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31/08/2022 1 “Lipídeos” UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO FACULDADE DE ZOOTECNIA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS Disciplina - ZEA 0467 - Química dos alimentos Prof a. Dra. Carmen Sílv ia Fáv aro Trindade carmenft@usp.br •Substâncias caracterizadas por sua baixa solubilidade em água e alta solubilidade em solventes orgânicos (éter de petróleo e clorofórmio). DEFINIÇÃO •Produtos de origem animal ricos em óleos e gorduras: carnes e produtos cárneos, banha de porco, leites e derivados. FONTES DE ORIGEM ANIMAL 31/08/2022 2 •Produtos de origem vegetal ricos em óleos e gorduras: óleos, castanhas, azeitona, açaí, abacate, cocos, soja, amendoim, gergelim. FONTES DE ORIGEM VEGETAL Importância Nutricional • São f onte de energia: f ornecem 9 kcal/g • Forma de armazenar energia • Constituintes da parede celular • Maior constituinte do tecido adiposo • Transportam v itaminas lipossolúv eis • Isolantes térmicos • Protegem os órgãos • Superf ície de muitos organismos • Aumentam a sensação de saciedade • Alguns possuem f unções biológicas específ icas, • Precursores de hormônios • Fonte de ácidos graxos essenciais Importância Nutricional 31/08/2022 3 Quer saber um pouco mais sobre o valor nutricional dos lipídeos? Então assista esse vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=brs2nMubr84 Importância tecnológica • Conf erem textura aos alimentos; • Meio de transf erência de calor (f ritura); • Após hidrólise, conf erem aroma aos queijos curados; • Ceras reduzem transpiração nas f rutas. • Alguns produtos de sua degradação são aromas que impregnam nos alimentos f ritos, contribuindo para o sabor desses alimentos; Classificação 1 • Simples: hidrólise lev a a AG e álcoois - mono, di e triacilgliceróis – ceras • Compostos : outros grupos além dos AG e álcoois – Fosfolipídeos – Glicolípideos – Sulfolipídeos • Deriv ados: – AG, alcoois, hidrocarbonetos, vitaminas lipossolúveis, pigmentos https://www.youtube.com/watch?v=brs2nMubr84 31/08/2022 4 Classificação 2 Simples: insaponificáveis - Hidrocarbonetos - Esteróis - Carotenóides - Vitaminas Lipossolúveis Complexos: saponificáveis - Acilgliceróis - Ceras - Fosfolipídios - Esfingolipídios - Glicolipidíos (continuação) Saponif icáveis sabões Insaponificáveis sem reação não contém ácidos graxos Alcali Alcali Reação acontece onde há ácidos graxos Classificação 3 • Neutros – Ácidos Graxos – Mono, di e triacilglicerois – Esteróis – Ceras – Tocoferol • Polares – Glicolipídeos – Fosfolipídeos 31/08/2022 5 Óleos & Gorduras O estado f ísico à 20 oC é o que dif erencia um óleo de uma gordura. Nessa temperatura: • Óleos são líquidos. • Gorduras são semi-sólidos. Azeites são óleos oriundos de frutos, daí os nomes: azeite de dendê, azeite de ol iva... Composição do Óleo Vegetal Bruto • Triacilgliceróis (~97%) • Produtos de decomposição dos triacilgliceróis • Fosf atídios ou f osfolipídeos • Esteróis • Vitaminas • Pigmentos • Proteínas • Carboidratos • Ceras • Hidrocarbonetos • Metais (cálcio, magnésio, f erro, cobre, etc.) • Traços de outras substâncias Qual o principal componente de todo óleo e gordura ? Triglicerídeos (nomenclatura antiga) Triacilglicerol (nomenclatura atual): 31/08/2022 6 Tem dúvidas sobre a Química básica de triacilgliceróis? Então assista esse vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=d8brFOkU9jo Ácidos Graxos - AG • Ácidos monocarboxílicos • Compostos alif áticos que possuem uma cadeia hidrocarbonada e um grupamento carboxila terminal R COOH R C OH O Onde R = cadeia de Carbonos Tipos de ácidos graxos Saturados CH3(CH2)n C O OH Insaturados CH3(CH2)n C O OH (CH CH) (CH2)n Insaturação