Apostila conservação de alimentos (1)

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CAPÍTULO 1 – ALERAÇÕES 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)
	Neste trabalho pretende-se enfocar as alterações nos alimentos que causam escurecimento, destacando-se as reações enzimáticas (oxidases) e as reações químicas (caramelização, reação de Maillard, degradação do ácido ascórbico)
ESCURECUMENTO ENZIMATICO
INTRODUÇÃO
Quando a maioria das frutas e dos vegetais é amassada, cortada ou triturada, rapidamente se toma 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 (figura 1), 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 end[ogenos 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).
	
Figura 1 – mecanismos de formação de melaninas
MECANISMO DA ACAO 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 (Figura 2) é a estrutura o-diidroxilada, resultando em reação mais rápida.
	
Figura 2 – Compostos fenólicos encontrados em vegetais
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 substânciasredutoras 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 como agente 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 provo​car 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 (Fig 2). De forma alternativa, o sulfito pode atuar simplesmente como agente redutor (Fig 1), retornando a quinona para a forma de fenol reduzido.
	
Figura 2 - Mecanismo da ação do sulfito bloqueando o escurecimento enzimático
	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 plásticaspor 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, conseqüentemente, mais resistente. O efeito do ácido ascórbico ocorre em dois estádios (Figura 3).
	
Figura 3 – Competição pela oxidação de grupos tiois entre vitamina C e a proteína da farinha
	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 (Figura 4).
	
Figura 4 – Competição pela oxidação de grupos tiois entre o bromato de potássio e a proteína da farinha
Reações de escurecimento químico
	A formação de pigmentos escuros nos alimentos durante o processamento e armazenamento e um fenômeno muito comum. O tema e 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 e um sinal de deterioração dos mesmos. O escurecimento e 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. (Figura 5)
	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.
	
Figura 5 – Mecanismo de caramelização de açúcares.
	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. E uma reação extremamente complexa, muito estudada, mas cujo mecanismo ainda não foi totalmente elucidado.
	Como resultado 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 açúcaresredutores 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.
	As reações envolvidas são de condensação, enolização e rearranjo de Amadori ou de Heyns. A reação inicial entre o açúcar redutor, e o aminoácido é uma reação de condensação, união de duas moléculas com perda de uma molécula de água. O rearranjo de Amadori é uma reação catalisada por ácidos e bases, tem como produto inicial uma aldose e como produto final uma cetose. No rearranjo de Heyns, o produto inicial é uma cetose e o produto final uma aldose amina, sendo que esta reação ocorre de forma mais lenta que o de Amadori.
	
FIGURA 6 - Representação da fase inicial da reação de Maillard.
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.
	As redutonas são componentes com características de agentes redutores, sendo, portanto, facilmente oxidáveis. A formação de redutonas resulta no aumento do poder de óxido-redução e conseqüentemente em aumento de reatividade. E a mesma reação de oxidação do ácido ascórbico a ácido dehidroascórbico.
	A degradação de Strecker ocorre em compostos dicarbonilicos por sua interação com aminoácidos. São formados CO2 e um aldeido, contendo um átomo de carbono a menos que o aminoácido original. A produção de CO2 pode ser tão intensa, que em tanques de melaços expostos à luz solar podem explodir, devido ao aumento de pressão.
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. Os aminoácidos 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 e 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 temperaturamais 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 resulta em alterações indesejáveis de cor, sabor, aroma e consistência do alimento.
	A oxidação lipidica envolve uma serie 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. Esses peróxidos formados podem participar de reações de decomposição e de formação de novos radicais livres.
	Para que ocorra a reação de oxidação, é necessária a presença de oxigênio e de uma certa energia inicial. Se o oxigênio, normalmente na forma triplet, passa para o estado excitado, oxigênio singlet, a energia inicial necessária para ocorrência da reação torna-se disponível. Essa passagem do oxigênio triplet para singlet ocorre na presença de fotossen​sibilizadores como clorofila, mioglobina ou hemoglobina e luz. Normalmente, os alimentos contêm traços de oxigênio singlet.
	O hidrogênio é retirado de um dos carbonos adjacentes à dupla ligação, pois estes são mais lábeis que os demais devido à distribuição de elétrons na dupla ligação, formando um dos dois possíveis radicais, e cada um dos radicais pode assumir duas formas diferentes pela ressonância.
	Com a adição de O2, é possível ocorrer a formação de radicais peróxidos. Cada radical peróxido pode retirar um hidrogênio de outra molécula de ácido graxo não oxidada. Esses peróxidos formados podem participar de reações de decomposição e formação de novos radicais livres.
	Este processo pode ser iniciado por uma série de iniciadores diferentes existentes naturalmente no alimento, como, por exemplo, íons metálicos, enzimas e presença de luz ultravioleta. As características dessa etapa são a formação de radicais livres (R( e ROO(), consumo pequeno e lento de oxigênio, baixo nível de peróxidos, aroma e sabor do alimento inalterados.
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.
	Cada radical peróxido pode retirar H de uma molécula não oxidada formando hidroperóxidos. E os hidroperóxidos podem ser decompostos em radicais livres.
Essa seqüência de reações resulta em um aumento do número de radicais livres, e a reação em cadeia se propaga por toda a massa de lipídeos. Novos radicais livres R( serão rapidamente formados pela reação de qualquer um dos oxi-radicais com moléculas de O2 (Figura 7).
