Análise Físico-Química de Alimentos

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Análise Físico-
Química e 
Microbiológica de 
Alimentos
Química de alimentos
Profa. Dra. Andressa Keiko Matsumoto
• Unidade de Ensino: 1
• Competência da Unidade: Compreender as características da 
água presente em alimentos e as propriedades químicas dos 
alimentos.
• Resumo: Conhecer a importância da água nos alimentos, suas 
características e qualidades, presença de proteínas, carboidratos 
e lipídios nos alimentos.
• Palavras-chave: água, alimentos, proteína, carboidrato, 
vitaminas. 
• Título da Teleaula: Química de alimentos
• Teleaula nº: 1
Contextualização
 Química da água
 Estrutura da água e do gelo
 Propriedades solventes da água e interações com outras substâncias
 Efeitos dos solutos na estrutura da água e do gelo
 ATIVIDADE DE ÁGUA (Aa), DIFERENCIAÇÃO ENTRE UMIDADE E Aa 
 Influência da água em alimentos
 Padrões de qualidade da água para consumo humano 
Contextualização
 Macronutrientes dos alimentos
 Carboidratos
 Monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos
 Lipídeos e Proteínas
 Micronutrientes dos alimentos e aditivos alimentares
 Minerais e vitaminas
 Efeito do processamento no teor mineral e vitamínico dos alimentos
 Aditivos alimentares 
Química da água
Estrutura da água e do gelo
Será que a quantidade de água influencia nos
aspectos das frutas?
Será que a diminuição da quantidade dessa água livre pode diminuir 
os riscos de contaminação desses alimentos? 
Estrutura da água e do gelo
Molécula de estrutura dipolar formada por dois átomos de
hidrogênio e um átomo de oxigênio, unidos por ligações
covalentes;
Hidrogênio apresenta carga parcialmente positiva (H+), enquanto o
oxigênio apresenta carga parcialmente negativa (O-).
Água = H2O
Fonte: Livro didático da disciplina
Shutterstock: 1446160808
Estrutura da água e do gelo
Forma líquida, em temperatura ambiente, a água consegue formar, em média, 3 a 4
pontes de hidrogênio com outras moléculas de água;
Água é encontrada na natureza em três estados: sólido, líquido e gasoso.
Fonte: Livro didático da disciplina
Essa interação molecular forma um arranjo semelhante ao tetraédrico.
Estrutura da água e do gelo
A natureza polar e a capacidade de formar pontes de hidrogênio permite que a água seja uma 
molécula com grande poder de interação, com a capacidade de dissolver uma grande quantidade de 
substâncias no estado sólido, líquido e gasoso, por isso a água é considerada solvente universal.
Fonte: Elaborado pela autora.
Propriedades solventes da água e interações com outras 
substâncias
Possui propriedades capazes de dissolver uma grande variedade de substâncias;
Solvente universal;
Não são todas as substâncias que a água consegue dissolver;
“Semelhante dissolve semelhante”  substâncias químicas de
estrutura semelhante conseguem se dissolver devido às
características química comuns
Bom solvente para substâncias com carga elétrica positiva e
negativa (hidrofílicas);
Substâncias que não são atraídas por moléculas de água
(hidrofóbicas), têm pouco efeito sobre elas.
Propriedades solventes da água e interações com outras 
substâncias
• Soluto: é a substância que se dissolve em um solvente. Normalmente está em menor
quantidade. Exemplo: Sal de cozinha.
• Solvente: é a substância utilizada para dissolver o soluto. Normalmente está em maior
quantidade. Exemplo: água, álcool.
• Solução: é a mistura de duas ou mais substâncias, e podem ser
classificadas como homogêneas – quando se misturam totalmente
(uma fase) ou heterogêneas – quando não se misturam (mais de
uma fase).
• Diluição: é a solução que teve sua concentração diminuída,
adicionando-se um solvente.
