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* ÁGUA * ÁGUA Elemento fundamental de toda matéria viva, animal ou vegetal - trocas nutricionais - reações endocelulares A ÁGUA NO CORPO Embrião - 80% Recém-nascido - 74% Idade avançada - até 55% * Funções da água no organismo: Manter a temperatura corporal; Servir como reativo em meio à reações químicas, como: - promover diluições para facilitar reações; - paralisar ou aumentar reações de deterioração; - reativo na hidrólise do amido, quebra da sacarose, etc. Organizar o arranjo das moléculas protéicas; Auxiliar enzimas no desenvolvimento de seus papéis biológicos.3 * Origem da água no organismo Para suprir suas necessidades diárias o homem e os animais recebem água de três origens normais e uma acidental Origem normal: Água ingerida na forma líquida - Água propriamente dita - Água de alimentos líquidos (sucos, leite, bebidas, etc) Água de alimentos sólidos (todo alimento contém certa porcentagem de água) Água metabólica (se forma no metabolismo dos materiais alimentícios) * Origem acidental: Água utilizada por autofagia (destruição dos próprios tecidos do organismo na ausência de alimentos sólidos ou líquidos) Perdas diárias de água pelo organismo Adulto: 2,5 litros/dia (8 a 10 copos) - 1/2 copo pelas solas dos pés - 2 a 4 copos pela respiração - 2 copos pela transpiração e 3 pela urina Ingestão média diária Vida sedentária - 30g/kg de peso (8 copos) Atleta - 40g/kg de peso 1 copo para cada 12kg de excesso de peso * CARACTERÍSTICAS DA MOLÉCULA DE ÁGUA Pequeno volume Alto momento dipolar Elevada constante dielétrica É uma propriedade física que reflete o número de dipolos em um solvente SOLVENTE UNIVERSAL A) Forma molecular - H2O B) Peso molecular - 18 * C) Polaridade A molécula de água é uma estrutura eletricamente polar (possibilita a reação da água com outros constituintes e com a própria água) A natureza polar da água é o que determina, em grande parte, sua propriedade como SOLVENTE. * * D) Poder de coesão Ponte de hidrogênio (região com carga positiva de uma molécula tende a se orientar para a região com carga negativa da molécula vizinha) As cargas sobre os átomos de H e O são fortes o suficiente para fazê-los exercer atração em moléculas vizinhas. Este tipo de interação é chamado de força intermolecular ou força de van der Waals; no caso da água, o tipo de interação é um dipolo-dipolo entre os pares eletrônicos não ligantes do O e os átomos de H de outra molécula. Esta força é chamada de PONTE / LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO. * As ligações de hidrogênio são de natureza eletrostática e podem ser consideradas um caso especial de interação dipolo-dipolo. O arranjo quase tetraédrico dos orbitais ao redor do átomo de oxigênio permite a cada molécula de água formar ligações de hidrogênio com até quatro moléculas de água vizinhas. * A Água forma Pontes de Hidrogênio fortes e fracas com os solutos * O poder de coesão proporciona a água diferentes formas Vapor: Separação e ruptura de pontes de hidrogênio (aumento de energia das moléculas) Gelo: Estrutura cristalina regular com todas as pontes de hidrogênio possíveis (cada molécula com quatro vizinhas) Água líquida: Estrutura parcialmente ordenada com pontes de hidrogênio formando e se desfazendo continuamente (cada molécula com 3,4 vizinhas) * E) Estrutura da água Estrutura tetraédrica (orbitais moleculares permanecem simetricamente orientados em relação a um eixo orbital) Ângulo de ligação da água gelo - 109° Ângulo de ligação do tetraedro perfeito - 109° 28’ Ângulo de ligação da água vapor - 104,5 ° O - +H H+ Ângulo * F) Atividade de água (aw) Expressa o teor de água livre no alimento, que é dado pela relação entre a pressão de vapor da água em equilíbrio sobre o alimento e a pressão de vapor da água pura, à mesma temperatura Considerações Valor máximo: 1 (água pura) Acima de 0.9 (alta diluição dificulta o crescimento de M.O) 0,4 a 0,8 (reações químicas e enzimáticas rápidas, pela concentração) Próxima de 0,6 (quase nenhum crescimento microbiano) Abaixo de 0,3 (indica água ligada e não disponível) * INTERAÇÕES DA ÁGUA Importância Manutenção da estrutura dos solutos e da água, influenciando nas reações químicas e propriedades funcionais de muitas substâncias de importância alimentar. As interações variam de acordo com a natureza dos solutos, ou seja se hidrofílicos ou hidrofóbicos * 1. Substâncias hidrofílicas Interagem fortemente com a água através de mecanismos Dipolo-Dipolo ou íon-Dipolo. Esquema Mudanças: Água - alteram a estrutura e mobilidade Substâncias - alteram a estrutura e reatividade hidrofílica * Interações da água com íons ou grupos iônicos Considerada a água mais fortemente ligada em alimentos Tipos de interações A) Ligação com solutos dissociáveis - estrutura normal da água pura é rompida B) Ligação com íons inorgânicos simples - ligação meramente polar (esses íons não possuem sítios doadores ou receptores de ligação de hidrogênio) * Efeitos dos íons na água - Alteram a estrutura