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Autor: Prof. Welliton Donizeti Popolim Colaboradoras: Profa. Mônica Teixeira Profa. Laura Cristina da Cruz Dominciano Composição dos Alimentos Professor conteudista: Welliton Donizeti Popolim Nutricionista graduado pela Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo (FSP/USP) em 1993, mestre em 2004 e doutor em 2009 em Nutrição Humana aplicada pelo programa de pós-graduação interunidades da Universidade de São Paulo (Pronut/USP). Especialização em Qualidade de Alimentos pelo Colégio Brasileiro de Estudos Sistêmicos (CBES) em 2001. Especialista em Alimentação Coletiva pela Associação Brasileira de Nutrição (Asbran) em 2006. LSM (Leadership Strategic Management) manager pela Keymind Liderança e Gestão em 2007. Professor titular da Universidade Paulista (UNIP) desde 2009. Professor convidado em cursos de extensão e pós-graduação de várias instituições de ensino desde 2000. Consultor e assessor em empresas do setor alimentício desde 1994. Revisor da Food Additives and Contaminants desde 2006, da Revista Nutrição Profissional desde 2007, da Revista Nutrire desde 2009, da Revista da Asbran (Rasbran) desde 2012, da Revista Segurança Alimentar e Nutricional (SAN) desde 2016 e da Revista Journal of Health Sciences Institute (JHSI)/UNIP desde 2017. Destaque profissional na área de atuação cadeia de produção, indústria e comércio de alimentos pelo conselho Regional de Nutricionistas da 3ª região SP-MS em 2018. © Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem permissão escrita da Universidade Paulista. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) P829c Popolim, Welliton Donizeti. Composição dos alimentos / Welliton Donizeti Popolim. – São Paulo: Editora Sol, 2019. 212 p., il. Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e Pesquisas da UNIP, Série Didática, ano XXV, n. 2-118/19, ISSN 1517-9230. 1. Carboidratos. 2. Proteínas. 3. Gorduras I. Título. CDU 612.392 U503.20 – 19 Prof. Dr. João Carlos Di Genio Reitor Prof. Fábio Romeu de Carvalho Vice‑Reitor de Planejamento, Administração e Finanças Profa. Melânia Dalla Torre Vice‑Reitora de Unidades Universitárias Prof. Dr. Yugo Okida Vice‑Reitor de Pós‑Graduação e Pesquisa Profa. Dra. Marília Ancona-Lopez Vice‑Reitora de Graduação Unip Interativa – EaD Profa. Elisabete Brihy Prof. Marcelo Souza Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar Prof. Ivan Daliberto Frugoli Material Didático – EaD Comissão editorial: Dra. Angélica L. Carlini (UNIP) Dra. Divane Alves da Silva (UNIP) Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR) Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT) Dra. Valéria de Carvalho (UNIP) Apoio: Profa. Cláudia Regina Baptista – EaD Profa. Betisa Malaman – Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos Projeto gráfico: Prof. Alexandre Ponzetto Revisão: Kleber Souza Vitor Andrade Sumário Composição dos Alimentos APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................9 INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................9 Unidade I 1 CARACTERÍSTICAS DOS ALIMENTOS E SEUS NUTRIENTES ............................................................. 11 1.1 Perspectiva histórica do estudo dos nutrientes ....................................................................... 12 1.2 Definição de nutrientes e caracterização química dos componentes alimentares ........................................................................................................................ 17 1.3 Classificação dos nutrientes e grupos alimentares ................................................................ 21 1.4 Cálculos de composição centesimal ............................................................................................. 26 1.5 Alimento-fonte, alimento boa-fonte, alimento excelente-fonte .................................... 36 2 CARBOIDRATOS E FIBRAS ALIMENTARES .............................................................................................. 37 2.1 Carboidratos ........................................................................................................................................... 37 2.1.1 Estrutura química ................................................................................................................................... 38 2.1.2 Tipos e classificação ............................................................................................................................... 39 2.1.3 Função e fontes alimentares .............................................................................................................. 56 2.2 Fibras alimentares ................................................................................................................................ 57 2.2.1 Estrutura química ................................................................................................................................... 58 2.2.2 Tipos e classificação ............................................................................................................................... 59 2.2.3 Função e fontes alimentares .............................................................................................................. 59 3 PROTEÍNAS E LIPÍDEOS ................................................................................................................................. 61 3.1 Proteínas .................................................................................................................................................. 61 3.1.1 Estrutura química ................................................................................................................................... 61 3.1.2 Tipos e classificação ............................................................................................................................... 67 3.1.3 Função e fontes alimentares .............................................................................................................. 71 3.2 Lipídeos ..................................................................................................................................................... 78 3.2.1 Estrutura química ................................................................................................................................... 80 3.2.2 Tipos e classificação ............................................................................................................................... 85 3.2.3 Função e fontes alimentares .............................................................................................................. 86 4 VITAMINAS HIDROSSOLÚVEIS E LIPOSSOLÚVEIS, MINERAIS E ÁGUA ....................................... 91 4.1 Vitaminas ................................................................................................................................................. 91 4.1.1 Vitaminas hidrossolúveis ..................................................................................................................... 92 4.1.2 Vitaminas lipossolúveis ......................................................................................................................101 4.2 Minerais ..................................................................................................................................................106 4.2.1 Estrutura química .................................................................................................................................1074.2.2 Tipos e classificação .............................................................................................................................108 4.2.3 Função e fontes alimentares ............................................................................................................ 117 4.3 Água .........................................................................................................................................................118 Unidade II 5 ÓLEOS, GORDURAS E BEBIDAS ................................................................................................................128 5.1 Óleos e gorduras .................................................................................................................................128 5.1.1 Estrutura .................................................................................................................................................. 130 5.1.2 Composição qualitativa e quantitativa ...................................................................................... 130 5.1.3 Função nutricional ...............................................................................................................................131 5.2 Bebidas ...................................................................................................................................................131 5.2.1 Estrutura ...................................................................................................................................................131 5.2.2 Composição qualitativa e quantitativa .......................................................................................131 5.2.3 Função nutricional .............................................................................................................................. 137 6 CEREAIS, LEGUMINOSAS, FRUTAS E HORTALIÇAS ...........................................................................137 6.1 Cereais .....................................................................................................................................................137 6.1.1 Estrutura .................................................................................................................................................. 138 6.1.2 Composição qualitativa e quantitativa ...................................................................................... 139 6.1.3 Função nutricional .............................................................................................................................. 149 6.2 Leguminosas .........................................................................................................................................151 6.2.1 Estrutura ...................................................................................................................................................151 6.2.2 Composição qualitativa e quantitativa ...................................................................................... 152 6.2.3 Função nutricional .............................................................................................................................. 155 6.3 Frutas .......................................................................................................................................................156 6.3.1 Estrutura .................................................................................................................................................. 157 6.3.2 Composição qualitativa e quantitativa ...................................................................................... 157 6.3.3 Função nutricional .............................................................................................................................. 160 6.4 Hortaliças ...............................................................................................................................................161 6.4.1 Estrutura ...................................................................................................................................................161 6.4.2 Composição qualitativa e quantitativa ...................................................................................... 162 6.4.3 Função nutricional .............................................................................................................................. 163 Unidade III 7 LEITE E DERIVADOS .......................................................................................................................................167 7.1 Estrutura ................................................................................................................................................167 7.2 Composição qualitativa e quantitativa .....................................................................................168 7.3 Função nutricional .............................................................................................................................173 8 CARNES, AVES, OVOS E PESCADOS ........................................................................................................174 8.1 Carnes .....................................................................................................................................................174 8.1.1 Estrutura .................................................................................................................................................. 174 8.1.2 Composição qualitativa e quantitativa ...................................................................................... 175 8.1.3 Função nutricional .............................................................................................................................. 178 8.2 Aves ..........................................................................................................................................................178 8.2.1 Estrutura .................................................................................................................................................. 179 8.2.2 Composição qualitativa e quantitativa ...................................................................................... 179 8.2.3 Função nutricional .............................................................................................................................. 179 8.3 Ovos .........................................................................................................................................................179 8.3.1 Estrutura ...................................................................................................................................................181 8.3.2 Composição qualitativa e quantitativa .......................................................................................181 8.3.3 Função nutricional .............................................................................................................................. 183 8.4 Pescados .................................................................................................................................................183 8.4.1 Estrutura .................................................................................................................................................. 184 8.4.2 Composição qualitativa e quantitativa ...................................................................................... 184 8.4.3 Função nutricional .............................................................................................................................. 185 9 APRESENTAÇÃO O estudo da composição de alimentos também é conhecido como bromatologia. No nosso contexto, não compreende as análises químicas dos alimentos. A palavra bromatologia deriva do grego (bromatos, dos alimentos e logos,estudo). Assim, pode-se conceituá-la simplesmente como o estudo dos alimentos. Esta disciplina estuda a formação dos diversos grupos (cereais, leguminosas, hortaliças, frutas, leite e derivados, ovos, carnes, aves, pescados e bebidas), identificando os nutrientes, suas fontes e funções (água, carboidratos, proteínas, lipídeos, vitaminas, minerais, fibras, noções de biodisponibilidade de nutrientes). Desta forma, ela permitirá que você conheça a composição química dos alimentos, por meio dos nutrientes presentes neles. Além disso, conseguirá identificar a composição dos diversos grupos de alimentos, bem como sua estrutura, classificação, composição qualitativa e quantitativa e função nutricional. Ficará fácil, portanto, comparar a composição dos alimentos in natura e processados. Será apresentada a classificação dos alimentos, sua composição química, valores nutricionais, valores energéticos, fontes de nutrientes (macronutrientes e micronutrientes), e os efeitos que possuem no corpo humano. Assim, poderá fazer relações entre o tipo de alimentação consumida e a saúde do ser humano. Por meio do conhecimento dos alimentos e de suas propriedades, o nutricionista pode trabalhar e desempenhar as diversas atividades da profissão. O estudo desta disciplina não é exclusivo do nutricionista, mas abrange outras áreas que trabalham diretamente com o controle e a garantia da qualidade dos alimentos. INTRODUÇÃO No presente livro-texto serão abordados os seguintes temas: • Perspectiva histórica do estudo dos nutrientes. Definição de nutrientes e caracterização química dos componentes alimentares. Classificação dos nutrientes e grupos alimentares. Cálculos de composição centesimal. Alimento-fonte, alimento boa-fonte, alimento excelente-fonte (definição e parâmetros para avaliação). • Estudo dos carboidratos e das fibras alimentares (estrutura química, tipos e classificação, função e fontes alimentares). • Estudo das proteínas e dos lipídeos (estrutura química, tipos e classificação, função e fontes alimentares). 10 • Estudo das vitaminas hidrossolúveis e lipossolúveis e dos minerais (estrutura química, tipos e classificação, função e fontes alimentares), bem como da água e atividade de água dos diversos alimentos. • Composição dos grupos de alimentos: óleos e gorduras e bebidas e sua estrutura, composição qualitativa e quantitativa, função nutricional. • Composição dos grupos de alimentos: cereais, leguminosas, frutas e hortaliças e sua estrutura, composição qualitativa e quantitativa, função nutricional. • Composição dos grupos de alimentos: leite e derivados e sua estrutura, composição qualitativa e quantitativa, função nutricional. • Composição dos grupos de alimentos: carnes, aves, ovos e pescados e sua estrutura, composição qualitativa e quantitativa, função nutricional. Aproveite, portanto, para se aprofundar no conhecimento dos alimentos e seus nutrientes, bem como suas semelhanças e diferenças e os efeitos no corpo humano. Este conhecimento será essencial para entender uma série de fatores envolvidos na relação saúde-doença. 11 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Unidade I 1 CARACTERÍSTICAS DOS ALIMENTOS E SEUS NUTRIENTES Cada um de nós tem suas preferências com relação à alimentação, e as escolhas são baseadas em características dos próprios alimentos, como aparência, sabor e aspectos nutricionais, e características individuais, como fatores fisiológicos, biológicos, psicológicos, culturais e sociais, bem como seu estado de saúde. Forma-se, assim, o hábito alimentar. E quando comemos, absorvemos e incorporamos uma série de componentes que nos constroem não somente fisicamente, mas como seres humanos. E não é por mera coincidência que há mais de 2.500 anos, Hipócrates, considerado o pai da medicina, descobriu “Que seu remédio seja seu alimento, e que seu alimento seja seu remédio”, ou seja, “somos o que comemos” (FLANDRIN; MONTANARI, 2002). Desta forma, quem consegue equilibrar a sua alimentação comendo de tudo, sejam alimentos de origem vegetal e/ou animal, sejam sem exageros ou com muitas restrições, consegue fornecer ao organismo quais os nutrientes necessários ao seu bom funcionamento. Até porque nenhum alimento reúne todos os nutrientes ou cumpre todas as funções biológicas no organismo. A variedade é essencial à saúde. Nenhum alimento é milagroso ou tão importante que não seja necessário associá-lo a tantos outros. E a natureza “parece saber” disso, tamanha a oferta de alimentos que temos a disposição (GALISA; ESPERANÇA; SÁ, 2008). Observação A nutrição é definida como o conjunto de processos biológicos em que os organismos vivos assimilam os nutrientes por meio da utilização/ ingestão/consumo dos mais diversos alimentos e substâncias similares, o que permite que realizem as variadas funções. E o que vem a ser um alimento? Segundo Ordóñez (2005), alimentos são produtos de composição complexa que, em seu estado natural ou processados, são consumidos pelo homem para satisfazer suas necessidades nutricionais (nutrientes) e sensoriais (sabor, odor ou cheiro, cor, textura ou consistência). Portanto, não adiantaria consumirmos os alimentos se eles não fossem compostos de nutrientes. 12 Unidade I Saiba mais A fim de conhecer melhor a história de muitos alimentos, acesse: AGRICULTURERS. La historia sobre cada vegetal. [on-line]: 29 mar. 2019. Disponível em: <http://agriculturers.com/la-historia-sobre-cada-vegetal/?fbcl id=IwAR0wPWYeRrAwB9kbVnpOjcmvtuORuVfHgzlDNFxmFnB3MXdnaWEV wGy1JQ8>. Acesso em: 15 abr. 2019. Para ter ciência do que se come em cada país, entre em: <https://www.tasteatlas.com/>. As leis da alimentação Em 1937, o médico argentino Pedro Escudero estabeleceu os princípios de uma alimentação saudável: • Lei da quantidade: corresponde ao total de nutrientes consumido, ou seja, os alimentos consumidos diariamente devem suprir as necessidades do indivíduo. • Lei da qualidade: a alimentação tem de incluir todos os nutrientes para formação e manutenção do organismo. • Lei da harmonia: refere-se à distribuição e à proporcionalidade entre os nutrientes, resultando no equilíbrio, ou seja, para que o organismo consiga aproveitá-los, estes devem se encontrar em proporções adequadas nas refeições, uma vez que as substâncias não agem sozinhas. • Lei da adequação: a alimentação deve se adequar às necessidades de cada indivíduo, levando em consideração os ciclos da vida (infância, adolescência, adulto e idoso), o estado fisiológico (gestação, lactação), o estado de saúde (doenças), os hábitos alimentares (deficiência de nutrientes) e as condições socioeconômicas e culturais (acesso aos alimentos). Todos estes fatores resultam em diferentes carências nutricionais. 1.1 Perspectiva histórica do estudo dos nutrientes O conhecimento da composição dos alimentos demanda sabermos sobre a química dos seus componentes e as frações correspondentes e também os processos químicos que ocorrem nos alimentos de origem vegetal e animal. Isso permite, inclusive, classificar os alimentos em grupos, tais como: frutas, hortaliças, cereais, leguminosas, carnes, leite, ovos, óleos e gorduras, entre outros (BOBBIO; BOBBIO, 2003). A utilização dos alimentos e seus respectivos nutrientes pelo organismo humano têm relação direta com o conhecimento da sua composição. 13 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Todas as instituições governamentais envolvidas na elaboração e no gerenciamento de políticas de saúde, alimentação e segurança alimentar devem utilizar os dados de composição de alimentos na sua gênese, levando em conta, sempre, as necessidades dos diferentes grupos populacionais. Ao longo da história, diversos estudos químicos foram essenciais para fundamentar o estudo sistemático sobre composição dos alimentos e a criação de tabelas. De acordo com Giuntini, Lajolo e Menezes (2006):• 1665: Robert Hooke publicou teoria sobre combustão. • 1766: Cavendish identificou o hidrogênio em 1766. • 1757: Black (University of Glasgow) descobriu a formação de gás carbônico na respiração. • 1780: Lavoisier demonstrou a natureza da combustão, sendo possível o entendimento do processo de produção de energia em relação ao alimento. • 1795: Pearson (Inglaterra) realizou a primeira análise quantitativa em alimentos (batata), sendo possível estimar a proporção de água, amido, material fibroso, cinzas e reconhecer a existência de lipídeos, ácidos e açúcar. • 1811: os cientistas franceses Gay-Lussac e Thénard publicaram resultados de análises quantitativas de carbono, hidrogênio e nitrogênio. • 1816: Magendie distinguiu as diferenças entre carboidratos, gorduras e proteínas nos alimentos. • 1838: Mulder introduziu o termo proteína em estudos sobre albumina. • 1841: Magendie publicou trabalho comparando a proteína da gelatina e da carne. • 1844: Magendie mostrou que os nutrientes entram no fígado pela circulação portal. • 1844: Boussingault (França) publicou tabela sobre o valor nutricional da ração animal. • 1851: Liebig compilou tabela com o teor nutritivo de alimentos (nitrogenados ou plásticos, como carne, sangue e caseína, e alimentos não nitrogenados, como gorduras, carboidratos e bebidas alcoólicas). • 1866: Frankland (Inglaterra) foi o primeiro pesquisador a estudar a quantidade de energia produzida na combustão dos alimentos. • 1878: Konig publicou a primeira tabela europeia na Alemanha (Chemie der menschlichen nahrungs und genussmittel). 14 Unidade I • 1891: Jenkins e Winton publicaram dados de análise de grãos e hortaliças (A Compilation of Analyses of American Feeding Stuffs). • 1894: Max Rubner (Alemanha) conseguiu demonstrar o resultado da combustão de alimentos pela excreção da ureia e das trocas gasosas ao mesmo tempo em um cão. • 1894: Atwater lançou a primeira tabela oficial americana de composição dos alimentos (Foods: Nutritive Value and Cost). • 1896: Atwater e Woods (Estados Unidos) lançaram o Boletim 28 (The Chemical Composition of American Food Materials) com dados de composição de vários alimentos. • 1909: Thomas introduziu o método para identificar o valor biológico das proteínas. • 1916: McKillop (Grã-Bretanha) publicou tabela com dados de alimentos americanos. • 1921: Plimmer (Londres) publicou Analyses and Energy Valuers of Foods. • 1924: Mitchell determinou a qualidade proteica por meio da medição do balanço nitrogenado em animais. • 1925: McKillop publicou nova tabela já com dados de alimentos britânicos, mas com influência de Atwater. • 1930: Rose iniciou experimentos sobre as proteínas e seu conteúdo de aminoácidos. • 1933: McCance e Shipp (Londres) publicaram The Chemie of Flesh Foods and their Losses on Cooking. • 1936: Waller (University of Michigan Hospital) publicou dados sobre vitaminas (Nutritive Values of Foods). • 1937: o USDA publicou dados sobre vitaminas A, B, D, G e ácido ascórbico (Vitamin Content of Foods), compilados por Daniel e Munsell. • 1940: McMance e Winddwson (Inglaterra) publicaram The Chemical Composition of Foods, com divergências em relação aos dados americanos por conta dos métodos utilizados. • 1942: Booher, Hartzler e Hewston publicaram Vitamin Values of Foods in Relation to Processing and ur Variants, indicando os fatores que afetam o teor de vitaminas, como variedade, método de cultivo, local de produção, processamento, estocagem, grau de maturação e métodos de análise. • 1942: Hewston and Marsh publicaram Vitamin Values of Foods in Terms of Common Measures, cujos dados foram utilizados na publicação Table of Food Values Recommended for use in Canada. 15 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • 1945: o USDA publicou Tables of Food Composition in Terms of Eleven Nutrients, com dados de energia, proteína, lipídeos, carboidratos, cálcio, fósforo, ferro, vitamina A, tiamina, riboflavina, niacina e ácido ascórbico. • 1944 a 1959: vários países lançaram suas primeiras tabelas. • 1948: Tabela de Alimentos Brasileiros do Serviço de Alimentação da Previdência Social (Saps). • 1949: a FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) publicou pela primeira vez uma tabela de composição (Food Composition Tables for International Use), de Chatfield. Inclui referência à tabela do Saps. • 1951: Guilherme Franco do Saps publicou a Tabela de composição química de alimentos; reeditada várias vezes, mas que não apresenta informações sobre a forma de obtenção dos dados. • 1954: a FAO lança, do mesmo autor, Food Composition Tables – Minerals and Vitamins – for International Use, que complementou a tabela de 1949. • 1961: foi lançada a primeira tabela para a América Latina (Food Composition Table for Use in Latin America), de Leung e Flores, mas muitos países já tinham suas próprias tabelas. • 1977: lançamento da Tabela de Composição de Alimentos do Estudo Nacional de Despesas Familiares (Endef) do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), que é uma compilação de dados nacionais e internacionais, quando foram escolhidos os elementos mais representativos, considerando-se o número de amostras e os métodos analíticos. • 1984: a United Nations University (UNU) coordenou a criação da International Network of Food Data Systems (Infoods), de modo a melhorar a qualidade e a disponibilidade de dados analíticos de alimentos pelo mundo. • 1986: o Instituto de Nutrición del Centroamérica y Panamá (Incap) desenvolveu uma rede de trabalho de composição de alimentos na América Latina, o Latinfoods. • 1995: foi lançada a Tabela de Composição de Alimentos, de Mendez e colaboradores, editada pela Universidade Federal Fluminense (UFF). • 1998: foi criada a Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (TBCA-USP), resultante dos esforços de mais de 27 laboratórios participantes do Projeto integrado de composição de alimentos. É coordenada pela Rede Brasileira de Dados de Composição de Alimentos (Brasilfoods). • 2001: surgiu a Tabela de Composição de Alimentos, que teve como base o banco de dados utilizado no Virtual Nutri, um programa de nutrição e cálculo de dietas, da Faculdade de Saúde Pública (FSP) da Universidade de São Paulo (USP), que traz informações de várias tabelas, nacionais e internacionais, e de rótulos de produtos industrializados. 