Vitaminas e Minerais - Química de Alimentos

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Vitaminas e Minerais 
Química de Alimentos 
Vitaminas 
> Vitaminas: são substâncias essenciais, não sintetizadas 
pelo organismo, embora alguns compostos como 
carotenóides possam ser transformados no organismo 
humano em vitaminas, razão pela qual tais substâncias 
são denominadas pró-vitaminas. São da classe dos 
micronutrientes pois estão presentes em pequenas 
quantidades nos alimentos e necessitam de pouca 
quantidade para exercer sua função biológica. 
> Um vitâmero de uma determinada vitamina é qualquer 
um de uma série de compostos químicos, geralmente 
de estrutura molecular semelhante, em que cada um 
deles apresenta atividade vitamínica. 
> Funções das vitaminas no organismo: 
→ Atuação como coenzima ou seus precursores (B1 
tiamina, B2 riboflavina, B3 niacina, biotina, B5 ácido 
pantotenico, B6 piridoxina e B12 cobalamina); 
→ Atuação como componente de sistema de defesa 
antioxidante (C ácido ascórbico, E e alguns 
carotenoides A); 
→ Atuação como fatores envolvidos na regulação 
genética (A retinol, D e algumas do complexo B); 
→ Atuações específicas: visão (A); reações de 
hidroxilação (C) e reações de carboxilação (K). 
> Funções das vitaminas no alimento: 
Por estarem presentes em baixas quantidades nos 
alimentos, as vitaminas influenciam pouco nos aspectos 
sensoriais. 
→ Valor nutricional 
→ Agentes redutores, como a vitamina C – 
antioxidantes (podem ser empregadas como 
aditivos para esse fim). 
→ Atuação como componente de sistema de defesa 
antioxidante (C ácido ascórbico, E e alguns 
carotenoides A), preservando o alimento. 
→ Reagentes nas reações de escurecimento: ácido 
dicetogulônico (oxidação da vitamina C, sofrendo 
degradação e participando da reação de Maillard) 
sofre desidratação e descarboxilação (meio ácido e 
altas temperaturas) formando furfural, que pode se 
polimerizar dando origem a pigmentos escuros 
(melaninas). 
→ Precursoras de sabor – sensação de doçura. 
> Principais fontes: 
 
* Riboflavina (B2) sempre em fontes animais. Não são 
encontradas em vegetais. 
* Vitaminas B1, B2 e B3 estão presentes nos cereais – há 
perda dessas vitaminas no processamento de 
refinamento e maior quantidade nos cereais integrais 
(farinha trigo, arroz). 
 
> Classificação das vitaminas (de acordo com a 
solubilidade): 
• Lipossolúveis: vitaminas A, E, D e K 
- Vitamina A (retinol, seus derivados e carotenoides) 
→ Retinol e compostos relacionados (ésteres de 
retinol e ácido retinóico – origem animal) e alguns 
carotenoides (beta-caroteno, alimentos de origem 
vegetal); 
→ Grupo variado de hidrocarbonetos insaturados, 
tornando essas moléculas suscetíveis a sofrerem 
reações de oxidação lipídica. 
 
→ Compostos pró vitamina A: possuem anel beta-
ionona e não oxigenado, possuem cadeia lateral 
isoprenoide com terminação de uma função álcool, 
aldeído ou carboxila. 
O anel beta-ionona também está presente no 
retinol. 
Algumas enzimas do nosso organismo são capazes 
de clivar a molécula de carotenoide ao meio e levar 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vitamina
https://pt.wikipedia.org/wiki/Compostos_qu%C3%ADmicos
https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_molecular
a formação de duas moléculas que são parecidas 
com o retinol (pró-vitamina A). 
 
Entre os carotenoides, o que tem maior atividade e 
capacidade de se transformar em compostos com 
atividade de vitamina A é o β-caroteno (pigmento laranja 
da cenoura), já que este tem dois anéis beta-ionona nas 
duas extremidades da sua estrutura, gerando duas 
moléculas equivalentes ao retinol. Contudo, a 
biodisponibilidade dos carotenoides é muito menor do 
que a do retinol. 
→ Estabilidade: atividade reduzida por oxidação, 
exposição à luz, e aquecimento intenso; 
→ Atua no desenvolvimento da visão (cegueira 
noturna), crescimento de ossos e manutenção do 
tecido epitelial; 
→ Fontes: todas as fontes de carotenoides, óleo de 
fígado de peixe, fígado bovino e de aves. 
→ Degradação oxidativa é paralela a dos lipídeos. 
Assim, quando ocorre a oxidação dos lipídeos na 
célula e há produção de radicais livres, estes podem 
atacar a vitamina A e degradá-la também. Isso 
provoca perda total de sua atividade biológica, e 
pode gerar compostos nocivos à saúde. 
 
