em algodão, possuir abertura frontal com fechos, mangas compridas e sem detalhes pendurados. • Além do avental, é fundamental utilizar equipamentos de proteção individual (EPIs), como óculos de proteção e luvas, sapatos fechados e calça comprida. • É imprescindível respeitar o horário do início e do fim das atividades de um laboratório. • Deve‑se ter cuidado e zelar pela manutenção das vidrarias, dos materiais e equipamentos do laboratório. • O uso dos materiais é de responsabilidade de quem os manuseia. • Antes de iniciar a prática, é necessária uma atenta leitura do roteiro da prática e do conhecimento acerca da localização dos equipamentos de emergência. • Utilize apenas o material designado a você. • Preste atenção nas informações contidas nos rótulos dos materiais e reagentes antes de usá‑los. • Não coloque materiais, reagentes ou solventes diferentes em um mesmo recipiente (béquer, erlenmeyer, bureta, proveta, pipeta, entre outros). Use recipientes diferentes para cada material. • Não mexa nos armários e gavetas do laboratório, a não ser que seja autorizado. • Quando for manipular solventes ou produtos muito voláteis ou perigosos, use a capela. • Quando o frasco contendo um reagente qualquer tiver ao seu lado um béquer, uma proveta ou uma pipeta, use‑os e coloque‑os no mesmo lugar. • Ácidos e bases concentrados não devem ser manipulados sem permissão de um técnico. 12 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I • Frascos contendo substâncias voláteis (álcool, éter etc.) não devem ficar perto do fogo. • Não aqueça tubos de ensaio com a boca virada para o seu lado, nem para o lado de outra pessoa. • Jogue os materiais sólidos e papel no lixo, nunca na pia. • Comunique quando houver derramamento de produtos químicos. • Mantenha o laboratório limpo. • Os materiais utilizados devem ser lavados ao término do uso ou devem ser deixados em local indicado pelo técnico. • Feche cuidadosamente as torneiras de gás após seu uso. • Em caso de dúvida, peça ajuda. O “achismo” no laboratório é muito perigoso e contribui para que ocorram grandes perdas de material e tempo. • Informe ao técnico toda vez que notar algo anormal ou imprevisto. • Lave sempre as mãos antes e após os trabalhos no laboratório. • É proibida a execução de atividades aleatórias às práticas desenvolvidas no laboratório. • Não beba ou consuma alimentos de qualquer natureza no laboratório. • A disciplina, a boa conduta e o respeito a normas, colegas, técnicos, monitores e professores são fundamentais no laboratório. A análise de alimentos é fundamental para os órgãos governamentais, indústrias, universidades e institutos de pesquisa. Com ela é possível controlar a qualidade, os processos, a matéria‑prima, determinar a vida de prateleira dos alimentos, registrar os produtos, fiscalizar a venda e distribuição deles, entre outros. A análise de alimentos pode ser aplicada em três situações: • Controle de qualidade de rotina: nos processos de rotina, a análise é feita desde a checagem da matéria‑prima até o produto finalizado, passando por todos os estágios de processamento. Nessa situação, os métodos instrumentais costumam ser mais utilizados por serem mais rápidos que os convencionais. • Fiscalização: utiliza métodos analíticos oficiais extremamente precisos e exatos para apurar o cumprimento da legislação.13 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA • Pesquisa: além de utilizar a análise de alimentos para explorar a composição dos alimentos, a pesquisa científica também é a responsável por desenvolver, adaptar e atualizar os métodos analíticos para que sejam exatos, precisos, sensíveis, rápidos, eficientes e baratos. 2.1 Métodos de análise No geral, as etapas para a análise de uma amostra podem ser resumidas como representado a seguir: Amostragem Separações Medidas Processamento de dados Avaliação estatística Mudanças físicasReações químicas Sistema de processamento da amostra Figura 1 ‑ Etapas da análise de alimentos Como as etapas são complexas, serão discutidas pormenorizadamente mais adiante, de maneira a permitir a compreensão dos mecanismos analíticos. Existem dois tipos de análise que podem ser feitas em um alimento: a qualitativa e a quantitativa. Na primeira, o analista consegue verificar se existe a presença de determinado componente naquela porção de alimento estudada sem levar em consideração a quantidade ou concentração dele. No geral, as respostas encontradas nesse tipo de análise são: positiva, negativa, reagente ou não reagente. Algumas pesquisas que utilizam esse tipo de análise são: • Prova de Éber: verifica a presença de gás sulfídrico. • Glicídios por cromatografia descendente em papel: identifica os tipos de açúcares presentes. • Reação de Lugol: verifica a presença de amido e dextrina. • Corantes artificiais orgânicos por cromatografia ascendente em papel: identifica os corantes artificiais. 14 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I A análise quantitativa, justamente como o nome sugere, avalia a quantidade do componente em questão, logo, é obtida através de cálculos de massa ou concentração e seu resultado é obtido em valor numérico. Os exemplos são: • Glícidios redutores em glicose: determina a quantidade de açúcares redutores (glicose, frutose, manose, galactose e lactose). • Extrato etéreo: verifica a concentração de gorduras totais. • Perda por dessecação: determina a umidade. • Determinação de protídeos pelo método de Kjeldahl: determina a concentração de proteína. O objetivo principal da análise de alimentos é determinar a composição de um alimento, seja de maneira específica ou de diversos componentes como, por exemplo, a composição centesimal que abrange a proporção de nutrientes a cada 100 g de alimento. A análise de alimentos é feita a partir de dois métodos: convencional ou instrumental. Para o primeiro, são utilizadas apenas as vidrarias e os reagentes, sem operar equipamentos sofisticados; na maioria das vezes, é esse o método escolhido para a gravimetria e para a volumetria. Já o segundo utiliza recursos eletrônicos aprimorados e sempre que possível é o escolhido para a análise devido a sua rapidez e praticidade. O alimento é um material muito complexo e no qual diversos componentes da matriz podem interferir entre si. Isso torna a escolha do método analítico um importante passo pois, muitas vezes, o método ideal para certo tipo de alimento pode não fornecer dados confiáveis para outro. Com isso, torna‑se necessário conhecer os fatores determinantes para a escolha dos métodos: • Quantidade relativa do componente desejado: a partir da quantidade presente nos alimentos e em relação ao peso total da amostra, os componentes podem ser classificados como maiores (mais de 1%), menores (0,01 ‑ 1%), micros (menos de 0,01%) e traços (ppm e ppb). Para os componentes maiores, os métodos convencionais podem ser utilizados, já para os menores e micros, é necessário o emprego de métodos instrumentais. • Exatidão requerida: quando o componente estudado está presente em mais de 10% da amostra, o método convencional fornece 99,9% de exatidão, porém, em quantidades menores, a precisão cai bastante, sendo aconselhável a escolha de métodos instrumentais. • Composição química da amostra: outro ponto crucial para a escolha do método é a complexidade da composição, ou seja, a quantidade de substâncias com alto potencial de interferência. Para alimentos mais complexos, deve‑se realizar a separação dos interferentes e, em algumas situações, dos componentes a serem analisados. 