16 Unidade I • 2004: foi criada a Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (Taco) do Núcleo de Estudos e Pesquisas em Alimentação da Universidade Estadual de Campinas (Nepa/Unicamp), com dados de energia, macronutrientes, vitaminas e minerais de 198 alimentos, considerados representativos do hábito alimentar brasileiro. Existem muitas tabelas de composição de alimentos, mas é recomendável utilizar somente aquelas que sejam confiáveis, atualizadas e com dados dos alimentos regionais. As atualizações delas devem ser contínuas por conta do surgimento de novas metodologias analíticas, do melhoramento genético dos alimentos, de mudanças constantes nos hábitos alimentares da população mundial, do lançamento de novos produtos no mercado, de novas formas de obtenção e comercialização dos alimentos que visam à proteção ao meio ambiente e à biodiversidade (PHILIPPI, 2013). Saiba mais Para obter informações adicionais sobre outras tabelas, acesse: DEPARTAMENTO DE ALIMENTOS E NUTRIÇÃO EXPERIMENTAL. Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (TBCA-USP). São Paulo: Faculdade de Ciências Farmacêuticas (Universidade de São Paulo), [s.d.]. Disponível em: <http://www.fcf.usp.br/tbca/>. Acesso em: 24 maio 2019. <http://tabnut.dis.epm.br/>. NÚCLEO DE ESTUDOS E PESQUISA EM ALIMENTAÇÃO DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS (NEPA/UNICAMP). Tabela Brasileira de Composição de Alimentos. 4. ed. Campinas: Nepa/Unicamp, 2011. Disponível em: <http://www.cfn.org.br/wp-content/uploads/2017/03/taco_4_edicao_ampliada_e_revisada.pdf>. Acesso em: 24 maio 2019. Diversos aspectos demonstram a importância dos dados de composição de alimentos como elo entre nutrição e biodiversidade (GIUNTINI; LAJOLO; MENEZES, 2006): • biodiversidade de espécies selvagens participam da segurança alimentar; • diferentes cultivares têm distintos conteúdos de nutrientes; • dados de nutrientes de alimentos devem ser disponibilizados antes de se iniciar trabalhos com organismos geneticamente modificados (OGM); • dados de nutrientes de alimentos e cultivares selvagens têm de ser sistematicamente gerados, compilados e amplamente disseminados; 17 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • perguntas relativas à biodiversidade precisam fazer parte dos inquéritos alimentares. O termo biodiversidade – ou diversidade biológica – descreve a riqueza e a variedade do mundo natural. As plantas, os animais e os microrganismos fornecem alimentos, remédios e boa parte da matéria-prima industrial consumida pelo ser humano. Para entender o que é a biodiversidade, devemos considerar o termo em dois níveis diferentes: todas as formas de vida, assim como os genes contidos em cada indivíduo, e as inter-relações, ou ecossistemas, na qual a existência de uma espécie afeta diretamente muitas outras (WWF, [s.d.]). É possível percebermos, então, que as informações sobre a composição dos alimentos se encontram em tabelas. Os dados disponíveis foram obtidos por meio de amostragem representativa dos alimentos e as análises foram realizadas por laboratórios com competência analítica através de metodologias aceitas em todo o mundo. O conhecimento da composição dos alimentos auxilia na educação nutricional, no controle da qualidade, na garantia da segurança dos alimentos, na rotulagem nutricional e na avaliação e adequação da ingestão de nutrientes pelos indivíduos ou populações, no estabelecimento de metas nutricionais pelas políticas governamentais de alimentação e nutrição e no desenvolvimento de guias alimentares com o objetivo de promover hábitos alimentares que permitam diversificar a alimentação, em contraposição à massificação de uma dieta monótona e desequilibrada em tempos de globalização, ou seja, evitar a “McDonaldização” de modo a preservar a cultura local (BORGES et al., 2018). 1.2 Definição de nutrientes e caracterização química dos componentes alimentares Os alimentos são formados, quimicamente, por carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, porém, são encontrados outros elementos em quantidade menores. Todavia, a partir do momento que avaliamos os alimentos quanto ao seu valor nutritivo, os relacionamos não somente à sua composição química, mas aos componentes denominados como nutrientes (BOBBIO; BOBBIO, 2013). Nutrientes são substâncias contidas nos alimentos que, a partir do momento que são ingeridas, o organismo utiliza, transforma, processa e incorpora a seus próprios tecidos, para realizar três funções básicas e de altíssimo grau de importância: gerar energia, formar estruturas e regular o metabolismo. Ou seja, trata-se de toda substância que, introduzida no nosso organismo, vai exercer uma função de nutrição: construtora, reguladora e/ou energética. Desta forma, são substâncias químicas presentes nos alimentos, indispensáveis à saúde e à atividade do organismo (PROUDLOVE, 1996). Os nutrientes são: • carboidratos (glícides ou glicídeos); • lipídeos (gorduras ou lípides); • proteínas (prótides ou protídeos); 18 Unidade I • minerais (cálcio, fósforo, ferro, zinco, entre outros); • vitaminas (A, B, C, entre outras); • água. De forma geral e resumida, seguem os nutrientes e os alimentos nos quais podem ser encontrados: • Carboidratos: pães, cereais (arroz, milho, trigo, aveia) e massas. • Lipídeos: azeite de oliva, óleos (girassol, canola, milho, soja), margarina, oleaginosas (castanha-de-caju, amendoim, amêndoas, nozes, avelã), coco, abacate, leite e derivados (manteiga, creme de leite, nata), bacon, banha e toucinho (ricos em colesterol). • Proteínas: peixes, aves, carnes, ovos, leite e derivados (queijo, iogurte), leguminosas (feijão, ervilha, grão-de-bico, lentilha) e cereais (arroz, milho, trigo, aveia). • Vitaminas: vegetais de forma geral (hortaliças – verduras e legumes – e frutas). • Minerais: vegetais, alimentos de origem animal e cereais, porém a maior concentração ocorre nos alimentos integrais. • Fibras: frutas com casca e bagaço, hortaliças (verduras e legumes), cereais integrais. Desta forma, é possível observar que os tecidos vegetais possuem maiores teores de carboidratos, enquanto os animais de proteínas. Ambos terão quantidades variáveis de lipídeos, vitaminas, minerais e água. O valor nutritivo dos alimentos dependerá da concentração ou composição e nutrientes (que variam conforme a espécie cultivada, os fatores ambientais definidos pelo solo e pelo clima, os fatores climáticos e as práticas culturais), das modificações sofridas durante o processamento (tanto nos produtos industrializados quanto nas preparações culinárias), da biodisponibilidade e da presença de fatores tóxicos e/ou antinutricionais. De acordo com Cozzolino (2016), biodisponibilidade refere-se à fração de qualquer nutriente ingerido que tem potencial para suprir demandas fisiológicas em tecidos-alvo. Observação O termo Slamanghi é adotado como uma técnica para memorização dos fatores potenciais que influenciam a biodisponibilidade. S= species (especiação do nutriente) 19 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS L= linkage (ligação molecular) A= amount consumed in a meal (quantidade consumida na refeição) M= matrix in which nutrient is incorporated (matriz onde o nutriente é incorporado) A= attenuators of absorption and bioconversion (atenuantes da absorção e bioconversão) N= nutrient status of the host (estado nutricional do hospedeiro) G= genetic factors (fatores genéticos) H= host related factors (fatores relacionados com hospedeiro) I= interaction (interações) Os estudos de biodisponibilidade devem considerar: • Bioconversão: é a proporção do nutriente ingerido que estará biodisponível para conversão em sua forma ativa. Exemplo: quanto de pró-vitamina A, carotenoides da dieta, estará disponível para ser convertida em retinol. • Bioeficácia: é a eficiência com a qual os nutrientes ingeridos são absorvidos e convertidos em forma ativa do nutriente. Exemplo: quanto de pró-vitamina A, carotenoides da dieta, será absorvida e convertida em retinol. • Bioeficiência: é a proporção da forma ativa convertida do nutriente absorvido que atingirá o tecido-alvo. Exemplo: correlação inversa entre o risco de o feto apresentar um defeito de tubo neural e o estado nutricional em relação ao folato em eritrócitos maternos. No quadro a seguir são apresentados determinados alimentos que contêm quantidades significativas de diferentes nutrientes. Quadro 1 – Principais fontes de nutrientes Carboidratos Amido Açúcares Fibra dietética Cereais Raízes e tubérculos Frutas ricas em amidos Frutas doces Açúcar Mel Alimentos doces Cereais integrais e raízes Hortaliças Frutas 20 Unidade I Gordura Com alto conteúdo de ácidos graxos insaturados Com alto conteúdo de ácidos graxos saturados Com alto conteúdo de ácidos graxos trans A maioria dos óleos vegetais (girassol, milho, soja, oliva) Cereais integrais ou grão inteiro Amendoim, soja, semente de girassol, gergelim e outras sementes oleaginosas Pescados ricos em ácidos graxos Abacate Manteiga Leite integral Vísceras, gordura de carne bovina, suína e aves Óleo de coco Óleo de palma Margarina Gordura vegetal hidrogenada Proteínas Leite materno Leite de diferentes animais Ovos Carne, vísceras de animais, aves e pescados Leguminosas: feijões, soja, ervilha, lentilha, grão-de-bico Ferro Facilmente absorvido (alta biodisponibilidade)Mal absorvido (baixa biodisponibilidade), a menos que se consuma simultaneamente com alimentos ricos em vitamina C Fígado, sangue e outras vísceras Carnes de animais, aves e pescado (quanto mais vermelha a carne, maior a quantidade de ferro) Leite materno Leguminosas Cereais integrais ou de grão inteiro Amaranto, espinafre e outras hortaliças folhosas de cor verde-escuro Zinco Carnes e vísceras Pescado e aves Insetos comestíveis Vitamina A e β‑caroteno Fígado e rins Gema de ovo Leite materno, particularmente colostro Gordura do leite, manteiga e queijo Pescado inteiro (incluindo o fígado) Azeite de palma sem refinar Hortaliças de cor laranja, por exemplo: cenouras e abóbora Mangas e papaias maduros Batata-doce amarela ou laranja Hortaliças de cor verde-escuro, por exemplo, acelga, espinafre, amaranto, couve (quanto mais escura a cor verde, maior o conteúdo de vitamina A) Milho amarelo e banana, se consumidos em grandes quantidades Folato Feijões, lentilhas e amendoim Hortaliças in natura, particularmente as de folhas verdes Fígado e rins Leite materno Ovos Cereais, se consumidos em grandes quantidades Farinhas enriquecidas Vitamina C Frutas in natura, por exemplo: cítricas (laranja, tangerina, limão), goiaba, kiwi, maracujá Hortaliças in natura, por exemplo, as de folhas verdes, tomates, pepinos Leite materno Raízes e frutas secas, quando consumidas em grande quantidade Fonte: Borguini, [s.d.]. 21 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS 1.3 Classificação dos nutrientes e grupos alimentares Para melhor conhecermos um alimento, devemos considerar a sua composição e, por conseguinte, a sua função e as transformações (processamento) pelas quais passa antes do consumo, incluindo possíveis interações entre os nutrientes (ARAÚJO et al., 2014). O processamento dos alimentos surgiu e evoluiu com a necessidade de o homem conservar os alimentos por mais tempo que a sua validade em estado natural por conta de eventos históricos, como as grandes navegações do século XV ou as duas Grandes Guerras Mundiais, de modo a garantir a sua sobrevivência, associados a períodos de escassez, como inverno ou seca rigorosos. Além disso, o processamento torna alguns alimentos comestíveis e garantem a sua segurança, influenciado pelas suas características e propriedades químicas (EVANGELISTA, 2001). Com a intensa industrialização dos alimentos, a partir do século XX, as tecnologias utilizadas permitem não só a conservação deles, mas imprimem praticidade e satisfação, que não necessariamente contribuem para atender as carências nutricionais do indivíduo, pois são alimentos pobres em nutrientes (denominados de junk foods – calorias “vazias”). Hoje há necessidade de avaliarmos os impactos do processamento sobre os hábitos alimentares e padrões de alimentação, bem como sobre a nutrição, a saúde e o bem-estar da população. Propõe-se, inclusive, uma nova classificação dos alimentos, de acordo com o grau de processamento, associando-a aos princípios preconizados pelos guias alimentares, como a pirâmide alimentar ou a roda dos alimentos. A nova classificação dos alimentos propõe 4 grupos (BRASIL, 2014): • Grupo 1 (alimentos não processados – in natura – ou minimamente processados) Os alimentos in natura são obtidos diretamente de plantas ou animais e não sofrem alterações para a sua comercialização/consumo. Alimentos minimamente processados, que passam por limpeza, remoção de partes não comestíveis ou indesejáveis, fracionamento, moagem, secagem, fermentação, pasteurização, refrigeração, congelamento e processos similares, desde que não ocorra adição de sal, açúcar, óleos, gorduras ou outras substâncias ao alimento original, também podem ser considerados alimentos in natura. A intenção deste processamento mínimo é tornar os alimentos mais disponíveis, acessíveis, palatáveis e até mais seguros. Exemplos: carne fresca, leite, grãos, nozes, legumes, frutas e hortaliças, raízes e tubérculos, chás, café, águas de torneira e engarrafada. • Grupo 2 (ingredientes culinários e industriais) Fazem parte desse grupo substâncias extraídas dos alimentos in natura pela indústria ou obtidas direto deles, com o objetivo de produzir ingredientes para a indústria de alimentos ou para o consumidor final. Os processos utilizados são inúmeros, tais como pressão, moagem, refino, hidrogenação e hidrólise, utilização de enzimas e aditivos. Estes processos são diferentes daqueles utilizados nos minimamente processados , porque mudam a configuração do alimento original. Os ingredientes culinários e industriais normalmente não são consumidos sozinhos, além de terem maior densidade de energia e menor 22 Unidade I densidade de nutrientes, quando comparados com os alimentos in natura. São utilizados em preparações culinárias, como caldos e sopas, saladas, tortas, pães, bolos, doces e conservas, e também na indústria para a produção de alimentos ultraprocessados. Exemplos: amidos e farinhas, óleos e gorduras, sais, adoçantes, xarope de milho e proteína de soja. • Grupo 3 (alimentos processados) Alimentos processados são produzidos pela indústria mediante a adição de sal, de açúcar ou de outras substâncias de uso culinário a alimentos in natura, sendo, desta forma, reconhecidos como “versões” dos alimentos utilizados originalmente para sua obtenção. Exemplos: cenoura, pepino, ervilhas, palmito e cebola preservados em salmoura ou em solução de sal e vinagre; extratos ou concentrados de tomate (com sal e/ou açúcar); frutas em calda e frutas cristalizadas; carne-seca e toucinho; sardinha e atum enlatados; queijos; e pães feitos de farinha de trigo, leveduras, água e sal. • Grupo 4 (alimentos ultraprocessados) São produtos prontos para consumo e nem sempre precisam de aquecimento. Tratam-se de formulações industriais feitas de substâncias extraídas de alimentos (óleos, gorduras, açúcar, amido, proteínas), derivados de constituintes de alimentos (gorduras hidrogenadas, amido modificado) ou sintetizadas em laboratório com base em matérias orgânicas, como petróleo e carvão (corantes, aromatizantes, realçadores de sabor e outros aditivos). Podem ser obtidos por extrusão, moldagem, fritura ou cozimento. O ultraprocessamento torna o alimento prático, atraente, acessível, palatável e com vida de prateleira (validade) prolongada. Este grupo é subdividido em: — Lanches e sobremesas: pães, barras de cereais, biscoito, batatas fritas, bolos, doces, sorvetes e refrigerantes. — Produtos que necessitam de pré-preparo (aquecimento): pratos prontos (congelados), massas, linguiças, nuggets, sticks de peixe, sopas desidratadas, fórmulas infantis e alimentos para bebês. a) Alimento in natura (espiga de milho) b) Alimento processado (milho enlatado) c) Alimento ultraprocessado (salgadinho de milho) Figura 1 – Exemplo de alimento de acordo com seu grau de processamento (a, b e c). O próprio Guia Alimentar (BRASIL, 2014) estimula o consumo dos alimentos in natura, minimamente processados e preparações culinárias. Os alimentos ultraprocessados devem ser excluídos da alimentação ou reduzidos ao máximo por conta dos efeitos negativos à cultura, à vida social e aos hábitos alimentares e ao meio ambiente. 23 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Saiba mais A fim de obter informações adicionais sobre esta nova proposta de classificação dos alimentos, leia o capítulo 2, entre as páginas 25 e 51, do Guia Alimentar a seguir: BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Atenção à Saúde. Departamento de Atenção Básica. Guia Alimentar para a População Brasileira. 2. ed. Brasília: Ministério da Saúde, 2014. Disponível em: <http://portalarquivos2.saude.gov.br/images/pdf/2014/novembro/05/ Guia-Alimentar-para-a-pop-brasiliera-Miolo-PDF-Internet.pdf>. Acesso em: 28 fev. 2019. Observação Os guias alimentares são instrumentos e ferramentas de educaçãonutricional e informação que definem as diretrizes utilizadas na orientação de escolhas alimentares saudáveis pela população. É possível utilizarmos outras formas para orientar/educar/demonstrar à população como construir uma alimentação equilibrada e saudável, por meio, por exemplo, da roda dos alimentos e da pirâmide alimentar. 1-3 porções 2-3 porções 1-2 porções 4-11 porções 3-5 porções 3-5 porções 1,5-4,5 porções Figura 2 – Roda dos alimentos 24 Unidade I A roda dos alimentos foi criada em 1977 como uma das primeiras alternativas de representações gráficas para uma alimentação saudável e equilibrada, sendo eles distribuídos em 3 grupos: energéticos, construtores e reguladores. Açúcares e doces 1 porçãoÓleos e gorduras 1 porção Leite, queijo, iogurte 3 porções Legumes e verduras 3 porções Arroz, pão, massa, batata, mandioca 6 porções Carnes e ovos 1 porção Feijões e oleaginosas 1 porção Frutas 3 porções Naturalmente presente ou adicionado Figura 3 – Pirâmide dos alimentos para a população brasileira (dieta 2000 kcal), readaptada da versão original de 1999 Já a pirâmide dos alimentos foi criada pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos (USDA, United States Department of Agriculture) em 1992, reconfigurando a roda alimentar e substituindo-a como guia alimentar. Saiba mais A fim de conhecer mais sobre os guias alimentares utilizados no mundo, acesse: FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS. Food-based dietary guidelines. [s.d.]. Disponível em: <http://www.fao. org/nutrition/educacion-nutricional/food-dietary-guidelines/home/en/>. Acesso em: 24 maio 2019. Com base na roda dos alimentos, é possível classificar os nutrientes de acordo com a função que exercem no organismo: 25 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Construtores ou plásticos: nutrientes que constroem e reparam todos os tecidos, como as proteínas (essenciais à formação de quaisquer tecidos), os minerais (principais constituintes de ossos e dentes, mas praticamente presentes em todas as células) e água (componente de todos os tecidos). • Reguladores: nutrientes que regulam todos os processos orgânicos e suas condições internas, como a água, minerais, fibras, vitaminas e proteínas. • Energéticos: nutrientes que fornecem calor e energia, como os carboidratos (fonte mais eficaz de energia para o organismo), os lipídeos (fonte de energia mais concentrada) e as proteínas (também fornecem energia, mas a função principal é a construtora). Quadro 2 – Classificação dos nutrientes de acordo com a sua função no organismo Classificação Função Nutriente Exemplos Construtores Fornecer material para construção e reparo dos tecidos do organismo como: pele, músculos, unhas, ossos, e sangue Proteínas Leite e derivados (queijos, coalhadas, iogurtes) Carnes (boi, frango, porco, peixe) Ovos Leguminosas (feijões, soja, ervilha, lentilha, grão-de-bico) Energéticos Fornecer energia ao organismo para realização de atividades, como: andar, respirar, digerir, brincar, correr, batimentos cardíacos. Eles devem ser consumidos com moderação Carboidratos Lipídeos Cereais (arroz, milho, trigo, aveia, cevada) Farinhas Pães Feculentos (batata, cará, inhame, mandioca, mandioquinha) Massas Açúcares (refinado, mascavo, melado, rapadura, mel) Castanhas (nozes, avelãs...) Biscoitos Gorduras (óleos, azeite, manteiga, margarina, banha) Doces em geral Reguladores Regular as funções do organismo, como: pressão arterial, defesa do organismo, funcionamento do intestino e glândulas Vitaminas Minerais Água Fibras Verduras Legumes Frutas Cereais integrais (trigo, aveia, centeio, arroz integral...) Fonte: São Paulo (2014, p. 14). Assim, fica mais fácil entender que cada alimento e seus nutrientes têm importância, devendo ser inseridos na alimentação diária. Nenhum nutriente pode ser excluído da alimentação do indivíduo sadio. Somente aqueles com restrições alimentares e/ou com determinadas patologias devem passar por avaliações realizadas por um nutricionista para determinar quais alimentos/nutrientes deverão ser reduzidos ou eliminados da dieta. É possível incluirmos uma subcategoria nos nutrientes energéticos, os energéticos extras, nutrientes que estão presentes em alimentos que devem ser consumidos em menor quantidade, pois têm poucos nutrientes e muita caloria, como doces industrializados, refrigerantes, frituras – os junk foods. Muitos se perguntam se podemos, por exemplo, excluir as gorduras ou os alimentos gordurosos da alimentação. Todavia, a verdade é que todos os alimentos são importantes, de uma forma ou de outra, para a constituição do organismo e seu funcionamento. 26 Unidade I Os nutrientes ainda podem ser divididos em macronutrientes (moléculas de água, proteínas, carboidratos e lipídeos), quase sempre presentes em maior quantidade na nossa alimentação diária, e micronutrientes (vitaminas e minerais e outras substâncias como pigmentos, aromatizantes e compostos bioativos) que, apesar da menor quantidade, desempenham papel muito importante no funcionamento do metabolismo do nosso corpo. Portanto, a combinação dos alimentos é condição sine qua non para obtenção de uma alimentação saudável. Observação As calorias são fornecidas quando os nutrientes são “queimados” (oxidados) pelo organismo nas células. Assim, temos energia e calor para as diversas funções. As calorias são medidas em caloria (cal) ou mais comumente por quilocaloria (kcal). Pode ser utilizado o joule (kJ), sendo que 1 kcal = 4,184 kJ. 1.4 Cálculos de composição centesimal Fica cada vez mais claro como é importante a informação em relação ao conteúdo de nutrientes e de outros componentes de alimentos, sejam in natura, sejam processados: elaboração de programas de alimentação e nutrição para a manutenção da saúde da população sadia e para aqueles que têm alguma doença cujo tratamento inclui a alimentação como terapia principal ou coadjuvante, e também de programas para a agricultura, para a indústria, incluindo o marketing de alimentos, para a padronização e regulamentação de alimentos e para o favorecimento do comércio nacional e internacional (SARTI; TORRES, 2017). Os dados de composição de alimentos devem ser utilizados para determinar a ingestão de nutrientes. Desta forma, precisam representar alimentos consumidos na atualidade, em determinado local ou região, o que permite relacionar a ingestão dos alimentos com a sua função metabólica. A composição centesimal ou proximal demonstra a proporção de nutrientes em um alimento. Normalmente, é expressa em relação a 100 g do produto. Os principais nutrientes presentes em tabelas são (incluem suas frações também em mg ou mcg): • umidade (U), ou água (A), em %; • cinza (C), ou fração mineral fixa (FMF), em g; • lipídeos (L), ou extrato etéreo (EE), em g; • proteínas (P), em g; • fibra alimentar (FA), em g; 27 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • carboidratos (CHO), em g; • energia (E), ou calorias (CAL), em kcal e/ou kJ. Tabela 1 – Composição centesimal de alguns alimentos da Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (Taco) Número do alimento Descrição dos alimentos Umidade (%) Energia Proteína (g) Lipídeos (g) Colesterol (mg) Carboidrato (g) Fibra alimentar (g) Cinzas (g) Cálcio (mg) Magnésio (mg)(kcal) (kJ) 158 Tomate, extrato 79,7 61 255 2,4 0,2 NA 15,0 2,8 2,8 29 29 159 Tomate, molho industrializado 88,1 38 161 1,4 0,9 NA 7,7 3,1 1,9 12 17 160 Tomate, purê 90,8 28 117 1,4 Tr NA 6,9 1,0 1,0 13 15 161 Tomate, salada 93,6 21 86 0,8 Tr NA 5,1 2,3 0,4 7 10 162 Vagem, crua 92,2 25 104 1,8 0,2 NA 5,3 2,4 0,5 41 18 Tr = traços NA = não aplicável Fonte: Taco (2011, p. 36). Com os dadosdas tabelas de composição centesimal é possível elaborar os rótulos de alimentos. Tabela 2 – Exemplo de rótulo de alimento com a informação nutricional Informação nutricional Porção 30 g (3/4 de xícara de chá) Quantidade por porção % VD (*) Valor energético 100 kcal 4 Carboidratos 18 g 5 Proteínas 5 g 10 Gorduras totais 1 g 1 Gorduras saturadas 0 g 0 Gorduras trans 0 g - Fibra alimentar 12 g 40 Sódio 120 mg 5 (*) % Valores Diários com base em uma dieta de 2.000 kcal ou 8400 kJ. Seus valores diários podem ser maiores ou menores dependendo de suas necessidades energéticas. Fonte: Anvisa (2005a, p. 16). Cálculo do valor calórico ou energético O valor calórico (kcal em 100 g) é a soma das calorias das proteínas, dos lipídeos e dos carboidratos. É possível calcular as calorias de cada um destes nutrientes, utilizando, respectivamente, os seguintes fatores de conversão, cada grama de P possui 4,0 kcal, cada grama de L possui 9,0 kcal e cada grama de CHO possui 4,0 kcal. 28 Unidade I Exemplo: Quantas calorias têm 100 g de chocolate ao leite? Se calcular por meio do fator de conversão, multiplique-os pelas quantidades de proteínas, lipídeos e carboidratos (TACO, 2011). Veja: P (g/100 g) x 4,0 kcal + L (g/100 g) x 9,0 kcal + CHO (g/100 g) x 4,0 kcal = 7,2 x 4,0 + 30,3 x 9,0 + 59,6 x 4,0 = 28,8 + 272,7 + 238,4 = 539,9 kcal Se considerarmos 539,1 kcal, o total de calorias de 100 g de chocolate, ou seja, 100%, calculamos o % de calorias de cada um dos macronutrientes. P: 539,9 kcal - 100% 28,8 kcal - x = 5,3% L: 539,9 kcal - 100% 272,7 kcal - x = 50,5% CHO: 539,9 kcal - 100% 238,4 kcal - x = 44,2% Conferindo: 5,3% + 50,5% + 44,2% = 100% Podemos calcular as calorias de um alimento por porção. Levando em consideração que uma unidade de maçã pesa 120 g, quantas calorias ela tem? 100 g de maçã = 56 kcal (TACO, 2011) 100 g - 56 kcal 120 g - x = 67,2 kcal Portanto, enquanto 100 g de maçã têm 56 kcal, uma unidade de maçã, de 120 g, possui 67,2 kcal. Umidade A determinação do teor de umidade é a fase inicial da análise de alimentos. A água ali contida pode encontrar-se sob as formas livre e ligada. 29 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Tabela 3 – Teor de umidade de alguns alimentos Alimento Umidade (%) Banana-nanica (fruta) 73,8 Banana (doce) 21,1 Acelga 93,2 Batata inglesa crua 82,9 Batata inglesa frita 44,1 Batata chips 2,7 Merluza (filé cru) 82,1 Bacalhau (salgado cru) 47,9 Carne bovina (lagarto cru) 71,0 Carne bovina (cupim assado) 48,4 Leite de cabra 87,1 Creme de leite 70,9 Queijo minas frescal 56,1 Queijo parmesão 21,2 Manteiga com sal 15,8 Leite de vaca integral em pó 2,7 Farinha de trigo 13,0 Macarrão instantâneo 6,0 Açúcar refinado 0,1 Óleo de soja não aplicável Adaptado de: Taco (2011). A umidade presente nos alimentos é estabelecida pelo método gravimétrico a 105 ºC em estufa (6 a 18 h), que se baseia na determinação da perda de peso do produto submetido ao aquecimento, por meio da remoção de água. O alimento costuma ser triturado e/ou homogeneizado para facilitar a saída de água durante o aquecimento. Contudo, existem aspectos que devem ser levados em consideração para a sua realização, dependendo do tipo de alimento no qual se pretende calcular a umidade: • alimentos muito ricos em óleos essenciais, como as especiarias (cravo, canela), podem levar à superestimação do valor de umidade; • alimentos com alta umidade, como frutas, legumes e verduras, podem caramelizar devido ao alto teor de açúcar; • sementes com baixa umidade, mas alta concentração de água ligada, devem ser moídas antes da análise; 30 Unidade I • carnes com alto teor de umidade e de gordura demonstram resistência à eliminação da água durante a análise; • queijos com alto teor de sal apresentam a mesma dificuldade. Cinzas ou resíduo mineral fixo É o resíduo inorgânico que permanece após a queima da matéria orgânica em mufla, entre 550-570 ºC, que é transformada em gás carbônico (CO2), água (H2O) e dióxido de nitrogênio (NO2). Os elementos minerais são convertidos em óxidos, sulfatos, fosfatos e silicatos. Desta forma, é obtida uma indicação do teor de minerais, sem informações específicas sobre a sua composição. Quando se trata de produtos vegetais, como os cereais, a determinação de cinzas oferece pouca informação sobre sua composição, já que seus constituintes minerais são muito variáveis. Alguns alimentos de origem vegetal podem ser ricos em sílica, o que resulta em teor elevado de cinzas, mas de pouco valor nutritivo. Tabela 4 – Teor de cinzas de alguns alimentos Alimento Cinzas (g) Banana-nanica (fruta) 0,8 Banana (doce) 1,0 Acelga 0,6 Batata inglesa crua 0,6 Batata inglesa frita 2,2 Batata chips 3,9 Merluza (filé cru) 1,1 Bacalhau (salgado cru) 22,5 Carne bovina (lagarto cru) 1,1 Carne bovina (cupim assado) 1,0 Leite de cabra 0,9 Creme de leite 0,6 Queijo minas frescal 3,0 Queijo parmesão 8,0 Manteiga com sal 1,4 Leite de vaca integral em pó 5,8 Farinha de trigo 0,8 Macarrão instantâneo 5,6 Açúcar refinado 0,1 Óleo de soja - Adaptado de: Taco (2011). 