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Universidade Comunitária da Região de Chapecó – UNOCHAPECÓ Área de Ciências da Saúde - ACS Curso de Farmácia Disciplina de Bioquímica de Alimentos Profª Ana Paula Zanatta Aula Prática Nº 7: Influência de nitritos e nitratos sobre a mioglobina Angélica Elis da Rosa Dandara Backes Thatiane Calligaris B. Hoss Chapecó, 01 de novembro de 2016. 1. Introdução Os alimentos embutidos e enlatados contam com o uso de conservantes, que tornam o produto mais atraente, já que mantém as características sensoriais do produto, como a cor vermelha da carne, além de uma vida de prateleira maior e praticidade ao consumidor. Há diversos tipos de aditivos conservantes que podem ser usados em alimentos industrializados, como ácido ascórbico, carbonato de cálcio, benzoato de sódio, nitritos e nitratos (ANVISA, 2001). Tanto nitritos quanto nitratos são sais de cura amplamente usados como aditivos pela indústria alimentícia, principalmente pelas indústrias de carne. São classificados como substâncias conservadoras, ou seja, são adicionadas aos alimentos para impedir ou retardar ações microbianas ou enzimáticas, assim protegendo o alimento da deterioração (PARDI, 1996). Além disso, são fixadores de cor, desenvolvem o sabor e o aroma típicos de produtos curados. No entanto o uso de nitritos e nitratos é contestável devido ao seu efeito adverso quando usado por muito tempo (TERRA, FRIES E TERRA, 2004). Atualmente, a fiscalização é atribuída à Agência Nacional de Vigilância Sanitária - ANVISA, bem como a elaboração da legislação brasileira que dispõe sobre o uso de aditivos alimentares. Os aditivos não devem conferir odor, sabor ou cores anormais aos alimentos, não podem ser corrosivos e nem deixar de obedecer estritamente aos objetivos para os quais foram atribuídos (ANVISA, 2012). Os nitritos e nitratos de sódio e potássio são substâncias inorgânicas que não são encontradas apenas como conservantes de carnes e embutidos, também são encontrados na água potável, no solo, nos vegetais e em fertilizantes, o que aumenta ainda mais a exposição dos humanos a essas substâncias (MODENA, MEIRELLES E ARAÚJO, 2008). A principal preocupação do uso de nitritos e nitratos em alimentos é decorrente dos efeitos tóxicos por excesso na dieta e pela formação endógena de composto n- nitrosos, como a N-nitrosodimetilamina e monometilnitrosamina, que apresentam efeitos carcinogênicos, teratogênicos e mutagênicos (MARTINS E MÍDIO, 2000). O nitrito é mais tóxico do que o nitrato, tendo a formação de meta-hemoglobina, que causa vasodilatação e relaxamento da musculatura lisa em geral como principais sintomas. A dose letal para adulto é cerca de 1,0 g, em doses inferiores tem-se como sintomas principais o enrubescimento da face e das extremidades, o desconforto gastrointestinal e cefaleia (OLIVEIRA, ARAUJO E BORGO, 2005). A contaminação química e microbiológica da carne bovina se inicia nas áreas de criação dos rebanhos. Fatores como a condição de saúde e bem estar do animal durante o abate, o controle de contaminação no processamento industrial, as condições de temperatura, armazenamento e distribuição até chegar ao consumidor são importantes no controle da contaminação (CORREIA, 2008). As medidas de higiene microbiológica aplicadas à produção e transformação da carne têm por objetivo proteger o consumidor de microrganismos patogênicos e prevenir a rápida decomposição da carne, ou seja, visam proteger a saúde do consumidor e garantir a qualidade em geral (REIS, 2002). A cura de carnes é o processo de conservação por meio da adição de sais, compostos fixadores de cor, açúcares e condimentos, de modo a conservar a carne por um maior período de tempo, eliminando crescimento microbiano, além de melhorar as características sensoriais, como aroma e sabor mais agradáveis e coloração vermelha ou rosa atraente (FARIA, 2001). Nos métodos mais antigos de curar carnes, como presuntos, os sais se difundiam dentro dos tecidos originados da salmora e do sal seco aplicado na parte externa da carne, enquanto que nos métodos