https://www.youtube.com/watch?v=d8brFOkU9jo 31/08/2022 7 Ácidos graxos insaturados Quando existe mais de uma dupla ligação, estas podem ser: CH2 CH C CH2 CH CH CH2 Grupo Metileno CH2 CH CH CH CH H Duplas não conjugadas Duplas Conjugadas Isomeria Ocorre na dupla ligação. A posição da dupla ligação forma isômeros com propriedades diferentes. Posição CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)7 C O OH OH O CCHCHCH3 (CH2)9(CH2)5 Isomeria (continuação) Geométrica Cis CH3 (CH2)7 (CH2)7 COOH C C H H (CH2)7CH3 C C (CH2)7 COOH H H Trans 31/08/2022 8 AG insaturados Cis AG saturados AG insaturados Trans Características dos Ácidos Graxos mais comuns em Plantas e Animais • Número par de átomos de carbono • Número de átomos de carbono 4-24, predominando C16 e C18 • Duplas ligações não conjugadas (isoladas) • Isomeria CIS Existem mais de 800 ácidos graxos encontrados em lipídeos naturais, porém só alguns poucos estão presentes em quantidades e frequência considerável . Ácidos Graxos Saturados Símbolo Numérico Nome (Trivial) PF (oC) C 4:0 Butírico -5.3 C 6:0 Capróico -3.2 C 8:0 Caprílico 6.5 C 10:0 Cáprico 31.6 C 12:0 Láurico 44.8 C 14:0 Mirístico 54.4 C 16:0 Palmitico 62.9 C 18:0 Esteárico 70.1 C 20:0 Araquídico 76.1 C 24:0 Lignocérico 84.2 31/08/2022 9 Ácidos Graxos Insaturados Símbolo Nome PF (oC) C 16:1 (9c) Palmitoléico 0.0 C 18:1 (9c) Oléico 16.3 C 18:1 (11c) Vacênico 39.5 C 18:1 (9t) Elaídico 44.0 C 18:2 (9, 12) Linoléico -5.0 C 18:3 (9, 12, 15) Linolênico -11.0 C 20:4 (5, 8, 11, 14) Araquidônico -49.5 NomenclaturaNomenclatura ÔmegaÔmega 18 : 3 3 Localização da 1a Dupla Ligação contada à partir do grupo -CH3 Número de Duplas Ligações Número de Átomos de Carbono na Cadeia Ácidos GraxosÁcidos Graxos COOHCOOH 18:3 Ácido Linolênico Famílias de ácidos graxos insaturados Familia Ác. Graxo Estrutura Fontes - 3 Linolênico 18:3 3 Vegetais Eicosapentaenóico 20:5 3 Pescado Docosahexaenóico 22:6 3 Pescado - 6 Linoléico 18:2 6 Vegetais Araquidônico 20:4 6 Animais - 9 Oléico 18:1 9 Vegetais 31/08/2022 10 Ácidos graxos essenciais • Definição: devem ser obtidos da dieta, pois são sintetizados apenas por vegetais. – Ácido linoleico – Ácido linolênico ????? Algumas referências mais antigas também trazem o araquidônico como AG essencial e as mais recentes apenas o AG linoléico. Procedências dos AGs • Saturados: predominam em produtos de origem animal. • AGS de cadeia longa: em carnes e derivados • AGS de cadeia curta: leite e derivados • Monoinsaturados: predominam no azeite de oliv a e açaí • Polinsaturados: predominam em óleos v egetais • Os polinsaturados EPA e DHA: salmão, atum, sardinha • Laúrico (C 12): palma, babaçu Propriedades físicas dos AGs • Ponto de fusão –Aumenta com o aumento da cadeia –Insaturações diminuem o PF –Conf iguração Trans aumenta o PF • O mesmo vale para os triacilgliceróis • Solubilidade - AG de cadeia longa são praticamente insolúv eis em água - Menor # de C aumenta a solubilidade - Formam f ilme na água. 31/08/2022 11 Propriedades sensoriais • AGs de baixo PM são voláteis - conferem aroma forte e também e gosto azedo. • AGs de cadeia grande são praticamente insípidos e inodoros. Reação de Esterificação CH2 OH CH2 OH CH Glicerol OH + R C O OH OH O C OHCH OHCH2 CH2 O C O R1 Monoacilglicerol Monoglicerídio R2 CH2 O C O R1 CH O C O R2 CH2 OH C O OH R3 CH2 R2 O COCH R1 O COCH2 O C O R3 Triacilglicerol (Triglicerídio) Diacilglicerol (Diglicerídio) 1 Exemplos de triacilgliceróis P = ácido palmítico S = ácido esteárico O = ácido oléico 1-Estearil - Oleil acilglicerol 1-Palmitil- 2-Oleil- Estearina 2-Oleil- Diestearina 1-Oleil- Diestearina Triestearina Triacil- Octadecanoina OH OH P OH O S S O S O S S S O S S S Monopalmitiana - 1 Palmitil acilglicerol P 