CERNANI-Carboidratos 1

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Carboidratos 
Química de Alimentos 
 
Prof. Claudio Ernani Mendes da Silva 
Carboidratos 
Importância dos carboidratos 
• Maior importante fonte de energia(quantitava) 
• Contribuem para a fibra 
alimentar(carboidratos indigeríveis) 
• Agentes adoçantes 
• Agentes formadores de géis 
• Agentes espessantes 
• Precursores de aroma 
• Precursores de cor 
 
 
 
Conceito 
 São polihidroxi-aldeídos, polihidroxi-
cetonas, polihidroxi-ácidos, polihidroxi-
álcoois e seus derivados simples e 
polímeros desses compostos, unidos por 
ligações hemiacetálicas. 
Exemplos 
• Poli-hidroxi-aldeídos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Galactose Glucose 
 
• Polihidroxi-cetonas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplos 
• Polihidroxi-ácidos 
 
 
 
 
 
 
Ácido glucárico(sacárico) 
Exemplos 
• Polihidroxi-álcóois 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sorbitol 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exemplos 
Classificação 
• Monossacarídios 
Glucose,Frutose,Manose,Talose,Gulose 
• Oligossacarídios 
Sacarose,Maltose,Estaquiose,Rafinose 
• Polissacarídios 
Amidos,Pectinas,Celuloses,Gomas 
Monossacarídios 
• Conceito: 
 São os mais simples que não podem 
ser reduzidos a açúcar de menor peso 
molecular. 
 
Aldoses 
Cetoses 
Trioses, tetroses, 
pentoses, hexoses, 
etc... 
Monossacarídios 
• Configuração 
 
 
 
 
 
 
D-Gliceraldeído L-Gliceraldeído 
 HC = O 
 
H C OH 
 
 H2C-OH 
 HC = O 
 
OH C H 
 
 H2C-OH 
Monossacarídios 
• Classificação de algumas aldoses 
de configuração D e L 
1. Tetroses 
 H - C = O 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H2 - C - OH 
 H - C = O 
HO - C – H 
 HO - C - H 
 H2 - C - OH 
D(+) Treose L(-) Treose 
Monossacarídios 
2.Pentoses 
 H - C = O 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2 - C - OH 
 H - C = O 
HO - C - H 
 HO - C - H 
 H - C - OH 
 H2 - C - OH 
D(+) Xilose D(+) Arabinose 
 H - C = O 
HO - C - H 
 H - C - H 
HO - C - H 
 H2 - C - OH 
Monossacarídios 
2.Pentoses 
 H - C = O 
HO - C - H 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H2 - C - OH 
L(-) Xilose L(-) Arabinose 
Monossacarídios 
3.Hexoses 
 
 H - C = O 
HO - C - H 
 HO - C - H 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H2 - C - OH 
 H - C = O 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 HO - C - H 
 H2 - C - OH 
D(+) Talose L(-) Talose 
Monossacarídios 
3.Hexoses 
 
 
 H - C = O 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2 - C - OH 
D(+) Glucose 
 H - C = O 
HO - C - H 
 H - C - OH 
HO - C - H 
HO - C - H 
 H2 - C - OH 
L(-) Glucose 
Monossacarídios 
• Numeração dos carbonos 
 H - C1 = O 
 H - C2 - OH 
 HO - C3 - H 
 H - C4 - OH 
 H2 - C
5 - OH 
D(+) Xilose 
 H - C1 = O 
 H - C2 - OH 
HO - C3 - H 
 H - C4 - OH 
 H - C5 - OH 
 H2 - C
6 - OH 
D(+) Glucose 
 H2 - C1 - OH 
 C2 = O 
HO - C3 - H 
 H - C4 - OH 
 H - C5 - OH 
 H2 - C
6 - OH 
D(+) Frutose 
Monossacarídios 
• Propriedades 
– Sólidos cristalinos, 
– Incolores, 
– Tem sabor doce, 
– São facilmente solúveis em água, 
– Suas soluções são oticamente ativas, 
– Reduzem soluções alcalinas de Cu++, 
– Reduzem soluções amoniacais de Ag+. 
Sabor dos carboidratos 
Açúcar que apresenta sabor amargo 
 
