Aula 12 - Fibras

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Fibras
Prof. Tânia M. L. da Silveira
Curso: Nutrição
Disciplina: Bromatologia
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Fibra Alimentar
Matérias vegetais que não são digeríveis por enzimas proteolíticas e diastásicas do homem
Paredes das plantas
Proteínas
Lipídeos
Constituintes inorgânicos
Lignina
Celulose
Hemicelulose
Pectinas
Gomas
Mucilagens
Polissacarídeos de algas
Celulose modificada
Fibra
Alimentar
Vegetais
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Fibra alimentar
Conjunto dos componentes dos alimentos vegetais que resistem à hidrólise pelas enzimas endógenas do tubo digestivo. Tais resíduos alimentares, como não são digeridos, não possuem valor calórico, passam para as fezes, e são degradados no intestino grosso.
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FIBRA BRUTA X FIBRA DIETÉTICA
Material resultante da hidrólise com H2SO4 e NaOH, dessecado e desengordurado 
Perdas consideráveis de celulose, hemicelulose e lignina
Matérias vegetais insolúveis que não são digeridas, e que não podem ser utilizadas, exceto por fermentação microbiana no trato digestivo
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Propriedades da fibras dietéticas
Sobre o estômago: 
retardo do esvaziamento
 distensão gástrica 
 fibras solúveis provocam uma sensação de plenitude
Sobre o intestino delgado
 a fibra solúvel e a lignina atraem moléculas orgânicas como o colesterol e glicose. 
a fibra total aumenta o conteúdo, estimulando normalmente o trânsito pelo cólon
Fornecem substrato para as bactérias do cólon
Reduz a pressão intraluminal
Sobre o intestino grosso:
aumenta o volume e peso das fezes
estimulo do peristaltismo
Aumenta o número de evacuações 
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Classificação
1- De acordo com a solubilidade
Solúveis
Insolúveis
2 - De acordo com a estrutura e função nas plantas
Polissacarídeos estruturais : estão relacionados à estrutura da parede celular (celulose, hemicelulose e algumas pectinas)
Polissacarídeos não-estruturais: gomas e mucilagens
Não-polissacarídeos estruturais: lignina
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Classificação
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Diferenciação
Normalmente, o que difere as fibras é: 
 Quantidade de monossacarídeos;
Tipo de monossacarídeos na cadeia polimérica;
 Seqüência dos monossacarídeos na cadeia;
 Cadeias secundárias;
 Tipo de ligação, alfa ou beta, entre os monossacarídeos.
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Fibras insolúveis
ação fundamental: acelera o trânsito intestinal  isto se deve à extrema capacidade de retenção de água, adsorvendo a água disponível, aumentam em volume distendendo a parede do cólon e facilitando a eliminação do bolo fecal. 
 ao adsorver a água, estas fibras adsorvem também eventuais agentes cancerígenos, prevenindo o câncer de cólon. 
 devido à sua insolubilidade, elas não são fermentadas pela microbiota intestinal e, portanto, não são absorvidas.
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Fibra insolúvel
CELULOSE - (C6H1005)n
 principal componente da parede celular das células vegetais
 homopolissacarídeo neutro (D-glucose β-1,4  dissacarídeo celobiose)
 não é digerida pelo homem (não possuem celulases)
 formação do bolo fecal; retém água nas fezes
múltiplas pontes de hidrogênio entre os grupos hidroxilas das distintas cadeias justapostas de glicose  impenetráveis a água e, portanto, insolúveis
Celulose modificada: agentes espessantes ou estabilizantes de emulsões
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Composição
CELULOSE
 feixes de moléculas de celulose se agregam na forma de microfibrilas
 as microfibrilas constroem fibrilas e estas constroem as fibras celulósicas
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Fibra insolúvel
HEMICELULOSE
 mistura de polímeros polissacarídeos de baixa massa molecular, que estão intimamente associados com a celulose
 heteropolissacarídeo (pentoses e hexoses): xilose, manose, glucose, arabinose, galactose, ácido galactourônico, ácido glucourônico e ácido metilglucourônico
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Fibra insolúvel
LIGNINA
 componente estrutural do vegetal que confere propriedades de elasticidade e resistência 
polímero amorfo
polímero aromático constituído de um sistema heterogêneo e ramificado sem nenhuma unidade repetidora definida
caracteriza-se pelo elevado número de grupos -CH3 e de grupos -OH
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Fibras solúveis
ação fundamental: formação de géis  isto se deve à extrema capacidade de retenção de água, absorvendo a água disponível, aumentando a viscosidade dos alimentos.
devido à sua solubilidade, elas são fermentadas pela microbiota intestinal.