Avaliação da degradação de vitamina A em alimentos 
fortificados: os alimentos são fortificados com derivados 
dos vitâmeros e não o vitâmero em si, porque são mais 
estáveis e resistentes às condições de processamento. 
Exemplo: o palmitato de retinil é um derivado de retinol 
e é utilizado para a fortificação. 
- Vitamina D: 
→ Análogos de esteróis como o colecalciferol (D3) de 
fontes animais e o ergocalciferol (D2) produzido 
sinteticamente; 
→ Colecalciferol formado na pele pela ação da luz solar 
sob o 7-dehidrocolesterol; 
→ Atua no metabolismo de cálcio no organismo 
(controle da absorção e deposição nos ossos); 
→ Deficiência causa raquitismo em crianças e 
osteomalácia em adultos; 
→ Estabilidade: estável durante o armazenamento e 
processamento. Instável quando exposta por longos 
tempos a luz e oxigênio; 
→ Fontes: alimentos de origem animal (manteiga, 
ovos, queijo e sardinha). 
- Vitamina E (tocoferóis): 
→ Termo genérico para tocóis e tocotrienóis que 
apresentam atividade semelhante ao alfa- tocoferol. 
Há muitos vitâmeros entre eles, tendo funções 
biológicas e biodisponibilidades diferentes. 
 
→ Atuam como antioxidantes, bloqueando as reações 
em cadeia dos radicais livres da peroxidação lipídica. 
Isso poque, essa vitamina se oxida no lugar dos 
lipídeos e protege o lipídeo da sua degradação, já 
que ela tem maior facilidade de se oxidar do que 
um ácido graxo. Assim, eles podem ser utilizados 
como antioxidantes na indústria. 
→ Estabilidade: instáveis na presença de oxigênio, 
radicais livres, à luz e alcalinidade; 
 
→ Atua protegendo outros compostos contra a 
oxidação gerando radicais não reativos; 
→ Fontes: óleos vegetais e produtos derivados, germe 
de trigo, sementes, fígado e gema de ovo. 
- Vitamina K: 
→ Quimicamente são quinonas que apresentam ou 
não cadeia lateral terpenoides. Nas plantas são 
encontradas na forma de filoquinona (K1) e 
menaquinona (K2, proveniente da fermentação 
colônica ou de alimentos). A forma sintética é a 
menadiona utilizada em fortificação de alimentos; 
→ Manutenção da coagulação sanguínea 
(principalmente na conversão da protombina em 
trombina); atua em reações de carboxilação. 
Deficiência rara associada a síndromes de má 
absorção e uso de anticoagulantes; 
→ Estabilidade: redução hidroquinona por agentes 
redutores (atividade mantida). Estável ao calor. 
Sensível a luz e alcalinidade. 
→ Fontes: óleos vegetais, folhas de espinafre, couve e 
couve-flor. 
→ Hidrossolúveis: no geral, fazem parte de grupos 
prostéticos de enzimas e proteínas e exercem 
funções essenciais no metabolismo. São mais 
termolábeis que as lipossolúveis e, além disso, suas 
perdas são principalmente por lixiviação. 
 
• Hidrossolúveis: vitaminas do complexo B e 
vitamina C 
- Vitamina B1 (tiamina): 
→ Pirimidina substituída ligada por uma ponte de 
metileno a um tiazol substituído; 
→ Mais encontrada como pirofosfato de tiamina e 
amplamente distribuída nos alimentos; 
→ Grupo prostético de uma série de enzimas que 
catalisam a descarboxilação de alfacetoácidos; atua 
na regulação do sistema nervoso (beribéri); 
metabolismo de macronutrientes; 
→ Estabilidade: exposição a agentes sulfitantes e pH 
neutro ou maior reduzem a estabilidade. 
→ Estável à temperatura ambiente e baixa atividade de 
água. Pode ser oxidada a tiocromo. 
→ Exemplo de perda é pela remoção da casca do arroz, 
uma forma de preservação é o arroz parabolizado; 
→ Fontes abundantes: levedo de cerveja, germe de 
trigo e vegetais verdes. 
- Vitamina C: 
→ Componentes que exercem função de vitamina C 
(vitâmeros): ácido ascórbico e seus derivados 
 
