RELATORIO PRATICA 6 - REAÇÃO DE MAILLARD

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FACULDADE DE CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS
CARLOS KLINGER RODRIGUES, ELISSANDRA FRANÇA GUTEMBERG SOARES
RELATÓRIO DE BIOQUIMÍCA DE ALIMENTOS
Manaus
2012
CARLOS KLINGER RODRIGUES, ELISSANDRA FRANÇA GUTEMBERG SOARES
REAÇÃO DE MAILLARD
 (
Relatório solicitado para obtenç
ão de 
Nota Parcial em Bioquímica de Alimentos
 no Curso de Farmácia, Universidade Federal do Amazonas 
–
 UFAM
.
)
Manaus
2012
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................... 4
2 OBJETIVO ................................................................................................................................ 5
3 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS......................................................................................... 5
4 CONCLUSÃO ......................................................................................................................... 10
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 11
RELATÓRIO DE BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS
	
1 INTRODUÇÃO
O fenômeno de que os alimentos escurecem à medida que são aquecidos é provavelmente conhecido desde a descoberta do fogo, há mais de 300 mil anos. As reações químicas que resultam nesse fenômeno foram primeiramente descritas em 1912 pelo bioquímico francês Louis-Camille Maillard, que publicou o primeiro estudo sistemático mostrando que aminoácidos e açúcares redutores iniciam uma complexa cascata de reações durante o aquecimento, resultando na formação final de substâncias marrons chamadas de melanoidinas (SHIBAO et al, 2011).
A Reação de Maillard é um processo que envolve uma série de reações que se iniciam com o grupamento carbonila de um aldeído, cetona ou açúcar redutor com um grupamento amino de um aminoácido, peptídeo ou proteína, formando depois a chamada base de Schiff, sofrendo o rearranjo de Amadori (isomerização de aldosilamina N-substituída) a degradação de Strecker (perda de CO2) culminando com a formação de pigmentos escuros (GAVA, 2009).
Essa reação entre carbonilas desempenha papel importante na estabilidade dos alimentos, desenvolvimento de cor e sabor e na nutrição e saúde (OETTERER, 2006).
Vários compostos aromáticos são formados principalmente na degradação de Strecker. Por exemplo, a dimetilpirazina, proveniente de aminocetonas. (BOBBIO, 1992). Ainda segundo Bobbio (1992) a velocidade da reação de Maillard é afetada por vários fatores como: temperatura, duplicada a cada 10⁰C entre 40⁰C e 70⁰C; pH em meio ácido, em que a predominância da forma protonada do grupo –NH2 do aminoácido elimina a nucleofilicidade do grupo amino, retardando fortemente a reação; a reação é máxima em pH próximo a neutralidade; natureza do carboidrato, superior no monossacarídeos do que nos dissacarídeos e hexoses, é maior na glicose que na frutose; natureza do aminoácido, maior na lisina, depois ácido glutâmico, e finalmente neutro em glicina; catalisadores, como fosfato e citrato aceleram a reação, e sulfitos inibem a reação, formando compostos sulfonados. 
Ao longo do processo são formados compostos voláteis, tais como cetonas e aldeídos, que conferem o aroma característico aos produtos termicamente processados (SHIBAO et al, 2011).
Muitos dos compostos voláteis produzidos termicamente possuem aroma potente e distinto, mais muito pouco desses compostos tem efeito de caráter impactante. Eles contribuem para aromas descritos, como de nozes, carne, assado, torrado, queimado, floral, planta e caramelo. Alguns são acíclicos, mas muitos são heterocíclicos contendo nitrogênio, enxofre e oxigenio. São compostos do aroma de café torrada, carne assada, carne cozida, nozes torradas, chocolate, cerveja, pão e outros produtos de panificação (FRANCO, 2003).
2 OBJETIVOS
- Avaliar a reação de Maillard em diferentes aminoácidos e diferentes açúcares.
- Identificar o cheiro característico de cada sistema formado através da reação de Maillard. 
- Verificar a velocidade e desenvolvimento das reações quanto a cor, formação gasosa, etc. 