15 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA Observação Os compostos químicos existentes nos elementos são capazes de afetar uns aos outros de formas e intensidades variadas. Aqueles que interferem em maior intensidade são considerados como tendo alto potencial de interferência e devem ser eliminados das amostras que serão analisadas. • Recursos disponíveis: apesar da determinação do melhor método, nem sempre é possível utilizá‑lo devido ao seu custo elevado, tanto por algum equipamento específico quanto pelo tipo de reagente ou, até mesmo, pela necessidade de pessoal especializado para aquele procedimento. Logo o recurso torna‑se um fator limitante, sendo necessária a utilização de outro método. Tanto o método convencional quanto o método instrumental são análises quantitativas e, por isso, são de fato dependentes de uma medida física e seus valores devem ser proporcionais ao peso do componente a ser pesquisado na amostra. Entretanto, a obtenção dessa medida é, normalmente, o último dentro de uma sequência de processos operacionais que envolvem integralmente a análise. A seguir veremos um exemplo de um processo operacional. • Amostragem: é uma coleção de operações da qual se obtém uma parcela propícia, relativamente pequena, porém com a representatividade adequada do conjunto da amostra. O grau de dificuldade na coleta da amostragem irá depender da homogeneidade da amostra, ou seja, da sua variância. Para as próximas etapas, já é necessário o conhecimento acerca da quantidade da amostra, no caso da análise alimentar, do peso ou do volume dela. • Sistema de processamento da amostra: o processamento está relacionado com a preparação que ela precisa receber antes de estar apta à análise. Os exemplos são: moagem, no caso dos sólidos, filtração de partículas em líquidos, retirada de gases, entre outros. • Reações químicas ou mudanças físicas: para a obtenção de uma solução própria para a análise, são usados, geralmente, água ou solvente orgânico, dependendo da natureza do material, para extrair o componente de importância. Independentemente da substância utilizada, ela deve ser incapaz de interferir nos demais passos do processo ou, se não for possível evitar a interferência, deve ser de fácil remoção. • Separações: como já mencionado, algumas substâncias presentes nos alimentos podem reagir com outras e provocar erros na medida final da análise. Para minimizar qualquer erro, esses interferentes devem ser removidos através do processo de separação, que pode ocorrer de duas maneiras. A primeira é transformar a substância que pode causar a exatidão em uma espécie inócua, através de processos de oxidação, redução ou complexação. A segunda é isolar fisicamente a substância, transformando‑a em uma fase separada; isso pode ser feito, por exemplo, por meio da extração com solventes e cromatografia. 16 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I • Medidas: qualquer processo analítico quantitativo é planejado e desenhado para derivar uma medida, ou seja, uma determinada quantidade. Comisso, nessa etapa, é realizada a avaliação da quantidade relativa de certo componente em uma amostra. • Processamento de dados e avaliação estatística: a última etapa do processo garante que o resultado seja apresentado de maneira mais próxima possível da realidade e que possibilite ter conhecimento de qualquer grau de incerteza dele através de médias, desvios, coeficientes e variações. Para realizar a avaliação estatística, é necessário conhecer os indicadores estatísticos. O valor de “n” é simplesmente o resultado obtido pela análise de determinada variável. A média aritmética é a soma dos diversos resultados do componente estudado, de acordo com todas as análises realizadas na mesma amostra e divididas pelo número total delas. Esse processo garante o valor central do estudo. Outro indicador utilizado é o desvio padrão (DP), que também fornece a informação a partir das diversas análises realizadas em uma mesma amostra e em condições idênticas. O DP indica a variabilidade dos resultados, tomando como referência a média aritmética, ou seja, qual a diferença entre o valor mais alto e o valor mais baixo encontrado em relação ao valor central. 3 AMOSTRAGEM, COLETA E GARANTIA DE QUALIDADE DE AMOSTRA Você já se perguntou como são obtidos todos os resultados acerca da composição de cada alimento? Tudo começa a partir da seleção da quantidade de alimento que será avaliada. Geralmente a análise é realizada em uma determinada quantidade de alimento considerada pequena quando comparada ao material total de estudo. Isso faz com que possam ocorrer erros e a amostra não represente fidedignamente a composição média do composto total. Para a análise apresentar resultados mais exatos, são necessários alguns cuidados e considerações na seleção da amostragem. • Finalidade da inspeção: qual o objetivo da inspeção dos componentes daquele alimento? É para fins de aceitação/rejeição, ou para avaliar a qualidade média do alimento, ou determinar sua uniformidade? São questões importantes para definir a amostra a ser estudada. • Natureza do lote: a amostra depende, também, do lote inicial. Seu tamanho, forma de armazenamento (a granel ou embalado) e divisão em sublotes influenciarão o tamanho final da amostragem. • Natureza do material em teste: homogeneidade, o tamanho unitário, ou seja, a porção ou unidade do alimento, a história prévia (produção, modificações, uso de substâncias) e o custo da análise precisam ser levados em consideração. • Natureza dos procedimentos de teste: qual a significância da análise, se são procedimentos destrutivos ou não, o tempo disponível para a realização e os recursos financeiros empregados. No geral, a amostra é definida como: 17 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA Uma porção limitada do material tomada do conjunto ‑ o universo, na terminologia estatística ‑ selecionada de maneira a possuir as características essenciais do conjunto (VICENZI, 2005, p. 5). A amostragem é a sequência dos processos operacionais que irá assegurar que essa amostra será representativa. Em resumo, a amostra é alcançada através de incrementos obtidos por meio do emprego dos critérios adequados. A junção desses incrementos irá gerar a chamada amostra bruta, que será reduzida através de processos conduzidos e controlados de maneira a assegurar a representatividade, gerando a amostra de laboratório. Por fim, após outra redução, será obtida a amostra para análise, que será homogeneizada, pesada e submetida à análise. Logo pode‑se abreviar esses processos em: • coleta da amostra bruta; • elaboração da amostra de laboratório; • preparo da amostra para análise. 