→ Forma ácido L-ascórbico: é o isômero natural 
encontrado nos alimentos; 
→ Estabilidade dessa vitamina é afetada por diversos 
fatores: oxigênio– oxidação, pH (instável em pH 
alcalino), luz, enzimas, altas temperaturas e 
presenças de metais; 
→ Composto altamente polar e solúvel em água. 
→ Sua forma oxidada reversível é o ácido 
dehidroascórbico (tem função); 
→ Previne o desenvolvimento de escorbuto, 
importante na manutenção da estrutura celular, 
cicatrização, formação da hemoglobina e 
armazenamento de ferro e síntese de hormônios da 
tireoide. Possui atividade antioxidante; 
→ Sua degradação pode ser catalisada pela presença 
de íons metálicos. 
→ Mecanismo de oxidação do ácido ascórbico: causa 
perda da atividade biológica desse componente nos 
alimentos. Os catalisadores podem ser metais traços 
– íons metálicos, como cobre, zinco e ferro, que 
aceleram o processo de oxidação. O composto final 
é o ácido 2,3 dicetogulônico – sem atividade 
biológica. 
Ocorre uma reação de hidrólise na ultima etapa, a 
qual é favorecida em condições alcalinas. 
 
 
A oxidação ocorre a partir da abertura do anel lactona do 
ácido ascórbico, a qual é irreversível, não sendo possível 
regenerar o conteúdo de vitamina C no alimento após a 
oxidação. 
 
A forma degradada da vitamina C pode influenciar na 
cor, aroma e sabor do alimento. Isso porque, como a 
estrutura do ácido ascórbico é derivada de um açúcar, ele 
é capaz de participar das reações de escurecimento não 
enzimático – como a reação de Maillard. 
Uma solução para impedir a oxidação da vitamina C no 
alimento é fechá-lo hermeticamente. 
- Vitamina B9 (ácido fólico – folato): 
→ Termo genérico folato e possui ácido glutâmico em 
sua estrutura, ocorrem em maior parte como 
tetraidrofolatos; 
→ Grupo de compostos com função semelhante ao 
ácido fólico; 
 
→ Grupo prostético para algumas enzimas que estão 
relacionadas com o desenvolvimento do tudo neural; 
sua deficiência no início da gravidez pode acarretar 
em problemas no desenvolvimento do tubo neural 
do feto (obrigatória a suplementação no início da 
gravidez); 
→ Estabilidade: maior perda por lixiviação. Estabilidade 
mínima em pH 4 a 6. 
→ Estabilidade oxidativa de folatos é influenciada pelo 
pH. 
→ Degradação do folato: 
- Perdas: lixiviação, oxidação, cocção (grande perda na 
água de cocção) 
- Influência: depende da forma química e do ambiente 
químico 
- Degradação oxidativa do Tetraidrofolato, pode ser 
acelerada na presença de metais, formando produtos 
inativos – ácido p-aminobenzilglutamato. 
- A degradação também é afetada pelos componentes 
da matriz alimentícia. 
 
- Biotina: 
→ Enzima bicíclica que age como coenzima em reações 
de carboxilação e transcarboxilação; 
→ Presente na clara do ovo, levedura e algumas 
espécies de cogumelos; 
→ Forma de ocorrência são a biotina livre e a biotina; 
→ Amplamente distribuída e deficiência rara; 
→ Estável ao calor, luz e oxigênio. pH extremo muda a 
estabilidade; 
→ Consumo de ovo cru anula sua absorção pela 
presença de avidina (proteína) na clara, que vai se 
complexar à biotina e impedir sua absorção. Essa 
proteína é termolábil, sendo desnaturada no processo 
de cozimento. 
> Estabilidade de Vitaminas: 
Fatores que podem causar perda ou alteração no 
conteúdo de vitaminas nos alimentos. 
→ pH: variações bruscas provocam alteração na 
estabilidade. O pH alcalino e próximo à neutralidade 
é mais estável. 
→ Oxidação: as vitaminas lipossolúveis são suscetíveis 
à oxidação lipídica. 
→ Luz: perda por exposição à luz. As vitaminas E e D 
são sensíveis à luz UV. 
→ Temperatura: termossensíveis, sendo degradadas 
na presença de calor, perdendo usa atividade 
biológica. 
→ Lixiviação: perda de vitaminas pela solubilidade em 
água. 
Exemplo: cozimento do alimento por imersão em 
água solubiliza as vitaminas e minerais presentes no 
alimento. A água normalmente é descartada e 
perde-se esses nutrientes. Solução: cozinhar à 
vapor. 
→ Estabilidade influenciada pelo meio reacional 
(atividade de água, superfície exposta ao O2 e à luz 
UV). 
→ Estabilidade da vitamina é dependente da forma 
química, já que as vitaminas consistem em um 
complexo de tipos de substâncias que têm 
características semelhantes. 
- Mais instáveis: vitamina C, B9 (importante para a 
formação do feto – sua perda é um problema), 
riboflavina, tiamina e ácido ascórbico – todos são 
perdidos no cozimento. 
- Mais estáveis: vitamina B12 (origem anima – a perda 
pode provocar anemia megaloblástica) e vitamina K 
(cascata de coagulação sanguínea). 
> Variação no conteúdo de vitaminas dos alimentos: sem 
que haja degradação 
→ Colheita e pós colheita 
Exemplo: a maior concentração de vitaminas no arroz 
está na sua casca. Mas, durante o processo de pós-
coleta, ele passa por um processo de polimento e 
perde a maior concentração de vitaminas, sem que 
estas sejam degradadas 
→ Preparo dos alimentos – lixiviação 
→ Processamento; exemplo: refinamento de cereais e 
vegetais pode reduzir o teor de vitaminas 
→ Armazenamento 
→ Grau de maturação do fruto – os compostos 
produzidos durante esse processo podem aumentar 
ou diminuir o teor de vitaminas. 
 
