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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS Curso: Licenciatura em Química Relatório do Laboratório de Química Orgânica 2 ANÁLISE QUÍMICA DO LEITE 14/11/2024 Anna Cláudia RA: 771563 Emanuele Vitoria da Silva RA: 805808 Giulia Lauren Bonin RA: 801226 Prof. Dr. Aparecido Junior de Menezes Sorocaba 2024 1. INTRODUÇÃO O leite é um alimento produzido pelas glândulas mamárias dos mamíferos, contendo diversos nutrientes, como proteínas, carboidratos, lipídios, enzimas, gorduras, sais minerais e vitaminas. Seu consumo ocorre em todas as faixas etárias, sendo as crianças as maiores consumidoras. O sabor do leite é sutilmente adocicado e agradável, principalmente devido à elevada quantidade de lactose. Além disso, outros componentes, como as proteínas que são insípidas, também contribuem, direta ou indiretamente, para a percepção do sabor (VENTURINI et al., 2007). Para aproveitar os benefícios desse alimento tão rico em nutrientes, ao longo do tempo, o ser humano aprendeu que é necessário ordenhar animais saudáveis de maneira higiênica, conservar o leite em baixas temperaturas para evitar sua deterioração e realizar o tratamento térmico antes de consumi-lo, a fim de eliminar possíveis agentes patogênicos (DURR, 2004). A água é um dos principais componentes do leite, representando 87% de sua composição. Nessa porção líquida, estão dispersos os sólidos totais (ST), que incluem proteínas, gordura, lipídios, lactose e sais. Os sólidos totais são divididos em lipídios (gorduras) e sólidos não gordurosos (SNG), compostos por proteínas, lactose e cinzas (VENTURINI et al., 2007). A composição do leite pode variar com base em fatores como raça, saúde, período de cio, idade, clima e estações do ano. Quimicamente, o leite pode ser analisado por meio de processos físico-químicos, avaliando parâmetros como densidade, pH e as concentrações de caseína e albumina. De acordo com Brasil (2015), as caseínas são as principais proteínas do leite, compreendendo cerca de 80% das proteínas totais. Elas incluem quatro tipos principais: αs1-, αs2-, β- e κ-caseína, caracterizadas por elevada estabilidade térmica, o que permite às indústrias de laticínios o tratamento do leite em altas temperaturas, como no processo Ultra Alta Temperatura (UAT). Por ser um produto delicado e altamente perecível, o leite tem suas características físicas, químicas e biológicas facilmente alteradas pela ação de microrganismos e pelo manuseio inadequado. O cenário se agrava quando o leite de vaca atua como veículo de doenças caso não sejam implementadas ações preventivas antes de seu consumo (MENDES et al., 2009). A pasteurização é um processo desenvolvido em 1864 pelo francês Louis Pasteur, destinado a eliminar microrganismos prejudiciais à saúde. Além do leite, alimentos como sucos, cervejas e polpas de frutas podem passar por pasteurização (VENTURINI et al., 2007). Esse método pode ser realizado de forma lenta ou rápida. A pasteurização lenta consiste em aquecer o leite em um tanque cilíndrico-vertical com parede dupla e agitador, mantendo-o a cerca de 65°C por aproximadamente 30 minutos. O aquecimento ocorre por meio de água quente que circula entre as paredes duplas do tanque. Após o aquecimento, o leite é resfriado a 4-5°C, também com água circulante, mas desta vez gelada. Esse processo é mais utilizado por pequenas empresas, pois demanda mais tempo (MENDES et al., 2009). A pasteurização rápida, por sua vez, aquece o leite em um tanque similar ao anterior, com um conjunto de placas de aço inoxidável, onde o leite circula entre as placas em camadas finas, em um circuito fechado, protegido do ar e da luz. O leite é aquecido a uma temperatura de 71-75°C durante 15 segundos e, em seguida, resfriado com água gelada a uma temperatura de 2-3°C (MENDES et al., 2009). 