Bioqu_mica_de_Alimentos Água

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Água:
PROFª. ESP. JAMYLA CRUZ IBIAPINA
Em função da natureza química de sua 
molécula, as propriedades físicas e 
químicas da água diferem muito das de 
qualquer outra substância, o que a 
caracteriza como constituinte fundamental 
da matéria viva e do meio que a condiciona.
Água – interação
 Capacidade das moléculas de interagir com a água
 * Substâncias hidrofílicas afinidade pela água
 * Substâncias hidrofóbicas aversão pela água
Introdução:
 Ao estudar as transformações químicas e físicas associadas às condições 
inerentes ao processamento e armazenamento dos alimentos, devemos 
ter presente que tais transformações ocorrem em sistemas extremamente 
complexos de componentes celulares, formados por um grande número 
de reagentes diferentes. Esses reagentes podem ser genericamente 
classificados como: lipídios, carboidratos, proteínas e sais e o mais 
abundante dos componentes maiores: a água. A seu lado, temos 
componentes menores: vitaminas, ácidos, sais, bases, óleos essenciais, 
pigmentos.
Estrutura Química da Água:
 A molécula de água: Formada por dois átomos de hidrogênio unidos por 
orbitais moleculares sp³ ao átomo de oxigênio, é uma molécula 
triatômica angular que contém dois orbitais não-ligantes ocupados por 
dois elétrons cada, provenientes do oxigênio. Estes pares terão maior 
repulsão entre si do que os pares ligantes, ocasionando uma diminuição 
do ângulo H-O-H, que deveria ser de 109°, para 105°.
Os elétrons em orbitais ligantes estão colocados para o lado do oxigênio 
pela sua maior eletronegatividade, produzindo uma carga positiva nos 
hidrogênios e negativa no oxigênio, reforçada pelos dois pares de elétrons 
ligantes.
Estrutura Química da Água:
 A molécula da água com estrutura tetraédica tem baixo peso molecular, 
pequeno volume e é diamagnética e pode ser representada por:
Interação entre as moléculas:
• Forças de atração;
• Átomo de hidrogênio - carga positiva;
• Átomo de oxigênio - carga negativa;
• A molécula tem um lado com predomínio de cargas
positivas (H+) e outro com predomínio de cargas
negativas (O-). Moléculas assim são chamadas polares.
DIPOLO ELÉTRICO
A molécula de água
Pontes de Hidrogênio:
 Atração eletrostática entre o átomo de oxigênio e o átomo de
hidrogênio de outra molécula;
 As pontes de hidrogênio são mais fracas que as ligações covalentes;
 A água é única porque ocorre nos três estados da matéria – sólido,
líquido e gasoso – sob condições atmosféricas bastante restritas.
Propriedades da Água:
DISSOLUÇÃO
 Capacidade de dissolver substâncias polares ou
iônicas para formar soluções aquosas.
 Confere grande estabilidade à solução.
Íon positivo
Íon negativo
Propriedades da água
DISSOLUÇÃO
 A água pode separar o material dissolvido em íons
carregados eletronicamente.
 Como conseqüência, o material dissolvido aumenta
bastante a condutividade da água.
 A condutividade elétrica de uma solução é uma medida da
quantidade de carga transportada pelos íons.
 Quanto menor a condutividade, mais pura é a solução.
Propriedades da água
TENSÃO SUPERFICIAL
 Ocorre devido às forças de atração
que as moléculas internas do líquido
exercem junto às da superfície.
 As moléculas situadas no interior de
um líquido são atraídas em todas as
direções pelas moléculas vizinhas e, por
isso, a resultante das forças que atuam
sobre cada molécula é praticamente
nula.
Propriedades da água
 As moléculas da superfície do
líquido, entretanto, sofrem apenas
atração lateral e inferior.
 Esta força para o lado e para baixo
cria a tensão na superfície, que faz a
mesma comportar-se como uma
película elástica.
TENSÃO SUPERFICIAL
Propriedades da água
DENSIDADE
D = MASSA / VOLUME
 Quantidade de matéria que ocupa determinado volume;
 Com o aumento da temperatura da substância, a sua
densidade decresce, em geral;
 A água é a única substância que apresenta uma
densidade maior quando se encontra no seu estado líquido
(pontes de hidrogênio).
 O seu valor máximo obtém-se a 4 ºC.
Propriedades da água
Capacidade térmica (calor específico)
 É definida pela quantidade de calor necessária para
elevar a temperatura de 1g de uma determinada
substância, e a unidade de medida utilizada é a caloria.
