ALTERAÇÕES EM ALIMENTOS

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ALTERAÇÕES EM ALIMENTOS
Os alimentos são constituídos por tecidos vivos e assim estão sujeitos a reações bioquímicas, biológicas e físicas.
O que se busca na tecnologia de alimentos é retardar/suprimir estas reações, preservando o máximo possível às qualidades do alimento.
	Dentre as causas que provocam alterações nos alimentos, pode-se citar:
Crescimento e atividade de microrganismos;
Ação das enzimas presentes no alimento;
Reações químicas não-enzimáticas;
Alterações provocadas por seres superiores como insetos e roedores;
Ação física e mecânica (frio, calor, desidratação, etc).
Podem-se indicar os seguintes sinais evidentes de deterioração:
Detecção de cheiros e sabores desagradáveis;
Formação de muco;
Produção de gás;
Coloração anormal;
Alterações na textura.
ESCURECUMENTO ENZIMATICO
INTRODUÇÃO
Quando a maioria das frutas e dos vegetais é amassada, cortada ou triturada, rapidamente se torna escura. Esta descoloração é oriunda de reações catalisadas por uma enzima genericamente conhecida como polifenol oxidase (PPO). A ação desta enzima em várias frutas e vegetais in natura acarreta perdas econômicas consideráveis, além de diminuição da qualidade nutritiva e alterações do sabor.
O escurecimento de frutas e de certos vegetais é iniciado pela oxidação enzimática de compostos fenólicos pelas polifenóis oxidases (PPOs). O produto inicial da oxidação é a quinona, que rapidamente se condensa, formando pigmentos escuros insolúveis, denominados melanina, ou reage não-enzimaticamente com outros compostos fenólicos, aminoácidos e proteínas, formando também melanina.
As reações de escurecimento enzimático ocorrem no tecido vegetal quando há ruptura da célula e a reação não é controlada, muito embora, no tecido intacto de frutas e vegetais, possa também ocorrer o escurecimento, como, por exemplo, em situações de inibição da respiração durante o armazenamento em atmosfera controlada, uso de embalagem imprópria, deficiência de ácido ascórbico no tecido vegetal, armazenamento a frio e radiação ionizante.
A reação de escurecimento em frutas, vegetais e bebidas é um dos principais problemas na indústria de alimentos. Estima-se que em torno de 50,0% da perda de frutas tropicais no mundo é devida à enzima polifenol oxidase. A ação desta enzima resulta na formação de pigmentos escuros, freqüentemente acompanhados de mudanças indesejáveis na aparência e nas propriedades organolépticas do produto, resultando na diminuição da vida útil e do valor de mercado.
Tabela 1 – Substratos endógenos para PPO em vegetais
	Produto
	Substrato
	Banana
	3,4-diidroxifenilamina (dopamina)
	Maça
	Acido clorogenico, O-catequina
	Cacau
	Catequinas
	Café
	Acido clorogenico, acido cafeico
	Berinjela
	Acido cafeico, acido cinamico
	Alface
	Tirosina
	Cogumelo
	Tirosina
	Batata
	Tirosina, Acido clorogenico, flavonoides
	Cha
	Flavonoides, catequinas, taninos
	Pêssego
	Taninos
	Pêra
	Acido clorogenico
A O-quinona formada pode interagir com grupos amina e tiol, reduzindo a disponibilidade da lisina, metionina, tiamina e de outros nutrientes essenciais. Os substratos mais comuns em tecidos vegetais são a tirosma e o ácido clorogênico (Tabela 1).
A enzima PPO é encontrada praticamente em todos os tecidos vegetais, em concentrações especialmente altas em cogumelo, batata, pêssego, maçã, banana, manga, folhas de chá, abacate e café. Sua atividade pode ser variada em função da variedade, do estádio de maturação e das condições de cultivo; tão logo ocorra a ruptura do tecido, inicia-se a reação de escurecimento.
Embora indesejável na maioria dos casos, em virtude da alteração da coloração, perda de nutrientes e formação de sabor indesejável, o escurecimento oxidativo em chá, café, cacau e ameixa seca é desejável. Graças à especificidade de vários substratos, a enzima PPO é, às vezes, denominada tirosinase, polifenolase, fenolase, catecol oxidase, catecolase e cresolase. A enzima ocorre também em animais, e o substrato é a tirosina, responsável pela cor da pele (melanina).
	
MECANISMO DA AÇÃO ENZIMÁTICA
A polifenol oxidase está presente em algumas bactérias e fungos, na maioria das plantas, em alguns artrópodes e nos mamíferos. Em todos estes casos, a enzima está associada com a pigmentação escura do organismo.
O PM para as diferentes PPOs varia de 57 a 62 Kda, à exceção para a PPO de cogumelo, com PM de 128 Kda. Todas possuem habilidade para converter a forma O-diidroxifenol em O-benzoquinona, utilizando o oxigênio como substrato secundário (atividade catecolase), mas nem todas as PPOs são capazes de hidroxilar os monofenóis.