2. OBJETIVOS Determinar as propriedades químicas da amostra de leite por meio dos ensaios de determinação de massa seca, graus Dornic e do conteúdo proteico do leite. 3. MATERIAIS E MÉTODOS Segue abaixo os materiais e métodos utilizados na realização do experimento. 3.1 Materiais ● Proveta de 25,0 mL ● Béquer 100,0 mL ● Béquer 250,0 mL ● Erlenmeyer ● Tubo de ensaio ● Pipeta volumétrica 10,0 mL ● Bureta ● Funil de vidro ● Cadinho ● Pipeta de Pasteur ● Papel de filtro ● Picnômetro ● Leite integral ou desnatado ● Solução de ácido acético 4% ● Solução de fenolftaleína ● Solução de hidróxido de sódio a 0,1 M 3.2 Métodos 3.2.1 Determinação do percentual de massa seca total e do teor de sais Inicialmente, a massa do cadinho de porcelana fornecido foi medida. Em seguida, foram adicionados 10,0 mL de leite integral ou desnatado ao cadinho, e a massa foi novamente medida para determinar a massa de leite adicionada. O cadinho foi então levado à estufa, onde permaneceu a uma temperatura de 105 ºC por 24 horas, com o objetivo de remover toda a água contida no leite. Na semana seguinte, durante a segunda aula do experimento do leite, a massa do cadinho foi novamente medida para determinar a massa seca total. Em seguida, o cadinho foi levado à mufla a 750 ºC por uma hora para degradar toda a substância orgânica presente e obter os compostos inorgânicos. 3.2.2 Determinação do conteúdo total de proteínas (caseína + albumina) do leite Foram transferidos 25 mL de leite desnatado e 25 mL de água destilada para um béquer de 100 mL. O material foi colocado em banho-maria a uma temperatura de 35 ºC, por 10 minutos. Após o tempo, foram adicionados 4 mL de uma solução de ácido acético a 4% no béquer, que permaneceu mais 10 minutos no banho-maria à temperatura de 35 ºC. Em seguida, com o auxílio de um papel filtro e de um funil de vidro, foi feita a filtração do precipitado formado no béquer. Ao final, o papel filtro com o material precipitado foi levado para seca em uma estufa a 100 ºC. Com os dados obtidos, calcular a massa do precipitado seco, e a massa de precipitado para 100 mL de leite. 3.2.3 Determinação do peso específico do leite Inicialmente, foram colocados aproximadamente 30,0 mL de leite em um béquer limpo e seco de 100 mL. O leite foi agitado lentamente e sua temperatura medida. Em seguida, o picnômetro limpo e seco foi pesado (m1). O picnômetro foi preenchido com o leite, e a massa foi medida novamente (m2). Após isso, o leite foi retornado ao béquer. O picnômetro foi lavado, preenchido com água destilada e pesado novamente (m3). O peso específico foi calculado como a razão entre a massa do leite e a massa da água. 3.2.4 Determinação da acidez do leite Com o auxílio de uma pipeta volumétrica, foram transferidos 10,0 mL de leite para um erlenmeyer. Em seguida, foram adicionados aproximadamente 30,0 mL de água e 5,0 gotas de uma solução de fenolftaleína. A bureta foi preenchida com a solução de hidróxido de sódio (0,1 M) e a titulação do leite foi realizada até que a solução adquiriu uma coloração rósea persistente por cerca de 1 minuto. O volume titulado foi anotado. O ensaio foi repetido em triplicata, ou seja, foram analisadas três amostras de leite. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Determinação do percentual de massa seca total e do teor de sais A massa seca total do leite, que corresponde a todos os componentes presentes no leite, exceto a água, é obtida após a evaporação completa da água em uma estufa a 105 ºC. Para isso, o cadinho permaneceu na estufa por sete dias antes de a massa seca total ser determinada. Os resultados das medições realizadas em laboratório estão apresentados no Quadro 1 abaixo. Quadro 1 - Massas medidas durante a prática. DESCRIÇÃO MASSAS (g) Cadinho vazio 50,4858 Cadinho + 10 mL de leite 60,4643 Cadinho + massa seca 51,4004 Cadinho pós-mufla 50,5569 Massa do leite 9,9785 Massa seca total 0,9146 Massa de inorgânicos0,0711 Para determinar a porcentagem de massa seca é utilizada a equação abaixo: = % 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡é𝑟𝑖𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 = (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙) (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑙𝑒𝑖𝑡𝑒) 𝑥 100 0,9146 9,9785 𝑥 100 = 9, 2% O extrato seco total (EST) ou sólidos totais é o somatório da concentração de todos os componentes do leite exceto a água. Em média, o EST no leite encontra-se entre 12% e 13% (EMBRAPA, 2014). Desta forma, comparando o valor obtido no experimento com a literatura, é possível dizer que o resultado não está dentro do esperado. O método para medir o teor de inorgânicos envolve a colocação do cadinho em uma mufla a 750 ºC por uma hora, já que a degradação das substâncias orgânicas exige temperaturas extremamente elevadas. Após retirar o cadinho da estufa, a massa foi pesada para determinação da massa seca total, e então o material foi colocado na mufla. Logo após o início do processo, houve a queima espontânea do conteúdo presente no cadinho. Ao final, o cadinho foi pesado novamente e obteve-se a massa correspondente aos sais inorgânicos presentes. Para determinar a porcentagem de sais inorgânicos é utilizada a equação abaixo: = % 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑖𝑠 𝑖𝑛𝑜𝑟𝑔â𝑛𝑖𝑐𝑜𝑠 = (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑜𝑟𝑔â𝑛𝑖𝑐𝑜𝑠) (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑙𝑒𝑖𝑡𝑒) 𝑥 100 0,0711 9,9785 𝑥 100 = 0, 7% De acordo com a literatura, o leite UHT desnatado possui cerca de 0,7% a 0,8 % de minerais e vitaminas (FAO, 2013). Desta forma, comparando o resultado obtido no experimento com a literatura, é possível dizer que o valor está dentro do esperado. 4.2 Determinação do conteúdo total de proteínas (caseína + albumina) do leite A caseína corresponde a cerca de 80% das proteínas totais presentes no leite bovino, enquanto as proteínas do soro representam entre 15% e 20% do total (UW-Madison, 2006). As caseínas, classificadas como fosfoproteínas, precipitam quando o pH do leite atinge 4,6. Por outro lado, as albuminas, que fazem parte das proteínas do soro, permanecem dissolvidas em solução com um pH aproximado de 6,6 (UW-Madison, 2006). Assim, a acidificação do leite, combinada com o aumento da temperatura até 35 °C, permite a precipitação da caseína e, consequentemente, a determinação da sua quantidade presente no leite. A albumina permaneceu dissolvida no soro do leite, pois sua precipitação requer uma temperatura em torno de 95 °C (UW-Madison, 2006). Por esse motivo, não foi possível obter o teor de albumina da amostra de leite. Os resultados das medições realizadas em laboratório estão apresentados no Quadro 2 abaixo. Quadro 2 - Massas obtidas durante a prática. DESCRIÇÃO MASSAS (g) Papel filtro 3,5369 Papel filtro com caseína 4,1266 Caseína 0,5897 Para calcular a massa de precipitado para 100 mL de leite, basta fazer a seguinte conta: 𝑥25 𝑚𝐿 = 100 𝑚𝐿 𝑥 0, 5897 𝑔 −> 𝑥 = 2, 36 𝑔 De acordo com a literatura, a concentração da proteína no leite varia de 3.0 a 4.0% (30–40 gramas por litro) (UW-Madison, 2006). Ao calcular 80% (representação de caseína no total de proteínas do leite) de 30 a 40 gramas, obtêm-se a margem de 24 a 32 gramas de caseína por litro de leite. Calculando a massa de caseína obtida no experimento para 1000 mL, obtém-se 23,6 g. Comparando os valores, é possível dizer que o valor está próximo ao esperado pela literatura. 