31 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Determinação de extrato etéreo (lipídeos) Baseia-se na extração da fração lipídica por meio de solvente orgânico, como éter, clorofórmio, benzeno e outros solventes orgânicos, chamados de extratores. O teor de extrato etéreo dos alimentos é obtido por diferença de peso, antes e após a extração com éter, dos compostos solúveis (que se diluem) neste solvente. A extração com solventes é mais eficiente quando o alimento é seco antes da análise, pois existe maior penetração do solvente na amostra. Em alimentos processados como derivados do leite, pão, produtos açucarados e produtos animais, parte dos lipídeos está ligado a proteínas e carboidratos, sendo necessário o tratamento ácido (HCl) ou básico (NaOH + álcool) para auxiliar na liberação dos lipídeos de outras partes. Tabela 5 – Teor de lipídeos de alguns alimentos Alimento Lipídeos (g) Banana-nanica (fruta) 0,1 Banana (doce) 0,1 Acelga 0,1 Batata inglesa crua traços Batata inglesa frita 13,1 Batata chips 36,6 Merluza (filé cru) 2,0 Bacalhau (salgado cru) 1,3 Carne bovina (lagarto cru) 5,2 Carne bovina (cupim assado) 23,0 Leite de cabra 3,8 Creme de leite 22,5 Queijo minas frescal 20,2 Queijo parmesão 33,5 Manteiga com sal 82,4 Leite de vaca integral em pó 26,9 Farinha de trigo 1,4 Macarrão instantâneo 17,2 Açúcar refinado traço Óleo de soja 100,0 Adaptado de: Taco (2011). Proteínas O conteúdo em proteína bruta do alimento é determinado por meio do seu conteúdo em nitrogênio (N), contudo ele pode ser proveniente de outros componentes como ácidos nucleicos, aminoácidos (aa), sais de amônio, nitratos, aminas, pigmentos e vitaminas. 32 Unidade I O processo básico para determinação de nitrogênio total (NT) foi desenvolvido em 1883, o que originou o método de Kjeldahl, o mais utilizado para determinar o nitrogênio contido na matéria orgânica. No caso de alimentos, a maior parte do nitrogênio encontra-se nas proteínas. A fim de determinar a proteína, multiplica-se o valor do nitrogênio total por um fator que converte o nitrogênio em proteína: P (proteína) = NT (nitrogênio total) x 6,25. Para uma amostra de composição proteica desconhecida, a proteína (P) é expressa pelo fator 6,25, considerando que a maioria das proteínas contém nas suas moléculas aproximadamente 16% de nitrogênio. Tabela 6 – Teor de proteínas de alguns alimentos Alimento Proteínas (g) Banana-nanica (fruta) 1,4 Banana (doce) 2,2 Acelga 1,4 Batata inglesa crua 1,8 Batata inglesa frita 5,0 Batata chips 5,6 Merluza (filé cru) 16,6 Bacalhau(salgado cru) 29,0 Carne bovina (lagarto cru) 20,5 Carne bovina (cupim assado) 28,8 Leite de cabra 3,1 Creme de leite 1,5 Queijo minas frescal 17,4 Queijo parmesão 35,6 Manteiga com sal 0,4 Leite de vaca integral em pó 25,4 Farinha de trigo 1,4 Macarrão instantâneo 8,8 Açúcar refinado 0,3 Óleo de soja não aplicável Adaptado de: Taco (2011). Fibra alimentar O método de análise mais utilizado para determinação das fibras em alimentos é o enzímico-gravimétrico, cujas etapas são as seguintes: • hidrólise do amido e da proteína com enzimas puras; 33 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • precipitação da fibra solúvel; • separação das fibras por filtração ou diálise; • pesagem dos resíduos insolúveis (estufa a 105 ºC); • determinação das cinzas (525 ºC) e proteína (N x 6,25); • determinação da fibra total (fibra solúvel e insolúvel). Tabela 7 – Teor de fibra alimentar de alguns alimentos Alimento Fibras (g) Banana-nanica (fruta) 1,9 Banana (doce) 3,8 Acelga 1,1 Batata inglesa crua 1,2 Batata inglesa frita 8,1 Batata chips 2,6 Merluza (filé cru) não aplicável Bacalhau (salgado cru) não aplicável Carne bovina (lagarto cru) não aplicável Carne bovina (cupim assado) não aplicável Leite de cabra não aplicável Creme de leite não aplicável Queijo minas frescal não aplicável Queijo parmesão não aplicável Manteiga com sal não aplicável Leite de vaca integral em pó não aplicável Farinha de trigo 2,3 Macarrão instantâneo 5,6 Açúcar refinado não aplicável Óleo de soja não aplicável Adaptado de: Taco (2011). Lembrete A fim de determinar a proteína, multiplica-se o valor do nitrogênio total por um fator que converte o nitrogênio em proteína: P (proteína) = NT (nitrogênio total) x 6,25. 34 Unidade I Carboidratos Retirando a fração da fibra alimentar, os demais carboidratos podem incluir amido, sacarose, glicose, frutose e outros açúcares solúveis, que são denominados carboidratos disponíveis. Diferentemente das outras frações do alimento, não há um método analítico capaz de quantificar os carboidratos disponíveis de uma só vez. Costuma-se combinar, no mínimo, dois métodos. Em muitos casos, a fração dos carboidratos é obtida pela diferença entre o total das demais frações e 100%, ou seja, calcula-se a quantidade de carboidratos por diferença: carboidratos = (umidade + cinzas + lipídeos + proteínas + fibra) - 100. Tabela 8 – Teor de carboidratos de alguns alimentos Alimento Carboidratos (g) Banana-nanica (fruta) 23,8 Banana (doce) 75,7 Acelga 4,6 Batata inglesa crua 14,7 Batata inglesa frita 35,6 Batata chips 51,2 Merluza (filé cru) 0,0 Bacalhau (salgado cru) 0,0 Carne bovina (lagarto cru) 0,0 Carne bovina (cupim assado) 0,0 Leite de cabra 5,2 Creme de leite 4,5 Queijo minas frescal 3,2 Queijo parmesão 1,7 Manteiga com sal 0,1 Leite de vaca integral em pó 39,2 Farinha de trigo 75,1 Macarrão instantâneo 62,4 Açúcar refinado 99,5 Óleo de soja não aplicável Adaptado de: Taco (2011). Agora é possível estabelecermos que a análise de composição centesimal segue, de forma geral, os seguintes passos: • secagem da amostra (determinação da umidade): amostra seca; • cinzas na amostra seca; 35 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • lipídeos na amostra seca: amostra seca e desengordurada; • proteínas na amostra seca e desengordurada; • fibra alimentar na amostra seca e desengordurada; • carboidratos por diferença. Os valores de cada fração costumam ser expressos em g/100 g de base úmida (base integral), base seca ou base seca e desengordurada. Trata-se da amostra original ou na forma em que normalmente é consumida. Assim, como as frações lipídeos e cinzas são determinadas na amostra quando seca e proteínas e fibra na amostra seca e desengordurada, é necessária a conversão entre as bases. Carboidratos 12% Carboidratos 48% Fibra 3% Fibra 12% Proteína 5% Proteína 20% Lipídeos 4% Lipídeos 16% Cinzas 1% Cinzas 4% Água 75% Amostra integral Amostra seca Figura 4 – Relação dos nutrientes (%) entre a amostra de base úmida (integral) e a amostra de base seca Por que os valores dos nutrientes são maiores em uma amostra seca? Porque sempre expressamos em 100 g de amostra. Observe a seguir que, ao retirar a água, o valor de cada nutriente em 100 g de amostra seca é diferente, mas a proporção continua a mesma. No exemplo, os carboidratos têm valor 12 vezes maior que as cinzas. Na amostra seca, a proporção não muda, mas houve aumento de 4 vezes com a retirada da água (umidade). Cinzas 4% Fibra 12% Lipídeos 16% Cinzas 4,76 Proteína 23,81 Fibra 14,29 Proteína 20% Carboidratos 57,14 Carboidratos 48% Amostra seca Amostra seca e desengordurada Figura 5 – Relação dos nutrientes (%) entre a amostra de base seca e a amostra de base seca e desengordurada 36 Unidade I O mesmo raciocínio é válido para as proporções dos nutrientes entre a amostra seca e a amostra seca e desengordurada. Portanto, conhecendo os valores do conteúdo de água (umidade) e conteúdo de lipídeos é possível fazer as conversões de uma base para outra, ou seja, base seca e desengordurada → base seca base → úmida ou integral. 1.5 Alimento‑fonte, alimento boa‑fonte, alimento excelente‑fonte Para que um alimento seja considerado fonte de nutrientes, depende: • Da própria quantidade de nutrientes presentes no alimento. Os alimentos que contêm uma grande quantidade de nutrientes em relação ao seu aporte de energia se denominam alimentos “ricos em nutrientes” ou “de alta densidade de nutrientes”. São os mais recomendáveis, pois ajudam a suprir as necessidades nutricionais. • Da quantidade do alimento consumida normalmente. Saiba mais Com o objetivo de obter mais dados sobre o que considerar para estabelecer se o alimento pode ser considerado fonte para efeitos de rotulagem, acesse o manual de orientação às indústrias de alimentos (rotulagem nutricional obrigatória) em: AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA (ANVISA). Rotulagem nutricional obrigatória: manual de orientação às indústrias de alimentos. Brasília: Ministério da Saúde/Universidade de Brasília, 2005b. Disponível em: <http://portal.anvisa.gov.br/documents/33916/389979/Rotulagem+Nutricional +Obrigat%C3%B3ria+Manual+de+Orienta%C3%A7%C3%A3o+%C3% A0s+Ind%C3%BAstrias+de+Alimentos/ae72b30a-07af-42e2-8b76-10ff96 b64ca4>. Acesso em: 18 fev. 2019. De acordo com Philippi (2018) e Anvisa (2005b): • Alimento-fonte: contém mais de 5% do valor da recomendação (DRI) em uma porção usual. • Alimento boa-fonte: contém entre 10 e 20% do valor da DRI em uma porção usual. • Alimento excelente-fonte: contém mais de 20% do valor da DRI em uma porção usual. 37 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Saiba mais As Dietary reference intakes (DRI) são os valores de recomendação de nutrientes e energia adotados pelos Estados Unidos e Canadá, publicados desde 1997. Por falta de dados nacionais, o Brasil utiliza estes valores de referência. Elas são divididas em quatro categorias: estimated average requirement (EAR), recommended dietary allowances (RDA), adequate intake (AI) e tolerable upper intake level (UL). Para dados adicionais, acesse: COZZOLINO, S. M. F. Recomendações de nutrientes. São Paulo: International Life Sciences Institute, 2009. Disponível em: <http://ilsibrasil.org/wp-content/ uploads/sites/9/2016/05/00-Recomendac%CC%A7o%CC%83es-de-Nutrientes. pdf>. Acesso em: 24 maio 2019. UNITED STATES DEPARTMENT OF AGRICULTURE (USDA). National Agricultural Library. Dietary references intakes. [s.d.]. Disponível em: <https:// www.nal.usda.gov/fnic/dietary-reference-intakes>. Acesso em: 24 maio 2019. Porção é a quantidade de alimento em seu estado usual expresso em medida caseira,unidade ou forma de consumo (fatia, xícara, unidade, colher de sopa etc.), podendo também ser a quantidade média do alimento que deve ser usualmente consumida por pessoas sadias, para compor uma alimentação saudável (BRASIL, 2008). 2 CARBOIDRATOS E FIBRAS ALIMENTARES 2.1 Carboidratos Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na natureza, provenientes do processo de fotossíntese das plantas, sendo utilizados como fonte de energia ou formação de estruturas. A designação inicial de carboidratos ocorreu por serem hidratos de carbono. De forma geral, também podem ser classificados como glicídios, sacarídeos amidos ou açúcares. São compostos orgânicos contendo: Carbono (C), Hidrogênio (H) e Oxigênio (O) → proporção de 1:2:1 Fórmula geral (CH2O)n 38 Unidade I Ingeridos nas formas complexas (amido) ou simples (glicose), são transformados em monossacarídeos pelo processo de digestão para a absorção pelo organismo, com exceção das fibras, pois o ser humano não apresenta enzimas capazes de quebrar as ligações, mas muito importantes para o funcionamento do aparelho digestivo. Constituem mais do que 50% da matéria orgânica do planeta e fornecem a maior parte das calorias de uma dieta, além de proporcionarem uma textura desejável, com sensação agradável ao serem ingeridos, e, quase sempre, possuírem sabor doce. Em alimentos, os carboidratos estão presentes em grãos e derivados, frutas, legumes, verduras e outros vegetais. Frutas e vegetais contêm pequenas quantidades de sacarose, glicose e frutose. Cereais têm somente pequenas quantidades de açúcares, uma vez que a maior parte do açúcar transportado à semente é produto da conversão do amido. Observação O milho doce é doce porque foi colhido antes que toda a sacarose tenha sido convertida em amido. 2.1.1 Estrutura química Quimicamente, os carboidratos são poli-idroxialdeídos (aldoses) ou poli-idroxicetonas (cetoses) e seus derivados, podendo produzir cetonas e aldeídos por hidrólise. Nos açúcares, as denominações das letras D e L dependem da posição do grupo hidroxila (-OH) no penúltimo carbono, ou seja, do carbono próximo ao grupo CH2, (-OH do lado direito, denominação D; -OH do lado esquerdo, denominação L). CH O CH CH HC OH HO OH OH OH HC H2C CH2 O CH CH C O HO OH OH OH HC H2C D‑glicose D‑frutose Figura 6 – Representação das estruturas químicas da D-glicose e D-frutose, em forma linear, respectivamente, uma aldose (poli-idroxialdeído) e uma cetose (poli-idroxicetona) 39 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS 2.1.2 Tipos e classificação Os carboidratos são classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos, quanto ao número de subunidades glicosídicas. Monossacarídeos Oligossacarídeos Polissacarídeos Figura 7 – Esquema demonstrando a estrutura dos diferentes tipos de carboidratos Monossacarídeos Os monossacarídeos são as unidades mais simples de carboidratos, conhecidos como açúcares simples de cadeia linear (até 7 carbonos), solúveis em água, incolores, cristalizáveis, de sabor adocicado e insolúveis em éter. Podem ser divididos quanto à função orgânica presente, cetose (função orgânica cetona) e aldose (função orgânica aldeído), e em relação ao número de átomos de carbono (C) na cadeia, triose (3 átomos de carbono), tetrose (4 átomos de carbono), pentose (5 átomos de carbono), hexose (6 átomos de carbono) e heptose (7 átomos de carbono). Essa classificação pode ainda ser mesclada, como: • Aldoexose: carboidrato com função orgânica de aldeído e 6 átomos de carbono. • Cetoexose: carboidrato com função orgânica de cetona e 6 átomos de carbono. Por ser a unidade de açúcar mais simples, não pode ser hidrolisado a açúcares mais simples. A molécula de monossacarídeo representa a unidade básica dos carboidratos, também chamados de Oses. Raramente são encontrados livres na natureza e estão tipicamente ligados nas formas de di e polissacarídeos. Os monossacarídeos de maior importância ao ser humano são: • Pentoses, como a ribose e a desoxirribose, por fazerem parte da constituição dos ácidos nucleicos RNA e DNA. • Hexoses, como glicose, frutose e galactose, devido à sua importância para a nutrição humana. O paladar doce dos açúcares comestíveis, especialmente frutose e glicose, teria levado os primeiros seres humanos a selecionarem as plantas de maior valor nutritivo. 40 Unidade I Os monossacarídeos em solução são capazes de desviar o plano de polarização da luz, além de apresentarem o fenômeno denominado estereoisomeria ou isomeria espacial, ou seja, possuem o mesmo número de átomos de carbono e grupos, mas são substâncias diferentes, devido ao arranjo espacial diferente dos grupos constituintes. Apresentamos a seguir os principais monossacarídeos. Glicose (hexose) Também conhecida como açúcar do sangue ou dextrose, principal produto da “quebra” (hidrólise) de carboidratos mais complexos, os polissacarídeos, encontrados em cereais, frutas e hortaliças. Encontra-se livre em frutas e em xarope de milho, certas raízes, mel e cana-de-açúcar. Forma mais amplamente distribuída na natureza e no organismo humano, mas raramente consumida na sua forma monossacarídica. Cor branca, inodora, sabor adocicado e muito solúvel em água. Seu poder adoçante é 47% (menor que o da sacarose). É rapidamente absorvida, sendo utilizada como fonte de energia imediata ou armazenada no fígado e no músculo na forma de glicogênio muscular. As funções no organismo são combustível celular, reserva muscular (glicogênio) e transformação de gordura para armazenamento de energia. Pode ser produzida pelo organismo pela gliconeogênese: sintetiza glicose usando como matéria-prima o esqueleto de aminoácidos específicos (glicerol, piruvato e lactato). Fórmula química: C6H12O6. H H H H O H OH HO HO OH OH H H OH H O H OH HO HO OH H α ‑ glicose β ‑ glicose Figura 8 – Estrutura da α e β, glicose em conformação de cadeira 1 23 4 5 OH OH OH OH O CH2OH forma linear forma cíclica GlicoseH H HO H H H C 1 2 3 4 5 6 C C C C C H OH OH H OH OH OH Figura 9 – Estrutura molecular da glicose e sua forma cíclica 41 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Muitos fungos e outros microrganismos utilizam a fermentação para obter energia. Este processo é muito usado na indústria alimentícia. A fermentação é um processo bioquímico que degrada um derivado da glicose, chamado piruvato, liberando gás carbônico. Dependendo do microrganismo, a fermentação pode liberar também álcool ou ácido lático, por isso dizemos que existem dois tipos de fermentação: alcoólica e láctea. A fermentação alcoólica é o processo em que moléculas de glicose são transformadas em álcool pela ação de leveduras. Obtêm-se, por exemplo, as bebidas alcoólicas, com destaque para a cachaça produzida a partir da cana-de-açúcar. Além do álcool, outro produto dessa reação é o gás carbônico, presente em bebidas como cerveja e champanhe. A fermentação láctea ocorre quando bactérias, como os lactobacilos, utilizam a lactose no seu metabolismo, com formação de ácido lático. Esse processo é empregado na preparação de derivados do leite, como bebidas lácteas fermentadas e queijos em geral. Frutose (hexose) Também conhecida como levulose ou açúcar de fruta. Encontrada principalmente em frutas, hortaliças e mel. Cor branca, inodora e cristalizável. É o mais doce dos açúcares simples (monossacarídeos). Seu poder adoçante é 143%. O dulçor aumenta em sua forma cristalina (2 vezes mais doce que a sacarose) e durante o processo de amadurecimento de frutas, por exemplo, com a quebra da sacarose. Por outro lado, o dulçor diminui com a diluição em líquidos, pois assume configurações menosdoces. Fornece energia de forma gradativa, por ser absorvida lentamente, o que evita que a concentração de açúcar no sangue (glicemia) aumente muito depressa. OH OH HO HO HO H H H O Figura 10 – Estrutura da frutose Galactose (hexose) Proveniente da hidrólise da lactose, dissacarídeo do leite e seus derivados, ou seja, raramente é encontrada livre na natureza, estando, quase sempre, associada à glicose para formar a lactose (açúcar do leite). Cor branca, inodora e de sabor doce (poder adoçante é 32% – menor que o da sacarose). No fígado, é transformada em glicose para fornecer energia. É formadora da bainha de mielina dos neurônios. 42 Unidade I OH H H H O H OH H HO OH OH OH H OH H O H OH H HO OH H α ‑ glalactose β ‑ galactose Figura 11 – Estrutura da α e β galactose Ribose (pentose) É derivada do ácido nucleico da carne. Faz parte da estrutura do RNA e de diversos nucleosídeos responsáveis pelo metabolismo, como a adenosina trifosfato (ATP). O H C C C C H2C OH OH OH OH H H H Figura 12 – Estrutura da ribose Manose É um monossacarídeo (C6H12O6), encontrado naturalmente em algumas árvores e frutas, como a amora. Xilose É um monossacarídeo (C5H10O5), presente em madeiras e associado à celulose, usado como substituto da sacarose para diabéticos. Dissacarídeos Também conhecidos como açúcar duplo, é a combinação de 2 monossacarídeos unidos por ligação glicosídica. Os três dissacarídeos com significado nutricional apresentam a glicose como o seu principal componente: sacarose → glicose + frutose lactose → glicose + galactose maltose → glicose + glicose 43 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Lembrete A classificação dos carboidratos é realizada em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos, quanto ao número de subunidades glicosídicas. Sacarose É o dissacarídeo dietético mais comum (constitui até 25% da ingestão calórica total em alguns países por conta do açúcar de mesa utilizado para adoçar bebidas, como sucos, café, chá), açúcar branco, formado por glicose e frutose. Ocorre naturalmente na maioria dos alimentos que contêm CHO, em particular, açúcar de cana e de beterraba, açúcar mascavo, xaropes e mel. Seu poder adoçante é 100%, sendo considerado parâmetro de grau de doçura. Tem rápida absorção e metabolização, eleva glicemia e fornece energia imediata para a atividade física, contribuindo para a formação das reservas de glicogênio. H H H H O H OH HO HO OH OH OH HO O HO H H H O Figura 13 – Estrutura da sacarose O produto da hidrólise da sacarose é chamado de açúcar invertido, e tal denominação é devido à inversão do poder rotatório da sacarose após a hidrólise. A mistura de frutose e glicose obtida possui maior solubilidade e poder edulcorante que a sacarose, sendo por isso utilizada como ingrediente em grande variedade de alimentos. CH2OH CH2OH CH2OHCH2OH Glicose Frutose CH2OH Sacarose CH2OH H2O O O O +O O Figura 14 – Reação de inversão do açúcar 44 Unidade I Lactose Principal açúcar presente no leite e derivados, sendo chamado de açúcar do leite. É produzida quase que exclusivamente nas glândulas mamárias da maioria dos animais lactentes (de 5 a 8% no leite humano e de 4 a 5% no leite de vaca), mas pode ser processada artificialmente. Não é encontrada nas plantas. É composta de glicose e galactose, sendo o açúcar menos doce (poder adoçante é 16%) e o menos solúvel dos dissacarídeos. Parte considerável da população humana possui capacidade limitada de produzir a enzima lactase, que hidrolisa a lactose, após o desmame. Assim, alguns açúcares intactos passam para o intestino grosso, onde são fermentados pelas bactérias intestinais, podendo ter ação laxativa. Durante a produção do queijo e do iogurte, parte da lactose do leite é convertida em ácido láctico, ficando no soro. Por essa razão, estes produtos poderiam ser bem tolerados por indivíduos com deficiência de lactase. OH H H H O HH H O O H H OH OH H HO HOOH OH H OH Figura 15 – Estrutura da lactose Maltose Também chamado de açúcar do malte, é formada por duas moléculas de glicose, é resultado da quebra (digestão ou hidrólise) de polímeros de amido presentes nos cereais em fase de germinação e nos derivados do malte. Pouco encontrada na forma natural, mas é utilizada como um aditivo em produtos industrializados (exemplo: cerveja e como adoçante nos produtos comercializados como “sem açúcar”). Tem pequena contribuição na dieta de um indivíduo, porém constitui importante fator como produto intermediário da digestão de amido. Fontes: beterraba, cereais e sementes em fase germinativa. Seu poder adoçante é 32%. H H H H H HH H O O H H OH OH HO HO HOOH OH O OH Figura 16 – Estrutura da maltose 45 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Reações de escurecimento não enzimático nos alimentos • Caramelização: processo no qual açúcares são aquecidos na ausência de compostos que contêm nitrogênio (proteínas), sofrendo desidratação e condensação, formando composto ligeiramente colorido, o caramelo. Quando a reação de aquecimento continua, mais moléculas são formadas e o sabor fica amargo. Os tipos de açúcares usados na caramelização são sacarose, glicose e melado. O caramelo é utilizado como corante em bebidas alcoólicas, cervejas, molhos de carne e temperos. Figura 17 – Fases da caramelização • Reação de Maillard: açúcares redutores (aldeído) reagem em meio aquoso com compostos contendo nitrogênio (proteínas), formando pigmento escuro denominado melanoidina. A reação ocorre entre um grupo carbonila (C=O) e um grupo amino (NH2). Dependendo do aminoácido utilizado, ocorrem aromas característicos (valina – aroma semelhante ao chocolate; leucina – aroma semelhante ao queijo queimado). Principal causa do escurecimento durante o aquecimento e armazenamento prolongados de produtos. É indesejável nutricionalmente, pois reduz a digestibilidade da proteína, inibe a ação de enzimas digestivas e destrói nutrientes como aminoácidos essenciais e ácido ascórbico (vitamina C). É desejável pela indústria alimentícia, já que confere cor e sabor aos alimentos, como doce de leite, produtos cárneos assados, cebolas caramelizadas, pães e bolos. Mas, em alguns casos, a cor e o sabor resultante são indesejáveis como no escurecimento de leite em pó e na clara de ovo desidratada. Fatores que influenciam a reação de Maillard: sulfito (conservante) inibe a reação, o aumento de temperatura acelera, pH < 5 (ácido) inibe, pH > 5 (básico) acelera, tipo de aminas conforme reatividade (lisina-básico > glutâmico-ácido > glicina-neutro), tipo de carboidrato (monossacarídeos > dissacarídeos, glicose > frutose), teor de umidade (alta atividade de água diminui taxa de escurecimento, podendo haver a inibição total; atividade de água entre 0,5-0,8, maior escurecimento). 46 Unidade I Oligossacarídeos (incluem os dissacarídeos) Os oligossacarídeos são monossacarídeos unidos por meio de ligação glicosídica, podendo variar de 2 a 10 monossacarídeos (mas se aceita até 20). Por ser formado por mais de um tipo de açúcar, necessita ser quebrado para ser absorvido pelo organismo. São solúveis em água, insolúveis em éter e de sabor adocicado. A ligação glicosídica, nos oligossacarídeos, pode ser resistente à ação do ácido estomacal, da amilase e das enzimas hidrolíticas intestinais, chegando intactas ao intestino grosso, onde sofrem fermentação por bactérias da flora intestinal com produção de gases que costuma causar flatulência e distensão abdominal. Podem ser classificados em: • Dissacarídeos (já apresentados): ligações entre 2 unidades de monossacarídeos. • Trissacarídeos:ligações entre 3 unidades de monossacarídeos. • Tetrassacarídeos: ligações entre 4 unidades de monossacarídeos. Há dois oligossacarídeos de importância nutricional: rafinose e estaquiose. Rafinose É um trissacarídeo (galactose + glicose + frutose). As principais fontes são açúcar de beterraba e melaço de cana-de-açúcar. CH2OH CH2OH HOCH2 OH O O O O O OH OH CH2 OH HO HO OH OH Rafinose Figura 18 – Estrutura da rafinose Estaquiose É um tetrassacarídeo (galactose + galactose + glicose + frutose). As fontes são as leguminosas (feijão, ervilha, soja, tremoço) e abóbora. 47 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS CH2OH CH2OH CH2OH OH OH OH CH2 CH2 O O Estaquiose O O O O OOH OH OH OH OH OH OH OH Figura 19 – Estrutura da estaquiose Existem oligossacarídeos não digeríveis, resistentes às enzimas digestivas do intestino, tendo efeitos similares aos da fibra insolúvel: • Frutoligossacarídeos (FOS): cestose (sacarose + 2 frutoses), nistose (3 frutoses), fructofuranosil-nistose (4 frutoses). Estão presentes em alho-poró, alcachofra-de-jerusalém, yacon, aspargo, raiz de chicória, jicama, aveia, cebola e alho. • Galactoligossacarídeos (GOS): rafinose (sacarose + 1 galactose), estaquiose (2 galactoses), verbascose (3 galactoses). Estão presentes em lentilha, grão-de-bico, feijões, favas, ervilhas e tremoço. Sua ingestão aumenta a proliferação das bactérias do gênero Bifidobacterium e Lactobacillus, considerados probióticos, no trato intestinal, por isso eles são considerados ingredientes prebióticos. Essa característica faz com que promovam uma série de benefícios à saúde humana, desde a redução de colesterol sérico até o auxílio na prevenção de alguns tipos de câncer. Polissacarídeos ou glicanos Os polissacarídeos são monossacarídeos unidos por ligação glicosídica, podendo apresentar milhares de monossacarídeos. Possuem alto peso molecular e são insolúveis em água. Ao contrário dos açúcares, não são doces, mas responsáveis por uma importante característica sensorial dos alimentos: textura (viscosidade, gelatinização, consistência). Podem ser classificados pelo tipo de monossacarídeo: • Homopolissacarídeo: polímero formado por um único tipo de monossacarídeo, como amido, glicogênio e celulose. • Heteropolissacarídeo: polímero que contém mais de um tipo de monossacarídeo, como a pectina. Os polissacarídeos digeríveis armazenam e são fontes de energia, como o glicogênio (animais) e o amido (vegetais). Já os polissacarídeos não digeríveis atuam na estrutura celular de plantas (fibras alimentares: celulose, hemicelulose, pectina, gomas) e animais (quitina, mucopolissacarídeos). 