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LIPÍDIOS, ÁCIDOS GRAXOS OU GORDOS Química dos alimentos ELEMENTOS DO GRUPO: • Isaías Abel Baptista Namucoio INTRODUÇÃO • Este trabalho tem por objetivo estudar e conhecer as ESTRUTURAS DOS LIPÍDIOS nos quais juntamente com os ácidos graxos mais importantes; componentes essenciais das estruturas biológicas, e fazem parte de um grupo conhecido como biomoléculas. LIPÍDIOS Os lipídeos são moléculas orgânicas que resultam da associação entre ácidos graxos e álcool. Sua composição biomolecular é composta por oxigênio (O), carbono (C) e hidrogênio (H). Fonte: http://liprotein.blogspot.com.br/2015/10/ classificacao-dos-lipideos.html http://liprotein.blogspot.com.br/2015/10/ LIPÍDIOS Insolúveis em água, mas solúveis em componentes orgânicos como a benzina, o éter e o álcool. Os lipídeos se encontram distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e nas células de gordura Fonte: Google imagens LIPÍDIOS A principal característica dos lipídios é sua insolubilidade em água. Como são compostos apolares, a água, sendo polar, não exerce influência na sua estrutura. Por outro lado, são solúveis em solventes orgânicos como álcoois, éteres e cetonas. Fonte: Google imagens FUNÇÕES DOS LIPÍDIOS • Estrutural: Alguns lipídios apresentam função estrutural, fazendo parte da composição das membranas celulares. Ex: Fosfolipídios; Glicolipídios e Esteróis. FUNÇÕES DOS LIPÍDIOS • Isolantes térmicos e mecânicos : Os lipídios atuam como isolantes térmicos, ajudando assim na manutenção da temperatura do corpo e como isolantes mecânicos, protegendo contra choques mecânicos. ÁCIDOS GRAXOS • Ácido graxo é um ácido carboxílico (COOH) de cadeia alifática. São considerados componentes orgânicos, ou em outras palavras, eles contêm carbono e hidrogênio em suas moléculas. • Estes ácidos são produzidos quando as gorduras são quebradas. • São pouco solúveis em água (quanto maior a cadeia carbônica, menor a solubilidade), e podem ser usados como energia pelas células. São classificados em monoinsaturados, poliinsaturados, ou saturados. ÁCIDOS GRAXOS • Os lipídios da dieta originam-se de fontes animal, vegetal e marinha. Estruturalmente a maioria dos lipídios da dieta contêm três ácidos graxos ligados a uma molécula de glicerol e é conhecida como triacilgliceróis (Bell et al, 1997). ÁCIDOS GRAXOS • Dependendo do tamanho da cadeia carbônica, do número e da posição das duplas ligações e linearidade (esteroespecificidade, cis e trans), os lipídios têm diferentes propriedades físicas e químicas. Os ácidos graxos apresentam diferentes tamanhos de cadeia de 3 a 24 átomos de carbono. Os ácidos graxos podem ser saturados ou insaturados. Os ácidos graxos insaturados, por possuírem duplas ligações, são considerados quimicamente mais instáveis. Quando possuem apenas uma dupla ligação são denominados monoinsaturados; com duas ou mais duplas ligações, são chamados de polinsaturados (Bell et al, 1997). ÁCIDOS GRAXOS • Ácidos graxos insaturados: possuem uma ou mais duplas ligações (mono ou poli-insaturados) e geralmente são líquidos à temperatura ambiente, e a dupla ligação, quando ocorre em um AG natural, é sempre do tipo “cis”. Os óleos vegetais são ricos em AG insaturados e quando existem mais de uma dupla ligação, estas são sempre separadas por pelo menos três carbonos, nunca sendo adjacentes e nem conjugadas. ÁCIDOS GRAXOS • Ácidos graxos monoinsaturados: apresentam apenas uma ligação insaturada entre os carbonos. Tem como fonte os ácidos oleicos: azeite, óleo de canola, óleo de amendoim, amendoins, amêndoas e abacate. ÁCIDOS GRAXOS • Ácidos graxos poli-insaturados: São ácidos