3.1 Aspectos fundamentais para amostragem Lembrete A amostra deve representar uma totalidade do alimento, sem que haja uma tendência ao erro, ou seja, deve fornecer o máximo possível de exatidão. Além de a amostra apresentar a composição mais exata possível em comparação com o universo do material, ela não deve causar prejuízos econômicos muito significativos e, em uma possível análise de contraprova, a segunda amostra deve garantir a representatividade da primeira. 3.1.1 Coleta da amostra bruta Basicamente a amostra bruta deve ser uma replicação em menores proporções do universo considerado, tanto no sentido de composição quanto no de distribuição de seus componentes. A coleta irá se diferenciar de acordo com o estado físico daquilo que se deseja analisar: • Amostras fluídas: são aquelas líquidas ou pastosas. A coleta deve ser realizada após a homogeneização em frascos de mesmo volume e a coleta deve ser feita em pontos diferentes, contendo amostra do meio e do fundo do recipiente. 18 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I • Amostras sólidas: são os materiais que diferem em textura, densidade e tamanho de partículas. Nesses casos, a amostra deve ser constituída de várias porções retiradas de pontos diferentes do material e passar pela moagem/trituração e ser homogeneizada a seguir. A quantidade a ser coletada para a amostra bruta também irá depender de alguns fatores, por exemplo, como está acondicionado o material: a granel ou embalado (caixas, latas etc.) e o tamanho do lote. Quando se tratar de embalagens únicas ou pequenas, pode‑se utilizar todo o componente da embalagem como uma amostra bruta. Já no caso de lotes maiores, o correto é que a amostra bruta represente de 10 a 20% do total de embalagens ou de 5 a 10% do peso total do alimento contido no lote. Com relação a lotes muito grandes, após conferir o número total de unidades do lote, encontra‑se a raiz quadrada, aplicando a fórmula a seguir. O resultado será a quantidade de amostra necessária para realizar a análise. N c x n= Onde: n = população c = fator ligado ao grau de precisão e homogeneidade da amostra (c é menor que um quando a população for homogênea e maior que um quando for heterogênea) N = quantidade de unidades coletadas como amostra bruta 3.1.2 Redução da amostra bruta: preparo da amostra de laboratório Nessa etapa os processos também irão depender do estado físico do material a ser analisado, porém considerando mais variações além de fluídos ou sólidos. • Alimentos secos: são aqueles em pó ou grânulos. A redução aqui poderá ser feita manualmente através de quarteamento, ou seja, processos de divisão nos quais se separa o material em subgrupos de mesmo peso ou tamanho, conforme a figura a seguir, ou através de equipamentos, com a utilização dos amostradores tipo Riffle ou Boener, específicos para essas situações. Amostra 1 4 2 3 4 3 2 1 C A B D Amostras finais a serem acondicinadas Repetir a operação Descartar Figura 2 ‑ Exemplo de quarteamento 19 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA • Alimentos líquidos: após misturar corretamente o líquido contido no recipiente através de agitação, inversão ou repetidas trocas de recipiente, devem‑se retirar as partes do material de diferentes localizações do reservatório (fundo, meio e início) e, novamente, misturar suas partes. • Alimentos semisólidos: os exemplos nessa categoria são queijos e chocolates. O material deve ser ralado e, assim, realizar o quarteamento. • Alimentos úmidos: por exemplo, as carnes, peixes e vegetais. Deve‑se picar ou moer a amostra e misturá‑la. Caso haja necessidade, quartear até obter a quantidade ideal para a amostra. Nesse caso, o armazenamento da amostra deve ser feitosob refrigeração. • Alimentos semiviscosos ou pastosos: pudins e molhos. Devem ser liquidificados ou mixados, misturados e separados para análise. Deve‑se atentar para emulsões, pois elas podem ser divididas em duas fases quando liquidificadas, como ocorre com molhos para salada. • Alimentos líquidos contendo sólidos: compotas de frutas, enlatados ou vegetais em salmoura. Devem ser seguidos os mesmos procedimentos para alimentos semiviscosos ou pastosos. • Alimentos com emulsão: temos nessa categoria as manteigas e margarinas como exemplo. Deve‑se aquecer cuidadosamente as amostras a 35º C em recipientes com tampa e depois homogeneizá‑las, agitando. Deve ser segregada a quantidade necessária para a amostra. • Frutas: as maiores devem ser cortadas longitudinal e transversalmente, dividindo‑as em quatro partes. As duas partes opostas às outras devem ser descartadas e as demais juntadas e liquidificadas para a homogeneização. As menores devem ser direta e inteiramente homogeneizadas em liquidificador. 3.1.3 Preparo da amostra para análise Aqui o tipo de preparo, novamente, irá depender da natureza da amostra, mas também do método de análise escolhida. Muitas vezes é necessária uma preparação inicial para que seja realizada a extração de determinado componente da amostra de maneira eficiente. Para determinação de proteína bruta e metais, é necessária uma desintegração prévia da amostra com ácidos. Para determinação de umidade, proteína bruta e matéria mineral, alimentos secos devem ser moídos até passar numa peneira de 20 mesh. Para ensaios que envolvem extração de amostras úmidas, elas devem ser moídas até passar numa peneira de 40 mesh (VICENZI, 2005, p. 6). Existem três maneiras de realizar o preparo da amostra para análise: ♣• Desintegração mecânica: utilizada em amostras secas e úmidas. Para o primeiro tipo, é realizada a moagem em moinho do tipo Wiley (martelo) ou outro semelhante. Já para o segundo, os moedores utilizados são os específicos para carnes ou liquidificadores. 20 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I • Desintegração enzimática: bastante indicada para amostras de vegetais através das celulases. Outros alimentos que podem utilizar essa técnica são aqueles que possuem alto peso molecular, como as proteínas e os polissacarídeos, através das proteases e amilases. • Desintegração química: pode ser feita a partir de diversos agentes químicos como ureia, piridina, detergentes sintéticos, entre outros. Essa técnica também pode ser usada para dispersar ou solubilizar os componentes. Observação A variação na composição é muito grande e depende de fatores como constituição genética, estado de maturação, condições de crescimento, alimentação do animal, entre outras. 