48 Unidade I Glicogênio Armazenado no fígado e no músculo, possui grande importância para a manutenção dos níveis séricos de glicose durante a produção de energia imediata para as contrações musculares e durante período prolongado de jejum, como no sono. CH2OH OH OH Ponto de ramificação Cadeia principal Ramificação Glicogênio O O H H H H H O OH H HOH OH H H OO CH2 6 4 1 6 5 4 1 3 2 Figura 20 – Estrutura do glicogênio Amido É um polissacarídeo encontrado nos vegetais, como cereais, raízes, tubérculos, leguminosas e outros. Constitui a principal fonte dietética de carboidrato (em torno de 50%). É o polissacarídeo mais simples encontrado na natureza, onde é armazenado nas células vegetais, como reserva de nutrientes, formando partículas características denominadas de grânulos. As principais fontes são sementes, tubérculos, rizomas, bulbos e algas. A B E C Anel de crescimento amorfo Lamela amorfa Lamela cristalina Bloquete Amilopectina Amilose Lipídeo Nanocristal Terminal redutor D F H G Figura 21 – Estrutura do grânulo de amido 49 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Dependendo da fonte vegetal, os grânulos apresentam formas diferentes, o que pode ser visto por meio de microscopia. Todos os grânulos apresentam uma fenda, chamada de hilum, que é o ponto de nucleação em volta do qual o grânulo se desenvolve. Batata Arroz Milho Milho Batata-doce Trigo Figura 22 – Tipos de grânulos de amido Quanto maior a produção de CHO pela planta durante a fotossíntese, maior a taxa de formação de amido. Quimicamente, o amido é constituído por duas frações: amilose e amilopectina, compostas de várias unidades de glicose. A amilose é a fração menor (20%) e possui estrutura enrolada não ramificada (linear) de moléculas de glicose unidas por ligações glicosídicas α-1,4. Quando ela é dispersa em solução, fornece uma pseudossolução viscosa que se torna azul na presença de iodo. Já a amilopectina é a fração maior (80%) da molécula e possui estrutura com múltiplas cadeiras laterais, que também contêm repetidas unidades de glicose, mas com pontos de ramificação na ligação α-1,6. A amilopectina distingue-se da amilose por fornecer pseudossoluções menos viscosas, e se tornam avermelhadas na presença de iodo. 50 Unidade I CH2OH OH H H 1 HH H HO O OH O O CH2OH OH H H 4 H H H OH O CH2OH OH H H O H H H OH O CH2OH OH H H O H H H OH O CH2OH OH H H O H H H OH O CH2 OH H H O H H H OH O 1 1 1 6 O Ramificação 4 4 O Amilose Amilopectina α(1 - 4) α(1 - 6) Amilopectina (ramificada) Amilose (linear) Amido Figura 23 – Estrutura do amido (amilose e amilopectina) As funções do amido em alimentos são fornecer viscosidade a líquidos e pastas; formar géis, dando textura desejada aos alimentos; estabilizante de emulsões coloidais, óleo em água em molho de salada, por exemplo; retenção de umidade, como em glacês para cobertura de bolo ou doces caramelados. O amido cru é pouco digerido pelas enzimas, já que os grânulos estão envoltos por celulose. O amido cozido é mais digerível, pois os grânulos incham, ocorre a gelatinização do amido e o amolecimento da parede celular que se rompe. Mesmo assim, parte continua intacta, o que denominamos amido resistente, como ocorre com a banana-da-terra verde. A biomassa ou farinha de banana feita com aquecimento praticamente não tem amido resistente. Figura 24 – Amido de banana-da-terra 51 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS O amido resistente também pode estar fisicamente ligado à matriz do alimento, ser formado nos alimentos processados (retrogradação) ou quimicamente modificado. Proteína Amido Figura 25 – Grânulos de amido de milho em uma matriz proteica Existem amidos modificados para utilização na indústria: • Amidos pré-gelatinizados: amidos pré-cozidos e secos, que se dispersam facilmente em água com agitação (suspensões estáveis), utilizados em pós para pudins e mousse. • Dextrina: produto intermediário da hidrólise do amido, sendo, portanto, mais solúvel na água do que ele. É utilizado na fabricação de balas moles, molhos de maionese e está presente no xarope de milho (Karo® e dextrosol®). O amido pode ser quebrado em unidades menores em suas ligações glicosídicas, por meio de enzimas denominadas amilases: • α-amilase: hidrolisa as ligações α-1,4 da amilose, o que resulta em uma rápida diminuição da viscosidade. A α-amilase também atua na amilopectina de maneira similar, contudo os pontos de ramificações (α-1,6) não são hidrolisados. A α-amilase é frequentemente designada como uma enzima liquefazedora, por causa da redução da viscosidade das soluções de amido. Suas funções no processamento de alimentos são: hidrolisar o amido em indústrias de bebidas e destilado, fornecendo açúcares fermentáveis para a levedura; proporcionar açúcares fermentáveis para a levedura, melhorando a textura e o volume dos pãesem panificação; remover o amido em cervejas. • β-amilase: age somente nos terminais da cadeia do amido. Especificamente, essa enzima remove unidades de maltose. Uma vez que a maltose aumenta a doçura da solução de amido, a β-amilase é designada como enzima sacarificante. Suas funções no processamento de alimentos são: proporcionar maltose fermentável para a produção de gás carbônico e álcool em panificação e bebidas; ajudar na manufatura de xaropes com elevado teor de maltose. 52 Unidade I Lembrete Quimicamente, o amido é constituído por duas frações: amilose e amilopectina, compostas de várias unidades de glicose. O amido possui propriedades essências para o processamento de alimentos: • Gelatinização: existem locais nos grânulos de amilose e amilopectina de maior resistência à penetração da água e à hidrólise. Desta forma, o amido é praticamente insolúvel em água fria, podendo absorver até 30% do seu peso, sem aumentar o volume. Quando aquecido, aumenta a quantidade de água absorvida e, com isso, o volume dos grânulos cresce, passando a ocupar todo o espaço possível, acarretando uma perda da sua cristalinidade. Chega um momento em que, no sistema, não há mais água livre, pois toda ela estará ligada às cadeias de amilose e amilopectina. A viscosidade e a transparência aumentam até não haver mais água livre. Tem-se agora uma solução viscosa de amido. Se o aquecimento for prolongado à temperatura de 100 ºC, a viscosidade da solução pode diminuir pela destruição dos grânulos, ou seja, as estruturas naturais desaparecem e sobram somente as moléculas livres hidratadas. Se esfriarmos a solução, essa passa gradualmente a gel e a viscosidade aumenta ao máximo após várias horas, e o gel será mais ou menos duro conforme a proporção e o tipo de amido. 30 ºC 70 ºC 40 ºC 75 ºC 50 ºC 80 ºC 60 ºC 85 ºC 65 ºC 90 ºC Figura 26 – Amido em diferentes estágios de aquecimento em água Grânulos de amido Gel de amido Figura 27 – Formação de gel de amido 53 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Retrogradação: ao se formar o gel, as moléculas de amilose poderão se aproximar suficientemente para constituir novamente as zonas cristalinas, como ocorre no purê de batatas. O amido retrogradado é um tipo de amido resistente. A essa transformação denomina-se retrogradação, isto é, no grão de amido surgem novamente partes cristalizadas como aquelas destruídas na formação do gel. Desse modo, há uma diminuição do volume e expulsão da água ligada às moléculas. É a sinerese, provocada pela retrogradação do amido. A retrogradação é mais rápida em temperaturas próximas de 0 ºC. Amilose Retrogradação ResfriadoAquecido Partes colapsadas (contém + amilopectina) Figura 28 – Retrogradação Sinerese Figura 29 – Sinerese Fatores que afetam a formação e as características do gel: • pH: em meio ácido ou alcalino, a hidrólise pode chegar a impedir a formação do gel. A maior parte dos alimentos está no pH 4-7 e nesta faixa há pouco efeito sobre o inchamento ou gelatinização do amido. 54 Unidade I • Sais: pelo seu caráter não iônico, o amido é pouco afetado por sais nas concentrações baixas encontradas em alimentos, com exceção do amido de batata, cuja presença de fosfato pode aumentar ou diminuir o inchamento. • Açúcares: a presença de açúcares pode retardar o processo de gelatinização e altera as características de retrogradação, sendo este efeito maior para açúcares de alto peso molecular. Uma das explicações mais aceitas é a de que existe uma competição entre amido e açúcar, pela água disponível, dificultando a hidratação do grânulo durante o cozimento. Eles afetam o gel pela competição pela água, enfraquecendo-o quando em altas quantidades, 30% ou mais, mas até melhorando o gel quando em proporções baixas (5-10%). • Proteínas: proteína do leite aumenta a viscosidade da solução. • Lipídeos: o efeito de lipídeos e emulsificantes tem sido relacionado à formação de um complexo entre a amilose e lipídeos, com a presença de uma cobertura sobre os grânulos de amido, reduzindo a capacidade das moléculas de absorver água. É possível, por outro lado, que estes dois fenômenos ocorram ao mesmo tempo nos grânulos do amido. Entretanto, a formação de complexos entre lipídeos e amilose, pela inserção da parte hidrofóbica do lipídeo no interior da hélice, é aceita como responsável pela inibição da retrogradação. De um modo geral, os triglicerídeos abaixam a temperatura da viscosidade máxima. Eles retardam o inchamento dos grânulos. Resistência da geleia Continuidade da estrutura Rigidez da geleia % de pectina % de açúcar 64,5 67,5 71,0 Ótima 2,7 3,2 3,6 Ótima Geleia dura Não forma geleia Acidez Geleia débil Formação de cristaispH 0,5 1,0 1,5 Ótima (dependendo do tipo de pectina) Figura 30 – Formação de geleia em função da combinação pectina, açúcar e acidez Maltodextrina Este polímero de glicose fornece energia devido ao mecanismo enzimático que ocorre no intestino, até sua forma mais simples, glicose. Evita, deste modo, picos glicêmicos, além de ser ótimo precursor para a síntese de glicogênio muscular. É o resultado da hidrólise do amido de milho ou fécula. 55 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Celulose Como os outros materiais fibrosos, é resistente às enzimas digestivas humanas, não sendo digerida. Um de seus papéis é ajudar no bom funcionamento do intestino, formando o bolo fecal. Este polissacarídeo é encontrado exclusivamente nas plantas e faz parte da estrutura de folhas, caules, raízes, sementes e cascas de frutas, sendo considerado uma fonte de volume na dieta. Configura-se por longas cadeias ramificadas de unidade de glicose por meio de ligações glicosídicas β. OH C O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O C C C CC C C C C C C C CCOH OH OH OH OH OH OH OH OHOH OH OH OH OH OH OH OH OH Parede celular 0,5 µmCélulas de plantas Microfibrila OH OH Monomêro de β-glicose Moléculas de celulose Microfibrilas de celulose nas células de planta OH OH OH OH OH OH OH OH OH Figura 31 – Estrutura da celulose Quitina Polissacarídeo estrutural, semelhante à celulose, também é utilizado como sustentação. Possui ligações β (1→4) entre as unidades de N-acetilglicosamina. Está presente na carapaça de crustáceos, como caranguejo e siri. 56 Unidade I NHCOCH3 CH2OH HO O O NHCOCH3 CH2OH HO O O O OHO NHCOCH3 CH2OH Figura 32 – Estrutura da quitina Pectina É um polissacarídeo não digerível que absorve água e forma gel, retardando o esvaziamento gástrico. Está presente na casca de frutas. Utilizada em geleias, marmelada, e como estabilizante em bebidas e sorvetes. OH OH OH H H H H H O C O O O O OH OH OH H H H H H O C O OH OH OH OH HO H H H H H O C O Ácido galacturônico Ácido péctico Figura 33 – Estrutura da pectina 2.1.3 Função e fontes alimentares Como exemplos de alimentos ricos em carboidratos temos: cereais, pães, farinhas, doces, frutas e tubérculos (mandioca, batata, inhame, entre outros). Correspondem de 50 a 60% da energia vinda da dieta. Os carboidratos desempenham funções importantes, como: • Fonte de energia: os carboidratos servem como combustível energético para o corpo, são de uso imediato nos tecidos, sendo utilizados para acionar a contração muscular, assim como todas as outras formas de trabalho biológico. São armazenados no organismo humano sob a forma de glicogênio e nos vegetais como amido. Primeira substância a ser convertida em energia para as célulasde seres heterotróficos. Nas plantas é armazenada sob forma de amido, nos animais a reserva é denominada glicogênio e ATP, sendo o principal precursor do sistema respiratório. 57 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Preservação das proteínas: as proteínas desempenham papel na manutenção, no reparo e no crescimento dos tecidos corporais, podendo inclusive ser fonte de energia. Quando as reservas de glicogênio estão reduzidas, a produção de glicose começa a ser realizada a partir da proteína. Isto acontece muito no exercício prolongado e de resistência. Consequentemente há uma redução temporária nas reservas corporais de proteína muscular. Em condições extremas, pode causar uma redução significativa no tecido magro (perda de massa muscular). • Proteção contra corpos cetônicos: se a quantidade de carboidratos for insuficiente devido a uma dieta inadequada ou pelo excesso de exercícios, o corpo mobiliza mais gorduras, que também atuam na produção de energia, para o consumo (do mesmo modo como faz com as proteínas). Isso pode resultar no acúmulo de substâncias ácidas (corpos cetônicos), prejudiciais ao organismo. • Combustível para o sistema nervoso central (cérebro, medula, nervos periféricos): carboidratos são os combustíveis do sistema nervoso central, sendo essenciais para o funcionamento do cérebro, cuja única fonte energética é a glicose. Primariamente o combustível, glicose, vai para o cérebro, medula, nervos periféricos e células vermelhas do sangue. Assim, uma ingestão insuficiente pode trazer prejuízos não só ao sistema nervoso central, mas ao organismo em geral. • Estrutural: alguns tipos de carboidratos conferem a certos tipos de tecidos rigidez, consistência firme ou elasticidade, por ser agente estrutural das paredes celulares, dos ligamentos e dos vários setores corporais. Por exemplo: quitina (rigidez), celulose (estruturas). As células animais possuem uma série de carboidratos circundando a membrana plasmática que dão a especificidade celular, estimulando a permanência agregada das células de um tecido – o glicocálix. 2.2 Fibras alimentares Classe de compostos de origem vegetal constituída, principalmente, de polissacarídeos e substâncias associadas, que não sofrem hidrólise, digestão e absorção no intestino delgado de humanos (ROSS et al., 2016). • FAO: é constituída de substâncias cuja origem pode ser animal ou vegetal, sendo resistente à hidrólise de enzimas do trato gastrointestinal. • Codex Alimentarius: componente comestível de origem vegetal e animal não hidrolisado pelas enzimas endógenas do trato gastrointestinal de humanos. • Anvisa: qualquer material comestível que não seja hidrolisado pelas enzimas endógenas do trato digestivo do humano. As fibras alimentares (FA) são carboidratos não digeríveis presentes nos alimentos. Deriva-se, principalmente, da parede celular e de estruturas intercelulares dos vegetais, frutos e sementes. Originam-se de plantas (quitina: origem animal – camarão). São CHO ou derivados de CHO (exceto a lignina). Resistem à hidrólise pelas enzimas digestivas humanas. Atingem o cólon intactas, onde podem 58 Unidade I ser, pelo menos parcialmente, hidrolisadas e fermentadas pela flora intestinal. Resulta na formação de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC: acetato, propionato, butirato). 2.2.1 Estrutura química • Celulose: polissacarídeo, com as cadeias de celulose fortemente unidas (ligações glicosídicas). Resistente à hidrólise ácida e à degradação microbiana ou enzimática. Fontes: farelos, vegetais e plantas comestíveis. • Hemicelulose: polissacarídeos associados à celulose. Dependem do tipo de CHO associado – heteropolissacarídeo. Fontes: trigo, centeio, cevada e sementes. • Ligninas: polímeros aromáticos tridimensionais resistentes às enzimas entéricas associadas à hemicelulose e à celulose. • Pectinas ou substâncias pécticas: polissacarídeos complexos da parede celular. Formam gel, são agentes quelantes e possuem cadeias facilmente hidrolisadas. Fontes: tecidos vegetais, casca de frutas cítricas e polpa de maçã. • Amido resistente (AR): é a soma de amido e produtos da degradação de amido que não são absorvidos no intestino delgado de indivíduos saudáveis. Pode ser encontrado como: amido fisiologicamente inacessível (tipo 1) em grãos e sementes parcialmente triturados, grânulos de AR nativo (tipo 2) presentes na batata crua e banana verde; amilose e amilopectina retrogradas (tipo 3) em alimentos processados como pão, cereais matinais à base de milho, e alimentos cozidos e resfriados, como batata cozida. • Frutanos: são os FOS e inulina, classificados como prebióticos, FA solúvel, resistem à digestão no intestino delgado (ID) e são fermentados no intestino grosso (IG). Tratam-se de polímeros de frutose, de 2 a 60 unidades de frutose, que têm grau de polimerização (GP) < 10 (dobro da velocidade de fermentação). São CHO de reserva: trigo, centeio, cevada e aveia; yacón e chicória; alho, alho-poró e cebola; banana, maçã, pera e ameixa; tomate, almeirão, aspargos, alcachofra e cebolinha. • Prebióticos: são ingredientes alimentares que não são digeridos e que afetam de maneira benéfica o hospedeiro por estimularem seletivamente o crescimento e/ou atividade de bactérias “benéficas” do cólon, como as bifidobactérias e lactobacilos. Critérios de classificação: resistente à acidez gástrica, hidrólise das enzimas e absorção intestinal; ser fermentado pela microflora; maior crescimento e/ou atividade benéfica. • Betaglicanos: são componentes estruturais da parede celular de fungos, leveduras, cereais e gramíneas. Tendem a formar soluções viscosas e géis (solúveis em água e base diluída). O aquecimento diminui a viscosidade, que se reverte com o resfriamento. Usados como espessantes na indústria de alimentos. Ação hipocolesterolêmica (alteração dos ácidos biliares); fermentação (AGCC); aumenta a sensibilidade à insulina e a tolerância à glicose e reduz a síntese hepática do colesterol. Fontes: aveia e cevada e derivados. 59 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Ágar, alginato e carragenana: extrato de algas marinhas. • Goma arábica: exsudato de plantas. • Goma guar e psyllium: gomas de sementes. 2.2.2 Tipos e classificação Os tipos de fibra são: • Fibras dietéticas: CHO não digeríveis e lignina, intrínsecos e intactos nas plantas. • Fibras funcionais: CHO não digeríveis isolados, que podem exercer efeitos fisiológicos benéficos à saúde. • Fibras totais: somatório das fibras dietéticas e funcionais. Conforme fica suspensa (solubilidade) na água durante processos analíticos: • Fibras solúveis: composta de pectina, goma, algumas hemiceluloses e mucilagens. • Fibras insolúveis: composta de lignina, celulose e algumas hemiceluloses. As fibras funcionais recebem destaque devido aos benefícios que trazem à saúde. Exemplos: polissacarídeos não amido como celulose, pectina, gomas, hemicelulose, β-glicano; oligossacarídeos como inulina; lignina. 2.2.3 Função e fontes alimentares Quando agem no trato gastrointestinal, solúveis e insolúveis têm efeitos diferentes e nos diversos sítios intestinais podem apresentar diferentes características digestivas. Veremos na sequência as fibras solúveis e insolúveis: Fibras insolúveis • Fontes alimentares: cereais integrais, casca de legumes, vegetais folhosos e farelos. • Funções: — Retenção de água; não viscosa; pouco fermentável. — Retardamento à absorção de glicose e à hidrólise do amido. 60 Unidade I — Formação do bolo fecal, diminuindo a pressão intraluminal no cólon e acelerando o trânsito intestinal. — Consistência resistente: maior tempo de mastigação do alimento, estimulando a secreção salivar, sendo um protetor contra as cáries. — Não alteração da glicemia pós-prandial nem dos níveis de colesterol sanguíneo. — Consumo excessivo de fibras insolúveis, leva à redução daabsorção de cálcio, ferro e zinco. Fibras solúveis • Fontes alimentares: polpas de frutas, legumes, leguminosas e aveia. A principal fonte de fibra solúvel na dieta do brasileiro é o feijão. — O farelo de aveia é o alimento mais rico em fibras solúveis e com maior capacidade de diminuir o colesterol do sangue. É proveniente de um processo mecânico de separação do grão de aveia e esta por sua vez, faz parte do grupo dos cereais, como o arroz, o trigo e o milho. — As fibras solúveis ajudam a controlar o colesterol pelas suas propriedades físico-químicas, ou seja, retenção de água, solubilidade aparente, capacidade de ligação e degradação. • Funções: — formam gel (viscosas); — promovem a sensação de saciedade; — são altamente fermentáveis; — reduzem a velocidade de absorção de glicose e colesterol; — aumentam o tempo do trânsito intestinal, moderando o esvaziamento gástrico; — diminuem a glicemia pós-prandial. Os alimentos com alto teor de fibras são benéficos para a função intestinal. Elas reduzem o tempo que o alimento leva para ser digerido e eliminado e, por essa razão, previnem a constipação e, possivelmente, são fatores de proteção contra doenças diverticulares e o câncer de cólon. Tais alimentos podem também reduzir o risco de outras doenças. Existem algumas evidências de que eles, de uma forma geral, e em particular aqueles que contêm fibras solúveis, protegem contra hiperlipidemia (excesso de gordura no sangue), além de serem benéficos para pessoas com diabetes. 61 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Recomenda-se um consumo diário de, no mínimo, 25 g de fibras. Esta quantidade pode ser adquirida em uma alimentação rica em cereais, tubérculos, feijões, frutas, legumes e verduras. Alimentos processados/industrializados tendem a oferecer menores teores de fibras. 3 PROTEÍNAS E LIPÍDEOS 3.1 Proteínas Derivado da palavra grega “proteios”, primeiro. Proteínas são compostos poliméricos complexos, formados por moléculas orgânicas que contêm nitrogênio (N) e liberam aminoácidos na hidrólise. Estão presentes em todas as matérias vivas. São constituídas ainda por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Possuem cerca de 16% de N com enxofre (S) e algumas vezes outros elementos, como ferro, fósforo e cobalto. Na natureza encontramos muitos tipos de aminoácidos, sendo que nem todos eles necessitam estar presentes em uma cadeia proteica, alguns deles podem se repetir às vezes. São moléculas bioquímicas formadas por um ou mais polipeptídios, que, dependendo da sua forma, possuem uma função diferenciada no organismo, têm alto peso molecular, são formadas por aminoácidos (aa), são consideradas os mais importantes constituintes da célula e, por conseguinte, os compostos orgânicos mais abundantes no corpo. As proteínas são encontradas no tecido muscular, tecidos moles, ossos, dentes, sangue e outros fluidos orgânicos. Hormônios e enzimas também são proteínas. A maior parte da informação genética é expressa pelas proteínas. As proteínas puras e secas são razoavelmente estáveis. Nos alimentos, decompõem-se à temperatura ambiente por ação bacteriana, com formação de toxinas. Portanto, alimentos proteicos, como ovos, peixes, aves, carne e leite devem ser conservados sob refrigeração. As plantas obtêm nitrogênio dos nitratos e da amônia do solo e sintetizam suas proteínas. Já os animais pegam seu nitrogênio das proteínas dos alimentos (plantas e outros animais), que, após metabolizadas, excretam os resíduos e devolvem o N para o solo. 3.1.1 Estrutura química As proteínas são formadas por moléculas menores, os aa (cadeia peptídica). Existem mais de 300 aa, porém apenas 20 são constituintes dos mamíferos. metade do conteúdo proteico humano é composto de miosina, actina, colágeno e hemoglobina. 62 Unidade I H H C Cα C OH Grupo carboxílico Grupo amina Cadeia lateral radial O R COOHH2N R NH 2 Figura 34 - Estrutura básica de um aminoácido (aa) Os aa são unidades estruturais das proteínas e unem-se em longas cadeias, em várias estruturas geométricas e combinações químicas. Formam proteínas específicas, que se caracterizam por serem moléculas muito grandes e complexas, cada qual com sua especificidade fisiológica. Os aa são constituídos pela hidrólise da proteína. O radical (–R) determina a identidade e função do aa. Os aa são sólidos e fundem com decomposição a altas temperaturas. Possuem sabor amargo ou doce ou são destituídos de sabor. Os aminoácidos reúnem-se para formar proteínas por meio de ligações peptídicas. O carbono carboxílico de um ácido liga-se ao nitrogênio de outros ácidos com a formação ao mesmo tempo de uma molécula de água. A quebra da ligação peptidíca é denominada desaminação. H2N OHH C C OR1 H2N OHH C C OR2 H2N OHH H C C O N H C C + OH2 O Ligação peptídica R1 R2 + Figura 35 – Ligação peptídica entre aminoácidos Quanto à polaridade do grupo R, os aa podem ser classificados de duas formas: os aa com cadeia lateral hidrofóbica (aminoácidos apolares) e os que possuem cadeia lateral hidrofílica (aminoácidos polares). Os aa polares podem ser subdivididos em aa básicos (apresentam carga líquida positiva em soluções neutras), aa ácidos (apresentam carga líquida negativa em soluções neutras) e aa sem carga (não apresentam carga líquida em soluções neutras). Veja estas características na sequência. 63 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS a) COO- CH2 HC C C N H H+H3N COO- CH CH3H3C C CH H+H3N COO- CH3H3C C CH H+H3N Valina (Val) Aminoácidos apolares Leucina (Leu) Triptofano (Trp) b) COO- CH2 CH2 CH3 S C H+H3NCOO - C H+H2N H2C CH2 C H3 COO- C H+H3N CH3 COO- C H+H3N CH2 CH2 CH2 CH2 NH+3 COO- C H+H3N CH2 CH C C H+ N N H COO- C H+H3N CH2 CH2 CH2 N C NH2 NH+2 COO- C CH3H CH CH3 C H+H3N Metionina (Met) Isoleucina (Ile) Prolina (Pro) Finilalanina (Fen) Aminoácidos básicos Arginina (Arg) Histidina (His) Lisina (Lis) Alanina (Ala) COO- C H+H3N CH2 64 Unidade I c) COO- C H+H3N CH OH CH3 COO- C H+H3N CH2 SH COO- COO- C C H H +H3N +H3N CH2 CH2 CH2 COO- COO- COO- C H+H3N H COO- C C O H+H3N H2N CH2 COO- C O H+H3N H2N CH2 CH2 C Treonina (Tre) Aminoácidos sem carga Aminoácidos ácidos Glicina (Gli) Asparagina (Asn) Glutamina (Gln) Tirosina (Tir) Ácido aspártico (Asp) Ácido glutâmico (Glu) Serina (Ser) Cisteína (Cis) COO- C H+H3N C H COO- C H+H3N CH2 OH H OH Figura 36 – a), b) e c) Estrutura dos 20 aminoácidos (aa) As proteínas variam em tamanho, de polipeptídeos relativamente pequenos a moléculas muito complexas com centenas de aa. As cadeias de polipeptídeos tomam a forma de uma hélice; várias cadeias podem se ligar. Também uma cadeia inteira pode estar enrolada sobre si mesma na forma globular ou em outro formato. Portanto, podem possuir 4 tipos de estruturas, que vão depender dos arranjos dos aa, tamanho da cadeia e tipo de ligação peptídica. O arranjo espacial explica o comportamento químico e bioquímico da proteína: • Estrutura primária: corresponde ao número, tipo e ordem dos aa na cadeia. • Estrutura secundária: refere-se ao arranjo regular, repetitivo no espaço, sua forma é helicoidal. 65 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Estrutura terciária: é a maneira pela qual a cadeia polipeptídica encurva-se ou dobra-se em dimensões, trata-se do arranjo espacial. • Estrutura quaternária: indica a maneira pela qual as cadeias polipeptídicas individuais de uma proteína que possua duas ou mais cadeias estãodispostas uma em relação às outras. A combinação das estruturas secundária, terciária e quaternária das proteínas recebe o nome de conformação. Devido às possibilidades de variações praticamente infinitas oferecidas por estas estruturas, há milhões de diferentes proteínas com propriedades e funções biológicas específicas. A estrutura primária é formada pela sequência de aa das cadeias polipeptídicas. A estrutura mais simples é obtida pela sequência dos aa ao longo da cadeia polipeptídica, e a partir de seu arranjo as outras estruturas se formam. Essa sequência de aa é o que determinará a função de uma proteína. Ser Pro Val Pro Asp Pro Leu Ser Gli Lis Val Gil Ala Fen Glu Arg Arg Val Asp Ala Tir Lis Gil Tir Ala Fen Glu Mei Trp Lis Lis Glu Glu His Fen Arg Pro Gln Ser RO C1,53 A 1,32 A ΦΨ ΦΨ ΦΨ 1,24 A 1,46 A N H Amino terminal Carboxila terminal C∞ C∞ Figura 37 – A sequência primária refere-se à ordem em que os aminoácidos se organizam no polipeptídio e sequência de aminoácidos desde o amino terminal até a carboxila terminal A estrutura secundária descreve as formas regulares a partir de porções da cadeia principal da proteína. É obtida por meio do rearranjo dos aa da sequência primária e são encontrados em três formas: alfas-hélices, folha-beta e laços. Esta estrutura é mantida por pontes de hidrogênio constituídas entre o grupamento amino (NH) de um aminoácido com o grupamento carboxílico (-C=O) do outro aa. Existem dois tipos de estruturas secundárias: α-hélice e β-pregueada. A estrutura α-hélice ocorre na forma de espiral, enquanto a estrutura β-pregueada ocorre na forma de pregas. 66 Unidade I Amino terminal Carboxila terminal A B Carbono Hidrogênio Oxigênio Nitrogênio Grupo R 1,53 A Figura 38 – Estrutura da alfa-hélice em nível estrutural. As ligações são feitas entre o carbono de um aminoácido e o nitrogênio do quarto aminoácido a sua frente (a). Ela se estabiliza se enrolando em torno de si mesma formando um eixo, o que chamamos de forma helicoidal (b) Figura 39 – Estrutura secundária (do colágeno) A estrutura terciária é a disposição espacial (tridimensional) assumida pela estrutura secundária, resultante da cadeia peptídica como um todo. É originada do envelopamento da hélice, caracterizada pela interação de longa distância entre os aa. Esta estrutura resulta de ligações como pontes de dissulfeto ou de enxofre, ligações hidrofóbicas entre os aa da cadeia polipeptídica, além das ligações de hidrogênio. 67 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Estrutura secundária Estrutura terciária β - pregueada α - hélice Ligações de hidrogênio Ligação do acaso Figura 40 – Estrutura secundária e terciária da proteína A estrutura quaternária descreve a maneira pela qual todas as subunidades estão arranjadas. São estruturas tridimensionais originadas por interações das cadeias polipeptídicas. Figura 41 – Exemplo da hemoglobina, proteína responsável por carregar oxigênio no sangue. Observe que a proteína possui quatro partes distintas (apontadas pelas setas), cada uma delas é uma cadeia polipeptídica, caso se desligue da estrutura, a proteína perderá sua função 3.1.2 Tipos e classificação Dentre os 20 aa, existem 10 que são conhecidos como essenciais. Os aa essenciais são aqueles que devem ser incluídos na dieta e que não são sintetizados pelo nosso organismo. Desta forma, a classificação nutricional mais utilizada é a que os categoriza em essenciais ou indispensáveis, semiessenciais ou condicionalmente indispensáveis e não essenciais ou dispensáveis. 68 Unidade I Essenciais ou indispensáveis: • Não sintetizados pelo organismo ou sintetizados em velocidade muito baixa. A síntese corpórea é falha e limitada, incapaz de suprir as necessidades metabólicas. Sem um suprimento adequado de aa essenciais, as proteínas não podem ser sintetizadas ou os tecidos do corpo mantidos. • Formados por esqueleto de carbono que o organismo não pode sintetizar, obtidos por meio da alimentação. • 9 aa: fenilalanina (Phe), histidina (His), isoleucina (Ile), leucina (Leu), lisina (Lys), metionina (Met), treonina (Thr), triptofano (Trp) e valina (Val). Semiessenciais ou condicionalmente indispensáveis: • Sintetizados a partir de um essencial ou síntese limitada em condições fisiopatológicas especiais. Na falta deste, torna-se essencial. • 6 aa: arginina (Arg), cisteína/cistina (Cys), glicina (Gly), glutamina (Gln), prolina (Pro) e tirosina (Tyr). • A síntese de arginina é inferior à necessidade do organismo, tornando-se aa essencial durante o crescimento. • Precursores condicionalmente indispensáveis: arginina (Arg)→glutamina (Gln)/glutamato/aspartato, cisteína/cistina (Cys)→metionina (Met), glicina (Gly)→ serina (Ser)/colina, glutamina (Gln)→ácido glutâmico (Glu)/amônia, prolina (Pro)→glutamato e tirosina (Tyr)→fenilalanina (Phe). Não essenciais ou dispensáveis: • Podem ser sintetizados pelo organismo a partir de outros aa ou de outros metabólitos de complexos nitrogenados. • 5 aa: alanina (Ala), ácido aspártico (Asp), ácido glutâmico (Glu), asparagina (Asn) e serina (Ser). • O termo não essencial não significa que não seja importante. Classificação segundo composição As proteínas simples ou homoproteínas são formadas exclusivamente por aa. As proteínas complexas, conjugadas ou heteroproteínas, são formadas por cadeias de aa ligadas a grupos diferentes, denominados grupos prostéticos. Por exemplo: nas glicoproteínas, o grupo prostético é um glicídio; nas lipoproteínas, o grupo prostético é um lipídio; nas fosfoproteínas, o grupo prostético é o H3PO4, e nas cromoproteínas, o grupo prostético é um pigmento (clorofila, hemoglobina). 