modernos, é injetada uma solução de cura nos tecidos através das artérias (GRISWOLD, 1972). Os efeitos da curagem podem ser obtidos por meio de nitrito e nitrato de sódio ou potássio ou associados ao sal comum e outras substância como o sal de cura. O nitrito é muito importante nesse processo, devido a sua prevenção ao botulismo e suas propriedades bacteriostáticas que asseguram a qualidade microbiológica do produto, levando ao retardo da oxidação lipídica, dando o sabor e aroma características de carnes curadas e promovendo a fixação da cor dos pigmentos cárneos, resultando na coloração avermelhada ou rósea (CORREIA, 2008). O pigmento vermelho das carnes curadas é formado pela ação de nitrito sobre a mioglobina na presença de substâncias redutoras. A mioglobina-nitrosa, um pigmento de cor vermelha, relativamente instável é formado em primeiro lugar. Quando a carne é aquecida durante o processo de cura, um pigmento mais estável, o hemocromo-nitroso, é formado mediante a desnaturação da globina. Esse pigmento é responsável pela cor do presunto, bacon e carne conservada em sal, bem como de muitas carnes prontas para consumo. Sua cor é estável durante a cocção, porém, quando é exposta à luz e ao ar, torna-se marrom pela oxidação do pigmento da forma ferrosa para a férrica, mudando para o hemicromo-nitroso. Para se evitar a descoloração das carnes curadas devido à oxidação pela luz e ar, usa-se embalagens apropriadas (a vácuo) e substâncias redutoras, como o ácido ascórbico (GRISWOLD, 1972). O poder inibidor do nitrito frente às bactérias foi descrito primeiramente em 1929, e na década de 40 foi demonstrada a existência de um sabor característico associado ao nitrito nos produtos curados. Da década de 20 a 40, muitas pesquisas relacionadas aos efeitos antimicrobianos do nitrito foram realizadas. Foi demonstrado que o nitrito tinha a capacidade de inibir bactérias anaeróbias e exercer a bacteriostase sobre bactérias associadas a carne de peixes como Achromobacter, Aerobacter, Escherichia, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas, Enterobacter, Escherichia e Moraxella (CORREIA, 2008). Entre os anos de 1960 e 1970, concomitantes ao aumento da utilização dos nitratos e nitritos, iniciaram-se discussões sobre os problemas de toxicidade provocados principalmente pela formação de compostos carcinogênicos denominados nitrosaminas, decorrentes da concentração residual de nitrito nos produtos, e foram impostos controles ao seu uso (CORREIA, 2008). O limite de nitrito e nitrato como aditivo alimentar depende, em particular, do produto alimentício e da legislação vigente de cada país. Em geral, é permitido adicionar aos produtos cárneos não cozidos 150 mg de nitrito/kg mais 150 mg de nitrato/kg, ou seja, o máximo de 300 mg de nitrito e nitrato/kg. Concentrações entre 25 a 50 ppm de nitrito são suficientes para manter estável a cor das carnes curadas, a quantidade de nitritos requerida para produzir aroma de curado típico em um produto cárneo é de 20 a 50 ppm. Em combinações adequadas de pH, temperatura e concentração de NaCl, entre 80 e 150 ppm de nitrito são suficientes para provocar efeitos antimicrobianos em C. botulinum (GIRARD, 1991). Apesar de a legislação brasileira preconizar um limite máximo para nitritos em carnes e seus produtos quando comercializados, observa-se embutidos de marcas desconhecidas, elaborados artesanalmente, sem qualquer fiscalizaçãopor parte dos órgãos competentes, oferecidos indiscriminadamente, inclusive em feiras livres, expondo os consumidores aos riscos inerentes à ingestão de alimentos processados em condições precárias, ressaltando-se os relacionados aos aditivos empregados e suas quantidades (OLIVEIRA, 2005). 2. Objetivos O objetivo da prática foi analisar o efeito de aditivos químicos utilizados na indústria de carnes para a conservação das mesmas. 