Composição centesimal dos alimentos

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Composição centesimal dos alimentos
Convencionou-se chamar “Composição Centesimal” de um alimento à proporção em que aparecem, em 100g do produto, grupos homogêneos de substâncias que constituem o alimento.
Também por convenção, os grupos homogêneos de substâncias constituintes do alimento são os seguintes:
1. Umidade ou voláteis a 105ºC
2. Cinzas ou resíduo mineral fixo
3. Lipídios, gorduras ou extrato etéreo;
4. Proteína bruta ou extrato nitrogenado;
5. CARBOIDRATOS, glicídios, açúcares ou sacarídeos;
6. Fibras ou substâncias insolúveis.
A composição centesimal de um alimento exprime de forma grosseira o valor nutritivo destes alimentos.
Umidade 
UMIDADE, ou teor de água, de um alimento é um dos índices mais importantes e mais avaliados em alimentos, sendo o ponto de partida para a determinação da composição centesimal. Usualmente a quantidade de água nos alimentos é expressa pelo valor da determinação da água total contida no alimento. Porém, este valor não fornece informações de como está distribuída a água no alimento, nem permite saber se toda a água está ligada do mesmo modo ao alimento. Diferentes tipos de alimentos com o mesmo conteúdo de água diferem na sua estabilidade ou vida útil (vida de prateleira). Surge assim o conceito de ATIVIDADE DE ÁGUA (AW)
A AW é importante para a estrutura, aparência, sabor e perecibilidade dos alimentos, é a medida do estado de energia da água em um sistema onde a água se liga a um produto por ligações iônicas, forças de van der waals e forças dipolo.
O estudo de atividade de água surgiu quando se percebeu que alimentos com o mesmo teor de água possuíam prazos de validade diferentes.
	Umidade
	Atividade de água
	Valor quantitativo de água em uma amostra base;
Depende da quantidade de amostra;
	 Medida de estado de energia de água em um sistema qualitativo;
Não depende da quantidade de material;
O conteúdo da umidade é frequentemente tomado como um índice de estabilidade e qualidade de alimentos. A umidade de um alimento pode afetar os seguintes itens:
Estocagem – alimentos estocados com alta umidade irão deteriorar mais rapidamente;
Embalagem – alguns tipos de deterioração podem ocorrer em determinas embalagens se o alimento apresentar uma umidade excessiva;
Processamento- a quantidade de água é importante no processamento de vários produtos, como, por exemplo, a umidade do trigo na fabricação do pão e produtos de padaria.
A determinação exata do conteúdo de umidade é normalmente uma das mais difíceis de ser realizada em alimentos. As dificuldades encontradas, geralmente, são as seguintes:
dificuldade de se separar completamente a água do produto;
decomposição do produto com formação de água além da original;
perda de constituintes voláteis do alimento que serão computados como peso em água. 
presença de água em uma enorme variedade de combinações desconhecidas.
A água presente nos alimentos não se encontra totalmente livre. Quantidades variáveis de água podem estar presentes na forma ligada, descrevendo-se assim:
Água livre: está presente nos espaços intergranulares e dentro dos poros do material. Esta água mantém suas propriedades físicas e serve como agente dispersante para substâncias coloidais e como solvente para compostos cristalinos.
Água parcialmente ligada: está ligada a outras moléculas de água através de forças de Van der Waals e pontes de hidrogênio e encontra-se próxima aos nutrientes, sendo, portanto difícil de ser removida do alimento. 
Água de hidratação ou ligada: está ligada quimicamente com nutrientes
polares do alimento e não é eliminada na maioria dos métodos de determinação de umidade.
O processo aqui utilizado (método de secagem em estufa a105C por aquecimento direto) está baseado na remoção da água por aquecimento, onde o ar quente é absorvido por uma camada muito fina do alimento e é então direcionado para o interior por condução. Como a condutividade térmica dos alimentos é geralmente baixa, costuma levar muito tempo para o calor atingir as porções mais internas do alimento. Por isso, este método costuma levar muitas horas. 
O método é gravimétrico e a umidade é calculada através da determinação da perda de peso do produto submetido a aquecimento em estufa a 105C. O produto resultante denomina-se também de produto dessecado. Os sólidos totais são obtidos pela diferença entre o peso total da amostra e o conteúdo de umidade.
