Carboidratos_2010_final

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CARBOIDRATOS
Carboidratos
 São as moléculas mais abundantes e distribuídas entre 
os alimentos
 Funções:
 Nutricional (Armazenar energia)
 Adoçantes naturais
 Propriedades reológicas de vegetais (polissac)
 Responsáveis pela reação de escurecimento em 
alimentos
 Matéria-prima para produtos fermentados
Aspectos Gerais
- ¾ do mundo biológico
- 80% da absorção calórica
- Celulose: estrutura mais abundante (vegetais)
- Amido: Principal polissac consumido por monogástrico
Afetam os atributos sensoriais dos alimentos:
-Consistência - Viscosidade
-Textura - Proprs coligativas
-Sensações bucais Influenciando - Cristal/ do gelo
-Cor - Gelatinização
-Sabor e aroma - Estabil/ dispersão
Classificação dos carboidratos
 Através do número de subunidades de “açúcar”
 Monossacarídeos
 Ribose, Glicose, Frutose, Galactose, etc
 Dissacarídeos
 Sacarose, Maltose, Lactose
 Polissacarídeos
 Reserva: Amido, Glicogênio
 Estruturais: Celulose
Não celulósicos: Pectina, hemiceluloses
Gomas e Mucilagens
 Polissacarídeos de algas: Alginatos, Agar
Estrutura de um Monossarídeo
Hidrofílicos
Formas de Anel e de cadeia 
Formação de um dissacarídeo
O C1 da glicose liga-se ao C2 da frutose
Polissacarídeos
 Macromoléculas
 Formados pela polimerização de monossacarídeos por 
ligações glicosídicas
 Alto peso molecular
 Cadeia linear, ramificada e raramente cíclica
Classificação
 Homossacarídeos
 Heterossacarídeos
Funções
 Estrutural
 Plantas (celulose, hemiceluloses, pectina)
 Animais (quitina, mucopolissacarídeos)
 Reserva
 Amido (plantas)
 Glicogênio (animal)
Amido
Existem duas formas de amido:
Amilose/Amilopectina
Amilose e Amilopectina
Amilopectina
Polissacarídeos Estruturais
β 1-4
Celulose
Hemicelulose e Pectina
Principais Tipos de Carboidratos 
Presentes em Alimentos e suas 
Propriedades Utilizadas para 
Análise (Doseamento)
Dentre os CHs encontrados em alimentos os mais
importantes pela abundância são:
1. AÇÚCARES LIVRES:
 Monossacarídeos (unidades simples não hidrolizável)
 Ribose, Glicose, Frutose, Galactose, etc
 Dissacarídeos (são compostos de monossac unidos lig
glicosídicas: Sacarose, Maltose, Lactose, Celobioses
 Polissacarídeos (macromoléculas naturais, (+10 resíduos)
 Reserva: Amido, Glicogênio
 Estruturais: Celulose
Não celulósicos: Pectina, hemiceluloses
Gomas e Mucilagens
 Polissacarídeos de algas: Alginatos, Agar
1. AÇÚCARES LIVRES:
Propriedades Físicas:
Procedimentos rápidos para estimativa da concentração 
do açúcar em solução
Densidade: usadas em medidas de [ ] em soluções de
Sacarose:
- Densímetro (calibrado em ̊Brix))
- Refratômetro ( ̊Brix)
- Picnômetro (pesagem)
PRIOPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS 
RELEVANTES NA ANÁLISE DE AÇÚCARES
Índice de Refração: 
- Usado p/ soluções claras, límpidas de açúcares
Rotação ótica: 
- Mede a [ ] de açúcares em solução.
- Medições polarimétricas usadas p/ mistura de 
sac com outros açúcares, e os produtos de inversão.
Propriedades Químicas
Propriedades Redutoras:
-Os monossc livres reduzem soluções alcalinas de sais 
metálicos a óxidos ou metais livres
- Utiliza-se sais de cobre, com medições do óxido 
cuproso.
- Fatores que afetam a reação são:
- Taxa de aquecimento
- Alcalinidade e concentração do reagente
Propriedades Químicas (cont.)
