Propriedades dos Carotenoides

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Instituto Federal Goiano
Campus Urutaí
Trabalho de Química de Alimentos
“Carotenóides”
Janeiro 
Urutaí – GO
Trabalho de Química de Alimentos
“Carotenóides”
Trabalho desenvolvido durante a disciplina de
 Química de Alimentos, como parte da avaliação
 Referente ao 2° Período de Tecnologia em Alimentos.
Professor (a): Priscilla Prates de Almeida.
Janeiro 
Urutaí
Sumário
 O que são Carotenóides..........................................................
 Propriedades dos Carotenóides...............................................
2.1) Solubilidade...........................................................................
2.2) Antioxidante..........................................................................
2.3) Cromóforo.............................................................................
2.4) Isomerização.........................................................................
2.5) Oxidação...............................................................................
2.6) pH..........................................................................................
3.) Estrutura Química dos Carotenóides.......................................
4.) Estabilidade dos Carotenóides.................................................
5.) Características dos Carotenóides.............................................
5.1) Carotenos e seus Derivados...................................................
5.2) Licopeno................................................................................
5.3) Bixina.....................................................................................
 6.) Referências Bibliográficas.......................................................
O que são Carotenóides ?
	Os carotenóides são pigmentos de cor vermelha, alaranjada ou amarela, encontrados nas células de todos os vegetais, atuando na fotossíntese. Também estão presentes nas células de protistas e fungos.
	São insolúveis em água, mas são solúveis em solventes orgânicos e óleos.
Os carotenóides não podem ser sintetizados pelos animais, mas são compostos essenciais para a vida, portanto devem ser ingeridos através da alimentação.
Propriedades dos Carotenoides
2.1) Solubilidade:
	
	Os carotenoides são moléculas lipossolúveis e, portanto, solúveis em solventes orgânicos clássicos como éter de petróleo, metanol, sulfeto de carbono, acetona. São insolúveis na água, exceto quando formando complexos com proteínas (carotenoproteínas). Os carotenoides aparecem dissolvidos nos lipídios e, em alguns casos, formando soluções coloidais (WILEY, 1960; VILLELA, 1976).
	
2.2) Antioxidante:
	Os carotenoides apresentam propriedades antioxidantes, sendo conhecidos por reagirem com o oxigênio singleto, que constitui uma forma altamente reativa do oxigênio molecular. Os carotenoides protegem as células de danos oxidativos provocados por radicais livres. Os carotenoides desempenham um papel importante na prevenção de doenças associadas ao processo de estresse oxidativo como o câncer, catarata, arteriosclerose e retardo do processo de envelhecimento (RIBEIRO & SERAVALLI, 2004).
	A proteção antioxidante é fornecida pelos carotenoides acíclicos, que possuem nove ou mais duplas ligações conjugadas; por exemplo, o licopeno é mais eficaz que o β-caroteno, pois o licopeno possui onze ligações conjugadas e cadeia acíclica, enquanto o β-caroteno possui nove ligações conjugadas e cadeia cíclica nas extremidades (DI MASCIO et al., 1989; MCBRIDE, 1996). A ordem crescente de capacidade de sequestrar o oxigênio singleto por parte dos carotenos e xantofilas é: licopeno, astaxantina ou cantaxantina, β-caroteno ou bixina, luteína e crocina (FONTANA et al., 2000).
	
2.3) Cromóforo:
	Para que haja a produção de cor, um carotenoide precisa ter pelo menos sete ligações conjugadas. O fitoeno e o fitoflueno possuem, respectivamente, três e cinco duplas ligações conjugadas, por isso são considerados carotenoides incolores. Nos carotenos, a cor pode variar do incolor até o vermelho (FRANCIS, 1986). Os carotenoides incolores absorvem na região ultra-violeta, abaixo de 350 nm a 400 nm (VILLELA, 1976). A mudança de cor nos carotenoides ocorre a medida que os números de duplas ligações aumentam, ou seja, a capacidade de absorver a luz visível depende da estrutura da molécula (VILLELA, 1976). Os comprimentos de onde máximos de absorção variam na faixa e 410 nm a 510 nm (FONTANA et al., 2000).
2.4)Isomerização:
	Os isômeros cis são menos estáveis termodinamicamente que a forma trans. A maior parte dos carotenoides, portanto, ocorrem na natureza predominantemente e completamente na forma todo-trans (BRITTON, 1995).