	R + O2 R – OO(
	ROO( + R1H ROOH + R1(
	ROOH RO( + (OH
	ROOH ROO( + (H
FIGURA 7- Representação da reação de oxidação lipídica na fase de propagação.
Os hidroperóxidos são decompostos por:
( Alta energia de radiação;
( Energia térmica;
( Metais catalisadores;
( Atividade enzimática.
	A decomposição dos hidroperóxidos inicia-se imediatamente após sua formação. Os compostos formados, a partir dessa quebra, são típicos do hidroperóxido específico e dependem da sua posição na molécula. Esses produtos podem sofrer, posteriormente, reações de oxidação e decomposição, contribuindo assim para a formação de uma quantidade grande e variada de radicais livres. No início da reação de rancidez oxidativa, a velocidade de formação de peróxidos é maior que a de decomposição, e o inverso ocorre no final.
	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 (rancidez) de uma gordura sendo que as mais usadas são as determinações dos índices do peróxido e de TBA.
( Índice de peróxido: é a medida do teor de oxigênio reativo, em termos de miliequivalentes de oxigênio por 1000 gramas de gordura. Indica o grau de oxidação da gordura. Quando as duplas ligações dos ácidos graxos insaturados são oxidadas, formam-se peróxidos, que oxidam o iodeto de potássio adicionado, liberando iodo. A quantidade de iodo liberado é uma medida da quantidade de peróxidos existentes, que estão relacionados com o grau de oxidação do óleo e, conseqüentemente, com a tendência a rancificação oxidativa.
( Índice de TBA: a determinação do índice de peróxidos é utilizada para acompanhar o desenvolvimento da rancidez em um alimento, porém, na fase final da oxidação, como o índice de peróxidos é baixo, é necessário utilizar um outro índice. O mais usado é o indico do TBA, que se baseia na reação do ácido tiobarbitúrico (TBA) como malonaldeido (produto da fase de terminação).
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 químicosou 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 estiver 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 lipidica e, por isso, a única reação que ocorre em alimentos com baixos valores de atividade de água. Em valores de ativtdlade 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 armazena​monto 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 etileno​diaminotetracético (EDTA). Além dos fatores e condições descritas para minimizar a oxidação lipídica, a adução de antioxidantes é bastante empregada.
	Os antioxidantes naturais ou sintéticos interferem na participação do oxigênio sin​glet ou, principalmente, atuam como inibidores da reação, fazendo papel ou de doadores de hidrogênio ou aceptores de radicais livres dos ácidos graxos. Os aceptores de radicais livres (AH) reagem primeiramente com RO2( e não com radicais R(. Em síntese, esse mecanismo sugere uma competição entre esses antioxidantes (AH) e a propagação da reação em cadeia com a presença do substrato normal da reação, o ácido graxo (RH). São produtos que interferem na fase de iniciação da reação, produzindo compostos que não participam da reação em cadeia de radicais livres e, com isso, têm excelente efeito retardador.
ROO( + AH ROOH + A(
ROO( + RH ROOH + R(
	Os antioxidantes utilizados em alimentos são compostos fenólicos sintéticos ou produtos naturais como os tocoferóis, que são lentamente destruídos durante sua ação conservadora, e, por isso, perdem sua eficiência com o tempo. Um melhor efeito dos an​tioxidantes fenólicos é obtido pela utilização de misturas que atuam de forma sinérgica e também pela presença de quelantes de metais pró-oxidanres. O efeito dos antioxidantes fenólicos é devido à formação de radicais mais estáveis, os quais reduzem a velocidade da reação e o número de radicais livres reativos.
	Os compostos fenólicos são excelentes doadores de hidrogênio ou elétrons. A eficácia dos antioxidantes fenólicos está relacionada com a estabilidade relativa de seus radicais intermediários devido à ressonância e à falta de posições adequadas na estrutura para ataque pelo oxigênio molecular. Entre os antioxidantes naturais, além dos tocofe​róis, alguns óleos essenciais também apresentam capacidade de retardar a rancificação, sendo o óleo essencial de alecrim o mais ativo desses produtos. O tocoferol, composto com atividade de vitamina E, é o mais ativo entre os antioxidantes naturais.
	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): E 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%.
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CAPÍTULO 2 - métodos de conservação de alimentos
A maior parte dos alimentos de origem vegetal e animal tem a propriedade de se deteriorar com facilidade.
No decurso dos séculos sempre existiu uma técnica empírica de preservação de alimentos. Uma parte dessa técnica sobreviveu em nossa época: a secagem, a defumação, o emprego do sal, do vinagre e do álcool lembram com bastante exatidão os processos empregados no passado. Foi preciso esperar até o início do século XIX para assistir à aparição do que podemos chamar de técnica moderna de conservação de alimentos. Em 1809 Nicolas Appert tira patente do processo de conservação de alimentos pelo calor em recipientes hermeticamente fechados.
Os alimentos, para serem conservados, devem impedir toda alteração devida aos microrganismos. O desenvolvimento dos microrganismos é possível somente em ambiente nutritivo, com taxa de umidade, oxigênio, temperatura e outras condições favoráveis, segundo a espécie microbiana.
Assim os processos de conservação são baseados na eliminação total ou parcial dos agentes que alteram os produtos ou na modificação ou supressão de um ou mais fatores essenciais, de modo que o meio se tome não propício a qualquer manifestação vital. Isso ainda pode ser conseguido pela adição de substâncias em qualidade e quantidade, que impeçam o desenvolvimento dos microrganismos.