A enzima polifenol oxidase (l,2-benzenodiol : oxigênio oxidorredutase) possui cobre (Cu++) no centro ativo e funciona como oxidases de função mista, catalisando dois diferentes tipos de reação:
(1) monoxigenase, que atua na hidroxilacao de monofenois para diidroxifenois;
	
	(2) Oxidase, que atua oxidando os difenois para O-quinona;
	
A formação da quinona é dependente do oxigênio e da enzima. Uma vez formadas, as reações subseqüentes ocorrem espontaneamente, não dependendo mais da enzima nem do oxigênio. Em geral, a configuração química mais apropriada para a atividade da PPO é a estrutura o-diidroxilada, resultando em reação mais rápida.
	
Os derivados contendo metil não funcionam como substratos para as PPOs. Em contraste com os o-difenóis, os m-difenóis são raramente utilizados como substratos e alguns deles possuem efeito inibitório.
Métodos de controle
Várias maneiras de inibição da PPO são conhecidas, muito embora os métodos utilizados pelas indústrias sejam relativamente poucos. Isto se deve ao aparecimento de “flavor” desagradável e toxidez e a questões econômicas. Três componentes devem estar presentes para que a reação de escurecimento enzimático ocorra: enzima, substrato e oxigênio. No caso de ausência ou bloqueio na participação de um destes na reação (seja por agentes redutores, temperatura ou abaixamento do pH), esta não prosseguirá.
O pH ótimo de atuação da PPO varia com a fonte da enzima e a natureza do substrato. Na maioria dos casos, o pH ótimo de atuação encontra-se na faixa entre 6 e 7, sendo a enzima inativada em pH 4,0 ou abaixo.
O escurecimento enzimático é uma reação oxidativa que pode ser retardada eliminando-se o oxigênio da superfície danificada do vegetal. Entretanto, isto nem sempre é possível, ocorrendo escurecimento tão logo o oxigênio seja reincorporado. Portanto, a maneira mais prática de prevenir o escurecimento é a adição de agentes químicos capazes de bloquear a reação (Fig. 1). Essas substâncias atuam diretamente sobre a enzima ou sobre os intermediários da formação do pigmento.
Durante a preparação de diversas frutas e diversos vegetais para enlatamento ou para outras operações de processamento, a prevenção de escurecimento catalisada por enzimas é o principal problema; infelizmente, a maioria dos inibidores enzimáticos discutidos a seguir não são adequados ou eficientes para uso em alimentos. O escurecimento de frutas e vegetais catalisados pela PPO pode ser prevenido de várias formas:
(1) Inativação térmica da enzima pelo uso do calor, muito embora algumas sejam relativamente termoestáveis (meia-vida de 12 min a 70 ºC). Além disso, é necessário tomar algumas providências para prevenir o escurecimento oxidativo, até que ocorra a desnaturação da enzima.
(2) Exclusão ou remoção de um ou ambos os substratos [oxigênio (atmosfera controlada), embalagens adequadas e fenóis (adição de ciclodextrinas em sucos)].
(3) Abaixamento do pH em duas ou mais unidades abaixo do pH ótimo (~6,0), pela adição de ácido cítrico, por exemplo.
(4) Adição de substâncias redutoras que inibam a ação da PPO ou previnam a formação da melanina.
Substâncias redutoras, como ácido ascórbico, sulfito e tióis, previnem o escurecimento, pela redução do o-benzoquinona de volta para a forma o-diidroxifenol ou pela inativação irreversível da PPO, sendo, portanto, consumidas no processo. O sulfito, além de atuar comoagente redutor, pode também interagir com a quinona, formando sulfoquinona, ou, irreversivelmente, inibir a enzima. Problemas de corrosão e aparecimento de sabor estranho podem ocorrer, se utilizado em excesso. Mais recentemente, tem sido implicado no aparecimento de algumas formas de asma. Mesmo assim, sulfitos e, ou, ascorbatos são os mais utilizados no controle do escurecimento em operações de processamento de alimentos.
Em contraste, compostos sulfidrilas (-SH) combinam-se quimicamente com o-quinonas, formando produto estável e incolor, prevenindo adicional oxidação e, conseqüentemente, pigmentos escuros.