3 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Foram colocados 0,5g de glicose em três tubos para a realização do experimento. Em cada tubo com glicose foi adicionado um tipo de aminoácido, conforme a tabela abaixo:
Tabela 1 – Amostras para identificação do aroma
	
	Aminoácido
	Glicose
	Água
	Tubo 1
	Leucina
	0,5g
	1mL
	Tubo 2
	Fenilalanina
	0,5g
	1mL
	Tubo 3
	Metionina
	0,5g
	1mL
Com relação ao primeiro tubo, à 100⁰ o aroma obtido foi o de chocolate, estando portanto de acordo com a literatura consultada, pois este aminoácido esta presente nas sementes de cacau e é um dos fatores que contribui para a formação do aroma característico achocolatado, juntamente com os polifénois catequinas e a glicose. Na torrefação, as sementes após serem limpas, são tostadas. A partir daí ocorre a reação de Maillard, onde a glicose irá reagir com a leucina para apurar cor, sabor e aroma do produto. Entre os muitos compostos formados, os compostos heterociclicos como pirazinas, piridinas, furanos, piranos e outros, irão contribuir significantemente para o aroma e sabor típicos do chocolate (ALVES, 2008).
Com a exposição do mesmo tubo contendo a leucina com glicose, em temperatura de cerca de 200⁰, foi percebido o aroma semelhante ao queijo queimado. De acordo com a literatura, o aroma identificado nessa faixa de temperatura é devido ao aldeído do isovalérico proveniente da leucina (BOBBIO et al, 1995).
No segundo tubo, o cheiro percebido foi aroma floral. De acordo com a literatura, em alimentos, a reação de Maillard entre açucares e aminoácidos, contendo lisina ou outros resíduos como a fenilalanina, podem gerar compostos carbonílicos que irão interferir no aroma, especialmente os compostos carbonílicos furânicos. Os produtos da interação entre a fenilalanina e os compostos dicarbonilados são o benzaldeído e o fenilacetaldeído, ambos descritos responsáveis pelo aroma floral (AZEVEDO, 2007).
No terceiro tubo, o odor identificado foi semelhante a batata assada. Esse aroma é característico da degradação de Streker do aminoácido Metionina, sendo o responsável por esse odor é o aldeído metional (BOBBIO et al 1995).  Esse caminho da degradação de Strecker partindo da metionina ou da asparagina, culmina-se na formação da acrilamida, produto neurotóxico e também um agente suspeito de carcinogenicidade segundo Na segunda parte dos ensaios experimentais para observar a reação de Maillard, foram misturados 25mL de soluções de 3M de glicose, frutose e sacarose com 25mL de uma solução de 1,5M de Ajinomoto em Erlenmeyers, conforme a tabela abaixo:
Tabela 2 – Preparo das soluções com Ajinomoto
	
	Solução Açucares 3M
	Aminoácido
	Erlenmeyer 1
	25mL de glicose
	Ajinomoto
	Erlenmeyer 2 
	25mL de sacarose
	Ajinomoto
	Erlenmeyer 3
	25mL de frutose
	Ajinomoto
O pH de cada solução foi ajustado para 7, utilizando gotas de NaOH ou HCl através do peagômetro, pois nessa faixa de pH a reação de Maillard acontece de forma mais eficiente (FRANCO, 2003).
De cada solução, 8mL foram transferidos para 12 tubos de ensaio com tampa de rosca, e foram mantidos em diferentes temperaturas e em alguns foram adicionados NaHSO3, conforme a tabela abaixo:
Tabela 3 – Analise em diferentes condições de reagentes e temperatura
	
	Solução
	Inibidor 
	Temperatura
	Tubo 1
	Glicose+AJI
	-
	Ambiente
	Tubo 2
	Glicose+AJI
	NaHSO3
	Ambiente
	Tubo 3
	Glicose+AJI
	-
	70⁰ C
	Tubo 4
	Glicose+AJI
	NaHSO3
	70⁰ C
	Tubo 5
	Frutose+AJI
	-
	Ambiente
	Tubo 6
	Frutose+AJI
	NaHSO3
	Ambiente
	Tubo 7
	Frutose+AJI
	-
	70⁰ C
	Tubo 8
	Frutose+AJI
	NaHSO3
	70⁰ C
	Tubo 9
	Sacarose+AJI
	-
	Ambiente
	Tubo 10
	Sacarose+AJI
	NaHSO3
	Ambiente
	Tubo 11
	Sacarose+AJI
	-
	70⁰ C
	Tubo 12
	Sacarose+AJI
	NaHSO3
	70⁰ C
Após os procedimentos, foi obtido os seguintes resultados:
Tubo 1 – Não houve reação observada visualmente em temperatura ambiente.
Tubo 2 – A reação resultou em uma cor meio rosada.
Tubo 3 – A reação de Maillard ocorreu com sucesso,apresentando coloração caramelo escuro. 
