AULA QUIMICA CULINARIA 5 CARBOIDRATOS 3 REACOES

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09/05/2016 
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Universidade Federal do Ceará 
Instituto de Cultura e Arte 
Bacharelado em Gastronomia 
Prof. Paulo Henrique Prof. Paulo Henrique 
Reações Químicas de 
Carboidratos 
Escurecimento não enzimático 
Mecanismos de reação: 
 
 Reação de Maillard 
 
 Caramelização 
 
 Oxidação de ácido ascórbico 
Reações de Escurecimento 
Mecanismo Requerimento 
de oxigênio 
Requeriment
o de NH2 
pH ótimo Produto final 
Maillard Não Sim > 7,0 Melanoidinas 
Caramelização Não Não 3,0 – 9,0 Caramelo 
Oxidação de 
ácido 
ascórbico 
Sim Não 3, 0 - 5,0 Melanoidinas 
 Série de reações muito complexas 
 
 Açucares redutores podem reagir com as proteínas e produzir 
pigmentos de cor pardo-escuro e modificações no odor, sabor 
e aroma 
 
 Desejáveis: assados, tostados e frituras 
 
 Indesejáveis: desenvolvimento de cor escura durante o 
armazenamento 
 
 Acelerada pelo calor e armazenamento 
Reação de Maillard 
 Desejáveis 
 (cor e sabor; recentemente, antioxidantes)) 
 Produtos de panificação, confeitaria, amendoim e 
café torrados, chocolate, cerveja escura, carnes 
assadas, batatas fritas. 
 
 Indesejáveis 
 Leite e derivados (tratamento térmico), desidratados 
e armazenados por longo tempo, pescado salgado 
seco, cereais e derivados. 
Reação de Maillard Reação de Maillard 
Reação que ocorre entre o grupo amina livre de 
aminoácidos, peptídeos ou proteínas e os grupos 
hidroxil - glicosídicos dos açúcares redutores 
formando glicosaminas - etapas – pigmentos escuros 
NH2 +
HC
(HC
CH2OH
O
OH)n
H2O
NH
C
(HC OH)n
C
CH2OH
O
OHOH2C C O
H
HMF
NH2
MELANOIDINA
Proteína Glicose Glicosilamina
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Reação de Maillard Reação de Maillard 
 Efeito da temperatura 
 temperatura elevada v. reação intensidade 
 de pigmento 
 Efeito do pH 
 reação aumenta linearmente em meio alcalino pH 3-8 
 par de elétrons do nitrogênio está livre 
 
 meio ácido o H+ protona o grupo amino 
 velocidade da reação 
 
Reação de Maillard 
 Tipo de amina presente 
diferença de reatividade dos aminoácidos 
LISINA é o mais reativo pela presença de 
um grupo amino carregado positivamente na 
posição ε da cadeia alifática 
 H 
H3N
+- CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - C – COO
- 
 NH3 
 + 
 
H 
Reação de Maillard 
 Tipos de açúcares presentes 
- presença de açúcar redutor é essencial 
para interação do grupo carbonila com amina 
- Açúcar redutor é capaz de reduzir Cu2+, Ag+ 
 ou ferricianeto em solução alcalina 
(monossacarídeos, dissacarídeos redutores- 
maltose, lactose) 
Reatividade: pentose > hexose > dissacarídeos 
Dissacarídeos não redutores 
Reação de Maillard 
 Teor de umidade 
A água catalisa as reações 
Reação autocatalítica 
Leite em pó armazenado a 40ºC – Aw 0,6 
Aw < 0.4 e > 0,7 não há escurecimento 
Aw < 0.4 - imobilização dos componentes 
Aw > 0,7 - diluição dos componentes 
 viscosidade do meio 
Reação de Maillard 
 Lipídios 
Durante a oxidação dos ácidos graxos dos 
lipídeos insaturados há formação de 
compostos carbonílicos que vão reagir com 
grupos aminas (ex. peixe seco perde até 
12% lisina). 
 
Uso de antioxidantes para evitar oxidação 
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Reação de Maillard 
 Sulfito (metabissulfito, dióxido de enxofre)) 
Subst. adicionadas como bloqueadores que 
reagem com o grupamento redutor antes do 
aminoácido, formando sulfonados 
irreversivelmente. 
 