31/08/2022 12 Tem dúvidas sobre a Química básica de lipídeos? Então assista esse vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=5BBYBRWzsLA Mono e diacilglicerois P = ácido palmítico S = ácido esteárico O = ácido oléico 1-Estearil - Oleil acilglicerol 1-Palmitil- 2-Oleil- Estearina 2-Oleil- Diestearina1-Oleil- Diestearina Triestearina Triacil- Octadecanoina OH OH P OH O S S O S O S S S O S S S Monopalmitiana - 1 Palmitil acilglicerol P 1-Estearil - Oleil acilglicerol 1-Palmitil- 2-Oleil- Estearina 2-Oleil- Diestearina 1-Oleil- Diestearina Triestearina Triacil- Octadecanoina OH OH P OH O S S O S O S S S O S S S Monopalmitiana - 1 Palmitil acilglicerol P Apolar Polar Polar Apolar • Moléculas anfifílicas ou anfipáticas • São emulsificantes • Nos rótulos são chamados de mono e diglicerídeos Emulsão e emulsificantes https://www.youtube.com/watch?v=5BBYBRWzsLA 31/08/2022 13 Reação de Saponificação/Hidrólise Triacilglicerol (Triglicerídio) R3 O CO CH2 O C O R1 CH O C O R2 CH2 +OHCH OHCH2 OHCH2 3 NaOH H2O CH2 OH CH2 OH CH OH + 3 R C O O - Na + H + H2O3 Hidrólise R1 C O OH R2 C O OH R3 C O OH Ácidos Graxos Glicerol Acidificação H + Reação de Hidrogenação H2 Catalisador (Níquel) Alta pressão e alta temperatura Gordura hidrogenada Óleo insaturado Hidrogenação De soja é o mais utilizado, em razão do menor valor; Palma também tem sido usado. • Reagentes: óleos vegetais Parcialmente hidrogenada tem mais aplicações, mas tem TRANS. Totalmente hidrogenada, em geral, fica muito dura. • Produto: gordura vegetal hidrogenada. 31/08/2022 14 Reação de Hidrogenação • Hidrogenação pode ser Parcial ou seletiva gera trans Total Duplas remanescentes na hidrogenação parcial mudam sua geometria para a configuração Trans. Processo em desuso para aplicação em alimentos, por formar ácidos graxos trans, que fazem mal à saúde. • Processo utilizado para transformar óleos em gorduras especiais. • Torna o produto mais estável. Gordura vegetal hidrogenada X Gordura Trans Reação de Interesterificação • Processo de rearranjo dos grupos acil nos triacilglicerois, para produção de gorduras especiais, sem produção de AG Trans. 31/08/2022 15 Reação de Interesterificação • Processo tem sido utilizado para produção de gorduras especiais, em substituição a hidrogenação, pois não produz ácidos graxos trans. Fracionamento • Processo utilizado para isolar frações de triacilgliceróis de óleos e gorduras; Gordura derretida Resfriamento lento Cristalização das frações seletivamente, de acordo com seus pontos de fusão Separação das frações cristalinas por filtração Cristalização • Triacilglicerois exibem polimorf ismo • Forma polimórf ica dita o ponto de f usão • Processo de temperagem do chocolate; Simões & Gioielli (2000) 31/08/2022 16 Ésteres de ácidos graxos com álcoois monoidroxílicos de cadeia longa. Exemplos: Carnaúba, de abelha C O OH R + R1 OH C OR1 O H2O+R Ceras Importância das ceras • Proteção de folhas e frutos • Recobrimento das frutas: reduz transpiração e respiração, aumentando a vida útil. Aplicação de ceras por aspersão em mangas. Foto: FruitFort. Winterização • Processo utilizado para separar ceras - que sempre tem alto Ponto de Fusão - de óleos, tais como de canola, girassol e algodão. Óleo derretido Resfriamento lento Cristalização da cera Separação da cera por filtração 31/08/2022 17 Fosfolipídios Emulsificante http://homepage.smc.edu/wissmann_paul /anato my2textbook/phospholipids.h tml Fosfolipídios ou fosfatídios • Fosf olipídios estão presentes em todas as nossas células e naturalmente em muitos alimentos que ingerimos. • Comercialmente o f osf olipídio mais comum é a lecitina, que é extraída do óleo de soja, por isso é chamada de lecitina de soja. • A lecitina tem muitos