4.3 Determinação do peso específico do leite Os resultados das medições realizadas em laboratório estão apresentados no Quadro 3 abaixo. Quadro 3 - Massas calculadas durante a prática. DESCRIÇÃO MASSAS (g) Picnômetro 28,8937 Picnômetro com leite 78,7565 Picnômetro com água 77,2953 Massa do leite 49,8628 Massa da água 48,4016 Para calcular o peso específico do leite, basta fazer a seguinte conta: 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑙𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 á𝑔𝑢𝑎 = 49,8628 48,4016 = 1, 03 𝑔 De acordo com a literatura, o peso específico do leite, também conhecido como a sua densidade, é normalmente medida a 15 ºC e pode variar entre 1,023 e 1,040 g/mL (EMBRAPA, 2021). Levando em consideração as condições do experimento, como a temperatura do ambiente que era de 21 ºC no laboratório, pode-se dizer que o valor obtido está próximo ao da literatura. 4.4 Determinação da acidez do leite O volume titulado foi de 1,5 mL nas três amostras de leite utilizadas. Embora isso indique uma precisão nos valores obtidos, a coloração final das amostras não estavam próximas. Duas delas ficaram rosadas demais, indicando uma ultrapassagem no ponto de viragem, enquanto apenas uma ficou na coloração correta. A figura 1 abaixo mostra o ocorrido. Figura 1 - Coloração da triplicata realizada. Fonte: Autoria própria. A acidez do leite é determinada por titulação e é expressa em graus Dornic (oD) ou em porcentagem (%) de ácido láctico. No teste da acidez titulável, uma substância básica (neste caso, a solução de hidróxido de sódio) é usada para neutralizar o ácido do leite. A fenolftaleína é usada como indicador, a fim de mostrar a quantidade da base que foi necessária para neutralizar o ácido do leite. Portanto, o álcali (NaOH N/9) é adicionado ao leite até que o leite adquira a coloração rósea, de modo que cada 0,1 mL da solução de NaOH N/9 gasto no teste corresponde a 1 ºD ou 0,1 g de ácido láctico/L (TRONCO, 2013). Uma vez que foram gastos 1,5 mL da solução de NaOH para que houvesse a mudança de coloração no leite com a fenolftaleína, pode-se dizer que a acidez obtida é de 15 ºD. De acordo com a literatura, a acidez do leite se encontra em uma faixa entre 15 e 18 ºD, indicando que o leite usado está fresco (EMBRAPA, 2021). Portanto, o valor obtido está dentro do esperado. 4.5 Comparação dos dados entre grupos Após os grupos finalizarem todas as etapas do experimento e calcularem os valores solicitados, foi feita a troca de dados a fim de compará-los e averiguar sua precisão. Os resultados obtidos foram compilados no Quadro 4 abaixo. Quadro 4 - Resultados obtidos pelos grupos. Grupos % de Matéria Seca % de Sais Minerais Massa de Proteínas (g) Massa de Caseína (g) Massa de Proteína para 100 mL (g) Massa de Caseína para 100 mL (g) Peso Específico do Leite (g) Acidez do Leite (ºD) 1 9,2 0,7 - 0,5897 - 2,359 1,030 15 2 9,2 0,6 0,7682 - 3,07 - 1,035 15 3 9,2 0,7 0,9202 - 3,68 - 1,036 17 4 8,8 0,4 0,8012 - 3,20 - 1,034 17 5 8,5 1,2 - 0,7210 - 2,884 1,033 16,5 Após comparar os resultados presentes no quadro 4 acima, é possível observar que os grupos 1, 2 e 3 obtiveram os mesmos valores referentes à porcentagem de matéria seca presente no leite, enquanto os grupos 4 e 5 obtiveram valores próximos. Quanto à porcentagem de sais minerais presentes na composição do leite, houve novamente uma concordância nos valores obtidos pelos grupos 1, 2 e 3, enquanto os grupos 4 e 5 obtiveram valores bem distintos. Referente