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DETERMINAÇÃO DE LIPÍDEOS ALIMENTO % DE LIPÍDEOS Manteiga e margarina 81 Molhos e saladas 40-70 Leite fresco 3,7 Leite em pó 27,5 Sorvetes 12 Cereais 3-5 Carnes 16-25 Peixes 0,1-20 Ovos 12 Chocolates 35 Frutas 0,1-1 (abacate 26%) vegetais 0,1-1,2 Fonte: Cecchi, H.M. (2001). Conteúdo médio de lipídeos de alguns alimentos A determinação de lipídeos pode ser utilizada para algumas finalidades: •Interesse nutricional ou de análise de alimentos •Concentração de Lipídeos Totais •Tipos de Lipídeos presentes (gordura saturada, gordura insaturada, gorduras trans) •Frações lipídicas: AGL,TG, colesterol •Propriedades físico-químicas dos Lipídeos, ex. cristalização, ponto de fusão, ponto de fumaça, propriedades reológicas, densidade, cor •Organização estrutural dos Lipídeos em um determinado alimento DETERMINAÇÃO DE LIPÍDEOS Quantificação de lipídeos totais (extração) Separação de classes de lipídeos (métodos instrumentais) Caracterização da qualidade dos lipídeos (análises físico-químicas) Metodologias de Quantificação de Lipídeos: Metodologias de análise: 1. Extração com solvente a quente 2. Extração com mistura de solventes a frio – Método de Bligh-Dyer 3. Extração da gordura ligada a outros compostos, por hidrólise ácida e alcalina Caracterização de óleos e gorduras: 1. Índice de iodo 2. Índice de saponificação 3. Caracterização da rancidez de óleos e gorduras - rancidez hidrolítica – índice de acidez - rancidez oxidativa – índice de peróxido / Índice de TBA Métodos instrumentais mais sofisticados: •CG (gas chromatography) •TLC (thin layer chromatography) •HPLC (high performance liquid chromatography) •NMR (nucler magnetic ressonance) •SFE (solid phase extraction) •FTIR (Fourier Transform Infrared spectroscopy) 1. EXTRAÇÃO COM SOLVENTE A QUENTE -escolha do solvente Lipídeos neutros (AGL, mono, di e trialcilgliceróis) podem ser extraídos com solventes apolares (éter de petróleo, hexano, clorofórmio, dióxido de carbono supercrítico) -Lipídeos mais polares como fosfolipídeos, glicolipídeos e esfingolipídeos com solventes mais polares(metanol, éter etílico, acetona, etc...) -esteróis, ceras, pigmentos lipossolúveis e vitaminas podem ser extraídos parcialmente. -amostra deve ser previamente seca -cuidados no preparo da amostra – evitar degradação (enzimas lipolíticas devem ser inativadas), oxidação (enzimas oxidativas de AG polinsaturados) -alimentos que contêm alto teor de CHO e proteínas (derivados do leite, pão, produtos fermentados, produtos animais) precisam ser preparados por hidrólise ácida ou alcalina – interações hidrofóbicas, forças de van der waals e ligações iônicas -controlar temperatura e tempo de extração I) A eficiência da extração a quente depende de alguns fatores: -natureza do material a ser extraído -tamanho das partículas -umidade da amostra -natureza do solvente -semelhança entre as polaridades do solvente e da amostra -ligação dos lipídeos com outros componentes da amostra -circulação do solvente na amostra -a velocidade do refluxo não deve ser nem muito alta nem muito baixa -quantidade relativa entre solvente e amostra EXTRAÇÃO COM SOLVENTE A QUENTE II) Tipos de solvente: -éter de petróleo e éter etílico ÉTER ETÍLICO: poder de extração mais amplo: pode extrair também vitaminas, esteróides, resinas e pigmentos o que pode ser um erro qdo se quer apenas saber o teor de triglicerídeos mais caro, mais perigoso epode acumular água durante a extração, o que pode dissolver materiais não-lipídicos