Ação prebiótica
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Fibra solúvel
PECTINA
 fração da fibra solúvel
 polissacarídeo ramificado constituído principalmente de polímeros de ácido galacturônico, ramnose, arabinose e galactose
responsável pelo aprisionamento de água e possui a capacidade de gelificação do meio auxiliando na manutenção da união celular
 podem ter diferentes graus de grupos carboxilicos metilados  AM, BM
 alguns trabalhos demonstram que sua ingestão pode reduzir os níveis séricos de colesterol e triglicerídeos em ratos e também em seres humano
casca de frutos cítricos é grande fonte de pectina
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Fibra solúvel
GOMAS E MUCILAGEM
 as gomas são polissacarídeos com um número variável de monossacarídeos em sua cadeia, ou seja, são polissacarídeos complexos
estrutura linear, compostas por unidades de glicose (ß-D-glicopiranosil) unidas por ligações glicosídicas ß-1,4 e ß-1,3
 retardam o esvaziamento gástrico e o tempo de trânsito intestinal
 diminuem a absorção da glicose e colesterol
 são solúveis em água
 são consideradas parte não estrutural das plantas e têm alta capacidade de formação de gel, por isso é amplamente utilizada na indústria alimentícia como emulsificante ou estabilizante de alimentos
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Substâncias de comportamento semelhante às fibras
AMIDO RESISTENTE
Amido resistente (AR) é definido como a soma de amido e produtos de degradação não absorvidos no intestino delgado de indivíduos saudáveis (EURESTA, 1993). 
 por não ser absorvido no intestino  baixo valor calórico e se caracteriza por efeitos fisiológicos semelhantes ao das Fibras Alimentares
 mas por outro lado contribui para superestimar o valor da fibra alimentar quando realizada análise (pois permanece no resíduo) 
 não fornecerá glicose ao organismo, mas que será fermentada no intestino grosso para produzir gases e ácidos graxos de cadeia curta
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FRUTOOLIGOSSACARÍDEOS (FOS) e INULINA
 FOS e inulina são carboidratos com propriedades fisiológicas semelhantes às fibras
 não sofrem ação das enzimas digestivas, mas são fermentadas no cólon
 são hidrossolúveis
Os FOS são carboidratos de cadeia curta (oligossacarídeos), e têm duas qualidades, resistência à ação das enzimas hidrolíticas e uma preferência por bifidobactéria  são bifidogênicos, daí seu efeito prebiótico.
 provocando uma redução do pH intestinal
 proporcionam uma melhor absorção de certos minerais como cálcio e magnésio
 são obtidos pela hidrólise de inulina através da enzima inulase e sintetizados a partir da sacarose pela enzima frutosiltransferase, enzima fúngica obtida do Aspergilus ninger
Substâncias de comportamento semelhante às fibras
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A inulina é um polímero de glicose (contém de 2 a 60 unidades de frutose ligadas a uma unidade de glicose). 
 polissacarídeo da frutose 
 é fermentável e bifidogênica (função de prebiótico)
 por não ser digerida pelas enzimas do intestino humano, é considerada como fibra alimentar solúvel 
 é encontrada na raiz de chicória, alho, cebola, banana, e pode ser sintetizada a partir da sacarose.
Substâncias de comportamento semelhante às fibras
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Recomendações diária
 20 a 30 g/dia (70% solúveis e 30% insolúveis)
FDA - 25 g de fibra por 2000 calorias/dia (adultos)
OMS – 27 a 40 g/dia 
ADA – 20 a 35 g/dia ou 10 a 13 g de fibra para cada 1000 cal ingeridas
DRIs – 19 a 38 g/dia
Consumo médio deve ser de 25g / dia
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Efeitos benéficos à saúde
Diabetes melito – as fibras solúveis exercem efeito hipoglicêmico por retardamento da hidrólise do amido e reduzindo a absorção da glicose;
Doenças cardiovasculares – alterações na absorção do colesterol e na sua síntese pelo fígado;
Obesidade – aumenta a plenitude e saciedade;
Doenças do cólon - redução a obstipação intestinal, diminuição da incidência de diarréia, promoção de trofismo intestinal.
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Métodos de análise de fibras
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Extrai a gordura e pesa 2g da amostra
Ebulição/refluxo H2SO4 1,25% , 30 min.
Filtra, lavando com água fervente
Ferver o resíduo com NaOH 1,25%, 30 min.
