Carboidratos: Definição, Classificação e Fontes

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UNIVERSIDADE TIRADENTES
DISCIPLINA: BROMATOLOGIA
PROF. CARLA REGINA S SOBRAL
CARBOIDRATOS
2018
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INTRODUÇÃO
Os carboidratos são abundantes na natureza, compreendendo mais de 90% da matéria seca das plantas.
Podem ser obtidos de várias fontes renováveis, ocorrem em diversas estruturas e graus de polimerização.
Apresentam variedades propriedades físicas e químicas, são suscetíveis a modificações físicas e químicas e são biodegradáveis.
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Estão presentes nos alimentos como constituintes naturais ou podem ser ingredientes aditivos.
Eles podem ser encontrados em produtos:
Açucarados naturais; 
Alimentos elaborados à base de açúcar;
Alimentos elaborados com adição de açúcar; 
Sob a forma de amiláceos, como arroz, milho, mandioca, batata.
Amiláceos propriamente ditos como amido de milho, fécula de batata e farinhas, principalmente a de trigo. 
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Quadro 1. Grupos de alimentos glucídios ou açucarados
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Além de fonte energética, os carboidratos atuam basicamente como:
 Agentes de sabor (doçura);
Agentes de escurecimento (reações das carbonilas);
Controladores da atividade da água;
Fixadores de aromas; 
Agentes modificadores da textura dos alimentos;
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Gênese dos carboidratos
O nome carboidrato, ou seja, carbono hidratado origina-se do produto da reação de fotossíntese. 
CO2 + H2O CH2O + O2 (luz)
6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
 (luz)
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Definição e classificação dos carboidratos 
Carboidratos podem ser definidos como poliidroxialdeídos ou cetonas e seus derivados, unidos por ligações hemiacetálicas ou glicosídicas, que possuem configuração tridimensional.
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Quadro 2. Classificação dos carboidratos
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Monossacarídeos
Os monossacarídeos possuem fórmula empírica geral de Cm(H2O)n; 
Não são hidrolisáveis; 
Encontram na natureza em pequenas quantidades como açúcares livres ou, na maioria das vezes, como unidades dos polissacarídeos (com a propriedade de serem redutores);
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Os monossacarídeos importantes são as pentoses e as hexoses.
As pentoses têm fórmula C5H10O5 e exemplos dela são: xilose (presente na madeira e nas sementes de algodão), ribose e arabinose (unidade formadora de gomas). 
As hexoses apresentam fórmula C6H12O6. Exemplos são glicose, frutose e galactose. 
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Conformação estrutural das pentoses e hexoses.
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Dissacarídeos
Consistem de dois monossacarídeos unidos entre si covalentemente, formados com eliminação de H2O;
A ligação química que une os dois monossacarídeos é chamada de ligação glicosídica;
A ligação glicosídica é formada pela reação entre um grupo hidroxila de um dos açúcares e o carbono anomérico (C1 na estrutura cíclica) do outro; 
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Formação da maltose – ligação glicosídica α-1,4 (C1 da glicose + C4 da glicose)
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Dissacarídeos redutores
Os redutores têm apenas um grupo carbonila livre que participa da ligação glicosídica; 
Por hidrólise, fornecem duas moléculas de monossacarídeos iguais ou diferentes;
Os açúcares que dão teste positivo para os reagentes de Tollens ou de Benedict-Fehling (ou seja, são capazes de reduzir os agentes oxidantes) são chamados açúcares redutores;
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Exemplos de açúcares redutores
Maltose D-glicose + D-glicose (ligação α 1-4)
Celobiose D-glicose + D-glicose (ligação α e β 1-4)
Lactose D-glicose + D-galactose (ligação α e β 1-4)
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Entre os dissacarídeos homogêneos de glicose incluem-se a:
 Celobiose, 
Maltose, 
Isomaltose, 
Gentiobiose, 
Trealose, 
Os quatro primeiros têm a função de agentes redutores (pois têm apenas um grupo hidroxílico hemiacetálico envolvido na ligação O-glicosídica);
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Dissacarídeo redutor: β-Maltose (Q-α-D-glicopiranosil (1-4) β-D-glicopiranose) 
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Dissacarídeos não-redutores
Sacarose (açúcar de cana ou de beterraba), ou açúcar comum, é talvez o dissacarídeo mais importante.
Está presente em todas as plantas fotossintéticas, onde funciona como fonte de energia.
A hidrólise da sacarose, catalisada por ácidos e por enzimas, fornece quantidades iguais de D-glicose e D-frutose.
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Exemplos de açúcares não-redutores
Sacarose D-glicose + D-frutose (ligação β 1-2)
Trealose D-glicose + D-glicose (ligação α 1-1)
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Exemplo de açúcar não-redutor: Sacarose (Q-α-D-glicopiranosil β-D-frutofuranosídeo)
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Oligossacarídeos
São carboidratos que por hidrólise fornecem de três a nove unidades de monossacarídeos. 
De modo geral são formados pela condensação de três a nove moléculas de monossacarídeos ligadas entre si por ligações glicosídicas
2 monossacarídeos dissacarídeos + H2O
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Polissacarídeos
São polímeros de alto peso molecular com numerosas unidades de glicose;
Possuem fórmula geral [C6(H2O)5]n
Hidrolisados fornecem mais de dez moléculas de monossacarídeos, formadas pela combinação de um grande número de unidades de açúcares;
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Na natureza, esses polímeros têm diversas funções. 
Fazem parte da estrutura de paredes celulares de plantas e algas marinhas (celulose, hemicelulose e pectina), de animais (quitina, mucopolissacarídeos).
São reservas metabólicas de plantas (amido, dextranas, frutanas) e de animais (glicogênio), entre outros.
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Fibra Alimentar
Responsável por uma serie de eventos nutricionais e fisiológicos, benéficos a saúde humana em associação com o trato intestinal.
Efeitos benéficos como:
Retardo do esvaziamento gástrico; 
Aumento do volume fecal; 
Crescimento seletivo de bactérias; 
Aumento da produção dos ácidos graxos de cadeia curta; 
Diluição de produtos tóxicos; 
Redução de colesterol no plasma e no fígado;
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Definição de Fibras segundo AOAC 
“São compostos de origem vegetal, correspondentes às partes comestíveis de plantas ou carboidratos análogos que, quando ingeridos, são resistentes à hidrólise, digestão e absorção no intestino delgado sofrem fermentação completa ou parcial no intestino grosso de humanos”.
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Classificação das Fibras
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Amido Resistente
Definição: 
“Amido resistente é a soma de amido e produtos da degradação de amido que não são absorvidos no intestino delgado de indivíduos saudáveis”. 
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Tipos de Amidos Resistentes
Amido fisiologicamente inacessível (tipo 1)
Presente em grãos e sementes parcialmente triturados;
 