Muitas vezes são usados tratamentos simultâneos de destruição e modificação das condições ambientais.
Dentro desses princípios se situam os processos ou métodos de conservação, difíceis às vezes de serem convenientemente classificados, em face das variações que apresentam.
Alguns, como a esterilização e a pasteurização, agem diretamente, destruindo total ou parcialmente a flora microbiana; outros lançam mão de meios que dificultam a proliferação, tais como o empregodo frio ou a redução do teor de água, diretamente como na secagem, ou indiretamente, como no emprego do sal e do açúcar. Em outras modalidades, subtrai-se o contato com o ar (embalagem a vácuo), ou lança-se mão de substâncias nocivas ao desenvolvimento microbiano (defumação, aditivos), ou ainda, submetem-se o produto a fermentações especiais, como a lática (chucrute, picles) e a alcoólica (vinhos), que os transformam e garantem uma melhor conservação. Muitas vezes, como já referimos, são empregados processos mistos, como nos concentrados, geléias, doces em massa, picles, leite condensado, etc.
Como regra geral, os melhores processos são aqueles que, garantindo uma satisfatória conservação, alteram menos as condições naturais dos produtos. Após os tratamentos, a conservação é assegurada pelo uso de uma embalagem apropriada.
Para facilidade de estudo, iremos agrupar os métodos de conservação de alimentos pelo uso de:
Uso de temperaturas [calor, frio]
Controle da quantidade de água [secagem/desidratação, concentração]
Controle da taxa de oxigênio [vácuo, atmosfera modificada e controlada]
Uso de substâncias químicas [produzidas em fermentações ou aditivos]
Uso de irradiações [raios gama, raios UV]
Outros métodos
1) CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO USO DO FRIO
A conservação por baixas temperaturas se baseia na lei de Want’Hoff, que diz que a redução de 10 ºC na temperatura do meio reduz de 2 a 3 vezes a velocidade das reações. Podemos utiliza a refrigeração e/ou o congelamento:
As temperaturas baixas são utilizadas para retardar as reações químicas e a atividade enzimática bem como para retardar ou inibir o crescimento e a atividade dos microrganismos nos alimentos. Quanto mais baixa for a temperatura tanto mais reduzida será a ação química, enzimática e o crescimento microbiano e uma temperatura suficientemente baixa inibirá o crescimento de todos os microrganismos.
Sabemos que o alimento contém um número variável de bactérias, leveduras e mofos que poderio provocar alterações, dependendo de condições adequadas de crescimento. Cada microrganismo presente possui uma temperatura ótima de crescimento e uma temperatura mínima, abaixo da qual não pode multiplicar-se. À medida que a temperatura vai decrescendo, o ritmo de crescimento também diminui, sendo mínimo na temperatura de crescimento mínimo. As temperaturas mais frias podem inibir o crescimento, porém a atividade metabólica continua, ainda que lentamente, até um certo limite. Portanto, o decréscimo da temperatura dos alimentos produz efeitos nos microrganismos presentes. Uma diminuição de 10ºC pode deter o crescimento de alguns microrganismos e retardar o de outros. Sabemos que certos microrganismos conseguem crescer, se bem que em ritmo muito lento, em temperaturas abaixo de 0 ºC. A congelação além de impedir que a maior parte da água presente seja aproveitada devido à formação de gelo, aumentará a concentração das substâncias dissolvidas na água não congelada.
As enzimas presentes nos alimentos continuam atuando durante o armazenamento. Quanto menor a temperatura de armazenamento, menor será a atividade enzimática. Porém, esta atividade é encontrada ainda, se bem que muito lenta, em temperaturas abaixo do ponto de congelação da água pura.
Entre alguns microrganismos que conseguem crescem em baixas temperaturas, poderemos citar os gêneros Cladosporium e Sporotrichum que suportam –7ºC, Penicillium e Monilia – 4ºC. Certas leveduras conseguem viver de –2 a –4ºC, enquanto que certas bactérias o fazem de –4 a –7 ºC. Os gêneros Pseudomonas, Achromobacter e Micrococcus podem viver em baixas temperaturas (–4 a –7 ºC) e, por isso, também fazem parte das chamadas bactérias psicrófilas.
Portanto, na utilização do frio estamos retardando ou inibindo a atividade microbiana e as reações químicas, incluindo os processos metabólicos normais da matéria-prima. Conforme a temperatura desejada, poderemos lançar mão da refrigeração ou da congelação.
Na refrigeração, a temperatura da câmara onde se encontram os produtos a conservar não é tão baixa e quase nunca inferior a 0ºC, obtendo-se assim uma conservação por dias ou semanas, dependendo do produto.
Na congelação ocorre a formação de gelo, necessitando-se assim de temperaturas mais baixas (-1º a – 40ºC), obtendo-se assim uma conservação do produto por períodos longos (meses ou anos).
O uso do frio, associado a outras técnicas de conservação, é largamente utilizado em países desenvolvidos por causa da manutenção da qualidade do produto a ser conservado. É um processo bastante caro porque o produto deve ser mantido em baixas temperaturas desde sua produção até o seu consumo, obedecendo à chamada cadeia do frio.