 A capacidade térmica da água é bem elevada (1cal/ºC)
 A água é capaz de adquirir ou perder muito mais calor
que outras substâncias comuns, quando submetida à
mesma temperatura.
Propriedades da água
Viscosidade
 É uma medida da resistência ao fluxo;
 Em um líquido, as moléculas estão em média muito
perto umas das outras e as forças de atração são efetivas.
 Assim, a viscosidade vem do atrito entre camadas
adjacentes, nas quais o líquido se divide ao escoar.
Baixa 
viscosidade
solvente
 O conjunto formado pelo reduzido volume, alto momento dipolar e 
elevada constante dielétrica é o principal responsável pelas 
propriedades especiais da molécula de água como solvente.
 Algumas propriedades da água estão resumidas na tabela a seguir: 
Propriedades da água:
Propriedade H²O
Peso molecular 18
densidade 1,000
viscosidade 1,002
Ponto de ebulição ºC 100
Ponto de fusão 0
Calor lat. Vaporização (cal/mol) 9.750
Calor lat. Liquefação (cal/mol) 80
Constante dielétrica 80,4 (20ºC)
Momento dipolar 1,84
 Seu pequeno volume permite a penetração nas estruturas cristalinas e 
entre as moléculas de grandes dimensões como hidrocolóides, 
solvatando os íons ou as moléculas. Suas características elétricas e 
momento dipolar permitem a sua participação em ligações 
covalescentes, dipolo-dipolo e íon-dipolo e a sua alta constante 
dielétrica é fator importante na solvatação e separação de íons:
 figura
Ligação de hidrogênio:
 Ligação de hidrogênio: as ligações de hidrogênio ou pontes de 
hidrogênio são um caso particular das ligações de Van der Waals: são 
ligações eletrostáticas dipolo-dipolo com um nível energético baixo 
(entre 1 – 10 kcal/mol), quando comparadas com ligações covalentes 
como a ligação O – H na água com 118 kcal/mol. 
 Ligações de hidrogênio ocorrem entre hidrogênio e átomos 
eletronegativos como F, O, N e as mais fortes ligações ocorrem com 
átomos fortemente eletronegativos como F e O. Quanto maior a 
diferença de eletronegatividade entre o hidrogênio e outro átomo, mais 
estáveis serão as ligações e menor será a distância entre outros átomos.
Água líquida:
Água líquida: cada molécula de água pode ser ligada a outras 4 moléculas, formando um 
agregado ao qual moléculas de água poderão se unir. O agregado com quatro moléculas 
pode ser representado como:
Figura
Na água líquida, tais agregados estão em permanente formação e ruptura e em 
permanente movimento, de tal forma que, em qualquer instante, nenhuma das moléculas 
de água é distinguível das demais, devido às suas ligações de hidrogênio.
A água seria então formada por agregados de diferentes tamanhos e em contínua 
variação, tendo moléculas temporariamente livres, circulando entre os agregados.
Água no estado vapor:
 Água no estado vapor: se aquecermos a água, isto é, se aumentarmos a 
sua energia, estaremos aumentando a energia das moléculas, o que 
permitirá que elas possam se afastar mais e aumentar a velocidade de 
ruptura e formação de pontes de hidrogênio. Quando a quantidade de 
energia cedida à água for suficiente, as moléculas na superfície poderão 
passar em grande número para a fase vapor (temperatura de ebulição). 
A energia necessária será correspondente ao calor latente de 
vaporização da água e correspondente à energia necessária para 
romper as pontes de hidrogênio. No estado de vapor,as moléculas não 
formam os mesmos sistemas de agregados unidas por pontes de 
hidrogênio, elas estão agora, em maioria, muito afastadas entre si, isto é, 
houve um grande aumento do volume ocupado por essas moléculas.
Água no estado sólido:
 Àgua no estado sólido: quando resfriamos uma massa de água, estamos 
diminuindo gradativamente a energia do sistema e assim também os 
movimentos moleculares. Menos pontes de hidrogênio serão rompidas 
por unidades de tempo e mais formadas. Isto significa que estamos indo 
para um sistema cada vez mais ordenado, com cada vez menos 
moléculas livres circulando entre os agregados, até chegar ao estado 
cristalino em que todas as moléculas ocupam posições fixas, formando o 
retcíulo cristalino com as distâncias entre as moléculas, sendo maior do 
que no estado líquido.
Diferenças da água entre seus 3 
estados:
Água vapor Agua líquida Àgua sólida
Moléculas afastadas, 
raras ligações de H; 
conteúdo de energia 
alto, praticamente 
todas as moléculas 
estão livres.
