Bioquimica aplicada aula 1 atividade de agua

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ÁGUA
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Raio de van der Waals do O = 1.4 Å 
Envoltório de van der Waals 
O—H covalente; 
distância de ligação
= 0.958 Å
Raio de van der 
Waals
 do H = 1.2 Å
Estrutura
Abaixo está representado o envoltório de van der Waals (onde os componentes de atração das forças de van der Waals contrabalançam os componentes de repulsão)
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As moléculas da água podem associar-se através de pontes de hidrogênio
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A molécula é altamente polar, podendo induzir polaridade nas moléculas vizinhas.
Cada molécula de água tende a atrair 4 moléculas próximas, formando um agregado de massa 5 vezes maior . As moléculas de água ficam unidas entre si por fracas forças eletrostáticas, as ligações de hidrogênio, cujo valor energético é de apenas 4,5 kcal, comparado com 110 kcal para as ligações covalentes. 
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As propriedades físicas da água são resultantes das pontes de hidrogênio intermoleculares
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Na água líquida a molécula de H2O reorienta-se uma vez a cada 10-12 segundo
A água líquida consiste numa rede rapidamente flutuante de moléculas de H2O unidas por pontes de hidrogênio, a qual, em distâncias curtas, assemelha-se ao gelo
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A água é muitas vezes chamada de solvente universal
Poucos solventes dissolvem tantas substâncias, o que não significa que a água seja capaz de dissolver toda e qualquer substância
A água dissolve melhor substâncias polares, também chamadas hidrofílicas
Substâncias apolares, não solúveis em água, são chamadas de hidrofóbicas
Há substâncias com parte apolar e outra polar: são chamadas de anfipáticas: sua solubilidade em água depende de vários fatores
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O cristal de NaCl 
desfaz-se à medida que
 as moléculas de
 água se amontoam
 ao redor dos íons 
cloreto e sódio
As cargas 
iônicas são 
parcialmente
 neutralizadas
 e as atrações 
eletrostáticas 
entre os íons de
 cargas opostas
 são
 enfraquecidas
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Solventes com altas constantes dielétricas podem solvatar (“envolver”; no caso da água “hidratar”) as moléculas do soluto, conforme ilustrado pelo esquema abaixo:
A dissolução de substâncias polares sem carga elétrica segue um esquema semelhante; neste caso a água enfraquece as interações não-iônicas entre as moléculas do soluto (pontes de hidrogênio, por exemplo)
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O sólido iônico, ao se dissolver em água, se quebra em pequenas unidades: cátions (íons de carga positiva) e ânios (íons de carga negativa). A equação química é a forma com que o processo é representado; no exemplo, a dissolução do cloreto de sódio (sal de cozinha) em água.
 NA HIDRATAÇÃO
 NaCl (s) Na+ (aq) e Cl- (aq). 
O número de moléculas de água imediatamente próximas depende do tamanho e carga do cátion.
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Constantes dielétricas de alguns solventes
Formamida ( 110
Água ( 78,5
Dimetilsulfóxido ( 48,9
Metanol ( 32,6 
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A solubilidade dos gases em água é um bom exemplo do papel da polaridade
Gás
Estrutura
Polaridade
Solubilidade
em água (g/L) 
Tempera-tura (oC)
Nitrogênio
Não-polar
0,018
40
Oxigênio
Não-polar
0,035
50
Dióxido de 
Carbono
Não-polar
0,97
45
Amônia
Polar
900
10
Sulfeto de 
Hidrogênio
Polar
1.860
40
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A água tende a hidratar a porção polar; ao mesmo tempo tende a excluir a porção apolar (hidrofóbica) 
A porção apolar força as moléculas de água circundantes a assumir um estado altamente ordenado
De um modo geral, no entanto, as estruturas lipídicas tendem a agrupar-se, reduzindo a superfície em contato com a água 
As porções apolares são estabilizadas por interações hidrofóbicas que resultam da tendência de excluir a água 
As micelas são um bom exemplo de estruturas que expõem à água apenas os grupos hidrofílicos (polares) e escondem completamente os grupos apolares
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O conteúdo de água é obtido pela determinação da água total contida no alimento.