Instalações Mecânicas
Os mecanismos de produção de frio têm evoluído bastante nos últimos tempos, mas o método mais difundido é um sistema baseado na compressão, liquefação e expansão de um gás. A substância refrigerante sofre mudanças de estado ao percorrer o interior das 3 partes distintas do sistema: o compressor, o condensador e o evaporador.
A) REFRIGERAÇÃO
Características:
Utiliza temperatura de 0 a 15 ºC;
O produto se mantém vivo, conservando as características do produto “in natura”;
È um método temporário (dias ou semanas);
Método eficiente para conservação de frutas;
Os microrganismos psicrófilos são o maior problema;
As temperaturas utilizadas não inativa enzimas.
O armazenamento por refrigeração utiliza temperaturas um pouco acima do ponto de congelação. A refrigeração pode ser usada como meio de conservação básica ou como conservação temporária até que se aplique outro método de conservação. A maior parte dos alimentos alteráveis pode ser conservada por refri​geração durante um tempo limitado, onde não se evitam, porém se retardam as atividades microbianas e enzimáticas.
Cada alimento reage ao armazenamento refrigerado de sua própria maneira, havendo certos alimentos adversamente afetados, como a banana e tomates verdes. Nestes, os padrões metabólicos são modificados de maneira a impedir o amadure​cimento normal ou a estimular a atividade imprópria de enzimas específicas.
O abaixamento da temperatura da matéria-prima deve ser feito imediatamente após a colheita do vegetal ou a morte do animal. Algumas horas de atraso na colheita ou no matadouro poderão ocasionar perdas na conservação do produto. Isto é particularmente importante em vegetais que estejam num metabolismo ativo, podendo haver liberação de energia por causa da respiração e, assim, transformação de um produto metabólico em outro.
Para evitar certas perdas, é aconselhável fazer o resfriamento da matéria-prima imediatamente após a colheita. Entre os métodos utilizados, podemos mencionar o resfriamento a ar, resfriamento a vácuo (ao evaporar, a água provoca o resfriamento do produto) e resfriamento a água (hidro-resfriamento). Ultimamente, o nitrogênio líquido tem sido usado também para esse objetivo, em certos países.
A temperatura utilizada na refrigeração tem importância na conservação do produto. Assim, a 5ºC, temperatura comum de refrigeração, um produto poderá ser conservado por 5 dias, ao passo que, a 15ºC, poderá ser deteriorado em 1 dia. A tabela a seguir nos dá uma idéia do que acabamos de dizer.
TABELA 1 - Vida útil de produtos de origem vegetal e animal, a várias temperaturas.
	ALIMENTO
	Dias de vida útil média, sob armazenamento refrigerado a
	
	0ºC
	22ºC
	38ºC
	Carne de vaca
	6 - 8
	1
	< 1
	Pescado
	2 - 7
	1
	< 1
	Aves
	5 - 18
	1
	< 1
	Carnes e peixes secos
	1.000 ou mais
	350 ou mais
	100 ou mais
	Frutas
	2 - 180
	1 - 20
	1 - 7
	Frutas secas
	1.000 ou mais
	350 ou mais
	100 ou mais
	Hortaliças de folhas
	3 - 20
	1 - 7
	1 - 3
	Raízes e tubérculos
	90 - 300
	7 - 50
	2 - 30
Fonte: Desrosier
Alguns fatores devem ser considerados no armazenamento por refrigeração: a temperatura, a umidade relativa, circulação de ar e a composição da atmosfera no interior da câmarade armazenamento.
Temperatura
A temperatura de refrigeração a ser escolhida depende do tipo de produto e do tempo e condições do armazenamento. Algumas vezes, mesmo variedades diferentes terão temperaturas de armazenamento diferentes. Assim, para a maçã Mc Intosh, a melhor temperatura oscila entre 2,5 e 4,5 ºC, ao passo que a maçã Delicious é melhor conservada a 0 ºC. Certos produtos, como a banana e tomate, não podem ser armazenados em temperatura inferiores a 13 ºC porque prejudicam o processo de maturação através da influência sobre certas enzimas.
As câmaras de refrigeração devem ser projetadas de tal maneira que não permitam oscilações maiores que 1ºC. Para isto toma-se necessário fazer um bom isolamento e conhecer os fatores que poderão fornecer calor ao ambiente. Entre os materiais isolantes temos a cortiça, madeira sintética, o poliestireno e a poliure​tana. Entre os fatores que podem influenciar a temperatura interna, podemos citar as lâmpadas e motores elétricos, número de pessoas trabalhando no interior da câmara, quantas vezes será aberta a porta de entrada e tipo e quantidade de produtos que serão armazenados na área de refrigeração. Esse último fator é importante porque cada produto possui o seu calor específico e uma certa taxa de respiração, com conseqüente produção de calor. Todos esses fatores são necessários para o cálculo da refrigeração total, que corresponde à quantidade de calor que deverá. ser removido do produto e da câmara para ir da temperatura inicial até a temperatura final e que deve ser mantida por um determinado tempo.
Para a manutenção de uma temperatura uniforme, a circulação de ar deve estar bem regulada, pois pode desidratar os produtos.
Umidade relativa
A umidade do ar dentro da câmara varia com o alimento conservado e está diretamente relacionada com a qualidade do produto. Uma umidade relativamente baixa determinará perda de umidade do alimento, podendo ocorrer uma desidratação, ao passo que uma umidade relativamente alta facilitará o crescimento microbiano. A umidade relativa ótima de cada alimento já é perfeitamente conhecida. Para períodos de armazenamento longo, recomenda-se o uso de embalagens apropriadas.
