AULA N 01 ESTRUTURA FISIOLGICA E COMPOSIO QUMICA PAOV

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DISCIPLINA: PROCESSAMENTO DE ALIMENTOS DE ORIGEM VEGETAL – 
CEREAIS, RAÍZES, TUBÉRCULOS E PANIFICAÇÃO
Carga horária: 
30 horas (04 créditos).
Horário: 
Quintas-feiras das 08h00 às 11h30.
Prof.ª responsável: 
Prof.ª Stela de Lourdes R. de Mendonça, Dra.
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SUMÁRIO
1. Morfologia dos grãos cereais
2 Composição química
2.1 Principais cereais e seus usos, 
2.2 Valor nutricional 
2.3 Efeitos do processamento nos componentes químicos
 
3 Água
4 Proteínas
4.1 Estrutura das proteínas
4.2 Variação do conteúdo proteico
4.3 Proteínas do trigo
4.4 proteínas de outros cereais
5 Amidos
5.1 Tipos de grãos de amido
5.2 Síntese de amido
5.3 Características do amido
5.4 Composição química do amido
5.5 Aquecimento em água
5.6 Gelatinização
5.7 Retrogradação
5.8 Amidos modificados
6 Outros constituintes: cinzas, lipídios e vitaminas
 
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Estrutura fisiológica e composição química dos cereais
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1 MORFOLOGIA DOS CEREAIS
Os cereais são considerados importantes culturas para a alimentação humana, destacando-se entre eles, o trigo, o arroz, o milho, o centeio, a cevada e a aveia.
 A composição dos grãos de cereais varia amplamente, dependendo das condições ambientais e do genótipo. 
CEREAL
“Cereal é qualquer grão ou fruto comestível da família das gramíneas que pode ser usado como alimento ”
 
Gramíneas: 
- Plantas herbáceas (exceção bambus)
- Flores: muito pequenas 
- Fruto seco: “Cariopse” , vulgarmente chamada de grão
-- Número gêneros: ~ 700 (8.000 espécies)
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Exemplo: Arroz 
Família: Gramineae 
Gênero: Oriza 
Espécie : sativa 
 
Trigo (Triticum aestivum, T. durum, Triticale sp)
Arroz (Oriza sativa)
Milho (Zea mays )
Cevada (Hordeum vulgare)
Aveia (Avena sativa)
Centeio (Secale cereale)
Sorgo (Sorghum bicolor)
  
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As cariopses de todos os cereais se desenvolvem dentro das coberturas florais, que são folhas modificadas, chamadas glumas, e formam parte da palha.
Cariopse nua: possuem somente germe, endosperma e membrana da semente (milho, trigo e centeio);
Cariopse vestida: possuem fusão de glumas que formam a casca (arroz, aveia, cevada).
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O teor de umidade dos grãos e a composição de aminoácidos das proteínas são fatores importantes para a industrialização do trigo. 
 
Os cereais apresentam padrão comum de composição química. 
 
Amido: 75 - 80% (principal constituinte do grão )
Proteína: 10 - 15% 
 Obs.: Cevada, Centeio e Aveia 
	→baixos valores amido 
	→ altos valores lipídios 
2 COMPOSIÇÃO QUÍMICA
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Composição química dos cereais
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Trigo - Triticum aestivum (farinha comum); Triticum durum (Pastas)
Triticale sp (Triticale) 
Farinha → massas, biscoitos, pão Farelo
Arroz - Oriza sativa
Grão →consumo direto, saquê
Casca →isolante, combustível 
Milho - Zea mays
Germe → óleo comestível
Fibra →- ração
Amido → maizena, açúcares 
Glúten → ração
Grão → farinhas(fubá, etc).   
Cevada - Hordeum vulgare 
Alimentação humana e animal
Malte - cerveja .
 Aveia - Avena sativa 
Alimentação anima
Farinhas - alimentos infantis.
Centeio - Secale cereale
Farinha (pão),Whisky, Rações, Flocos, amido.
Sorgo - Sorghum bicolor 
Farinha – pão; 
Rações.
2.1 PRINCIPAIS CEREAIS E SEUS USOS
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2.3 EFEITOS DO PROCESSAMENTO
 Podem ocorrer mudanças nos nutrientes. 
Exemplos:
 mudanças químicas inativação de enzimas;
 hidrólise de polissacarídeos; 
mudanças físicas difusão de vitaminas (parboilização do arroz). 
2.2 VALOR NUTRICIONAL
 Os grãos de cereais constituem uma valiosa fonte nutricional para alimentação humana e animal. 
 Mais importante fonte proteica do mundo, representando importante fonte calórica.
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3 ÁGUA NOS CEREAIS
 O trigo deve ser colhido com um teor de umidade entre 11% e no máximo 14%. 
Umidades < 14% :
quebradiços durante o transporte, armazenamento e operação. 
difícil em acondicioná-lo ao nível de umidade adequado à moagem.
Teores de umidade > 14% :
 propiciar a germinação dos grãos e o desenvolvimento de microorganismos, principalmente fungos, com conseqüente produção de toxina durante o período de armazenamento. 
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Proteínas: baixo valor biológico e baixa quant. lisina e metionina
 Os cereais apresentam quatro tipos de proteínas: 
Albuminas: sol. em água	
Globulinas: sol. em soluções salinas	
Prolaminas: sol. em soluções alcoólicas 
Glutelinas: insolúveis e parcialmente solúveis em soluções ácidas e alcalinas. 
 Trigo 	→ prolamina (gliadina - extensível)
		→ glutelina (glutenina - elástica)
Juntas formam GLÚTEN 
4 PROTEÍNAS
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4.2 VARIAÇÃO NO CONTEÚDO PROTÉICO
 
A composição dos grãos cereais é variável.
 