69 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Proteínas simples ou homoproteínas São compostas apenas de aa, tratam-se das proteínas que sofreram transformações enzimáticas. Subdividem-se de acordo com a sua solubilidade: • Albuminas: solúveis em água e coagulam pela ação do calor. Exemplo: ovoalbumina (clara de ovo), lactoalbumina (leite) e legumitina (ervilha). • Globulinas: insolúveis em água e solúveis em soluções de salinas. Exemplo: miosina (músculo) e legumina (ervilha). • Glutelinas: insolúveis em água e solventes neutros e solúveis em soluções diluídas de bases e ácidos. Encontradas apenas em vegetais. Exemplo: glutelina (trigo). • Prolaminas: insolúveis em água e etanol absoluto (100%) e solúveis em 50% a 80% de etanol. Encontradas apenas em vegetais. Exemplo: gliadina (trigo e centeio), zeína (milho) e hordeína (cevada). • Histonas: solúveis em água e soluções diluídas de ácidos e bases. Encontradas em animais. Exemplo: globina (sangue). • Escleroproteínas: essencialmente insolúvel, estrutura fibrosa, resistente à ação de enzimas, com função estrutural. Exemplo: colágeno (tecido conectivo), queratina (cabelo e pele). Proteínas conjugadas ou heteroproteínas São compostas de aa e substâncias de caráter não proteico, subdividem-se de acordo com o grupo prostético (não proteico). • Cromoproteína: constituída por pigmento; clorofila, riboflavina, carotenoides, pigmentos biliares, e heme. Exemplo: hemoglobina e mioglobina. • Lipoproteína: constituída por lipídeos, como lecitina ou colesterol. • Nucleoproteína: combinadas com ácidos nucleicos importantes, promovem a transmissão de informação genética. • Glicoproteína: combinada a CHO. Exemplo: mucina (suco gástrico). • Fosfoproteína: combinada ao ácido fosfórico. Exemplo: caseína (leite) e vitelina (gema de ovo). • Metaloproteína: combinada com metais pesados. Exemplo: ferritina (ferro). 70 Unidade I Classificação segundo o número de unidade de aa • dipeptídios (2); • tripeptídios (3); • tetrapeptídios(4); • polipeptídios (muitos aa). Classificação segundo a função biológica • Enzimas: quinases, desidrogenases, lactases e ATPase. • Estoque: mioglobina e ferritina. • Regulatórias: proteínas ligadas ao DNA e hormônios peptídicos. • Estruturais: colágeno e proteoglicanos. • Proteção: imunoglobulinas e fatores de coagulação sanguínea. • Transporte: hemoglobina e lipoproteínas. • Contráteis: actina e tubulina. Classificação de acordo com a forma Proteínas fibrosas Têm proporção comprimento/largura superior a 10, são utilizadas na formação de elementos estruturais, além de caracterizarem-se por baixa solubilidade e resistência mecânica. Exemplos: colágeno do tecido conjuntivo, tendões, matriz óssea; a queratina do cabelo, pele, unha e a miosina do tecido muscular. Proteínas globulares Têm proporção comprimento/largura inferior a 10, são muito solúveis e se desnaturam facilmente, são encontradas nos fluidos extracelulares de plantas e animais; além de constituírem a maioria das enzimas intracelulares. Exemplos: caseína do leite, albumina do ovo, albuminas e globulinas do plasma sanguíneo e a hemoglobina (pigmento respiratório das hemácias). 71 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Proteínas completas e incompletas Proteínas completas são aquelas que contêm todos os aa essenciais em quantidade suficiente e na proporção correta para manter o equilíbrio de nitrogênio e permitir o crescimento. São a ovoalbumina (a principal proteína do ovo), a caseína (a principal proteína do leite); e as outras proteínas completas são as da carne, peixe e aves. Proteínas incompletas são aquelas que não fornecem todos os aa essenciais em quantidades apropriadas. São as proteínas dos vegetais e dos grãos. São proteínas também: • enzimas que transformam nosso alimento em nutrientes básicos a serem utilizados pelas nossas células; • anticorpos que nos protegem de doenças; • hormônios peptídeos que enviam mensagens coordenando a atividade contínua do organismo. Elas guiam nosso crescimento durante a infância e então mantêm nosso organismo na fase adulta. Asseguram nosso bom estado nutricional. 3.1.3 Função e fontes alimentares A seguir veremos uma lista com as proteínas importantes nos alimentos: • Proteína da carne: actina e miosina (músculo). • Proteína do leite: caseína. • Proteína da clara de ovo: ovoalbumina. • Proteína da gema de ovo: lipovitelina e fosfovitina (fosvitina). • Proteína do trigo: gliadina e glutenina. Funções: • Hormonal: atua em algumas funções específicas do corpo (insulina e bílis). • Defesa: os anticorpos e plaquetas são constituídos por proteínas, começam a agir quando nos machucamos ou algum corpo estranho invade o organismo. • Estrutural: confere rigidez a alguns tecidos, como colágeno, queratina, albumina, fibrinogênio, esqueleto, musculatura, cartilagem. Tecidos conjuntivos e epiteliais, tecido nervoso. Inclui a regeneração de tecidos. 72 Unidade I • Energética: principalmente no desenvolvimento de bebês e crianças. • Enzimática: catalisadores bioquímicos (lipases, proteases, insulina). • Transporte: de nutrientes e metabólitos (hemoglobina e transferrina), por meio de membranas biológicas e nos diversos fluidos fisiológicos. Temos ainda: • coagulação sanguínea (fibrina); • contração muscular (actina e miosina); • regulação da transcrição gênica (DNA e RNA); • reparo de proteínas teciduais corpóreas gastas (anabolismo) resultantes do contínuo desgaste natural (catabolismo) que ocorre no organismo. Nenhum outro nutriente pode fazê-lo; • utilização para construir novos tecidos (anabolismo), pois fornecem os blocos de aa para a construção; • são fontes de calor e energia; • fornecem aa essenciais; • contribuem para vários fluidos e secreções corpóreas essenciais. As enzimas são proteínas, e alguns hormônios têm aminoácidos e proteínas como componentes; • as proteínas plasmáticas do sangue, principalmente albumina, que são importantes para manutenção das relações osmóticas normais entre os vários fluidos corpóreos; • mantêm o equilíbrio acidobásico do sangue e do tecido. Balanço de nitrogênio Estuda-se o balanço de nitrogênio para determinar a amplitude da utilização de proteínas. No balanço de nitrogênio ou equilíbrio, a ingestão e a excreção de nitrogênio são iguais. Veremos na sequência os balanços positivo e negativo. Balanço positivo • se a ingestão de nitrogênio for maior que a quantidade na urina, fezes e outras perdas, o indivíduo está no estado de balanço positivo; 73 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • a construção (anabolismo) ou síntese de proteínas dos tecidos é maior do que a quebra (catabolismo); • observa-se o balanço positivo nos períodos de crescimento, na gravidez e quando estão sendo formados tecidos novos, como ocorre após lesões, cirurgias ou desnutrição prolongada: há um ganho de proteínas no organismo. Balanço negativo • excreção de nitrogênio maior que o consumo. A taxa de quebra de proteínas excede a taxa de síntese. Ocorre quando: • a ingestão de proteínas é inferior à quantidade necessária ao organismo; • há pequena quantidade de carboidratos e gorduras na dieta para atender as necessidades energéticas e o organismo é forçado a queimar proteínas para produzir energia. Valor biológico das proteínas As proteínas são também caracterizadas pelo seu valor biológico. O valor biológico é alto ou baixo dependendo da integralidade com a qual a proteína fornece aminoácidos essenciais. Os alimentos com alto valor biológico são os de origem animal. A maioria dos grãos e dos vegetais tem valor biológico baixo ou mediano. As proteínas podem ainda ser total ou parcialmente incompletas. A maioria das pessoas ingere uma mistura de alimentos em uma refeição, com combinação de proteínas completas e incompletas em quantidade suficientemente capaz de complementar e suplementar umas às outras, a fim de fornecer todos os aa essenciais. A síntese de proteínas depende da quantidade adequada de aa essenciais no organismo. Todos os aa devem estar presentes ao mesmo tempo na corrente sanguínea após a absorção no trato gastrointestinal (TGI) para a sua utilização máxima. Isto significa que as proteínas complementares devem ser ingeridas ao mesmo tempo ou após pequeno intervalo. Quanto mais baixa for a qualidade de proteína, maior quantidade é necessária para suprir as necessidades mínimas de aa e proteínas totais. Uma dieta de proteínas vegetais requer mais proteínas que uma dieta mista. Alimentos proteicos completos são aqueles que contêm todos os aa essenciais em quantidade suficiente e taxa para suprir as necessidades do organismo. Essas proteínas são de origem animal, como ovos, leite, queijo e carne. A gelatina, que também é uma proteína de origem animal, não se qualifica porque não tem três aa essenciais – triptofano, valina e isoleucina – e possui somente pequenas quantidades de leucina. 74 Unidade I Alimentos proteicos incompletos são aqueles deficientes em um ou mais dos aa essenciais. Eles são na maioria de origem vegetal, como grãos, legumes, nozes e sementes. Em uma dieta mista, no entanto, proteínas animal e vegetal complementam-se: • não existe qualquer vantagem fisiológica ou em termos de saúde para um aa derivado de um animal em comparação com o mesmo aa de origem vegetal; • as proteínas obtidas de plantas são sempre deficientes em um ou mais aa essenciais; • a proteína vegetal não é tão bem digerida quanto à proteína animal, já que está ligada aos CHO da parede celular; • a ingestão de vários alimentos vegetais, fonte de proteína, consegue suprir todas as necessidades de aa essenciais, sendo que cada um deles proporcionará uma qualidade e quantidade diferente de aa. Exemplo: arroz e feijão. Desnaturação das proteínas A exposição das proteínas globulares solúveis adeterminados tratamentos (extremos de pH ou a temperaturas elevadas) faz com que a maioria delas apresente modificações físicas, ou seja, tornando a sua estrutura rearranjada de forma aleatória. Não costuma afetar a sequência de aa, mas há mudança de conformação, com desenrolamento das cadeias peptídicas. A desnaturação destrói as propriedades fisiológicas, perdendo a sua atividade biológica. As proteínas se tornam menos solúveis e mais reativas. • Desnaturação por agitação mecânica: rompimento de ligações e modificação da estrutura. Exemplo: clara de ovo. • Desnaturação por calor: o aquecimento leva à perda da molécula de água, por conta da destruição das pontes de hidrogênio. • Desnaturação por ação de substâncias químicas. • NaCl: aceleração. • Álcool: desidratação. • Agentes bactericidas: morte de microrganismos. • Desnaturação por deslocamento de pH: com a adição de substâncias ácidas, há deslocamento de pH, com rearranjo nas cargas dos aa básicos e ácidos, além de consequente precipitação da proteína. 75 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Os agentes desnaturantes são: • Calor: aquecimento do ovo → coagulação das proteínas da clara e da gema. • Ácido: leite → bactérias produzem ácido lático → coagulação das proteínas → iogurte. • Enzimas: leite → renina (enzima) → coagulação das proteínas → queijo. • Mecânico: clara do ovo → batimento → desnaturação parcial das proteínas → clara em neve. • Sal: coalho de leite → adição do sal → aumenta firmeza do queijo. Portanto, a desnaturação pode ser um fenômeno desejável (na geleificação – gel só se forma em proteínas desnaturadas e no amassamento de pães – desnaturação do glúten) ou mesmo indesejável (perda de capacidade emulsificante, por exemplo). Propriedades funcionais As propriedades funcionais das proteínas podem influenciar drasticamente as características sensoriais dos alimentos e nas dos demais componentes do alimento. • Hidratação: refere-se à capacidade da proteína de se ligar e fixar a água à sua estrutura. A textura e a viscosidade dos alimentos são características diretamente dependentes da capacidade de hidratação das proteínas. • Solubilidade: refere-se à proporção de proteína que se mantém em solução, sem sedimentar. Para tal, o solvente considerado é a água. Proteínas altamente solúveis são aquelas que, uma vez em contato com a água, tendem a se dispersar rápida e homogeneamente. Essa característica é desejável em alimentos como molhos, sopas instantâneas, bebidas e outros. • Viscosidade: as proteínas são agentes que conferem resistência aos fluidos em correr ou se romper. Essa característica é bastante importante em alimentos como cremes, sopas e molhos. • Geleificação: entende-se que o processo de formação de gel é o evento de ordenação das proteínas desnaturadas. Os géis proteicos têm grande importância em alimentos como queijos, embutidos cárneos como salsicha, gelatinas e outros. • Formação de massa: as proteínas do glúten possuem a capacidade de originar uma massa viscoelástica quando amassadas na presença de água, sendo a base do processo de panificação. O glúten é um conjunto de proteínas (gliadinas e gluteninas) presentes nos grãos dos cereais. • Propriedade emulsificante: as emulsões consistem de um sistema em que dois líquidos imiscíveis (água e óleo), devido à presença de um agente emulsificante, passam a formar uma mistura estável. É muito importante em alimentos como leite, maioneses, salsichas, sorvetes, molhos e outros. 76 Unidade I • Propriedade espumante: entende-se por espuma a dispersão de bolhas de gás (normalmente ar) em um sistema contínuo líquido ou semissólido. Nas espumas as proteínas agem facilitando e estabilizando a interação entre as bolhas de gás. É importante em alimentos como merengues, pães e biscoitos. Enzimas Entre tantas funções, algumas proteínas têm as mesmas propriedades e funções muito parecidas, por isso, são enquadradas em classes. Por exemplo, os hormônios, em sua maioria, são proteínas com função de desencadear uma resposta no organismo; os anticorpos são proteínas com função de defesa do organismo. Da mesma forma, as enzimas são uma classe de proteínas cuja principal função é a catálise de reações químicas, ou seja, elas são responsáveis por acelerarem uma reação química tornando essa reação possível. Elas possibilitam que diversas reações que não ocorreriam ao acaso aconteçam em apenas alguns segundos, ou mesmo em fração deles. No organismo, as reações químicas ocorrem o tempo todo, e é dever das enzimas fazer com que elas ocorram com eficiência; pessoas que têm problema com a ação ou mesmo fabricação de uma enzima, certamente terão sérios problemas de saúde. Elas também são importantes na alimentação, já que são as responsáveis por digerir todo o alimento da nossa dieta dentro do nosso corpo. Além disso, elas atuam dentro do alimento, possibilitando o amadurecimento de frutas, o crescimento dos vegetais etc. As enzimas têm uma importante função no mercado alimentício para as grandes indústrias, pois existe um vasto interesse na melhoria do alimento comercializado. Toda enzima é específica para uma reação. Em uma reação enzimática, a enzima X irá tornar possível que uma molécula A vire uma molécula B. Chamamos, portanto a molécula-alvo dessa enzima de substrato, assim ela é encarregada de se ligar ao seu substrato e liberar o produto da reação. No final de uma reação enzimática, a enzima permanece inalterada, enquanto o substrato sofre alterações transformando-o em um produto, esse bem é o objetivo da reação. A inibição de enzimas em alimentos pode permitir que eles durem mais tempo, impedindo a perda da mercadoria. A última ligação com o radical fosfato é a que guarda mais energia e por isso é quebrada quando a célula precisa de energia para alguma reação química. Cada enzima é extremamente específica para seu substrato, formando um tipo de encaixe que chamamos de modelo chave-fechadura, porque assim como uma chave se encaixa perfeitamente à sua fechadura, a enzima se ajusta com precisão ao seu substrato. 77 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Escurecimento enzimático A procura e aceitação de um determinado produto são baseadas em sua qualidade. Em alimentos, a cor é um dos atributos mais importantes, pois o consumidor geralmente julga de início a qualidade de um produto pela aparência. Daí a importância de se usar, no processamento, além de uma matéria-prima de boa qualidade, técnicas que permitem a máxima preservação das qualidades que o material possuía quando estava no estado fresco. O escurecimento que normalmente ocorre em frutas e hortaliças durante o processamento ou quando sofre qualquer distúrbio, como descascamentos, cortes, amassamento etc., é devido à ação das polifenoloxidases que reage com seus substratos, os compostos fenólicos (monofenol e o difenol), na presença de oxigênio. O produto inicial da oxidação é a quinona, que, por sua vez, se condensa gerando pigmentos escuros denominados melanina. O escurecimento pode ser desejável em alguns produtos, por exemplo, café, cacau, ameixa seca e chá-preto. É indesejável quando afeta negativamente a aparência do produto, podendo haver perdas de nutrientes, diminuição da vida útil e formação de sabor indesejável. A enzima polifenoloxidase (PPO) é, às vezes, denominada: tirosinase, polifenolase, catecol oxidase e catecolase. A enzima ocorre também em mamíferos e crustáceos como lagosta, camarão e caranguejo. Dentre os compostos derivados do catecol mais comumente encontrados em frutas e hortaliças estão: o ácido cafeico na berinjela, a tirosina na alface e cogumelo, o tanino no pêssego, e o ácido clorogênico na pera, batata, no café, na maçã, entre outros. Todas estas e algumas outras substâncias fenólicas de estruturas semelhantes, incluindo os taninos, é que servem de substratos para asrespectivas enzimas, resultando, da reação, um produto de coloração parda. Como sabemos, o escurecimento enzimático envolve a presença do oxigênio, da enzima e do substrato, portanto, a reação pode ser controlada alterando um desses fatores. Por exemplo, se qualquer um deles estiver ausente ou, se por um motivo qualquer, for impedido de participar da reação, não haverá oxidação e, consequentemente, não ocorrerá o escurecimento enzimático. De modo geral, o controle do escurecimento enzimático é limitado à remoção de oxigênio ou inibição da enzima pelo emprego de temperatura ou de agentes químicos. Pigmentos Os pigmentos são responsáveis pelas cores dos vegetais e animais. Nos produtos alimentícios eles podem ser naturais, quando extraídos de substância vegetal ou animal, e artificiais ou sintéticos quando produzidos quimicamente. Pigmentos dos tecidos animais • Mioglobina e hemoglobina: a mioglobina é a principal substância na determinação da cor da carne. O teor de hemoglobina (prevalece no sangue) só influenciará a cor se o processo de sangria 78 Unidade I for mal executado. Tanto a mioglobina como a hemoglobina são proteínas globulares com um grupo prostético heme e ambas complexam com o oxigênio, o que é essencial para atividade biológica do animal. Pigmentos dos tecidos vegetais • Clorofilas: são os pigmentos responsáveis pela cor verde dos vegetais. Ocorrem nos cloroplastos das folhas e em outros tecidos vegetais. São muito comuns em legumes e várias frutas. • Carotenoides: são substâncias coloridas amplamente distribuídas na natureza, sobretudo em plantas; são principalmente lipossolúveis e as cores vão desde o amarelo, passando pelo laranja até o vermelho intenso. São exemplos de carotenoides: α e β-carotenos (cenoura, manga), luteína (gema de ovo), criptoxantina (milho amarelo, mamão), zeaxantina (gema de ovo, milho), crocina (açafrão), bixina (urucum), licopeno (tomate, melancia) etc. • Betalaínas: são pigmentos encontrados em algumas flores vermelhas e frutos de cactos; são conhecidas pela sua abundância, entre eles podemos citar os pigmentos da beterraba. • Flavonoides: são pigmentos naturais presentes nos vegetais. As antocianinas são os flavonoides mais abundantes da natureza, sendo responsáveis por uma variedade de cores atrativas e brilhantes de frutas, flores e folhas, que incluem azul, púrpura, violeta, vermelho e laranja. Outros flavonoides, como antoxantinas, são encontrados em flores brancas ou amarelas, batata, repolho branco. Proantocianidinas, incolores, têm semelhanças estruturais com as antocianidinas, e podem converter-se em compostos coloridos durante o processamento de alimentos; também são conhecidas como leucoantocianidinas ou leucoantocianinas, sendo encontradas em maçãs, peras e outras frutas. São responsáveis pela adstringência de alguns alimentos. Para produzir adstringência, as proantocianidinas de 2 a 8 unidades interagem com as proteínas. As leucoantocianidinas formam complexos com íons de ferro originando estruturas coloidais de cor entre marrom e preto, solúveis em meio ácido. Esses flavonoides são também considerados como componentes dos taninos. • Taninos: compostos fenólicos que recebem esse nome pela sua capacidade de combinar-se com proteínas e outros polímeros como polissacarídeos. Geralmente, são substâncias fortemente adstringentes. As proantocianidinas também são denominadas taninos condensados. 3.2 Lipídeos A manteiga e o azeite estão presentes no nosso dia a dia. Ambos fazem parte de uma classe de moléculas conhecidas como lipídeos, nome dado às substâncias químicas insolúveis em água (mas aqueles com menos de seis carbonos são solúveis) e solúveis em solventes orgânicos como clorofórmio e éter. São biomoléculas que possuem átomos de carbono (C) – em maior número, oxigênio (O) e hidrogênio (H), sendo mais energético que o carboidrato (aproximadamente, 2,23 vezes mais energia/kg quando da sua oxidação). 79 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS As gorduras servem principalmente como fornecedores de energia, sendo degradadas nas células durante a respiração celular. Alimentos ricos dessas substâncias costumam ser chamados de alimentos energéticos. Os lipídeos são de importância tanto aos peixes, embora encontrados em apenas 2,1% da composição dos seus nutrientes, como ao homem, pois servem como fonte de energia e fonte de ácidos graxos (AG) essenciais (AGE). Os lipídeos servem como transportadores de nutrientes e das vitaminas lipossolúveis, substâncias solúveis em gorduras, como as vitaminas A, D, E e K. Eles são abundantes nas células, formando, com as proteínas, a estrutura fundamental das membranas celulares. São substâncias orgânicas presentes nas membranas e organelas das células animais e vegetais, insolúveis em água – mas emulsionáveis nela, e solúveis em solventes orgânicos, como éter, clorofórmio, benzeno, acetona. São misturas complexas de acilgliceróis ou glicerídeos. Glúcidos Proteínas Fosfolípidos Bicapa de fosfolípidos Cabeça polar hidrofílica Colas apolares hidrofóbicas Figura 42 – Constituição da membrana plasmática Os lipídeos podem ser sólidos ou líquidos, sendo que aqueles considerados como gorduras têm origem animal e são sólidos, enquanto as gorduras líquidas são conhecidas como óleos, e têm origem vegetal. São brancos ou levemente amarelados. As gorduras dos animais diferem de uma espécie para outra e mesmo nas diferentes partes de um mesmo animal (gordura do porco funde a 28 ºC, da carne de vaca a 40 ºC, e a de carneiro a 51 ºC). São gordurosos ao tato, sendo importantes agentes realçadores de sabor e suculência nos alimentos. Os AG consumidos na dieta são armazenados nos tecidos como triglicerídeos ou gordura. 80 Unidade I 3.2.1 Estrutura química A seguir constam os ácidos graxos: Ácidos graxos (AG) Os óleos e gorduras são constituídos de ésteres de AG de alto peso molecular e glicerol (álcool). Sua estrutura fundamental é formada por AG. Cadeia carbônica não ramificada, de comprimento variável, contendo em uma das extremidades um grupo funcional ácido, o grupo carboxílico (-COOH) – extremidade delta. A outra extremidade termina em metila (-CH3) – extremidade ômega. Representação da ácido graxo oleico, elaídico e esteárico; destaque para os isômeros cis e trans H H A B C H H H3C H3C H3C ácido oleico - 9 cis C18:1 ácido elaídico - 9 trans C18:1 ácido esteárico - C18:0 CO2H CO2H CO2H Figura 43 – Representação de três importantes ácidos graxos. Em A), um ácido graxo insaturado com seus hidrogênios voltados para o mesmo lado da molécula, ou seja, na configuração cis; em B), também um ácido insaturado, todavia, na configuração trans; em C), estrutura de um ácido graxo saturado O número de carbonos na cadeia afeta as propriedades físicas e o destino metabólico: • AG de cadeia curta (AGCC): tem de 2 a 6 átomos de carbono, voláteis e solúveis em água (exceção: leite). • AG cadeia média (AGCM): de 8 a 12 átomos de carbono, raros (óleo de coco). • AG cadeia longa (AGCL): mais de 12 átomos de carbono, comuns (alimentos de origem vegetal e animal). Tanto o comprimento da cadeia de carbono como a saturação contribuem para a temperatura de fusão de uma gordura: • gorduras com AGCC ou poli-insaturados são líquidas à temperatura ambiente; 81 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • gorduras saturadas, especialmente aquelas com AGCL, como o sebo bovino, são sólidas à temperatura ambiente. De acordo com o tipo de ligação entre os átomos de carbono de sua cadeia, os AG classificam-se em saturados e insaturados. Os AG saturados (saturated fatty acids – SFA) são de cadeia longa (> 16 carbonos), mas também se encontram os de cadeia média e curta. Quadro 3 – Exemplos de ácidos graxos saturados Nome Nº carbono Abreviação Óleo e/ou gordurano qual é tipicamente encontrado Ácido butírico 4 C4:0 Gordura do leite e derivados Ácido caproico 6 C6:0 Gordura do leite e derivados Ácido caprílico 8 C8:0 Gordura do leite e derivados Ácido cáprico 10 C10:0 Gordura do coco e cupuaçu Ácido láurico 12 C12:0 Gordura do coco Ácido mirístico 14 C14:0 Manteiga e gordura de coco Ácido palmítico 16 C16:0 Óleo de dendê, banha e sebo, gordura do cacau e gordura do leite Ácido esteárico 18 C18:0 Banha, gordura do leite, manteiga de cacau e óleos vegetais Ácido araquídico 20 C20:0 Amendoim Fonte: TBCA (2017); Taco (2011). Os AG insaturados (unsaturated fatty acids – UFA) possuem uma ou mais duplas ligações na cadeia de carbono: • 1 dupla ligação: AG monoinsaturado (monounsaturated fatty acids – Mufa). • 2 ou mais duplas ligações: AG poli-insaturado (polyunsaturated fatty acids – Pufa). Dependendo da localização e configuração geométrica, os AG insaturados podem ser: • Série ou família metabólica: posição da primeira dupla ligação, definida pela numeração dos carbonos a partir da extremidade do grupo metila (ômega). • w-6: Pufa com a 1ª dupla ligação no 6º carbono. Exemplo: ácido linoleico (C18:2) precursor do ácido araquidônico (C20:4). • w-3: Pufa com a 1ª dupla ligação no 3º carbono. Exemplo: alfalinolênico (C18:3) precursor do ácido eicosapentaenoico (eicosapentaenoic acid – EPA) e do ácido docosaexaenóico (docosahexaenoic acid – DHA). 82 Unidade I Quadro 4 – Exemplos de ácidos graxos insaturados Nome Número de carbono Número de duplas ligações Posição 1ª dupla Óleo e/ou gordura no qual é tipicamente encontrado Ácido palmitoleico 16 1 w-7 Peixe, carne bovina Ácido oleico 18 1 w-9 Oleaginosas, azeite e gordura animal Ácido vacênico 18 1 (trans) w-7 Leite Ácido elaídico 18 1 (trans) w-9 Gordura hidrogenada Ácido linoleico 18 2 w-6 Óleos vegetais (açafrão, algodão, gergelim) Ácido alfalinolênico 18 3 w-3 Óleo de soja, canola e linhaça, peixes Ácido eicosaenoico 20 1 w-9 Óleo de peixe Ácido araquidônico 20 4 w-6 Óleo de amendoim, gema de ovo, fígado EPA (ácido eicosapentaenoico) 20 5 w-3 Óleo de peixe marinho DPA (ácido docosapentaenoico) 22 5 w-3 Óleo de peixe marinho DHA (ácido docosaexaenoico) 22 6 w-3 Óleo de peixe marinho Fonte: TBCA (2017); Taco (2011). A figura a seguir mostra a composição de alguns óleos em relação ao tipo de ácido graxo presente. manteiga coco algodão amendoim soja milho oliva girassol canola 0% 8 11 14 14 15 18 26 91 64 30 60 10 84 62 34 56 2 3 62 29 76 32 23 48 18 7 33 ól eo s Saturado Poli-insaturados Monoinsaturado 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Figura 44 – Percentual de ácidos graxos em alguns alimentos Ácidos graxos cis e trans Nos ácidos graxos insaturados, os 2 carbonos que participam da dupla ligação ligam-se respectivamente a um hidrogênio no mesmo lado da ligação na forma de isômero cis (que significa do mesmo lado). A posição trans significa de lados opostos. 