3. Materiais e métodos A aula prática de influência de nitritos e nitratos sobre a mioglobina foi realizada no laboratório de Toxicologia da UNOCHAPECÓ, utilizando diversos tubos de ensaio e realizando as técnicas a seguir. Foram preparados dezoito tubos de ensaio grandes contendo 2 g de carne moída em cada. Foram utilizadas as seguintes soluções para diferentes técnicas: solução de nitrito de sódio 200 ppm (200 mg/kg), solução de nitrato de sódio 500 ppm (500 mg/kg), solução de ácido ascórbico 20 mg/ml, solução de H2O2 (1 ml de solução H2O2 30% em 50 ml de água destilada). Foram realizados os seguintes procedimentos: A) Avaliar o efeito do NO2 sobre a mioglobina: 1. Para este estudo foram utilizados 5 tubos de ensaio contendo 2 g de carne moída. Adicionado em cada um dos tubos 1 ml de solução de nitrito de sódio de diferentes concentrações (10, 20, 50, 100 e 200 ppm); 2. Homogeneizado com o auxílio de bastão de vidro e deixado os tubos em repouso por 15 minutos à temperatura ambiente; 3. Após o repouso, aquecido os tubos em banho-maria 80°C por 30 minutos; 4. Observado a coloração da carne nos tubos. B) Avaliar o efeito do NO2 sobre a mioglobina na presença de ácido ascórbico: 1. Para este estudo foram utilizados 5 tubos de ensaio contendo 2 g de carne moída. Adicionado em cada um dos tubos 1 ml de solução de nitrito de sódio de diferentes concentrações (10, 20, 50, 100 e 200 ppm) e 0,2 ml de solução de ácido ascórbico (20 mg/ml); 2. Homogeneizado com o auxílio de bastão de vidro e deixado os tubos em repouso por 15 minutos à temperatura ambiente; 3. Após o repouso, aquecido os tubos em banho-maria 80°C por 30 minutos; 4. Observado a coloração da carne nos tubos. C) Efeito do NO3 sobre a mioglobina: 1. Para este estudo foram utilizados 3 tubos de ensaio contendo 2 g de carne moída. Adicionado em cada um dos tubos 1 ml de solução de nitrato de sódio de diferentes concentrações (50, 250 e 500 ppm); 2. Homogeneizado com o auxílio de bastão de vidro e deixado os tubos em repouso por 15 minutos à temperatura ambiente; 3. Após o repouso, aquecido os tubos em banho-maria 80°C por 30 minutos; 4. Observado a coloração da carne nos tubos. D) Efeito do NO3 sobre a mioglobina na presença de ácido ascórbico: 1. Para este estudo foram utilizados 3 tubos de ensaio contendo 2 g de carne moída. Adicionado em cada um dos tubos 1 ml de solução de nitrato de sódio de diferentes concentrações (50, 250 e 500 ppm) e 0,2 ml de solução de ácido ascórbico (20 mg/ml); 2. Homogeneizado com o auxílio de bastão de vidro e deixado os tubos em repouso por 15 minutos à temperatura ambiente; 3. Após o repouso, aquecido os tubos em banho-maria 80°C por 30 minutos; 4. Observado a coloração da carne nos tubos. E) Efeito do peróxido de hidrogênio sobre o nitroso-hemocromo: 1. Adicionado 1 ml de solução de nitrito de sódio de concentração final 200 ppm a um tubo de ensaio contendo 2 g de carne moída; 2. Homogeneizado com auxílio de bastão de vidro e deixado em repouso por 15 minutos à temperatura ambiente; 3. Aqueceu-se o tubo em banho-maria 80°C por 30 minutos; 4. Adicionou-se 1 ml de H2O2 após o aquecimento; * Preparação do tubo controle: 1. Adicionou-se 1 ml de água destilada a um tubo de ensaio contendo 2 g de carne moída; 2. Homogeneizado com auxílio de bastão de vidro e deixado em repouso por 15 minutos à temperatura ambiente; 3. Aqueceu-se o tubo em banho-maria 80°C por 15 minutos; 4. Adicionou-se 1 ml de H2O2 após o aquecimento; 4. Resultados e discussões A) Avaliar o efeito do NO2 sobre a mioglobina: Foi observado que as carnes adquiriram um aspecto de vermelho escuro ou um rosa pálido. Tendo em vista essa observação, o pigmento formado foi o nitroso- hemoglobina, pois o NO2 fica no lugar da água, segundo a literatura (GRISWOLD, 1972). Comparando as diferentes amostras, observamos que quanto mais forte a concentração de nitrito melhor o efeito observado nas amostras. Com o aquecimento das amostras, foi visualizada a coloração rósea adquirida pelas carnes. Isto se deve a presença do pigmento nitroso-hemocromo, que apareceu quando o calor desnaturou a proteína globina da mioglobina, estando de acordo também com a literatura consultada. B) Avaliar o efeito do NO2 sobre a mioglobina na presença de ácido ascórbico: Nesse experimento, além do NO2 e da carne, foi adicionado aos