• Concentração: é a razão entre a quantidade de soluto e o volume
do solvente.
Propriedades solventes da água e interações com outras 
substâncias
Solução HETEROGÊNEA:
• Ex: areia + água
• Não se misturam;
• Cristais de areia de depositam no fundo.
Solução HOMOGÊNEA:
• Ex: açúcar + água
• Açúcar dilui-se totalmente;
• Não há cristal depositado.
Fonte: Livro didático da disciplina
Propriedades solventes da água e interações com outras 
substâncias
Fonte: Livro didático da disciplina
Outro exemplo clássico de solução homogênea é o cloreto de sódio (NaCl) que facilmente se 
dissolve em água. 
As moléculas dipolares da água são fortemente atraídas para 
os íons Na e Cl quando o cloreto de sódio é exposto à água.
Efeitos dos solutos na estrutura da água e do gelo
Crioscopia Diminuição do ponto de congelamento.
Ebulioscopia
Ebulioscopia
Osmoscopia
Aumento do ponto de ebulição.
Diminuição da pressão de vapor.
Ocorre quando adicionado um soluto não-volátil de 1,00 g em 1.000 g de água. À 
pressão de 1 atmosfera, diminui o ponto de congelamento da água (formação do 
gelo), de 0 ºC para -1,86 ºC; eleva o ponto de ebulição de 100 ºC para 100,543 ºC
e produz aumento da pressão osmótica. 
Aumento da pressão osmótica. 
Um exemplo de alteração na estrutura da água pelo soluto: 
Atividade de água (Aa), 
diferenciação entre 
umidade e Aa 
Atividade de água(Aa)
A atividade de água (Aa), é um parâmetro intrínseco utilizado para avaliar a quantidade de água livre 
(não ligada) presente no alimento.
Fonte: Elaborado pela autora.
Alguns fatores podem ser controlados:
• Adotando boas práticas de fabricação (BPF);
• Seguindo as normas dos órgãos regulamentadores, tornando o 
alimento desfavorável para o crescimento de microrganismos.
 Acidez.
 Atividade de água.
 Composição química.
 Estrutura biológica do alimento. 
Os fatores intrínsecos estão 
relacionados a características físico-
químicas do próprio alimento.
Os fatores extrínsecos estão 
relacionados ao ambiente onde 
estão os alimento.
 Umidade relativa (UR).
 Composição gasosa.
 Temperatura. 
Atividade de água(Aa)
A Aa refere-se à quantidade de água do próprio alimento, ao passo que a umidade é a quantidade
de água no ambiente em que esses alimentos se encontram.
ATIVIDADE DE ÁGUA (Aa)
No entanto, existe uma correlação entre a Aa de um alimento e a umidade 
relativa (UR) do ambiente. 
Quando há baixa Aa e alta UR, os alimentos podem absorver a 
umidade do ambiente:
Influência da água em alimentos
Alimentos susceptíveis à contaminação microbiana devem ser 
armazenados em condições de baixa umidade.
O aumento da umidade não apenas piora os 
riscos de contaminação como também pode 
causar a desidratação dos alimentos. 
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Influência da água em alimentos
Para calcular a atividade de água livre em um alimento é utilizada a seguinte 
fórmula: 
Diferente dos fungos, que precisam de menos água para se desenvolverem, as bactérias têm
preferência pelos alimentos com maior Aa.
Aa = P/P0
P: Pressão de vapor de água sobre o alimento em uma 
dada temperatura.
P0: Pressão de vapor da água pura na mesma 
temperatura.
Os valores de Aa variam de 0 a 1, sendo a atividade de água pura = 1,0.
Quanto mais próximo de 1,0, maior a chance de contaminação, ou seja, mais 
perecível é o alimento.
Influência da água em alimentos
A adição de sal (salga) ou açúcar em determinados alimentos é uma das formas de conservação, pois 
aumentam a pressão osmótica e promovem a redução da Aa. 
