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Os macronutrientes ajudam a fornecer energia e o organismo precisa deles em grande quantidade: Água, carboidratos, gorduras e proteínas. Os carboidratos evitam que as proteínas dos tecidos sejam utilizadas para o fornecimento de energia. As gorduras protegem os órgãos contra lesões, ajudam a manter a temperatura do corpo, a absorver algumas vitaminas, ajudam a sintetizar alguns hormônios e a dar sensação de saciedade. Já as proteínas são necessárias para o crescimento, construção e reparação dos tecidos e estão presentes também na constituição das células. Elas também estão na composição dos anticorpos do sistema imunológico. Os micronutrientes são os minerais e as vitaminas. O organismo precisa dos micronutrientes em quantidade menor se comparado aos macronutrientes. Sua principal função é facilitar as reações químicas que ocorrem no corpo. As vitaminas, por exemplo, são essenciais para o funcionamento do metabolismo e regulação da função celular. No grupo das vitaminas, a vitamina B está presente nos vegetais de folhas verdes. A vitamina C é encontrada nas frutas cítricas. Já as vitaminas A, D, E e K estão no leite, produtos lácteos, óleos vegetais e vegetais de folhas verdes. Já na categoria dos minerais estão cálcio, potássio, ferro, sódio, magnésio, cobre, zinco, cobalto, cromo e flúor. CARBOIDRATOS Os carboidratos constituem mais de 90% da matéria seca das plantas. Existem dois tipos de categoria, os simples e os complexos. São muito diversos em relação à sua estrutura molecular, tamanho e configurações, com variadas propriedades físicas e químicas; diferem, ainda, em seus efeitos fisiológicos no corpo humano. Eles são passíveis de modificações químicas e bioquímicas e, em alguns casos, físicas. Os cereais são excelentes fontes de carboidratos. Os principais cereais cultivados (arroz, trigo, milho, sorgo, quinoa, aveia, centeio, cevada e triticale) Os carboidratos desempenham diversas funções na natureza, a saber: Reservas energéticas de plantas e animais. Os carboidratos são os combustíveis da vida. A energia nos seres vivos é armazenada na forma dos polissacarídeos amido e glicogênio. O amido é a reserva energética das plantas e o glicogênio dos animais. Função estrutural. Os polissacarídeos desempenham importante função estrutural, conferindo forma e dando sustentação a estruturas moleculares, como a celulose (encontrada na parede celular de plantas) a peptidoglicano (encontrada na parede celular de bactérias) e a quitina (no exoesqueleto de artrópodes), Participam na adesão e reconhecimento celular. Os carboidratos assumem grande importância em determinados eventos moleculares como a interação entre células, a adesão de uma bactéria à superfície de uma membrana celular, dentre outros. Essa adesão ocorre com a interação de um receptor protéico localizado na superfície das bactérias com a porção glicídica das glicoproteínas ou de glicolipídios encontrados nas membranas celulares. Os carboidratos são classificados em três classes, de acordo com o número de unidades de poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas. Classificam-se em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos: Monossacarídeos são os carboidratos formados por uma única unidade de poliidroxialdeído ou poliidroxicetona. Exemplos: glicose, galactose, manose, frutose, entre outros. Os monossacarídeos são sólidos cristalinos, incolores, solúveis em água e muitos deles apresentam sabor adocicado. Família de monossacarídeos. Os monossacarídeos são classificados em duas famílias: aldoses e cetoses. Essa classificação é baseada na posição da carbonila (C=O) na cadeia do monossacarídeo. O monossacarídeo do tipo aldose apresenta a carbonila na extremidade da cadeia, conferindo a esse monossacarídeo uma função orgânica do tipo aldeído. O monossacarídeo do tipo cetose apresenta a