Tubo 4 – A reação de Maillard ocorreu, resultando em uma cor levemente amarelada.
 A reação de Maillard visa a produção de compostos por meio de substratos glicídicos e aminoácidos, podendo ocorrer lentamente a temperatura ambiente, ou em temperatura ótima 40 a 70⁰ C (FRANCO, 2003). Sendo assim, no Tubo 1 apesar de visualmente não poder ser observado, a reação de Maillard ocorreu, mais de forma lenta. No Tubo 2 não era pra ocorrer a reação devido ao uso do NaHSO3 como inibidor, porém foi observada cor levemente rosada. Não foi encontrada nenhuma referência quanto a este resultado inesperado, e como a experiência não foi repetida outras vezes para se verificar o que houve de errado, presume-se de que a alteração de cor deve-se ao material utilizado estar contaminado ou sujo por outra substancia, que alterou dessa forma a cor do resultado. No tubo 3 como esperado, houve a reação de Maillard com interação da carbonila livre da glicose com o grupo amino do aminoácido presente no Ajinomoto, e a cor caramelo escuro caracterizando a reação. No tubo 4, a reação ocorreu de forma discreta, com coloração amarelo claro. Porém isso não era o esperado já que foi adicionado o inibidor. A hipótese proposta é que a solução de glicose com o aminoácido havia impregnado a parede do tubo, dessa forma, quando o bissulfito foi adicionado, a solução que estava nas paredes não reagiu com o bissulfito. Quando o tubo foi levado ao aquecimento, a reação de Maillard ocorreu na parede dos tubos, dessa forma modificando discretamente a cor do sistema. 
Tubo 5 – Não houve reação. 
Tubo 6 – O inibidor NaHSO3, em reação à temperatura ambiente foi precipitado. 
Tubo 7 – Foi observada a mudança de cor para caramelo marrom.
Tubo 8 – Nesta reação com o bissulfito, houve leve mudança de cor para amarelo.
No tubo 5, assim como no tubo 1, não houve reação visualmente observada porque as condições ótimas para a reação não foram aplicadas, ou seja, o tubo foi mantido a temperatura ambiente. Apesar de não ser vista a olho nu, a reação ocorreu, porém de forma lenta. No tubo 6 No tubo 7, a reação de Maillard ocorreu com sucesso esperado, pois a carbonila livre da frutose reagiu com o grupo amino do glutamato monossódico (Ajinomoto). No tubo 8, a mesma hipótese do tubo 4 foi correlacionado por falta de referencias a respeito desse tipo de resultado inesperado e por a experiência não ter sido repetida para avaliar-se o erro. A coloração levemente amarelada portanto, deve-se a solução presente na parede no tubo. 
Tubo 9 – A reação ocorreu apresentando coloração levemente amarelada.
Tubo 10 – Não ocorreu reação
Tubo 11 – Houve leve reação apresentando coloração amarelada.
Tubo 12 – Houve pouquíssima reação, com coloração levemente amarelada. 
No tubo 9 não foi esperada a reação pelo fato da sacarose não ser um açúcar redutor (BOBBIO, 1995). A hipótese de que a reação ocorreu é de que a sacarose, que é formada por resíduos de glicose e frutose, sofreu hidrolise na água, e então as unidades monossacarídicas formadas puderam reagir com a grupo amino do Ajinomoto, assim observado pela leve coloração amarelada. No tubo 10, como esperado, através da atividade inibitória do bissulfito, não ocorreu reação de Maillard, pois o grupamento sulfato do bissulfito reagiu com a carbonila da glicose ou frutose. Segundo Cardoso (2007), os sulfitos ou agentes sulfitantes referem-se ao dióxido de enxofre ou aos sais de sódio, potássio e cálcio de sulfito de hidrogênio (bissulfito), dissulfito (metabissulfito) ou íons de sulfito. O efeito oxidante dos sulfitos é parcialmente responsável pela inibição do escurecimento não enzimático e enzimático, e baseia-se principalmente na capacidade de sequestrar outros agentes oxidantes que são formados quando o oxigenio entra em contato com o alimento. No tubo 11, assim como no tubo 9, devido a hidrólise da sacarose, ocorreu a reação de Maillard, ainda um pouco mais acentuada devido a temperatura ideal que a amostra foi exposta (BOBBIO, 1995). No tubo 12, apesar da presença do inibidor e mesmo a sacarose sendo um açúcar não redutor, ocorreu a reação de Maillard. Isso se deve a dois fatores já descritos, que são: a hidrolise da sacarose em água produzindo dois açucares, a glicose e a frutose, que irão produzir a reação de Maillard. O segundo fator é hipotético pois não foi encontrado nenhuma referencia sobre a reação ocorrer mesmo na presença do inibidor, a proposta aceita foi de que havia solução na parede do tubo que reagiu sem sofrer a ação do inibidor, por isso houve discreta coloração na solução, devido a reação de Maillard ter ocorrido. 