Quebradores de estrutura líquida (potássio, cálcio, amônio, cloro, etc) Formadores de estrutura líquida da água (sódio, alumínio, magnésio, etc) - Influenciam na constante dielétrica do meio aquoso; - Governam a espessura da camada dupla ao redor dos colóides; - Influenciam na conformação das proteínas e estabilidade de colóides (alteram a hospitalidade da água) * Interações da água com grupos neutros, capazes de ligar hidrogênio Ligações hidrogênio água - soluto são mais fracas que as ligações água - íons Grupos elegíveis Hidroxila, amino, carbonila, amida e imino Esse tipo de ligação está presente na água constitucional e vicinal * 2. Substâncias hidrofóbicas São substâncias que não tem afinidade com a água, interagindo fracamente e preferindo o meio não aquoso (hidrocarbonetos, ácidos graxos. aminoácidos e proteínas) Mudanças: Água - aumenta o grau de estrutura Substâncias - se agregam formando interações hidrofóbicas * Interações da água com substâncias não polares A) Formação de hidratos clatratos A água considerada substância hospedeira, estabelece ligações hidrogênio envolvendo 20 a 74 moléculas de água, essa estrutura que se assemelha a uma gaiola, sequestra fisicamente outras moléculas de espécies secundárias, denominadas hospedes. Hospedes: Hidrocarbonetos, CO2, SO2, óxido de etileno, álcool etílico, etc. (baixo peso molecular) * B) Formação de interações hidrofóbicas Interação hidrofóbica - refere-se a capacidade dos grupos hidrofóbicos se agregarem para minimizar o contato com a água Importância: Manutenção da estrutura terciária das proteínas (40% dos aminoácidos da maioria das proteínas tem cadeias com sítios não polares) * A ÁGUA NOS ALIMENTOS Importância A água é o maior componente da maioria dos alimentos e exerce influência acentuada em várias de sua características, como: Estrutura Aparência Sabor Susceptibilidade à deterioração * Tipos de água nos alimentos 1. Água de vegetação ou bulk-phase 75 a 90% de toda água de produtos in natura Não apresenta nenhuma ligação com soluto Facilmente removível em processos de secagem Quanto maior sua quantidade, mais perecível se torna o alimento Dividida em dois tipos: - Água livre - Água presa (sequestrada) * Água livre: Mais facilmente removível Predomina ligações de hidrogênio (água x água) Fluxo macroscópico desimpedido Propriedades semelhantes a uma solução salina Ponto de congelamento menor que a água pura Mobilidade translacional um pouco menor que a água pura Entalpia de vaporização é a mesma da água pura Conseqüências deteriorativas - Crescimento microbiano - Velocidade rápida das reações químicas * Água presa ou sequestrada: Características semelhantes à água livre, com as seguintes exceções: Fluxo macroscópico impedido por matriz de gels ou tecidos (estruturas celulares) 2. Água ligada É a água que existe nas vizinhanças dos solutos e outros constituintes não aquosos Dividida em três tipos: - Constitucional - Vicinal - Multicamada * Constitucional: É a mais ligada, faz parte integral da substâncias não aquosas e está situada nas regiões intersticiais das proteínas ou como parte dos hidratos químicos Não é congelável à - 40°C Não apresenta capacidade solvente e mobilidade translacional Maior entalpia de vaporização e baixa percentagem em alimentos de alta umidade(0,03%) Conseqüências deteriorativas - autoxidação (não está disponível aos M.O) * Vicinal ou monocamada: Menor associação que a constitucional (ponte de hidrogênio e interação de Vander Vals) Em nível máximo ela forma uma cobertura de camada única (monocamada) nos grupos hidrofílicos acessíveis Não congela à - 40°C e sem capacidade solvente Mobilidade translacional reduzida Maior entalpia de vaporização e 0,3 a 0,4% da água total em alimentos de alta umidade Ótima estabilidade à deteriorações * Multicamadas: Ocupa os sítios remanescentes da primeira camada, formando várias camadas adicionais ao redor dos grupos hidrofílicos não aquosos Das águas que interagem com o soluto, essa é a de menor força (pontes de hidrogênio) Maior parte não congela à - 40°C Capacidade solvente é leve ou moderada Mobilidade translacional reduzida Maior entalpia de vaporização que água pura e 2 a 3% da água total em alimentos de alta umidade Boa estabilidade à deteriorações (Esquema) * ÁGUA X ALTERAÇÕES EM ALIMENTOS O teor de umidade condiciona o tempo de conservação dos alimentos e permite classifica-los como: - Perecíveis - Semi-perecíveis - Não perecíveis Quanto maior o teor de água de vegetação, menor a durabilidade do alimento em condições naturais * A presença de água ligada explica o fato de alimentos ainda conterem água, porém, não se deteriorarem facilmente (não perecíveis) A preservação de alimentos visando armazenamento por longo tempo, são feitas com base na indisponibilização da água aos agentes deteriorantes, por dois métodos: - Desidratação convencional - Congelamento (separação localizada na forma de cristais de gelo) Ambos os processos alteram as caract. originais
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