Água - Propriedades

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ÁGUA
 
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 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%
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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
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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)
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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
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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
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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.
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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. 
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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.
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A Água forma Pontes de Hidrogênio fortes e fracas com os solutos
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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)
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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
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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)
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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 
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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 
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 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)
 
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 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)
 
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 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
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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
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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) 
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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)
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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
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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)
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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 
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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 
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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)
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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
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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)
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 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
 
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 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