83 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Mas o que é uma gordura trans? De onde ela vem? Por que ela é prejudicial à saúde? Na natureza, os ácidos graxos que compõem os óleos e gorduras são encontrados na forma cis (na qual os átomos de carbono adjacentes aos da dupla ligação estão na mesma direção), de forma que os seres vivos evoluíram para processar apenas este tipo de óleo ou gordura. A gordura trans é aquela que contém ácidos graxos nos quais os átomos de carbono adjacentes à dupla ligação estão em direções opostas. Ela é resultado de processos de industrialização dos óleos, como a produção de margarinas, sorvetes e outros alimentos. Este tipo de gordura, portanto, não ocorre na natureza. Assim, o ser humano não possui a capacidade de eliminá-la do corpo, o que causa danos à saúde. Triglicerídeos ou triacilgliceróis Refere-se aos compostos de misturas de acilgliceróis. São ésteres de glicerol e AG, que resultam da ligação entre álcool glicerol e 1, 2 ou 3 AG iguais ou diferentes, respectivamente, monoacilglicerol, diacilglicerol e triacilglicerol. Os mono e diacilgliceróis possuem 99% de sua composição por acilglicerol. Os triglicerídeos constituem mais de 95% da ingestão total de gorduras. H2C H2C O C R1 O H2C O C R3 O HC O C R2 O OH HC OH Glicerol Triacilglicerol H2C OH Figura 45 – Estrutura do glicerol e do triacilglicerol – R = cadeia carbonada do ácido graxo Figura 46 – Esquema tridimensional de um triglicerídeo, mostrando em vermelho os átomos de oxigênio, em cinza, átomos de carbono e em branco, átomos de hidrogênio Fosfolipídios ou glicerofosfolipídios São fosfogliacilgliceróis formados por uma molécula de glicerol, 2 de AGCL e uma contendo fósforo ligados a uma base nitrogenada que os torna solúveis em água, enquanto os AG os faz solúveis em gordura. Possuem a propriedade de estabilizar emulsões. Ocorrem em pequena quantidade na dieta. 84 Unidade I A lecitina (fosfatidilcolina) é um fosfolipídio conhecido na alimentação e apresenta propriedade emulsificante, pois mantém as gorduras dispersas em água. H2C O C R1 O H2C O CH2 CH2 N + CH3 CH3 CH3 P O O O- HC O C R2 O Figura 47 – Estrutura da lecitina CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 OH Figura 48 – Estrutura do colesterol São macromoléculas complexas que consistem em anéis interconectados de átomos de carbonos com cadeias laterais de C, H, O ligadas. O mais comum nos tecidos animais é o colesterol, o qual ocorre na forma livre ou combinado com AG. O colesterol desempenha função estrutural, formando a dupla camada que constitui as membranas celulares e a camada única que reveste as lipoproteínas. É precursor dos ácidos biliares, hormônios esteroides e vitamina D. Pode ser endógeno (o organismo produz) ou exógeno (consumido na alimentação). As plantas contêm fitosteróis que são componentes quimicamente relacionados ao colesterol. Esses compostos inibem a absorção de colesterol no intestino. Estão presentes em pequenas quantidades na dieta habitual, mas podem ser produzidos comercialmente. Exemplo: β-sitosterol e o campesterol (soja, canola, girassol, arroz). Os triglicerídeos são os lipídeos que no sangue formam o colesterol. Dependendo do seu tipo, constituirá um tipo de colesterol, o bom ou o mal. Tal divisão ocorre por causa da maneira como ele é carregado no sangue. O bom colesterol, ou HDL (high-density lipoprotein), é carregado por uma lipoproteína de alta densidade que é facilmente carregada na corrente sanguínea. O LDL (low-density lipoprotein), ou mau colesterol, é transportado por uma lipoproteína de baixa densidade e pode encontrar problemas no seu transporte na corrente sanguínea, podendo se depositar no interior dos vasos, causando arteriosclerose e outras doenças cardiovasculares. O VLDL (very low-density lipoprotein) também é considerado um mau colesterol, já que se trata de uma lipoproteína de muito baixa densidade. 85 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS HDL LDL Proteínas Colesterol Figura 49 – Esquema mostrando a quantidade proporcional de proteínas e lipídeos presentes tanto no LDL (mau colesterol) quanto no HDL (bom colesterol) 3.2.2 Tipos e classificação Os lipídeos são classificados em: • Simples: compostos que por hidrólise total dão origem a AG e álcoois. Exemplo: glicerídeos e ceras. • Compostos: contêm outros grupos na molécula, além de AG e álcoois. Exemplo: fosfatídios (fosfolipídios), cerebrosidos (glicolipídios), sulfolipídios (enxofre). • Derivados: substâncias obtidas na sua maioria por hidrólise dos lipídeos simples e compostos, como os álcoois (glicerol, álcoois de cadeia reta de alto peso molecular, esteróis), hidrocarbonetos, vitaminas lipossolúveis, pigmentos, compostos nitrogenados (colina,serina, esfingosina e aminoetanol). Os AG se classificam em essenciais e não essenciais. AG essenciais Não são sintetizados pelo organismo, necessitando ser incorporados na dieta. São os ácidos graxos linoleico e alfalinolênico. Fazem parte das estruturas dos fosfolipídios que são componentes importantes das membranas e da matriz estrutural de todas as células. São precursores de eicosanoides (hormônios) e atuam na coagulação sanguínea, processo inflamatório e resposta imune. A carência de ácido linoleico (C18:2; w-6) pode acarretar retardo de crescimento, lesões na pele, insuficiência reprodutora, esteatose hepática e polidipsia. A deficiência de alfalinolênico (C18:3; w-3) prejudica o crescimento e a reprodução, está associada à redução do aprendizado, visão prejudicada e polidipsia. • Ácido linoleico (w-6): óleo de girassol, óleo de amendoim e óleo de soja. 86 Unidade I • Ácido linolênico (w-3): sardinha, atum, salmão, arenque, cavala e óleo de linhaça. AG não essenciais São produzidos pelo organismo a partir de outras substâncias. Sua carência não provoca distúrbios metabólicos. 3.2.3 Função e fontes alimentares As principais fontes são: • Sementes, leite, carnes, frutas (abacate, coco), óleos e ovos. • Animais terrestres: fontes de AG saturados. • Animais marinhos, especialmente aqueles de águas frias, óleo de canola e linhaça: fontes de Pufa. • Plantas que crescem em clima temperado, principalmente milho e soja: fontes de Pufa. • Algumas plantas tropicais, tais como, coco, cacau e palma: fontes de AG saturados. • Azeite de oliva, óleo de canola, abacate, óleo de amendoim, amendoim, noz-pecã e amêndoa: fontes de Mufa. As funções podem ser categorizadas em: • Energética: fornecem mais energia que os carboidratos, porém o organismo prefere utilizar o carboidrato e armazenar o lipídeo. Proporcionam 9 kcal quando oxidados e contribuem com 15 a 25% das calorias diárias. • Estrutural: os fosfolipídios compõem a membrana celular, possuindo uma parte hidrofílica e hidrofóbica. Fortalecem a membrana celular, previnem danos causados pelos radicais livres e contribuem com o transporte do colesterol no sangue. • Isolante térmico: compõem a hipoderme, protegendo o corpo contra variações de temperatura. O tecido adiposo subcutâneo promove proteção térmica. Pode ocorrer diminuição da perda de calor do organismo, pois as gorduras são substâncias com baixa condutividade térmica. • Proteção: a maioria dos órgãos internos possui uma camada de proteção composta de lipídeos. O tecido adiposo visceral promove proteção contra choques. A camada de gordura serve como isolante elétrico das fibras nervosas, que transmitem os impulsos nervosos, além de possuir ação protetora sobre as proteínas. • Hormonal: as prostaglandinas e tromboxanos são substâncias derivadas dos lipídeos e têm funções hormonais. 87 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Transporte: auxiliam na absorção e no transporte das vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K). • Nutricional: oferecem AG essenciais. Retardam o tempo do esvaziamento do estômago, prolongando a saciedade. O w-3 e w-6 são precursores dos eicosanoides (ácidos graxos de cadeia longa). Metabolismo A gordura ingerida dos alimentos é quase que totalmente absorvida, e para isso depende das seguintes substâncias: bile e lipase pancreática. Mas a capacidade do organismo de armazenar gordura é ilimitada, formando assim o tecido adiposo (branco e marrom). Os lipídeos produzidos pelo organismo são transportados no sangue pelas lipoproteínas (LDL, HDL, VLDL). Estudos demonstram que o aumento de consumo de óleos e gorduras se dá em populações com melhores condições econômicas. No entanto, o crescimento do consumo de óleos e gorduras eleva a probabilidade do aparecimento de doenças crônicas (doenças cardiovasculares, diabetes, obesidade, derrame cerebral e câncer). O infarto, por exemplo, está relacionado com a elevação do colesterol, elevação do lipídeo sérico, elevação da pressão arterial, tabagismo, sedentarismo. As gorduras saturadas estão relacionadas ao aumento do nível de colesterol sanguíneo. As gorduras insaturadas (mono e poli) estão envolvidas com a diminuição dos níveis de colesterol total de sangue, atuando principalmente na redução de colesterol ruim. A substituição da ingestão de gorduras saturadas, presentes em maior quantidade em alimentos de origem animal, pelas insaturadas está relacionada ao efeito protetor contra o surgimento de doenças coronarianas. Mesmo assim, o consumo deve ser equilibrado, mantendo uma alimentação saudável. Ponto de fusão (PF) É a temperatura na qual uma substância passa do estado sólido para líquido. No caso de óleos e gorduras, é influenciado por: • Tamanho da cadeia carbônica: quanto maior a cadeia, mais alto o PF. • Número de duplas ligações: quanto mais duplas ligações, menor o PF. Ácido esteárico (C18:0) PF = 70 ºC Ácido elaídico (C18:1 trans) PF = 51 ºC Ácido oleico (C18:1 cis) PF = 11 ºC Figura 50 – Estruturas e pontos de fusão dos ácidos esteárico, oleico e elaídico 88 Unidade I Fritura A gordura é um agente de transferência de calor (°t = >175-195 °C). Neste processo de cozimento rápido, ocorre desidratação superficial com formação de crosta, o que confere aroma e sabor característico aos alimentos fritos. Ocorre decomposição térmica dos lipídeos com reações de hidrólise e oxidação que afetam os AG saturados e insaturados com alterações de cor, odor, sabor; formação de trans; redução de Pufa e aumento de AG saturados. Com o aquecimento, durante a fritura, o glicerol é desidratado, originando a acroleína, substância que irrita a mucosa gástrica. Recomenda-se não reutilizar várias vezes a mesma gordura ou óleo, evitar superaquecimento e verificar o ponto de fumaça (temperatura na qual aparece continuamente uma fumaça da superfície da gordura). O H+ água Triacilglicerol (óleo ou gordura) lipase 2H R1 R3 + + C C O O OH OH H C C R1 R2 R3 O O C C C C H O O O O H H H H C H R2 O C C C H H O O O H H H Figura 51 – Reação de hidrólise enzimática (lipólise) Oxidação lipídica Os lipídeos insaturados na presença de oxigênio produzem hidroperóxidos. Essas moléculas rapidamente se quebram em pedaços, originando substâncias pequenas, voláteis, que conferem cheiro de ranço. A rancidez (por processo oxidativo) provoca mudanças desagradáveis em odor, cor e consistência. Surgem compostos maléficos à saúde, como malonaldeído e óxidos de colesterol, e se observa perda de vitaminas lipossolúveis, como A e E. A oxidação lipídica pode ser prevenida pelo armazenamento sob frio com exclusão de ar e luz e pela adição de antioxidantes que retardam ou impedem a oxidação. É essencial a proteção contra a oxidação lipídica, pois ela acaba sendo inevitável em óleos e gorduras e em alimentos gordurosos, como bacon, biscoitos, carnes, batatas fritas. O uso de antioxidantes em alimentos como aditivos retarda os processos de oxidação lipídica. 89 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS H H H H H H H H H C C C C C C C C C O O O ROO radical peroxil PIGMENTOS DESCOLORAÇÃO ROOH: peróxido (oxidação) OXIDAÇÃO DA PROTEÍNAPROTEÍNA PROTEÍNA Terminação Propagação Iniciação ALTERAÇÃO DE “flavor“, COR, TEXTURA, VAL. NUTRITIVO VITAMINAS A-C-D-E-KDIMINUIÇÃO DO VALOR NUTRITIVO OXIDAÇÃO REAÇ. MAILLARD DEG. STRECKER OXID. SECUNDÁRIA (RANCIFICAÇÃO) ALDEÍDO, ÁCIDOS, ÁLCOOIS, EPÓXIDO, POLÍMEROS, HDROCARBONETOS, ÁCIDOS GRAXOS CÍCLICOS ETC. H H R O O (3O2) C C C C O OH H H C C C C H H + .H Local da oxidação ENERGIA: luz U.V., calor SENSORES: pigm. naturais, metaisPeróxidoradical livre C C R + (CH 2)6 (CH2)7 CH3O O O 1O2 O O R R H R RH: triglicerídio R: ácido graxo O Figura 52 – Alterações químicas no alimento provocadas pela oxidação de lipídeos durante o processamento e armazenamento A rancificação também pode ocorrer por processo hidrolítico quando, por exemplo, enzimas bacterianas agem sobre os triglicerídeos. 90 Unidade I + 3 Triacilglicerol Glicerol Ácido graxo RC O HO OH OH OH H2C H2C HC O O O C C C O O O H2C HC H2C R R R Figura 53 – Reação de rancificação hidrolítica Hidrogenação Consiste na saturação da dupla ligação com H, solidificando-se. Exemplo: processo utilizado para produção de margarinas. Os óleos vegetais são líquidos à temperatura ambiente, por possuírem em sua constituição Mufa ou Pufa, tornando imprópria a sua incorporação aos alimentos industrializados, por não conferir consistência adequada. Deste modo, torna-se necessário adicionar átomos de H às duplas ligações de Pufa, transformando parte dessas duplas ligações cis em trans, convertendo-os em gordura saturada. Como os AG saturados possuem ponto de fusão superior aos insaturados, e AG trans também possuem ponto de fusão superior aos AG cis, a tendência é transformar o óleo líquido em pastoso ou sólido. Os AG cis tornam a membrana mais rígida, porque conseguem se enroscar e comprimir com flexibilidade. Na forma trans, eles perdem a flexibilidade e se comportam como os AG saturados, que tornam as membranas mais rígidas. Estudos sugerem que o consumo elevado de AG trans está associado ao risco aumentado de doença cardíaca coronariana, câncer e outras doenças orgânicas. Além disso, a gordura trans inibe a dessaturação e o alongamento dos ácidos linoleico e linolênico em outros AGE, podendo prejudicar o crescimento. O C H H H H C C H H H H C C H H H H C C H H H HH C C C C H HH H H C C H H H H C C H H H H HCC C H H HO O C H H H H C C H H H H C C H H H H H C C H H H H HH C C C C H HH H H C C H H H H C C H H H H HCC C H H HO Ácido oleico Ácido esteárico Ni/Pt/Pd[H] Figura 54 – Reação de hidrogenação do ácido oleico 91 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Transesterificação ou interesterificação A interesterificação é uma técnica usada para transformar óleos em gordura. Ou seja, é um processo industrial de endurecimento de óleos sem o inconveniente de formar isômero trans e diminuir o valor nutritivo. Devido à crescente preocupação com o impacto nutricional dos ácidos graxos trans (AGT) na saúde, a interesterificação tem-se mostrado como o principal método para preparação de gorduras com baixos teores de isômeros trans ou mesmo ausência destes compostos. Este procedimento apresenta-se como um bom substituto do tratamento da hidrogenação. Os métodos utilizados podem ser químicos ou enzimáticos. No processo químico podem ser empregados ácidos, bases ou metais, enquanto no processo enzimático podem ser usados, por exemplo, lípases microbianas. 4 VITAMINAS HIDROSSOLÚVEIS E LIPOSSOLÚVEIS, MINERAIS E ÁGUA 4.1 Vitaminas São compostos orgânicos essenciais necessários em quantidades muito pequenas (micronutrientes), mas envolvidos em funções corporais fundamentais. São compostos complexos encontrados em pequenas quantidades na maioria dos alimentos. Atuam em mecanismos extremamente importantes ao organismo, como coenzimas e antioxidantes. São nutrientes essenciais ao desenvolvimento e funcionamento do organismo e que devem ser providos ao organismo por meio da dieta. A única vitamina que o nosso organismo é capaz de sintetizar é a D, mediante determinadas condições. As doses diárias de vitaminas devem ser suficientes, pois cada pessoa tem uma proporção necessária para o funcionamento do seu organismo. As necessidades vitamínicas de um indivíduo variam de acordo com fatores como idade, clima, atividade que desenvolve e estresse a que é submetido. A quantidade de vitaminas presente nos alimentos também não é constante. Varia conforme a estação do ano em que a planta foi cultivada, o tipo de solo ou a forma de cozimento do alimento (a maior parte das vitaminas se altera quando submetida ao calor, à luz, ao passar pela água ou quando na presença de certas substâncias conservantes ou soporíferas). As vitaminas pertencem a diferentes classes de compostos químicos, apresentando assim diversidade em suas propriedades físicas, químicas e bioquímicas. As vitaminas, como as enzimas, representam um autêntico biocatalizador, que intervém em funções básicas dos seres vivos, como o metabolismo, o equilíbrio mineral do organismo e a conservação de certas estruturas e tecidos. A avitaminose é um processo que se desenvolve progressivamente, até o esgotamento das reservas vitamínicas, acompanhado por alterações bioquímicas, funcionais e, por último, lesões anatômicas. 92 Unidade I Baseada na solubilidade que influencia o modo de absorção, transporte e armazenamento, dividem-se em dois grupos, hidrossolúveis e lipossolúveis. As hidrossolúveis são digeridas pelo estômago e absorvidas pelo intestino, onde serão encaminhadas para o restante do organismo, participando dos mais diversos processos metabólicos. Solúveis em meio aquoso, absorção facilitada e utilizada em quase a sua totalidade no metabolismo energético; não são armazenadas e são excretadas via urinária, como as vitaminas do complexo B e a vitamina C. As lipossolúveis necessitam da gordura para serem digeridas, assimiladas e absorvidas pelo organismo. Necessitam da bile para absorção e transporte com lipídeos, como as vitaminas A, D, E e K. Quadro 5 – Vitaminas hidrossolúveis e lipossolúveis Lipossolúveis São solúveis em lipídeos ou solventes apolares Hidrossolúveis São solúveis em água Vitamina A (Retinol) Vitamina B1 (Tiamina) Vitamina B2 (Riboflavina) Vitamina D Vitamina B3 (Niacina) Vitamina B5 (Ác. Pantotênico) Vitamina E Vitamina B6 (Piridoxina) Vitamina B9 (Ác. Fólico) Vitamina K Vitamina B12 (Cianocobalamina) Vitamina C (Ác. Ascórbico) Fonte: Pinheiro; Porto; Menezes (2005, p. 33). 4.1.1 Vitaminas hidrossolúveis A via metabólica das vitaminas hidrossolúveis compreende a ingestão, absorção (quase sempre livremente absorvidas), transporte (transportadas livremente ou carreadas por proteínas) pela corrente sanguínea aos órgãos e tecidos, metabolismo e excreção (urina, incluindo a quantidade consumida além das necessidades). 4.1.1.1 Estrutura química Veja na descrição de cada tipo de vitamina. 4.1.1.2 Tipos e classificação Pertencem à classe de vitaminas o complexo vitamínico B e a vitamina C (ácido ascórbico). O complexo vitamínico B é composto de várias vitaminas: • tiamina (vitamina B1); 93 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • riboflavina (vitamina B2); • niacina ou nicotinamida ou ácido nicotínico (vitamina B3 ou PP); • ácido pantotênico (vitamina B5); • piridoxina ou piridoxol (vitamina B6); • biotina (vitamina B7); • ácido fólico ou folato ou folacina (vitamina B9); • ácido p-aminobenzoico (Paba ou vitamina B10); • cianocobalamina (vitamina B12); • inositol; • colina. Tiamina (vitamina B1) H2N N+ OH SN N Figura 55 – Estrutura da tiamina (vitamina B1) • Função: tem um papel central no metabolismo energético, especialmente no metabolismo dos carboidratos (respiração tecidual – desdobramento do ácido pirúvico – ciclo de Krebs). Funcional para as membranas das células nervosas e musculares, sendo essencial para a emissão de impulso nervoso. Age no combate à dor. • Metabolismo: absorvida no intestino delgado e transformada,por fosforilação, em coenzima ativa, a tiamina pirofosfato (essa reação ocorre na maioria dos tecidos, principalmente no fígado). • Fontes alimentares: animais e vegetais (gérmen de trigo, vísceras, carnes magras, feijões, ervilha, lentilha, soja, carne de porco, cereais integrais, nozes, gema de ovo, leite, peixes). • Características: é destruída à temperatura elevada em pH acima de 5. Em pH acima de 7 perde rapidamente sua atividade biológica. As perdas no alimento dependerão da interação entre 94 Unidade I temperatura, pH do alimento, quantidade de água, se está clorada ou não. O congelamento exerce pouco efeito em reduções. • Biodisponibilidade: a enzima tiaminase, presente em peixes de água doce, crustáceos crus, pode destruir até 50% da tiamina. Chás também podem disponibilizar fatores antitiamina, a depender da intensidade do calor. • Deficiência: perda de peso, inflamação dos nervos, fraqueza muscular, distúrbios cardiovasculares, beribéri (insuficiência cardíaca e nervosa, neuropatia periférica, edema, falência metabólica), hemorragias digestivas, cianose, psicose de Korsakoff (associada ao consumo de álcool e narcóticos), entre outros. • Toxicidade: dor de cabeça, náuseas, convulsões, fraqueza muscular, arritmia cardíaca e reações alérgicas. Riboflavina (vitamina B2) O O N N N NH OH OH OH HO Figura 56 – Estrutura da riboflavina (vitamina B2) • Função: convertida em coenzimas flavina adenina difosfato (FAD) e flavina adenina monofosfato (FMN), importante como transportador de elétrons na respiração celular. Usada em muitas reações de oxidação-redução (ação antioxidante). Fornecedora de energia (metabolismo de glicose, ácidos graxos e aminoácidos). Desaminação proteica. Ativação da piridoxina (B6) e preservação do ácido fólico (B9). Gliconeogênese. Formação de células vermelhas. Necessária para pele e mucosas saudáveis. Conserva os tecidos, principalmente os do globo ocular. • Metabolismo: fosforilada na mucosa intestinal durante a absorção. Estocada no fígado, no baço, nos rins e no músculo cardíaco. Eliminada pelos rins dependendo da quantidade ingerida. Absorção, transporte, metabolismo e excreção dependem essencialmente da quantidade de proteínas (60%). • Fontes alimentares: vegetais (hortaliças de folhas verdes, espinafre, berinjela, cereais, lêvedo de cerveja) e animais (leite, queijo, ovos, carnes, fígado, rim). 95 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Características: pertence a um grupo de pigmentos fluorescentes amarelos (flavina). Estável ao calor, à oxidação e aos ácidos. Possui baixa solubilidade em água, porém pode ser perdida sob ação de substâncias básicas (exemplo: bicarbonato de sódio) ou quando exposta à luz. É uma das principais vitaminas do complexo B estáveis à cocção. • Biodisponibilidade: absorção aumenta na presença de alimentos. Administração isolada: apenas 15% da vitamina são absorvidos com eficiência. • Deficiência: dermatite escamosa (nasolabial e escroto), lesões nas mucosas (principalmente nos lábios e narinas), fotofobia, glossite, anemia. Niacina ou nicotinamida ou ácido nicotínico (vitamina B3 ou PP) O N NH2 Figura 57 – Estrutura da niacina (vitamina B3 ou PP) • Função: reações de oxidação-redução (coenzimas NAD – adenina dinucleotídeo e NADP – nicotinamida-adenina dinucleotídeo). Participa do recebimento de elétrons de muitos substratos biológicos. Metabolismo do colesterol: importante no controle dos níveis sanguíneos de colesterol. Regulação do apetite. Necessária para o bom funcionamento das glândulas suprarrenais. • Metabolismo: absorvida no intestino. Convertida em coenzimas no fígado. Coenzimas (NAD e NADP) encontradas no interior das células, mitocôndrias e citoplasma dos hepatócitos. • Fontes alimentares: vegetais (oleaginosas – amendoim, legumes, cereais integrais, lêvedo de cerveja) e animais (carnes, fígado, rim, coração, ovo, aves, leite, ostras, sardinhas e outros peixes, como linguado e atum). O triptofano é precursor da niacina (60 mg de triptofano a 1 mg de niacina). Em conjunto dietético, alimentos como leite, leguminosas e outras oleaginosas, como nozes e grãos integrais, são adjuvantes importantes para o fornecimento da niacina. • Deficiência: pelagra, perda de apetite, vômito, fadiga e perda da memória, lesões graves que atingem as paredes do trato digestório e do sistema nervoso central (SNC), pele (alterações na forma de eritema, descamações e pigmentações nos membros), mucosa gástrica (acloridria, gastrite, estomatite, glossite, prejuízos ao processo de digestão-absorção, vômitos, diarreia, perda de apetite e de peso), SNC (desde cefaleia, tremores, perda de memória até demência profunda, pelagra (dermatite, diarreia, demência em alcoólicos, má absorção, idosos e dietas restritivas). 96 Unidade I • Toxicidade: arritmia, aumento de bilirrubina e transaminase, náuseas, vômitos, diarreia. Ácido pantotênico (vitamina B5) HO OH OH H N O O Figura 58 – Estrutura do ácido pantotênico (vitamina B5) • Função: forma a coenzima A, essencial para o metabolismo de ácidos graxos, aminoácidos e carboidratos. Auxilia na formação de anticorpos. Necessária para pele e mucosas saudáveis. • Metabolismo: absorção no intestino delgado, uso em eritrócitos e tecidos, excreção via urinária e 15% por oxidação (pulmão). • Fontes alimentares: vitamina amplamente distribuída nos alimentos (levedura, vísceras, leite, ovos, cereais integrais, batata, brócolis e couve-flor, ervilha, lentilha, salmão). • Características: facilmente decomposto por ácidos ou bases, razoavelmente estável ao cozimento e armazenamento, perdas significativas no processo de refino dos alimentos, solúvel em água e álcool. • Deficiência: deficiência rara (vitamina presente em muitos alimentos). Quando existente, pode provocar sintomas como dor de cabeça, fadiga, redução da coordenação motora, câimbras musculares, fraqueza muscular, distúrbios gastrointestinais, perturbações nervosas, anorexia e diminuição da pressão sanguínea. • Toxicidade: desconforto intestinal leve, diarreia. Piridoxina ou piridoxol (vitamina B6) OH OH HO N Figura 59 – Estrutura da piridoxina (vitamina B6) 97 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Função: importante no metabolismo de aminoácidos, conversão de triptofano em niacina, metabolismo dos lipídeos, síntese de neurotransmissores (serotonina e noradrenalina), síntese de esfingolípidos (mielina – importante estrutura do SNC), ação direta nos receptores (glicocorticoides e glicogênio sintetase), diminuição de tolerância à glicose. • Sistema imunológico: participa na produção de anticorpos. • Sangue: participa na formação das hemácias (células sanguíneas vermelhas). • Fontes alimentares: germén de trigo, levedura, vísceras (fígado), carne de porco, cereais integrais, legumes, batata, banana, aveia. • Características: estável ao calor em meio ácido, instável em soluções alcalinas e em presença de luz, em baixas temperaturas (congelamento) pode ocorrer perdas de até 20%. • Biodisponibilidade: interações com outras substâncias, como alguns aminoácidos que são determinantes aos requerimentos de piridoxina. Algumas substâncias com anticoncepcionais orais e álcool podem sugerir deficiência de piridoxina. • Deficiência: rara. Mas, se ocorrer: causa fraqueza e insônia, fissura nos lábios, inflamação da língua, demência, anemia, neuropatia periférica. Gravidez e lactação (irritabilidade, nervosismo, depressão, neuropatia periférica, convulsões). Biotina (vitamina B7) • Função: coenzima das carboxilases (piruvato carboxilase, acetil-CoA carboxilase), importante para reações bioquímicas, transporte do gás carbônico (CO2). Relacionado ao metabolismo do ácido pantotênico (vitamina B5), ácido fólico (vitamina B9) e cianocobalamina (vitamina B12). • Metabolismo: fácil absorçãono TGI, circulação sanguínea, armazenamento em pequenas concentrações no fígado e nos rins, excretada nas fezes e urina. • Fontes alimentares: vitamina amplamente distribuída nos alimentos (vísceras – fígado, leite, gema de ovo, frutas, hortaliças, cereais integrais). • Biodisponibilidade: avidina – presente na clara de ovo – liga-se fortemente à biotina, interferindo na sua metabolização. • Deficiência: alterações cutâneas, dermatite, glossite, depressão, alucinações, mialgia. 98 Unidade I Ácido fólico ou folato ou folacina (vitamina B9) HO O H N H N OO N NN N H2N OH HO Figura 60 – Estrutura do ácido fólico (vitamina B9) • Função: vitamina hematopoiética (formação e maturação de hemácias e leucócitos) em associação com a vitamina B12. Importante em células de alta atividade celular, com alto poder de replicação, como a medula óssea. Essencial para o funcionamento normal das células. Síntese de ácidos nucléicos (DNA e RNA). Participa do metabolismo de aminoácidos e gorduras. • Metabolismo: poliglutamato à ação de enzimas pancreáticas e intestinais à monoglutamato à absorção da folacina. Armazenada no fígado. • Fontes alimentares: fontes de poliglutamato (principal forma encontrada nos alimentos): feijões, fígado, vegetais de folhas verde-escuras frescos (espinafre, aspargo e brócolis), carnes magras, cereais integrais, lêvedo de cerveja. • Características: instável em pH < 4, estável em pH > 5. • Biodisponibilidade: problemas de absorção (doença celíaca, etilismo) afetam a biodisponibilidade. • Deficiência: alteração no metabolismo do DNA (alterações morfológicas múltiplas em células – eritrócitos, leucócitos, enterócitos, vagina e colo uterino. Deficiências no crescimento. Alterações no TGI. Anemia megaloblástica (a medula óssea produz glóbulos vermelhos e glóbulos brancos gigantes e imaturos). Malformação do tubo neural do feto. Lesões dermatológicas (aumento de homocisteína). Cansaço e fraqueza. Irritabilidade, confusão mental e insônia. 99 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Cianocobalamina (vitamina B12) O O O O O O O O O P O- O H N H N N O N NCN Co+ N NH2 NH2 NH HO OH H2N H2N H2N H2N Figura 61 – Estrutura da cianocobalamina (vitamina B12) • Função: participa de reações essenciais para a manutenção da bioquímica celular. Especial em reações de síntese proteica, como a do DNA e RNA, semelhante ao que acontece com o ácido fólico, sendo as duas vitaminas principais pelo não aparecimento da anemia. Participação do metabolismo dos macronutrientes. Maturação das células vermelhas. Proteção das células (previne a degeneração celular). • Metabolismo: absorção por dois mecanismos (baixa absorção pelo intestino delgado, dependendo apenas dos níveis da dieta; e mecanismo específico que envolve fator intrínseco (glicoproteína produzida pelas células do estômago) dependente de cálcio). Metabolizada pelo fígado. • Fontes alimentares: alimentos proteicos (vísceras, leite, ovos, peixe, ostra, queijo, aveia). • Características: sensível à luz. • Deficiência: perda de apetite, anemia e fadiga, distúrbios gástricos, irritabilidade e degeneração do sistema nervoso (depressão nervosa, entorpecimento e rigidez das extremidades causadas por lesões nos nervos, confusão e perda de memória, fraqueza muscular). Problemas neurológicos e anemia perniciosa: má absorção (ausência de fator intrínseco), indivíduos veganos e idosos. 