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LIPÍDIOS LIPÍDIOS 1. Indrodução. 2. Classificação. 3. Composição e estrutura dos lipídios. 5. Óleos e gorduras (acilgliceróis). 4. Ácidos graxos. INTRODUÇÃO Os lipídios formam juntamente com os carboidratos e as proteínas, o grupo de compostos mais importante em alimentos e mais freqüentemente encontrado na natureza, tanto em vegetais como em animais. As principais fontes de energia utilizadas pelo homem se encontram entre os lipídios: as gorduras fornecem em peso 2,3 vezes mais calorias que os carboidratos e proteínas, e apesar desses dois últimos grupos de compostos se transformarem em gorduras no organismo humano, alguns lipídios têm funções biológicas específicas. INTRODUÇÃO Os lipídios abrangem um número muito vasto de substâncias, razão pela qual não é possível defini-los exatamente. De uma maneira geral são considerados compostos encontrados nos organismos vivos, geralmente insolúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos. Todos os lipídios contêm na molécula carbono, hidrogênio e oxigênio; em algumas classes são encontrados fósforo, nitrogênio, e às vezes enxofre. Ocorrem em quase todas as células animais e vegetais e podem ser facilmente extraídos com solventes orgânicos de baixa polaridade. CLASSIFICAÇÃO LIPÍDIOS Lipídios Simples Lipídios Compostos Lipídios Derivados LIPÍDIOS SIMPLES São compostos que por hidrólise total são origem somente a ácidos graxos e álcoois. LIPÍDIOS SIMPLES ÓLEOS E GORDURAS: ésteres de ácidos graxos e glicerol são denominados acilglicerois. CERAS: ésteres de ácidos graxos e mono-hidroxiálcoois de alto peso molecular geralmente de cadeia linear. LIPÍDIOS COMPOSTOS São compostos que contêm outros grupos na molécula, além de ácidos graxos e álcoois. LIPÍDIOS COMPOSTOS FOSFOLÍPIDIOS (OU FOSFATÍDIOS): ésteres de ácidos graxos, que contêm ainda na molécula ácido fosfórico e um composto nitrogenado. CEREBROSÍDIOS (OU GLICOLIPÍDIOS): compostos formados por ácidos graxos, um grupo nitrogenado e um carboidrato. LIPÍDIOS DERIVADOS São chamados lipídios derivados as substâncias obtidas na sua maioria por hidrólise dos lipídios simples e compostos. LIPÍDIOS DERIVADOS Ácidos graxos; Álcoois: glicerol, álcoois de cadeia reta de alto peso molecular, esteróis; Hidrocarbonetos; Vitaminas lipossolúveis; Pigmentos; Compostos nitrogenados entre os quais colina, serina, esfingosina e aminoetanol. COMPOSIÇÃO E ESTRUTURA DOS LIPÍDIOS ÁCIDOS GRAXOS Saturados Insaturados LIPÍDIOS SIMPLES Óleos e Gorduras Ceras LIPÍDIOS COMPOSTOS Fosfolipídios LIPÍDIOS DERIVADOS (ou insaponificáveis) ÁCIDOS GRAXOS São denominados ácidos graxos todos os ácidos monocarboxílicos alifáticos, ou seja, que possuem uma longa cadeia constituída de átomos de carbono e hidrogênio (hidrocarbonetos) e um grupo terminal, característico de ácidos orgânicos, denominado carboxila. Os ácidos graxos livres ocorrem em quantidades pequenas nos óleos e gorduras. No entanto, participam da construção das moléculas de glicerídios e de certos não glicerídios, representando até 96 % da massa total dessas moléculas. ÁCIDOS GRAXOS Com algumas exceções, todos os ácidos encontrados na natureza são de alto peso molecular, em geral de cadeia linear (denominados também ácidos graxos normais), saturados e insaturados. Poderão ter também ter substituintes na cadeia, como grupos metílicos, hidroxílicos ou carbonílicos. ÁCIDOS GRAXOS Os principais ácidos saturados são o láurico, o palmítico e o esteárico, e insaturados o oleico, linoleico e o linolênico. ÁCIDOS GRAXOS Gorduras de animais e plantas terrestres têm ácidos com cadeias de dezesseis a dezoito átomos de carbono, com predominância destes últimos. Ácidos com vinte ou mais carbonos são comuns em gorduras de animais marinhos. A grande maioria dos ácidos graxos encontrados em gorduras naturais tem número par de carbonos na cadeia, e quando insaturados, na maioria das vezes, têm a configuração cis. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS A nomenclatura dos ácidos graxos é feita simplesmente pela substituição do sufixo O do hidrocarboneto com o mesmo número de carbonos na cadeia, pelo sufixo OICO. CH3 (CH2)4 CH3 CH3 (CH2)4 COOH Hexano Ácido Hexanóico CH3 (CH2)8 CH3 CH3 (CH2)8 COOH Decano Ácido Decanóico CH3 (CH2)14 CH3 CH3 (CH2)14 COOH Hexadecano Ácido Hexadecanóico NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS Insaturações, ramificações ou substituições na cadeia são indicadas de modo análogo ao empregado aos hidrocarbonetos e neste caso a posição das substituições ou insaturações são indicadas a partir do carbono do grupo carboxílicos que recebe sempre o número um. CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH 12345678910 Ácido Decanóico CH3 CH2 CH CH CH2 COOH CH3 CH3 123456 Ácido 3,4-dimetil-hexanóico NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS No caso de ácidos insaturados, a posição das duplas ligações deve ser indicada e neste caso também a cadeia de átomos de carbono é numerada a partir do carbono do grupo carboxílico, sendo apenas numerado o átomo de carbono de número mais baixo, de cada par de átomos que fazem parte da ligação insaturada. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS C C R1 H H R2 C C H R1 H R2 cis trans Além da posição, deve também ser indicada a configuração cis-trans das insaturações. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS Quando os quatro substituintes dos carbonos são diferentes entre si, como no exemplo seguinte: C C R2 R3 H R1 As prioridades são atribuídas a cada substituinte, de acordo com o número atômico de cada substituinte, a prioridade maior correspondendo ao número atômico mais alto, seguindo o procedimento de Cahn-Ingold- Prelog, R/S para carbonos quirais. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS Se a direção da diminuição da ordem de prioridade segue a direção dos ponteiros do relógio, a configuração é R (do latim rectus); se for contrária, será S (do latim sinister). C C R2 R3 H R1 C C R2 R3 H R R S NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS Se os substituintes de maior prioridade estão do mesmo lado dos sois carbonos, a configuração é denominada Z (do alemão Zusamenn); se em lados opostos é empregada a letra E (do alemão Entagegen). No caso da configuração cis-trans ser omitida, adimite-se geralmente para a dupla ligação, a configuração cis. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS CH3 (CH2)6 C C H H (CH2)6 COOH CH3 (CH2)4 C C H H (CH2)2 C C H (CH2)6 H COOH Ácido hexadeca-cis-8-enóico (ou ácido 8-hexadenóico, nomenclatura mais usualmente empregada) Ácido octadeca-cis-8-cis-12-dienóico (ou ácido 8,12-octadecadienóico, nomenclatura mais usualmente empregada) NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS A existência das duplas ligações pode também ser indicada de modo mais completo, da seguinte maneira: C 16:1 indica apenas a existência de ácido com dezesseis átomos de carbono e uma dupla ligação. A nomenclatura Ä9-hexadecenóico indica, além do número de átomos de carbono na molécula, a posição da dupla ligação, sem no entanto indicar a configuração da insaturação, o que é feito pela indicação 16:1 (9c), ou 16:1 (9t) onde c e t significam respectivamente cis e trans. NOMENCLATURA DOS ÁCIDOS GRAXOS O mesmo critério é empregado para os ácidos poliinsaturados; por exemplo, o ácido linoléico com dezoito carbonos na cadeia e duas insaturações, ambas com a configuração cis, é indicado por: C18:2 (9c, 12c); C18:2 indica apenas um ácido diinsaturado com dezoito átomos de carbono namolécula. Em pequenas quantidades nos óleos de amendoim, mostarda, gergelim, colza e girassol CH3-(CH2)22-COOH TetracosanóicoLignocérico Óleos de raiz forte, mostarda, colzaCH3-(CH2)20-COOH DocosanóicoBe-hênico Óleo de amendoimCH3-(CH2)18-COOH EicosanóicoAraquídico Gordura animal, plantas tropicais (manteiga de cacau) CH3-(CH2)16-COOH OctadecanóicoEsteárico Óleo de sementes de soja e algodão, oliva, abacate, amendoim e milho, manteiga de cacau, toucinho CH3-(CH2)14-COOH HexadecanóicoPalmítico Óleo de noz-moscada, gordura do leite, óleo de coco