O ácido ascórbico e seus derivados, utilizados isoladamente ou em combinação com ácido cítrico, são muito empregado na prevenção do escurecimento oxidativo em sucos, antes da pasteurização. Em maçã, a polifenol oxidase se encontra ligada a partículas suspensas no suco; portanto, a centrifugação ou filtração elimina a possibilidade de escurecimento. Entretanto, para prevenir o escurecimento do suco antes da etapa de clarificação, é necessário imergir a maçã fatiada/cortada em solução de 1% de ácido ascórbico antes da extração. O produto final, embalado com o mínimo de espaço livre, mantém-se inalterado por diversas semanas em condições de refrigeração, até que se torne amarelado, em razão do escurecimento não-enzimático ocasionado pela adição do ácido ascórbico. De forma semelhante, o sulfito é utilizado no controle do escurecimento de frutas e vegetais antes da secagem. O tratamento do alho amassado com ácido cítrico (10 g/l), mantido sob refrigeração (4ºC), é efetivo no controle do escurecimento oxidativo. A banana e o abacate tratados com L-cisteina na concentração 5,0 e 0,32 mM, respectivamente, proporcionam 100% de inibição do escurecimento
Dentre as substâncias químicas redutoras de uso mais freqüente na indústria de alimentos, o sulfito é o mais utilizado. Os agentes redutores (sulfito e ácido ascórbico) promovem a redução química dos precursores do pigmento (Fig 1). Tal efeito é temporário, graças à oxidação irreversível desses agentes na reação, os quais, não sendo específicos, podem provocar mudanças na coloração e no “flavor”.
APLICAÇÃO DO CALOR
	A PPO não pertence à classe de enzimas termorresistentes. Exposição por curto período de tempo do tecido à temperatura de 70 a 90 ºC é suficiente, na maioria dos casos, para a destruição completa de suas funções catalíticas. A aplicação do calor em alimentos (temperatura elevada por tempo adequado) inativa a PPO e todas as outras enzimas. O aquecimento aplicado no processamento (branqueamento, temperatura elevada/tempo curto) é utilizado em pré-tratamentos de frutas e vegetais para enlatamento, congelamento e desidratação.
	Diversos problemas aparecem em função do uso do calor. Frutas e vegetais tomam-se cozidos, e isto leva a mudanças desfavoráveis na textura e no desenvolvimento de “flavor” desagradável. Existe, entretanto, uma relação muito próxima entre a temperatura e o tempo com respeito ao aquecimento do alimento. Tais fatores, entretanto, dependem da quantidade de enzima no produto e do pH deste.
APLICAÇÃO DO DIOXIDO DE ENXOFRE E SULFITO
	Numerosas reações catalisadas por enzimas podem ser inibidas pelo sulfito, incluindo PPO, lipoxigenase e ascorbato oxidase. O sulfito não inibe irreversivelmente o escurecimento enzimático, de forma que a concentração requerida é também dependente do período de tempo em que a reação deve estar sob controle. Por exemplo, o nível de sulfito necessário para prevenir o escurecimento enzimático depende da natureza do substrato disponível. Quando somente monofenóis como a tirosina está presente, quantidade menor de sulfito é o bastante; batata é um exemplo desta situação. Quando difenóis estão presentes, concentrações de sulfito mais elevadas são necessárias; exemplo desta situação seria o abacate. O processo de inibição, portanto, consome o sulfito, conferindo temporária proteção à descoloração, a menos que utilizado em alta concentração.
A polifenoloxidase catalisa a oxidação de mono e orto-difenóis para quinonas, com subseqüente interação com grupos aminas, formando pigmentos escuros. O mecanismo da ação do sulfito na prevenção do escurecimento enzimático não é bem conhecido, mas provavelmente envolve diferentes tipos de ações:
Inibição direta sobre a enzima.
Interação direta com intermediários formados durante a ação enzimática, impedindo sua participação na reação de formação do pigmento escuro. Por exemplo, o sulfito pode combinar com a quinona, bloqueando sua participação em oxidação e condensação adicionais. De forma alternativa, o sulfito pode atuar simplesmente como agente redutor, retornando a quinona para a forma de fenol reduzido.
	
	O sulfito evita a oxidação do ascorbato pela ascorbato-oxidase e outras enzimas. Os níveis de ascorbato diminuem rapidamente após a maceração do tecido vegetal graças à ação da ascorbato-oxidase. A adição de sulfito, conseqüentemente, previne a destruição do ascorbato. A lipoxigenase pode ser também inibida pela ação do sulfito, evitando a formação de “flavor” desagradável durante o armazenamento de vegetais.
Em alguns produtos, o sulfito atua como antioxidante, muito embora não seja utilizado com este propósito; em cerveja, inibe o desenvolvimento do “flavor” oxidado durante o armazenamento. O dióxido de enxofre, ou sulfito - geralmente sulfito de sódio, bissulfito de sódio e metabissulfito de sódio -, é poderoso inibidor das PPOs (na forma de gás ou de solução). Pode ser utilizado em casos em que a aplicação do calor resulta em mudanças desfavoráveis da textura e no desenvolvimento de “flavor” estranho ao produto. O sulfito contém propriedades anti-sépticas e ajuda na preservação da vitamina C. Por outro lado, sua utilização pode resultar em “flavor” desagradável, degradação da cor natural do alimento, destruição da vitamina B1 e corrosão da embalagem (lata), sendo tóxico se usado em níveis elevados.
APLICAÇÃO DE ÁCIDOS
Os ácidos normalmente aplicados estão entre aqueles de ocorrência natural: cítrico, fosfórico, málico e ascórbico. Em geral, sua ação dá-se pelo abaixamento do pH do tecido, diminuindo, assim, a velocidade da reação de escurecimento.