 
 Gentiobiose 
 
Açúcar que apresenta sabor doce-amargo 
 
 Beta-D-Manose 
 
Monossacarídios 
• Reações 
– Reações com oxidantes brandos e 
energéticos 
 COOH 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 COOH 
 H -C = O 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
 COOH 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
Br2/H2O NaBH4 HNO3 
Ac. D-Glucárico D(+)Glucose Ac. D-Glucônico D-Glucitol 
Monossacarídios 
– Reações com aminas 
 H -C = O 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
 H -C = NOH 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
 H -C = NR 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
NH2-OH + 
NH2-R 
+ 
R-NH2 
D-Glucosiloxima D-Glucose D-Glucosilimina 
Monosacarídios 
• Reações de escurecimento 
(não oxidativo ou não enzimático) 
TIPOS 
 1.Caramelização 
 2.Interação de proteínas ou aminas com 
carboidratos(Reação de Maillard) 
 
3.Degradação oxidativa do ácido ascórbico 
 
Mecanismos das reações não enzimáticas 
Tipo Necessidade 
de oxigênio 
Necessidade 
de grupos 
amino(NH2) 
 pH ótimo Produto final 
Maillard Não Sim  7,0 Melanoidinas 
Caramelização Não Não 3,0 - 9,0 Caramelo 
Oxidação do 
AA 
Sim Não 3,0 <pH< 5,0 Melanoidinas 
 
REAÇÃO DE CARAMELIZAÇÃO 
PIRÓLISE T> 120ºC 
 AÇÚCARES R E NR CARAMELOS 
 (PRODUTOS DE ALTO PESO MOLECULAR DE COR ESCURA) 
 
O QUE SÃO CARAMELOS ? 
MISTURA DE PIGMENTOS 
-ALTO PESO MOLECULAR 
-BAIXO PESO MOLECULAR 
- aldeidos 
-ácido pirúvico 
-açúcar que não reagiu 
FORMAÇÃO DE CARAMELOS 
 qq.catalizador 
AÇÚCARES CARAMELOS 
 200-240ºC 
- de baixa intensidade de cor 
-de alto poder flavorizante 
 
 
 sais de amônio 
AÇÚCARES CARAMELOS 
 130-200ºC 
- de alta intensidade de cor 
-de baixo poder flavorizante 
Monosacarídios 
REAÇÃO DE MAILLARD 
VANTAGENS 
-SABOR CAFÉ 
 -AROMA ALIMENTOS: CACAU 
-COR PÃES 
 BOLOS 
 
DESVANTAGENS 
CAUSA ESCURECIMENTO EM PRODUTOS : LEITE EM PÓ,OVOS 
DESIDRATADOS E DERIVADOS 
 
 MELANOIDINAS (POLIMEROS 
INSATURADOS-COR MARROM CLARO A PRETO) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FASES DA REAÇÃO DE MAILLARD 
FASE INICIAL 
AÇÚCARES REDUTORES + AMINOÁCIDOS(1:1) 
1-AMINO-1-DESOXI-2-CETOSE 
* AINDA SEM PRODUTOS INCOLORES,SEM SABOR E SEM AROMA 
*REAÇÕES DE CONDENSAÇÃO/ENOLIZAÇÃO/REARRANJOS 
ALDOSE REARANJO DE AMADORI 
CETOSE REARANJO DE HEYNS ( MAIS LENTA) 
FASES DA REAÇÃO DE MAILLARD 
FASE INTERMEDIÁRIA 
*INÍCIO DA FORMAÇÃO DE AROMASE DE COR(AMARELA) 
** PRODUTO RESULTANTE DA FASE INICIAL (1-AMINO-1-DESOXI-
2-CETOSE) PODE SOFRER VÁRIOS TIPOS DE REAÇÕES E SEGUIR 
DIFERENTES CAMINHOS COM A FORMAÇÃO DE: 
-FURFURAL OU HIDROXIMETIL-FURFURAL 
-DIHIDROREDUCTONAS 
-FRAGMENTAÇÃO DE AÇÚCARES 
-FORMAÇÃO DE ALDEÍDOS E CO2 
FASES DA REAÇÃO DE MAILLARD 
FASE FINAL 
*ETAPA ONDE OCORRE A FORMAÇÃO DE 
COR(MELANOIDINAS), AROMA E SABOR 
** OS AMINOÁCIDOS DEFINEM O SABOR E O AROMA 
INDEPENDENTE DO TIPO DE AÇÚCAR REDUTOR. 
 REAÇÃO DE MAILLARD 
FATORES QUE AFETAM A REAÇÃO DE MAILLARD 
-pH 
-TEMPERATURA 
-TIPO DE AÇÚCAR 
-ATIVIDADE DE ÁGUA 
-CATALIZADORES 
REAÇÃO DE MAILLARD 
INIBIDORES DA REAÇÃO DE MAILLARD 
 
