alteração nos alimentos (1)

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Jarderlany Nunes 
Agroindustria 
Disciplina Fundamentos I 
Alteração nos alimentos 
Alteração nos Alimentos 
ALTERAÇÃO NOS ALIMENTOS 
 
Os alimentos são constituídos por tecidos vivos e assim estão sujeitos a reações 
bioquímicas, biológicas e físicas 
O que se busca na tecnologia de alimentos é retardar/suprimir estas reações, 
preservando o máximo possível às qualidades do alimento. 
 Dentre as causas que provocam alterações nos alimentos, pode-se citar: 
a) Crescimento e atividade de microrganismos; 
b) Ação das enzimas presentes no alimento; 
c) Reações químicas não-enzimáticas; 
d) Alterações provocadas por seres superiores como insetos e roedores; 
e) Ação física e mecânica (frio, calor, desidratação, etc). 
 Neste trabalho pretende-se enfocar as alterações nos alimentos que causam 
escurecimento, destacando-se as reações enzimáticas (oxidases) e as reações químicas 
(caramelização, reação de Maillard, degradação do ácido ascórbico) 
 
ESCURECUMENTO ENZIMATICO 
 
INTRODUÇÃO 
Quando a maioria das frutas e dos vegetais é amassada, cortada ou triturada, 
rapidamente se torna escura. Esta descoloração é oriunda de reações catalisadas por uma 
enzima genericamente conhecida como polifenol oxidase (PPO). A ação desta enzima 
em várias frutas e vegetais in natura acarreta perdas econômicas consideráveis, além de 
diminuição da qualidade nutritiva e alterações do sabor. 
O escurecimento de frutas e de certos vegetais é iniciado pela oxidação enzimática 
de compostos fenólicos pelas polifenóis oxidases (PPOs). O produto inicial da oxidação 
é a quinona, que rapidamente se condensa, formando pigmentos escuros insolúveis, 
denominados melanina, ou reage não-enzimaticamente com outros compostos fenólicos, 
aminoácidos e proteínas, formando também melanina. 
As reações de escurecimento enzimático ocorrem no tecido vegetal quando há 
ruptura da célula e a reação não é controlada, muito embora, no tecido intacto de frutas 
e vegetais, possa também ocorrer o escurecimento, como, por exemplo, em situações de 
inibição da respiração durante o armazenamento em atmosfera controlada, uso de 
embalagem imprópria, deficiência de ácido ascórbico no tecido vegetal, armazenamento 
a frio e radiação ionizante. 
A reação de escurecimento em frutas, vegetais e bebidas é um dos principais 
problemas na indústria de alimentos. Estima-se que em torno de 50,0% da perda de 
frutas tropicais no mundo é devida à enzima polifenol oxidase. A ação desta enzima 
resulta na formação de pigmentos escuros, freqüentemente acompanhados de mudanças 
indesejáveis na aparência e nas propriedades organolépticas do produto, resultando na 
diminuição da vida útil e do valor de mercado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alteração nos Alimentos 
 
 
 
Tabela 1 – Substratos endógenos para PPO em vegetais 
Produto Substrato 
Banana 3,4-diidroxifenilamina (dopamina) 
Maça Acido clorogenico, O-catequina 
Cacau Catequinas 
Café Acido clorogenico, acido cafeico 
Berinjela Acido cafeico, acido cinamico 
Alface Tirosina 
Cogumelo Tirosina 
Batata Tirosina, Acido clorogenico, flavonoides 
Cha Flavonoides, catequinas, taninos 
Pêssego Taninos 
Pêra Acido clorogenico 
A O-quinona formada pode interagir com grupos amina e tiol, reduzindo a 
disponibilidade da lisina, metionina, tiamina e de outros nutrientes essenciais. Os 
substratos mais comuns em tecidos vegetais são a tirosma e o ácido clorogênico (Tabela 
1). 
A enzima PPO é encontrada praticamente em todos os tecidos vegetais, em 
concentrações especialmente altas em cogumelo, batata, pêssego, maçã, banana, manga, 
folhas de chá, abacate e café. Sua atividade pode ser variada em função da variedade, do 
estádio de maturação e das condições de cultivo; tão logo ocorra a ruptura do tecido, 
inicia-se a reação de escurecimento. 
Embora indesejável na maioria dos casos, em virtude da alteração da coloração, 
perda de nutrientes e formação de sabor indesejável, o escurecimento oxidativo em chá, 
café, cacau e ameixa seca é desejável. Graças à especificidade de vários substratos, a 
enzima PPO é, às vezes, denominada tirosinase, polifenolase, fenolase, catecol oxidase, 
catecolase e cresolase. A enzima ocorre também em animais, e o substrato é a tirosina, 
responsável pela cor da pele (melanina). 
 