O pH ótimo de atuação da PPO está entre 6 e 7, e abaixo de 3,0 não há virtualmente nenhuma atividade enzimática. O ácido cítrico, em conjunto com o ácido ascórbico ou o sulfito de sódio, é muito utilizado como inibidor químico do escurecimento enzimático. Também, apresenta efeito inibitório duplo sobre as PPOs não somente pelo abaixamento do pH do meio, mas também complexando com o cobre do centro ativo da enzima. Entretanto, o ácido cítrico por si só não é muito efetivo como inibidor das PPOs. O ácido málico é muito mais efetivo, e o ascórbico apresenta efeito inibidor muito mais acentuado.
O	ácido ascórbico é preferencialmente oxidado em relação aos outros substratos, e, tão logo seja consumido, ocorre o escurecimento; portanto, o produto deve ser tratado com quantidades adequadas de ácido ascórbico, caso contrário seu efeito é mínimo, em face de sua oxidação. Quantidades de até 300 mg de ácido ascórbico/500 g controlam o escurecimento e reduzem o oxigênio dissolvido no espaço livre em frutas enlatadas.
O escurecimento em batata, por exemplo, pode ser controlado, utilizando-se a seguinte solução: 0,2% de sorbato de potássio, 0,3 a 1,0% de ácido cítrico e 0,3 a 1,0% de ácido ascórbico. As batatas descascadas são imersas na solução durante o tempo de um minuto e podem ser armazenadas a 4 ºC em embalagens plásticas por períodos de 20 dias.
REMOÇÃO DO OXIGENIO
	A enzima PPO requer oxigênio para iniciar a reação de escurecimento. Portanto, procedimentos capazes de eliminar ou de evitar o contato do produto com o oxigênio, como a utilização de embalagens impermeáveis, a exclusão do oxigênio em sucos e bebidas pelo nitrogênio e a prevenção do acesso do oxigênio aos tecidos provocado por danos mecânicos durante o transporte e armazenamento de frutas, são úteis na prevenção do escurecimento.UTILIZAÇÃO DA VITAMINA C EM PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS
1 - Prevenção do escurecimento em frutas e vegetais. Na presença do ácido ascórbico, os compostos do tipo O-quinona são reduzidos para a forma fenólica (Fig. 3). Após a exaustão do ácido ascórbico, as O-quinonas se acumulam e polimerizam, formando pigmentos escuros.
2 - Inibição da oxidação em cerveja, vinho, leite e derivados.
3 - Estabilização da coloração em carnes e fixação da cor em carnes curadas. O ácido ascórbico atua como redutor na formação do óxido nitroso e da nitrosomioglobina..
4 - Melhoria das características reológicas da massa. A adição de 2 a 6 g de ácido ascórbico/l 00 kg de farinha melhora a força e o volume da massa (elasticidade e retenção de gás). O efeito do ácido ascórbico está relacionado com a rápida conversão da glutationa (GSH) endógena para a forma de dissulfeto durante a movimentação da massa. O glúten se torna mais macio na presença da glutationa, uma vez que as moléculas da proteína (PTN-SS-PTN) são despolimerizadas pela troca dos grupos tiol/dissulfeto (Figura 3):
PTN-SS-PTN + 2GSH —> 2PTN-SH + G-SS-G
		Com a adição do ácido ascórbico, parte desta glutationa é removida da reação, resultando em glúten mais forte e, consequentemente, mais resistente. O efeito do ácido ascórbico ocorre em dois estádios.
	
	Primeiro, é oxidado para deidro ácido ascórbico pelo oxigênio presente na massa. Esta reação é catalisada por traços de íons metálicos ou compostos heme, como enzimas catalase e peroxidase. O segundo estádio é a oxidação da glutationa para a forma dissulfeto pelo DAA, catalisada pela glutationa deidrogenase presente na farinha.
De forma semelhante, o bromato de potássio é, às vezes, utilizado para o mesmo propósito.
	
Reações de escurecimento químico
	A formação de pigmentos escuros nos alimentos durante o processamento e armazenamento é um fenômeno muito comum. O tema é de interesse, já que não só modifica a cor e o aspecto do alimento, mas também seu sabor e valor nutritivo. Em certos casos como no processamento de café, cacau, nozes, cozimento do pão, tostagem de cereais, etc., a produção de cor escura e as mudanças que ocorrem no sabor são desejáveis. Porem, como regra geral, o escurecimento dos alimentos é um sinal de deterioração dos mesmos. O escurecimento é o fator limitante mais importante na vida de prateleira e pode acarretar a perda do valor comercial de muitos alimentos.
	Apesar dos resultados serem os mesmos, as reações que conduzem ao escurecimento são variadas e complexas. As reações que provocam o escurecimento dos alimentos podem ser oxidativas ou não oxidativas. O escurecimento oxidativo ou enzimático é uma reação entre o oxigênio e um substrato fenólico catalisado pela enzima polifenoloxidase e não envolve carboidratos. O escurecimento não oxidativo ou não enzimático é muito importante em alimentos, envolve o fenômeno de caramelização e/ou a interação de proteínas ou aminas com carboidratos (reação de Maillard).