tubos de ensaio, 1 ml de ácido ascórbico. O ácido ascórbico agiu promovendo aceleração do processo descrito no item anterior, portanto sendo como um catalisador. Isso explica sua utilização na indústria alimentícia para produção de frios (presunto, mortadela, etc.) ou outros produtos cárneos, segundo GRISWOLD, 1973. Como este processo foi químico e catalisado, a cor das carnes das amostras tratadas com ácido ascórbico foi mais intensa que as tratadas apenas por NO2, dado que este foi apenas um processo biológico, catalisado apenas pelas bactérias. Ao serem aquecidas, as amostras adquiriram aspecto rosa, superior às amostras tratadas apenas com NO2, isso corresponde novamente ao efeito catalisador do ácido ascórbico. C) Efeito do NO3 sobre a mioglobina: Nesses tubos de ensaio contendo apenas NO3 e a carne, a substância agiu da mesma forma que o NO2, por um processo biológico, com a ajuda das bactérias, tomando o lugar da água na estrutura da mioglobina. Porem este processo foi mais lento, devido a diferentes passagens no equilíbrio químico para que o nitrato de sódio pudesse agir: NO3 -------- NO2 NO2 -------- HNO HNO ------- NO As carnes adquiriram cor vermelho acastanhado, estando em desacordo com a literatura, pois o esperado era que as carnes adquirissem também a cor vermelho escuro do pigmento nitroso-hemoglobina, porém devido à lenta ação das bactérias fez com que o Fe2 + do grupo heme da mioglobina fosse oxidado para Fe3 + . Foi obtido o pigmento nitroso férreo hemoglobina, de cor acastanhada. As amostras foram submetidas a aquecimento, e a proteína globina então foi desnaturada, obtendo-se o pigmento nitroso férreo hemocromo de cor castanha, diferentemente das amostras tratadas com aquecimento e NO2, que formaram o pigmento nitroso hemocromo. Isso também foi devido à oxidação inicial do Fe2 + . D) Efeito do NO3 sobre a mioglobina na presença de ácido ascórbico: O ácido ascórbico agiu promovendo aceleração do processo descrito no item anterior, portando sendo um catalisador. Isso explica sua utilização na indústria alimentícia para produção de frios (presunto, mortadela, etc.) ou outros produtos cárneos. Neste caso, não houve oxidação do Fe2 + , interpretado pela catalisação do ácido ascórbico. As carnes tornaram-se vermelho-escuras, devido ao pigmento nitroso- hemoglobina, e após aquecimento, a globina foi desnaturada e tornou-se nitroso- hemocromo, com coloração rósea, assim como as outras amostras trabalhadas com NO2. E) Efeito do peróxido de hidrogênio sobre o nitroso-hemocromo: Ao acrescentar peróxido de hidrogênio na carne, observou-se a ação de oxidação extrema na carne. A amostra tomou um aspecto esverdeado. Isso pode serexplicado da mesma forma que a carne fica esverdeada quando esta contaminada por bactérias. Estas bactérias produzem peróxido de hidrogênio que modifica a cor da carne, tornando-a verde ou bege, devido à oxidação dos anéis porfírios que estão na estrutura da mioglobina. Conforme consta na literatura: Pigmentos de carnes curadas também estão susceptíveis à descoloração promovida pela ação de bactérias, que desenvolvem uma coloração verde na superfície do produto. Sob condições aeróbias, a bactéria responsável pelo esverdeamento produz peróxido de hidrogênio, que oxida diretamente o pigmento da carne. A descoloração é geralmente acompanhada pela formação de um limo, oriundo de um crescimento excessivo de microrganismos (FARIA apud Towsend & Bard,1971). 5. Conclusão Concluiu-se que o uso de conservantes em alimentos cárneos e embutidos é indispensável para que a população tenha acesso a um produto de qualidade e a fim de evitar danos à saúde. Os autores Souza, Faleiros e Souza (1990) relatam que derivados de carne de fabricação nacional apresentam, na maioria das vezes, níveis de nitrito e nitrato acima do permitido pela legislação. Em países de clima tropical, em que as altas temperaturas e a umidade favorecem o ataque microbiano, esses aditivos contribuem, de forma significativa, para a conservação de embutidos. Contudo, tendo em vista os riscos associados ao emprego indiscriminado