Lipídeos 
Nos lipídeos o carbono é o elemento predominante, formando moléculas de ésteres derivados de ácido graxo (ácido carboxílico com cadeia carbônica com mais de doze carbonos);
São compostos orgânicos com alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em agua, possuindo como funções:
Em seres vivos: reserva energética, composição celular, regulação térmica e facilitadores de reações ou transporte de substancias;
Em alimentos processados: fixação e regulação de sabores, cocção por calor a seco, concentração de alimentos e veiculo para vitaminas lipossolúveis (A,D e E), em frituras garanti a crocancia, em assados e produtos de confeitaria da a untuosidade e emulsificação;
São classificados de acordo com a natureza dos ácidos graxos e pela sua forma de saturação.
Natureza dos AG
- Saponificáveis: ácidos graxos, simples (gliceraldeidos e canides) e complexos (fosfolipídios e glicopeptideos);
- Insaponificáveis: temprenos, esteroides (hormônios e esteroides) e prostaglandinas;
Forma de saturação 
- Saturados: não apresentam dupla ligação, apresentam maior capacidade de se empacotar, lhe conferindo uma forma de apresentação solida e são chamados de gorduras. Aumenta o colesterol sanguíneo e o LDL. Está presente em carnes, óleo de palma, óleo de coco e gorduras hidrogenadas.
-Insaturados: apresentam dupla e tripla ligação o que dificulta seu empacotamento, lhe conferindo uma forma de apresentação liquida e são chamados de óleos; 
Os insaturados ainda podem ser classificados de acordo com a natureza da instauração:
-Ômega 3 – óleos de soja, canola e germe de trigo(anti-inflamatório)
-Ômega 6– açafrão, girassol, milho e soja;
Ômega 9- azeite de oliva, amendoim e banha;
Porção de ômega 6 e 3 tolerada na alimentação 10:1, a porção usual é de 20:1 ate 50:1 e a ideal é 5:1;
Gordura trans 
Formados no processo de hidrogenação utilizado na fabricação de margarinas vegetais;
Fontes: margarinas, gordura vegetal, frituras, produtos congelados industrializados e outros;
Problemas: aumenta LDL, diminui o HDL aumenta o risco de DCV, diabetes tipo 2 e aumento do risco de danos cerebrais.
A determinação de gordura, geralmente se baseia nas propriedades dos lipídeos. Estes compostos apresentam propriedades físicas que refletem seu caráter hidrofóbico, sendo solúveis em solventes orgânicos. Os solventes orgânicos são, então, usados na determinação de gordura por extração.
Para produtos com teores de gordura acima de 20% (leite integral em pó, amendoim, sementes, etc) pesar entre 2,00 e 2,50g; e para produtos com porcentagem menor que 20% pesar entre 3,00 e 3,50g. 
É ESSENCIAL QUE AS AMOSTRAS ESTEJAM COMPLETAMENTE MOÍDAS.
Transferir a amostra pesada para o tubo de 70mL e adicionar exatamente:
-10 ml de clorofórmio,
-20 ml de metanol e
-8 ml de água destilada.
Tampar hermeticamente e colocar os tubos em um agitador rotativo por 30 min.
Em seguida adicionar exatamente:
-10 ml de clorofórmio e 
-10 ml da solução de sulfato de sódio 1,5%.
Tampar e agitar por mais 2 minutos. Transferir para um funil de decantação e deixar separar as camadas de forma natural.
	Descartar a camada superior e retirar cerca de 15 ml da camada inferior (clorofórmio) e colocar num tubo de 30 ml. Adicionar aproximadamente 1g de sulfato de sódio anidro, tampar e agitar para remover traços de água que são arrastados na pipetagem da camada inferior. Filtrar rapidamente num funil pequeno com papel de filtro. A solução obtida deve ser límpida.
	Medir exatamente (pipeta volumétrica) 5 ml do filtrado e despejar em béquer de 50 ml previamente tarado.Colocar o béquer numa estufa a 80oC até evaporar o solvente (15-20 minutos). Resfriar em dessecador e pesar em balança analítica.
IV. CÁLCULOS:
% lipídeos totais = p x 4 x 100		p= peso dos lipídeos (g) contido em 5 ml
			 ____________ 
			 g 				g= peso da amostra (g)
No caso de alimentos, nem sempre é possível extrair diretamente a gordura. Se a amostra for úmida é necessário proceder uma secagem pois a água impede a penetração total do solvente. Quando os lipídeos se encontram ligados a proteínas ou açúcares, faz-se necessário uma hidrólise prévia, como no método de Gerber. Em alguns casos, ao invés de combinação de hidrólise e extração, é suficiente tratar a amostra com uma mistura de clorofórmio e metanol (Método de Bligh-Dyer).
Proteínas 
São polímeros naturais, podendo ser de origem animal, vegetal e até sintéticos;
As proteínas são substâncias orgânicas complexas compostas de hidrogênio, carbono, nitrogênio, oxigênio combinados entre si em diferentes proporções, ligados ou não a outros elementos como ferro, fósforo, iodo e enxofre. 
Existem 20 aminoácidos formadores de proteínas conhecidos, sendo 9 essenciais, ou seja, aqueles que o organismo não produz e devem ser adquiridos pela alimentação.
Aminoácidos possuem a propriedade de se ligar a outros por meio de ligações peptídicas, que são oriundas da ligação entre o átomo do grupo amino de um com o grupo carboxila de outro. A reação entre a união pode ser considerada ainda uma reação de desidratação visto que a condensação entre as moléculas ocorre com a perda de água.
As proteínas possuem funções especificas recebendo outros nomes de acordo com cada função, como, enzimas, hormônios e anticorpos.
Podem ser classificadas de acordo com a sua organização estrutural, como, fibrosas-são longas, filamentosas e insolúveis em agua- e globulares- dobradas entre si e solúvel em água-;
O procedimento mais comum para a determinação de proteína é através da determinação de um elemento ou um grupo pertencente à proteína. A conversão para o conteúdo de proteína é feita através de um fator. Os elementos analisados geralmente são carbono ou nitrogênio, e os grupos são aminoácidos e ligações peptídicas.
A análise de nitrogênio é a determinação mais utilizada. O método foi proposto por Kjeldahl na Dinamarca em 1883, quando estudava proteínas em grãos. Este método quantifica o teor de nitrogênio de origem orgânica, isto é, o N protéico e não protéico orgânico. Assim, o nitrogênio proveniente de fontes além da proteína, tais como ácidos nucléicos, alcalóides, lipídeos nitrogenados, carboidratos nitrogenados, porfirinas ou pigmentos nitrogenados, também é quantificado. 
. Por exemplo, no trigo esta razão é afetada pela variedade, condições de crescimento e quantidade e tipo de fertilizante utilizado. Considera-se que o teor de nitrogênio presente em uma proteína represente em média 16% do seu peso. Desta forma, o valor do nitrogênio total obtido é multiplicado pelo fator 6.25 para estimar a % de proteína na amostra analisada. 
 16 g N 	 100 g proteínas
 			 n g N	 x g proteínas	
x = n . 100 = n . 6,25 g proteínas
				 16
O método baseia-se na transformação do nitrogênio orgânico das substâncias nitrogenadas em sulfato de amônio, por ebulição em ácido sulfúrico (digestão ácida) e na presença de catalisadores (compostos que aumentam a velocidade da reação e não são consumidos). O sulfato de amônio é tratado com hidróxido de sódio em excesso, liberando amônia sob a forma de hidróxido de amônio. A amônia é destilada, recolhida em ácido bórico (que forma um complexo instável de dihidroborato de amônio) e titulada com solução padrão de ácido clorídrico.
Digestão - Durante a fase de digestão, coloca-se no tubo de kjeldahl a amostra embrulhada, de preferência, em papel impermeável, juntamente com a mistura digestora e o ácido sulfúrico concentrado. Faz - se o aquecimento em chapa elétrica,
O carbono contido na matéria orgânica é oxidado e o CO2 produzido se desprende. No final da digestão o material fica completamente claro depois de passar por uma fase bastante escura, no início da digestão. Além dos grupamentos protéicos, existe nitrogênio sob a forma de amina, amida e nitrila, que é transformado em NH3. Esta NH3 formada reage com o H2SO4, formando (NH4)2 SO4, conforme acima representado. O sulfato de amônio, que fica no tubo, ao se esfriar forma cristais.
Destilação - É a fase que sucede à digestão. Pode ser realizada por aquecimento direto ou por arraste a vapor, sendo preferível este último. O sulfato de amônio é tratado com NaOH 50%, em excesso, ocorrendo à liberação de amônia.