	A intensidade das reações de escurecimento não enzimático em alimentos depende da quantidade e do tipo de carboidrato presente.
	Apesar da reação de escurecimento não enzimático ocorrer principalmente entre açúcares redutores e aminoácidos, a degradação do açúcar, bem como a degradação oxidativa do ácido ascórbico e adicional condensação de compostos carbonílicos formados com grupos amina presentes, resulta na formação de pigmentos escuros.
	As reações de escurecimento não enzimático em alimentos estão associadas com aquecimento e armazenamento e podem ser subdivididas em três mecanismos, conforme apresentado na Tabela 2.
TABELA 2 — Mecanismos das reações de escurecimento não enzimático
	Mecanismo
	Requerimento de oxigênio
	Requerimento de NH2
	pH ótimo
	Produto final
	Maillard
	Não
	Sim
	>7,0
	Melanoidinas
	Caramelização
	Não
	Não
	3,0 a 9,0
	Caramelo
	Oxidação de ácido ascórbico
	Sim
	Não
	3,0<pH<5,0
	Melanoidinas
Fonte: Araújo, J. M.A., Química de Alimentos – Teoria e Pratica (1995).
Reação de caramelização
	Durante o aquecimento de carboidratos, particularmente açúcares e xaropes de açúcares, ocorre uma série de reações que resultam no seu escurecimento, denominada de caramelização.
	Esta reação envolve a degradação de açúcares na ausência de aminoácidos e proteínas. Os açúcares no estado sólido são relativamente estáveis ao aquecimento moderado, mas em temperaturas maiores que 120 ºC são pirolisados para diversos produtos de degradação de alto peso moleculares e escuros, denominados caramelos.
	A composição química do pigmento é complexa e pouco conhecida, embora caramelos obtidos de diferentes açúcares sejam similares em composição. As frações de baixo peso moleculares presentes na mistura caramelizada contêm, além do açúcar que não reagiu, ácido pirúvico e aldeídos.
	O mecanismo dessa reação ainda é desconhecido. Inicia-se pela desidratação do açúcar redutor provocando a quebra de ligações glicosídicas, quando elas existem como na sacarose, abertura do anel hemiacetálico, formação de novas ligações glicosídicas. Como resultado ocorre a formação de polímeros insaturados, os caramelos.
	Essa reação é facilitada por pequenas quantidades de ácidos (pH: 2-4) e de certos sais, porém, sua velocidade é maior em meios alcalinos (pH: 9-10). A utilização de diferentes catalisadores permite a obtenção de corantes específicos de caramelo. Vários compostos podem atuar como catalisadores dessa reação: fosfatos, citratos, fumarato, tartarato e malato.
	
	O caramelo é um corante marrom e, com limitações, é também um agente flavorizante preparado através da pirólise do açúcar. Quando a caramelização ocorre sem qualquer catalisador a 200-240 ºC, caramelos de baixa intensidade de cor são obtidos e são mais úteis como agentes flavorizantes do que como corantes. Os caramelos obtidos a partir do uso de catalisadores necessitam de temperaturas mais baixas (130 - 200 ºC) e apresentam uma alta intensidade de cor, sendo utilizados como corantes alimentícios. A utilização de sais de amônio, como catalisador, resulta em caramelos mais escuros.
	A sacarose é usada para produção de aromas e corantes de caramelo, via reação de caramelização. Ela é aquecida em solução com ácido ou sais de amônio para a produção de vários produtos usados em alimentos e bebidas, como por exemplo, refrigerante tipo “cola” e cervejas.
Reação de Maillard
	Essa reação é extremamente desejável em alguns alimentos como café, cacau, carne cozida, pão, bolos, pois confere o sabor, aroma e cor característicos a esses alimentos, mas é extremamente indesejável em outros, como: leite em pó, ovos e derivados desidratados. Essa reação pode resultar na perda de nutrientes como os aminoácidos do alimento. É uma reação extremamente complexa, muito estudada, mas cujo mecanismo ainda não foi totalmente elucidado.
	Como resultados dessa reação são produzidos muitos produtos diferentes que irão conferir sabor e aroma ao alimento. O escurecimento é devido à produção de melanoidinas, polímeros insaturados, e cuja cor é mais intensa quanto maior for seu peso molecular. A cor pode variar de marrom-claro até preto.
	A reação ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos (unidade estrutural das proteínas). A reação de Maillard compreende três fases: inicial, intermediária e final.
Fase inicial
	A reação inicial ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos, na proporção de 1:1 e resulta em produtos ainda incolores e sem sabor e aroma. O produto dessa fase tem maior poder redutor em solução alcalina.
Fase intermediária
	Na fase intermediária da reação de Maillard, inicia-se a percepção de aromas. A cor torna-se amarelada. Desenvolve-se o poder redutor em solução e o pH diminui. O produto final da fase inicial, uma cetose amina, pode sofrer vários tipos de reações e seguir diferentes caminhos.