ÉTER DE PETRÓLEO: mais utilizado -em alguns casos se usa uma mistura de solventes, como no caso de produtos lácteos EXTRAÇÃO COM SOLVENTE A QUENTE III) Tipos de equipamentos: A) Soxhlet -utiliza refluxo de solvente -o processo de extração é intermitente -Pode ser utilizado apenas com amostras sólidas EXTRATOR SOXHLET EXTRAÇÃO COM SOLVENTE A QUENTE EXTRATOR SOXHLET EXTRATOR SOXHLET Vantagens: -a amostra não fica em contato com o solvente, evitando assim a exposição a temperatura alta de ebulição do solvente e a decomposição da gordura da amostra -A quantidade de solvente é maior porque o volume total tem que ser suficiente para atingir o sifão do equipamento Desvantagens: -Pode ocorrer saturação do solvente que permanece em contato com a amostra antes de ser sifonado, o que dificulta a extração B) Goldfish - também utiliza refluxo de solvente -o processo de extração é contínuo e mais rápido -Pode ser utilizado apenas com amostras sólidas Desvantagem: -A amostra fica em contato com o solvente muito quente, o que pode provocar a degradação da gordura Vantagem: -utiliza menos solvente e é mais rápido 8 a amostra fica permanentemente em contato com o solvente) EXTRAÇÃO COM SOLVENTE A QUENTE 2. EXTRAÇÃO COM MISTURA DE SOLVENTE A FRIO – MÉTODO DE BLIGH-DYER Folch, J., Lees M., Stanley G.H.S.(1957) J. Biol. Chem. 226, 497-509. Clorofórmio : metanol, (2:1 v:v) A água endógena da amostra é o terceiro solvente do sistema ternário O extrato é misturado e equilibrado com ¼ do volume de solução salina Quando a mistura se divide em duas fases: a mais baixa é composta de clorofórmio:metanol:água (86:14:1v:v:v)contendo os lipídeos e a mais alta é composta dos mesmos solventes na proporção (13:48:47 v:v:v) contendo a fração não-lipídica. É importante que a proporção de clorofórmio:metanol:água na fase combina seja o mais próximo de 8:4:3 v:v:v, se não pode haver perdas seletivas de lipídeos. Bligh and Dyer (Can J Biochem Physiol 1959, v.37, p.911-917) Adaptação do Folch -extração de lipídeos de tecidos que contém um teor relativamente baixo de lipídeos e contém altas proporções de água -mistura de 3 solventes: clorofórmio- metanol – água -inicialmente a amostra é misturada com metanol e clorofórmio (ou hexano- isopranol), numa proporção de maneira que forme uma só fase com a amostra. -é necessária uma extração exaustiva (re-extração) com clorfómio para aumentar a extração dos compostos polares, filtra-se o extrato e a re-extração é feita com o resíduo -Em seguida adiciona-se mais clorofórmio e água até que forme duas fases distintas, uma de clorofórmio contendo os lípideos, e a outra com metanol + água, contendo as susbtâncias não-lipídicas. -A fase de clorofórmio com gordura é isolada, e após evaporação do clorofórmio, obtemos a quantidade de gordura por pesagem EXTRAÇÃO COM SOLVENTE A FRIO MÉTODO DE BLIGH-DYER Vantagens: -Extrai todas as classes de lipídeos, inclusive os polares -Extração é feita sem aquecimento e os extratos podem ser usados para avaliação de deterioração dos lipídeos (IP, AGL), além do teor de carotenóides, Vit E, composição de AG e esteróis -Pode ser utilizado em produtos secos ou com alto teor de umidade -A determinação completa não necessita de equipamentos especializados e sofisticados EXTRAÇÃO COM SOLVENTE A FRIO EXTRAÇÃO COM SOLVENTE A FRIO 3. EXTRAÇÃO DA GORDURA LIGADA A OUTROS COMPOSTOS, POR HIDRÓLISE ÁCIDA E ALCALINA -alimentos em que a gordura está ligada à CHO e proteínas (ex. leite, pão,produtos animais) precisam ser preparados