Considera - se terminado o processo, quando toda a amônia já se desprendeu. O ácido bórico + indicador que, no início, era cor de rosa, adquire cor verde, à medida que vai se formando o NH4H2BO3.
 
Titulação - É a última fase. O NH4H2BO3 ,é titulado com uma solução padronizada de HCl 0,02 Mol/L até o ponto de viragem do indicador.
Teste em branco - sempre se faz um teste em branco, usando-se ou não a sacarose no lugar da amostra com a finalidade de descontar a presença de qualquer resíduo de nitrogênio proveniente do papel no qual a amostra está embrulhada ou de quaisquer um dos reagentes utilizados
Proteína (%)= (vHCLr-vHCLb)x0,00028x6,25xFcHCLx100/peso úmido 
Carboidratos 
São aldeídos ou cetonas polihidroxilados, que, pela hidrolise podem se transformar em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.
Esta fração corresponde ao extrato livre de nitrogênio englobado em compostos como amido, fécula, açúcar, goma, resina e ácidos orgânicos.
A determinação é feita do conteúdo mais provável de carboidratos na amostra, efetuado por diferença entre 100 e a somatória dos percentuais encontrados por umidade, cinzas, fração proteica e gordura;
Caboidratos (%)= 100- (% u+% g+ %pt+ %cinzas+ % fibras)
Sao compostos formados por açúcares isolados ou múltiplos
Sua formula empírica é (Ch2O)n sendo :
Cho simples- mono e dissacarídeo 
Cho complexo- Oligo e polissacarídeo
Monossacarídeo
É a forma mais simples, 3 a 8 c, dividido de acordo com o numero de átomos de carbono. Pentoses (riboses) 5c ou hexoses (glicose, frutose e galactose) 6c.
Glicose= Principal fonte de energia, armazenada na forma de glicogênio no fígado e músculo, encontrado em frutas, tubérculos e mel.
Frutose= +doce dos açúcares simples, encontrados em frutas e parte do açúcar de mesa.
Galactose= Parte da lactose, não ocorre livre na natureza e é liberado durante a digestão.
Dissacarídeo 
São pares de açúcar simples ligados a glicose 
Sacarose= Glicose+ Frutose 
Maltose= Glicose+Glicose (empregado na fabricação de cervejas)
Oligossacarídeos 
São constituídos de 3 a 10 unidades de monossacarídeos, podem ser encontrados em alguns legumes como a chicória.
Rafinose = 2 glicoses+ 1 frutose 
Estaquiose= 2 galactoses+ 1 glicose+1frutose
Polissacarídeos 
Muitas unidades de açúcar simples
Exemplos: amidos, celulose, dextroses e glicogênio 
Fibras 
As fibras podem ser definidas como substâncias componentes dos tecidos vegetais, que não constituem fonte de energia, porque não podem ser hidrolisadas por enzimas do intestino humano. No entanto, não é possível uma definição mais precisa de fibras porque as substâncias não digeríveis incluem misturas complexas e heterogêneas de substâncias. Na sua maioria as fibras são quimicamente carboidratos (com exceção da lignina).
A fibra pode ser classificada segundo suas funções como:
Polissacarídeos estruturais: na parede celular predominam celulose e polissacarídeos não celulósicos como hemicelulose e algumas pectinas.
Polissacarídeos não estruturais: gomas e mucilagens (excretadas pelas células vegetais) e polissacarídeos do gênero carragena e Agar (provenientes de algas).
Compostos estruturais que não são polissacarídeos: predominantemente lignina.
Para a análise de alimentos de consumo humano, o conhecimentodo teor fibra alimentar é mais adequado do que o de fibra bruta. Hoje a definição mais aceita, para fins analíticos, e a de Asp que define as fibras, considerando os aspectos fisiológicos, como polissacarídeos (exceto amido) e lignina que não são digeridos pelo intestino delgado humano.
Hellenboon et al. (1975) desenvolveram o método enzimático-gravimétrico, que consiste em tratar o alimento com diversas enzimas fisiológicas, simulando as condições do intestino humano, permitindo separar e quantificar gravimetricamente o conteúdo total da fração fibra e/ou as frações solúveis e insolúveis. Este método foi posteriormente modificado por Asp et al (1983) e Prosky et al. (1984).