Fase 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. Osaminoácidos definem o sabor e aroma, independente do tipo de açúcar redutor.
Fatores que afetam a reação de Maillard
Temperatura
	A reação inicialmente ocorre preferencialmente em temperaturas maiores que 70 ºC, porém continua em temperaturas da ordem de 20 ºC e durante o processamento ou armazenamento. A elevação de temperatura resulta em um rápido aumento da velocidade de escurecimento, aumentando de 2 a 3 vezes para cada aumento de 10 ºC. Os alimentos congelados são pouco afetados pela reação de Maillard.
pH
	A velocidade da reação é máxima em pH próximo a neutralidade (pH 6-7). Em meio ácido, predomina a forma protonada do grupo NH2 do aminoácido, eliminando a nucleofilicidade desse grupo e, dessa forma, retardando a reação com o grupo carbonila do açúcar. Em meio alcalino, ocorre rápida degradação de carboidratos independentemente da presença de aminoácidos. Em valores de pH abaixo de 5 e na presença de ácido ascórbico, ocorre a reação de escurecimento provocada pela oxidação do ácido ascórbico (vitamina C).
Tipo de açúcar
	A presença do açúcar redutor é essencial para a interação da carbonila com os grupos amina livres. A natureza do açúcar determina a reatividade, pentoses são mais reativas que hexoses e essas mais que dissacarídeos. Os dissacarídeos não redutores somente são utilizados na reação após a hidrolise da ligação glicosídica.
Atividade de Água
	Em aw, > 0,9 a velocidade da reação diminui, devido à diluição dos reagentes. E em aw <0,2-0,25 a velocidade tende a zero devido à ausência de solvente, necessário para permitir que íons e moléculas se movimentem e se encontrem. Ocorre um maior escurecimento em valores de atividade de água intermediários (0,5 a 0,8).
Catalisadores
	A velocidade da reação é acelerada por ânions como citrato, fosfato e por íons metálicos como cobre bivalente em meio ácido.
Inibição da reação de Maillard
	Alguns dos tratamentos utilizados para inibir a reação de Maillard consistem em:
Uso de açúcares não redutores, por exemplo, a sacarose, em condições nas quais não possa ser hidrolisada.
Redução de aw ou aumento através de diluição.
Remoção de açúcares redutores por enzima, como, por exemplo, o tratamento com a enzima glicose-oxidase em ovos produzindo ácido glucônico a partir da glicose.
Adição de SO2: inibe escurecimento enzimático, mas dependendo da concentração utilizada, pode provocar o aparecimento de odores desagradáveis, além de destruir as vitaminas B1 (tiamina) e C. Atua como inibidor, bloqueando a reação da carbonila dos carboidratos com o grupo amina dos aminoácidos e evitando a condensação destes compostos pela formação irreversível de sulfonatos. Exerce pouco efeito na degradação de Strecker.
REAÇÕES DE ESCURECIMENTO QUÍMICO EM ALGUNS ALIMENTOS
LEITE E DERIVADOS
	São muito sensíveis às reações de escurecimento não-enzimático, em razão do elevado teor de lactose e da presença de proteínas termossensíveis, especialmente proteínas do soro. Como conseqüência negativa, durante o tratamento térmico ocorre a alteração da cor, além da destruição da lisina.
	Durante o tratamento industrial do leite e, ou, doméstico, a destruição da lisina varia de acordo com o tempo e processo de aquecimento. Por exemplo, em leite pasteurizado a perda é em tomo de 3% e, no esterilizado, de 8 a 12%; dependendo do processo de secagem do leite, pode ocorrer perda de até 30%. A intensidade das reações durante o armazenamento do leite em pó e evaporado depende da temperatura e umidade do produto.
CARNE E DERIVADOS
	São relativamente resistentes às reações de escurecimento não-enzimático, em razão da acidez natural e do baixo teor de açúcares reativos. Em peixes, as reações são mais intensas, pelo fato de possuírem alto teor de ribose ou pelo aumento do pH em razão de alterações verificadas “post mortem”.
CEREAIS E DERIVADOS
	As reações durante o processamento de cereais resultam na destruição da lisina, mas, por outro lado, ocorre a formação de “flavor” e de coloração desejáveis, em razão das reações de Maillard e de caramelização. As reações podem ser induzidas pela adição de açúcares redutores ou, naturalmente, pela hidrólise do amido.
	Os grãos são estáveis quando intactos, mas com a moagem iniciam-se as reações. Secagem de macarrão, cozimento de pão etc. resultam em alta destruição da lisina, especialmente em temperatura elevada e baixo teor de umidade.
VEGETAIS E DERIVADOS
	No processamento de frutas e vegetais, as reações de deterioração resultantes são importantes em produtos concentrados e desidratados, principalmente em vegetais não-ácidos ou com baixa acidez e ricos em açúcares e aminoácidos. O controle do processo de secagem é critico para a qualidade do produto final, e o escurecimento atinge o máximo na faixa de Aw entre 0,53 e 0,55.