Formação de 
agregados com 
moléculas livres entre os 
mesmos, grande 
número de ligações de 
H, conteúdo de energia 
mais baixo.
Moléculas fixas no 
retículo cristalino; todas 
as ligações de H 
possíveis estão 
formadas. Conteúdo de 
baixa energia. 
Nenhuma molécula 
livre.
Interação água-soluto:
 Interação água-soluto: em presença de íons ou presença de moléculas com grupos 
hidrofílicos, há formação de diversos tipos de ligações entre as moléculas de soluto e da 
água.
 A presença dessas ligações altera a formação de agregados de moléculas de água e 
a proporção de moléculas de água livre.
 Quando o soluto possui grupos hidrofóbicos, há um decréscimo da entropia da água 
causado pelo aumento do número de agregados e ou de moléculas de água em 
cada agregado, provocado pela repulsão entre moléculas de água e os grupos 
hidrofóbicos.
 Esta estrutura é importante na formação dos clatratos, que são formados por moléculas 
de água unidas por pontes de hidrogênio em estruturas capazes de aprisionar as 
moléculas com grupos hidrofóbicos.
 Tais estruturas cristalinas (também chamadas de hidratos clatratos semelhantes aos 
cristais de gelo) são a base para métodos de separação e purificação de compostos 
orgânicos sob condições de operação não-destrutivas.
Água nos alimentos:
 Usualmente o conteúdo de água de um alimento é expresso pelo valor 
obitido na determinação da água total contida no alimento. Entretanto, 
esse valor não nos fornece indicações de como está distribuída a água 
nesse alimento, como também não permite saber se toda a água está 
ligada do mesmo modo ao alimento. 
Conteúdo de Água em alguns 
alimentos:
Alimentos % de H²O
Laranja 90
Melancia 95
Banana 75
Morango 90
Abacate 70
Brócolis 85
Cenoura 85
Alface 95
Repolho 90
Batata 80
Carne 50 – 75
Peixe 70 – 80
Leite 85 – 90
Ovo 70 - 75
Água nos alimentos:
 Água livre: a água fracamente ligada ao substrato, e que funciona como 
solvente, permitindo o crescimento dos microorganismos e reações 
químicas e que é eliminada com relativa facilidade;
 Água combinada: fortemente ligada ao substrato, mais difícil de ser 
eliminada e que não é utilizável como solvente e, portanto, não permite 
o desenvolvimento de microorganismos e retarda as reações químicas. 
Atividade de água:
 O teor de água livre é expresso como atividade de água, que é dada 
pela relação entre a pressão de vapor de água em equilíbrio sobre o 
alimento, e a pressão de vapor da água pura, à mesma temperatura. 
Atividade da água e conservação 
dos alimentos:
 O valor máximo da atividade da água é 1, na água pura. Nos alimentos ricos em água 
com valores da Aa acima de 0,90 poderão se formar soluções diluídas com 
componentes do alimento que servirão de substrato para os microrganismos poderem 
crescer.
 Quando a atividade da água baixar para 0,40-0,80 haverá possibilidade de reações 
químicas e enzimáticas rápidas pelo aumento das concentrações dos reagentes, 
enquanto com a Aa próxima de 0,6 teremos pequeno ou nenhum crescimento de 
microorganismos.
 Em regiões de Aa inferiores a 0,3 estaremos atingindo a zona de absorção primária, 
onde as moléculas de água poderão estar ligadas a pontos de absorção primários e 
por sua vez se ligar a outras moléculas de água por pontos de hidrogênio. Essa água 
está fortemente ligada ao alimento, formando a monocamada, isto é, a água estaria 
recobrindo o alimento como uma camada, de poucos Angstron de espessura, não 
utilizável para dissolver componentes do alimento, o que leva as reações a terem 
velocidade tendente a zero, com exceção da oxidação de lipídios que é 
consideravelmente mais rápida, e ao não-desenvolvimento de microorganismos.
Atividade da água e conservação 
dos alimentos:
 Os efeitos da variação da Aa num alimento não só estão ligados ao 
crescimento de microorganismos ou à deterioração química, mas 
também à deterioração da sua consistência.
 Além dos efeitos texturais e modificações químicas, o aumento da 
atividade da água acima de limites críticos pode ter como 
consequência um rápido crescimento de microorganismos que, por sua 
vez, obriga ao uso de preservativos químicos para evitar a deterioração 
do alimento. 