por hidrólise ácida ou alcalina para liberar a gordura para quantificação – interações hidrofóbicas, forças de van der waals e ligações iônicas GORDURADO LEITE: emulsão óleo e água, cercada de um um filme de proteína É NECESSÁRIO QUEBRAR ESSE FILME PARA EXTRAIR A GORDURA....... COMO HIDRÓLISE ÁCIDA OU ALCALINA A) Hidrólise ácida A1. Processo de Gerber - Método de rotina para leite e produtos lácteos - Amostra é tratada com ácido sulfúrico e adicionado álcool isoamílico (facilita a separação da gordura e reduz efeito de carbonização do H2SO4 sobre ela) - Após digestão, a amostra é centrifugada, num tubo chamado butirômetro, que já vem calibrado com uma escala volumétrica - A gordura separada da fase aquosa contendo a proteína é medida volumetricamente diretamente no butirômetro. REQUISITOS PARA OBTENÇÃO DE BONS RESULTADOS: O ácido sulfúrico deve ter uma densidade de 1,82. Obs. O ácido concentrado possui um densidade de 1,84, deve ser ajustado. PERIGO A leitura final da gordura no butirômetro deve ser feita a 71oC Lactobutirômetro e Centrífuga de Gerber A) Hidrólise ácida A2. Processo de Babcock (parecido com Gerber) - Também utiliza ácido sulfúrico para hidrólise da proteína - Quantidades de leite H2SO4 mudam - Adição de água quente em vez de álcool isoamílico - Também é volumétrico, mas é 2 a 3 vezes mais lento que Gerber Gerber e Babcock não determinam os fosfolipídeos Para Leite integral TUDO BEM (1% de fosfolipídeo na gordura total) Manteiga tem 24% de fosfolipídeos usa-se Goldfish ou Soxhlet B) Hidrólise alcalina Método de Rose-Gottlieb e Mojonnier - A hidrólise da ligação proteína-gordura é feita com hidróxido de amônia e álcool - A gordura separada é extraída com éter de petróleo e éter etílico - Bastante aplicado para laticínios ÓLEOS E GORDURAS: CONTROLE DAS CONDIÇÕES HIGIÊNICAS 1. Características de Identidade – São constituídos principalmente de triglicerídeos [Fig.1] – São vegetais e animais quanto à origem – Podem conter pequenas quantidades de outros lipídios Figura 1: Triglicerídios H2C O C O R1 O COHC H2C O C O R2 R3 Hidrólise Esterificação H2O OHH2C HC OH OHH2C R3 R2 O C C O R1 O C OH OH OH TRIGLICERÍDEO GLICEROL ÁCIDO GRAXO + + H2O _ 1.1. Definição 1.1.1. Lipídios presentes em menores concentrações – Vitaminas: A,D,E e K – Esterois: -Colesterol (animal)(fração insaponificável); ocorre em vegetal -Sitosterol (vegetal) (fração insaponificável) – Ácidos graxos livres – Fosfolipídeos [Fig. 2] Figura 2: Fosfolipídeos O O POH2C OH CH2CH2 (CH3)3N Ácido Fosfórico Álcool Aminado (Colina) FOSFATIDIL COLINA (LECITINA) R2HC O C O R1 O COH2C 1.2. Classificação – Óleo ou gordura vegetal – Óleo ou gordura animal – Compostos gordurosos – Margarina 1.3. Designação – Origem vegetal – Sementes – Óleo de milho – Gordura de coco – Frutos – Azeite de oliva – Azeite de dendê – Origem animal – Gordura bovina – Gordura suína – Óleo de peixe 1.4. Composição – Ácidos graxos saturados [variam qto ao n° de átomos de C] – Ácido butírico C4:0 – Ácido palmítico C16:0 – Ácido esteárico C18:0 – Ácidos graxos insaturados [diferem qto ao] – N° de átomos de C – N° de duplas ligações – Localização das duplas ligações – Etc Ácidos graxos saturados Símbolo Nome comum Nome sistemático Estrutura PF ºC 4:0 Ácido butírico Àc. butanóico CH3(CH2)2COOH -7,9 12:0 Ácido láurico Àc. dodecanóico CH3(CH2)10COOH 44,2 14:0 Ácido mirístico Ác. tetradecanóico CH3(CH2)12COOH 52 16:0 Ácido palmítico Ác. hexadecanóico CH3(CH2)14COOH 63,1 18:0 Ácido esteárico Ác. octadecanóico CH3(CH2)16COOH 69,6 20:0 Ácido araquídico Ác. eicosanóico CH3(CH2)18COOH 75,4 Ácidos graxos insaturados e nomenclatura Símbolo Nome comum Nome sistemático Estrutura PFºC 16:1 D9 Ác. palmitoléico Ác. hexadecenóico CH3(CH2)5CH=CH-(CH2)7COOH -0,5 18:1 D9 Ác. oléico Ác. 9-octadecenóico CH3(CH2)7CH=CH-(CH2)7COOH 13.4 18:2 D9,12 Ác. linoléico Ác. 9,12 - octadecadienóico CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COO H -9 18:3 D9,12,15 Ác.