1 Reações de Condensação:
- Monossac aquecidos em meio ácido, produzem 
substâncias que sofrem reações de condensação com
uma grande variação de fenólicos e outras substâncias
- Ocorre ciclização do açúcar, com perda de água e a 
formação de derivados do furfural
- O rendimento do cromógeno formado é dependente 
do:
- Uso e condições precisas no experimento como:
-Força do ácido, tempo e taxa de aquecimento
2 Reações de Substituição
-São as que envolvem os grupos OH. Dois tipos de 
reação devem ser consideradas:
a) Formação de Éter:
- Os metil-éter são os mais importantes. Utilizados 
no preparo de derivativos voláteis para Cromatografia 
gás-líquido.
b) Esterificação:
- Onde os grupos OH sofrem esterificação com 
anidridos ácidos ou cloretos de acila. Usadas na análise 
de misturas de monossacarídeos
Polissacarídeos
Solubilidade em Solventes Aquosos:
Muitos polissac presentes em alimentos são solúveis em 
água, particularmente com aquecimento
- As dextrinas se dissolvem completamente
- A amilose do amido forma solução aquosa coloidais
- As substâncias pécticas são solúveis em água quente a 
menos que se encontrem complexadas com cálcio
Obs.: Em geral, os polissac são insolúveis em soluções 
alcoólicas hidratadas com concentração superior a 75 –
80% (v/v). Base para esquemas de separação
Polissacarídeos (cont.)
Propriedades Químicas
As mais usadas nos métodos analíticos são a formação de 
complexos e a hidrólise
- Formação de Complexos:
- Muitos polissac formam complexos insolúveis com 
reagentes inorgânicos. Esta propriedade têm sido usadas 
no isolamento de polissac específicos ou tipos de 
polissac.
- Dentre os formadores de complexos, o Iodo é o mais 
utilizado. O amido forma complexo insolúvel com o iodo 
em solução de NaCl/KI.
- Polissac não celulósicos formam complexos 
insolúveis com I2 em sol. de CaCl2 usado p/ separar 
lineares de não lineares, em extratos vegetais.
Hidrólise:
Para desdobramento de polissac (polímero) em seus 
monossacídeos, usa-se ácidos minerais como agente 
hidrolisante.
Os monossac liberados, com exceção da Fru e Ara, os 
demais são razoalvel/ estáveis em ác dil.
- A celulose é resistente a hidrólise por ác dil., devendo 
ser utilizado H2SO4 a 72 – 75% (p/p)
Propriedades Bioquímicas
As reações bioquímicas dos monossac e as enzimas 
hidrolíticas que atuam em oligo e polissacarídeos 
possibilitam uma grande variação de reações 
específicas
A base das reações bioquímicas envolve reações que 
conduzem à produção de nucleotídeos reduzidos 
medidos em 340 ou 360 nm.
Operações Preliminares ao Doseamento
Independente do método utilizado, faz-se necessário 
a remoção de materiais interferentes
-Que por finalidade a extração e o preparo da amostra 
e o seu doseamento sem interferentes
- Lipídeos e Clorofila
São extraídos com éter de petróleo, no qual os CHs 
são insolúveis. A extração é feita a 40 – 50 ̊C.
Temperaturas mais altas podem solubilizar os 
componentes do amido. 
Hidrólise da Sacarose:
Em meio ácido durante a extração em temperaturas 
elevadas, para evitar a hidrólise ou a inversão da sac, 
recomenda-se a adição de Carbonato de Cálcio para 
neutralização.
Extratos enzimáticos ativos:
Faz-se a adição de Cloreto de Mercúrio para evitar 
hidrólise dos glicídeos.
As modificações enzimáticas podem ser evitadas, 
extraindo-se os glicídeos com etanol aquoso, ou 
colocando o material finamente dividido em álcool a 
80%.
Agentes Clarificantes:
A extração de glícides é feita com mistura hidratada a 75 
a 80%, que dissolve os mono e dissac, sem solubilizar os 
polissacarídeos.
-Base da separação de cada uma das frações separada/.
- Qualquer produto para ser analisado é necessário a 
retirada de subst interferentes. Para tal são usadas subst 
‘Clarificadoras’ ou ‘defecadoras’.
- Estes removem os interferentes sem absorver os 
glícides. Excesso não afetam o ensaio.
-Exemplo: A turbidez causada por proteínas e amido, 
afetam o doseamento em soluções coloridas.