	Os carotenoides com maior atividade biológica são aqueles que contem todas as duplas ligações na forma de isômero trans, que se transformam parcialmente na forma cis durante tratamentos térmicos e esterilização de produtos enlatados. É necessário a à adição de antioxidantes e a exclusão do oxigênio (vácuo, envases de oxigênio atmosfera inerte) para diminuir as perdas dos carotenoides por isomerização durante o processamento e a estocagem dos alimentos (MELÉNDEZ-MARTÍNEZ et al., 2004).
2.5)Oxidação:
	A oxidação é a principal causa da degradação de carotenoides em alimentos. Estes compostos são facilmente oxidados em função do grande número de duplas ligações conjugadas. Os carotenoides podem sofrer oxidação na presença de luz, calor e compostos pró-oxidantes. Em função de sua estrutura insaturada e conjugada, os produtos de sua degradação são muito complexos. Uma autoxidação intensa irá resultar na quebra dos pigmentos e descoloração (RIBEIRO & SERAVALLI, 2004; MELÉNDEZ-MARTÍNEZ et al., 2004). 
	A principal causa das perdas de carotenoides durante a análise é a degradação oxidativa. A oxidação natural de carotenoides depende da sua estrutura, sendo os mais facilmente oxidáveis o ζ-caroteno, luteína e violaxantina. Ao final da oxidação ocorre a perda total da cor e da atividade biológica, pois podem ser formados apocarotenoides; por exemplo, na degradação do β-caroteno são formados β-apo-12’-carotenal, β-apo-10’-carotenal e β-apo-8’-carotenal (RODRIGUEZ-AMAYA, 1999).
2.6) pH:
	Os carotenoides são estáveis na faixa de pH da maioria dos alimentos (pH 3,0 a 7,0) (RIBEIRO & SERAVALLI, 2004).
	No entanto, alguns carotenoides não são relativamente resistentes a valores extremos de pH (ácidos e álcalis), podendo sofrer isomerização cis/trans de certas duplas ligações. Isto ocorre principalmente na manipulação em laboratórios com fins analíticos. Por exemplo, algumas xantofilas são instáveis em meio alcalino e os epóxi-carotenoides são instáveis em meio ácido (MELÉNDEZ-MARTÍNEZ et al., 2004).
Estrutura Química dos Carotenóides: 
 Os carotenóides são quimicamente definidos como tetraterpenóides C40 (hidrocarbonetos de ocorrência natural e seus derivados), ou seja, de oito unidades isoprenóides (C5) de cinco átomos de carbono, formando uma cadeia carbônica de quarenta átomos de carbono, exceto a crocetina e a bixina, que possuem menos de quarenta átomos de carbono na cadeia carbônica (figura 1). A cadeia carbônica de alguns carotenóides apresenta um ou dois anéis β-ionona nas extremidades (figura 1) (VILLELA, 1976).
 β-ionona
 
 LICOPENO
 Figura1: Representação das estruturas do isopropeno, β-ionona e licopeno.
 Fonte: RIBEIRO & SERAVALLI, 2004.
 As moléculas de carotenóides possuem um sistema de duplas ligações que constitui o grupo cromóforo responsável pela cor que proporciona aos alimentos. São ligações interatômicas, entre os átomos de carbono, denominadas de conjugadas (VILLELA, 1976). Para que a cor amarel apareça, são necessárias no mínimo sete ligações conjugadas. O aumento no número de ligações conjugadas resultaem maiores bandas de absorção em maiores comprimentos de onda, e, neste caso, os carotenóides tornam-se mais vermelhos (RIBEIRO & SERAVALLI, 2004).
 As duplas ligações podem ocorrer na forma de cis ou trans, sendo a forma trans mais frequentemente encontrada na natureza. O processamento e a estocagem de alimentos podem provocar isomerização das moléculas de carotenóides e alteram sua cor. Os compostos com todas as ligações na forma trans apresentam uma cor mais escura, consequentemente, o aumento de ligações cis resulta em um enfraquecimento gradual da cor (RIBEIRO & SERAVALLI, 2004).
Estabilidade dos carotenoides:
A estabilidade dos carotenoides depende da matriz do alimento e pode diferir de alimento para alimento, mesmo em se tratando das mesmas condições de processamento ou estocagem. Por isso, as condições de máxima retenção variam de um alimento para outro.