carbonila em qualquer posição da molécula que não a extremidade da cadeia, conferindo a ele uma função orgânica do tipo cetona. Oligossacarídeos são pequenas cadeias de monossacarídeos ligados 7 dantes na natureza contêm até dez unidades de monossacarídeos. Exemplos; sacarose (o açúcar da cana-de-açúcar), lactose (o açúcar do leite), etc. Polissacarídeos são formados por longas cadeias contendo centenas ou milhares de unidades de monossacarídeos, exemplos: celulose (encontrada na parede celular de plantas), glicogênio (reserva energética dos animais), quitina (principal componente da carapaça de artrópodes), etc. CARBOIDRATOS O amido, a lactose e a sacarose são digeridos por indivíduos saudáveis e, junto à d-glicose e à d-frutose, são fontes de energia. Apesar de sua estrita contribuição calórica, os carboidratos também ocorrem na natureza em formas menos digeríveis, e, dessa maneira, proveem uma fonte benéfica de fibra dietética na dieta humana O termo “carboidrato” sugere uma composição elementar geral, a saber: Qual representa moléculas que contêm átomos de carbono junto a átomos de hidrogênio e oxigênio na mesma proporção em que ocorrem na água. Entretanto, a maioria dos carboidratos naturalmente produzidos por organismos vivos não apresenta essa fórmula empírica simples. Em vez disso, a maioria deles está na forma de oligossacarídeos ou de polissacarídeos. CARBOIDRATOS Os carboidratos contêm átomos de carbono quiral; cada um deles possui quatro átomos ou grupos químicos diferentes ligados, originando dois arranjos espaciais de átomos ao redor de um determinado centro quiral. Os dois arranjos espaciais (ou configurações) diferentes dos quatro substituintes são imagens espelhadas que não podem ser sobrepostas umas às outras. Em outras palavras, uma é reflexo da outra, tal como o que se observaria em um espelho: o que está à direita em uma configuração está à esquerda em outra, e vice-versa. A d-glicose é o carboidrato e o composto orgânico mais abundante na natureza, se considerarmos sua presença em formas combinadas de carboidratos. Ela pertence à classe dos carboidratos chamados de monossacarídeos. Estes são moléculas de carboidratos que não podem ser divididas em carboidratos mais simples por hidrólise, e costumam ser chamados de açúcares simples. Eles são as unidades monoméricas que, unidas, formam estruturas maiores de carboidratos, ou seja, oligossacarídeos e polissacarídeos, os quais podem ser convertidos, por hidrólise, em seus monossacarídeos constituintes. Hidrólise: é quando uma molécula é quebrada em moléculas menores na presença de água. Os carboidratos são poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias que por hidrólise liberam um desses dois compostos. A d-glicose é, ao mesmo tempo, um poliálcool e um aldeído. Ela é classificada como aldose, uma designação para açúcares que contêm um grupo aldeído. O sufixo “-ose” significa açúcar, e o prefixo “ald-” indica um grupo aldeído. A d-glicose, a d-galactose, a d-manose, a d-arabinose e a d-xilose são comumente encontradas em plantas, predominantemente em formas combinadas, isto é, em glicosídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. A d-glicose é a aldose primária livre comumente presente em alimentos naturais e, portanto, somente em pequenas quantidades Os açúcares da forma l são menos numerosos e menos abundantes na natureza que os da forma d. No entanto, desempenham importantes funções bioquímicas. Dois laçúcares encontrados em alimentos são a l-arabinose e a l-galactose, ocorrendo como unidades de polímeros de carboidratos (polissacarídeos). CARBOIDRATOS Além das aldoses, existem outros tipos de monossacarídeos nos quais a carbonila funciona como um grupo cetônico. Esses açúcares são chamados de cetoses. Ela é uma das duas unidades de monossacarídeos que compreendem o dissacarídeo sacarose, e constitui em torno de 55% de um