3.2 Conservação da amostra Para obter resultados mais fidedignos, é ideal que as amostras frescas sejam analisadas o mais rápido possível a fim de garantir a sua composição original. Porém nem sempre isso ocorre e, então, devem‑se seguir os métodos adequados de conservação, garantindo a qualidade e a lealdade de sua composição. Os tipos de conservação são: • Inativação enzimática: útil em preservar o estado natural dos componentes de uma amostra. Esse tratamento varia de acordo com o tamanho, a consistência, as enzimas presentes e a composição do material a ser analisado, além das determinações analíticas pretendidas. • Diminuição das mudanças lipídicas: durante o processo de preparo de amostras, a composição dos extratos lipídicos pode ser acometida. Por isso, deve‑se resfriar rapidamente ou congelar a amostra se a análise não for ocorrer em sequência. • Controle do ataque oxidativo: é recomendado, para a maioria dos alimentos, que as amostras sejam mantidas a baixas temperaturas durante a estocagem com o objetivo de reduzir as mudanças da composição através de oxidação. • Controle do ataque microbiológico: aqui encontramos vários métodos que alcançarão o objetivo em questão. Congelamento, secagem, uso de conservadores e até mesmo a combinação de mais de um deles garantirão a redução e até a eliminação dos agentes microbianos. A escolha da maneira mais apropriada vai depender da natureza do alimento, do tipo de contaminação que possa ocorrer (ou seja, do tipo do agente microbiano) do tempo, de condições de estocagem e da espécie de análise que será realizada. Em resumo, as amostras devem ser acondicionadas de maneira que evite qualquer alteração nelas. O tipo de recipiente depende de seu estado físico e do tipo de análise a ser realizada. O uso de recipientes de vidro é recomendado em casos de produtos gordurosos, úmidos e líquidos, sendo que o último pode, 21 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA também, ser conservado em frascos plásticos. Para análise de resíduos de metais, é aconselhável a escolha de recipientes de polietileno. É ideal que esses recipientes sejam alocados em invólucros de plástico ou papel resistentes e lacrados para evitar alterações na amostra. Além disso, deve ser feita vedação hermética para que se torne evidente uma eventual ruptura do lacre. Com isso, torna‑se imprescindível a rotulagem feita diretamente no invólucro da amostra a fim de evitar confusões. O rótulo deve conter as características do material. Caso não seja possível a rotulagem no invólucro, ela deve ser feita em papéis, que devem ser amarrados ou fixados a ele, por exemplo, com o uso de etiquetas. Saiba mais A Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO) possui um material com um resumo muito interessante acerca da coleta, manuseio e preparo de amostras, disponível na internet. Acesse: ANNOR, G. A. Coleta, manuseio e preparo de amostras. Greenfield; Southgate: FAO, 2009. Disponível em: <http://www.fao.org/fileadmin/ templates/food_composition/documents/Portuguese_presentations_ Food_Comp_Study_Guide/Sample_Collection__Handling_and_ Preparation‑final.pdf>. Acesso em: 28 mar. 2019. 3.3 Garantia de confiabilidade dos resultados A garantia da confiabilidade dos valores obtidos em uma análise quantitativa irá depender de alguns fatores como especificidade, exatidão, precisão e sensibilidade. Vamos às definições: • Especificidade: está relacionada com a eficiência do método para mensurar o composto de relevância e independe da existência de substâncias interferentes, ou seja, ou ele não será computado ou será descontado. No caso de ser descontado, é necessário saber como o efeito do interferente está adicionado à medida estudada. • Exatidão: esse fator mensura o quão aproximado o resultado da análise está, de fato, do resultado real já definido. Existem duas formas para medir a exatidão do método analítico. Na primeira, é determinada a porcentagem de recuperação do composto estudado encontrado na amostra e, na segunda, o resultado obtido é comparado com outro já definido como exato através de outros métodos analíticos. • Precisão: é definida pela variação de diversos valores obtidos na medida do composto pesquisado em uma mesma amostra, ou seja, o desvio padrão e a média. Nesse caso, utilizam‑se amostras de contraprova. 22 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I Lembrete Nas análises de contraprova, todas as amostras utilizadas devem garantir a representatividade do universo do material analisado, assim como na primeira amostra. • Sensibilidade: é considerada a menor quantidade do componente, ou seja, onde se conseguemensurar sem erro. A proporção entre o sinal e o ruído deve ser 2:1 e é possível aumentar a sensibilidade de duas maneiras: a primeira é o aumento da resposta de medida, por exemplo, utilizar reagentes calorimétricos durante uma medida calorimétrica para receber maior absorção da radiação; a segunda se dá através do aumento da regulagem dos equipamentos, promovendo um maior poder de leitura (quando se utiliza a análise instrumental). 3.3.1 Pontos críticos do controle de qualidade em análises É necessário ter uma atenção especial a alguns fatores importantes que podem desandar todo o restante da análise dos alimentos. O resumo dos pontos críticos é feito em cinco áreas: • Coleção e preparação da amostra: nessa área está inserido o cuidado na amostragem. Como já discutido, o tamanho e o método de coleta de uma amostra devem seguir os padrões determinados para garantir que ela seja representativa. Outro ponto importante é a questão de, enquanto trabalhando com alimentos, a amostra ser perecível, ou seja, correr o risco de estragar ou sofrer mudanças durante a análise, como perda de umidade, decomposição, separação das fases, ataques de insetos, contaminações microbiológicas, entre outros. Para controlar esse ponto crítico, é importante seguir os padrões de qualidade determinados, por exemplo, o processo de amostragem, a documentação, o controle de contaminação, a estocagem e o transporte do alimento ou da amostra para o laboratório. • Métodos de análise: além da praticidade, rapidez e economia, o método deve garantir também os preceitos vistos anteriormente de exatidão, precisão, especificidade e sensibilidade. Obviamente não é possível obter todas essas características de maneira aperfeiçoada e, por isso, deve‑se decidir de maneira estratégica qual ou quais desses atributos devem ser privilegiados. Dentre os métodos de análise, podemos mencionar: — métodos oficiais: realizados de acordo com a legislação vigente e vistoriados por agências regulatórias; — métodos padrões ou de referência: como o nome propõe, são os utilizados pela maioria dos laboratórios quando não há um método oficial. São desenvolvidos