4 CONCLUSÃO 
Em relação aos aromas produzidos através da reação de Maillard, foi verificado que a reação é especifica para cada aminoácido testado, pois para cada um deles observamos odores distintos, o que indica que as transformações consecutivas resultantes em novos substratos que estão num processo continuo da reação onde a temperatura é elevada, resulta em intermediários responsáveis por diferentes odores. 
Talvez um aroma específico seja produzido por um único intermediário presente no rol de processos que formam a reação de Maillard ou um conjunto deles. 
Os aromas verificados através do experimento foram:
Tabela 4 – Aromas produzidos após reação de Maillard
	
	Sistema
	Aroma
	Tubo 1
	Glicose + Leucina à 100⁰ C
	Chocolate
	Tubo 2 
	Glicose + Leucina à 200⁰ C
	Queijo queimado
	Tubo 3
	Glicose + Fenilalanina à 100⁰ C
	Floral
	Tubo 4
	Glicose + Metionina à 100⁰ C
	Batata assada
Com relação à segunda parte da experiência, foi concluído que após consulta na literatura, que a glicose na reação de Maillard ocorre de forma mais rápida do que a frutose, pois a velocidade da reação depende da molécula do carboidrato. De acordo com Bobbio (1995) entre as hexoses, a velocidade da reação é maior com a glicose do que com a frutose. A velocidade do escurecimento esta relacionada com a quantidade de forma acíclica que cada açúcar tem em solução, já que depende de grupos carbonilas para reagir com o grupo amino –NH2.
Confirmou-se o fato de que a temperatura ideal age como catalisador da reação, e na temperatura ambiente também ocorre, apesar de maneira mais lenta, por isso não se pode visualizar a olho nu a reação ocorrendo in vitro. 
Verificou-se também que a reação de Maillard ocorre indiretamente em açucares não redutores, o que não era esperado no experimento. No caso do glicídio usado que foi sacarose, esta sofreu hidrólise e liberou resíduos de glicose e frutose, que são açucares redutores e podem reagir com o glutamato do Ajinomoto.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALVES, Massao Geraldo. Chocolate, alimentos dos deuses e seu também. Revista Aditivos e Ingredientes, p. 22 – 25. Editora Insumos. Jaraguá do Sul, SC, 2008.
AZEVEDO, Luciana Cavalcanti. Estudo de compostos carbonílicos e os respectivos ácidos hidroxialquilsulfònicos em vinhos. Universidade Federal da Bahia, Tese de Doutorado. Salvador, BH, 2007.
BOBBIO, PA; BOBBIO, FO. Processamento de Alimentos. Livraria Varela, 2⁰ Edição. São Paulo, 1992.
BOBBIO, Paulo A. Química do processamento de Alimentos. Livraria Varela, 2⁰ Edição. São Paulo, 1995. 
CARDOSO, Wilton Soares. Determinação da Concentração de sulfito para a manutenção da qualidade da cor em maçã desidratada. Universidade Federal de Viçosa. Viçosa – MG, 2007.
DICKSON, S.; HEENAM, M.; CAIENS, S.; SAGE, H.; BERGMAK, E. 9th Annual Report on Carcinogens. TIAFT Abstracts 035 (1999); Coughlin, L. 116th Annual International AOAC Meeting, Los Angeles, CA., USA (2002).
FRANCO, Maria Regina Bueno. Aroma e sabor em alimentos: temas atuais. Livraria Varela, 2⁰ Edição. São Paulo, 2003. 
	GAVA, Altanir Jaime. Tecnologia de alimentos: Princípios e Aplicações. Editora Nobel, 2⁰ Ed, São Paulo, 1995. 
OETTERER, Marília. Fundamentos de Ciência e Tecnologia de Alimentos. Editora Manole, 2⁰ edição. Barueri-SP, 2006. 
SHIBAO, Juliana; BASTOS, Deborah Helena Markowicz. Produtos da reação de Maillard em alimentos: implicações para a saúde. Rev. Nutr. vol.24 n⁰ 6. Campinas, 2011.