 
MECANISMO DA AÇÃO ENZIMÁTICA 
 
A polifenol oxidase está presente em algumas bactérias e fungos, na maioria das 
plantas, em alguns artrópodes e nos mamíferos. Em todos estes casos, a enzima está 
associada com a pigmentação escura do organismo. 
Os derivados contendo metil não funcionam como substratos para as PPOs. Em 
contraste com os o-difenóis, os m-difenóis são raramente utilizados como substratos e 
alguns deles possuem efeito inibitório. 
MÉTODOS DE CONTROLE 
Várias maneiras de inibição da PPO são conhecidas, muito embora os métodos 
utilizados pelas indústrias sejam relativamente poucos. Isto se deve ao aparecimento de 
“flavor” desagradável e toxidez e a questões econômicas. Três componentes devem 
estar presentes para que a reação de escurecimento enzimático ocorra: enzima, substrato 
e oxigênio. No caso de ausência ou bloqueio na participação de um destes na reação 
(seja por agentes redutores, temperatura ou abaixamento do pH), esta não prosseguirá. 
O pH ótimo de atuação da PPO varia com a fonte da enzima e a natureza do 
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substrato. Na maioria dos casos, o pH ótimo de atuação encontra-se na faixa entre 6 e 7, 
sendo a enzima inativada em pH 4,0 ou abaixo. 
O escurecimento enzimático é uma reação oxidativa que pode ser retardada 
eliminando-se o oxigênio da superfície danificada do vegetal. Entretanto, isto nem 
sempre é possível, ocorrendo escurecimento tão logo o oxigênio seja reincorporado. 
Portanto, a maneira mais prática de prevenir o escurecimento é a adição de agentes 
químicos capazes de bloquear a reação. Essas substâncias atuam diretamente sobre a 
enzima ou sobre os intermediários da formação do pigmento. 
Durante a preparação de diversas frutas e diversos vegetais para enlatamento ou 
para outras operações de processamento, a prevenção de escurecimento catalisada por 
enzimas é o principal problema; infelizmente, a maioria dos inibidores enzimáticos 
discutidos a seguir não são adequados ou eficientes para uso em alimentos. O 
escurecimento de frutas e vegetais catalisados pela PPO pode ser prevenido de várias 
formas: 
(1) Inativação térmica da enzima pelo uso do calor, muito embora algumas sejam 
relativamente termoestáveis (meia-vida de 12 min a 70 ºC). Além disso, é necessário 
tomar algumas providências para prevenir o escurecimento oxidativo, até que ocorra a 
desnaturação da enzima. 
(2) Exclusão ou remoção de um ou ambos os substratos [oxigênio (atmosfera 
controlada), embalagens adequadas e fenóis (adição de ciclodextrinas em sucos)]. 
(3) Abaixamento do pH em duas ou mais unidades abaixo do pH ótimo (~6,0), 
pela adição de ácido cítrico, por exemplo. 
(4) Adição de substâncias redutoras que inibam a ação da PPO ou previnam a 
formação da melanina. 
Substâncias redutoras, como ácido ascórbico, sulfito e tióis, previnem o 
escurecimento, pela redução do o-benzoquinona de volta para a forma o-diidroxifenol 
ou pela inativação irreversível da PPO, sendo, portanto, consumidas no processo. O 
sulfito, além de atuar como agente redutor, pode também interagir com a quinona, 
formando sulfoquinona, ou, irreversivelmente, inibir a enzima. Problemas de corrosão e 
aparecimento de sabor estranho podem ocorrer, se utilizado em excesso. Mais 
recentemente, tem sido implicado no aparecimento de algumas formas de asma. Mesmo 
assim, sulfitos e, ou, ascorbatos são os mais utilizados no controle do escurecimento em 
operações de processamento de alimentos. 
Em contraste, compostos sulfidrilas (-SH) combinam-se quimicamente com o-
quinonas, formando produto estável e incolor, prevenindo adicional oxidação e, 
conseqüentemente, pigmentosescuros. 
O ácido ascórbico e seus derivados, utilizados isoladamente ou em combinação 
com ácido cítrico, são muito empregado na prevenção do escurecimento oxidativo em 
sucos, antes da pasteurização. Em maçã, a polifenol oxidase se encontra ligada a 
partículas suspensas no suco; portanto, a centrifugação ou filtração elimina a 
possibilidade de escurecimento. Entretanto, para prevenir o escurecimento do suco antes 
da etapa de clarificação, é necessário imergir a maçã fatiada/cortada em solução de 1% 
de ácido ascórbico antes da extração. O produto final, embalado com o mínimo de 
espaço livre, mantém-se inalterado por diversas semanas em condições de refrigeração, 
até que se torne amarelado, em razão do escurecimento não-enzimático ocasionado pela 
adição do ácido ascórbico. De forma semelhante, o sulfito é utilizado no controle do 
escurecimento de frutas e vegetais antes da secagem. O tratamento do alho amassado 
com ácido cítrico (10 g/l), mantido sob refrigeração (4ºC), é efetivo no controle do 
escurecimento oxidativo. A banana e o abacate tratados com L-cisteina na concentração 
5,0 e 0,32 mM, respectivamente, proporcionam 100% de inibição do escurecimento 
Alteração nos Alimentos 
Dentre as substâncias químicas redutoras de uso mais freqüente na indústria de 
alimentos, o sulfito é o mais utilizado. Os agentes redutores (sulfito e ácido ascórbico) 
promovem a redução química dos precursores do pigmentog. Tal efeito é temporário, 
graças à oxidação irreversível desses agentes na reação, os quais, não sendo específicos, 
podem provocar mudanças na coloração e no “flavor”. 
 
