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CARBOIDRATOS CONSIDERAÇÕES GERAIS Um dos maiores grupos de compostos orgânicos encontrados na natureza; Junto com as proteínas – constituintes principais do organismo humano; “Carboidratos “ = “Hidratos de Carbono” CO2 + H2O __ luz _ C(H2O) + O2 Estão presentes nos alimentos como constituintes naturais ou podem ser ingredientes aditivos. Naturalmente Açucarados Mel Caldo-de –cana Beterraba Frutas Batata-doce Açucarados propriamente ditos Açúcar cristal e refinado Mel Melaço Xaropes de Amido Rapadura Melado Elaborados à base de açúcar Caldas Geléias Doces em massa Caramelos Balas Glacês Marshmallow Frutas cristalizadas Elaborados com adição de açúcar Sorvetes Bombons Compotas Leite Condensado Biscoitos Doces Bolos Pudins Refrigerantes Licores Gelatina DEFINIÇÃO Polihidroxialdeídos, polihidroxicetonas, e seus derivados simples e polímeros desses compostos unidos por ligação hemiacetálica. Carboidratos e fibra alimentar Funções : Combustíveis energéticos Economizadores de proteínas Utilizadas como substrato da flora microbiana Propriedades reológicas (polissacarídeos) Responsáveis pela reação de escurecimento nos alimentos Reações de hidrólise, desidratação, escurecimento CLASSIFICAÇÃO Monossacarídios; Oligossacarídios; Polissacarídios . MONOSSACARÍDIOS: PROPRIEDADES Geralmente sólidos, cristalinos ; Incolores; Solubilidade em água; Sabor Doce. OLIGOSSACARÍDIOS São polímeros compostos de resíduos de monossacarídios (2 a 20 unidades), unidos por ligação hemiacetálica (glicosídica). DISSACARÍDIOS MAIS IMPORTANTES : maltose, lactose, sacarose Maltose = glicose + glicose Lactose = glicose + galactose Sacarose = glicose + frutose LIGAÇÃO GLICOSÍDICA LIGAÇÃO GLICOSÍDICA (HEMIACETÁLICA) AÇÚCAR REDUTOR Mono e dissacarídeos na natureza – forma estável de anel, porém são potencialmente ativos Se a ligação hemiacetálica é rompida, a molécula fica aberta e com um grupamento redutor reativo. A glicose nessa situação é capaz de ser oxidada. Em alimentos alcalinos o anel de glicose rompido reage participando das reações de escurecimento não enzimático São açúcares redutores: glicose, galactose e frutose, maltose e a lactose. AÇÚCAR REDUTOR A sacarose não tem caráter de açúcar redutor porque os grupamentos aldeídicos do C1 da glicose e cetônico do C2 da frutose estão bloqueados pela ligação glicosídica (α – 1,2). É necessário , portanto que a sacarose seja hidrolisada para se tornar redutora. SACAROSE Dissacarídio mais importante – quantidade /freqüência encontrado na natureza; Facilmente hidrolisada por soluções diluídas de ácidos minerais e enzimas. INVERSÃO DA SACAROSE (dextrorrotatória) D- Glicose (+52,5º) + D- Frutose (-92º) Xarope de açúcar líquido invertido é largamente utilizado na indústria de alimentos. Não interfere no padrão visual, reduz a atividade de água, agentes espessantes. Minimiza a cristalização da glicose e aumenta a solubilidade da frutose. ( 20% a mais de poder adoçante) POLISSACARÍDIOS São macromoléculas formadas pela condensação de monossacarídios ou seus derivados , unidos entre si por ligações glicosídicas ; Elevado peso molecular; Baixa solubilidade em água AMIDO CELULOSE PECTINAS GOMAS Principal fonte de armazenamento de energia em vegetais GLICOGÊNIO Componente estrutural extracelular das paredes celulares rígidas e dos tecidos fibrosos e lenhosos de plantas O mais importante carboidrato de reserva nos animais FUNÇÃO DOS POLISSACARÍDEOS Apresentam a propriedade de reter moléculas de água, formado soluções colidais e controlando desse modo a Aa de um sistema; Capacidade de formar gel com a água; Soluções Viscosas. AMIDO Constitui a mais importante reserva de nutrição de todas as plantas superiores; É o elemento mais importante da alimentação humana; Ocorrência: sementes, tubérculos, rizomas e bulbos. Amido = amilose + amilopectina GELATINIZAÇÃO E RETROGRADAÇÃO DO AMIDO Grão de amido suspenso na água + Tº C ( baixa ou ambiente ) NADA ACONTECE Grão de amido + água + aumento gradual TºC PONTES DE HIDROGÊNIO COM A ÁGUA Intumescimento do grão INTERVALOS DE TºC DE GELATINIZAÇÃO DE ALGUNS AMIDOS Amido Intervalo de TºC de gelatinização (ºC) Batata Mandioca Milho Sorgo Trigo Arroz 56-66 58-70 62-72 68-75 52-63 61-72 GELATINIZAÇÃO E RETROGRADAÇÃO DO AMIDO Viscosidade – relacionada com a quantidade de água presente A 120º C todos os grãos estarão