TÉCNICA Fibra alimentar total – Método enzimático-gravimétrico
CÁLCULOS
Fibra alimentar total (%) = (RT-P-C-BT)*100 / m
 
RT = resíduo total da amostra
BT = resíduo total do branco
C = cinzas da amostra
m = massa da tomada da amostra
P = teor de proteína
Com base na sua solubilidade, as fibras provenientes da dieta podem ser classificadas em fibras solúveis e insolúveis.
FIBRA INSOLÚVEL As fibras insolúveis incluem a celulose, lignina, hemicelulose e algumas pectinas. Diminuem o tempo de transito intestinal, aumentam o peso das fezes, tornam mais lenta a absorção da glicose e retardam a digestão do amido. Não são fermentáveis no intestino.
FIBRA SOLÚVEL As fibras solúveis incluem as gomas, mucilagens, a maioria das pectinas e algumas hemiceluloses. São responsáveis pelo aumento da viscosidade do conteúdo gastrointestinal, retardando o esvaziamento e a difusão de nutrientes. Diminuem o tempo de transito intestinal, aumentam o volume fecal, retardam a digestão do amido e ajudam na remoção do colesterol. São hidratadas e fermentáveis no intestino.
FONTES: Embora em concentrações diferentes, a maioria dos alimentos contem uma combinação dos dois tipos de fibras: as solúveis, tendo como principais fontes alimentares as leguminosas e as frutas e as insolúveis que estão presentes nos grãos de cereais, no farelo de trigo, nas hortaliças e nas cascas de frutas.
Cinzas 
A fração "cinzas" representa as substâncias inorgânicas presentes no alimento. Quando um alimento é queimado (em uma mufla) a 550-570º C a matéria orgânica é transformada em CO2, H2O e NO2 (queima) permanecendo os minerais presentes no alimento (resíduo inorgânico chamado de “cinzas” ou “resíduo mineral fixo”).
A queima deve ser prolongada, não deve apresentar pontos de carvão e deve ser realizada até que a cinza mostre coloração uniforme, normalmente branca ou cinza, ocorrendo casos em que se apresenta vermelha ou avermelhada, verde ou esverdeada, devido ao excesso de certos elementos presentes.
A matéria seca presente no alimento (EXTRATO SECO) é composta por matéria orgânica e matéria inorgânica (as cinzas ou minerais). Os minerais podem ser classificados como macroelementos e microelementos
PRINCÍPIO O método está baseado na determinação da perda de peso do material submetido à queima em temperaturas entre 550-570ºC. A determinação de cinzas permite verificar a adição de matérias inorgânicas ao alimento. A perda de peso fornece o teor de matéria orgânica do alimento. A diferença entre o peso original da amostra e o peso de matéria orgânica fornece a quantidade de cinza presente no produto.
CÁLCULO
	 %CINZA = Peso da cinza x 100
 Peso da amostra
			
	 A diferença entre o peso do conjunto após
 a incineração e o peso do cadinho vazio 
 (ou peso do cadinho vazio mais areia) nos 
 dará a quantidade “cinzas” da amostra.
Outra forma de fazer o cálculo é através da regra de três:
	Peso da cinza* ─ Peso da Amostra
 x ─ 100g
	 * O peso da cinza é a diferença entre o peso 
 final do cadinho e o peso do cadinho vazio 
 (ou peso do cadinho vazio mais areia). 
 x é a % CINZAS
A cinza é constituída principalmente de:
Macroelementos: requeridos em uma dieta em valores diários acima de 100 mg e normalmente presentes em grandes quantidades nos alimentos, como: K, Na, Ca, P, S, Cl e Mg. Dose ou Ingestão Diária Recomendada (DDR ou IDR) > 100mg.
Microelementos: requeridos em uma dieta em valores diários abaixo de 100 mg e normalmente presentes em pequenas quantidades nos alimentos, como: AI, Fe, Cu, Mn e Zn. Dose ou Ingestão Diária Recomendada (DDR ou IDR) < 100mg.
Além dos macro e microelementos, ainda existem os chamados ELEMENTOS TRAÇOS que se encontram em quantidades muito pequenas nos alimentos, como Ar, I, F, Cr, Co, Cd. Alguns são necessários ao organismo humano (como Iodo e Flúor) e muitos deles são prejudiciais à saúde.