APLICAÇÃO DO CALOR 
 A PPO não pertence à classe de enzimas termorresistentes. Exposição por curto 
período de tempo do tecido à temperatura de 70 a 90 ºC é suficiente, na maioria dos 
casos, para a destruição completa de suas funções catalíticas. A aplicação do calor em 
alimentos (temperatura elevada por tempo adequado) inativa a PPO e todas as outras 
enzimas. O aquecimento aplicado no processamento (branqueamento, temperatura 
elevada/tempo curto) é utilizado em pré-tratamentos de frutas e vegetais para 
enlatamento, congelamento e desidratação. 
 Diversos problemas aparecem em função do uso do calor. Frutas e vegetais 
tomam-se cozidos, e isto leva a mudanças desfavoráveis na textura e no 
desenvolvimento de “flavor” desagradável. Existe, entretanto, uma relação muito 
próxima entre a temperatura e o tempo com respeito ao aquecimento do alimento. Tais 
fatores, entretanto, dependem da quantidade de enzima no produto e do pH deste. 
 
REAÇÕES DE ESCURECIMENTO QUÍMICO 
 A formação de pigmentos escuros nos alimentos durante o processamento e 
armazenamento é um fenômeno muito comum. O tema é de interesse, já que não só 
modifica a cor e o aspecto do alimento, mas também seu sabor e valor nutritivo. Em 
certos casos como no processamento de café, cacau, nozes, cozimento do pão, tostagem 
de cereais, etc., a produção de cor escura e as mudanças que ocorrem no sabor são 
desejáveis. Porem, como regra geral, o escurecimento dos alimentos é um sinal de 
deterioração dos mesmos. O escurecimento é o fator limitante mais importante na vida 
de prateleira e pode acarretar a perda do valor comercial de muitos alimentos. 
 Apesar dos resultados serem os mesmos, as reações que conduzem ao 
escurecimento são variadas e complexas. As reações que provocam o escurecimento dos 
alimentos podem ser oxidativas ou não oxidativas. O escurecimento oxidativo ou 
enzimático é uma reação entre o oxigênio e um substrato fenólico catalisado pela 
enzima polifenoloxidase e não envolve carboidratos. O escurecimento não oxidativo ou 
não enzimático é muito importante em alimentos, envolve o fenômeno de caramelização 
e/ou a interação de proteínas ou aminas com carboidratos (reação de Maillard). 
 A intensidade das reações de escurecimento não enzimático em alimentos 
depende da quantidade e do tipo de carboidrato presente. 
 Apesar da reação de escurecimento não enzimático ocorrer principalmente entre 
açúcares redutores e aminoácidos, a degradação do açúcar, bem como a degradação 
oxidativa do ácido ascórbico e adicional condensação de compostos carbonílicos 
formados com grupos amina presentes, resulta na formação de pigmentos escuros. 
 As reações de escurecimento não enzimático em alimentos estão associadas com 
aquecimento e armazenamento e podem ser subdivididas em três mecanismos, 
conforme apresentado na Tabela 2. 
 
TABELA 2 — Mecanismos das reações de escurecimento não enzimático 
Mecanismo Requerimento de 
oxigênio 
Requerimento de 
NH2 
pH ótimo Produto final 
Maillard Não Sim >7,0 Melanoidinas 
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Caramelização Não Não 3,0 a 9,0 Caramelo 
Oxidação de 
ácido ascórbico 
Sim Não 3,0insaturados, e cuja cor é mais intensa quanto maior for seu 
peso molecular. A cor pode variar de marrom-claro até preto. 
 A reação ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos (unidade estrutural das 
proteínas). A reação de Maillard compreende três fases: inicial, intermediária e final. 
 