graxos que possuem duas ou mais duplas ligações em sua composição. Existem duas principais famílias desse grupo de ácidos graxos o ômega 3 e ômega 6. Estes têm funções ainda não muito bem conhecidas no tratamento de muitas doenças do organismo, como por exemplo: esclerose múltipla, artrite reumatoide e dermatite atípica, assim como na prevenção de aterosclerose. ÁCIDOS GRAXOS Ilustração de ácidos graxos em função do grau de saturação da cadeia lateral ÁCIDOS GRAXOS • Ácidos graxos essenciais: têm como definição um ácido graxo que o organismo humano não tem a capacidade de produzir e por isso ele se torna um nutriente obtido essencialmente pela dieta, no caso, com a ingestão de óleos vegetais. Temos como exemplo o ácido linoléico, ácido linolênico e o araquidônico. É um ácido graxo poli-insaturado, encontrado nos óleos de soja, milho, semente de algodão e de amendoim. ÁCIDOS GRAXOS Estrutura química de alguns AG de importância biológica e nutricional ÁCIDOS GRAXOS • Ácidos graxos cis ou trans: são nomenclaturas para diferentes posições dos hidrogênios nas cadeias dos ácidos graxos monoinsaturados. A forma cis provoca uma prega na cadeia hidrocarbonada no local da dupla ligação. A forma trans tem um formato semelhante aos ácidos graxos saturados, com a cadeia estendida. Estão presentes nas margarinas que são preparadas na forma de hidrogenação (transformação de óleos líquidos em semissólidos e mais estáveis), bem como nas frituras comercializadas, produtos de panificação, ricos em gorduras e lanches salgados. ÁCIDOS GRAXOS Ilustração de isomeria cis ou trans em ácido graxo NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS • Utiliza-se uma nomenclatura simplificada para os ácidos graxos a fim de especificar o tamanho da cadeia e o número de ligações duplas, sendo que essas informações vêm separadas por dois-pontos. Por exemplo, o ácido oleico possui 18 carbonos e uma dupla ligação, o que resulta na abreviação 18:1. A posição da ligação dupla também pode ser indicada utilizando-se a letra grega delta (Δ) seguida do número do carbono em que a insaturação se encontra. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS • Exemplo: se fosse um ácido graxo com uma cadeia carbônica de 18 carbonos, com duas duplas, uma entre os carbonos 9 e 10 e a outra entre os carbonos 12 e 13, a designação seria a seguinte: 18:2 Δ9,12, tratando-se do ácido linoleico. Lembrando que a numeração se inicia no grupo carboxila (carbono 1). Na Tabela 2, são apresentados alguns ácidos graxos com suas insaturações. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS Tabela. Número de carbonos, grau de instauração e fórmula dos principais ácidos graxos de cadeia longa. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS Nomenclatura do AG linoleico de acordo com a IUPAC para nomenclatura ômega ÁCIDOS GRAXOS ÔMEGA Ômega é um termo usado para indicar a posição da primeira ligação dupla, a partir da terminação metila de um ácido graxo insaturado. Por exemplo, o ácido linoleico é chamado de ácido graxo ômega-6 porque sua primeira ligação dupla está no sexto carbono, e o ácido linolênico é chamado ácido graxo ômega-3, pois sua primeira ligação dupla está no terceiro carbono ÁCIDOS GRAXOS ÔMEGA Estrutura dos ácidos graxos linoleico e linolênico ÁCIDOS GRAXOS ÔMEGA Ilustração para nomenclatura de ácido graxo da família ω6 CLASSIFICAÇÃO DOS LIPÍDOS Devido ao amplo grupo de substâncias heterogêneas denominadas lipídios sua classificação pode ser definida de diferentes formas. Segundo Jorge, (2009). Os lipídios podem ser classificados em simples, compostos e derivados. Os lipídios simples (Figura 1) quando, por hidrólise