	Em produtos esterilizados como frutas enlatadas não ocorre escurecimento significativo, em razão do elevado teor de água e da acidez do meio (pH: 3-4). Nestas condições, as reações de escurecimento não-enzimático não são importantes, exceto se estas contiverem antocianinas, como em picles e sucos.
CAFÉ
	Na torrefação de café, os grãos são submetidos a condições variáveis de temperatura, para se obterem sabor, cor e “flavor” agradáveis. Dependendo da temperatura, do tempo e da luminosidade, um produto final escuro ou mais claro pode ser obtido.
	Vários componentes, como açúcares redutores e polissacarídios, são os precursores da reação. Os açúcares redutores são decompostos rapidamente a temperaturas mais baixas, enquanto os polissacarídios não-redutores (amido, celulose e outros componentes) são inicialmente hidrolisados com o aquecimento para açúcares redutores e, subseqüentemente, transformados em pigmentos escuros. Em condições de temperatura mais amena, a hidrólise para monossacaridios é mais rápida que sua decomposição e o produto final é mais claro. Em temperatura mais elevada, a degradação do açúcar redutor é mais rápida e o produto final, mais escuro.
	O grão verde não possui o aroma típico de café, e somente após o tratamento térmico o sabor característico é então percebido. O sabor do café é devido a cafeína, ácidos (acético, fórmico, clorogênico e cítrico), substâncias fenólicas e de voláteis formados durante o tratamento térmico do grão. Este processo é caracterizado pela diminuição de substâncias “velhas” e formação de novas. A temperatura utilizada, na faixa de 200 a 250 ºC (5-l5min), promove diversas alterações: expansão do grão (50 a 80%), alterações na estrutura e coloração. A cor esverdeada toma-se escura com o aparecimento do aroma típico e ocorre perda de 13 a 20% em peso. Quatro fases distintas podem ser distinguidas:
(1) A alteração inicial ocorre em temperatura igual ou acima de 500C, com o início da desnaturação da proteína e a evaporação de água.
(2) O escurecimento do grão ocorre acima de 1 000C, devido à decomposição térmica e pirólise de compostos orgânicos.
(3) Liberação de produtos voláteis (CO2, CO, H2O) à temperatura de 150ºC, resultando no aumento de volume do grão;
(4) A fase final de decomposição, que inicia entre 180-200ºC, é caracterizada pela liberação do aroma típico.. O ter de umidade neste ponto é de 1,5 a 3,5 ¨.
Rancidez oxidativa
	A rancidez oxidativa é a principal responsável pela deterioração de alimentos ricos em lipídeos, porque resultam em alterações indesejáveis de cor, sabor, aroma e consistência do alimento.
	A oxidação lipídica envolve uma série extremamente complexa de reações químicas, que ocorre entre o oxigênio atmosférico e os ácidos graxos insaturados dos lipídeos. Essa reação ocorre em três estágios (iniciação, propagação e terminação). Estes estágios são descritos a seguir.
Iniciação
	Ocorre quando um átomo de hidrogênio é retirado do grupo metileno de um ácido graxo insaturado, levando à formação de um radical livre: RH —> R + H.
	O oxigênio adiciona-se ao radical livre e forma um radical peróxido: R + O2 —> RO. Cada radical peróxido pode retirar um H de uma molécula de ácido graxo não oxidada. Essesperóxidos formados podem participar de reações de decomposição e de formação de novos radicais livres.
Propagação
	Uma vez formado o radical livre, este reage com o oxigênio para formar um radical peróxido. Esses radicais são extremamente reativos e podem retirar átomos de hidrogênio de outros lipídeos insaturados e, dessa maneira, propagar a reação de oxidação. Essa etapa caracteriza-se pela reação em cadeia de radicais livres, pelo alto consumo de oxigênio, pelo alto teor de peróxidos e pelo inicio de alterações de aroma e sabor.
Os hidroperóxidos são decompostos por:
 Alta energia de radiação;
 Energia térmica;
 Metais catalisadores;
 Atividade enzimática.
	Os pró-oxidantes metálicos íons multivalentes (Cu+, Cu2+, Fe2+, Fe3+), auxiliam na formação adicional de radicais livres, decompondo os hidroperóxidos e aumentando os radicais livres.
Terminação
	Ocorre quando dois radicais livres interagem entre si, para formar diversas substâncias, terminando assim o papel deles como propagadores da reação. A característica dessa etapa e a diminuição do consumo de oxigênio e a redução da concentração de peróxidos. Nessa fase, o alimento apresenta alterações de aroma, sabor, cor e consistência.