xarope rico em frutose e em torno de 40% do mel. A d-frutose tem somente três átomos de carbono quiral (C-3, C-4 e C-5). Assim, existem 23 ou 8 isômeros de ceto-hexoses.A d-frutose é a única cetose comercial e a única encontrada em forma natural nos alimentos, porém, como a dglicose, somente em pequenas quantidades. O escurecimento de alimentos durante o cozimento ou durante a estocagem se deve geralmente à reação química entre açúcares redutores, principalmente a d-glicose, e grupos amina primários (um aminoácido livre ou um grupo amina lateral de uma proteína.) Essa reação é chamada de reação de Maillard, e o processo como um todo, algumas vezes, é denominado escurecimento de Maillard. Resumindo, a reação de Maillard pode ser considerada uma reação multifacetada ocorrendo em três estágios primários: 1. Condensação inicial de um composto carbonila (p. ex., açúcar redutor) com uma amina, seguida por uma série de reações que dão origem à formação do composto de Amadori (para uma aldose). 2. Rearranjo, desidratação, decomposição e/ou reação dos intermediários de Amadori para formar compostos furfurais, redutonas/deidrorredutonas (e seus produtos de decomposição), bem como produtos da degradação de Strecker. CARBOIDRATOS 3. Reação dos produtos intermediários de Maillard para formar compostos saborizantes heterocíclicos e pigmentos, de cor vermelho/ marrom a preto de alta massa molecular, chamadas de melanoidinas. Uma fração substancial dos açúcares naturais existe nas formas dimérica, trimérica, oligomérica (entre 2 a 10 unidades de açúcar) e polimérica. Dissacarídeos são duas unidades de monossacarídeos conectadas por uma ligação glicosídica. Se um grupo hemiacetal de um monossacarídeo forma um acetal pela reação com um grupo álcool de outro monossacarídeo, o glicosídeo formado é um dissacarídeo. Ligação glicosídica: ligação química entre dois ou mais carboidratos com liberação de uma molécula de água. Condensação de um hemiacetal de um carboidrato com a hidroxila de outro. Os oligossacarídeos são pequenas cadeias contendo até dez unidades de monossacarídeos ligados entre si por ligação covalente denominada ligação glicosídica. Os oligossacarídeos mais comuns são os dissacarídeos e, dentre estes, a sacarose, a maltose e a lactose são os mais abundantes na natureza. A maltose é obtida da hidrólise do amido pela ação da enzima aamilase. A lactose é o açúcar do leite. Esse dissacarídeo é formado pelos monossacarídeos glicose e galactose. OLIGOSSACARÍDEOS São poucos os oligossacarídeos de ocorrência natural. A maioria é produzida por hidrólise de polissacarídeos em unidades menores. Como as ligações glicosídicas fazem parte da estrutura acetal, elas sofrem hidrólise ácida em meio ácido e temperatura elevada. OLIGOSSACARÍDEOS A maltose é um exemplo de dissacarídeo. A maltose é obtida da hidrólise do amido pela ação da enzima a-amilase. Esse dissacarídeo é formado por duas unidades de glicose. A maltose é produzida pela hidrólise do amido com a enzima βamilase. Na natureza, ela é encontrada raramente e apenas em plantas, sendo resultado da hidrólise parcial do amido. É muito pouco usada como adoçante brando para alimentos. Essa substância é reduzida ao alditol maltitol, o qual é usado em chocolates sem açúcar. O dissacarídeo lactose é encontrado no leite, principalmente na forma livre, e, em pequena quantidade, como um componente de oligossacarídeos superiores. A concentração da lactose no leite varia de 2,0 a 8,5% conforme a espécie de mamífero, sendo a primeira fonte de carboidratos para os mamíferos recém-nascidos. Os leites de vaca e de cabra contêm de 4,5 a 4,8%, e o leite humano, < 7%. Em seres humanos, a lactose constitui 40% da energia consumida durante a fase de amamentação. Para utilização da energia da lactose, é necessária, primeiro, a hidrólise até os constituintes monossacarídicos, d-glicose e d-galactose, pois