Tipos de Agentes Clarificantes:
- Sais de chumbo (acetato neutro de Chumbo): em 
solução aquosa saturada.
- Hidróxido de Alumínio ou Bário
- Carvão ativo
O agente clarificante é adicionado na forma de pó 
(após completar o volume da solução deglicídios)
O excesso de clarificante pode ser removido com 
Sulfato de sódio, oxalato de sódio, mistura de fosfato 
dissódico e oxalato
Desproteinização
As proteínas interferem nos métodos redutores, como 
nos colorimétricos, devendo ser removidas
Precauções quanto ao uso de agentes desproteinizantes:
- Ácidos muito fortes, como TCA, não devem ser 
usados em soluções contendo dissacarídeos ou frutose
Dois procedimentos são mais aceitáveis
a) Adição de solvente orgânico como etanol ou 
acetona, em [ ] de 70% coagulam proteínas 
removidas por centrifugação.
b) Formação de um pptado inorgânico
-Hidróxido férrico [Fe(OH)3], base p/ desproteinizar
leite para análise de açúcares.
Extração de açúcares
1. Solução Alcoólica Hidratada:
- Melhor opção, pela grande solubilidade dos açúcares nessas 
soluções.
Desvantagem:
- Reagentes aquosos extraem muitas substâncias que 
interferem posteriormente no doseamento dos açúcares
Solução:
Desproteinização e subseqüente descoloração das soluções 
são freqüentemente necessárias, antes do doseamento.
Obs.: Alguns problemas técnicos na extração de de alguns 
alimentos com soluções aquosas e a filtração desses 
extratos é geralmente difícil e requer longo tempo
Extração de açúcares cont.
Açúcares livres: São em geral solúveis em soluções alcoólicas 
hidratadas e as proteínas e polissac são insolúveis nestas em conc
superior a 75 a 80% (v:v) representam a base n maioria dos 
procedimentos para extração de açúcares.
Diferentes técnicas para extração utilizam etanol, metanol, isso-
propanol.
Obs.: Utilize o mesmo solvente em todas as extrações.
Se for necessária a determinação da proporção de oligossac mantenha o pH enutro 
durante a extração.
Em geral se adiciona Carbonato de cálcio sólido ao meio de extração, ou um extrator 
hidro-alcoólico tamponado.
Tratamento do Extrato Alcoólico:
Nestes extratos alcoólicos podem conter lipídeos, pigmentos, 
aminoácidos e ácidos orgânicos livres presentes na amostra.
Sendo assim o extrato necessita ser tratado para remoção das 
substâncias interferentes para se obter uma solução de açúcares 
adequada para os métodos subseqüentes de análise 
- É necessário eliminar o álcool presente no extrato
- Alguns métodos de doseamento de açúcares redutores são 
sensíveis ao álcool
- O extrato pode necessitar ser concentrado para a análise, 
embora na prática, isso seja raro. Em geral faz=se uma diluição
- No caso de evaporação, use de preferência, evaporador rotativo 
a vácuo.
Tratamento do Extrato Alcoólico (Cont.)
-Pode-se também, usar aquecimento suave em banho-maria, 
evitando que a solução resseque nas bordas do recipiente.
- Antes de iniciar a concentração do extrato, ajuste o pH ao ponto 
neutro com pequena quantidade de Carbonato de sódio (Na2CO3)
- Ao extrato concentrado deve ser tratado com acetato neutro de 
chumbo (sol saturada = 0,12 a 0,2 mL) antes de completar o 
volume. Haverá precipitação de pigmentos com produção de 
solução límpida.
- Reações com Antrona e orcinol, não são afetadas, por pequenas 
concentrações de álcool da ordem de 5% (v:v). Convêm, 
entretanto utilizar a diluição dos padrões com soluções contendo 
concentrações equivalentes de álcool, para construção da curva 
padrão.
4.Métodos de Doseamento
Doseamento de açúcares podem ser utilizados métodos:
- Químicos, colorimétricos, bioquímicos, eletroforéticos, 
óticos, enzimáticos e cromatográficos
Os métodos de determinação baseiam-se nas propriedades físicas 
das soluções ou no poder redutor dos glícides mais simples.
Por hidrólise ácida ou enzimática, os glícides não redutores 
podem ser transformados em redutores, permitindo, assim, seu 
doseamento.
Os métodos físicos para soluções de composição conhecida 
podem ser desnitomètricos, refratométricos ou polarimétricos
MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS 
Estes são:
- Métodos analíticos para análise do tipo e concentração de 
monossac e oligossac em alimentos.
-CCD, CG e HPLC são as técnicas mais usadas para separar e 
identificar carboidratos.
- São usadas com base nas características de adsorção
-HPLC metodologia moderna mais importante para análise de 
CHs, sendo rápido, sensível, preciso e específico.
MÉTODOS ELETROFORÉTICOS 
-CHs podem ser separados por eletroforese após terem sido 
DERIVATIZADOS para torná-los carregados eletricamente, 
isto é:
-Por reação com Boratos.
-A solução de CHs derivatizados é aplicada em um gel e então 
uma voltagem é aplicada sobre eles.
-Os CHs são separados com base no seu tamanho os de menor 
tamanho movem mais rápido no campo elétrico
MÉTODOS QUÍMICOS CLÁSSICOS
-Existem vários métodos químicos para determinar monossac e 
oligossac:
-São baseados no fato que muitos dessas substância são AGENTES 
REDUTORES que reagem e produzem precipitados ou complexos 
coloridos os quais são quantificados;
-A concentração de CHs pode ser determinado gravimetricamente 
ou por titulação.
- CHs não-redutores usam o mesmo método sendo primeiro 
hidrolisados para torná-los redutores.
Fundamentam:
- Na presença de íons cobre em solução alcalina (Solução de Fehling)
- Na desidratação dos açúcares, por uso de ác concentrados com 
posterior coloração com compostos orgânicos, mensuráveis na 
região do visível.
MÉTODOS: Os métodos podem ser agrupados em:
-Titulométricos: EDTA e Lane-Enyon, Luft-Schoorl
-Gravimétricos: Musson-Walker
- Espectrofotométricos: DNS, Antrona, Fenol-Sulfúrico, 
Somoghy-Nelson, Milner & Avigard
Métodos Gravimétricos (Mulson-Walker)
-Neste os CHs são oxidados na presença de calor e excesso de 
sulfato de cobre e tartarato alcalino (Na, K) sobre condições 
cuidadosamente controladas as quais conduz a formação de um 
precipitado de óxido de cobre:
Açúcar redt + Cu+2 + base Açúcar oxidado + CuO2 (pptado) 
-A quantidade de pptado formado é diretamente relacionado a 
conc de açúcar redutor na amostra inicial.
- A conc de pptado presente pode ser determinado 
gravimetricamente (por filtração, secagem e pesagem)
- Ou titulometricamente (redissolvendo o pptado e titulando com 
um indicador),
- Este método sofre das mesmas desvantagens do método de Lane-
Enyon. Mas é mais reprodutível e mais acurado.
MÉTODOS COLORIMÉTRICOS
1. Método de Antrona:
-Usado para determinar a conc de açúcar total em uma amostra
- O açúcar reage com o reagente de Antrona sob condições ácidas 
para produzir uma cor azul esverdeada.
- A amostra é misturada com Ácido Sulfúrico e o reagente de 
Antrona é então fervido até a reação ser completada (± 5 min).
- A solução é então deixada resfriar (banho de gelo) e sua 
absorvância é medida a 620 nm.
- Existe uma relação linear entre a absorbância e a quantidade de 
açúcar presente na amostra.
- Este método determina ambos açúcares redutores e não-
redutores, por causa da forte presença do H2SO4 forte oxidante.
MÉTODOS COLORIMÉTRICOS
2. Método de Fenol-Ácido Sulfúrico
-É intensamente usado para determinar a conc, total de CHs 
presente em alimentos.
-Uma solução aquosa límpida de CHs a ser analisado é colocada 
em um tubo-teste. E fenol e ác. Sulfúrico é adicionado.
- A solução torna-se de cor amarelo-alaranjado resultante da 
interação entre CHs e o fenol.
- A abs. Medida a 420 nm é proporcional a conc., inicial na 
amostra.
- O H2SO4 converte todos os açúcares não-redutores em 
redutores, assim, este método determina açúcares totais presente.
- Este método também não estequiométrico necessita de curva
padrão.