Carboidratos - bromatologia

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA 
ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DISCIPLINA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS 
Carboidratos 
Profa. Valéria Terra Crexi
2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO
	As reações que provocam escurecimento nos alimentos podem ser Oxidativas ou não Oxidativas
	
 
2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO
	
Escurecimento Oxidativo ou enzimático 
 reação entre oxigênio e um substrato fenólico catalisado pela enzima polifenoloxidase 
Não envolve carboidrato 
	
 
2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO
Escurecimento não oxidativo ou não enzimático 
 muito importante em alimentos
 Caramelização e/ou
 Reação de Maillard (interação de proteínas com carboidratos) 
	
 
Mecanismo
Requerimentode Oxigênio
Requerimento de NH
pH ótimo
Produto final
Maillard
Não
Sim
> 7,0
Melanoidinas
Caramelização
Não
Não
3,0 a 9,0
Caramelo
degradação de ácidoascórbico
Sim
Não
3,0<pH<5,0
Melanoidinas
Tabela 1: Mecanismo das reações de escurecimento não enzimático 
As reações de escurecimento não enzimático em alimentos estão associadas com aquecimento e armazenamento e podem ser subdivididas em três mecanismos. 
2.1 Reação de Caramelização
	Caramelização: 
	Série de reações que ocorre durante o aquecimento de carboidratos que resultam no seu escurecimento 
	- Degradação de açúcares
		Pirólise a temperaturas maiores de 1200C
			CARAMELOS (produtos de degradação de alto peso moleculares e escuros)
Caramelos podem ser usados como agentes flavorizantes e corantes
Exemplo: 
Sacarose é aquecida em solução com ácido ou sais de amônio para produção de aromas e corantes de caramelo
Usada: refrigerantes tipo “cola” e cervejas 
7
Tipos de pigmentos
Caramelo de cor parda - ∆ solução de sacarose com bissulfito de amônio.
Usos:bebidas ácidas e em xaropes.
Caramelo avermelhado -∆ glicose com sais de amônio.
Usos:em produtos de confeitaria e xaropes.
Caramelo de cor pardo-avermelhada - ∆ açúcar sem sais de amônio.
Usos: cervejas e outras bebidas alcoólicas.
Caramelização da sacarose (a mais importante)
160°C - separação: glicose + frutose.
200°C - 3 fases bem distintas - IDEAL.
1ª) requer cerca 35’ de ∆ - perda de 1 molécula de água/ molécula de sacarose.
2ª) ∆ adicional de 55’ - perda de 8% peso - aparecimento do pigmento CARAMELANO - solúvel em água e sabor amargo.
3ª) ∆ ∆∆ ∆ adicional de mais 55’ - pigmento CARAMELENO - insolúvel em água.
OBS: O ∆ adicional - HUMINA - ⇑ PM, pigmento escuro, insolúvel em água, sabor amargo - gosto pouco agradável.(deve-se eviitar)
2.2 Reação de Maillard
	Desejável em alimentos: 
		Confere sabor, aroma e cor
		café, pão, bolos 
	Indesejável em alimentos:
		leite em pó, ovos e derivados desidratados
Perda de nutrientes como os aminoácidos 
	
Resultado da reação:
	Produtos diferentes que irão conferir sabor e aroma ao alimento.
		
	 Escurecimento devido a MELANOIDINAS
 
Resultado da reação:
	Produtos diferentes que irão conferir sabor e aroma ao alimento.
		