-USO DE AÇÚCARES NÃO REDUTORES 
-REDUÇÃO DA Aw DO MEIO 
-REMOÇÃO DE AÇÚCARES REDUTORES POR VIA ENZIMÁTICA. 
-ADIÇÃO DE SO2(METABISSULFITO DE SÓDIO) 
 
ACRILAMIDA 
 
• Provável composto carcinogênico em humanos 
• Fontes: Batatas fritas,derivados de 
cereais(biscoitos,pães);café torrado 
 
 
 
 
 
ACRILAMIDA 
 
Reação de Formação 
 
 
 
 
ACRILAMIDA 
 
 
ACRILAMIDA 
 
• Níveis médios de exposição na União 
Européia: 
0,43-1,36 µg/Kg peso/dia 
• Em crianças e adolescentes: 
0,94-3,06 µg/Kg peso/dia 
• Testes clínicos com animais de 
laboratório(roedores): 
x 10 mais 
 
 
ACRILAMIDA 
 
 Acrylamide contents of cereal and potato-based 
foods 
 
Food Level (µg. kg -1) (ppb)) 
 
Soft bread 150 
Breakfast cereals (excluding muesli and porridge) 400 
Biscuits, crackers, wafers, crisp bread 500 
Biscuits and rusks for infants / young children 250 
Processed cereal-based foods for infants / young children 100 
French fries ready-to-eat 600 
Potato crisps (US chips) 1000 
Roast coffee 450 
Instant (soluble) coffee 900 
 
Source: European Food Safety Authority 
(http://ec.europa.eu/food/food/chemicalsafety/contaminants/recommendation_10012011_acrylamid
e_food_en.pdf). 
Monossacarídios 
– Reações com a Fenil-Hidrazina 
 H -C = O 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
 H 
 + H2N – N – C6H5 
 H 
H -C = N – N – C6H5 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
D-Glucose 
Fenilhidrazina 
Fenilhidrazona 
Monossacarídios 
– Reação com o Periodato 
 H -C = O 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
2 HCOH + 5 HIO3 + 4 HCOOH + H2O 
5 HIO4 
D-Glucose 
Formaldeído Ac. Fórmico 
Monossacarídios 
Reação com ácidos 
 H -C = O 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
H+ 
 H – C C –H 
 
 C C – C = O 
 H – C O H 
 OH 
Monossacarídios 
– Reação com álcalis 
H – C = O 
H – C- OH 
 (CHOH)3 
 CH2OH 
 H – C = O 
HO – C- OH 
 (CHOH)3 
 CH2OH 
H – C - OH 
 C = O 
 (CHOH)3 
 CH2OH 
H – C - OH 
 C- OH 
 (CHOH)3 
 CH2OH 
D-Glucose 
D-Frutose 
D-Manose 
Monossacarídios 
– Metilação e acetilação 
 OH 
 H – C 
 H – C – O - CH3 
CH3 – O – C – H O 
 H – C – O CH3 
 H – C 
 H – C - O – CH3 
 H 
 OH 
 H – C 
 H – C – OAc 
 Ac – C – H O 
 H – C – OAc 
 H – C 
 H – C - OAc 
 H 
Metilação Alquilação 
Monossacarídios 
– Isomeria ótica 
Propriedades apresentadas 
por todos os carboidratos 
que apresentam C quiral: 
 - Propriedades químicas 
idênticas, 
 - Atividades óticas 
distintas. 
 A 
B – C – E 
 D 
A  B  D  E = grupos substituintes 
Monossacarídios 
– Mutarrotação 
• Mudança na rotação dos isômeros  e  
(anômeros) quando em solução 
 
-D-Glucose (cristalizada em H2O) 
[]D
20ºC= + 112,2º 
+ 
-D-Glucose(cristalizada em Piridina) 
[]D
20ºC= + 18,7º 
+ 
H2O 
 
 = 52,7º 
Monossacarídios 
• Estrutura dos monossacarídios 
 H -C = O 
 H - C - OH 
HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C - OH 
 H2- C - OH 
 H -C 
 H - C - OH 
 HO - C - H 
 H - C - OH 
 H - C 
 H2- C - OH 
OH 
O 
Fischer Fischer-Tollens 
Vantagem: facilidade de 
representação. 
Desvatagens: 
-Não representa a 
estrutura dos açúcares 
com exatidão, 
-Não explicam os 
fenômenos que 
acontecem com os 
açúcares. 
Monossacarídios 
• Formulas planares de Haworth 
O
CH2OH
OH
OH OH
OH
OH
OH
OH
OH
O
CH2OH
 -D- Glucose -D-Glucose
 