total, origina somente ácidos graxos e álcoois, e são divididos em óleos ou gorduras. Estrutura dos lipídios simples CLASSIFICAÇÃO DOS LIPÍDOS Os lipídios compostos (Figura 2) quando, por hidrólise total, produzem ácidos graxos e álcoois e ainda apresentam em suas moléculas um outro grupo funcional, como por exemplo os fosfolipídios, os glicolipídios e os sulfolipídeos (Araujo et al., 2014). Estrutura dos lipídios compostos CLASSIFICAÇÃO DOS LIPÍDOS Por fim, os lipídios derivados, provenientes da hidrólise dos lipídios simples e compostos, são eles: ácidos graxos, hidrocarbonetos, vitaminas lipossolúveis, pigmentos, compostos nitrogenadosentre os quais, colina, serina, esfingosina e aminoetanol (Jorge, 2009). PROPRIEDADES FÍSICAS As propriedades físicas dos lipídios consistem em um critério útil para avaliar o estágio de processamento ou a utilidade de uma gordura para aplicação em um produto específico. Essas propriedades estão diretamente relacionadas com a composição química dos triacilgliceróis. De maior importância são as que se relacionam com as mudanças de fase dos triacilgliceróis. Muitas das propriedades funcionais das gorduras que se utilizam na elaboração de margarinas, emulsões dependem da estrutura e das propriedades físicas dos lipídios que, por sua vez, dependem da composição química de suas moléculas. PROPRIEDADES FÍSICAS • Densidade • Viscosidade • Cold Test • Ponto de fusão • Índice de refração PROPRIEDADES FÍSICAS A densidade é uma propriedade importante para se definir equipamentos de manuseio de gorduras. Fornece uma estimativa da razão sólido-líquido da gordura (índice de gordura sólida ou teor de sólidos). PROPRIEDADES FÍSICAS A força de atração entre as moléculas e a sua capacidade de empacotamento determina a viscosidade, a densidade e outras propriedades físico-químicas. Os triacilgliceróis que contêm ácidos graxos insaturados ou ramificados têm menor capacidade de empacotamento que aqueles que contêm ácidos graxos saturados e de cadeias lineares. PROPRIEDADES FÍSICAS Por isso, possuem menor densidade. As gorduras são mais densas no estado sólido do que no estado líquido, mostram contração de volume durante a solidificação e maior expansão na fusão. PROPRIEDADES FÍSICAS Efeito da concentração de ácidos graxos livres nos pontos de fumaça, faísca e combustão em óleo de soja. PROPRIEDADES FÍSICAS Propriedade física relacionada à fluidez do óleo, de fundamental importância no processamento e manipulação, principalmente quando o produto vai ser estocado e/ou bombeado através de tubulações. A viscosidade deve-se à fricção interna entre os lipídios que a constituem. • Viscosidade PROPRIEDADES FÍSICAS Devido ao elevado número de moléculas que formam uma gordura, geralmente a viscosidade é alta, variando de acordo com as características dos ácidos graxos. Desta forma, a viscosidade aumenta quando cresce o comprimento da cadeia dos ácidos graxos componentes e diminui ao aumentar o grau de insaturação (Tabela 2). • Viscosidade PROPRIEDADES FÍSICAS Tabela 2 – Viscosidade de alguns óleos e gorduras • Viscosidade PROPRIEDADES FÍSICAS É o tempo necessário para se desenvolver uma aparência turva na amostra de óleo mantido em banho de gelo. O valor mínimo aceitável para um óleo destinado a saladas é de 5,5 horas. Ao contrário, um óleo destinado à preparação de maionese deve superar esta prova, já que uma cristalização do mesmo provocaria a quebra da emulsão quando o produto fosse armazenado em um refrigerador. • Cold Test PROPRIEDADES FÍSICAS O ponto de fusão é a temperatura na qual uma substância passa do estado físico sólido para o líquido. Os ácidos graxos têm um ponto de