Circulação do ar
A circulação do ar ajudará na distribuição de calor dentro da câmara, permitindo assim manter uma temperatura uniforme. A umidade relativa desse ar deve ser adequadamente controlada. O ar da câmara deve ser renovado diariamente, principalmente por causa dos maus odores formados quando diferentes produtos são armazenados no mesmo local.
Atmosfera de armazenamento
Na respiração de um produto, que continua após a colheita, oxigênio é consumido, havendo produção de gás carbônico. A diminuição na temperatura e no oxigênio disponível aliado e um aumento do teor de gás carbônico irão afetar o ritmo da respiração e outros processos fisiológicos. A temperatura ótima, umidade relativa e composição da atmosfera variam para as diferentes frutas e mesmo entre variedades da mesma fruta. Uma composição ideal, de caráter geral, é constituída de 3% de oxigênio, 5% de gás carbônico e 92% de nitrogênio.
B) CONGELAMENTO
Características:
- Utiliza temperaturas menores de 0ºC;
- O produto não resiste, pois ocorre morte de tecidos;
- Método eficiente para conservação de carnes, hortaliças e pescado;
- A conservação é por tempos mais prolongados (meses ou anos);
- Reduz as reações enzimáticas, porém não inativa. Reações como escurecimento de frutas não é solucionado somente com congelamento
- O congelamento pode destruir microrganismos, pois durante o armazenamento eles queimam as reservas e morre de inanição.
- Normalmente armazena-se os alimentos a –18ºC, assim os psicrófilos não resistem e morrem;
	Na congelação utilizamos temperaturas mais baixas do que na refrigeração, e, por isso, inibimos o crescimento microbiano e retardamos praticamente todo o processo metabólico. Quanto menor a temperatura de armazenamento, mais lenta será a atividade enzimática, até um determinado ponto, onde ocorre uma paralisação total. Este fato é alcançado através de temperaturas extremas e é um pouco difícil de ser avaliado porque, quando um tecido animal ou vegetal é congelado lentamente, mesmo a -200C ou temperaturas inferiores, existirão zonas com alta concentração de solutos não congelados.
Mas, em termos práticos, a congelação é bastante usada porque as características naturais dos produtos são relativamente mantidas. É um método caro porque existe necessidade da chamada “cadeia do frio”, isto é, o produto deve ser conservado à baixa temperatura desde a produção até o seu consumo.
A escolha da temperatura de armazenamento vai depender do aspecto econômico e do tipo de produto. Na prática, usam-se em média, temperaturas de -10 ºC a -40ºC. Entre os produtos que se prestam para a congelação podemos incluir as carnes, ervilha, morango, milho e hortaliças de modo geral.
É através da congelação que se consegue obter alimentos mais convenientes, isto é, prontos ou semiprontos para consumo. Os alimentos supergelados, como são chamados, são utilizados principalmente no mercado institucional (fábricas, hospitais, restaurantes, etc.).
Métodos de congelação
Já sabemos que o ponto de congelação de um líquido é a temperatura na qual o líquido está em equilíbrio com o sólido. O ponto de congelação de uma solução é mais baixo do que o do solvente puro e, portanto, o ponto de congelação dos alimentos é mais baixo do que o da água pura. De modo geral, os alimentos congelam-se entre 00C e -40C.
A congelação pode ser feita de modo lento ou rápido:
Congelamento Lento: processo demorado (3 a 12 horas), a temperatura vai decrescendo gradativamente até chegar ao valor desejado. Normalmente usa-se temperaturas na faixa de –25 ºC sem circulação de ar. Neste processo, os primeiros cristais de gelo são formados nos espaços intercelulares forçando a migração de água do interior da célula para os espaços intercelulares, aumentando os cristais de tamanho causando ruptura de algumas paredes celulares. Ao descongelar os alimentos, grandes quantidades dos fluídos celulares acabam sendo liberados e o alimento fica mais flácido. No caso da carne a proteína é que possui maior teor de água. O suco liberado é rico em sais, vitaminas hidrossolúveis e proteínas. 
Congelamento Rápido: Demora menos de 3 horas para o congelamento, usa-se temperatura da ordem de –25 ºC com circulação de ar ou –40 ºC com ou sem circulação de ar. A velocidade de congelação vai depender do quociente entre a diferença de temperatura do produto e do líquido refrigerante e fatores de resistência, tais como velocidade do ar, tamanho do produto, geometria do sistema e composição do produto. A circulação de ar é um meio que se utiliza para acelerar as trocas de calor. Neste processo a água não migra, congelando onde se encontra, com isto tem-se maior número de cristais de gelo distribuídos com menor dano às células, evitando o rompimento de membranas. O produto é armazenado a –18ºC ou menos. A oscilação térmica é uma das maiores causas de alterações, causando movimentos físicos como dilatação e contração, provocando formação de grandes cristais de gelo.
O descongelamento deve ser lento para que o alimento possa reabsorver o líquido proveniente do descongelamento pelos sais, proteínas, açúcares etc. Não são recomendados o congelamento e descongelamento sucessivo porque causaria problemas com microrganismos e ativaria algumas enzimas.
OBS.: O congelamento lento é mais letal para os microrganismos, mas recomenda-se o rápido porque altera menos os alimentos
Entre os métodos de congelação pode-se incluir:
Congeladores por ar;
Congeladores por contato indireto;
Congeladores por imersão.