Outras formas de conservação são: 
 Desidratação e congelamento, de carnes, por exemplo, bem como o
método de concentração, como, por exemplo, o leite condensado.
Microrganismos com Aa ≤ 0,60 são microbiologicamente estáveis.
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Padrões de qualidade da água para consumo humano 
Todos os parâmetros utilizados para monitoramento da qualidade da água 
são avaliados:
 Cor – a alteração nesse parâmetro indica possível contaminação. 
 Odor – a água não pode conter cheiro.
 Turbidez – nos valores de aceitação para consumo humano, águas 
turvas sugerem contaminação.
 pH – o valor limite está entre 6,5 e 8,5. Coliformes Totais – indicação de 
contaminação, provável contato com dejetos animais.
 Coliformes Fecais – indicação de contaminação, provável
contato com 
dejetos animais.
 Metais – indicação de contaminação por metais pesados na água.
 Não-metais – padrões definidos para utilização de não-metais.
Controle de qualidade 
de alimentos
Controle de qualidade de alimentos
Fonte: shutterstock: 1770093932.
Imagine que você é o farmacêutico responsável pela análise da qualidade de 
alimentos da indústria onde trabalha. Ao observar os dados, você percebe 
uma inconsistência: os padrões estabelecidos pela OMS estão acima do 
recomendado: cor, odor e turbidez. 
Pensando nas alterações apresentadas 
na água, qual seria a primeira 
impressão em relação aos tipos de 
alterações? O que você suporia?
Controle de qualidade de alimentos
É importante ressaltar que um dos parâmetros alterados isoladamente não quer dizer muita
coisa, porém o conjunto de dados nos ajuda a considerar algumas possibilidades.
CLORO Utilizado para destruir os microrganismos, pode deixar a água com aspecto 
alterado, no entanto o odor não é alterado.
A turbidez alterada é um indicativo de que 
partículas estão suspensas nessa água. 
Todos esses parâmetros alterados podem indicar uma coisa: 
contaminação microbiana.
Contudo, outros testes devem ser realizados para a conclusão final.
Macronutrientes dos 
alimentos
Carboidratos
Carboidratos, lipídeos e proteínas.
Também conhecidas como polímeros, constituídos de muitas
unidades menores, os monômeros;
Proteínas são polímeros de aminoácidos;
Polissacarídeos são polímeros de monossacarídeos;
Micronutrientes (minerais e vitaminas) carecemos em 
quantidades menores.
Nutrientes que necessitamos em grandes quantidades:
Sódio  Hipertensão
Açúcar refinado  Diabetes mellitus
Gorduras saturadas  Obesidade
Conhecidos também 
como hidratos de 
carbono, amido, 
açúcar ou glicídios.
Carboidratos
Três classes de carboidratos e a classificação varia com o tamanho da cadeia
de sacarídeos.
Monossacarídeos: açúcares simples, unidade
monomérica.
Oligossacarídeos: são formados pela junção de 2 - 10
unidades de monossacarídeos;
Polissacarídeos: polímeros de açúcar com mais de 20
unidades monoméricas.
Carboidratos
• Carboidrato + lipídeo = Glicolipídeos;
 Participam da comunicação intracelular;
 Presentes na membrana plasmática das células animais;
• Carboidrato + proteína = Glicoproteínas;
 Produzidas durante as modificações pós-traducionais, como, por
exemplo, os anticorpos.
Glicoconjugados: moléculas híbridas compostas de carboidrato e outros
macronutrientes, como os lipídeos e as proteínas.
Monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos
• Açúcares simples que possuem esqueleto de três a sete
carbonos;
• Aldose – quando o grupo carbonil, formado por ligações
duplas entre o carbono e o oxigênio, está na
extremidade da cadeia;
• Cetose – quando o grupo carbonil está em qualquer
outra posição da cadeia;
Monossacarídeos
(CnH2nOn)
Fonte: Livro didático da disciplina
Monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos
• As pentoses, moléculas formadas por 5 carbonos (C5H10O5),
correspondem aos grupos dos ácidos nucleicos:
 DNA (ácido desoxirribonucleico);
 RNA (ácido ribonucleico);
Pentose e Hexose são os mais importantes do grupo
• Hexoses são moléculas
formadas por 6 carbonos
C6H12O6:
 Glicose;
 Frutose;
 Galactose
Fonte: Livro didático da disciplina
Monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos
Oligossacarídeos
• São formados a partir de 2 até 10 unidades de monossacarídeos unidos entre si
através das ligações glicosídeas;
Grupo mais abundante dos oligossacarídeos são os dissacarídeos
Dissacarídeos são moléculas 
formadas pela junção de 
duas unidades de 
monossacarídeos.
Fonte: Livro didático da disciplina
Monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos
Polissacarídeos
• São cadeias longas de carboidratos, formados por centenas e até milhões de
moléculas de monossacarídeos unidos por ligações glicosídeas;
• Origem animal (glicogênio) ou vegetal (amido, celulose e fibras);
Também chamados glicanos
Alimentos que compõem esse grupo de carboidratos são: pães,
batata, mandioca, farinha, arroz, entre outros;
Quando os polissacarídeos são degradados, são quebrados em 
diversas moléculas monoméricas de glicose. 
Lipídeos e Proteínas
Substâncias orgânicas apolares e insolúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos;
Apresentam no esqueleto químico moléculas de carbono, hidrogênio e oxigênio;
Também têm função energética e possuem 2,23 vezes mais energia quando comparados aos
carboidratos;
São importantes:
Na composição da membrana plasmática das células;
Na absorção e transporte de vitaminas lipossolúveis;
Na produção de hormônios sexuais;
Entre outras funções
Ajudam a melhorar o sabor e a consistência dos alimentos
Ácidos graxos
Fonte: Livro didático da disciplina
Óleos e gorduras são constituídos por moléculas de ácido graxo;
São compostos por uma longa cadeia carbônica que pode ser classificada como saturada ou
insaturada;
Saturados são formados por duplas
ligações, e a molécula sofre uma
curvatura;
Insaturados são formados por ligações
simples e a sua estrutura é linear.
Glicerídeos e Esteroides
• Moléculas lipídicas formadas pelo glicerol (molécula que possui a função de álcool),
associado a moléculas de ácidos graxos;
• Triglicerídeos  formados por uma molécula de glicerol associada a três moléculas de
ácidos graxos;
Hipertrigliceridemia = alteração metabólica que leva ao aumento dos triglicérides
sanguíneos e predispõem a doenças cardiovasculares.
Glicerídeos
Esteroides
Moléculas lipídicas formadas por quatro anéis de carbono;
Exemplos de esteroides:
Colesterol;
Hormônios sexuais, tais como: estrógeno, progesterona e testosterona;
Hormônios das suprarrenais, tais como: aldosterona e cortisol.
Proteínas
Macromoléculas nas quais é expressa a informação genética.
Extremamente importantes para as células e constituem em torno de 50% ou 
mais do seu peso.
Polímeros de aminoácidos (unidades monoméricas) e na natureza encontramos 20
aminoácidos diferentes.
Aminoácidos: formados quimicamente por
 Grupo amino;
 Grupo ácido carboxílico;
 Um hidrogênio;
 Ima cadeia lateral ligada ao carbono central.
Fonte: Livro didático da disciplina
Micronutrientes dos 
alimentos e aditivos 
alimentares
Minerais e vitaminas
Não podem ser sintetizados pelo organismo.
• Não fornecem calorias, mas se encontram no organismo desempenhando diversas
funções.
Facilitam a transferência de 
compostos pelas membranas 
celulares e composição de 
tecidos orgânicos.
Minerais
 Regulação do metabolismo enzimático;
 Manutenção do metabolismo ácido-básico;
 Irritabilidade muscular e pressão osmótica.