A principal causa de perdas ou destruição de carotenóides durante o processamento ou a estocagem é a oxidação, seja ela enzimática ou não. A isomerização dos trans-carotenóides para isômeros cis altera a sua atividade biológica e a cor, mas não na mesma extensão que a oxidação. Em muitos alimentos, a degradação enzimática dos carotenoides pode ser mais comprometedora do que a decomposição térmica ou oxidação não enzimática. Relatos de aumento nos teores de carotenóides atribuídos ao cozimento ou ao processamento térmico são mais provavelmente devidos à análises. A perda de carotenoides na amostra fresca catalizada por enzimas liberadas durante o preparo para análise, a maior extratabilidade do analito na amostra processada, as perdas de água não contabilizadas e a lixiviação de sólidos da matriz para a água de cocção são fatores que podem levar aos supostos aumentos.
Em preparações domésticas, as perdas de carotenóides aumentam geralmente na seguinte ordem (...): microondas < ao vapor < fervura < refogado.
Fritura por imersão, fervura prolongada, combinação de vários tipos de cocção, assamento e marinados, todos provocam perdas consideráveis de carotenóides.
Independentemente do método de processamento, a retenção dos carotenóides diminui, em função do tempo e temperatura de processamento, assim como a desintegração dos tecidos. A retenção aumentará se forem reduzidos as temperaturas e os tempos do tratamento térmico e os tempos transcorridos entre o descasque, cortes ou homogeneização e o aquecimento ou consumo. Um processamento rápido em altas temperaturas é uma boa alternativa.
O branqueamento pode ocasionar alguma perda. Entretanto, devido à inativação de enzimas oxidativas, esta operação preliminar pode prevenir maiores perdas durante o tempo de espera entre o preparo da matéria-prima e o processamento térmico, durante processamento lento e durante estocagem de material [ou alimento] não processado.
O congelamento, de modo geral, preserva os carotenóides, porém, o descongelamento lento pode ser prejudicial, se o branqueamento não for adequadamente executado.
A [...] elaboração de sucos resultam em perdas [de] substânciais de carotenóides, que podem ultrapassar aquelas devidas ao tratamento térmico.
A secagem tradicional ou artesanal ao sol, [é] um método de preservação barato e de simples aplicação [...] marcante destruição dos carotenóides. As perdas são menores quando a secagem é realizada na sombra ou quando secadores solares, mesmo aqueles de desenho simples e econômico, são utilizados.
O emprego de antioxidantes (naturais ou sintéticos) e sulfitação reduz degradação dos carotenóides.
A adoção de práticas que excluem o oxigênio (acondicionamento a vácuo ou a quente, utilização de embalagens impermeáveis ao oxigênio ou aplicação de atmosferas inertes), proteção contra a luz e armazenamento dos produtos em baixas temperaturas evitam consideravelmente a degradação dos carotenóides.
A perda ou alteração de carotenóides durante o processamento e estocagem pode ocorrer via remoção física (p.ex.: descascamento) e, pelo fato de serem compostos altamente insaturados, por isomerização geométrica e oxidação enzimática e não-enzimática (Rodriguez Amaya, (1997, 1999, 2002).
 	Os carotenóides são perdidos principalmente pela oxidação enzimática e não enzimática, as quais dependem da disponibilidade do oxigênio e da estrutura do carotenóide. Ela é estimulada pela presença de luz, calor, metais, enzimas e peróxidos e é inibida pelos antioxidantes. Sabe-se que a degradação oxidativa é incrementada com a destruição das estruturas celulares do alimento, aumento da porosidade ou área superficial da matriz, duração ou grau de severidade do processamento, temperatura e duração da estocagem, permeabilidade ao oxigênio e transmissibilidade à luz da embalagem. Tipicamente, a perda por oxidação enzimática ocorre logo após a ruptura das estruturas celulares, após a qual as concentrações dos carotenóides se estabilizam. A oxidação não enzimática normalmente se caracteriza por uma fase lag, seguida de um desaparecimento rápido dos carotenóides, coerente com um mecanismo de radicais livres.
De um modo geral, a biodisponibilidade dos carotenóides pode ser afetada pelas características do próprio alimento e da sua matriz, pelo binômio tempo x temperatura, pelo tipo de calor empregado no processamento do alimento e pela veiculação de potencializadores absortivos dos carotenoides. Outros fatores menos diretamente associados com o preparo dos alimentos, também afetam sua biodisponibilidade, como o tipo de carotenoide (os carotenos são relativamente menos biodisponíveis que as xantofilas), interações que acontecem durante a metabolização dos compostos, o avanço do tempo, a presença de infecção parasitária e o estado nutricional (GOMES, (2007)).