Congeladores por ar
Podemos utilizar o ar sem movimento ou o ar insuflado (forçado). No método sem movimentação do ar, os produtos ficam na câmara até a congelação. O tempo necessário para a congelação depende da temperatura da câmara, da qualidade doalimento, da temperatura inicial do alimento (ao entrar na câmara) e do tipo, tamanho e forma do produto a congelar. E um método mais barato, porém muito lento. E o tipo encontrado nos congeladores domésticos (freezer), onde a temperatura final varia de -10 a -200C. O tempo de congelação, que pode levar várias horas, pode ser reduzido drasticamente pelo uso de ventiladores na câmara de congelação. O ar bastante frio movimenta-se á alta velocidade, produzindo assim uma congelação relativa​mente rápida. Este sistema de ar insuflado poderá ocorrer dentro de uma câmara, em um túnel, adaptado em esteira ou não, etc. A movimentação do ar poderá ser paralela ou oposta ao movimento do produto. A desidratação é um problema sério nesses tipos de congeladores.
Quando a velocidade do ar é tal que excede a velocidade de caída das partículas, tem-se a impressão de uma “fluidização” e o processo é dito congelação em leito fluidizado. Aqui as partículas são congeladas individualmente e, por isso, são chamadas na forma IQF (em inglês quer dizer “individually quick frozen”). O tempo de congelação é na ordem de minutos.
Congeladores por contato indireto
Aparece quando o alimento a ser congelado é colocado em contato com uma placa resfriada por uma substância refrigerante; quando é colocado dentro de uma lata que será submersa no refrigerante ou ainda quando é colocado dentro de caixas de papelão ou cartolina colocadas em placas de metal resfriado. Essas placas podem ser fixas ou móveis e a salmoura refrigerante imóvel ou com movi​mento turbulento. Dependendo da temperatura do líquido refrigerante, tamanho da embalagem, grau de contato e tipo de alimento, o tempo de congelação é de 1 a 2 horas, para embalagens de 1,5 a 2,0 cm de espessura.
Há sistemas de congelação por contato indireto como o trocador de calor de superfície raspada que congela substâncias líquidas ou purês muito rapidamente.
Congeladores por imersão
Aqui ocorre imersão direta dentro do meio refrigerante ou a pulverização do líquido sobre o produto, havendo assim uma congelação quase que instantânea (ultra-rápida).
O líquido refrigerante deve ter certos requisitos, como não tóxico, puro, ausência de odores e sabores, limpo, etc.
Líquidos com baixo ponto de congelação têm sido usados para contato com alimentos não embalados, como soluções de cloreto de sódio, açúcar e glicerol. Uma mistura de 23,3% de NaCI e 76,7% de água irá congelar a -210C (mistura eutética). Hoje em dia, seu uso está restrito à congelação de peixes.
Solução de açúcar tem sido usada para congelar frutas, mas a dificuldade está baseada no fato de que, para alcançar uma temperatura de -200C, precisa​mos de uma solução com 62% de sacarose, muito viscosa a baixas temperaturas. Com uma solução a 67% de glicerol em água se consegue chegar a -450C, mas existem problemas na sua aplicação em produtos que não devem ser adocicados. Tanques especiais são utilizados para a congelação, que pode ser alcançada em 30 minutos.
A congelação por líquidos criogênicos (gases liquefeitos, com ponto de ebulição muito baixo) tem se desenvolvido bastante. Entre os líquidos temos o nitrogênio (-1950C), o dióxido de carbono líquido (-800C), etc. O nitrogênio líquido, apesar do seu preço elevado, é bastante utilizado porque possui um baixo ponto de ebulição, não é tóxico e é inerte para os constituintes do ali​mento, e é o método que fornece um produto de melhor qualidade por causa do seu tempo de congelação ultra-rápido (1 a 3 minutos). Ele é também bastante utilizado no transporte de alimento congelado.
Embalagem dos Alimentos Congelados
Todos os alimentos congelados devem ser embalados principalmente para evitar a desidratação, durante a congelação por meio do ar ou outro sistema qualquer. Em caso contrário, poderá haver uma queimadura de congelação que altera irreversivelmente a cor, textura, sabor e o valor nutritivo dos alimentos congelados. Por outro lado, uma cobertura qualquer (embalagem) no alimento evitará que sofra uma oxidação e contaminação da atmosfera no interior da câmara. Uma alteração substancial na qualidade poderá ocorrer em produtos não protegidos no armazenamento congelado. A madeira, o metal, o vidro, o papel e materiais plásticos são usados com bastante êxito como embalagens para alimentos congelados.
Associação de Outras Técnicas de Conservação à Congelação
Sabemos que os alimentos congelados não são esterilizados e, por isso, podem conter enzimas ativas que, embora retardadas na atividade, não são completamente inativas. As principais categorias de alimentos apresentam problemas diferentes e só podemos discuti-los ligeiramente.