100 Unidade I Ácido p‑aminobenzoico (Paba ou vitamina B10) • Função: estimula o crescimento dos cabelos. • Fontes alimentares: carnes, fígado, leguminosas, vegetais de folhas escuras. • Deficiência: irritabilidade, falta de memória e apatia. Ácido ascórbico (vitamina C) HO HO HO OH O O Figura 62 – Estrutura do ácido ascórbico (vitamina C) • Função: atenua os efeitos de resfriados e infecções, inflamações na gengiva, doenças estomacais, ação antioxidante no organismo. Grande facilidade de doar e receber elétrons (hidrogênio), atuando como cofator, coenzimas. Importante efeito antioxidante (proteção de substâncias e células do processo oxidativo, especialmente em conjunto com a vitamina E e carotenoides). Produção e manutenção do colágeno. Reduz a suscetibilidade a infecções. Efeitos sobre doenças respiratórias e reações alérgicas (função linfocitária e liberação de histamina). Faz parte do processo de cicatrização. Participa da conversão da folacina em ácido tetraidrofólico. Redução do ferro férrico (Fe+++) e ferroso (Fe++), facilitando a absorção deste mineral. Está incluído na síntese de epinefrina (adrenalina), serotonina e corticoides. • Metabolismo: prontamente absorvida no trato digestivo por transporte ativo e também por difusão (dependendo da concentração da vitamina). Transportada para tecidos e sangue. Em altas concentrações pode ser eliminada via urinária (ácido oxálico). Utilização de dosagens acima da recomendação podem se associar com a formação de cálculos de urato, oxalato ou cistina. • Fontes alimentares: vegetais (frutas – cítricas, goiaba, caju, acerola, morango, outros; hortaliças – couve, pimentão, outros). • Características: elemento hidrossolúvel estável na forma seca. Em solução, facilmente oxidado, especialmente quando exposto à luz e ao calor. A técnica de cocção pode determinar perdas, sendo preferível cocção rápida, em vapor ou em utensílios tampados. Congelamento rápido e refrigeração ajudam a manter a vitamina. O processamento de alimentos pode manter a sua estabilidade (sucos, polpas). 101 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Deficiência: escorbuto (fragilidade dos vasos sanguíneos, petéquias, edema e hemorragia gengival, perda de dentes, osteoporose, imunodeficiência, anemia, fraqueza muscular). Problemas nas gengivas e na pele. • Toxicidade: cálculo renal, necrose tecidual, diarreia osmótica. 4.1.1.3 Função e fontes alimentares As vitaminas do complexo B atuam em processos metabólicos importantes do organismo, sendo normalmente encontradas em alimentos como carnes, fígado, ovos e leite. As vitaminas do complexo B participam dos mais diversos processos no organismo. Protegem nervos e músculos, multiplicação de células, evitam desnutrição e anemias. • Vitaminas libertadoras de energia: tiamina (B1), riboflavina (B2), niacina (B3 ou PP), ácido pantotênico (B5), biotina e piridoxina (B6). • Vitaminas hematopoiéticas: ácido fólico (B9), cianocobalamina (B12), piridoxina (B6) e ácido pantotênico (B5). Já a vitamina C (ácido ascórbico), encontrada principalmente em frutas cítricas, possui como função a defesa antioxidante do organismo. Sua deficiência leva à manifestação do escorbuto (caracterizado por hemorragias e dificuldade de cicatrização). Quadro 6 – Estágios de deficiência de vitaminas Estágio Características Deficiência marginal, latente ou desnutrição subclínica Preliminar Quantidade insuficiente de vitamina na dieta. É afetado pela biodisponibilidade ou aumento das necessidades. Deficiência bioquímica Redução do conjunto de vitaminas. Detectado por exames bioquímicos (enzimas). Deficiência fisiológica Aparecimento de sintomas específicos, como perda de apetite, fraqueza ou fadiga física. Deficiência clínica Sintomas específicos (exemplo: anemia). Prejuízos relevantes à saúde. Adaptado de: Cozzolino (2016); Mahan; Escott-Stump; Raymond (2013); Guyton; Hall (2017); Sizer; Whitney (2003). 4.1.2 Vitaminas lipossolúveis A via metabólica das vitaminas lipossolúveis compreende a ingestão, absorção no intestino delgado com os lipídeos (de 40 a 90% de eficiência na absorção, regulada também pela necessidade), transporte pela corrente sanguínea aos órgãos e tecidos e metabolismo. 102 Unidade I 4.1.2.1 Estrutura química Veja na descrição de cada tipo de vitamina. 4.1.2.2Tipos e classificação Pertencem a essa classe de vitaminas a vitamina A (ácido retinoico ou retinal ou retinol), a vitamina D (calciferol), a vitamina E (tocoferol) e a vitamina K (filoquinona). Ácido retinoico ou retinal ou retinol (vitamina A) OH Figura 63 – Estrutura do retinol (vitamina A) • Função: armazenada no fígado, fundamental para a saúde dos olhos, fortalece as membranas celulares. Sua atividade é propiciada por: retinol e carotenoides. Importante para a visão (integridade da fotorrecepção dos bastonetes – acuidade visual à baixa luminosidade e ao escuro – e dos cones – cor e visão em luz brilhante – da retina: retinol → promove a liberação de energia → ativa o nervo óptico → estímulo nervoso → visão. Crescimento e desenvolvimento do esqueleto e tecidos – ácido retinoico (efeito da síntese proteica e diferenciação das células ósseas e desenvolvimento e manutenção do tecido epitelial). Imunidade: barreira à infecção (diferenciação das células basais em células secretoras de muco) e síntese de linfócitos T. Processo de reprodução: diferenciação celular das células reprodutivas (espermatogênese). Função antioxidante – carotenoides: combate os radicais livres (elétrons em excesso) que danificam a estrutura celular; papel anticarcinogênico; proteção contra doenças cardiovasculares. Pele: necessária à regeneração da pele e mucosas. • Metabolismo: os ésteres de retinol sofrem hidrólise no intestino delgado, depois o retinol é transportado pelo sistema linfático e mobilizado para as necessidades dos tecidos nos rins, músculos e fígado (80-90%), que depende do fornecimento adequado de zinco e proteínas. • Fontes alimentares: animais (fígado, leite, ovos, queijo e outros laticínios, manteiga, óleo de peixe) e vegetais – caroteno/pró-vitamina A (frutas: mamão, manga, melancia, tomate; vegetais: cenoura, folhas verde-escuro, pimentão, entre outros). 103 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Características: degradada pela luz, oxigênio e ácidos. Estável ao calor e à temperatura de cocção. Insolúvel em água, mas solúvel em óleos e gorduras e álcool. • Deficiência: xeroftalmia, lesões na córnea e redução da acuidade visual, cegueira noturna, alopecia (queda de cabelos), perda de apetite, deformidade óssea, diminuição do paladar, diminuição dos linfócitos (disfunção imune), alterações cutâneas (pele seca). Rara no mundo industrializado, mas principal causa de cegueira nas zonas de pobreza. • Toxicidade: secura nas mucosas nasal e olhos, dor e fragilidade óssea, pele seca e fissuras/unhas quebradiças, queda de cabelo, gengivite, irritabilidade, malformações esqueléticas, fraturas espontâneas, hemorragias internas, efeito teratogênico. A hipervitaminose A ocorre por conta de autoprescrição, suplementação, excesso de fontes alimentares. Calciferol (vitamina D) HO Figura 64 – Estrutura do calciferol (vitamina D) • Função: armazenada no fígado, ajuda na absorção de fósforo e cálcio, reduz o risco de doenças renais. Importante para a mineralização óssea e metabolismo do cálcio: estimula a absorção ativa de cálcio, mobiliza cálcio ósseo para o sangue, aumenta a reabsorção renal de cálcio. Metabolismo mineral: essencial no metabolismo e absorção intestinal do cálcio e fósforo, a é importante para a formação dos dentes. • Fontes alimentares: a contribuição dos alimentos é menor quando comparada à síntese pela pele (exposição ao sol). Óleos de fígado de peixe, ovo, manteiga, fígado, leite integral e derivados, sardinha, atum, salmão e arenque. A vitamina D também é produzida pelo nosso organismo, na pele, desde que haja uma exposição mínima aos raios solares. • Características: solubilidade (insolúveis na água, ligeiramente solúveis nas gorduras e nos óleos, solúveis no álcool), estabilidade (destruídas pela luz, pelo oxigênio e pelos ácidos). Compostos cristalizados são relativamente estáveis ao calor, porém pouco estáveis quando em soluções oleosas. 104 Unidade I • Deficiência: deformação dos ossos, cáries dentárias, fraqueza muscular e câimbras. Crianças: raquitismo (ossos não crescem apropriadamente e resulta em pernas arqueadas). Adultos: osteoporose/osteomalacia, associada a fraturas sérias em idosos. Quem é vulnerável? Estudos indicam que cerca de 50% dos norte-americanos apresentam alguma forma de deficiência. Deficiências são mais comuns em locais com pouco sol. Pessoas que possuam problemas na absorção de gorduras (exemplo: fibrose cística). • Toxicidade: hipercalcemia, hiperfosfatemia, cefaleia, náuseas e vômitos, constipação, fraqueza, poliúria, polidipsia. Tocoferol (vitamina E) HO O Figura 65 – Estrutura do tocoferol (vitamina E) • Função: armazenada nos tecidos gordurosos e órgãos reprodutores, alivia cãibras e distensões musculares, previne abortos. Efeito antioxidante: protege as membranas celulares dos radicais livres, os pulmões de agentes poluentes, o DNA, o coração e os ácidos graxos insaturados (linoleico e linolênico), evitando a formação de peróxidos que desencadeiam ação lesiva dos tecidos (estresse oxidativo), e a associação com a vitamina C torna a ação antioxidante mais estável. Vitaminas C, E, A: desempenham mecanismos protetores à oxidação em alimentos e organismos biológicos. As principais doenças em saúde pública (cardiopatias, hipertensão, diabetes, obesidade e câncer) estão relacionadas às reações oxidativas. Membranas celulares: necessária às membranas das células do nosso corpo. Coagulação do sangue: participa dos processos de coagulação do sangue, responsáveis pelo controle das hemorragias. Sistema imunológico: aumenta a resistência às infecções. Retarda os efeitos do envelhecimento. • Fontes alimentares: óleos vegetais de milho, gérmen de trigo, soja, frutas oleaginosas (abacate, amêndoas, nozes e avelã), manteiga, ovos, hortaliças (brócolis). 105 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Características: líquido oleoso, amarelo, insolúvel em água e solúvel em solventes lipídicos. Relativamente estável ao ar, à umidade e à presença de ácidos fortes. Bastante estável ao calor, mas instável à luz. • Biodisponibilidade: diminui a biodisponibilidade das outras vitaminas lipossolúveis. • Deficiência: muito rara, exceto em pessoas que possuem dificuldade em absorver as gorduras. Leva à destruição de eritrócitos (hemólise): anemia em bebês prematuros e alterações do tecido muscular em adultos. Fraqueza muscular e cabelos sem brilho. Filoquinona (vitamina K) O O Vitamina K1 Figura 66 – Estrutura da filoquinona (vitamina K) • Função: armazenada muito pouco em nosso organismo, ajuda na coagulação sanguínea, previne hemorragias e pode ser sintetizada por bactérias no intestino. Promove a síntese de fatores de coagulação (protrombina, fatores VII, IX e X). A coagulação sanguínea é um importante componente de defesa do organismo, que ocorre em 3 etapas: vasoconstrição, aglutinação de plaquetas e formação de trombina. Fator nutricional não isolado no mecanismo de reparação de vasos/tecidos lesados: interação com antioxidantes. • Metabolismo: absorvida no intestino em associação com gorduras dietéticas. Pequena quantidade fica armazenada no fígado e o restante é distribuído para os tecidos. • Fontes alimentares: folhas verdes (brócolis, repolho, alface, couve), animais (queijo, gema de ovo, fígado, leite), óleos vegetais. Filoquinona (K1): presente nas plantas verdes. Menaquinona (K2): produzida por microrganismos, como as bactérias do TGI de várias espécies. 106 Unidade I • Características: solúvel em solventes orgânicos e insolúvel em água. Sensível à luz e lentamente destruída pelo oxigênio. Relativamente estável ao calor. • Deficiência: pode ocorrer em pessoas que possuem dificuldade de absorção das gorduras (Exemplo: fibrose cística, doença de Crohn). Utilização de grande quantidade de antibióticos (destruição da flora intestinal), provocandodiarreias. Sintoma: hemorragia. Detecção: tempo de protrombina (hipoprotrombinemia: tempo de coagulação prolongado). • Toxicidade: anemia hemolítica e hiperbilirrubinemia. 4.1.2.3 Função e fontes alimentares A seguir estão reunidas as características mais importantes das vitaminas lipossolúveis. Quadro 7 – Importância das vitaminas lipossolúveis Vitamina Principais funções Doença resultante da carência Principais fontes A Crescimento do organismo animal e resistência a doenças Cegueira noturna Repolho, fígado, ovos, leite, margarina D Controla o metabolismo do cálcio e do fósforo Raquitismo Ovos, laticínios, óleo de fígado de bacalhau E Antioxidante Infertilidade, aborto, queda de cabelo Óleo de gérmen de trigo, castanha-do-pará, ovos K Fator coagulante Hemorragia Repolho, carne, ovos, tomate, espinafre Fonte: Bolzan (2013, p. 77). 4.2 Minerais São elementos distribuídos na natureza que exercem papel importante nas mais diversas funções do organismo, como formação de enzimas, coenzimas, hormônios e outras substâncias que coordenam isoladamente ou em associação o funcionamento harmônico do organismo. São encontrados no reino animal e vegetal, inclusive nos alimentos, sob diversas formas e concentrações variadas. É um elemento inorgânico. Algumas concentrações de minerais podem ter efeitos contaminadores e nocivos, como o mercúrio, o arsênio, o chumbo, entre outros. 107 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Os minerais, como as vitaminas, não podem ser sintetizados pelo organismo e, por isso, devem ser obtidos por meio da alimentação, sendo considerado um nutriente essencial. Micronutrientes com funções plásticas e reguladoras no organismo devem ser ingeridos diariamente, pois seu papel nas atividades metabólicas é constante. Não são substratos (matéria-prima) do metabolismo energético, ou seja, não fornecem calorias, mas se encontram no organismo desempenhando diversas funções, como na regulação do metabolismo enzimático, manutenção do metabolismo acidobásico, irritabilidade muscular e pressão osmótica. Facilitam a transferência de compostos pelas membranas celulares e composição de tecidos orgânicos. Os minerais são importantes na prática esportiva, uma vez que durante o exercício físico a perda de água pelo suor é sempre acompanhada pela perda de minerais (eletrólitos, de sais, especialmente) como o sódio, cloreto, potássio, magnésio e cálcio. A falta destes minerais pode causar cãibras musculares. As quantidades específicas de cada mineral variam de microgramas a gramas por dia. Então é importante dizer que o excesso na ingestão de um pode acarretar prejuízos na absorção e utilização de outro. Neste fenômeno de interação mineral-mineral, os minerais podem ter interações negativas com outros minerais, afetando potencialmente a absorção intestinal, transporte, utilização e armazenamento. Por exemplo, a absorção de zinco pode ser afetada por suplementação de ferro, enquanto a ingestão em excesso de zinco pode reduzir a absorção de cobre. O consumo de uma alimentação balanceada, com o fornecimento adequado de alimentos, tanto de origem animal quanto vegetal, normalmente é suficiente para suprir as necessidades nutricionais de minerais. O uso não indicado de suplementos deve ser realizado com cautela. Veja a composição elementar do corpo humano: • 96% composto de hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio (proteínas, glicídios, lipídeos e água); • 4% de elementos minerais (1,5% cálcio, 1% fósforo e 1,5% potássio, sódio, magnésio, cobre, zinco, entre outros). 4.2.1 Estrutura química Os minerais são encontrados no corpo e nos alimentos, principalmente na sua forma iônica: • Íons/elementos eletropositivos (cátions): cálcio (Ca+), sódio (Na+), potássio (K+), ferro (Fe+), magnésio (Mg+) e outros. • Íons/elementos eletronegativos (ânios): cloro (cloreto, Cl-), enxofre (sulfato, S-) e fósforo (fostato, P-). 108 Unidade I 4.2.2 Tipos e classificação Constam a seguir os tipos e a classificação dos minerais. Quadro 8 – Classificação e tipos de minerais mais importantes Eletrólitos Importantes na manutenção do equilíbrio hidroeletrolítico Macronutrientes Presentes em maiores concentrações no organismo Sódio Potássio Cálcio Magnésio Cloro Fósforo Enxofre Micronutrientes (minerais em menores quantidades, mas com funções específicas essenciais) Elementos ultratraços (quantidades pequeníssimas, e com funções metabólicas ainda não totalmente elucidadas) Ferro Cromo FlúorZinco Manganês Iodo Fonte: Pinheiro; Porto; Menezes (2005, p. 45). Quadro 9 – Classificação dos minerais em macroelementos, microelementos essenciais e traços Macroelementos Microelementos essenciais Traços Cálcio (Ca) Cobalto (Co) Arsênio (As) Cloro (Cl) Cobre (Cu) Boro (Bo) Enxofre (S) Cromo (Cr) Cádmio (C) Fósforo (P) Estanho (Es) Chumbo (Pb) Magnésio (Mg) Ferro (Fe) Estrôncio (Sr) Potássio (K) Flúor (Fl) Lítio (Li) Sódio (Na) Iodo (I) Mercúrio (Hg) Manganês (Mn) Molibdênio (Mo) Níquel (Ni) Selênio (Se) Silício (Si) Vanádio (Va) Zinco (Zi) Adaptado de: Cozzolino (2016); Mahan; Escott-Stump; Raymond (2013); Guyton; Hall (2017); Sizer; Whitney (2003). Os macrominerais, macroelementos, macronutrientes ou elementos de volume têm a ingestão recomendada determinada, quando estabelecida, em quantidades expressas em mg/dia, como para o cálcio, fósforo (fosfato) e magnésio. O que não ocorre com os eletrólitos (sódio, potássio e cloro). 109 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Já os microminerais ou microelementos essenciais ou micronutrientes ou oligoelementos têm a ingestão recomendada determinada em quantidades reduzidas e são expressas em mg/dia ou µg/dia. Por outro lado, os minerais/elementos/nutrientes traços ou ultratraços têm a ingestão recomendada determinada em quantidades muito reduzidas expressas, quase sempre, em µg/dia. Eletrólitos (sódio, potássio e cloro) Estão dissolvidos no corpo como íons (partículas eletricamente carregadas). • Função: regulam o equilíbrio e distribuição da água, manutenção osmótica dependendo da permeabilidade das membranas das células, diferencial de concentração intra e extracelular, manutenção do equilíbrio acidobásico, transmissão de impulsos nervosos, contração muscular. • Fontes alimentares: sódio (sal de cozinha; produtos industrializados com sal, sais aromatizados, realçadores de sabor e conservantes; alimentos proteicos de origem animal), potássio (frutas, hortaliças, carne fresca e laticínios), cloro (sal de cozinha). Sódio (Na) • Função: importantíssimo regulador de líquidos no corpo, transmissor de impulsos nervosos, pressão arterial, contração de músculos. Age com outros eletrólitos, como o potássio, para manter a pressão osmótica no sangue, plasma e fluidos intercelulares. Manutenção e equilíbrio hídrico no interior do organismo. Transmissão de impulsos nervosos. Relaxamento muscular. Equilíbrio acidobásico. Principal íon (cátion) do fluido extracelular, é essencial à manutenção da pressão osmótica do sangue, plasma e fluidos extracelulares. • Fontes alimentares: trata-se de um elemento muito presente em uma grande variedade de alimentos. É deliberadamente acrescentado à dieta como sal de cozinha (cloreto de sódio – NaCl). • Características: íon de carga positiva encontrado em maior teor nos líquidos extracelulares do organismo humano, em equilíbrio com o íon negativo cloro. • Deficiência: muito rara devido à grande quantidade de sódio presente nos produtos industrializados. • Toxicidade: a dieta humana contém normalmente teores de sódio acima das necessidades, sendo o seu excesso associado com a ocorrência da hipertensão arterial. Cloro (Cl) • Função: age com o sódio e o potássio no equilíbrio hídrico. Também, com estes elementos, atua na pressãoosmótica. • Fontes alimentares: sal de mesa (cozinha), camarão, ostra, peixes, ovos, leite. • Deficiência: fraqueza muscular, perda de apetite, letargia. 110 Unidade I Potássio (K) • Função: íon (cátion) intracelular essencial à síntese de proteínas e metabolismo de carboidratos. Apresenta especial influência na transmissão nervosa, tonicidade intracelular e contração muscular, especialmente da musculatura cardíaca. Papel importante como catalisador no metabolismo energético, metabolismo dos glicídios, armazenamento do glicogênio e das proteínas. Regulação osmótica e equilíbrio hídrico (equilíbrio com o sódio nos líquidos extracelulares; força osmótica para a manutenção do volume hídrico no interior das células). Transmissão nervosa, tonicidade muscular, função renal e contração da musculatura cardíaca. • Fontes alimentares: é encontrado em quase todos os alimentos, sendo os mais ricos e utilizados batata inglesa, carnes, peixes, aves, leguminosas e vegetais crus, que em geral têm alto teor de potássio; dentre as frutas, destacam-se melão, melancia, banana. • Deficiência: fraqueza, sede, problemas cardíacos e fadiga muscular. Cálcio (Ca) É imprescindível seu consumo, pois sem ele os nossos ossos e dentes não seriam rígidos e fortes, sendo também precursor em outras partes do corpo como sangue, sistema nervoso, imunológico, muscular. Sua ingestão está diretamente associada ao consumo de vitamina D. Representa de 1,5 a 2% do peso corporal, sendo que 99% estão presentes nos ossos e dentes e 1% no sangue e fluidos extracelulares. Os ossos representam uma reserva de cálcio, ou seja, conforme necessidade devolve o cálcio para o organismo. Eles são responsáveis pela captura de cálcio no período pós-prandial (pós-alimentação). Com o envelhecimento, ocorre diminuição da retenção óssea de cálcio. • Função: estrutural (formação e manutenção dos ossos e dentes), regulador de reações químicas e orgânicas (contração muscular, coagulação sanguínea, transmissão de impulsos nervosos e transporte na membrana celular), fundamental para o crescimento, fator protetor para a hipertensão, liberação/ativação de enzimas intra e extracelulares, transferência de íons através das membranas celulares, auxilia na coagulação sanguínea (estimula a liberação da tromboplastina das plaquetas do sangue), regulação dos batimentos cardíacos, atuando na liberação de neurotransmissores das junções sinápticas. • Metabolismo: fatores que elevam a absorção de cálcio (estágio de vida: lactação e crescimento aumentam a necessidade, o que amplia a absorção; ácido clorídrico (HCl) do estômago: com os aminoácidos lisina e arginina exercem efeito favorável no pH intestinal, expandindo a absorção de cálcio; ingestão de cálcio com a refeição) e fatores que diminuem a absorção de cálcio (os oxalatos, as frações de fibra dietética e os ácidos graxos saturados de cadeia longa ligam-se ao cálcio e formam complexos insolúveis no lúmen intestinal, dificultando a sua absorção; ácido fítico (fitato) encontrado em sementes e vegetais, tem a capacidade de quelar alguns minerais, 111 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS como o cálcio, prejudicando a sua absorção; dietas hiperproteicas exercem efeito diurético sobre o Ca, aumentando a sua excreção em 50%; fatores como vitamina D (forma ativa), motilidade gastrointestinal excessiva e estresse mental ou físico tendem também a diminuir a absorção de cálcio e elevar a sua excreção; a cafeína, em quantidades elevadas, amplia a excreção urinária do mineral, porém o cálcio eliminado em 24 h é inalterado). • Fontes alimentares: leite e derivados, sardinha, ostra, hortaliças de folhas verde-escuro (folhas de mostarda, couve, brócolis), soja. • Deficiência: osteomalacia (diminuição da ingestão de vitamina D), osteoporose, tetania, raquitismo e hipertensão. • Toxicidade: hipercalcemia, calcificação de tecidos moles (rins), interferência na absorção de ferro, zinco e manganês, constipação (suplementação em idosos). Fósforo (P) Participa da formação dos ossos e dentes, mantém o desempenho do sistema nervoso e muscular, além de participar no processo de obtenção de energia, está na formação dos códigos genéticos (DNA e RNA), composição das membranas celulares. Age com a vitamina D e o cálcio. • Função: estrutural (formação dos ossos, constituinte das células – fosfolipídios), reguladora (regulação do pH, atuação no metabolismo dos macronutrientes, atuação no metabolismo energético – ADP e ATP), fator protetor para a hipertensão, atua na contração muscular. Macroelemento cofator de múltiplos sistemas enzimáticos do metabolismo de carboidratos, lipídeos e proteínas. Responsável por modificações no equilíbrio acidobásico plasmático (tamponamento) e regulação da excreção renal de íons hidrogênio. Importante para mineralização e estrutura do cálcio, síntese de colágeno e homeostase do cálcio. Influencia na regulação metabólica de hormônios (paratormônio, hormônio de crescimento) e na utilização de vitaminas (vitamina D e complexo B). • Metabolismo: absorção regulada pela vitamina D; 1% do peso corporal, sendo que 90% estão nos ossos e o restante na musculatura e fluidos corporais; 80% do teor corporal associado ao Ca estão presentes no esqueleto e dentes, 9% nos músculos e 1% no sistema nervoso. • Fontes alimentares: fontes de proteína (carnes, peixes, ovo, leite, leguminosas – lentilha, ervilha, feijão, oleaginosas – avelã, noz, amendoim, amêndoa). • Deficiência: não é frequente, mas se ocorrer são observadas anomalias neurológica, muscular, esquelética, hematológica (sangue) e renal. • Toxicidade: aumento do hormônio paratireoidiano leva a uma redução na relação Ca:P, o que provoca redução da massa óssea e, consequentemente, fragilidade óssea. 