desses aditivos, sua utilização deve ser devidamente inspecionada. A presença de conservantes em enlatados e embutidos é importante, pois evitam possíveis danos à ação de agentes físicos, químicos e biológicos. Os conservantes têm como função retardar a deterioração dos alimentos e evitar as alterações na aparência e no sabor. Existem diversos tipos de conservantes utilizados para este tipo de alimento, destes os nitritos e nitratos são os mais utilizados. Após avaliar os resultados das pesquisas de diferentes autores, pode-se concluir que o uso de nitritos e nitratos como aditivos em produtos embutidos pode trazer malefícios à saúde, como a origem da meta-hemoglobina que é incapaz de transportar oxigênio para as compostos N-nitrosos, que podem causar câncer gastrointestinal. Estes problemas surgem considerando a exposição em longo prazo, onde o indivíduo é exposto a pequenas concentrações destes conservantes ao longo da vida. A população também tem contato com estas substâncias por meio de outras fontes, como água, vegetais e outros alimentos, que contribuem para o efeito cumulativo no organismo. Em contra partida, a não utilização dos conservantes podem trazer malefícios a saúde da população, uma vez que a ausência de nitritos e nitratos em produtos embutidos pode propiciar o crescimento de microrganismos, isto faria com que o alimento se deteriorasse rapidamente, diminuindo assim, sua vida de prateleira e causando doenças nos consumidores. Portanto, apesar de alguns malefícios, pode-se considerar que o uso de conservantes nestes alimentos é indispensável para que a população tenha acesso a um produto de qualidade e a melhor forma de evitar os problemas causados pelo excesso de nitritos e nitratos no organismo é a ingestão moderada desses alimentos na dieta, impedindo desta forma que os conservantes estejam em grandes concentrações no organismo. 6. Referências AGENCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA – ANVISA. Aditivos Alimentares e Coadjuvantes de Tecnologia, 2012. AGENCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA – ANVISA. Portaria nº 1004, de 11 de dezembro de 1998. Atribuição de função de aditivos, aditivos e seus limites máximos de uso para a categoria 8 – carne e produtos cárneos. Disponível em: <http://docslide.com.br/documents/portaria100498anvisa-aditivos-em-carnes.html>. Acesso em: 22/10/2016. AGENCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA – ANVISA. Resolução RDC nº 33, de 09 de março de 2001. Disponível em: <http://portal.anvisa.gov.br/wps/wcm/connect/ee559000474595999d72dd3fbc4c6735/R DC_33_2001.pdf?MOD=AJPERES>. Acesso em: 23/10/2016. BRASIL. Ministério da Saúde, ANVISA. Portaria nº 540, de 27 de outubro de 1997. Regulamento Técnico: Aditivos Alimentares – definições, classificação e emprego. Diário Oficial da União, Brasília – DF, 28 de out de 1997. CORREIA, Lucyanne Maria Moraes. Multiplicação de microbiota autóctone e de Staphylococcus aureus inoculado em linguiças frescas produzidas com diferentes concentrações de sais de cura. Universidade Federal do Paraná. Curitiba, 2008. FARIA, José de Assis F.; FELÍCIO, Pedro Eduardo de; NEVES, Marco Antônio, ROMANO, Mauro Alberto. Formação e estabilidade da cor de produtos cárneos curados. Revista TeC Carnes - Campinas, SP, v.3, n.2, p.16-22, 2001. GIRARD, J.P. Tecnologia de la carne e de los productos carnicos. Zaragoza: Acribia, 1991. GRISWOLD, Ruth Mary. Estudo Experimental dos Alimentos. Editora da Universidadae de São Paulo, 1972. OLIVEIRA, M.; ARAUJO, W; BORGO, L. Quantificação de nitrato e nitrito em linguiça do tipo frescal. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 25, n 4, p. 736-742, 2005. REIS, Catarina Barata C. dos; VELOSO, Gabriela. Monitorização da contaminação microbiana de carnes de bovino durante o abate. Faculdade de Medicina Veterinária. Universidade Técnica de Lisboa. Lisboa, 2002. SOUZA, P.A.; FALEIROS, R.R.S.; SOUZA, H.B. A Dosagem de nitrito e nitrato em produtos embutidos de carne. Alimentos e Nutrição, v. 2, p. 21-26, 1985.
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