fusão específico que depende fundamentalmente das características abaixo relacionadas: • Ponto de fusão PROPRIEDADES FÍSICAS Tamanho da cadeia. Os ácidos graxos saturados de cadeia curta, com até 8 átomos de carbono, têm consistência líquida, enquanto aqueles com mais de 8 átomos de carbonos têm consistência sólida. • Ponto de fusão PROPRIEDADES FÍSICAS Grau de saturação. Os ácidos graxos saturados são sólidos à temperatura ambiente, a existência de duplas ligações abaixa o ponto de fusão com tendência à consistência líquida. • Ponto de fusão PROPRIEDADES FÍSICAS Isomeria. A presença de duplas ligações na cadeia carbônica possibilita a existência de isômero cis e trans. O aumento da quantidade de isômero trans tende a um aumento do ponto de fusão. • Ponto de fusão PROPRIEDADES FÍSICAS Tabela 3 – Ponto de fusão de alguns ácidos graxos • Ponto de fusão PROPRIEDADES FÍSICAS É baseado na relação entre a velocidade da luz no ar e no meio constituído pela substância em exame. Mais precisamente, o índice de refração é a relação que existe entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração. • Índice de refração PROPRIEDADES FÍSICAS O índice de refração dos óleos e das gorduras aumenta com o aumento do comprimento da cadeia e também com a insaturação, podendo ser correlacionado com o índice de iodo, que permite conhecer o grau de insaturação das moléculas. A determinação do índice de refração tem grande utilidade no controle do processo de hidrogenação. • Índice de refração REAÇÕES QUÍMICAS • Esterificação • Hidrogenação • Interesterificação • Halogenação • Hidrólise • Saponificação e neutralização • Oxidação PROPRIEDADES FÍSICAS Na sua maioria, os ácidos graxos se apresentam na natureza como ésteres e são consumidos deste modo. São exemplos de ésteres os triacilgliceróis, os constituintes predominantes dos óleos e gorduras. Quando consumidos e digeridos, as gorduras são hidrolisadas inicialmente a diacilgliceróis e monoacilgliceróis que também são ésteres. Depois, estes ésteres são hidrolisados formando glicerol e ácidos graxos. Reação de Esterificação PROPRIEDADES FÍSICAS No processo inverso, a esterificação um álcool como o glicerol reage com ácidos graxos para formar ésteres como mono, di e triacilgliceróis (Figura 1). Reação de Esterificação Reação de esterificação PROPRIEDADES FÍSICAS Em outro processo alternativo de esterificação, denominado alcoólise, um álcool como o glicerol reage com óleos e gorduras para produzir ésteres do tipo mono e diacilgliceróis, usados agentes emulsificantes (Ziller, 1994). Reação de Esterificação PROPRIEDADES FÍSICAS A adição de hidrogênio (H2 ) às duplas ligações dos ácidos graxos insaturados, livres ou combinados, é chamada reação de hidrogenação, representada pela Figura 13. Reação de Hidrogenação Representação da reação de hidrogenação do ácido graxo PROPRIEDADES FÍSICAS Essa reação é de grande importância industrial, pois permite a conversão de óleos em gorduras adequadas para a produção de margarinas e para a aplicação em produtos de panificação, sorvetes, entre outros. Também utilizada para melhorar a consistência de gorduras ou, ainda, para reduzir sua sensibilidade à rancidez oxidativa. Reação de Esterificação PROPRIEDADES FÍSICAS A transesterificação, também chamada de interesterificação, pode ser entendida como a quebra de um triacilglicerol específico com remoção de um ácido graxo ao acaso, embaralhamento deste com o restante dos ácidos graxos e sua substituição ao acaso por outro ácido graxo. A Figura 4 apresenta a reação de interesterificação. Reação de Interesterificação PROPRIEDADES FÍSICAS Reação de Interesterificação PROPRIEDADES