Filtra em cadinho de Gooch
Seca em estufa e pesa
Incinera em mufla e pesa
Fibra bruta = é o peso perdido na incineração
Fibra bruta
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Métodos químicos (Van Soest)
Fibra detergente ácido (ADF):
Amostra + 2% detergente (brometo de cetiltrimetilamônia)
 meio ácido diluído
Resíduo (lignina + celulose)
Fibra detergente neutro (NDF)
Amostra + detergente neutro (lauril sulfato de sódio + EDTA)

 Resíduo (lignina + celulose + hemicelulose)
Lignina: resíduo do tratamento ácido (H2S04 72%)
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Fibra por detergente ácido (ADF)
Celulose e lignina.
Utilizado para ração animal.
Pesa-se a amostra seca e moída (1 mm)
Ebulição/refluxo H2SO4 0,5M e 
20g de CTAB/L, 60 min.
Filtra, lavando com água fervente e acetona
Celulose, lignina
(minerais, taninos, pectina)
Componentes solúveis
Seca em estufa e pesa
Incinera em mufla e pesa
CTBA = brometo de cetil-trimetilamonia
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Fibra por detergente neutro (NDF)
Celulose, hemicelulose e lignina.
Utilizado para grãos de cereais (oficial).
SLS = lauril sulfato de sódio
EDTA = ácido etilenodiaminotetracético
Pesa-se a amostra seca e moída (1 mm)
Ebulição/refluxo tampão SLC (30g/L),
 EDTA e 1-etoxietanol, 60 min.
Filtra, lavando com água fervente e acetona
Celulose, lignina, hemicelulose
(minerais, taninos, pectina)
Componentes solúveis
Seca em estufa e pesa
Incinera e pesa
Celulose, lignina, 
hemicelulose
(insolúvel), amido 
e proteínas em parte
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Ambos os métodos por detergente dosam somente fibras insolúveis em detergente.
 NDF
 
 ADF
NDF: celulose, lignina, hemicelulose
ADF: celulose, lignina
NDF-ADF: hemicelulose
 
ADF: celulose e lignina
Solúvel em 72% de H2SO4: celulose
ADF – lignina: celulose
H2SO4
ADF
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Métodos Enzimáticos
Baseados na definição fisiológica de fibra dietética 
A partir de 1970: proteases e amilases. (Necessário extrair previamente os lipídeos)
Simula a digestão dos alimentos usando enzimas
Mais usado: gravimétrico da AOAC (PROSKY et al., 1988).
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Método da AOAC
Amostra
-amilase (pH 6; 100C, 30 min.)
protease (pH 7,5; 60C, 30 min.)
amiloglucosidase (pH 4,75; 60C, 30 min.)
Filtra 
Resíduo (f. ins.)
Filtrado (f, sol.)
Seca a 105 C
Pesa 
Precipita com etanol
Filtra 
Seca o resíduo a 105 C
Correção do branco, cinzas
 e proteínas
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As fibras são determinadas quimicamente ou gravimétricamente no resíduo resultante do tratamento enzimático.
É útil para rotulagem de produtos comerciais. 
Consume muito tempo (~16 h).
Críticas aos métodos - pode ter amido resistente, contaminantes insolúveis como sujeira e cabelo, produtos da reação de Maillard; instabilidade e qualidade das enzimas.
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Quanto ao ponto de vista científico e nutricional sua validez é limitada devido a erros e imprecisões:
Temperaturas de 60 e 100C, muito diferentes das temperaturas fisiológicas  fibras solúveis e insolúveis podem ser diferentes do real;
Não se pode conhecer os valores de fibras dos alimentos naturais (sem tratamento térmico)  não correspondem à T de ingestão do alimento.
Na precipitação com etanol podem co-precipitar outros constituintes do alimento.
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Métodos Enzimáticos
Método de Southgate:
Permite a determinação das frações solúvel e insolúvel
Extração enzimática do amido e proteína
Hidrólise ácida: celulose  Glicose
Lignina: estimada gravimetricamente 
Método enzimático - gravimétrico (AOAC):
Amostra  Hidrólise enzimática: hidrolisado + resíduo fibra
Método de Englyst:
Hidrólise dos polissacarídeos da fibra
Determinação dos monossacarídeos (cromatografia gás-líquido)
Determinação colorimétrica de ácido urônico
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Diferenças entre os métodos
Fibra bruta 
Celulose 75%; lignina  50%.
Detergente neutro
Celulose 100%; lignina 100%; 
hemicelulose 75%. 
Detergente ácido 
Celulose 100%; lignina 100%; 
hemicelulose 25%.
Método enzimático (AOAC)
100% de Celulose, hemicelulose, 
 pectina e lignina + SOLÚVEIS