Vantagens: 
-Representa mais 
realisticamente a 
molécula, 
-Explica a formação 
de ângulos entre as 
ligações C - C 
- Explica a possibilidade da 
reação da carbonila com o 
OH ligado a qualquer C e 
formando hemi-acetais. 
Monossacarídios 
• Estrutura de barco ou cadeia 
O 
OH 
CH2OH 
HO 
HO 
OH 
OH 
O 
OH 
CH2OH 
HO 
HO 
 -D- Glucose 
Conformação 
 de cadeia 
Conformação 
 de barco 
Vantagens: 
- Abrange as 
vantagens da 
estrutura anterior, 
- representa a 
conformação de 
mais baixa energia 
para o anel. 
– Glicosídios: São compostos derivados de 
monossacarídios em que um ou vários 
grupos OH foram substituídos. 
Glicosídios 
OH 
Monossacarídio 
OH 
Substituintes: 
a. Monossacarídios 
b. Dissacarídios 
c. Et-OH 
d. Me-OH 
 
Exemplo: 
Linamarina (encontrada na mandioca) 
 enzima(linamarase) 
 
 Ac. cianídrico 
Monossacarídio 
O - Et Aglucona 
(grupo substituinte) 
• Monossacarídios mais encontrados na 
natureza 
– D-Glucose 
• Denominado também de “açúcar de milho”, 
• Encontra-se na forma livre no mel, frutas, açúcar 
invertido (forma piranosídica), 
• Bastante solúvel em água. 
- D-Glucose 
Ponto de fusão 148 - 
155ºC 
 []D
20ºC= + 18,7º 
 
 
-D-Glucose 
Ponto de fusão 146ºC 
[]D
20ºC= + 112,2º 
– D-Manose 
• Não é encontrada livre na natureza, 
• É obtida através da quebra da estrutura da hemi-
celulose que integra a estrutura das madeira 
-D-ManosePonto de fusão 133º C 
[]D
20ºC= + 29,3º 
 
-D-Manose 
Ponto de fusão 132ºC 
[]D
20ºC= - 17,0º 
 
[]D
20ºC= + 14,2º 
– D-Galactose 
• Denominada também de “cerebrose” 
• Não é encontrada na forma livre 
– Pectina - Hemi-celulose 
– Lactose 
-D-Galactopiranase 
 Ponto de fusão 167º C 
[]D
20ºC= + 150,7º 
 
-D-Galactopironase 
Ponto de fusão 167ºC 
[]D
20ºC= - 52,8º 
 
[]D
20ºC= + 80,2º 
– D-Xilose(pentose) 
• Não é encontrada livre na natureza, 
• Obtida por quebra das xilanas-hemicelulose 
constituída de xilose na cadeia principal e 
arabinose na cadeia secundaria (madeira, palha, 
sabugo de milho) 
 O 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
O 
OH 
OH 
OH 
OH 
H 
H 
-D-Xilopiranose 
 
-D-Xilopiranose 
 
 
 
-D-Xilopiranose 
 P.f. 145º C 
[]D
20ºC= + 18,8º 
 
– L-Arabinose (pentose) 
• Não é encontrada livre na natureza, 
• Pertence a série L obtido por quebra ácida das 
arabinanas. 
Ponto de fusão 160ºC 
[]D
20ºC= + 190,6º 
 +104,5 (H2O) 
– D-Frutose 
• Também denominada de levulose, 
• Ocorre em frutas e no mel, 
• D-Frutose ( a 20% soln.) 
– 80% F. piranosídica 
– 20% F. furanosídica 
 
Ponto de fusão 102 – 104ºC 
[]D
20ºC= - 132,2º 
 + 92,4 (H2O) 
Oligossacarídios 
• Conceito: 
 São polímeros compostos de resíduos 
de monossacarídios unidos por 
ligações hemiacetálicas (ou 
glicosídicas) em um número que varia 
de duas até nove unidades. 
Oligossacarídios 
• Dissacarídios 
– Dissacarídios redutores: quando apenas um 
grupo hidroxílico hemiacético está envolvido 
na ligação reduzem: 
Cu++ Cu + (licor de Felling) 
Ag+ Ag0(licor de Tollens) 
Sofrem mutarrotação 
Oligossacarídios 
• Dissacarídios 
– Dissacarídios não-redutores: quando os 
grupos hemiacétálicos que compõe o 
oligossacarídio estão envolvidos nas ligações 
glicosídicas. 
• Não reduzem o Cu++ e Ag+, 
• Não sofrem mutarrotação 
 