 
C
H O
S
ONa
O
-O
H+ OH
C+H S
ONa
O O
H C
OH
O S
O
Na+ +
Glicose Sulfito Hidroxissulfonato
Reação de Maillard 
 Condições adversas a reação 
 
 - alterar o teor de água; 
 - pH do meio; 
 - redução da temperatura; 
 - remover substâncias reativas 
 ( adição de glicose oxidase ao pó de ovo 
 antes da secagem). 
Reação de Maillard 
 Aspectos sensoriais 
 - alterações desejáveis em alimentos 
submetidos a cozimento ou indesejáveis em 
alimentos submetidos a conservação. 
 - cor e aroma na torrefação do café e cacau 
 - aroma de caramelo, noz, de assado, pão 
cozido 
 - odores desagradáveis em produtos lácteos 
durante armazenagem, não só por oxidação 
lipídica. 
Reação de Maillard 
 Aspectos nutricionais 
Tratamento térmico e armazenamento 
podem levar a perda da qualidade nutricional 
das proteínas. 
- Reduz digestibilidade protéica???; 
- Inibe a ação de enzimas digestivas; 
- Destrói nutrientes; 
- Reduz a biodisponibilidade da lisina e outros 
aminoácidos essenciais. 
Reação de Maillard 
 Formação de compostos mutagênicos 
 - preparação culinária de carne e pescado 
 (fritar e grelhar) – cor castanha e aroma – 
 produção de compostos mutagênicos 
 - duração, temperatura e tempo 
 - compostos responsáveis são aminas 
 heterocíclicas (experimentos em animais) 
 
Reação de Maillard 
 Ação antimutagênica 
 - quando as melanoidinas agem sobre as 
aminas heterocíclicas na forma 
hidroxilamina suprimindo sua ação 
 
 - necessidade de mais pesquisas sobre 
formação mutagênicos para prevenir ou 
reduzir seu aparecimento. 
 
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Reação de Maillard 
 Envelhecimento e Diabetes Mellitus 
 Foi demonstrado que produtos da reação de 
Maillard se acumulam em proteínas de 
grande longevidade (cristalino, colágeno, 
nervos) durante o envelhecimento normal 
como em diabéticos; 
 Catarata e arteriosclerose precoce 
Caramelização 
Caramelização 
 Absorção de luz e aparecimento da cor 
 
 Condensação dos anéis para produzir 
polímeros com cor e aroma caramelos 
 
Definição: 
Dá-se o nome de caramelo ao produto escuro formado 
pelo aquecimento de açúcares com ou sem presença de 
água e catalisadores ácido ou básicos. 
 Produto: 
- pigmento coloidal de cor preta; 
- cargas positivas em meio alcalino; 
- negativas em meio ácido; 
- Estrutura e reações de formação restam ainda mais 
dúvidas do que para a reação de Maillard. 
Caramelização 
A cor do caramelo ganhou primeiramente 
importância comercial como aditivo: 
- produtos de cervejaria (por exemplo, cerveja escura); 
- aditivo de cor para o conhaque. 
Caramelização 
 A. Gelis foi autor do primeiro estudo publicado 
sobre a cor do caramelo. 
 
O trabalho de Gelis indicou que a caramelização 
da sacarose contém três produtos principais: 
- um produto da desidratação, a caramelana 
(C12H18O9); 
- dois polímeros, caramelen (C36H50O25) e 
caramelin (C96H102O51). 
Caramelização 
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Tabela - Propriedades sensoriais de alguns compostos 
encontrados em alimentos. 
Caramelização 
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HC OH
C
H O
CHOH
HC OH
HC OH
CH2OH
Glicose
H2O
C OH
C
H O
CH
HC OH
HC OH
CH2OH
H2O
C
C
H O
CH
HC OH
HC
CH2OH
O
H2O
OHOH2C C O
H
HMF
MELANOIDINA
1. Desidratação do açúcar redutor com rompimento das ligações 
glicosídicas. 
2. Introdução de uma ligação dupla. 
3. Formação de intermediários de baixo peso molecular. 
4. Os polissacarídeos são inicialmente hidrolisados para 
monossacarídeos. 
Reação de caramelização 
Caramelização 
 A termólise provoca reações de desidratação dos 
açúcares com a introdução de ligações duplas e a 
formação de anéis insaturados 
 