a partir de estudos colaborativos; — métodos rápidos: utilizados de maneira complementar a um teste exato para determinar se existe ou não a necessidade de um método adicional; — métodos de rotina: modificações dos métodos oficiais ou padrões conforme conveniência ou necessidade; 23 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA — métodos automatizados: pode ser qualquer um dos métodos descritos, porém realizado de maneira automatizada (através de equipamentos); — métodos modificados: modificação dos métodos oficiais ou padrões a fim de adaptá‑los ou simplificá‑los para determinada matriz, bem como para remover substâncias interferentes. É necessário o uso de procedimentos para verificar se a aplicabilidade dos métodos de rotina, automatizados e modificados, está correta para a amostra em questão: • Erros na análise de alimentos: os erros podem ser determinados (é possível apurar e computar no resultado final em qual etapa ocorreu o erro) ou indeterminados (não podem ser aferidos ou corrigidos, porém, ainda assim, podem ser submetidos à análise estatística, para maior controle). Dentro da primeira categoria, existe uma ampla lista de motivos que podem levar ao erro, por exemplo, erros de método, operacionais (erro de leitura de medida, preparações de padrão, amostragem, limpeza, entre outros), pessoais (identificação imprópria da amostra, falta de observações, erro de cálculos ou interpretações etc.) e erros oriundos de instrumentos e reagentes (instrumentos não calibrados ou reagentes impuros ou de má qualidade). • Instrumentação: os instrumentos ou equipamentos tendem a se desgastar e deteriorar com o passar do tempo. Além dos erros oriundos da falta de manutenção, calibragem e padronização, a tecnologia pode apresentar falhas de uso como a falta de verificação do nível da balança analítica ou o desrespeito ao tempo de espera para o aquecimento dos equipamentos. • Analistas: as habilidades do responsável por analisar uma amostra devem incluir a capacidade de determinar de maneira exata e precisa os componentes presentes em baixíssimas concentrações ou em matrizes demasiadamente complexas. É possível confirmar as habilidades do analista através de exames inter e intralaboratoriais de uma mesma amostra, ou seja, confirmar os resultados em outros laboratórios. 3.3.2 Mensuração da eficiência do método analítico A eficiência do método analítico escolhido pode ser medida em três etapas: • Material de referência: quando utilizado um método novo para analisar uma amostra, o resultado é comparado com outro resultado já estabelecido. É a chamada amostra de referência. O que pode limitar esse teste é o fato de muitos alimentos não possuírem um material de referência para realizar a comparação. • Relações interlaboratoriais: assim como para confirmar as habilidades de um analista, o teste interlaboratorial pode ser usado também para corroborar ou invalidar um novo ou diferente método analítico. O nome que se dá à avaliação de uma mesma amostra por diferentes laboratórios é estudo colaborativo. • Iniciação ao controle de qualidade: os cálculos estatísticos, como já estudados, podem ser usados para informar a exatidão e/ou precisão dos resultados gerados pelo novo método proposto. 24 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I 4 UMIDADE E CINZAS EM ALIMENTOS 4.1 Teor de água Talvez você já tenha notado que quanto mais fresco, ou seja, natural e cheio de água, for o alimento, mais rápido ele estraga. Por isso o teor de água ou umidade, termo mais utilizado, é um dos índices mais estudados na análise de alimentos. Além da sua importância econômica, por traduzir o teor real de partes sólidas de um alimento, a umidade também revela o grau de perecibilidade dele. A água em excesso é um importante fator para crescimento microbiano e também para instabilidades químicas, fisiológicas e nas propriedades gerais de um alimento. Tanto quantidade quanto importância da água para o organismo humano já são muito conhecidas e entre suas principais funções, pode‑se citar sua relevância como solvente universal (participação nos processos metabólicos), manutenção da temperatura corporal, do volume das células, pressão osmótica, entre outras. Apesar disso, a água é também considerada o maior adulterante dos alimentos. Embora normalmente o teor de água seja apresentado pelo valor total desse componente no alimento (umidade), não é possível saber a maneira como está distribuída e se está de fato ligada aos seus demais componentes. Quando ligada aos componentes, a água não fica disponível aos microrganismos, evitando, assim, o crescimento microbiano e, consequentemente, a deterioração precoce do alimento. Por isso é importante estabelecer uma outra variável, a atividade de água. Antes de entender as variáveis em si, é importante saber que existem dois tipos de água presentes nos alimentos: • Água livre: ligada de maneira fraca aos substratos dos alimentos ou desligada deles, o que capacita o crescimento microbiológico, favorece a ocorrência de reações químicas (por funcionar como solvente) e facilita a eliminação. • Água combinada ou ligada: a ligação com os demais compostos do alimento é forte, sendo assim, sua eliminação é muito mais difícil. Além disso, não possui espaço para ser utilizada pelos microrganismos como fator de crescimento e proliferação, além de retardar as reações químicas. Devido à presençade água nessas duas formas, a determinação do teor de água total do alimento (umidade) em laboratório (apesar de ser uma das análises bromatológicas mais importantes) perde espaço quando há necessidade de inferir sobre a conservação e vida de prateleira dos alimentos. É então importante conhecer apenas o teor de água livre presente nos alimentos (através da atividade de água) (BOLZAN, 2013, p. 31). 4.1.1 Umidade A umidade de um alimento pode ser associada à estabilidade, qualidade e composição dele e, caso excessiva, pode apresentar influência nos seguintes itens: 25 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA • Estocagem: os alimentos com alta umidade podem se deteriorar mais rápido devido à possível proliferação de fungos, inclusive aqueles que liberam toxinas, como a aflatoxina. • Embalagem: determinadas embalagens são deterioradas se o alimento possuir muita umidade. O brownimg (escurecimento) dos vegetais e das frutas desidratadas e a oxidação do ovo em pó são maiores na presença de alta umidade associada à permeabilidade de luz e oxigênio pelas embalagens. • Processamento: o percentual de umidade é importante na fabricação de diversos produtos, como o trigo na produção dos itens de panificação. A maneira mais simples de descobrir o valor de umidade de um alimento é através do método de dessecação em estufa, realizado a 105 ºC. O processo da técnica se inicia com a pulverização da amostra, ou seja, transformá‑la em pó