CH3-(CH2)12-COOH TetradecanóicoMirístico Óleo de sementes das Lauraceae, gordura do leite CH3-(CH2)6-COOH DodecanóicoLáurico Gordura do leite, óleos de coco e babaçu, óleo de semente de uva CH3-(CH2)6-COOH OctanóicoCaprílico Gordura do leite, óleos de Coco e babaçu CH3-(CH2)4-COOH HexanóicoCapróico Gordura de leite CH3-(CH2)2-COOHButanóicoButírico Fonte Fórmula Nome Sistemático Nome Comum PRINCIPAIS ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS ENCONTRADOS EM ALIMENTOS Óleos de sementes de soja, gérmen de trigo e linhaça C17H29-COOH 9,12,15-OctadecatrienóicoLinolênico Óleo de amendoim e algodão, gergelim e girassol C17H31-COOH 9,12-OctadienóicoLinoléico Óleo de mostarda e colzaC21H41-COOH 13-DocosenóicoErúcico Óleo de peixes e de animais marinhos C19H37-COOH 9-EcosenóicoGadoléico Gorduras animal e vegetal, gordura do leite C17H33-COOH 9-cis-OctadecenóicoOléico Óleo de sardinhaC13H25-COOH 5-TetradecenóicoFisetérico Gordura animalC13H25-COOH 9-TetradecenóicoMiristoléico Gordura do leiteC11H21-COOH 9-DodecenóicoLauroléico Gordura de leite C9H17-COOH 9-DecenóicoCaproléico Fonte Fórmula Nome Sistemático Nome Comum PRINCIPAIS ÁCIDOS GRAXOS INSATURADOS ENCONTRADOS EM ALIMENTOS PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ÁCIDOS GRAXOS As propriedades físicas dos ácidos carboxílicos mostram diferenças marcantes em relação às mesmas propriedades físicas dos álcoois de mesmo peso molecular. O álcool propílico ferve a 97 oC e o ácido acético, composto de mesmo peso molecular, ferve a 118 oC. O álcool etílico e ácido fórmico, ambos com igual peso molecular, têm ponto de ebulição 78 oC e 101 oC, respectivamente. PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ÁCIDOS GRAXOS A diferença nos pontos de ebulição se deve à forte polaridade dos grupos carboxílicos, capazes de formar como os álcoois ligações de hidrogênio. Porém, os ácidos são capazes de formar ligações de hidrogênio duplas, muito mais estáveis do que os álcoois. R C O O H C R O O H δ− δ− δ+ δ+ δ+ δ+ δ− δ− PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ÁCIDOS GRAXOS Ácidos com até quatro átomos de carbono na molécula se encontram na forma de compostos dímeros mesmo em soluções diluídas de solventes não polares e, em pequenas quantidades, também no estado de vapor. Os pontos de fusão e ebulição dos ácidos aumenta de maneira mais ou menos uniforme com o aumento da cadeia, e são influenciados pelo comprimento da cadeia, presença de ramificações e substituintes. Nos ácidos insaturados também pelo número e posição da duplas ligações. PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ÁCIDOS GRAXOS Ácidos insaturados de cadeia linear têm sempre pontos de fusão ou ebulição mais baixo do que os saturados, a configuração cis tem sempre pontos de fusão ou ebulição mais baixos do que a configuração trans. Nos ácidos graxos não ramificados com número par de átomos de carbono sempre fundem a uma temperatura mais alta do que o próximo ácido da série, pelo fato de no estado sólido, as cadeias de carbono dos ácidos quando estendidas formam um zig-zag. PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ÁCIDOS GRAXOS CH2 CH2CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH CH2 CH2CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH Nas cadeias com número par de átomos de carbono os grupos terminais (metílico e carboxílico) estão situados em lados opostos (o que não acontece com as cadeias de número ímpar de átomos de carbono), se ajustando melhor umas às outras e permitindo assim a ação das forças de van der Waals. PONTOS DE FUSÃO DE ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS PONTOS DE FUSÃO DE ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS DE CADEIA RETA PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ÁCIDOS GRAXOS Os ácidos graxos apresentam o fenômeno do polimorfismo, isto é, cristalizam em mais de uma forma, com a mesma composição química, mas com algumas propriedades físicas e químicas diferentes. Este fenômeno é muito importante na indústria de óleos e gorduras, uma vez que a