112 Unidade I Magnésio (Mg) • Função: papel fundamental em diversas reações intracelulares; função importante na excitabilidade muscular e nervosa por manter o potencial elétrico das membranas (relaxante muscular); síntese de DNA e RNA; distribuição de sódio, potássio e cálcio; necessário para a lipólise e oxidação de ácidos graxos, biossíntese ou inativação de esteroides, colesterol e hormônios da tireoide; interação dinâmica entre cálcio (promotor) e magnésio (inibidor); contração muscular e coagulação sanguínea; regulação da pressão arterial e funcionamento dos pulmões; fixação do Ca no esmalte dos dentes (prevenção de cáries); estabilização da estrutura de ATP; fator protetor para a hipertensão. • Metabolismo: depois do potássio, é o segundo mineral mais abundante encontrado nos fluidos intracelulares: 60% do magnésio se encontram nos ossos, 26% nos músculos e o restante nos tecidos moles e fluidos corporais. • Fontes alimentares: hortaliças de folha verde (constituinte da clorofila), leguminosas (lentilha, ervilha, feijão), oleaginosas (castanha-de-caju, amendoim), proteína animal (carnes em geral, ovos, leite), chocolate, cereais integrais. • Biodisponibilidade: cálcio contido nos alimentos reduz a biodisponibilidade (proporção adequada 2:1 cálcio: magnésio na dieta), excesso de sódio e cálcio aumenta a excreção renal, dietas hiperproteicas elevam necessidade e diminuem absorção, dietas hiperlipídicas inibem a absorção, dietas hiperglicídicas facilitam a absorção, lactose favorece a absorção e excesso de fibras reduz a absorção. • Deficiência: rara, mas se ocorrer apresenta os seguintes sintomas: tremores, espasmos musculares, fraqueza muscular, letargia, mudança de personalidade, depressão, irritação, anorexia, náusea e vômitos, ataque cardíaco. Situações que podem causar deficiência aguda: doença renal, terapia diurética, má absorção, hipertiroidismo, pancreatite, diabetes, distúrbios das glândulas paratireoidianas, estresse pós-cirúrgico, raquitismo resistente à vitamina D. • Toxicidade: improvável, pois os rins controlam a homeostase (equilíbrio)do magnésio corporal (em suplementação ou consumo acima do normal, aumenta a excreção urinária, mantendo os níveis séricos constantes; e no caso de deficiência eleva retenção e diminui excreção. Tanto que a excreção urinária é um dos métodos de avaliação de reserva). Se ocorrer, inibe a calcificação óssea e há relatos em pacientes com insuficiência renal com depressão do sistema nervoso central, anestesia e até paralisia. Enxofre (S) Estudado por muito tempo como mineral (inorgânico), funciona quase que totalmente como um componente de molécula orgânica. • Função: antioxidante estrutural, atuando como componente de moléculas orgânicas (vitaminas, como tiamina, biotina e ácido pantotênico; aminoácidos, como cistina, cisteína e metionina 113 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS (importantes para unhas, pele e cabelo); anticoagulante, como heparina), formação de mucoproteína, atividade enzimática e metabolismo energético através do grupo sulfidrila livre (-SH) e reações de detoxificação. • Fontes alimentares: proteína animal (carnes, aves, peixe e ovos), brócolis e couve-flor. • Deficiência: rara, mas se ocorrer pode apresentar sintomas como cálculo renal de cistina e cistinúria. • Toxidade: rara. Ferro (Fe) • Existente em duas formas: o inorgânico (vegetais, ovos e leite) e o orgânico (carnes e peixes). Possui baixa taxa de absorção, porém se for ingerido com vitamina C, sua taxa de absorção aumenta consideravelmente. Participa de funções importantes como: composição do DNA, cofator enzimático, constituição sanguínea, colágeno, neurotransmissor. • Função: transporte de O2 e CO2 no sangue por meio da hemoglobina, síntese de purinas (componente estrutural do DNA e RNA), síntese de neurotransmissores (carnitina e colágeno), envolvimento na função imunológica e desenvolvimento cognitivo, conversão de β-caroteno em retinol (vitamina A), antioxidante, essencial para a formação das células vermelhas e importante na transferência de CO2. • Metabolismo: elemento presente em vários compartimentos do organismo. O sangue comporta 70% do ferro corporal e a hemoglobina é responsável pelo transporte de oxigênio para os tecidos em atividade. Nos tecidos corporais, a mioglobina é responsável por fixar o oxigênio nas fibras musculares cardíacas e músculo esquelético. O ferro é também armazenado (ferritina, hemossiderina e transferrina). O ferro heme, de origem animal, tem maior velocidade de absorção que o ferro não heme, predominantemente de origem vegetal. • Fontes alimentares: animal (fígado, coração, rim, carnes, gema do ovo, ostra, peixes) e vegetal (leguminosas, frutas secas, melaço escuro, cereais enriquecidos, vinho, espinafre, couve, beterraba). • Características: existem duas formas, a férrica (Fe2+) e a ferrosa (Fe3+). • Biodisponibilidade: o ferro encontra-se nos alimentos nas formas heme (presente na hemoglobina e mioglobina da carne e tem melhor absorção) e não heme (localiza-se nos vegetais e tem menor absorção). A necessidade de Fe pode ser afetada pela absorção do ferro, regulada pelo estoque de Fe corporal em indivíduos saudáveis e pela acidez gástrica (consumo de antiácidos, patologias como acloridria e gastrectomia parcial levam à redução da absorção). Melhoradores da absorção de ferro: tecido animal (carnes, peixes e aves fornecem ferro heme e promovem a absorção do ferro não heme), ácido ascórbico (vitamina C) reduz o ferro dietético na forma férrica para a forma ferrosa e vitamina A diminui o efeito inibidor de fitatos e polifenóis. Inibidores da absorção de ferro: cálcio (inibe a absorção de Fe quando ingeridos na mesma refeição), fitato (ácido fítico – 114 Unidade I presente em leguminosas e grãos – inibe a absorção do ferro não heme) e polifenóis (encontrados em chá, café, ervas e vinho tinto – o ferro liga-se ao tanino, formando um complexo insolúvel que prejudica a absorção do Fe). • Deficiência: anemia (palidez cutânea, fraqueza e fadiga, tontura e redução da capacidade cognitiva), baixa resistência às doenças, controle de temperatura do corpo afetado. Atletas do gênero feminino apresentam maior risco, como corredoras de maratonas e esportes de resistência, modalidades nas quais ocorre aumento das perdas de ferro durante as condições de estresse do treinamento. • Toxicidade: aumento de radicais livres, com elevação do risco de doenças cardiovasculares e câncer, principalmente em idosos, e retardo do crescimento em crianças. Zinco (Zi) Mineral essencial para a função de mais de 300 enzimas (metabolismo de CHO, PTN, lipídeos). E é importante para a ação antioxidante. • Função: estrutural (enzimas, proteínas e ácidos nucleicos – RNA e DNA), enzimática (ativação da ação das enzimas) e reguladora (fator de crescimento, atividade neural, síntese de macronutrientes, replicação do DNA, ação de hormônios, ação imunológica e cicatrização). Microelemento que exerce funções específicas atuando no crescimento e replicação celular, função fagocitária, imunitária celular e humoral, maturação sexual, fertilidade e reprodução. Atua na estabilização de lisossomas nos processos de síntese proteica e de membrana para a circulação de elementos celulares. • Metabolismo: absorção ocorre em todo o intestino delgado, podendo variar de 20 a 50% em dieta adequada. • Fontes alimentares: ostra, carne bovina magra, fígado, aves, peixes, leite e derivados, cereais de grãos integrais, feijões, oleaginosas (noz-pecã, amendoim). • Biodisponibilidade: fatores facilitadores da absorção de Zn (alimentos ricos em proteínas – o Zn proveniente de alimentos de origem animal é cerca de 4 vezes mais absorvido do que em alimentos vegetais) e fatores inibidores da absorção de Zn (alimentos vegetais podem conter alto teor de fitatos e fibras que interferem de forma negativa na absorção do Zn; alta relação ferro:zinco (3:1), que resulta em menor eficácia da absorção do Zn, com saturação e efeito competitivo; cálcio, em presença de fitato, constitui um complexo Ca-Zn-fitato, insolúvel, prejudicando a absorção). • Deficiência: retardo do crescimento e da puberdade (maturação sexual), perda de apetite, alteração no paladar (hipogeusia), hipogonadismo, dermatites, dificuldade para cicatrização, distúrbios comportamentais (letargia mental, depressão), redução da atividade imunológica (infecções), diminuição no crescimento e perda de cabelo. Pacientes de risco: alcoólicos, grávidas e idosos. • Toxicidade: rara, mas se ocorrer são observados os seguintes sintomas, febre, náusea, vômito, diarreia. Há relatos de pacientes com insuficiência renal em hemodiálise, por conta da contaminação pelo fluido da diálise. 115 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Iodo (I) • Função: estrutural nos hormônios T3 e T4. Síntese da tiroxina que regula o metabolismo celular e controle da taxa metabólica basal (TMB). • Fontes alimentares: sal iodado, água potável, frutos do mar (camarão, ostra, lagosta), peixe de água salgada (sardinha, salmão, atum, arenque linguado), peixes de água doce (menor teor: dourado, pintado). O sal grosso não é boa fonte de iodo, pois evapora durante o processo de secagem da água do mar. • Deficiência: quando há redução do consumo de sal iodado (cretinismo – deficiência durante o desenvolvimento fetal – e bócio: diminuição da taxa metabólica, ganho de peso, pescoço gordo e cabelos secos). • Toxicidade: hipotiroidismo, bócio, hipertiroidismo. Cromo (Cr) • Função: reguladora, pois potencializa ação da insulina e influencia o metabolismo dos macronutrientes e energia. Associado com o metabolismo da glicose, melhora a absorção deficiente da glicose pelos tecidos. • Fontes alimentares: lêvedo de cerveja, ostra, fígado, batata, água potável e cereais integrais. • Deficiência: resistência à insulina e às anormalidades lipídicas. Má tolerância à glicose com o aumento da taxa de colesterol. • Toxicidade: improvávelvia alimento. Lesões de pele em atletas e levantadores de peso, por conta da suplementação com picolinato de cromo para melhoria da composição corporal, resistência e aumento de força. Manganês (Mn) • Função: estrutural (componente de enzimas e tecido ósseo e conectivo) e reguladora (metabolismo de lipídeos e carboidratos). Componente enzimático no metabolismo geral. • Fontes alimentares: café, chá instantâneo e grãos integrais. • Deficiência: perda de peso, dermatite temporária, alteração da cor do cabelo, crescimento lento de cabelo e pelos, anomalias ósseas. • Toxicidade: sintomas semelhantes à doença de Parkinson. 116 Unidade I Flúor (Fl) Como o iodo é considerado regulador da tireoide, o potássio atua no sistema nervoso, o zinco no sistema imunológico e o magnésio no sistema muscular. O flúor é importante para o depósito de cálcio nos dentes. Todavia, existe controvérsia na sua classificação como essencial, pois há dúvidas quanto à sua função metabólica de ser indispensável à saúde dentária. • Função: aumenta a resistência às cáries (efeitos benéficos no esmalte dental e agente antibacteriano na cavidade bucal) e auxilia o cálcio na saúde dos ossos. • Fontes alimentares: água potável e alimentos processados com água potável. • Deficiência: por ser considerado sem função metabólica ainda, não pode haver deficiência verdadeira que resulte em doença. Contudo, pode ser observado aumento da incidência das cáries dentárias. • Toxicidade: efeito estético (descoloração, manchas claras, lascas nos dentes). Cobre (Cu) • Função: estrutural (componente de enzimas: metabolismo do ferro, metabolismo das proteínas – colágeno e elastina – cofator em enzimas essenciais ao crescimento, desenvolvimento –, antioxidante). Exerce principalmente papel bioquímico catalítico. Importante para o sistema imune, maturação das células vermelhas e brancas do sangue, evolução óssea, transporte do ferro, metabolismo do colesterol, desenvolvimento cerebral. • Metabolismo: maior concentração no fígado, cérebro e coração. • Fontes alimentares: fígado, ostras, carne de músculo, chocolate (meio amargo e em pó), ameixa seca. Concentrações variáveis nos alimentos, dependendo de sua quantidade no solo. Frutos do mar, vísceras, cacau, cereais integrais, nozes e sementes apresentam maiores quantidades. Água potável pode ter maiores ou menores teores de Cu. • Biodisponibilidade: disponibilidade do Cu fornecido pela dieta varia de 65 a 70% (depende da forma química e da interação com outros elementos, como zinco, selênio, cádmio, fibras, fitatos e taninos). As interações competitivas entre os minerais não exercem nenhum efeito quando as doses estão de acordo com as necessidades individuais. Aumentos modestos nas quantidades ingeridas de um mineral podem não resultar em efeitos graves. Suplementações excessivas podem gerar efeitos adversos negativos quando não for obtida a proporção adequada entre os nutrientes. • Deficiência: rara, mas se ocorrer podem ser observados os seguintes sintomas: anemia e alterações ósseas. Risco: bebês alimentados com leite de vaca. 117 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • Toxicidade: considerada impossível via alimentação, mas pode ocorrer intoxicação por suplementação excessiva ou utilização de sais de cobre na agricultura. Pode gerar cirrose hepática e anormalidades na formação de hemoglobina. Selênio (Se) • Função: estrutural (componente de enzimas: glutationa peroxidase – antioxidante – e enzima conversora de T4 em T3 – forma mais ativa). • Fontes alimentares: dependente do teor no solo cultivado e na água (castanha-do-pará, peixe de água salgada – sardinha, salmão, atum, arenque, linguado, frutos do mar – vieiras, ostras, mexilhão – fígado). • Deficiência: aumento do colesterol plasmático e do risco de doença cardiovascular. • Toxicidade: alterações cutâneas e das unhas, cárie dental e anormalidades neurológicas. Molibdênio (Mo) • Função: estrutural (componente de enzimas). • Fontes alimentares: leguminosas (feijões, lentilha), cereais integrais, leite e derivados, hortaliças de folhas verde-escuro. • Deficiência: não foi estabelecida para humanos, com exceção de pacientes com terapia nutricional parenteral. • Toxicidade: sintomas semelhantes à gota. 4.2.3 Função e fontes alimentares A presença de minerais nos alimentos é muito variável, pois depende de diversos fatores, sendo os mais importantes a composição do solo, no caso das plantas, e a dieta, na hipótese dos alimentos de origem animal. São exemplos de elementos minerais essenciais: cálcio, fósforo, magnésio, ferro, zinco, iodo, selênio. Possuem funções estrutural (enzimas, proteínas, hormônios, ácidos nucleicos), enzimática (ação da enzima) e reguladora (atividades das enzimas, balanço ácido-base, atividade muscular, ação hormonal, ação imunológica, anabolismo e catabolismo de macronutrientes, impulso nervoso). A biodisponibilidade de minerais é um aspecto importante a ser considerado por conta da proporção do alimento ingerido e efetivamente absorvido, após o seu transporte ao local de atuação e conversão para a sua forma ativa, ainda mais quando se considera que alguns estão presentes em quantidades muito pequenas nos alimentos, como elementos traços. 118 Unidade I Há competição entre os nutrientes em consequência do desequilíbrio da dieta, tanto um nutriente em excesso ou falta pode alterar ou prejudicar a absorção do outro. Os fatores inerentes ao organismo que influenciam a biodisponibilidade são aqueles que alteram a absorção intestinal, perdas, utilização em diversos estados fisiológicos, estados patológicos diversos, alimentos ricos em fibras, entre outros. Já os fatores inerentes aos alimentos são sua composição química, interações entre os minerais, preparo culinário, características do solo de cultivo, ação de agentes quelantes, como ácido fítico, ácido oxálico etc. 4.3 Água É essencial para a vida na Terra, além de ser a substância presente em maior quantidade em quase todos os seres vivos e alimentos. Desta forma, ela desempenha inúmeras funções, como: • servir de meio para reações de compostos químicos; • interagir com outras substâncias diluindo-as; • possuir substâncias nutritivas e servir como agente excretor de impurezas; • ser usada nas mais variadas atividades do cotidiano dos microrganismos aos homens; • ser ambiente da maioria de espécies existentes; • estabilizar a temperatura do corpo; • transportar nutrientes e outras substâncias; • ser reagente e meio de reação; • ser componente estrutural, fornecendo forma às células; • ser essencial para os processos de digestão, absorção e excreção; • ser componente intra ou extracelular em vegetais e animais. Apesar de ser o componente alimentar mais abundante, é com frequência o mais deixado de lado. Reconhecemos rapidamente nossa necessidade biológica em beber água, mas há uma tendência em negligenciar a presença de grandes quantidades de água em nossos alimentos sólidos. Não é difícil estimar, portanto, a importância da participação dos alimentos sólidos sobre a ingestão total de água. 119 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Tabela 9 – Porcentagem (%) de água presente em vários alimentos Alimento Água em % (p/p) Alimento Água em % (p/p) Alface 95 Queijo 37 Tomate 95 Pão branco 35 Repolho 92 Salame 30 Brócolis 92 Compotas 28 Cenoura 90 Mel 20 Batata 90 Frutas secas 18 Frutas cítricas 87 Margarina, manteiga 16 Maçã 85 Farinha de trigo 12 Cereja 85 Macarrão seco 12 Carne crua de frango 72 Leite em pó 4 Carne magra e crua de gado 60 Adaptado de: Coultate (2004). Saiba mais A fim de obter informações adicionais sobre a água, leia a diretriz 7, entre as páginas 85 e 88, do Guia Alimentar, versão 2008, a seguir: BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Atenção à Saúde.Departamento de Atenção Básica. Guia Alimentar para a População Brasileira: promovendo a alimentação saudável. Brasília: Ministério da Saúde, 2008. Disponível em: <http://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/guia_alimentar_populacao_ brasileira_2008.pdf>. Acesso em: 16 abr. 2019. E na versão 2014, entre as páginas 85 e 87, em: BRASIL. Ministério da Saúde. Secretaria de Atenção à Saúde. Departamento de Atenção Básica. Guia Alimentar para a População Brasileira. 2. ed. Brasília: Ministério da Saúde, 2014. Disponível em: <http://portalarquivos2.saude.gov.br/images/pdf/2014/novembro/05/ Guia-Alimentar-para-a-pop-brasiliera-Miolo-PDF-Internet.pdf>. Acesso em: 28 fev. 2019. 120 Unidade I Propriedades físico‑químicas Substância polar formada por uma molécula de oxigênio e duas de hidrogênio (H2O). O H H δ- δ+ δ+ Figura 67 – Estrutura da molécula de água com as cargas elétricas A molécula tem estrutura em forma de tetraedro. Cada molécula de água é capaz de fazer ligações do tipo pontes de hidrogênio com quatro outras moléculas de água. Grande capacidade de ligação entre si por meio das pontes de hidrogênio, o que dá estabilidade à substância. Devido a sua estrutura em pontes de hidrogênio tridimensional, tem altos pontos de fusão e ebulição, necessitando de quantidade maior de energia para quebrar as pontes de hidrogênio intramoleculares. O ponto de fusão é 0,0 °C e o ponto de ebulição é 100,0 °C. É insípida (sem sabor), inodora (sem cheiro) e incolor. Única a se apresentar em três estados físicos diferentes: sólido, líquido e vapor. Possui densidade moderadamente baixa e capacidade de se expandir na solidificação, o que pode resultar em dano estrutural ao alimento quando congelado. A água aumenta 9% do seu volume enquanto congela e a glicose retarda a formação do cristal de gelo em produtos como sobremesas congeladas. O ser humano e a água É o componente mais abundante do organismo, mas o percentual (%) de água corporal diminui significativamente com a idade. No feto representa 95% do peso corporal, enquanto no adulto de 50 a 70% (cerca de 35 a 45 litros). Exemplo: em um homem adulto de 70 kg, há, aproximadamente, 42 litros de água, sendo 23 litros contidos dentro das células (intracelular) e 19 litros compreendem a água do plasma, secreções, linfa e água entre e ao redor das células (extracelular). A porcentagem de água varia entre os indivíduos, dependendo da proporção de músculo e tecido adiposo. Tecidos que não contêm gordura: 60 a 80% água/peso. Pode ser estabelecida a seguinte relação: se há aumento da gordura corporal (tecido adiposo), observa-se diminuição da água e, se há aumento da massa muscular (tecido muscular), observa-se aumento da água. O organismo obtém água pela ingestão de líquidos, pela água contida nos alimentos e pela água metabólica (oxidação de carboidratos, aminoácidos e lipídeos). O corpo perde água diariamente pela urina, fezes, pele, trato respiratório. 121 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Tabela 10 – Perda diária de água (mL) do corpo humano Perda diária de água (mL) Temperatura normal Temperatura quente Exercício prolongado Urina 1.400 1200 500 Fezes 100 100 100 Pele 100 1.400 5.000 Trato respiratório 350 250 650 Total 2.300 3.300 6.600 Adaptada de: Guyton; Hall (2017). Quadro 10 – Os efeitos da perda de peso em água no organismo Perda de peso corpóreo (%) Efeitos 1 - 5 Sede, desconforto, economia de movimentos, perda de apetite, ressecamento da pele, impaciência, aumento das batidas cardíacas e náuseas. 6 - 10 Tontura, dor de cabeça, respiração ofegante, formigamento dos membros, ausência de saliva, distúrbio da fala, inabilidade em andar. 11 - 12 Delírio, formigamento generalizado, inchaço da língua, perda de deglutição, perda de audição, visão ofuscada, insensibilidade cutânea. Adaptada de: Guyton; Hall (2017). A água participa ativamente de reações bioquímicas; componente estrutural, fornecendo forma às células; manutenção da homeostasia; transporte de gases, alimentos e produtos do metabolismo celular; lubrificação de tecidos (articulações), possibilitando menor atrito nos movimentos; solventes de substâncias: açúcares, álcool, aldeído, cetona, íons inorgânicos. É essencial nos processos de digestão, absorção e excreção, além de fundamental para homeotermia (manutenção de temperatura) e na manutenção da pressão ocular. Proteção ao feto na gestação. O homem pode sobreviver por alguns dias sem comida, mas somente de 2 a 5 dias sem água. Atividade de água (aw ou aa) e umidade relativa (UR) A atividade de água de um alimento ou solução pode ser definida como a razão entre a pressão de vapor de água do alimento (p) e a pressão de vapor da água pura sob uma mesma temperatura (po), expressa da seguinte forma: aw = p/po. A referida atividade também pode ser obtida pela divisão da umidade por 100, ou seja, aw = UR/100. Varia de 0 (completamente seco) a 1 (água pura). 122 Unidade I A suscetibilidade do alimento ao crescimento microbiano se relaciona com o teor de água presente. A quantidade de água de um alimento não é, por si própria, a principal determinante da estabilidade. O importante é a disponibilidade de água para os microrganismos, e não a sua abundância. O crescimento microbiano, velocidade das reações enzimáticas e não enzimáticas são afetadas pela atividade de água. Apesar da deterioração de um alimento depender da presença de água, ela é resultante do crescimento de microrganismos, da atividade enzimática e de reações químicas. A perecibilidade designa a facilidade com que o alimento se deteriora. Normalmente, um alto conteúdo de água nos alimentos leva a uma alta taxa de deterioração. Mas, por outro lado, observa-se que vários alimentos com o mesmo teor de água diferem significativamente neste quesito. A água pode estar presente nos alimentos sem estar disponível para o crescimento microbiano ou para as reações. O total de água nos alimentos é a soma da água ligada e da água livre. A água ligada está intimamente ligada às moléculas constituintes do alimento (exemplo: água incorporada à proteína, fazendo parte dela), não podendo ser removida ou utilizada para qualquer tipo de reação. Não apresenta desenvolvimento microbiano e demonstra menor mobilidade. E a água ligada a componentes sólidos do alimento não se comporta como água pura. A água livre está disponível para as reações físicas (evaporação), químicas (escurecimento) e microbiológicas, tornando-se a principal responsável pela deterioração do produto. Constituí 95% da água total. A atividade de água representa a quantidade de água livre nos alimentos: • determina o quanto a água está disponível no alimento; • depende do grau de mobilidade da água disponível no alimento; • estabelece boa correlação com as velocidades de crescimento microbiano e outras reações de deterioração; • significa bom indicador quanto à estabilidade de um produto e sua segurança microbiológica. Os parâmetros utilizados são (SENAC, 2001): • a w := 1,00, significa água pura e não há nutrientes; • aw = 0,99, já existe um mínimo de nutrientes; • aw = 0,60, não existe mais água livre que favoreça o aparecimento de bactérias, mas certos fungos podem se desenvolver; 123 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS • aw = 0,00, não existe água livre, mas há nutrientes (solutos). Com a diminuição da aw, conserva-se melhor o alimento, impedindo a proliferação de microrganismos e escurecimento, o que aumenta a vida de prateleira (shelf life, validade). Um exemplo característico deste processo é a salga de alimentos, utilizada desde a Antiguidade. A umidade é o teor de água dos alimentos que pode ser removido por processos convencionais de secagem ou evaporação. Os alimentos podem ser classificados quanto à atividade de água: • baixa umidade (< 20%): aw até 0,60;• umidade intermediária (20 a 40%): aw de 0,60 a 0,90; • alta umidade (> 40%): aw acima de 0,90, ou seja, os alimentos com alta umidade são facilmente contaminados por microrganismos. Tabela 11 – Umidade e atividade de água típicas de alguns alimentos Alimento Umidade, % p/p aw Carne fresca 60 0,98 Queijo 37 0,97 Compotas 28 0,88 Salame 30 0,83 Frutas secas 18 0,76 Mel 20 0,70 Macarrão seco 12 0,50 Fonte: Bolzan (2013, p. 35). A velocidade das reações químicas e bioquímicas, desejáveis ou não, que ocorrem durante o armazenamento de alimentos depende, principalmente, da atividade de água. A seguir consta representação esquemática das velocidades relativas às transformações em função da atividade de água dos alimentos. Podemos observar que as reações de escurecimento não enzimático são desfavorecidas aproximadamente nas faixas de atividade de água menor que 0,25 e maior que 0,80. A oxidação lipídica, por sua vez, começa a aumentar na faixa entre 0,25 e 0,8, também é a única reação que ocorre em atividade de água menor que 0,25. Outra reação, de grande importância na preservação da qualidade dos alimentos, é o escurecimento enzimático; a velocidade dessa reação aumenta com a atividade de água entre aproximadamente 0,25 e 0,8, diminuindo em seguida, face à redução da concentração dos “reativos”. 124 Unidade I A atividade de água é um “mapa” para predizer que tipo de reação ocorrerá baseado na composição do produto. Ve lo ci da de re la tiv a da s r ea çõ es e d o cr es ci m en to d e m ic ro rg an ism os 1 - Oxidação de Lipídeos (rancificação) 2 - Isoterma de absorção de umidade 3 - Escurecimento não enximático 4 - Atividade enximática 5 - Crescimento de fungos 6 - Crescimento de leveduras 7 - Crescimento de bactériasAtividade da água 0,25 0,8 7 6 543 2 1 Figura 68 – Velocidades relativas das transformações em função da atividade de água dos alimentos Resumo Observamos muitos aspectos relativos à composição dos alimentos, principalmente da interface entre os alimentos e os nutrientes e o quão importante é esta relação para a atuação do nutricionista. Fizemos um panorama geral de vários eventos que ocorrem ao longo dos últimos séculos, relativos à perspectiva histórica do estudo dos nutrientes, desde as descobertas iniciais no século XVII até o surgimento de inúmeras tabelas de composição dos alimentos, utilizadas até hoje em vários campos da Nutrição. Conseguimos estabelecer a definição de nutrientes e realizar a caracterização química dos componentes alimentares. Além disso, vimos a classificação dos nutrientes (macro e micronutrientes) e grupos alimentares, tanto os propostos com base na pirâmide dos alimentos, quanto a nova proposta do Ministério da Saúde (MS). Estudamos, de forma geral, os principais cálculos de composição centesimal, tratando das principais análises e o dimensionamento dos macronutrientes (carboidratos, lipídeos e proteínas) nos alimentos. Definimos alimento-fonte, alimento boa-fonte, alimento excelente-fonte e apresentamos os parâmetros para avaliação. 125 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS Na sequência, apresentamos os carboidratos e as fibras alimentares (quanto à sua estrutura química, tipos e classificação, função e fontes alimentares. Logo em seguida, as proteínas e os lipídeos da mesma forma. E ainda as vitaminas (hidrossolúveis e lipossolúveis) e os minerais, seguindo o mesmo roteiro. Aqui, especificamente, foi possível perceber quão importante são os nutrientes para o homem, como contribuem para a nossa saúde, como podemos obtê-los por meio dos alimentos em uma alimentação equilibrada e saudável, e como as diversas reações que ocorrem nos alimentos têm influência no processo de alimentação e nutrição. Por fim, vimos a importância da água para tantas atividades e funções no corpo humano, incluindo a atividade da água e sua relação para a conservação dos alimentos. Exercícios Questão 1. Os carboidratos possuem diferentes classificações em relação ao número de moléculas de sacarídeos. Na digestão dos carboidratos, suas moléculas são subdividas por enzimas digestivas para que possam ser absorvidos pelo intestino e aproveitados nutricionalmente para diversas funções, como a manutenção da integridade do tecido nervoso, única fonte de energia para o cérebro, entre outros. Assim, em um exemplo de digestão de um café da manhã contendo pão, leite e mamão, assinale os tipos de carboidratos presentes nestes alimentos, e seus produtos finais a serem absorvidos, respectivamente. A) Glicogênio (produto final = glicose), lactose (produto final = glicose + galactose) e frutose. B) Maltodextrina (produto final = maltose), lactose (produto final = glicose + galactose) e sacarose (produto final = glicose + frutose). C) Amido (produto final = glicose), lactose (produto final = glicose + galactose) e frutose. D) Amido (produto final = glicose), lactose (produto final = glicose + galactose) e rafinose (produto final = galactose + glicose + frutose). E) Amido (produto final = maltose), lactose (produto final = glicose + galactose) e frutose. Resposta correta: alternativa C. Análise das alternativas A) Alternativa incorreta. Justificativa: glicogênio (produto final = glicose), lactose (produto final = glicose + galactose) e frutose, mas o glicogênio é armazenado no fígado e no músculo; possui grande importância para a 126 Unidade I manutenção dos níveis séricos de glicose durante a produção de energia imediata para as contrações musculares e durante período prolongado de jejum, como no sono, ou seja, é formado no corpo, e não consumido nos alimentos. B) Alternativa incorreta. Justificativa: maltodextrina (produto final = maltose), lactose (produto final = glicose + galactose) e sacarose (produto final = glicose + frutose), mas a maltodextrina é o resultado da hidrólise do amido de milho ou fécula, e não do pão. C) Alternativa correta. Justificativa: amido (produto final = glicose), lactose (produto final = glicose + galactose) e frutose. D) Alternativa incorreta. Justificativa: amido (produto final = glicose), lactose (produto final = glicose + galactose) e rafinose (produto final = galactose + glicose + frutose), mas as principais fontes de rafinose são açúcar de beterraba e melaço de cana-de-açúcar. E) Alternativa incorreta. Justificativa: a maltose é um subproduto do amido, mas que é “quebrado” em glicose no intestino para ser absorvido. Questão 2. Uma alimentação equilibrada proporciona os combustíveis essenciais para o funcionamento adequado de nosso organismo e a manutenção da saúde, como síntese de novos tecidos e o reparo das células existentes. Isso ocorre devido aos nutrientes provenientes dos alimentos que consumimos em nosso dia a dia, que a partir de processos fisiológicos e bioquímicos se tornam essenciais para a sobrevivência dos seres vivos. Os nutrientes presentes em nossa dieta são diversos, cada um com uma função específica e essencial. Basicamente, eles podem ser classificados em nutrientes que fornecem energia, os macronutrientes (carboidratos, lipídeos e proteínas) e nutrientes que não fornecem energia, os micronutrientes (vitaminas e minerais). Com base no texto, analise as afirmativas. I – As proteínas têm um importante papel estrutural, além do fornecimento de energia. Cada grama de proteína fornece aproximadamente 9 kcal. II – Os carboidratos apresentam ação poupadora da proteína. Uma vez ingeridos em quantidade adequada, fornecem a energia necessária para o funcionamento do organismo, permitindo que a proteína desempenhe sua função construtora. III – As proteínas encontradas nas leguminosas, oleaginosas e hortaliças são consideradas de alto valor biológico, e quando consumidas diariamente supremtodas as necessidades proteicas do organismo. 127 COMPOSIÇÃO DOS ALIMENTOS IV – Apesar de grande importância no fornecimento energéticos – são tidos como a fonte energética mais concentrada –, os lipídeos são considerados precursores de vitaminas e hormônios. V – Os nutrientes, quando oxidados nas células, fornecem a energia e o calor que necessitamos. Entre esses nutrientes encontramos os CHO, as proteínas, os lipídeos, as fibras, as vitaminas e os minerais. É correto o que se afirma em: A) I e III. B) II e IV. C) III e IV. D) II e III. E) II e V. Resolução desta questão na plataforma.