FATORES QUE AFETAM A REAÇÃO DE MAILLARD 
Temperatura 
 A reação inicialmente ocorre preferencialmente em temperaturas maiores que 70 
ºC, porém continua em temperaturas da ordem de 20 ºC e durante o processamento ou 
armazenamento. A elevação de temperatura resulta em um rápido aumento da 
velocidade de escurecimento, aumentando de 2 a 3 vezes para cada aumento de 10 ºC. 
Os alimentos congelados são pouco afetados pela reação de Maillard. 
 
pH 
 A velocidade da reação é máxima em pH próximo a neutralidade (pH 6-7). Em 
meio ácido, predomina a forma protonada do grupo NH2 do aminoácido, eliminando a 
nucleofilicidade desse grupo e, dessa forma, retardando a reação com o grupo carbonila 
do açúcar. Em meio alcalino, ocorre rápida degradação de carboidratos 
independentemente da presença de aminoácidos. Em valores de pH abaixo de 5 e na 
presença de ácido ascórbico, ocorre a reação de escurecimento provocada pela oxidação 
do ácido ascórbico (vitamina C). 
 
Tipo de açúcar 
 A presença do açúcar redutor e essencial para a interação da carbonila com os 
grupos amina livres. A natureza do açúcar determina a reatividade, pentoses são mais 
reativas que hexoses e essas mais que dissacarídeos. Os dissacarídeos não redutores 
somente são utilizados na reação após a hidrolise da ligação glicosídica. 
 
Atividade de Água 
 Em aw, > 0,9 a velocidade da reação diminui, devido à diluição dos reagentes. E 
em awgraxos insaturados dos 
lipídeos. Essa reação ocorre em três estágios (iniciação, propagação e terminação). 
 Várias determinações analíticas são realizadas para avaliar o estado da oxidação 
(rancidez) de uma gordura sendo que as mais usadas são as determinações dos índices 
do peróxido e de TBA. 
 
 Índice de peróxido: é a medida do teor de oxigênio reativo, em termos de 
miliequivalentes de oxigênio por 1000 gramas de gordura. Indica o grau de oxidação da 
gordura. Quando as duplas ligações dos ácidos graxos insaturados são oxidadas, 
formam-se peróxidos, que oxidam o iodeto de potássio adicionado, liberando iodo. A 
quantidade de iodo liberado é uma medida da quantidade de peróxidos existentes, que 
estão relacionados com o grau de oxidação do óleo e, conseqüentemente, com a 
tendência a rancificação oxidativa. 
 Índice de TBA: a determinação do índice de peróxidos é utilizada para acompanhar o 
desenvolvimento da rancidez em um alimento, porém, na fase final da oxidação, como o 
índice de peróxidos é baixo, é necessário utilizar um outro índice. O mais usado é o 
indicio do TBA, que se baseia na reação do ácido tiobarbitúrico (TBA) como 
malonaldeido (produto da fase de terminação). 
 
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE OXIDAÇÃO 
 A reação de oxidação para os lipídeos tem uma energia de ativação alta. Por 
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isso, é necessária a presença de compostos químicos ou fatores físicos, que forneçam 
energia às moléculas ou ainda baixem o nível de energia para valores que viabilizem a 
ocorrência da reação. Presença de ácidos graxos livres, metais, oxigênio, pigmentos 
fotossensíveis além de outros fatores podem contribuir para o aumento da velocidade da 
oxidação. 
 Ácidos graxos constituintes: quantidade, posição e geometria das ligações. Quanto 
maior o número de ácidos graxos insaturados, maior é a velocidade de oxidação. Quanto 
mais disponível estiverem esses ácidos graxos, maior também será a velocidade de 
oxidação. As ligações em cis são mais facilmente oxidáveis que as ligações em trans. 
 Ácidos graxos livres e acilgliceróis: os ácidos graxos livres sofrem mais 
rapidamente o processo de oxidação que os ácidos esterificados ao glicerol, porque 
estão mais acessíveis. 
 Concentração de oxigênio: quanto maior a concentração de oxigênio disponível, 
maior a velocidade de oxidação. 
 Área de superfície: quanto maior a área cio superfície, maior é a exposição ao O2 e, 
portanto, maior é a velocidade de oxidação. Por exemplo, a carne moída apresenta uma 
superfície exposta ao oxigênio muito maior que a carne em pedaços. 
 Atividade de água: em baixos teores de atividade cio água, a taxa de oxidação é 
muito alta, devido ao maior contato entre substrato e reagentes. A oxidação lipídica e, 
por isso, a única reação que ocorre em alimentos com baixos valores de atividade de 
água. Em valores de atividade de água intermediários (aw - 0,30), a velocidade de 
oxidação é reduzida devido ao efeito de diluição. Nos valores de atividade água mais 
elevados (aw - 0,55 a 0,85), a velocidade de oxidação aumenta novamente devido ao 
aumento da atividade dos metais catalisadores. 
 Catalisadores: íons metálicos, radiações ultravioleta, pigmentos como clorofila e 
mioglobina, catalisam a reação de rancidez oxidativa.