Uma outra função é que o excesso ou a deficiência 
de um interfere no metabolismo de outro.
Minerais e vitaminas
Vitaminas
O que são? Onde são 
encontradas?
Quantas são?
• São compostos 
orgânicos 
complexos que 
atuam no 
organismo de 
várias formas.
• São essenciais 
para o bom 
funcionamento 
de processos 
fisiológicos do 
corpo humano.
• Embora a maioria 
deva ser obtida 
dos alimentos 
que consumimos, 
várias vitaminas 
podem ser 
produzidas no 
organismo.
• São 13 
vitaminas 
divididas em:
• Hidrossolúveis
• Complexo B + 
Vitamina C. 
Lipossolúveis:
• Vitamina A, D, 
E, K.
Minerais e vitaminas
Vitaminas
Assim como os minerais, o corpo também não sintetiza vitaminas, por isso 
precisamos ingeri-las através da dieta. 
As vitaminas são divididas em dois grupos:
 Os compostos solúveis em água – hidrossolúveis;
 Os solúveis em solventes orgânicos apolares – as lipossolúveis. 
Vitamina A: participa no processo de adaptação da visão noturna.
Vitamina D: participa do metabolismo do cálcio e do fósforo –
importante para a formação dos ossos e dentes.
Vitamina E: retarda os efeitos do envelhecimento, antioxidante.
Vitamina K: participa dos processos de coagulação sanguínea.
Efeito do processamento no teor mineral e vitamínico 
dos alimentos
A praticidade encontrada nos alimentos
prontos para consumo tem atraído cada vez mais 
pessoas a esse hábito: substituição de alimentos frescos por industrializados. 
Alguns fatores podem influenciar a degradação 
das vitaminas, como: pH, temperatura, 
umidade e atividade de água. 
Alguns tratamentos térmicos são utilizados e visam inativar as enzimas 
responsáveis pela deterioração dos alimentos, como:
branqueamento, pasteurização e esterilização.
Efeito do processamento no teor mineral e vitamínico 
dos alimentos
A destruição das vitaminas depende do tempo de processamento térmico a que esse alimento é submetido.
Estudos apontam que o cozimento do espinafre a 100 
ºC por 3 minutos é suficiente para que haja uma 
perda de 33% no teor vitamínico.
EXEMPLOS
No suco de abacaxi pasteurizado, os estudos mostram uma redução 
de 28 a 46% no teor de vitamina C e, durante a esterilização da 
carne de porco, foi observada também uma redução de 66 a 70% de 
vitamina B12. 
Aditivos alimentares 
Segundo o Ministério da saúde (MS)
Aditivos alimentares são ingredientes adicionados ao alimento com o objetivo de
promover alterações químicas, físicas, biológicas ou sensoriais, gerando mais segurança
microbiológica, melhora tecnológica ou no aspecto sensorial, maior prazo de validade,
entre outras vantagens.
 Conservantes
 Estabilizantes
 Aromatizantes
 Acidulantes
 Corantes
 Antioxidantes
 Antiumectantes
 Umectantes
 Edulcorantes
 Saborizantes
 Espessantes
 Emulsificantes
Recapitulando
Recapitulando
Química da água
 Estrutura da água e do gelo
 Propriedades solventes da água e interações com outras substâncias
 Efeitos dos solutos na estrutura da água e do gelo
ATIVIDADE DE ÁGUA (Aa), DIFERENCIAÇÃO ENTRE UMIDADE E Aa 
 Influência da água em alimentos
 Padrões de qualidade da água para consumo humano 
Recapitulando
Macronutrientes dos alimentos
 Carboidratos
 Monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos
 Lipídeos e Proteínas
Micronutrientes dos alimentos e aditivos alimentares
 Minerais e vitaminas
 Efeito do processamento no teor mineral e vitamínico dos alimentos
 Aditivos alimentares