em um recipiente de porcelana (de peso previamente conhecido) e secar em estufa por 3 horas a 105 ºC. Após esse período, deve‑se resfriar e pesar. O processo de resfriamento/ aquecimento pode ser feito por tempo determinado ou deve ser repetido até que os valores de peso sejam constantes e, então, para se obter a umidade em percentual, deve‑se aplicar a fórmula a seguir: Pi Pf Umidade, % x1 00 Pi − = Onde: Pi = peso inicial da amostra em gramas (sem o valor do recipiente) Pf = peso final da amostra (seca) em gramas (sem o valor do recipiente) A expressão “até peso constante” significa que os valores obtidos em duas pesagens sucessivas diferem, no máximo, em 0,0005 g por grama de substância (INSTITUTO ADOLFO LUTZ, 2008, p. 68). Apesar de ser a técnica mais utilizada, ela apresenta falhas pois, além de demorada, quando a secagem é feita por tempo determinado, pode não ocorrer a evaporação total da água e, assim, apresentar um resultado incorreto. Se feita até que o peso se mantenha constante, pode ocorrer uma superestimação da umidade do alimento devido à perda de substâncias voláteis ou devido a reações de decomposição. Além disso, a evaporação em estufas apresenta algumas limitações: por exemplo, produtos com alto conteúdo de açúcares ou carnes com alto teor de gordura devem ser secos em estufa, embalados a vácuo e não exceder a temperatura de 70 ºC. Nessa temperatura, alguns açúcares, como a levulose, por exemplo, entram em decomposição e o resultado dela é a liberação de água. Existem, também, outras maneiras de determinar a umidade de alimentos, porém nenhum deles é exato, rápido e simples. Alguns fatores podem complicar ainda mais o processo de determinação de umidade nos diversos métodos, tais como a separação incompleta da água e do alimento, a decomposição do produto com formação de água além do comum e a perda de substâncias voláteis no alimento. Os demais processos incluem a secagem do alimento, a submissão da amostra a reações químicas, a destilação e a interação física da água. Serão brevemente discutidas a seguir: 26 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I • Secagem por radiação infravermelha: é um método mais efetivo e rápido na secagem individual das amostras, porém pode ser lento, uma vez que a técnica permite a secagem de apenas um material por vez. A repetibilidade também não é muito fidedigna, pois podem ocorrer variações da energia gerada durante as análises. • Secagem em fornos de micro‑ondas: é rápida, porém não é um método padrão. Para esse método, a amostra precisa ser misturada a cloreto de sódio (para que não extravase o recipiente) e óxido de ferro (capaz de absorver a radiação gerada no micro‑ondas) e, consequentemente, acelerar o processo. • Secagem em dessecadores: utilizam vácuo e compostos absorventes de água. A grande limitação é a demora, pois, em temperatura ambiente, pode‑se levar até mesmo meses para a obtenção do resultado. Quando aquecido à temperatura próxima aos 50º C, o processo é acelerado, mas, ainda assim, não o suficiente, como em outros métodos. • Destilação: não é muito utilizado devido à sua demora e a algumas dificuldades específicas. As vantagens são a proteção da amostra contra os processos oxidativos e a redução das ocorrências de decomposição dela. • Métodos químicos: conhecido como Karl Fischer (porque utiliza um reagente de mesmo nome), esse método pode ser usado em amostras que não são muito compatíveis com o método de secagem a vácuo. Uma limitação é que a amostra e o reagente utilizado devem ser protegidos da umidade atmosférica, uma vez que está envolvido no processo um dissecante muito poderoso. A análise pode ser feita visualmente, devido à alteração na cor da amostra, ou através de mensuração eletromagnética. Alguns vegetais desidratados que contenham aldeído e cetonas podem reagir com a substância e formar água. • Métodos físicos: envolvem diversas técnicas como, por exemplo, absorção de radiação infravermelha, cromatografia gasosa, ressonância nuclear magnética, índice de refração, densidade, condutividade elétrica e constante dielétrica. 4.1.2 Atividade de água Abreviada como Aa ou Aw, a atividade de água é capaz de relacionar o teor de água livre com o grau de perecibilidade de um alimento. O valor de água livre é traduzido pela relação entre a pressão de vapor de água que está em equilíbrio na amostra e a pressão de vapor d’água fora do alimento, em temperatura idêntica. Logo, o cálculo da atividade de água é feito da seguinte maneira: P Aa Po = Onde: P = pressão de vapor de água na amostra Po = pressão de vapor da água fora do alimento (na mesma temperatura) 27 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA Geralmente, a atividade de água de um alimento é determinada através de maneira instrumental, utilizando um medidor de atividade de água. É fundamental que a temperatura da amostra seja aferida, pois a Aa é influenciada diretamente por ela, sendo que quanto mais elevada a temperatura, maior a atividade d’água. O valor máximo para a atividade de água é 1. Quando esse valor é encontrado, é possível concluir que a água é pura, ou seja, não possui solutos em sua composição ‑ dessa forma, os valores de atividade d’água nos alimentos serão sempre menores que 1. Na tabela a seguir, estão alguns valores de umidade e de Aa geralmente encontrados nos alimentos. Tabela 1 ‑ Umidade e atividade de água típica de alguns alimentos Alimento Umidade (%) Aa Carne fresca 60 0,98 Queijo 37 0,97 Compotas 28 0,88 Salame 30 0,83 Frutas secas 18 0,76 Mel 20 0,70 Macarrão seco 12 0,50 Fonte: Bolzan (2013, p. 35). Quanto maior a atividade de água, maior o grau de perecibilidade do alimento. Enquanto alimentos com Aa > 0,85 são os preferidos dos microrganismos causadores de problemas à saúde, os alimentos com Aa < 0,6 são considerados seguros. Tabela 2 ‑ Influência da atividade de água na flora microbiana dos alimentosAa Microrganismos ≥ 0,98 A maioria dos microrganismos capazes de alterar os alimentos e com potencial patogênico se multiplicam nessas condições. 0,98 ‑ 0,93 As enterobacteriáceas, incluindo a Salmonella, se multiplicam nessa faixa e nas superiores a ela. 0,93 ‑ 0,85 Aqui é a zona de multiplicação dos Staphylococcus aureus e diversos fungos produtores de micotoxinas. As leveduras e fungos são os primeiros agentes a causarem alterações em alimentos. 0,85 ‑ 0,60 Não há multiplicação de microrganismos patogênicos, porém há alteração por microrganismos xerófilos, osmófilos e halófilos. ≤ 0,60 Não há multiplicação de microrganismos. Fonte: Vicenzi (2005, p. 11). 28 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I Saiba mais A Embrapa possui um documento complementar acerca dos métodos e efeitos da secagem de alimentos. Consulte‑o: CELESTINO, S. M. C. Princípios de secagem de alimentos. Brasília: Embrapa, 2010. Disponível em: <https://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/ bitstream/doc/883845/1/doc276.pdf>. Acesso em: 1° abr. 2019. 