Resultado de uma análise do comportamento do pigmento natural: carotenoide, realizada pela aluna do curso de Engenharia de alimentos do Instituto Federal de educação de ciência e tecnologia Mato Grosso Campus Cuiabá – Bela Vista. Junho/2012.
Carotenoide é um pigmento lipossolúvel, encontrados nas células de todos os vegetais, atuando principalmente na fotossíntese. Este pigmento foi extraído da cenoura, após a adição de água e agitação no liquidificador. Também foi necessário adicionar um pouco de álcool para extração, já que o mesmo como já mencionado é insolúvel em água. O carotenoide em contato com os diferentes reagentes apresentou as seguintes características conforme a tabela abaixo:
Com a adição do ácido sulfúrico, houve separação de fases e alteração de cor, sendo, portanto sensível em PH ácido. Em presença de hidróxido de sódio, a solução sofreu leve descoloração. Adicionando-se cloreto de ferro, o pigmento mostrou-se com leve escurecimento, ocasionado pelo fato de sua estrutura ser altamente insaturada. O metabissulfito sofreu leve clareamento da solução e o tubo que sofreu tratamento térmico, não ocorreu nenhuma alteração visível, levando em consideração que a temperatura utilizada não foi capaz de modificar sua estrutura.
A estabilidade do pigmento dos diferentes vegetais comporta-se de maneiras diversas, conforme as suas características e a sensibilidade aos diferentes fatores. Por isso, é necessário verificar o melhor pigmento a ser utilizado na indústria alimentícia para que não haja grandes perdas, acarretando em prejuízos. (Arcas, (2012)).
Características dos Carotenóides:
 5.1) Carotenos e seus derivados:
 Os carotenos são cristais de cor vermelha acobreada, insolúveis na água e no álcool; dissolvem-se nos solventes orgânicos não polares. O α-caroteno possui um anel β-ionona e outro ΰα-ionona. O β-caroteno possui dois anéis β-ionona. O γ-caroteno possui apenas um anel β-ionona (VILLELA et al,. 1966).
 5.2) Licopeno:
 Trata-se de um pigmento carotenóide hidrocarbonado, acíclico, lipossulúvel, funde a 172ºC – 173ºC, tem molécula assimétrica, é opticamente inativo, capaz de conferir a cor vermelha aos tomates, melancias , mamão, goiaba vermelha (VILLELA et al., 1966)
 5.3 )Bixina:
 A bixinapossui uma cadeia isoprênica de 24 carbonos, contendo um ácido e um éster metílico nas extremidades.
Como corante natural, intensifica suas vantagens sobre os corantes sintéticos, pois não é tóxico (COSTA & CHAVES, 2005).
Referências Bibliográficas
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-	MORAIS, LUISA. Carotenóides – Características Biológicas e Químicas. Disponível em <http://bdm.bce.unb.br/bitstream/10483/546/1/2006_FlaviaLuisaMorais.pdf >Acessado em 27/12/2012.
-	OLIVEIRA, FRANCISCA. Carotenóides. Disponível em <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAe8WIAJ/carotenoides > Acessado em 17/01/2013.
-	 RIBEIRO, E. P. & SERAVALLI, E. A. G.. QUÍMICA DE ALIMENTOS. Editora Edgard Blucher Ltda, 1º edição, São Paulo, pág. 155-157, 2004. Acessado em 19/01/2013.
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-	COSTA, C. L. S.; CHAVES, M. H.. QUÍMICA NOVA, vol. 28. nº1, pág. 149-152, 2005. Acessado em 19/01/2013.
-	VILLELA, G. G.; BACILA, M./ TASTALDI,H.. Bioquímica. Editora Guanabara, 2º edição, pág. 785-790, 1966. Acessado em 19/01/2013.
-	ARCAS,	Ariadny	-	Pigmentos <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfV5cAL/pigmentos
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-	RODRIGUES AMAIA,	Delia	-	KIMURA,	Meiko	-	Amaya Farfan,	Jaime	-	Fontes Brasileiras de Carotenóides<	http://www.mma.gov.br/estruturas/sbf_agrobio/_publicacao/89_publicacao09032009113306.pdf> Acessado em 18/01/2013.