dissolvidos; Quando ocorre o resfriamento à Tº C ambiente = formação de gel ou precipitados cristalinos, dependendo da concentração da solução. GELATINIZAÇÃO E RETROGRADAÇÃO DO AMIDO Após o resfriamento rápido Soluções concentradas = tendem a formam gel Soluções diluídas tendem a formar precipitados, quando deixados em repouso ( não acontece com tanta facilidade para a estrutura da amilopectina ) RETROGRADAÇÃO DO AMIDO_________ PROPRIEDADES DOS AÇÚCARES DOÇURA RELATIVA Os açúcares conferem sabor doce aos alimentos; A DOÇURA RELATIVA é uma propriedade subjetiva Substâncias Doçura em solução (10%) β- D - frutose Sacarose α – D- Glucose β - D–Glucose α – D- Manose β - D–Manose α – D- Galactose α – D- Lactose* β - D–Lactose* β - D–Maltose Xilitol Manitol Sorbitol 130 100 67 < α – D- anômero 50 Amarga 60 27 50 38 100 56 58 HIGROSCOPICIDADE Pode ser entendida como a capacidade do açúcar na forma cristalina de absorver umidade da atmosfera ( empedramento) ; É uma propriedade indesejável e ocorre com o produto armazenado de forma inadequada; Os açúcares são mais higroscópicos quanto menor for o tamanho dos cristais , devido a maior superfície de contato; SOLUBILIDADE Todos os açúcares são solúveis em água fria (30 – 80%) ; Tal propriedade interfere na escolha do açúcar para a elaboração de determinado tipo de alimento industrializado FATORES QUE INFLUENCIAM NA SOLUBILIDADE: Temperatura e Forma (cristalina hidratada ou anidra) . Em temperatura ambiente a maior solubilidade é da frutose , seguida se sacarose, glicose, maltose e lactose. CRISTALIZAÇÃO Em solução supersaturada de açúcares a temperaturas baixas, partículas de soluto são depositadas; As partículas do soluto sólido assumem a forma geométrica característica e são conhecidas como cristais, estando o tamanho desses cristais relacionados com a taxa de resfriamento; Desejável para obtenção de açúcar industrial; AUMENTO DA VISCOSIDADE O açúcar pode propiciar espessura e corpo aos alimentos ; Temperatura(baixa) e Concentração (alta); AUMENTO DA VISCOSIDADE REAÇÕES DE ESCURECIMENTO COR – um dos principais atributos reconhecidos pelos consumidores. Desejável – produtos de confeitaria Indesejável – desidratados ( leite em pó, pescado salgado ) Escurecimento não-enzimático Caramelização Reação de Mailard CARAMELIZAÇÃO Caramelização – é uma reação dos açúcares redutores e não redutores quando são aquecidos acima da sua temperatura de fusão. Reação de Caramelização: Monossacarídeos formam enóis como o primeiro passo da caramelização ETAPAS DA CARAMELIZAÇÃO 1ª ETAPA : Isomerização e Enolização do açúcar em meio ácido ou alcalino; 2ª ETAPA: Em meio ácido ( desidrata e forma HMF). Em meio alcalino( fragmenta-se em compostos lábeis); 3ª ETAPA: Forma polímeros , as melanoidinas. ESCURECIMENTO NÃO ENZIMÁTICO: REAÇÃO DE MAILLARD Reação de Maillard: É uma reação química entre uma amina ou proteína e uma carbonila ou açúcar reduzido, obtendo produtos que conferem ao alimento sabor, odor e cor (flavor). O aspecto dourado dos produtos assados é o resultado prático desta reação. REAÇÃO DE MAILLARD Quando o alimento é aquecido e grupo carbonila (=O) do carboidrato reage com o grupamento amino (-NH2) do a minoácido ou proteína. Após varias reações em cadeia , compostos chamados melanoidinas são formados e que irão conferir ao alimento, cor, odor (flavor), ao produto final. REAÇÃO DE MAILLARD X CARAMELIZAÇÃO Na caramelização : desidratação/condensação e polimerização do carboidrato Não ocorre o envolvimento com proteína Na reação de Maillard: envolvimento direto da proteína onde a temperatura exerce um papel extremamente importante para o aumento da velocidade da reação. RESUMO DA REAÇÃO DE MAILLARD Grupamento carbonila + grupamento amino Base de Schiff (acelera a reação) Rearranjo de Amadori HMF ( hidroximetilfurfural) Os intermediários se polimerizam formando compostos de elevado peso molecular (MELANOIDINAS) CONTROLE DAS REAÇÕES DE ESCURECIMENTO Temperatura – as reações se iniciam ou são intensificadas com a elevação da temperatura. O uso da temperatura de refrigeração portanto, retardará esse processo. Umidade – a água catalisa as reações de escurecimento, no primeiro estágio da reação de Maillard a água é essencial. CONTROLE DAS REAÇÕES DE ESCURECIMENTO pH – o pH influencia a taxa de reação e os tipos de produtos formados. Na caramelização pH 2,8 estabilidade dos açúcares redutores Constituintes do alimento Substâncias inibidoras: metabissulfito e o anidrido sulfuroso. CELULOSE Principal constituinte da parede celular dos vegetais superiores; Não é digerida pelo homem; Faz parte das fibras dietéticas; Resistente à digestão pelas secreções do trato intestinal CELULOSE Insolúvel em água , ácidos e álcalis e solúvel em solução amoniacal de hidróxido cúprico; Hidrólise Celulase É formada por cadeias não ramificadas de D- glicopiranose β – ( 1 4) – 100 a 200 resíduos. SUBSTÂNCIAS PÉCTICAS Grupo complexo de derivados de carboidratos extraídos de plantas; Forma facilmente complexos coloidais; Grande maioria – D-galacturônico ( α, 1 4); Protopectinas Ácidos pectínicos Ácidos pécticos Pectinas PARCIALMENTE SOLÚVEIS EM ÁGUA PECTINA = ÁCIDOS PECTÍNICOS SOLÚVEIS EM ÁGUA Pectina + água – soluções altamente viscosas; Pectina + ácidos + sacarose = géis estáveis; Encontrada em tecidos pouco rijos (polpas de frutas e vegetais); Pectina : utlizada pela indústria de alimentos na forma de pó, como ingrediente de grande valor para a fabricação de geléias. GOMAS Gomas exudadas de plantas São produzidas por plantas com a finalidade de cobrir ferimentos existentes em frutos e troncos de árvores , evitando desse modo, o ataque dos m.o. Goma arábica – é uma das mais antigas Polissacarídio ácido de estrutura ramificada. D – galactopiranose β ( 1 3) + ramificações Solúvel em água formando soluções pouco viscosas METODOLOGIA PARA A DETERMINAÇÃO DE CARBOIDRATOS Composição centesimal (100%) Umidade RMF ou Cinzas Proteínas Lipídios Carboidratos METODOLOGIA PARA A DETERMINAÇÃO DE CARBOIDRATOS Composição centesimal (100%) Umidade RMF ou Cinzas Proteínas Lipídios Carboidratos Subtração do somatório dos nutrientes com o valor de 100 Glicídios = 100 – (%umidade+%RMF+%proteínas+%lipídios) METODOLOGIA PARA A DETERMINAÇÃO DE CARBOIDRATOS Análise realizada para identificar fraude no leite. AMIDO assume característica espessante, adicionado ao leite tem como finalidade corrigir a densidade, mascarando sua qualidade. Na análise a amostra é submetida ao aquecimento ao aquecimento para promover a hidrólise do amido e, em seguida efetuar-se o tratamento de solução de iodo. Quando presente no produto , o amido é identificado pelo surgimento da cor azul intensa. METODOLOGIA PARA A DETERMINAÇÃO DE AMIDO EM ALIMENTOS ( QUALITATIVO) METODOLOGIA PARA A DETERMINAÇÃO DE FIBRAS Digestão de uma amostra de alimentos (seca) com ácido acético 80% e ácido nítrico concentrado. Manter em refrigerante de refluxo por 30 minutos . Filtrar em cadinho filtrante previamente tarado. O resíduo retido no cadinho deve ser lavado com água quente , álcool e éter. Secar em estufa a 105º. Resfriar em dessecador e pesar. Glicídios redutores em glicose –Material Balança analítica, espátula de metal, béquer de 100 mL, proveta de 50 mL, balão volumétrico de 100 mL, frasco Erlenmeyer de 250 mL, funil de vidro, balão de fundo chato de 250 mL, pipetas volumétricas de 5 e 10 mL ou bureta automática de 10 mL, buretas de 10 e 25 mL e chapa elétrica. –Reagentes •Hidróxido de sódio a 40% •Carbonato de sódio anidro •Ferrocianeto de potássio a 6% •Acetato de zinco a 12% •Solução saturada de acetato neutro de chumbo •Sulfato de sódio anidro •Soluções de Fehling A e B tituladas : Determine o valor calórico do alimento, considerando que cada grama de proteína e de glicídio após processo metabólico fornecem 4cal e cada grama de lipídios 9cal. UMIDADE – 5,00 g de amostra foi adicionada em cadinho de porcelana previamente tarado (T=12,00 g). Após processo de dessecação em estufa a 105º C por um período de 3 horas, resfriamento em dessecador , o cadinho apresentou o peso de 13,45g. RMF – 2,00 g de amostra seca após incinerado em mufla a 550º, apresentou 0,02%de RMF. LIPÍDIOS – Após processo de extração pelo método de Soxhlet a amostra apresentou 4,35% de matéria graxa. PROTEÍNAS – A amostra apresentou pelo método de Kjeldahl um percentual protéico de 5,08%. De acordo com os dados apresentados calcule o valor calórico dessa amostra. REFERÊNCIAS ORDÓÑEZ, Juan A. et al. Tecnologia de Alimentos. Porto Alegre: Artmed ., v 2, p. 219-239, 2005. INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz. v. 1: Métodos químicos e físicos para análise de alimentos. 4. ed. 1. ed digital. São Paulo: IMESP, 2005. p. 75-81
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