Algumas frutas e carnes podem ser congeladas e armazenadas por longos períodos de tempo, sem tratamento especial para deter a atividade da enzima. A maioria das hortaliças e muitos produtos derivados do leite devem ser aquecidos para destruir as enzimas que, caso contrário, tornariam os produtos congelados inaceitáveis. Ervilha, feijão, etc., contém oxidases que podem ocasionar problemas e esses alimentos devem ser aquecidos a 800C ou 900C em água quente ou vapor antes da congelação. Se não o forem, os alimentos perderão seu sabor normal e adquirirão um sabor forte, semelhante ao “feno velho”. Frutas, como morango e cereja, podem ser congeladas, embora algumas variedades sejam melhores do que outras. Nos alimentos altamente protéicos, como a carne e o peixe, a congelação é feita sem prévio aquecimento porque as proteínas desnaturadas pelo calor não congelam bem. Certas frutas, como pêssego e maçã, contêm oxidases (polifenoloxidases) que podem ocasionar escurecimento na presença do oxigênio. Isto pode ser impedido pelo aquecimento, mas, nesse caso, perdemos as vantagens do sabor de fruta fresca.
O escurecimento pode ser impedido tratando-se a fruta cortada em fatias, antes da congelação, com gás sulfuroso, ácido ascórbico, com ou sem açúcar.
O emprego de radiação ultravioleta, ultra-som e secagem tem sido modernamente associado à congelação.
A desidratação-congelação (“dehydro-freezing”) e a congelação-desidratação (“freeze-drying”) ou liofilização são duas técnicas empregadas em países desenvolvidos. Na “dehydro-freezing” o produto é parcialmente desidratado até 50% de umidade e depois congelado. Cenoura, ervilha, damasco, maçã, pimenta, etc, são assim conservados em alguns países.
Influência da Congelação sobre os Microrganismos e Enzimas
Sabemos que a maioria dos microrganismos pode ser classificada por suas temperaturas ótimas de crescimento. Alguns microrganismos conseguem viver em temperaturas abaixo do ponto de congelação da água. Em geral, os mofos e leveduras adaptam-se melhor do que as bactérias em baixas temperaturas. A congelação prejudica a população microbiana, principalmente as formas vegetativas, enquanto que os esporos são pouco afetados.
A temperatura de descongelação do alimento apresenta uma importância enorme sobre o crescimento dos microrganismos.
A atividade de uma enzima ou sistema de enzimas depende da temperatura. Essa atividade poderá ser destruída a 95 0C, enquanto que a baixa temperatura a retarda apenas.
As melhores velocidades de reações das enzimas estão em torno de 350C. Portanto, a congelação retarda a velocidade enzimática, devendo-se lançar mão de um outro tratamento (térmico, por exemplo) para inativar as enzimas antes da congelação e armazenamento.
Influência da Congelação sobre o Valor Nutritivo dos Alimentos
O processo de congelação em si não altera o valor nutritivo do ali​mento. Quanto menor for a temperatura, melhor será a retenção das substâncias nutritivas. Porém, sempre é dado ao alimento um certo tratamento a fim de prepará-lo para a operação de congelação. Assim a lavagem, corte, branqueamento, etc., são operações necessárias ao produto a congelar. Nesse processamento poderão ocorrer perdas de certos nutrientes, principalmente das vitaminas.
A exposição dos tecidos á atmosfera traz como resultado perdas de vitaminas devido à oxidação.Em geral, as perdas de vitamina C ocorrem no corte da matéria-prima e sua conseqüente exposição ao ar. Das vitaminas, a C é a que maiores perdas sofre nos produtos congelados. A vitamina B1 é sensível ao calor e é parcialmente destruída no branqueamento. Perdas pequenas ocorrem também, no armazenamento congelado de frutas, hortaliças, carnes e aves. A vitamina B2 sofre muito pouco com a congelação. Das vitaminas liposso​lúveis, o caroteno (precursor da vitamina A) é alterado ligeiramente com a conge​lação do alimento.
O armazenamento de alimentos sem uma proteção externa (embalagem) conduz à oxidação e à destruição de muitos nutrientes, inclusive das vitaminas.
As gorduras podem ser decompostas por oxidação, principalmente nos alimentos de origem animal. É comum encontrar-se o ranço em peixes congela​dos não protegidos por embalagens.
Algumas proteínas podem ser desnaturadas, principalmente quando ocorrerem operações sucessivas de congelação e descongelação.
Alterações Durante a Congelação-Descongelação
A organização celular, incluindo o núcleo, mitocôndria, ribossomos, lisossomos e outras organelas, é afetada em vários graus pela operação congelação-descongelação repetida. Destes, o lisossomo parece ser a estrutura celular mais afetada. Com o rompimento da membrana, as enzimas hidrolíticas (nucleases, catepsinas, fosfatases, sulfatases, etc.) que estavam então compartimentadas passam a atacar o próprio material celular, havendo assim uma autodigestão.
No armazenamento dos produtos congelados, as reações químicas e enzimáticas continuam lentamente.
A deterioração oxidativa (ranço) poderá alterar os alimentos, fornecendo um sabor desagradável.
Poderá aparecer, em produtos congelados não embalados, um líquido viscoso chamado de líquido metacriótico, que favorecerá o desenvolvimento dos microrganirmos.
As variações de temperatura do armazenamento podem determinar um aumento do tamanho dos cristais de gelo, que alterará fisicamente o alimento.
Variações de temperatura do congelador poderão originar queimaduras do alimento, devidas à secagem lenta do alimento congelado por sublimação. Produz um sabor inaceitável, além da mudança de textura, sendo evitada pelo uso de embalagem adequada.