aplicações, principalmente por ser uma molécula anf if ílica. Aplicações da lecitina • Em balas: - Mastigabilidade - Emulsif icante - Previne trincas - Previne exsudação da gordura - Auxilia na manufatura 31/08/2022 18 Aplicações da lecitina • Em margarinas, como: - Emulsif icante - Anti-salpicante - Antioxidante secundário Aplicações da lecitina • Em chocolates: - Emulsif icante - Previne exsudação da gordura (fat bloom) - Redutor da viscosidade - Reduz tempo de mistura - Auxilia na manufatura Aplicações da lecitina • Em pós instantâneos: - Emulsif icante - Dispersante - Promove molhabilidade http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.dragonbeads.com/chocolates.jpg&imgrefurl=http://www.dragonbeads.com/&usg=__RNQM2IqW3zr_IDT0qp_cWhuv4Zc=&h=397&w=403&sz=46&hl=pt-BR&start=10&tbnid=QvYg_wpg-LeR3M:&tbnh=122&tbnw=124&prev=/images?q%3Dchocolates%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DG http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.dragonbeads.com/chocolates.jpg&imgrefurl=http://www.dragonbeads.com/&usg=__RNQM2IqW3zr_IDT0qp_cWhuv4Zc=&h=397&w=403&sz=46&hl=pt-BR&start=10&tbnid=QvYg_wpg-LeR3M:&tbnh=122&tbnw=124&prev=/images?q%3Dchocolates%26gbv%3D2%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DG 31/08/2022 19 Fosfolipídios em Óleos Brutos Óleo Fosfatídios (%) Soja 1,2-3,2 Milho 1-2 Trigo 0,08-2,0 Algodão 0,7-0,9 Arroz 0,5 Amendoim 0,3-0,4 Colza 0,1 Esteróis A B C D Peridrociclopentano fenantreno HC CH3 (CH2)3 CH3HC CH3 CH3 HO Colesterol Peridrociclopentano fenantreno Fitosteróis Campesterol Beta-sitosterol Estigmasterol Avenasterol O mais importante! 31/08/2022 20 Tocoferóis ou Vitamina E O R1 HO R2 CH3 ALFA R1 CH3 R2 CH3 BETA R1 CH3 R2 H GAMA R1 H R2 CH3 DELTA R1 H R2 H Tocoferol é o antioxidante natural mais utilizado em alimentos! Fonte: Guinaz et al. (2009) Conteúdo de Tocoferóis em Gorduras e Produtos Gordurosos Produto Tocoferol total (mg/100g) Óleo algodão 80-110 Óleo amendoim 20-55 Manteiga de cacau 3-13 Óleo côco 3-8,5 Óleo germe milho 87-250 Óleo milho 40-60 Óleo dendê (azeite) 2-50 Óleo oliva(azeite) 3-30 Óleo soja 90-280 Óleo girassol 70 Banha 0,2-2,7 Manteiga 4,2 Queijo (45% gordura) 1 Margarina 30-100 Referências DAMOD AR AN, S .; PARKIN, K.L .; F ENN EM A, O . R. Qu ímica de ali mentos de Fenne ma. 4a ed. Porto Alegre: Artmed, 2010. 900 p. GUINAZ, M .e t al . Tocoferois e tocotrienois em óleos vege tais e ovos. Quím. Nova, v. 32, n. 8, p. 2098-2103, 2009. MORETTO, E.; FETT, R. Tecnologia de óleos e gorduras vegetais. São Paulo: Varela, 1998. ORDÓÑEZ , J.A . Tecnolog ia de ali mentos : componen tes dos a limen tos e processos. São Paulo: Artmed, 2005, 294 p. RIBEIRO , E.P. ; SER AVALL I, E.A.G. Qu ím ica de alimen tos. São Paulo: Edi tora Edgard Blücher, 2004. 184 p. SIMO ES, I .S. ; GIO IELL I, L .A . Crystal morphology o f binary and ternary mixtures of hydrogenated fats and soybean oil. Braz. Arch. Biol. Technol. vol.43, n.2, p. 241-248, 2000. Química básica de triacilgliceróis : https://www.youtube.com/watch?v=d 8b rFOkU9 jo Química básica de lipídeos: https://www.youtube.com/watch? v=5B BYB RWz sLA Interesterificação: https://www.youtube.com/watch? v=O3X vgZJE mUE Importância nutric ional de gorduras: https://www.youtube.com/watch?v=brs2n Mubr84 Emulsões: https://www.youtube.com/watch?v=bC _czAL24z Y Emulsificantes: https://www.youtube.com/watch?v=7I 8GX mpKrVg& t=121 s https://www.youtube.com/watch?v=d8brFOkU9jo https://www.youtube.com/watch?v=5BBYBRWzsLA https://www.youtube.com/watch?v=O3XvgZJEmUE https://www.youtube.com/watch?v=brs2nMubr84 https://www.youtube.com/watch?v=bC_czAL24zY https://www.youtube.com/watch?v=7I8GXmpKrVg&t=121s
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