somente os monossacarídeos são absorvidos no intestino delgado. O leite também contém de 0,3 a 0,6% de oligossacarídeos que contêm lactose, muitos dos quais são importantes fontes de energia para o crescimento de diversas espécies de Lactobacillus bifidus, os quais são microrganismos predominantes da biota intestinal de crianças em fase de amamentação. Os produtos lácteos fermentados, como a maioria dos iogurtes e queijos, contêm menos lactose, pois, durante a fermentação, parte dela é convertida em ácido láctico. A lactose estimula a absorção intestinal e a retenção de cálcio, não sendo digerida até atingir o intestino delgado, onde a enzima lactase está presente. A lactase (uma β- galactosidase) é uma enzima ligada à membrana, localizada nas microvilosidades das células epiteliais do intestino delgado. Ela catalisa a hidrólise da lactose em seus monossacarídeos constituintes, d-glicose e d-galactose, os quais são rapidamente absorvidos, entrando na corrente sanguínea. Se, por alguma razão, a lactose ingerida for hidrolisada apenas parcialmente ( não for digerida por completo) ou, ainda, se não houver hidrólise, o indivíduo em particular estará diante de uma síndrome clínica chamada de intolerância à lactose. No caso de uma deficiência de lactase, parte da lactose persistirá no lúmen do intestino delgado. A presença de lactose tende a atrair fluidos para o lúmen por osmose. Esse fluido produz distensão abdominal e cólicas. Do intestino delgado, a lactose passa para o intestino grosso (colo), onde passa por uma fermentação bacteriana a ácido láctico (presente como ânion lactato) e outros ácidos de cadeia curta. O aumento da concentração dessas moléculas, ou seja, o aumento da pressão osmótica, resulta em aumento da retenção de líquidos. Além disso, os produtos ácidos da fermentação reduzem o pH e irritam a superfície do colo, acarretando no aumento da movimentação do conteúdo intestinal. Os produtos gasosos da fermentação causam inchaço e cólicas. Existem três maneiras de superar os efeitos da deficiência de lactase. Uma é a remoção da lactose por fermentação, como no iogurte e em outros produtos fermentados. Outra é a produção de leite com baixo teor de lactose, pela adição de lactase. A sacarose é composta de uma unidade de α-d-glicopiranosil e uma unidade de β-d- frutofuranosil unidas cabeça com cabeça. Uma vez que não existe uma extremidade redutora livre, ela é classificada como açúcar não redutor. Tais oligossacarídeos, também encontrados em feijões, não são digeríveis. Esses e outros carboidratos que não são completamente hidrolisados em monossacarídeos pelas enzimas do intestino não são absorvidos ao passarem pelo colo. Nesse ponto, eles são metabolizados por microrganismos, produzindo lactato e gases. Diarreia, inchaço e flatulência são decorrentes desse processo. A enzima sacarase-isomaltose do trato intestinal humano catalisa a hidrólise da sacarose em d-glicose e d-frutose, fazendo da sacarose um dos três carboidratos que o homem pode digerir e utilizar como energia; os outros dois são a lactose e o amido. Os monossacarídeos (d-glicose e d-frutose, os mais significativos para a dieta humana) não necessitam de transformação antes da absorção. Um composto formado pela substituição dos oito grupos hidroxila da sacarose por átomos de cloro (sucralose) é um adoçante de alta intensidade . A enzima sacarase-isomaltose do trato intestinal humano catalisa a hidrólise da sacarose em d-glicose e d-frutose, fazendo da sacarose um dos três carboidratos que o homem pode digerir e utilizar como energia; os outros dois são a lactose e o amido. Os monossacarídeos (d-glicose e d-frutose, os mais significativos para a dieta humana) não necessitam de transformação antes da absorção. Um composto formado pela substituição dos oito grupos hidroxila da sacarose por átomos de cloro (sucralose) é um adoçante de alta intensidade .