4.2 Teor de sais minerais Os alimentos também possuem cinzas. Elas nada mais são do que os resíduos inorgânicos, ou seja, aqueles componentes que não possuem origem vegetal ou animal, podendo ser provenientes do uso de inseticidas, agrotóxicos, estanho (gerado a partir de corrosão de latas), entre outros. O teor de cinzas é, também, um ponto de partida fundamental para a determinação da presença de minerais específicos. É usado tanto para fins nutricionais quanto de segurança. A determinação do teor de cinzas em uma amostra é obtida após a queima da matéria orgânica que ocorre entre 550 ºC a 570 ºC e sua transformação em CO2, H2O e NO2. 4.2.1 Constituição de cinzas São considerados macronutrientes os minerais requeridos em uma quantidade diária acima de 100 mg e que estão, na maioria das vezes, presentes em altas concentrações nos alimentos. São exemplos de macronutrientes K, Na, Ca, P, S, Cl e Mg. Já os minerais requeridos abaixo de 100 mg/dia, são considerados micronutrientes e estão presentes em pequenas quantidades nos alimentos. São eles o Al, Fe, Cu, Mn e Zn. Além desses, podemos citar também os elementos traços, que podem estar presentes nos alimentos em quantidades extremamente baixas. Desses componentes, alguns podem ser necessários ao organismo e outros tóxicos, como no caso de contaminantes químicos. Os principais elementos traços são Ar, I, F, Cr, Co e Cd. Devido às perdas por volatilização e a algumas interações que podem ocorrer entre os componentes da amostra, a cinza não é necessariamente um reflexo da composição de minerais do alimento. Óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos e cloretos são as formas como os minerais aparecem nas cinzas. É possível, ainda, que ocorram alterações, como a transformação de oxalato de cálcio em carbonatos ou óxidos. Logo, o conteúdo das cinzas irá depender do alimento em si (conforme quadro a seguir) e do método utilizado para a determinação dela. 29 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA Quadro 1 ‑ Alimentos com maiores concentrações de minerais nas cinzas Mineral Alimentos Ca Produtos lácteos, cereais, nozes, alguns peixes e certos vegetais. P Produtos lácteos, grãos, nozes, carne, peixe, ovos e legumes. Fe Grãos, farinhas e produtos farináceos, cereais assados e cozidos, nozes, carne, aves, frutos do mar, peixes, ovos e legumes. Na Sal (pequenas quantidades em produtos lácteos, frutas, cereais, nozes, carne, peixes, aves, ovos e vegetais). Mg Nozes, cereais e legumes. Mn Cereais, vegetais, algumas frutas e carne. Cu Frutos do mar, cereais e vegetais. S Alimentos ricos em proteínas e alguns vegetais. Co Vegetais e frutas. Zn Frutos do mar e, em pequena quantidade, em grande parte dos alimentos. Fonte: Vicenzi (2005, p. 18). 4.2.2 Funções dos minerais no organismo Os minerais exercem diversas funções no organismo. Entre elas podemos citar a função constituinte, que engloba a rigidez de ossos e dentes; compostos de metabolismo, como enzimas, vitaminas e hormônios; comportamento como o de íons, mantendo o equilíbrio osmótico; importância para o equilíbrio ácido‑base; entre outros. Além disso, são parte constituinte dos tecidos brancos, por exemplo, o fósforo encontrado no cérebro. No quadro a seguir, encontra‑se um resumo dos principais minerais com suas funções, fontes, necessidades e consequências da carência. Quadro 2 ‑ Funções, fontes, necessidades e deficiência de minerais Mineral Função Fontes Necessidades diárias* Consequências da deficiência Cálcio Formação de ossos e dentes, funcionamento adequado do sistema nervoso central e muscular e da coagulação sanguínea. Leites e derivados, frutas secas, legumes e vegetais verde‑escuros. 1.000 mg Osteomalácia, osteopenia, raquitismo, excitação de nervos e músculos. Cloro Considerado íon antagonista ao sódio, o cloro é importante para a manutenção da pressão osmótica das células e para o bom funcionamento renal. Além disso, é um componente do suco gástrico (HCl). Alimentos salgados (com sal ‑ NaCl) 2,3 g (cloreto) Dores de cabeça, câimbras e má circulação. Ferro Presente no sangue (hemoglobina), é necessário para que ocorra o transporte de oxigênio para os tecidos. Carnes, especialmente vísceras, cereais integrais, hortaliças e vegetais verde‑escuros. H: 8 mg M: 18mg Anemia, fadiga e fraqueza muscular. 30 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I Potássio Manutenção da pressão osmótica e facilitação do transporte de água para os tecidos. Frutas, hortaliças, batatas, carnes e leite. 4,7 g Fraqueza muscular, letargia e alteração da função cardíaca. Magnésio Formação de ossos, atividade muscular e nervosa e processos metabólicos. Cereais, legumes, leites e derivados e hortaliças. H: 420 mg M: 320 mg Transtornos metabólicos e excitação muscular. Sódio Responsável pela retenção hídrica dos tecidos, o que é importante para a manutenção da pressão osmótica e do metabolismo hídrico, contração muscular e diversos processos metabólicos. Sal 1.500 g Dores de cabeça, câimbras e má circulação. Fósforo Formação de ossos e dentes, componente de enzimas, atuação no metabolismo energético. Carnes, leite e derivados, ovos, pescados e cereais. 700 mg Não são conhecidas. Iodo Essencial na síntese de hormônios tireoidianos. Algas marinhas, peixes, frutos do mar, ovos e sal (iodado). 150 µg Aumento da tireoide (bócio) e hipotireoidismo. Cobre Componente de enzimas que atuam no metabolismo do ferro. Vísceras, fígado, pescados, cacau e hortaliças verdes. 900 µg Aumento de ferro no fígado e distúrbios sanguíneos. Zinco Componente de enzimas. Vísceras, carnes, leites e derivados, pescados e moluscos. H: 11 mg M: 8 mg Retardo no crescimento, inapetência e aumento da vulnerabilidade a infecções. *Para adultos entre 31 a 50 anos. Adaptado de: Institute of Medicine (2006). Os minerais são, em sua maioria, hidrossolúveis, o que faz com que se percam em preparações realizadas por muito tempo em imersão. A melhor forma de preparo para manter as propriedades dos minerais nos alimentos é o uso de vapor. 4.2.3 Determinação de minerais nos alimentos A determinação da cinza (total, solúvel e insolúvel) é usada como indicativo de diversas propriedadesdos alimentos como, por exemplo, índice de refinação para açúcares e farinhas; propriedades funcionais, como conteúdo de fibras em geleias de frutas e qualidade, pois muitas vezes altas concentrações de cinzas insolúveis em ácido podem significar a presença de areia nos alimentos. É possível realizar, também, a determinação dos componentes individuais das cinzas. Esses componentes podem ser segregados entre aqueles que são essenciais para o metabolismo normal, devendo ser consumidos pela dieta, e aqueles que não exercem nenhuma função no organismo, podendo, inclusive, ter efeitos maléficos à saúde como, por exemplo, Pb e Hg. Outas classificações importantes para a indicação de pureza ou adulteração dos alimentos, além da cinza insolúvel em ácido, são a cinza solúvel em água e a alcalinidade da cinza. Normalmente, a técnica utilizada para a determinação da quantidade total de cinzas nos alimentos é a obtenção de resíduo mineral total por incineração e, nesse caso, a análise é realizada com a amostra seca. Essa técnica também é utilizada para determinar a quantidade de cinza solúvel em água e insolúvel em ácido. 