consistência de gorduras hidrogenadas, manteiga, margarina, gorduras animais, vai depender também da forma cristalina dos ácidos graxos. GOSTO E CHEIRO DOS ÁCIDOS GRAXOS Os ácidos carboxílicos cuja solubilidade em água permite uma concentração apreciável de prótons têm sabor azedo e cheiro acre bem acentuado; os de cadeia com quatro a sete átomos de carbono têm cheiro desagradável. O cheiro da manteiga rançosa e de alguns tipos de queijo é causado por ácidos voláteis, e o ácido capróico deve seu nome ao fato de ser encontrados na secreção da pele de cabras. Os ácidos de peso molecular alto, devido à sua baixa volatilidade, são praticamente inodoros. ÁCIDOS GRAXOS ESSENCIAIS “Ácidos Graxos Essenciais”: ácidos linoléico ou araquidônico. Ácidos graxos insaturados: “ω-3”, “ω-6” e “ω-9”. Os animais, incluindo humanos, sem dificuldade sintetizam ácidos graxos saturados com até 18 carbonos. Contudo a insaturação, isto é, a inserção de ligações duplas, pode ocorrer somente entre os carbonos 9 e 10, ou raramente em outras posições mais próximas do grupo carboxila. Os animais são incapazes de sintetizar o ácido linoléico; porém, os seres humanos são capazes de convertê-lo em ácido araquidônico. Formação de ácidos graxos da série ω-3. ÓLEOS E GORDURAS Óleos e gorduras são ésteres de ácidos graxos de alto peso molecular e glicerol; são denominados acilgliceróis. H2C HC OH OH H2C OH + R1COOH + R2COOH + R3COOH H2C HC OOCR1 OOCR2 H2C OOCR3 Esterificação Hidrólise Glicerol Ácidos graxos Glicerídeo ÓLEOS E GORDURAS Óleos e gorduras diferem entre si apenas pelo fato de que, à temperatura ambiente, as gorduras são sólidas e os óleos líquidos, o que é pouco significativo, uma vez que, dependendo da temperatura ambiente, é difícil classificar-se um composto como óleo ou gordura. ACILGLICERÓIS Acilgliceróis, nome mais atual para os glicerídios, são ésteres de ácidos graxos e glicerol, e nesta classe de compostos os triacilgliceróis (compostos nos quais as três hidroxilas do glicerol estão esterificadas a ácidos graxos) são os mais importantes por serem os componentes principais dos óleos e gorduras. ACILGLICERÓIS Os triacilgliceróis podem ser constituídos por espécies diferentes de ácidos graxos, ou por ácidos graxos da mesma espécie, estes últimos denominados triglicerídios simples. A distribuição de ácidos graxos nos triacilgliceróis pode se dar ao acaso, nas posições um e três, que são idênticas, mas não na posição dois, que é a mais impedida estericamente. A orientação das substituições nas diferentes posições é determinada pelo comprimento da cadeia e pelas insaturações dos ácidos graxos. Na maioria dos casos, cadeias curtas e insaturações dirigem o ácido para a posição dois. ACILGLICERÓIS NOMENCLATURA DOS ACILGLICERÓIS Os triglicerídios, nomeados conforme o número de ácidos graxos existentes na molécula, podem ser designados como monoacilglicerol (um ácido graxo). Diacilglicerol (dois ácidos graxos), triacilglicero (três ácidos graxos). O termo acilglicerolé reservado para glicerídeos em geral. NOMENCLATURA DOS ACILGLICERÓIS A nomenclatura dos acilgliceroís deve indicar a posição e a natureza de cada ácido graxo esterificado. Podem ser utilizadas as seguintes designações: ϖ ___ (posição do ácido graxo na molécula) ácido graxo com substituição do sufixo ico por il (1-estearil, 2-oleil, 3-palmitil glicerol). ϖ ou omitindo-se o termo glicerol e denominando os ácidos graxos localizados nas posições 1 e 2 pela substituição do prefixo ico por o e o ácido graxo localizado na posição 3 pela substituição do sufixo ico por ina (1-estearo, 2-oelo, 3-palmitina). CH2 CH O O CH2 O estearil oleil palmitil NOMENCLATURA DOS ACILGLICERÓIS 1-estearil, 2-oleil, 3-palmitil glicerol ou1-estearo, 2-óleo, 3-palmitina NOMENCLATURA DOS ACILGLICERÓIS CH2 CH O O CH2 O oleil oleil estearil CH2 CH O O CH2 O estearil estearil estearil Dióleo estearina ou estearo dioleina Triestearina REAÇÕES QUÍMICAS 1. Reação de neutralização 2. Reação de saponificação 3. Reação de hidrogenação 4. Reação de interesterificação 5. Reação de