aos itens 3.2.2 e 4.2 do presente relatório, dois grupos ficaram responsáveis por colocar a solução de leite à 35 ºC no banho-maria, enquanto o restante aumentou a temperatura para 95 ºC. Desta forma, os grupos 1 e 5 obtiveram apenas a proteína caseína, de modo que os resultados de massa foram um pouco distintos. Por sua vez, os grupos 2, 3 e 4 obtiveram tanto a caseína quanto a albumina, de modo que o resultado final pode ser compreendido como a soma das massas das duas proteínas. O Quadro 5 abaixo mostra as médias calculadas para os valores de massa de proteínas totais e massa de caseína obtidas no experimento. Quadro 5 - Valores obtidos de massa de proteínas total e massa de caseína, e suas respectivas médias. Grupos Massa de Proteínas (g) Massa de Caseína (g) Massa de Proteína para 100 mL (g) Massa de Caseína para 100 mL (g) 1 - 0,5897 - 2,359 2 0,7682 - 3,07 - 3 0,9202 - 3,68 - 4 0,8012 - 3,20 - 5 - 0,7210 - 2,884 Média 0,8299 0,6554 3,32 2,6215 De acordo com a literatura, sabe-se que 80% das proteínas totais do leitesão referentes à caseína (UW-Madison, 2006). Uma vez que a média encontrada para a massa de proteínas é de 0,8299 g, 80% desse valor corresponde a 0,6639 g. Comparando esse valor com a média da massa de caseína obtida no experimento, que é de 0,6554, é possível dizer que os valores estão muito próximos. Ao subtrair os valores de média da massa de proteínas totais e de média da massa de caseína, é possível encontrar a média do valor referente à massa apenas da albumina. Utilizando como base o Quadro 5 acima, tem-se que a média da massa de albumina é de 0,1745. De acordo com a literatura, apenas 20% das proteínas totais do leite correspondem à albumina (UW-Madison, 2006). Calculando 20% da média da massa total encontrada, obtém-se o valor de 0,1660, próximo ao obtido através do cálculo de subtração. Por fim, pode-se observar que os resultados obtidos para o peso específico do leite são muito precisos. Já os valores de acidez do leite encontrados possuem divergências, embora sejam próximos. 5. CONCLUSÃO Após a realização de testes laboratoriais, pode-se concluir que os objetivos originais foram alcançados. Foi realizada a determinação da massa seca total, de modo que o resultado obtido não foi satisfatório, e do teor de sais minerais presentes no leite, resultando em um valor satisfatório. Além disso, obteve-se o valor de caseína presente na amostra trabalhada, que não estava dentro do esperado, e o peso específico do leite, que por sua vez estava dentro do esperado pela literatura. Por fim, determinou-se o grau de acidez do leite, que também resultou em um valor satisfatório. Ao comparar os resultados obtidos por cada grupo, pôde-se observar que alguns são precisos enquanto outros possuem divergências. De forma geral, o experimento realizado foi satisfatório, contribuindo ainda para um significativo aprendizado acerca das propriedades químicas do leite, bem como os métodos para sua determinação. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Acidez Titulável. EMBRAPA, 2021. Disponível em: https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/criacoes/gado_de_leite/pre-produ cao/qualidade-e-seguranca/qualidade/testes-de-qualidade/acidez-titulavel. Acesso em: 23 de Novembro de 2024. COMPOSIÇÃO DO LEITE E SEU VALOR NUTRICIONAL. University of Wisconsin-Madison, 2006. Disponível em: https://professor.pucgoias.edu.br/sitedocente/admin/arquivosupload/4383/material/19_compos icao_do_leite_e_seu_valor_nutricional.pdf. Acesso em: 23 de Novembro de 2024. Densidade Relativa. EMBRAPA, 2021. Disponível em: https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/criacoes/gado_de_leite/pre-produ cao/qualidade-e-seguranca/qualidade/testes-de-qualidade/densidade-relativa#:~:text=A%20de nsidade%20do%20leite%20%C3%A9,1%2C023%20e%201%2C040%20g/mL. Acesso em: 23 de Novembro de 2024. DURR, J.W. Programa nacional de melhoria da qualidade do leite: uma oportunidade única. In: DURR, J.W., CARVALHO, M.P ., SANTOS, M.V. O Compromisso com a Qualidade do Leite. Passo Fundo: Editora UPF , 2004, v.1, p. 38-55. Disponível em: http://www.cbql.com.br/biblioteca.php. Acesso em: 03 de Novembro de 2024. MENDES, C.G; SILVA, J.B.A; ABRANTES, M.R. Caracterização organoléptica, físico química e microbiológica do leite de cabra: uma revisão. Acta Veterinaria Brasilica, v.3, n.1, p.5-12, 2009. Disponível em: https://periodicos.ufersa.edu.br/acta/article/view/1173/701. Acesso em: 03 de Novembro de 2024. Milk and dairy products in human nutrition. Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2013. Disponível em: https://openknowledge.fao.org/items/99c88034-e73a-4507-afa3-bf67181ef6e2. Acesso em: 23 de Novembro de 2024. Qualidade físico-química, higiênico-sanitária e composicional do leite cru. EMBRAPA, 2014. Disponível em: https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/125963/1/Doc-158-leite.pdf. Acesso em: 23 de Novembro de 2024. https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/criacoes/gado_de_leite/pre-producao/qualidade-e-seguranca/qualidade/testes-de-qualidade/acidez-titulavel https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/criacoes/gado_de_leite/pre-producao/qualidade-e-seguranca/qualidade/testes-de-qualidade/acidez-titulavel https://professor.pucgoias.edu.br/sitedocente/admin/arquivosupload/4383/material/19_composicao_do_leite_e_seu_valor_nutricional.pdf https://professor.pucgoias.edu.br/sitedocente/admin/arquivosupload/4383/material/19_composicao_do_leite_e_seu_valor_nutricional.pdf https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/criacoes/gado_de_leite/pre-producao/qualidade-e-seguranca/qualidade/testes-de-qualidade/densidade-relativa#:~:text=A%20densidade%20do%20leite%20%C3%A9,1%2C023%20e%201%2C040%20g/mL https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/criacoes/gado_de_leite/pre-producao/qualidade-e-seguranca/qualidade/testes-de-qualidade/densidade-relativa#:~:text=A%20densidade%20do%20leite%20%C3%A9,1%2C023%20e%201%2C040%20g/mL https://www.embrapa.br/agencia-de-informacao-tecnologica/criacoes/gado_de_leite/pre-producao/qualidade-e-seguranca/qualidade/testes-de-qualidade/densidade-relativa#:~:text=A%20densidade%20do%20leite%20%C3%A9,1%2C023%20e%201%2C040%20g/mL http://www.cbql.com.br/biblioteca.php https://periodicos.ufersa.edu.br/acta/article/view/1173/701 https://openknowledge.fao.org/items/99c88034-e73a-4507-afa3-bf67181ef6e2 https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/125963/1/Doc-158-leite.pdf TRONCO, V. M. Manual para Inspeção da Qualidade do Leite. 2013. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2034883/mod_resource/content/1/Controle%20Fisic o.pdf. Acesso em: 23 de Novembro de 2024. VENTURINI, K.S; SCARNELLI, M.F; SILVA, L.C. Características do leite. Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), 2007. Disponível em: http://www.agais.com/telomc/b01007_caracteristicas_leite.pdf. Acesso em: 03 de Novembro de 2024. https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2034883/mod_resource/content/1/Controle%20Fisico.pdf https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/2034883/mod_resource/content/1/Controle%20Fisico.pdf http://www.agais.com/telomc/b01007_caracteristicas_leite.pdf Segue abaixo os materiais e métodos utilizados na realização do experimento. 3.1 Materiais 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES