Carboidratos: Funções e Transformações Químicas

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CARBOIDRATOS 
CARBOIDRATOS 
São os componentes mais abundantes e 
amplamente distribuídos entre os 
alimentos. 
FUNÇÕES DOS CARBOIDRATOS 
1. Nutricional; 
2. Adoçantes naturais; 
3. Matéria-prima para produtos fermentados; 
4. Principal ingrediente dos cereais; 
5.Propriedades reológicas da maioria dos alimentos 
de origem vegetal (polissacarídeos); 
6. Responsáveis pela reação de escurecimento em 
muitos alimentos. 
CARBOIDRATOS 
De acordo com o peso molecular e estrutura. 
  Funções reológicas. 
  Funções relacionadas com o seu sabor. 
  Seus produtos de reação podem também 
alterar a cor dos alimentos. 
Carboidratos de Menor Peso Molecular 
 Mono- e dissacarídeos 
  São compostos sólidos geralmente 
solúveis em água e cristalizáveis. 
  Alteração da consistência e retenção 
de água nos alimentos. 
  Sabor doce de intensidade variável 
conforme o açúcar. 
PRINCIPAIS TRANSFORMAÇÕES 
QUÍMICAS PARA CARBOIDRATOS DE 
BAIXO PESO MOLECULAR 
Processamento e armazenamento 
1) Reação de Mailard; 
2) Degradação e hidrólise por efeito do pH e calor; 
3) Caramelização. 
REAÇÃO DE MAILARD 
Reação envolvendo aldeído (açúcar redutor) e grupos 
amina de aminoácidos, peptídeos e proteínas, 
seguida de várias etapas e culminando com a 
formação de um pigmento escuro. 
  É a principal causa do escurecimento 
desenvolvido durante o aquecimento e 
armazenamento prolongados do produto. 
  Reduz a digestibilidade da proteína. 
  Inibe a ação de enzimas digestivas. 
  Destrói nutrientes como aminoácidos essenciais 
e ácido ascórbico. 
  Interfere no metabolismo de minerais, mediante 
a complexação com metais. 
REAÇÃO DE MAILARD 
INIBIÇÃO DO ESCURECIMENTO NÃO-ENZIMÁTICO 
  Utilização de agentes químicos. 
  Criando-se condições adversas: alterar o teor 
de água ou pH do meio, reduzir a temperatura e 
remover uma das substâncias reativas. 
  Procedimento mais empregado: aplicação do 
sulfito, que combina a habilidade de controle 
destas reações com outras de importância 
tecnológica (conservante e antioxidante). 
EFEITO DA TEMPERATURA 
 A reação ocorre à temperatura elevada, bem 
como em temperatura reduzida, durante o 
processamento do alimento ou armazenamento. 
 Elevação da temperatura: aumento rápido da 
velocidade de escurecimento – duas a três 
vezes para cada incremento de 10 oC. 
 A intensidade da reação de Mailard aumenta 
quase que linearmente na faixa de pH 3 a 8 e 
atinge um máximo na faixa alcalina (pH 9 a 10). 
  pH elevado: par de elétrons do nitrogênio 
do aminoácido livre para que a reação ocorra. 
 pH baixo: formação da espécie –NH3+, 
diminuindo a velocidade da reação de Mailard. 
EFEITO DO pH 
 A reatividade dos aminoácidos envolvidos 
na reação de Mailard é diferente entre si. 
 Presença de açúcar redutor é essencial para a 
interação da carbonila com grupos amina livre. 
 Reatividade: pentose > hexose > dissacarídeo 
TIPOS DE AMINA PRESENTE 
TIPOS DE AÇÚCARES PRESENTES 
  A taxa de escurecimento é baixa ou mesmo 
zero em valores para atividade da água 
elevada ou muito baixa. 
  Aumenta de forma rápida em valores intermediários 
(aw entre 0,5 e 0,8). 
TEOR DE UMIDADE 
 O dióxido de enxofre é eficiente no controle da 
reação de Mailard. Atua como inibidor da reação, 
bloqueando a carbonila e prevenindo a condensação 
desses compostos pela formação irreversível de 
sulfonatos e a conseqüente formação da melanoidina. 
SULFITO 
REAÇÃO DE CARAMELIZAÇÃO 
 Envolve a degradação do açúcar na 
ausência de aminoácidos ou proteínas. 
  Os açúcares no estado sólido são relativamente 
estáveis ao aquecimento moderado, mas em 
temperaturas acima de 
120 oC são pirolisados para diversos produtos de 
degradação de alto peso molecular e escuros, 
denominados caramelo. 
1.  Desidratação do açúcar redutor com rompimento das 
ligações glicosídicas. 
2.  Introdução de uma ligação dupla. 
3.  Formação de intermediários de baixo peso molecular. 
4.  Os polissacarídeos são inicialmente hidrolisados para 
monossacarídeos. 
CARBOIDRATOS EM TABELAS 
DE COMPOSIÇÃO DE 
ALIMENTOS 
O conteúdo de carboidratos tem sido dado 
pela diferença, isto é, a porcentagem de 
água, proteína, gordura e cinza subtraída 
de 100. 
Frutas 6%-12% De sacarose 
Milho e batata 15% De amido 
Trigo 60% De amido 
Farinha de trigo 70% De amido 
Condimentos 9%-39% De açúcares redutores 
Açúcar branco comercial 99,5% De sacarose 
Açúcar de milho 87,5% De glicose 
Mel 75% De açúcares redutores 
TABELA DE CONTEÚDO DE CARBOIDRATOS 
NOS ALIMENTOS 
MÉTODOS 
1. Amostragem 
2. Eliminação de interferentes 
3. Métodos Qualitativos de 
Identificação 
4. Métodos quantitativos 
AMOSTRAGEM 
AMOSTRAS SÓLIDAS 
Devem ser moídas: condições que causem a 
mínima mudança no conteúdo. 
LIPÍDEOS E CLOROFILA 
São removidos por extração com éter de petróleo: 
carboidratos são insolúveis neste solvente. 
ELIMINAÇÃO DE INTERFERENTES 
CONTEÚDO DE CARBOIDRATO EM 
UM ALIMENTO 
Obtido em uma solução aquosa dos 
açúcares livres de substâncias 
interferentes. 
INTERFERENTES 
Pigmentos solúveis, substâncias 
opticamente ativas (aminoácidos etc), 
constituintes fenólicos e proteínas. 
SEPARAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS 
INTERFERENTES 
  Descoloração. 
  Resina trocadora de íons. 
  Clarificação. 
CLARIFICAÇÃO 
Realizada por agentes clarificantes 
Precipitar as substâncias que irão interferir 
na medida física ou química do açúcar. 
UTILIZAÇÃO DE UM AGENTE 
CLARIFICANTE ESPECÍFICO 
1. Tipo de alimento analisado; 
2. Tipo e quantidade de substância 
 interferente existente; 
3. Método proposto. 
PRINCIPAIS AGENTES CLARIFICANTES 
A) Solução básica de acetato de chumbo 
  Determinação polarimétrica de soluções 
coloridas – descolore a solução. 
B) Ácido fosfotungístico e ácido tricloroacético 
  Precipita proteína, mas não descolore. 
C) Ferricianeto de potássio e sulfato de zinco 
  Precipita proteína e descolore um pouco a amostra. 
D) Sulfato de Cobre 
  Específico para determinação de lactose em leite. 
CLARIFICAÇÃO DO EXTRATO AQUOSO 
Metais pesados precipitam substâncias coloidais. 
Proteínas 
REQUISITOS PARA OS AGENTES 
CLARIFICANTES 
1.Remover as substâncias interferentes sem 
adsorver ou modificar os açúcares. 
2.O excesso de agente clarificante não deve 
afetar o procedimento. 
3. O precipitado deve ser pequeno. 
4.Procedimento de precipitação relativamente 
simples. 
MÉTODOS QUALITATIVOS DE 
IDENTIFICAÇÃO 
  Reações coloridas provenientes da 
condensação de produtos de degradação dos 
açúcares em ácidos fortes com vários 
compostos orgânicos. 
  Propriedades redutoras do grupo carbonila. 
Reação de Fehling 
Se baseia na redução de soluções alcalinas de 
CuSO4 em presença de tartarato de sódio e 
potássio, com formação de um precipitado cor de 
tijolo. 
Reação de Barfoed 
O reagente de Barfoed é uma solução fracamente 
ácida de CuSO4 e permite distinguir qualitativamente 
monossacarídeos de dissacarídeos redutores, pela 
velocidade de reação. 
Reação de Seliwanoff 
A reação de Seliwanoff se baseia na formação de 
compostos coloridos quando furfural e 
hidroximetilfurfural, obtidos pela ação de ácidos sobre 
pentoses e hexoses respectivamente reagem com 
compostos aromáticos como o resorcinol e anilina 
MÉTODOS QUANTITATIVOS 
Determinação de 
açúcares totais e de 
açúcares redutores 
Munson-Walker 
Lane-Eynon 
Somogyi 
Métodos cromatográficos 
Métodos óticos 
Açúcares totais: os açúcares não redutoressão transformados 
em açúcares redutores através de um hidrólise ácida. 
MUNSON-WALKER 
Método gravimétrico baseado na redução de 
cobre pelos grupos redutores dos açúcares. 
MUNSON-WALKER 
Fehling A 
(sulfato de cobre) 
Fehling B 
(tartarato duplo de sódio e 
potássio/hidróxido de sódio) 
+ 
Açúcares redutores Ppt de óxido 
de cobre 
  O precipitado é filtrado, lavado com água 
quente, seco e pesado. 
  Reação de redução – não estequiométrica. 
  Tabelas que relacionam o peso do precipitado do 
óxido de cobre com a quantidade de açúcar para 
cada tipo de açúcar. 
  Resultados: açúcar total e redutor em termos de 
glicose. 
LANE-EYON 
 A solução de açúcar é adicionada 
vagarosamente de uma bureta a uma mistura 
(1:1) em ebulição das duas soluções de Fehling. 
 Próximo ao ponto de viragem: adição de 1 mL 
de uma solução aquosa de azul de metileno 2% 
(azul-incolor). 
 Solução incolor,mas existe um precipitado cor 
de tijolo, por isso a cor visível da viragem é azul 
para vermelho-tijolo. 
EXATIDÃO DOS RESULTADOS 
  A solução deve ficar constantemente em ebulição durante a 
titulação, porque o Cu2O formado pode ser novamente 
oxidado pelo O2 do ar, (mudando a cor novamente para azul). 
 A titulação deve levar no máximo 3 minutos: decomposição 
dos açúcares com o aquecimento prolongado. 
  Resultado é obtido de tabelas ou padronizando-se a mistura 
de Fehling com uma solução de açúcar com concentração 
conhecida (expresso em glicose). 
SOMOGYI 
 Método micro: determinar pequenas 
quantidades de açúcares. 
 Redução do cobre pelos açúcares redutores. 
 Determinação por diferença. 
  Medida de um reagente colocado em excesso, 
mas em quantidade conhecida, que não tenha 
reagido com os açúcares redutores. 
  Reagentes de cobre: tampão fosfato, iodeto de 
potássio (fonte de iodo para oxidação do íon 
cuproso) e sulfato de sódio (minimiza oxidação do 
óxido cuproso pelo oxigênio do ar) 
Açúcar redutor 
Cobre a óxido cuproso 
Iodo (adicionado em excesso) 
reduz 
oxidado 
O excesso de iodo é titulado com 
tiossulfato de sódio. 
Reagentes padronizados com uma solução 
conhecida de açúcar. 
MÉTODOS 
CROMATOGRÁFICOS 
Açúcares são 
determinados 
individualmente 
Cromatografia em papel 
Cromatografia em camada delgada 
Cromatografia em coluna 
Cromatografia gasosa 
Cromatografia líquida de alta 
eficiência 
MÉTODOS ÓPTICOS 
São principalmente três os métodos ópticos 
para determinação de açúcares. 
  REFRATOMETRIA 
  POLARIMETRIA 
  DENSIMETRIA 
POLARÍMETRO NA DOSAGEM DOS 
CARBOIDRATOS 
Atividade óptica 
 Determinação de seu ângulo de desvio 
constante (αD). 
Polarímetros 
Fonte de luz 
Filtro polarizador fixo 
Um tubo 
Contendo a amostra 
Filtro 
polarizador 
para análise 
Desvio do plano ao 
sair a luz do 
compartimento da 
amostra 
MANEJO DO POLARÍMETRO 
  Conferir ou acertar o ponto zero. 
 Acender a lâmpada e, estando 
fechado e vazio o cilindro oco e 
coincidindo os zeros das escalas, deve-
se observar pela ocular, um campo 
luminoso perfeitamente homogêneo. 
 Colocar a substância a ser analisada na parte 
oca do cilindro, fecha-se e observa-se o campo 
luminoso. 
  Colocar a substância a ser analisada na parte 
oca do cilindro, fecha-se e observa-se o campo 
luminoso. 
ZERO DEXTROGIRO LEVOGIRO 
  Gira-se o analisador para a direita ou para a 
esquerda até que o campo apresente de novo a 
iluminação homogênea 
Levogira-esquerda 
Destrogira-direita 
  Lê-se, então, na escala, diretamente o ângulo 
de desvio da luz polarizada. Aplica-se a fórmula, 
tendo-se o peso por 100 mL de solução. 
  αD = [a]20D x l x c, onde "20" é a temperatura da 
medição em graus centígrados, "D" é a linha D do 
espectro de emissão do sódio (598 nm), "l" é o 
comprimento do compartimento da amostra em dm, 
e "c" a concentração da amostra em g/ml. 
  Usando essa fórmula é possível calcular a 
concentração ou a atividade ótica e eventualmente 
identificar o isômero. 
 Exemplo: 
 A molécula é conhecida, porém não a sua 
concentração. Se temos sacarose, sua [a]20D= + 66,5 
e a medição mostra + 10,1, então temos: 
10,1 = 66,5 x 1 dm x c g/ml, logo a concentração será: 
0,152 g/ml, ou 152 mg/ml. 
 Outra possibilidade: se sei a concentração da 
amostra "pura", por exemplo 0,25 g/ml e meço a 
atividade ótica, digamos 19 graus, então teremos: 
19,0 = [a]20D x 1 dm x 0,25 g/ml, e podemos calcular a 
rotação específica como sendo de 76,0o. Tendo uma 
tabela podemos concluir a respeito da identidade do 
isômero ou se se trata de uma mistura de isômeros. 
POLISSACARÍDEOS 
POLISSACARÍDEOS DE BACTÉRIAS 
DEXTRANAS: polímeros ramificados de glicose, de 
alto peso molecular, elaborados por uma enzima 
exocelular (dextrano-sacarose) de diferentes 
bactérias dos gêneros Leuconostoc, lactobacillus e 
Streptococcus. 
GOMA XANTANA: é elaborada pela bactéria 
Xathomonas campestris; é um polissacarídeo 
constituído por uma cadeia de glicose com 
ramificações de ácido glicurônico e manose. 
POLISSACARÍDEOS DE ALGAS 
Principal interesse: propriedades 
espessantes e gelificantes. 
CARRAGENANAS: polímeros de galactose fortemente 
sulfatadosque são obtidos de diferentes espécies de algas 
rodofíceas do gênero Chondrus. Aplicação terapêutica e 
dietética. 
ÁGAR-ÁGAR: complexo obtido de algas rodofíceas dos 
gêneros Gelidium, Gracilaria, Gelidiella e Pterocladia. Esses 
polissacarídeos despersam-se coloidalmente em meio aquoso 
a quente, fromando, por resfriamento, um gel espesso não-
absorvível, não fermentável e atóxico, utilizado como laxativo 
mecâncio devido à capacidade de aumentar o volume e 
hidratação do bolo fecal. 
POLISSACARÍDEOS DE VEGETAIS SUPERIORES 
AMIDO 
Principal forma de armazenamento de 
carboidratos no vegetal. 
Amilose 
Amilopectina 
  Os grãos de amido não são solúveis em água fria, porém 
quando se aumenta a temperatura, as moléculas de amido 
vibram, rompendo as ligações intermoleculares e permitindo 
a formação de pontes de hidrogênio com a água, formando a 
gelatinização. 
  Gelatinização: inchamento do grão de amido 
que passa a formar soluções viscosas. 
 Dextrinas: produtos resultantes da degradação parcial 
do amido. Se a hidrólise continuar, as dextrinas se 
transformam em maltose e finalmente em glicose. 
Pequenas quantidades na farinha de trigo, arroz e amido. 
EMPREGO DO AMIDO 
Pelas suas qualidades como espessante, 
umectante, estabilizante e agente de ligação. 
Alimentos prontos desidratados ou liofilizados 
Fabricação de patês de carnes enlatados 
Pudins instantâneos 
Geléias, gelatinas, iogurtes 
Confeitaria e panificação 
TIPOS DE AMIDO 
  Amido de arroz. 
  Amido de milho. 
  Araruta (extraído dos rizomas de diversas espécies do 
gênero Maranta. 
  Fécula de batata. 
  Polvilho ou fécula de mandioca ( de acordo com o teor de 
acidez, será classificado em polvilho doce ou polvilho azedo). 
  Sagu (extraído de várias espécies de palmeiras ou de 
outros tipos de amido). 
  Tapioca ( obtido sob a forma granulada, a partir da fécula 
de mandioca). 
GLICOGÊNIO 
É encontrado no fígado e nos músculos dos animais. 
Amido Maltose 
Amilase Glicose (no intestino, 
pela enzima 
α-glicosidase) 
Absorvida no intestino e do sangue é 
transportada para o fígado, músculos e 
outros órgãos onde será convertida a 
outro polímero da glicose, o glicogênio. 
CELULOSE 
  Constituinte estrutural das membranas 
celulares das plantas. 
  Ingrediente principal do algodão, madeira, 
linho, palhas e folhas de milho. 
 Fontesde celulose alimentares: frutas secas, 
cereais, grãos integrais, castanhas. 
METILCELULOSE: substituição de algumas 
hidroxilas da celulose por metoxilas. 
CARBOXIMETILCELULOSE (CMN): substituição de 
algumas hidroxilas pro grupos carboximetílicos. 
CELULOSES MODIFICADAS 
Agentes espessantes ou estabilizantes de emulsões. 
Propriedades reológicas: baixa toxicidade e digestibilidade. 
Atua como ligante e espessante em recheios de tortas, 
pudins, além de ter uma boa retenção da água (em produtos 
gelados evita a formação de cristais de gelo). 
PECTINA 
  Polímeros compostos principalmente de ácidos 
galacturônicos unidos por ligações glicosídicas 
α (1➔4) e cujos grupos carboxílicos podem estar 
parcialmente metoxilados e parcial ou totalmente 
neutralizados por bases. 
  Frutas muito maduras tem baixo teor de 
pectina, pois já houve a degradação e destruição 
das pectinas através do processo de maturação. 
GOMAS 
  Compostos de alto peso molecular, de 
natureza polissacarídea parcial ou totalmente 
dispegíveis em água e insolúveis em solvente 
apolares. 
Goma-arábica 
Goma karaya