Oligossacarídios 
• O poder redutor (de elementos e 
complexos) dos açúcares 
 Princípio(Von Euler) 
Todos os açúcares com um grupo carbonila 
livre transformam-se por aquecimento em 
meio alcalino em enodióis. 
Enodiol: substância muito reativa, oxidada 
por oxigênio e outros oxidantes. 
Enodiol + 
Cu ++  Cu + 
Hg ++  Hg + 
Ag +  Ag 0 
Bi +++  Bi ++ 
Fe (CN) - 6  Fe (CN) -3 
C 
C 
C C 
C 
C 
O H 
O H 
O H 
O H 
O H 
H H 
R R 
O H 
H 
H 
O 
H 
- 
Enodiol + A g . o x i d a n t e 
• Exemplo(Redução do Cu++) 
Cu++SO4
-- + NaOH + COONa 
 CHOH 
 CHOH 
 COOK 
COO 
CHO 
CHOH 
COOK 
Cu++ + NaSO4 + H2O 
Licor de Felling 
 COOK 
2 (CHOH)2 
 COOH 
 COOH 
+ (CHOH)4 
 CH2OH 
+ Cu+ + OH- 
COO 
CHO 
CHOH 
COOK 
Cu++ 
H O 
 C 
 (CHOH)4 
 CH2OH 
+ H2O + 
Cu2(OH)2 Cu2O + H2O 
Precipitado vermelho 
tijolo 
Dissacarídios mais encontrados na 
natureza 
 
Maltose 
• Denominações: açúcar do malte (maltobiose)-obtido 
da quebra da amilose 
• Não é encontrado livre na natureza; 
• É redutor; 
• Sofre mutarrotação. 
-Maltose 
Ponto de fusão 102 - 103ºC 
[]D
20ºC= + 117,7º  130,7º 
 
Celobiose 
 
• Não é encontrado livre na natureza (celulose)-
obtido pela quebra da celulose/isomero da maltose 
• Solúvel em água; 
• Forma mais comum: -celobiose; 
• Sofre mutarrotação; 
• É redutor. 
 
-Celobiose 
P. de fusão=225°C 
[]D
20ºC= + 14,2º 
  + 34,6º 
Lactose 
 
• Denominada de açúcar do leite; 
• É redutor; 
• Sofre mutarrotação. 
- Lactose 
P.f. 174 - 176ºC 
 []D
20ºC= + 34,0º 
 + 52,3º 
 
-Lactose 
P.f. 201 - 202ºC 
[]D
20ºC= + 92,6º 
  + 52,3º 
 
Gentiobiose 
• É redutor; 
• Tem sabor amargo 
• Obtido da genciana amarela, amigdalina; 
• Possui duas unidades de glucose unidas por 
: 16; 
• Sofre mutarrotação. 
 
- Gentobiose 
P.f. 190 - 195ºC 
 []D
20ºC= - 3,7º 
  + 8,7º 
-Gentobiose 
P.f. 85 - 86ºC 
[]D
20ºC= + 21,4º 
  + 8,7º 
– Sacarose(C12H22O11) 
• Açúcar de cana ou beterraba; 
• Encontrada em todas as planta que sofrem o 
processo de fotossíntese; 
• Não redutor; 
• Não sofre mutarrotação, tem propriedade de se 
combinar com o CaO formando complexos insolúveis 
(sacarose tri-cálcio) ; 
C12H22O11.3CaO  insolúvel em água, 
• Produz um derivado não metabolizável (sucralose) por 
adição de Cl  utilizado como adoçante artificial. 
O
O
OH
OH
OH
OH
HH
H
H HCl
CH
2
OH
CH
2
Cl
CH
2
Cl
O
P.f. 184-185ºC 
[]D
20ºC= + 66,5º 
Oligossacarídios 
• Tri,tetra e pentassacarídios 
Rafinose (trissacarídio) 
• Não redutor; 
• Fontes: melaço, soja, lentilha, vagens; 
• Doçura relativa: 22. 
P.f. 80ºC 
 []D
20ºC= + 101,0º 
 
-D-Galactose + Sacarose 
Oligossacarídios 
Estaquiose ( tetrassacarídio) 
 
• Não redutor; 
• Encontrado nas sementes das leguminosas; 
• Produz flatulência. 
 []D
20ºC= + 146,0º 
 
-D-Galactose + Rafinose 
 
Oligossacarídios 
 
Verbascose(pentasacarídio) 
 
• Produz flatulência 
• Presente nas sementes das leguminosas