Entretanto, esse valor não nos fornece indicações de como está distribuída a água nesse alimento, como também não permite saber se toda a água está ligada do mesmo modo ao alimento.
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 Diferem significativamente em sua estabilidade ou vida útil.
 O conteúdo de água por si mesmo não é um indicador real da estabilidade
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A água fracamente ligada ao substrato, e que funciona como solvente, permitindo o crescimento dos microorganismos e reações químicas e que é eliminada com relativa facilidade.
A água está fortemente ligada ao substrato, mais difícil de ser eliminada e que não é utilizada como solvente e não permite o desenvolvimento de microorganismos e retarda as reações químicas.
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Categoria de águas e suas propriedades
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aw - Indica a intensidade das forças que unem a
água com outros componentes não-aquosos 
e, conseqüentemente, a água disponível para
o crescimento de microorganismos e para
que se possam realizar diferentes reações
químicas e bioquímicas. 
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 Diferenças na intensidade com que a água se associa com os constituintes não aquosos.
 A água envolvida em associações mais fortes é menos suscetível ou propensa para as atividades de degradação (crescimento de microorganismos e reações químicas de hidrólise).
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O termo atividade da água (aw) foi implantado para se ter o valor da intensidade com que a água se associa a diferentes componentes não aquosos.
Quando se adiciona um soluto à água pura, as moléculas de água orientam-se na superfície do soluto e inter-relacionam-se com ele. Como conseqüência, diminui o ponto de congelamento, aumenta o ponto de ebulição e reduz a pressão de vapor, segundo a lei de Raoult, que diz: “a diminuição relativa da pressão de vapor de um líquido ao dissolver-se em um soluto é igual “a fração molar do solvente”.
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Um líquido puro em contato com ar, perde (evapora) parte de suas moléculas = Fugacidade.
Em ambiente fechado o que ocorre = condensação = pressão de vapor.
Ao adicionar um soluto ao líquido a evaporação para a fase gasosa diminui = diminui a pressão de vapor.
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A atividade da água define-se como a relação existente entre a pressão de vapor de uma solução ou de um alimento (P) com relação à pressão de vapor da água pura (Po) à mesma temperatura.
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Expressão matemática da Lei de Raoult:
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Atividade de água de alguns alimentos e suscetibilidade à deterioração
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A medida que aumenta a temperatura o mesmo ocorre com aw, porque cresce a pressão de vapor.
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As isotermas de sorção de água são gráficos que relacionam a quantidade de água de um alimento com sua atividade de água, o que é o mesmo, em função da umidade relativa da atmosfera que circunda o alimento, uma vez alcançado o equilíbrio e a uma temperatura constante.
A maioria das isotermas de sorção de água dos alimentos apresenta forma sigmóide, com pequenas variações conforme a estrutura física, a composição química, a temperatura e a capacidade de retenção de água do alimento.
Há alimentos que apresentam uma zona mais plana na primeira parte da curva: essas curvas, em forma de J, são típicas de alimentos com grande quantidade de açúcar e solutos e que apresentam pouca adsorção por capilaridade, como as frutas e os doces de frutas.
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Quando se coloca o alimento em ambiente com umidade relativa (UR) superior à umidade relativa de seu equilíbrio (URE), ele fixa o vapor de água, tendendo a alcançar o equilíbrio, isto é, absorve água (adsorção).
Ao contrário, se o alimentoé colocado em um ambiente cuja UR é inferior URE correspondente ao conteúdo de água do produto, este cede água mediante o processo chamado dessorção.
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Histerese das isotermas de sorção de água: a isoterma de adsorção para um determinado produto não é equivalente à isoterma de dessorção.
Os alimentos com uma aw determinada, a uma temperatura constante, sempre apresentam maior conteúdo de água durante a dessorção do que
na adsorção.
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Equipamento para medir AW
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Equipamento para medir AW