31 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA Para isso, a amostra já seca precisa passar por um processo de aquecimento num intervalo entre 500 ºC e 600 ºC em uma mufla, estufa utilizada para altas temperaturas. Essa variação de temperatura será definida de acordo com o tipo de alimento analisado: • 525 ºC: frutas e seus produtos derivados, vegetais, carnes, açúcar e açucarados. • 550 ºC: cereais, leites e derivados (exceto a manteiga, que utiliza 500 ºC), peixes e frutos do mar no geral, temperos, condimentos e vinho. • 600 ºC: grãos e ração. O tempo também irá variar de acordo com o tipo de alimento, sendo que, para grãos e ração, é de duas horas. Porém, para os demais, é consenso que a amostra está totalmente transformada em cinzas quando estiverem brancas ou cinzas e com peso constante. Caso o tempo de aquecimento esteja demasiadamente longo, é indicado que a amostra seja umedecida, seca e reaquecida até atingir a cor esperada. O processo pode ser acelerado com o uso de glicerina, álcool e oxidantes químicos. O teste pode ser realizado em triplicada, ou seja, com três amostras de mesmo peso do mesmo alimento, para assegurar o resultado, utilizando a média. Para a aplicação na fórmula, é necessário conhecer o peso da amostra antes e depois da incineração, ou seja, das cinzas: N Cinzas, % x1 00 P = Onde: N = peso das cinzas P = peso da amostra Observação Muitas vezes, o material utilizado para a determinação de cinzas é o mesmo utilizado para a determinação de umidade, pois a amostra necessita ser previamente seca em estufa. Para o manuseio do recipiente contendo as cinzas, é necessário muito cuidado, devido ao seu peso extremamente leve, que pode esvoaçar. O ideal é cobri‑lo com vidro de relógio durante todo o processo. Dependendo da cinza, é necessário que a sua pesagem seja realizada imediatamente após a incineração em consequência de sua higroscopia, ou seja, sua capacidade de absorver a umidade do ar. Um exemplo de cinzas higroscópicas são as provenientes de frutas, devido à presença de carbonato de potássio. O uso do método por cinza seca é simples e útil, podendo ser usado em análises de rotina, porém, apesar disso, trata‑se de uma técnica demorada (pode‑se acelerar seu tempo através de agentes aceleradores) e 32 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 Unidade I possui algumas limitações como, por exemplo, reações entre metais e volatilização deles em temperaturas mais altas, como acontece com o Ar, Hg e Pb. Sendo assim, na determinação dos minerais individuais presentes nos alimentos, é necessário utilizar outra técnica, conhecida como cinza úmida. A técnica de cinza úmida é mais rápida, porém, além de não ser prática para o uso em rotinas, uma vez que exige uma maior supervisão, não serve para amostras grandes e utiliza reagentes muito corrosivos. Essa técnica pode utilizar um ou mais ácidos ‑ sendo mais comum usar a mistura deles. O ácido sulfúrico não é um agente oxidante tão forte, o que pode levar à demora no processo de decomposição e, portanto, necessita de adição de outros elementos, como o sulfato de potássio, para acelerar o processo. O ácido nítrico é considerado um bom oxidante, porém precisa de acompanhamento, já que pode evaporar antes de o processo terminar ou levar à formação de óxidos insolúveis. A mistura de três ácidos, H2SO4‑HNO3‑HClO4, é um reagente universal, mas requer controle exato de temperatura e alguns minerais (como arsênio, chumbo, ouro, ferro, etc.) podem ser volatilizados (VICENZI, 2005, p. 22). A análise dos elementos individuais é realizada após o processo de obtenção de cinza úmida, através dos reagentes; os métodos utilizados para essa avaliação são absorção atômica, emissão de chamas, calorimetria, turbidimetria e titulometria. Com exceção do último, todos são métodos instrumentais que utilizam equipamentos sofisticados e de alto custo. As regras para o alcance de resultados mais precisos e exatos são: • Todos os materiais utilizados para a determinação das cinzas devem ser os mais puros e inertes possíveis. Para isso, é recomendada a utilização de quartzo, platina e polipropileno. • A limpeza também é fundamental para garantir a redução de interferentes e a adsorção dos elementos, ou seja, a retenção de moléculas da amostra na superfície do material. • É necessário utilizar reagentes puros. • A preservação do ar do laboratório contra contaminantes é vital. • Devem‑se reduzir ao mínimo possível as manipulações durante as etapas do processo. • Devem‑se utilizar análises interlaboratoriais a título comparativo. Resumo O alimento é todo o material que se torna capaz de satisfazer as necessidades do organismo para a manutenção, o crescimento e a restauração dos tecidos corporais, além de ser consumido para fins sociais ou outros (por exemplo, religiosos). A partir do estudo, torna‑se 33 Re vi sã o: G io va nn a Ol iv ei ra - D ia gr am aç ão : I sm ae l X av ie r - d at a 18 /0 4/ 20 19 BROMATOLOGIA possível determinar a diferença entre alimentos contaminados, alterados, falsificados e adulterados e suas características individuais, evitáveis ou não e, com isso, obter um maior grau de distinção entre os alimentos aptos e os não aptos para o consumo. As aplicações da análise de alimentos acerca de sua composição são fundamentais para o controle de qualidade de rotina, para a fiscalização e para a pesquisa. No geral, as análises mais utilizadas são as de natureza quantitativa e determinam a composição de maneira específica ou centesimal a cada 100 g de alimento. Para tais análises, usam‑se os meios convencionais, a partir de equipamentos manuais presentes nos laboratórios, ou instrumentais, que necessitam de equipamentos eletrônicos aprimorados. É necessário também ter pleno conhecimento do que se deseja analisar em um alimento e de qual natureza ele é, pois a finalidade da análise e a matriz alimentar influenciarão todo o processo analítico, assim como os recursos disponíveis para tanto. As etapas da análise são complexas e dependentes da separação de amostras de tamanho e peso determinados e pré‑preparadas conforme seu estado físico. É necessário também que, após a análise, sejam realizadas confirmações estatísticas e a comparação de amostras de maneira intralaboratorial, ou seja, de mais de um laboratório, para que