	Os hidroperóxidos não têm importância direta na deterioração do odor e sabor das gorduras. Contudo, eles são muito instáveis e se decompõem, com rompimento da cadeia hidrocarbonada, gerando uma variedade de aldeídos, álcoois e cetonas, dentre os quais incluem-se os agentes de sabor e odor indesejáveis. Uma grande variedade de substancias incluindo aldeídos, álcoois, ácidos de baixo peso molecular, oxiácidos, cetoácidos, cetonas e outros são encontrados nas gorduras rancificadas. Mas o cheiro característico e desagradável do ranço parece ser devido, principalmente, á presença de aldeídos de baixo peso molecular. A viscosidade aumenta devido à formação de polímeros de alto peso molecular, e o aparecimento da cor é devido à formação de polímeros insaturados.
	Várias determinações analíticas são realizadas para avaliar o estado da oxidação 
Fatores que afetam a velocidade de oxidação
	A reação de oxidação para os lipídeos tem uma energia de ativação alta. Por isso, é necessária a presença de compostos químicos ou fatores físicos, que forneçam energia às moléculas ou ainda baixem o nível de energia para valores que viabilizem a ocorrência da reação. Presença de ácidos graxos livres, metais, oxigênio, pigmentos fotossensíveis além de outros fatores podem contribuir para o aumento da velocidade da oxidação.
 Ácidos graxos constituintes: quantidade, posição e geometria das ligações. Quanto maior o número de ácidos graxos insaturados, maior é a velocidade de oxidação. Quanto mais disponível estiverem esses ácidos graxos, maior também será a velocidade de oxidação. As ligações em cis são mais facilmente oxidáveis que as ligações em trans.
 Ácidos graxos livres e acilgliceróis: os ácidos graxos livres sofrem mais rapidamente o processo de oxidação que os ácidos esterificados ao glicerol, porque estão mais acessíveis.
 Concentração de oxigênio: quanto maior a concentração de oxigênio disponível, maior a velocidade de oxidação.
 Área de superfície: quanto maior a área cio superfície, maior é a exposição ao O2 e, portanto, maior é a velocidade de oxidação. Por exemplo, a carne moída apresenta uma superfície exposta ao oxigênio muito maior que a carne em pedaços.
 Atividade de água: em baixos teores de atividade cio água, a taxa de oxidação é muito alta, devido ao maior contato entre substrato e reagentes. A oxidação lipídica e, por isso, a única reação que ocorre em alimentos com baixos valores de atividade de água. Em valores de atividade de água intermediários (aw - 0,30), a velocidade de oxidação é reduzida devido ao efeito de diluição. Nos valores de atividade água mais elevados (aw - 0,55 a 0,85), a velocidade de oxidação aumenta novamente devido ao aumento da atividade dos metais catalisadores.
 Catalisadores: íons metálicos, radiações ultravioleta, pigmentos como clorofila e mioglobina, catalisam a reação de rancidez oxidativa.
Antioxidantes
	A intensidade da oxidação lipídica pode ser minimizada pelas condições adequadas de processo. O oxigênio molecular pode ser excluído do processo, transporte e armazenamento do óleo pela utilização da atmosfera modificada de nitrogênio.
	Por meios físicos, como uso de embalagens adequadas e o emprego de temperaturas mais baixas, durante o processo e armazenamento, pode-se retardar a reação. A diminuição da exposição do óleo à luz e a eliminação de pigmentos fotossensíveis (clorofila e riboflavina), reduzem sensivelmente a evolução da rancidez. Traços de metais podem ser eliminados pela adição de complexantes de íons, tais como ácido cítrico, ácido etilenodiaminotetracético (EDTA). Além dos fatores e condições descritas para minimizar a oxidação lipídica, a adução de antioxidantes é bastante empregada.
	São compostos lábeis a altas temperaturas, e, conseqüentemente, quando os óleos são utilizados para frituras (temperaturas superiores a 180 ºC), ocorre perda.
Os principais antioxidantes sintéticos utilizados na indústria de alimentos são:
Palmitato de ascorbila: É um composto sintético obtido, a partir de dois produtos naturais: o ácido palmítico e o ácido ascórbico. Seu mecanismo de ação ainda é desconhecido. A legislação permite a adição de até 0,02 % do teor de gordura.
Galato de propila (PG): O galato de propila é um antioxidante que perde sua eficiência sob stress térmico e em meio básico. Forma compostos escuros com íons metálicos, especialmente ferro. 
Butil hidroxianisol (BHA): 	É solúvel em óleo e solventes orgânicos. Apresenta pouca atividade antioxidante era óleos vegetais, principalmente quando estes são ricos em antioxidantes naturais.Quando aquecido na presença de água, sua eficiência é perdida, mas quantidades substanciais cio antioxidante são transferidas para os produtos processados, aumentando a vida útil desses produtos. Tem efeito aumentado quando usado em combinação com galato de propila e com BHT.
Butil hidroxitolueno (BHT): É o antioxidante mais ativo em gorduras animais; apresenta as mesmas características que o BHA. A legislação permite a adição de, no máximo, 0,01% para os antioxidantes PG, BHT e BHA em relação ao teor de gordura do alimento. Se for adicionado mais de um antioxidante, o limite máximo é de 0,02% da mistura, sendo que o teor máximo permitido de cada um é 0,01%.