Variação de tonalidadee 
grau de caramelização 
 O aquecimento direto dos carboidratos resulta em 
um complexo grupo de reações. 
Caramelização 
Ponto de derretimento: 
-160 a 191ºC; 
Pesquisas: 
- Ponto de fusão: 189 ºC; 
- 154 ºC: caramelização 
(mudança de cor); 
- 180 ºC: formação de 
compostos mais complexos 
(cor amarela); 
- 210 ºC: tons claros de amarelo – dourado - cor negra 
intensa; 
- 600 ºC: processo de formação de carbono puro. 
 Importante em certas técnicas de processamento e conservação 
de alimentos 
 
 Mudanças indesejáveis na cor, ou no caso de polissacarídeos, a 
incapacidade de formar géis 
 Ex: desenvolvimento de cores escuras devido a liberação de 
açúcares redutores em conservas armazenadas 
 
 Influenciada por diversos fatores como: 
 pH: as ligações glicosídicas são as mais rapidamente 
destruídas em meio ácido que no alcalino 
 Temperatura: T aumenta a V 
 Configuração anomêrica: a-anômeros + rapidamente 
hidrolizáveis. 
Hidrólise 
 Mecanismo de hidrólise 
Hidrólise 
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Funções de monossacarídeos e oligossacarídeos 
(Naturalmente presentes ou intencionalmente 
adicionados) 
- Ligação com água 
- Higroscopicidade 
- Umectância 
- Texturização 
- Ligação com flavorizantes 
- Doçura 
 
Alguns Carboidratos Específicos e suas 
utilizações em alimentos 
Ligação com água 
 
- Através de pontes de hidrogênio entre hidroxilas 
e água 
 
- Varia com o carboidrato. 
Alguns Carboidratos Específicos e suas 
utilizações em alimentos 
Funções de monossacarídeos e oligossacarídeos 
Higroscopicidade 
- Absorvem água do ar atmosférico (açúcar 
pedrado) 
- Pode estar relacionada à maior ou menor 
disponibilidade das hidroxilas: 
 
D-frutose > D-glicose 
 (embora tenham o mesmo número de 
hidroxilas) 
Alguns Carboidratos Específicos e suas 
utilizações em alimentos 
Funções de monossacarídeos e oligossacarídeos 
Umectância (capacidade de ligar água) 
Ligam água no alimento – controlam a atividade de 
água 
É uma das principais propriedades funcionais dos 
açúcares 
Pode ser desejável limitar a entrada de água ou 
controlar a saída: 
 - doces, geléias, compotas... – Aa – aumenta a 
vida de prateleira 
 
 
Alguns Carboidratos Específicos e suas 
utilizações em alimentos 
Funções de monossacarídeos e oligossacarídeos 
Texturização 
Pela elevada solubilidade em água – cristais ou 
xaropes 
 
- Soluções supersaturadas 
- Cristalizar 
 
Alguns Carboidratos Específicos e suas 
utilizações em alimentos 
Funções de monossacarídeos e oligossacarídeos 
Ligação com flavorizantes 
Retem compostos voláteis e pigmentos naturais 
 (aldeídos, cetonas, ésteres, ácidos 
carboxílicos) 
São retidos mais por dissacarídeos que 
monossacarídeos. 
Misturas de gomas arábicas - microencapsulação 
Alguns Carboidratos Específicos e suas 
utilizações em alimentos 
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Funções de monossacarídeos e oligossacarídeos 
Doçura 
Uma das propriedades mais reconhecidas e 
agradáveis: 
 
Sacarose: padrão de doçura (100) 
 
Grau de doçura: - tipo de açúcar 
 - concentração no alimento 
 
Alguns Carboidratos Específicos e suas 
utilizações em alimentos 
Alguns Carboidratos Específicos e suas 
utilizações em alimentos 
Doçura relativa de alguns açúcares e derivados. 
 
 
Composto 
Doçura em solução 10% 
Frutose 130 
Sacarose 100 
Glicose 67 
Galactose 60 
Lactose 38 
Maltose 38 
Dúvidas?