Os produtos animais, destacando-se a carne, não são afetados pela congelação. No caso da carne parece ser benéfico, pois a carne congelada é mais macia que a natural, em certos casos. Os tecidos vegetais, destacando-se as frutas, são mais sensíveis. O suco de laranja, congelado e descongelado várias vezes, pouco se parece ao suco natural em odor e sabor.
Portanto, a congelação-descongelação repetida é prejudicial à maioria dos alimentos. Assim, a descongelação deve ser cuidadosa, devendo-se fazer uso imediato do produto congelado.
2) CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS PELO USO DE ALTAS TEMPERATURAS
A escolha da temperatura e do tempo a serem usados no tratamento de um alimento dependerá do efeito que o calor exerça sobre o alimento e dos outros métodos de conservação que serão empregados conjuntamente.
Cada alimento é diferente, sendo as exigências para processamento também diferentes. Se não chegar a destruir todos os microrganismos, deve o tratamento térmico destruir aqueles mais prejudiciais e retardar ou prevenir o crescimento dos sobreviventes.
O simples ato de cozinhar, fritar ou outras formas de aquecimento empregadas nos alimentos antes do seu consumo, além de afetar a textura e palatabilidade, irá destruir grande parte da flora microbiana e inativar sistemas enzimáticos.
Entretanto, quando mencionamos conservação de alimentos pelo calor, estamos nos referindo aos processos controlados realizados comercialmente, tais como pasteurização, esterilização, branqueamento, etc.
Resistência dos microrganismos ao calor
A resistência dos microrganismos causadores de deterioração, ao lado da velocidade de transmissão de calor ao interior da lata, constitui um dos principais fatores que afetam a duração de um processamento térmico.
O tratamento térmico dos alimentos após o fechamento hermético dos recipientes tem como finalidade evitar atividades microbiológica e enzimática, durante o período de armazenamento.
Acredita-se que a destruição dos microrganismos pelo calor é devida à coagulação de suas proteínas e especialmente à inativação dos sistemas enzimáticos, necessários ao metabolismo. O tratamento térmico necessário para destruição dos microrganismos ou dos seus esporos é função de seu tipo, estado e de certas condições ambientais. Algumas das diferenças na termorresistência são fatores que podem ser controlados; outros, no entanto, são próprios dos microrganismos e não podem ser sempre explicados.
As leveduras e os mofos, bem como suas formas de resistência, não apresentam maiores problemas, pois não resistem a temperaturas da ordem dos 1000C. Igualmente as formas vegetativas das bactérias são facilmente destruídas nessa faixa de temperatura. O mesmo já não acontece com os esporos de bactérias, que necessitam de temperaturas bem mais elevadas para serem destruídos.
O esporo é uma forma de resistência do microrganismo unicelular, ao redor do qual se forma uma espessa camada protetora tomando-o resistente ao calor e a outros fatores externos. O esporo é o produto terminal de uma série de processos enzimáticos, porém não existe ainda unanimidade de opinião sobre a função do esporo na natureza ou sobre os fatores envolvidos na sua formação. Sabe-se também que a proteína do esporo é diferente daquela da forma vegetativa. Alguns atribuem a alta resistência dos esporos ao calor á presença do sal do ácido dipiconilico (DPA).
A resistência do esporo varia com o tipo de bactéria. A maioria dos espórios de importância na deterioração dos alimentos appertizados é capaz de resistir a diversas horas de aquecimento em água fervendo, mas é destruída em poucos minutos se a temperatura é elevada a 115 – 120ºC.
O tempo e a temperatura do processamento foram estabelecidos, fundamentalmente, tendo em vista a resistência ao calor de esporos de Clostridium botulínum. A destruição dos esporos desse microrganismo é considerada, em geral como o mínimo de processamento térmico para os alimentos apertizados. Em meio anaeróbio, em pH acima de 4,5, condições que são as mais favoráveis, a forma vegetativa de C. botulinum produz uma toxina poderosa que poderá ocasionar intoxicação alimentar violenta, na maioria das vezes fatal. A toxina não é produzida pelos esporos e tanto ela, como a forma vegetativa que a produz, não são resistentes ao calor. Embora os esporos não produzam a toxina, sua destruição é importantíssima pois, em condições favoráveis, podem germinar e a forma vegetativa poderá produzir a toxina. A toxina é facilmente eliminada pelo calor, mas os esporos são mais resistentes, precisando de várias horas a 100 0C para sua destruição. O tempo necessário para destruição dos esporos nos alimentos de pH maior do que 4,5 é demasiado longo, prejudicando conseqüentemente as características organolépticas dos appertizados, tornando-os inaceitáveis. À medida, porém, que a temperatura aumenta, mais rápido se torna o efeito da esterilização e, baseado nesse princípio, o processamento dos alimentos de baixa acidez se faz em temperaturas na ordem de 115 a 125ºC, sob pressão, em autoclave, sem prejudicar , assim, demasiadamente, a qualidade dos produtos
Ordem de destruição da bactéria submetida ao calor úmido
O microbiologista define morte como impossibilidade de reprodução.
Apesar das divergências, existe bastante evidência para mostrar a morte logarítmica das bactérias quando submetidas ao calor. Algumas vezes, uma curva é obtida, mas isso poderá ser devido a flora variada, agrupamento de células, floculação durante aquecimento, etc.
Na morte em ordem logarítmica, se as condições térmicas são constantes, a mesma percentagem de bactérias será destruída num dado intervalo de tempo, não importando o número de bactérias sobreviventes. Em outras palavras, se uma certa temperatura