halogenação 6. Rancidez hidrolítica ou lipólise 7. Rancidez oxidativa REAÇÃO DE NEUTRALIZAÇÃO A reação consiste na neutralização do grupamento carboxílico do ácido graxo na presença da base forte. A titulação é feita com NaOH ou KOH, que neutraliza os ácidos graxos livres no meio. R COOH + NaOH RCOO-Na+ + H2O REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO A reação de saponificação é qualquer reação de um éster com uma base para produzir um álcool e o sal alcalino de um ácido carboxílico. Neste caso, a reação consiste na desesterificação do triglicerídio, na presença de solução concentrada de álcali forte (NaOH ou KOH) sob aquecimento, liberando sais de ácidos graxos e glicerol. REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO CH2 C O C R1 O HOC O R2 CH2 O C O R3 + 3 NaOH CH2 CH CH2 OH OH OH + R1COO-Na+ R2COO-Na+ R3COO-Na+ REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO As reações de saponificação e de neutralização servem de base para importantes determinações analíticas, as quais têm por objetivo informar sobre o comportamento dos óleos e gorduras em certas aplicações alimentícias, como, por exemplo, estabelecer o grau de deterioração e a estabilidade, verificar se as propriedades dos óleos estão de acordo com as especificações e identificar possíveis fraudes e adulterações. REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO A adição de hidrogênio (H2) às duplas ligações dos ácidos graxos insaturados, livres ou combinados, é chamada reação de hidrogenação. CH3(CH2)7 CH CH (CH2)7COOH + H2 CH3 (CH2)16 COOH Ácido oléico C 18:1 Hidrogênio Ácido esteárico C 18:0 REAÇÃO DE INTERESTERIFICAÇÃO Como o auxílio de catalisadores como zinco, cádmio, seus compostos, ou compostos de metais alcalinos ou de metais alcalinos terrosos, é possível mudar a composição de triglicerídios. Esse processo é muito usado industrialmente para a obtenção de gorduras hidrogenadas, com composição similar às de ocorrência natural em alimentos. CH2 CH CH2 O O O COR1 COR2 COR3 + CH2 CH CH2 O O O COR4 COR5 COR6 CH2 CH CH2 O O O COR2 COR5 COR3 + CH2 CH CH2 O O O COR6 COR1 COR4 REAÇÃO DE HALOGENAÇÃO As duplas ligações presentes nos ácidos graxos insaturados reagem com halogênio (cloro e bromo), para formar compostos de adição, mesmo que tais ácidos graxos estejam combinados como nas gorduras. H2C (CH2)6CH CH (CH2)7COOH + Br2 H2C (CH2)6CH CH (CH2)7COOH Br Br RANCIDEZ HIDROLÍTICA OU LIPÓLISE As ligações ésteres dos lipídios estão sujeitas à hidrólise enzimática, estresse térmico ou ação química, os quais liberam para o meio os ácidos graxos dos triglicerídios, que podem ser desejáveis ou indesejáveis à qualidade do alimento. RANCIDEZ OXIDATIVA A rancidez oxidativa é a principal responsável pela deterioração de alimentos ricos em lipídios, porque resulta em alterações indesejáveis de cor, sabor, aroma e consistência do alimento. A oxidação lipídica envolve uma série extremamente complexa de reações químicas que ocorre entre o oxigênio atmosférica e os ácidos graxos insaturados dos lipídios. Essa reação ocorre em três estágios: iniciação, propagação e terminação. CERAS As ceras são ésteres derivados de ácidos carboxílicos e álcoois de cadeia longa. Diferentemente de gorduras e óleos há somente uma ligação éster em cada molécula. As ceras em geral são mais duras e quebradiças, menos gordurosas do que as gorduras, mais resistentes à hidrólise e à decomposição, portanto servem de fator de proteção, ex.: as folhas e caules de regiões áridas, possuem uma camada de cera que as protegem contra agentes externos e evitam a evaporação excessiva de água (ex., cera da carnaúba). As ceras são utilizadas para polimentos, cosméticos, velas, etc. R1 C O O R2 onde, R1 e R2 são cadeias alquílicas longas Ex.: C15H31 C O O C30H61 palmitato de miricila, principal componente da cêra da abelha. ponto de fusão = 72 oC C15H31 C O O (CH2)15CH3 palmitato de cetila (do espermaceti da baleia) CH2(CH2)n C O O CH2(CH2)mCH3 HO n = 16-28 m = 30 e 32 cêra da carnaúba CERAS
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