- linoléico Ác. 9,12,15 - octadecatrienóico CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH -17 20:4 D5,8,11,14 Ác. araquidônico Ác. 5,8,11,14- eicosatetraenóico CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COO H -49 20:5 D5,8,11,14,17 EPA Ác. 5,8,11,14,17- eicosapentaenóico CH3CH2(CH=CHCH2)5(CH2)2COOH -54 22:6 D4,7,10,13,16,19 DHA Ác. docosohexaenóico 22:6w3 2. Fatores Essenciais da Qualidade 2.1. Características Sensoriais [sabor, odor, cor, aspecto] 2.2. Características Microscópicas [ausência de sujidades] 2.3. Características Microbiológicas – Não há crescimento qdo óleo/gordura estão puros – A presença de água (+ nutrientes) permite crescimento de microorganismos: lipaseoxidação 2.4. Características Físico-Químicas 2.5. Rotulagem 2.4. Características Físico-Químicas 2.4.1. Densidade Relativa 2.4.2. Índice de Iodo 2.4.3. Índice de Refração 2.4.4. Material Insaponificável 2.4.5. Ponto de Fusão 2.4.6. Índice de Peróxido 2.4.7. Índice de Acidez 2.4. Características Físico-Químicas 2.4.1. Densidade Relativa (g/cm3) Quanto < o peso molecular dos TG + alto será o seu grau de insaturação; é importante na definição de equipamentos de manuseio 2.4.2. Índice de Iodo - Quantidade em g de iodo que se liga às duplas ligações por 100g de óleo ou gordura. - O índice de iodo representa o grau de insaturação. - Usado para classificar óleos e gorduras e controle de alguns processos; Figura 4: Insaturação H2C HC H2C ácido oléico (C18:1) ácido esteárico (C18:0) ácido esteárico (C18:0) A) B) ácido esteárico (C18:0) ácido esteárico (C18:0) ácido linolênico (C 18:3) H2C HC H2C Índice de Iodo de B = 3 x Índice de Iodo de A ÓLEOS ÍNDICE DE IODO coco 7,5-10,5 milho 103-128 Semente de algodão 99-113 Semente de uva 35 Linhaça, girassol 155-205 oliva 80-88 palma (dendê) 44-54 soja 120-141 manteiga 25-42 banha 53-77 2.4.2. Índice de Iodo 2.4.3. Índice de Refração Em função de sua natureza, óleos e gorduras desviam com intensidade variável os raios de luz que os atravessam. A análise é feita à temperatura ambiente e o resultado corrigido para 40°C. Utilizado no controle de processos de Hidrogenação: IR da gordura com o comprimento da cadeia e com o grau de insaturação dos ácidos graxos. 2.4.4. Material Insaponificável São todos os acompanhantes dos óleos e gorduras que não são saponificáveis por álcalis fortes e solúveis éter etílico ou de petróleo. Amostra saponificada Diluição com água Extração com éter Extração com água Evaporação do solvente Aquecimento a 105°C Material Insaponificável: Tocoferóis Esteróis Carotenóides Álcoois superiores Etc 3. Caracterização da rancidez - Mede o grau de deterioração da gordura: A) RANCIDEZ HIDROLÍTICA: hidrólise da ligação éster por lipase e umidade B) RANCIDEZ OXIDATIVA: autoxidação dos acilgliceróis com ácidos graxos insaturados por oxigênio atmosférico. A) RANCIDEZ HIDROLÍTICA– Índice de Acidez (I.A.) Decomposição das gorduras pelas lipases forma AGL (é acelerada pelo calor e luz, provoca sabor-odor desagradável) Manteiga: AGL de baixo peso molecular Em gorduras em AG não voláteis o