Grânulos de amido resistente nativo (tipo 2) 
Presentes na batata crua e banana verde; 
Amilose e Amilopectina Retrogradas (tipo 3)
Formadas nos alimentos processados (pão e corn flakes) e alimentos cozidos e resfriados (batata cozida).
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Importância do Amido Resistente
Tipo 3
Sofrem retrogradação (recristalização da amilose), tornando resistente a alfa-amilase.
Aquecimento e resfriamento ou congelamento, afetam sensivelmente o teor de amido resistente. (Ex. feijão, grão-de-bico, massas, arroz.
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Importância do Amido Resistente
Não é digerido no intestino delgado;
Diminuição da disponibilidade energética;
Fator preventivo no desenvolvimento de doenças, como obesidade e diabetes tipo 2;
Pode ser fermentado, provocando aumento e mudanças no pH do bolo fecal, tendo efeitos no tratamento de disfunções como constipação, diverticulites, hemorroidas e câncer de colón.
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Importância do Amido Resistente
Amido resistente dos alimentos pode influenciar a resposta glicêmica no metabolismo da glicose;
Alimentos que contem elevada concentração de amido resistente possuem menores quantidades de amido disponível em relação ao amido total;
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Transformações dos carboidratos por ação do calor
As duas principais transformações que ocorrem são: 
Caramelização 
Escurecimento não enzimático (ou reaçãode Maillard).
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Caramelização
O aquecimento dos carboidratos, em particular da sacarose e de outros açúcares redutores, na ausência de compostos nitrogenados, produz a um conjunto de reações conhecidas como caramelização.
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Em termos gerais, o calor provoca reações de desidratação dos açúcares com a introdução de ligações duplas e a formação de anéis insaturados (ex., levoglicosano). 
Essas ligações duplas absorvem luz e provocam o aparecimento da cor, enquanto os anéis se condensam uns com os outros para produzir polímeros com cor e aroma.
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Os pigmentos responsáveis pelas cores do caramelo são polímeros de estrutura variável, complexa e, em alguns casos, desconhecida. 
Contêm grupo hidroxila de acidez variável, carbonilas, carboxilas, enólicos e fenólicos.
A velocidade com que se formam se intensifica conforme aumentam o pH e a temperatura; assim, com pH 8,0, é 10 vezes superior do que com pH 6,0.
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Tipos de pigmentos da caramelização
Caramelo de cor parda: 
Aparece quando se aquece a solução de sacarose com bissulfito de amônio. 
É utilizado nas bebidas tipo cola, em outras bebidas ácidas e em xaropes. 
Essas soluções são ácidas (pH 2 a 4,5) e contêm partículas coloidais com cargas negativas.
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Caramelo avermelhado: 
Aparece por aquecimento da glicose em presença de sais de amônio; 
Quando ocorre em soluções aquosas, estas apresentam pH entre 4,2 e 4,8 e contêm partículas coloidais com cargas positivas. 
O caramelo avermelhado é aproveitado fundamentalmente em produtos de confeitaria e xaropes.
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Caramelo de cor pardo-avermelhada: 
Obtida ao se aquecer açúcar sem sais de amônio; 
Constituído por partículas coloidais com cargas negativas, 
Tem pH de 3 a 4;
 