	 Escurecimento devido a MELANOIDINAS
MELANOIDINAS- polímeros insaturados, e cuja cor é mais intensa quanto maior for seu peso molecular 
Cor pode variar de marrom-claro até preto 
 
Reação de Maillard
	A reação ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos. 
	Compreende três fases: 
		* Inicial 
		* Intermediária
		* Final 
Reação de Maillard 
Inicial 
	Reação inicial ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos, na proporção 1:1
		Produtos incolores, sem sabor e aroma 
	Reações envolvidas:
		Condensação 
		Enolização
		Rearranjo de Amadori ou de Heyns
Reação de Maillard 
Inicial 
Condensação – união de duas moléculas (açúcar redutor e o aminoácido) com perda de água 
	
Reação de Maillard 
Inicial 
Bases de Schiff (compostos instáveis) 
		 são isomerizadas formando ALDOSILAMINAS (aldoses) e CETOSILAMINAS (cetoses) 
	
1- Anel se abre e produz ENOL (substância instável)
2- Conforme se movimento a par de elétrons da dupla ligação do enol, um composto será formado
Enolização 
Inicial 
Rearranjo de Amadori ou de Heyns
	
Rearranjo de Amadori
		reação catalisada por ácidos e bases 
		Produto inicial é uma ALDOSE e o produto final uma CETOSE
	ALDOSILAMINAS (ALDOSE) – reestruturação interna (Reestruturação de AMADORI) convertendo-se a CETOSAMINAS
Inicial 
Rearranjo de Amadori ou de Heyns
	
Rearranjo de Heyns
		CETOSILAMINAS (CETOSE) convertem-se em ALDOSILAMINAS (ALDOSE AMINA)
		Reação ocorre de forma mais lenta que o de Amadori 
Reação de Maillard
Intermediária (degradação de cetosaminas e degradação de Strecker)
		a) Degradação de CETOSAMINAS
Percepção de aromas
Cor torna-se amarela
Desenvolve-se o poder redutor em solução e o pH diminui 
Reação de Maillard
Intermediária
	O produto final da fase inicial, uma CETOSESAMINA, pode passar por vários tipos de reações: 
 
Entre estas reações temos:
		Decomposição de CETOSAMINAS (rearranjo de Amadori) formando compostos α- dicarbonila insaturados ou redutonas (intermediários das Melanoidinas)
Reação de Maillard
Intermediária
	 Redutonas são componentes com características de agente redutor sendo facilmente oxidáveis
		Essas reagem com aminas que levam a formação de cetonas, aldeidos e ácidos voláteis as quais contribuem para o sabor e o aroma 
Reação de Maillard
Intermediária
	b) Degradação de Strecker
	- Compostos dicarbonílico reagem com aminoácidos produzindo sua degradação 
	Produtos:
		aldeídos, dióxido de carbono e novos compostos carbonila 
* A produção de CO2 pode ser tão intensa, que em tanques de melaço expostos à luz solar podem explodir, devido ao aumento de pressão 
Reação de Maillard
Final 
Etapa em que ocorre o desenvolvimento de cor, aroma e sabor. Diferentes sabores e aromas são produzidos nessa reação em função de diferentes aminoácidos. 
* Os aminoácidos definem o sabor e aroma, independente do tipo de açúcar redutor. 
Reação de Maillard
Final 
	Os compostos carbonila podem reagir entre sí, com os aldeídos ou com substâncias aminas e produzir compostos aromáticos 
		Ex: PIRAZINA 
			Dimetilpirazina constituinte do aroma da batata chips
Reação de Maillard
Final 
	MELANOIDINAS 
		pigmentos responsáveis pela cor (resultado das reações de polimerização e condensação) 
Reação de Maillard
Final 
	Perda de aminoácidos essenciais e valor nutritivo
	Reações de Maillard e de Strecker (qdo muito intensos) 
		Produzem sabores adversos e substâncias tóxicas que podem contribuir na formação de NITROSAMINAS (compostos cancerígenos) 
Fatores que afetam a reação de Maillard
Temperatura 
	Temperaturas maiores que 700C – inicio da reação 
	Continua em temperaturas da ordem de 200C e durante o processamento ou armazenamento.
	Elevação da temperatura resulta em rápido aumento da velocidade de escurecimento 
b) pH
	Velocidade máxima em pH próximo a neutralidade (pH 6-7)
	Primeiras reações: degradação das CETOSAMINAS e aparecimento dos pigmentos
		Acidificação de um alimento (pH abaixo de 6,0) 
		- Retarda ou impedirá o desenvolvimento do escurecimento 
	
b) pH
	
pH abaixo de 5,0 
	Em valores de pH abaixo de 5,0 e na presença de ácido ascórbico, ocorre a reação de escurecimento provocada pela oxidação do ácidos ascórbico (vitamina C). 
pH muito baixo 
	Ocorre rápida degradação de carboidratos independente da presença de aminoácidos 
c) Tipo de Açúcar
Presença de açúcar redutor
	interação da carbonila com os grupos amina livres 
Sacarose (em alimentos ácidos) = glicose e frutose
Os dissacarídeos não redutores somente são utilizados na reação após hidrólise da ligação glicosídica 
Natureza do açúcar – pentoses mais reativa que hexoses
 
d) Atividade de água
	 aw>0,9 a velocidade da reaçãodiminui (diluição dos reagentes)
	aw < 0,2 – 0,25 a velocidade tende a zero (ausência de solvente necessário para permitir a movimentação de íons e moléculas)
	aw 0,5 a 0,8 maior escurecimento (aumenta a velocidade da reação , aumenta a mobilidade)
	 
e) Catalisadores
	A velocidade de reação é acelerada por ânions como citrato, fosfato e por íons metálicos como cobre bivalente em meio ácido. 
f) Tipo de Aminoácidos
	glicina é o aminoácido mais ativo
	Quanto mais longa e mais complexa a estrutura menor a capacidade de reação
Inibição da reação de Maillard
Uso de açúcares não redutores, 
 Exemplo, sacarose, em condições nas quais não possa ser hidrolisada 
 Redução da atividade de água ou aumento através da diluição 
	ausência de solvente necessário para permitir que os íons e moléculas se movimento
	diluição dos reagentes aw > 0,9 
	
	
 Remoção de açúcares redutores por enzimas
Exemplo, tratamento com a enzima glicose oxidase em ovos produzindo ácidos glucônico a partir de glicose 
Evitar temperatura altas
	processo de armazenamento 
 Adição de SO2
Inibe o escurecimento enzimático 
Atua como inibidor da reação de Maillard
Bloqueando a reação da carbonila dos carboidratos com o grupo amina dos aminoácidos 
Evitando a condensação destes compostos pela formação irreversível de sulfonados
Propriedades Funcionais
Ligação com água
	Uma das principais propriedades
	Hidroxilas capazes de fazer pontes de hidrogênio
	Varia em função da estrutura do carboidrato
	 
Higroscopicidade
 * Capacidade de absorver água do ambiente 
		Ligam-se a água através de sua hidroxilas
		Absorvem água do ar atmosférico 
c) Umectância 
	Capacidade de controlar a atividade de água do alimento
	Carboidratos ligam água do alimento
	Exemplo: produção de doces e geléias, reduzem a atividade de água e aumentam a vida- -de-prateleira 
	
d) Texturização
	Elevada solubilidade dos açúcares em água 
	Devido à capacidade dos açúcares de ligarem água, podem ser adicionados aos alimentos e modificarem sua textura. 
	Normalmente adicionados na forma de cristais ou de xaropes 
Efeitos estruturais dos açúcares nos alimentos:
	estado físico e interações com a água 
	Os açúcares podem formar:
	* Soluções supersaturadas, conferindo consistência de sólido e transparência (estado vítreo)
	* Cristalizar 
		 
A diferença de solubilidade entre o açúcares pode ser usada na fabricação de caramelos duros com tempo variável de duração na boca. 
A adição de um maior teor de glicose num caramelo duro diminui sua velocidade de dissolução
Açúcar
g/100g deágua (200C)
Sacarose
204
Frutose
375
Glicose
107
Maltose
83
Lactose
20