sabor-odor característico não aparece simultaneamente à deterioração - índice da acidez = mg de KOH requerido para neutralizar os AGL em 1 g de amostra 3. Caracterização da rancidez Figura 2 – Hidrólise do triglicerídeo (óleo ou gordura) com liberação de um ácido graxo livre GLICEROL ÁCIDO GRAXO ÁCIDO GRAXO ÁCIDO GRAXO LIVRE 2.4.8. Índice de Acidez É a quantidade em mg de KOH necessária para neutralizar os ácidos graxos livres por grama de óleo ou gordura. Figura 5: Hidrólise Enzimática Hidrólise Lipase ÁCIDO GRAXOGLICEROLTRIGLICERÍDEO + OH OH OH C O R1 O C C O R2 R3 H2C OH OHHC H2C OHR3 R2 O COH2C HC O C O R1 O COH2C Índice de Acidez: Fundamento • Fundamento: Baseado na titulação de ácidos graxos livres- AGL, presentes em óleos e gorduras, com KOH 0,01N. • • AGLs + KOH + fenolftaleína Sais de K dos AGLs correspondentes + H2O • (incolor) (róseo) • • Nº Eq do AGL = Nº Eq do KOH = Nº Eq do Ácido Oléico • • Ex: Amostra – Branco = 10 mL • • Nº Eq.= N x Vol (L) m= Nº Eq x Eq (KOH=56,10g) • = 0,01 x 0,01 x 1(FC) = 0,0001 x 56,10 g • = 0,0001 = 5,61 mg KOH/ 2g de lipídio • = 2,81 mg KOH/g de lipídio • Resultado: 2,81 mg KOH/ g de lipídio; • 0,281 g de ácido oléico/ 100g de lipídio • Resultado: expresso em mg KOH/g amostra; • g de ácido oléico/100g amostra 3. Caracterização da rancidez oxidativa Peróxidos são produtos formados pela oxidação de óleos e gorduras com formação de radicais livres e consequentemente de radicais peróxidos. O radical livre produzido provoca novas reações de oxidação o que gera multiplicação de radicais livres e de peróxidos. Oxidação de lipídios Mecanismo de radicais livres INICIAÇÃO PROPAGAÇÃO TERMINAÇÃO RH R R + ½ O2 RO ROO + LH ROOH + L L + L L - L L + LOO LOOL LOO + LOO- LOOOOL Luz, radiação … (Acyl) (Alcoxyl) (Peroxyl) (Peroxide) R + O2 ROO Não radicais B) RANCIDEZ OXIDATIVA – Índice de Peróxido (I.P.) / Índice de TBA - Todos os tipo de gordura possuem TG insaturados - A deterioração oxidativa destrói vitaminas lipossolúveis e AGE além de formar sub-produtos com sabor e odor forte desagradáveis - os hidroperóxidos são os produtos primários predominantes - Índice de Peróxidos: o mais usado para medir oxidação de óleos e gorduras. Peróxidos são os primeiros compostos formados quando a gordura deteriora. É a quantidade em mEq de peróxido ou mEq de O2 contida em 1 Kg de óleo ou gordura. Efeitos da oxidação lipídica: - Rancidez - Alteração sensorial - Sabor, odor, textura - Diminuição do valor nutritivo - Produtos formados tóxicos - Aldeído malônico - Óxidos de colesterol Índice de Peróxido • Fundamento: Baseado na titulação do iodo (I2) resultante da reação entre o hidroperóxido (ROOH) com o iodeto de potássio (KI), empregando o tiossulfato de sódio (Na2S2O3) e o amido como indicador, que na presença de I2 torna-se azul. • amido 2Na2S2O3 ROOH + 2KI + 2H+ I2 + 2KOH + H2O 2NaI + Na2S4O6 • (azul) (incolor) (tetrationato Na) • • Nº Eq do Na2S2O3 = Nº Eq do I2 = Nº Eq do Hidroperóxido (ROOH) = Nº Eq do peróxido (ROO) = Nº Eq do O2 • Ex: Amostra – Branco = 9 mL • Nº Eq = N x Vol (L) Resultado : 0,09 mEq peróxido/5g lipídio • = 0,01 x 0,009 x 1(FC) 18 mEq peróxido/kg lipídio • = 0,00009 • mEq = 0,09 • Resultado: expresso em mEq de peróxido/1 kg lipídio • Figura – Concentração de peróxidos e aldeídos no processo de oxidação de óleos e gorduras. - Índice de TBA : a oxidação de gorduras produz compostos que reagem com ácido-2-tiobarbitúrico dando produtos de coloração vermelha vermelho
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