Mobilidade Molecular (Mm):
 A secagem ou congelamento de um alimento, visando sua preservação, 
visa basicamente diminuir a água que pode servir de solvente ou de 
reagente nesse alimento. Nos dois casos, entretanto, ainda sobrará água 
líquida suficiente para criar zonas em que se formarão soluções 
altamente concentradas e com elevada viscosidade.
 Congelamento
 Liofilização
 Secagem
Isotermas da água
Umidade do 
alimento
Umidade 
do 
ambiente
O alimento 
ABSORVE 
água
Umidade do 
ambiente
Umidade 
do 
alimento
O alimento 
CEDE água -
DESSORÇÃO
Isotermas de sorção (ISU)
 A curva do conteúdo de água do alimento (expressa
como massa de água por unidade de massa de matéria
seca) versus a Aw.
Teor de umidade (g/g 
de matéria seca)
Atividade de água
Teor de umidade (g/g 
de matéria seca)
Atividade de água
Isotermas de Sorção (ISU):
 Fornecem informações:
- Secagem
- Hidratação
 Facilidade de retirar ou adicionar água está relacionada com a
atividade de água do alimento e, ainda para verificar e acompanhar a
estabilidade de produtos alimentícios, principalmente durante
armazenamento.
Tipos de Isotermas:
 De ADSORÇÃO – adição de água à amostra seca;
 Se a um alimento totalmente seco for gradualmente adicionado água,
e efetuada medidas de atividade água, OBTÉM-SE UMA ISOTERMA DE
ADSORÇÃO
Tipos de Isotermas:
 De DESSORÇÃO – acompanhamento de processos de secagem.
 Se a mesma amostra que foi totalmente hidratada for desidratada e
efetuar-se medidas de atividade de água, na mesma temperatura,
OBTÉM-SE UMA ISOTERMA DE DESORÇÃO
Aplicação dos Isotermas:
 Mudanças Físicas:
 Alteração na textura;
 Aglomeração e aglutinação de pós;
 Aw que o produto não pode atingir no armazenamento;
 Requisitos para embalagem;
 Mistura de ingredientes secos;
 Estimar vida de prateleira;
 Determinação da umidade e seleção de umectantes;
Água e indústria de alimentos
 Consumo humano – higiene pessoal;
 Processamento
 Limpeza geral e de matéria-prima – incorporação no produto;
 Lavagem;
 Cozimento;
 Resfriamento;
 Geração de energia etc.
Água e indústria de alimentos
 O fornecimento de água de boa qualidade é essencial ao
funcionamento da indústria e, portanto, a água deve ter certas
características como:
 potabilidade (própriapara consumo humano),
 dureza,
 teor de metais tóxicos,
 contagem microbiológica dentro de certos padrões
estabelecidos por legislação vigente,
 ausência de odor e sabor indesejáveis, entre outras.
Água e indústria de alimentos
 A contaminação pode ter conseqüências muito importantes, desde a
simples alteração do produto como a perda total das características
organolépticas nutricionais ou do valor comercial, até mesmo a
produção de intoxicações e infecções alimentares, com variados graus
de severidade para o consumidor.
 Do ponto de vista da saúde pública, a água utilizada nos alimentos
deve estar isenta de microrganismos de origem fecal, o que representa
uma garantia da qualidade microbiológica da água.
Água e indústria de alimentos
 Do ponto de vista econômico, a quantidade e a vida de prateleira do 
produto dependem diretamente da qualidade microbiológica da água 
utilizada em sua produção, visto que, quando se utiliza água 
contaminada por microrganismos deterioradores, existem grandes 
possibilidades deste alimento deteriorar-se antes mesmo de sair do local 
de produção. 
Água e indústria de alimentos
 A legislação federal estabelece que:
 Na manipulação de alimentos somente deve ser utilizada água potável; 
 Para os alimentos prontos para o consumo métodos APPCC (Análise 
de Perigos e Pontos Críticos de Controle);
 Deve ser elaborado um plano de controle microbiológico da água 
fazer higiene periódica da caixa de água e controle dos bebedouros.
Conclusão:
 Sendo assim, o controle de qualidade da água garante melhor 
rendimento na produção, durabilidade de produtos nas prateleiras, 
qualidade de vida e saúde aos consumidores. 
 Trabalhando-se com a água dentro dos padrões de recomendações 
legais vigentes, a qualidade dos produtos da indústria alimentícia é 
preservada, tornando o estabelecimento capacitado para a produção 
de alimentos. 
Bibliografia:
 BOBBIO, P.A. Química do processamento de Alimentos. Ed. Varela, 3ª ed., 
São Paulo, 2001.
 641.1 B663q