FÍSICAS Do mesmo modo que as duplas ligações recebem hidrogênio e se tornam ligações simples, elas podem receber halogênios. Os halogênios incluem cloro, bromo, e principalmente iodo. Eles podem ser acrescentados prontamente nas duplas ligações dos ácidos graxos insaturados como demonstra a Figura 5. Reação de Halogenação PROPRIEDADES FÍSICAS Reação de Halogenação Reação de halogenação PROPRIEDADES FÍSICAS Essa propriedade conduz à obtenção de um dos índices de qualidade que caracterizam os óleos, o índice de iodo. Através da determinação do índice de iodo pode avaliar a quantidade de insaturações presentes no triacilglicerol. Reação de Halogenação PROPRIEDADES FÍSICAS A hidrólise envolve a quebra de ligações éster no triacilglicerol com formação de ácidos graxos livres, monoacilgliceróis, diacilgliceróis e glicerol (Figura 6). Pode ser provocada por enzimas (lipases) ou por agentes químicos como ácidos e bases. Reação de Hidrólise PROPRIEDADES FÍSICAS Reação de Hidrólise Reação de hidrólise PROPRIEDADES FÍSICAS O aquecimento de um triacilglicerol em presença de solução aquosa de álcali (soda cáustica) produz glicerole uma mistura de sais alcalinos de ácidos graxos (sabões). Esta reação é o processo básico da indústria de sabões e é denominada de reação de saponificação (Figura 7). Reação de Saponificação e neutralização PROPRIEDADES FÍSICAS Reação de Saponificação e neutralização Reação de saponificação PROPRIEDADES FÍSICAS Sabões também podem ser formados, de maneira mais controlada, pela reação de ácidos graxos livres com álcali. Neste caso a reação é denominada de neutralização. Durante o processo de refinação, o emprego de álcali tem como objetivo neutralizar os ácidos graxos livres que ocorrem nos óleos brutos. Reação de Saponificação e neutralização PROPRIEDADES FÍSICAS A oxidação lipídica é uma das mais importantes alterações que afetam tanto um óleo ou gordura como um alimento que os contêm. É um processo degradativo que ocorre quando o oxigênio atmosférico ou aquele que está dissolvido no óleo ou no alimento reage com ácidos graxos insaturados presentes. Reação de Oxidação PROPRIEDADES FÍSICAS As reações químicas envolvidas nesse processo são muito complexas e geram, em estágios mais avançados, produtos sensorialmente inaceitáveis, além de também provocar outras alterações que irão afetar não só a qualidade nutricional, devido à degradação de vitaminas lipossolúveis e de ácidos graxos essenciais, mas também a integridade e segurança dos alimentos, por meio da formação de compostos poliméricos potencialmente tóxicos. Reação de Oxidação PROPRIEDADES FÍSICAS Além da presença do oxigênio e da composição em ácidos graxos, a reação de oxidação sofre influência da temperatura, luz e presença de compostos com características pró ou antioxidantes. Reação de Oxidação CONSIDERAÇÕES FINAIS • O estudo dos ácidos graxos e lipídios é de extrema importância na compreensão da química dos alimentos e sua influência na nossa saúde. Neste trabalho, exploramos o conceito de ácidos graxos, que são os componentes fundamentais dos lipídios, e discutimos os ácidos graxos mais importantes. CONSIDERAÇÕES FINAIS • Em última análise, a química dos ácidos graxos e lipídios é um campo vasto e complexo que desempenha um papel fundamental na nossa alimentação e saúde. Aprofundar o conhecimento sobre esses componentes nos ajuda a tomar decisões mais informadas sobre nossa dieta e a entender como os alimentos são processados e preparados. É fundamental continuar pesquisando e explorando esses tópicos para promover uma alimentação saudável e nutritiva. OBRIGADA!
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