Minerais 
> Minerais: não há definição para minerais, então é 
definido como os outros alimentos que não C, H, O e N 
nos quais estão presentes nos alimentos. Com isso, os 
minerais fazem parte do material inorgânico dos 
alimentos (Cinzas). Assim, não são destruídos por 
exposição ao calor, luz, agentes oxidantes, pHs extremos 
ou outros fatores que afetam nutrientes orgânicos. 
A presença de minerais nos alimentos é muito variável, 
pois depende de diversos fatores, sendo os mais 
importantes a composição do solo e o modo de cultivo, 
no caso das plantas, e a dieta, no caso dos alimentos de 
origem animal. A maior variação no conteúdo mineral 
ocorre em vegetais, que retiram os minerais do solo. 
- Cinzas: é um dos componentes da composição 
centesimal dos alimentos. Sua determinação é feita pela 
pesagem do resíduo (material inorgânico) após 
combustão completa dos compostos orgânicos do 
alimento, em mufla a 550°C. Este dado fornece estimativa 
total do conteúdo mineral dos alimentos. 
- Elementos principais: cálcio, fosforo, magnésio, sódio, 
potássio e cloreto. 
- Elementos traço: ferro, iodo, zinco, selênio, cromo, 
cobre, flúor e estanho. Presentes em microgramas nos 
alimentos. 
- Cerca de 25 minerais são conhecidos por serem 
essenciais à vida humana e podem ser encontrados nos 
diversos sistemas biológicos. 
> os minerais estão nos alimentos em formas químicas 
diferentes (espécies), sendo íons livres ou compostos 
complexos. 
- A química dos minerais pode ser entendida pela 
aplicação do conceito de ácido/base. Ácidos e bases 
minerais podem influenciar amplamente nas 
propriedades funcionais e na estabilidade de alimentos, 
por alterações do pH do alimento. 
> Estabilidade dos minerais é afetada pela solubilidade 
em água, o que afeta a disponibilidade e reatividade nos 
alimentos. Contudo, não são destruídos (estáveis) por 
exposição ao calor, luz, agentes oxidantes, pHs extremos 
ou outros fatores que afetam nutrientes orgânicos. 
Essa solubilidade depende da forma química dos 
minerais, que normalmente são encontrados na forma de 
quelato (mineral + proteína). Estes complexos são mais 
estáveis às condições de processamento já que há 
redução na sua solubilidade. 
- Espécies iônicas livres são solúveis em água. 
- Complexos minerais e quelatos pode ter solubilidade 
limitada. 
> Perda de mineral nos alimentos: 
→ Lixiviação – solubilidade em água 
→ Processamento – refinamento dos vegetais e grãos 
e cocção 
Exemplo: Efeito do processamento no valor nutricional de 
arroz. 
 
Vitaminas e Minerais 
> O objetivo do processamento e preparo de alimentos 
pode ser para: 
→ Maximizar a retenção de vitaminas e minerais 
→ Minimizar a lixiviação e as alterações químicas 
Esses objetivos são alcançados a partir da realização de 
estudos que avaliam a estabilidade físico-química das 
vitaminas e minerais em diferentes ambientes e 
condições. Esses estudos podem ser feitos em:- Sistemas modelo: isola um determinado mineral ou 
vitamina, e o expõe a diferentes condições de 
processamento, simulando a matriz alimentar complexa. 
Os resultados são limitados, já que não há todos os 
componentes no meio que estariam na matriz. 
Exemplo: avaliação da estabilidade da vitamina D no 
processamento do leite – primeiro simula in vitro com a 
vitamina D isolada e avalia como esta se comporta em 
diferentes tipos de processos, como temperatura baixa e 
pressão alta; depois avalia como essa degradação ocorre 
dentro do alimento.