Responsável, entre outras coisas, pela cor de malte na elaboração de cerveja e de outras bebidas alcoólicas;
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Resumo da reação
A reação de caramelização pode ocorrer por dois processos: por meio ácido ou por meio alcalino.
 
Na caramelização em meio ácido ou alcalino o açúcar redutor isomeriza e enoliza. 
Na segunda etapa em meio ácido, desidrata, “encolhe” e forma o HMF; em meio alcalino, fragmenta-se em compostos lábeis. 
Na terceira etapa formam-se polímeros, a melanoidinas coloridas. São reações autocatalisadas pelo desprendimento de água, aceleradas pelo calor e pela umidade.
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Caramelização em meio ácido
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Caramelização em meio alcalino
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Escurecimento não-enzimático ou Reação de Maillard
Engloba-se uma série de reações muito complexas;
sob determinadas condições, os açúcares redutores podem reagir com as proteínas e produzir pigmentos de cor pardo-escura e modificações no odor e no sabor dos alimentos;
São desejáveis em alguns casos (assados, tostados ou frituras);
São indesejáveis em outros (cores escuras que se desenvolvem durante o armazenamento dos alimentos);
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Esquema da reação de Maillard adaptado de Hodge (1953) 
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Reação de Maillard
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Determinação de Carboidratos
Métodos Químicos (Método de Fehling)
A reação baseia-se na redução de solução alcalina de CuSO4 em presença de tartarato de sódio e potássio. 
O sulfato de cobre em meio alcalino (solução de Fehling) é reduzido a óxido cuproso, formando um precipitado vermelho. 
O ponto final da reação é indicado pelo azul de metileno, que é reduzido a sua forma incolor por um pequeno excesso de açúcar redutor.
 
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Açúcar (agente redutor)
 2 Cu2 + Cu2O 
Método de Fehling
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Métodos físicos
Os mais usados são:
Os polarímetricos
 
Os refratômetricos
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Polarímetricos
A determinação do teor de açúcar ou de açúcares por métodos físicos é possível e bastante fácil. 
Essa determinação está baseada na atividade óptica de tais substâncias e na determinação de seu ângulo de desvio constante (αD). 
Pode ser feita por meio de polarímetros ou de sacarímetros.
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Exemplo de funcionamento de um Polarímetro
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Refratometria
A quantidade de açúcar em uma solução pode também ser medida pelo refratômetro. 
A medida refratométrica mostra o teor exato de substância seca em todos os casos de soluções açucaradas puras. 
Quando a solução açucarada tem mistura de outras substâncias, como é o caso de suco de frutas, o valor encontrado é geralmente muito próximo do total de substância seca.
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Exemplo de leitura de um refratômetro
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