O trigo varia de 6% até mais de 27% de proteína.
Outros cereais → varia de 8% a 16% de proteína.
 
Efeitos ambientais( seca, geadas);
Estágio de maturação (sintese de proteína ocorre no período da frutificação, síntese do amido ocorre no final da frutificação e no período de maturação);
Genética.
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4.3 PROTEÍNAS DO TRIGO
 Possuem a habilidade de formar massa forte, coesiva, capaz de verter gás e render por cocção um produto esponjoso.
 
Glúten → proteína do trigo.
São proteínas de reserva do trigo;
São isoladas com facilidade;
Insolúveis em água;
É um complexo formado por duas proteínas, a gliadina(prolamina) e a glutemina (glutelina).
As proteínas do glutem são pobres em lisina.
Possuem alto teor de nitrogenio → na determinação de N proteíco, deve ser multiplicado pelo fator 5,7 (Nx5,7), enquanto que para os outros cereais multiplicar por 6,5. 
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Gliadinas: é um grupo de proteínas com propriedades similares.
PM ≈ 40.000.
Cadeia simples.
Pegajosas quando hidratadas.
Não são resistentes à extensão da massa.
Tornam a massa coesa.
 
Gluteninas: grupo heterogêneo
Cadeia ramificada.
PM ≈ 100.000 a 3 bilhões.
É elástica mas não coesa.
Dá resistência à extensão da massa. 
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Qualidade de glúten inferior
Glúten = Gliadina + Glutenina
Extensibilidade Elasticidade
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Trigo Brando: 
 Usado para produção de farinhas para biscoitos e bolos
Trigo Brando (soft) - pobres em proteínas são opacos
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Trigo Duro:
Usado para produção de farinhas para panificação e massas.
Trigo Duro (hard) – são ricos em proteínas , tendem a ser vítreos
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4.4 PROTEÍNAS DE OUTROS CEREAIS
 
Milho:
Prolamina → zeína
Endosperma: 
≈ 5% albuminas+globulinas
≈ 44% zeína
≈ 28% gluteminas
≈ 17% zeína com ligação dissulfeto.
 
Sorgo: Prolamina → kafirina
Milheto: Prolamina → zeína
Aveia: distribuição deferente dos outros cereais.
Prolaminas ≈ 10-15% chamadas aveninas.
Globulinas ≈ 55%, 
Gluteninas ≈ 20-25%.
Cevada: 
Prolamina → hordeína(40%)
AA limitante → treonina
Baixo nível de lisina(≈3,2%). 
Arroz:
 fator de N protéico inferior aos de outros cereais, massa superior ao do trigo, Nx5,95.
Lisina ≈ 3,5%
AA limitante → treonina
Glutelina → oryzenina (80% do total).
Prolamina → 3-5% é inferior aos outros cereais.
 
Centeio:
Lisina ≈ 3,5% é superior aos outros cereais.
AA limitante → triptofano
Ác glutâmico ≈ 25%
Baixo nível de globulinas(10% do total das proteínas) e albuminas(35% do total das proteínas)
Prolamina → 20% do total das proteínas.
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Os grãos de cereais armazenam energia na forma de amido.
O amido corresponde a cerca de 60-70% do peso do grão.
É excelente fonte de energia.
O amido influencia nas propriedades físicas de muitos alimentos:
Geleificação de pudim.
Espessamento de molhos.
Também na Indústria de papel, etc.
5 AMIDOS
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5.3 CARACTERÍSTICAS DO AMIDO:
Estado semi-cristalino – cristalizado parcialmente.
Birrefringência – alto grau de estruturação da molécula - cruz de malta.
5.4 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DO AMIDO
O amido é composto por glucose, mas, pode conter quantidades mínimas ou contaminantes devido ao processo de extração, e estes podemafetar as propriedades do amido.
Podem conter:
Gorduras – 0,5 a 1,0%; Fósforo na forma de fosfolipídios; 
Nitrogênio (protéico/enzimas) - < 0,05%. 
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5.5 AQUECIMENTO DO AMIDO EM ÁGUA
As modificações que sofre o amido ao ser aquecido com água são responsáveis pelas características particulares de muito dos alimentos. 
Viscosidade → tato e paladar.
Produtos forneados → ao cozer o amido “coagula” e não mais podem expandir-se, solidificando.
A observação é realizada em sistema muito diluídos de água-amido-temperatura.
Proinfo
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A água penetra livremente no grão. O amido pode reter até 30% de seu peso em forma de umidade.
O grão incha ligeiramente, cresce aproximadamente 5% de seu volume . A mudança de volume e a absorção de água são reversíveis quando a aquecimento é feito em temperaturas abaixo do ponto de geleificação.
Entre 50°C e 57°C, a viscosidade aumenta, o que ocasiona a perda da birrefringência.
Ao continuar o aquecimento , o amido passa a ser solúvel e continua a absorver água até o ponto em que o número de grânulos rompidos passa a ser maior do que o número de grânulos intactos.
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A viscosidade da solução diminui se se mantém o aquecimento a 95°C/1h e com agitação do sistema , o fenômeno é chamado de cizalhamento mecânico (“shear thinning”). 
		(Ex.: molho espesso → não agitar excessivamente).
Esfriamento de 95°C a 50°C → aumento da viscosidade → provoca diminuição da energia do sistema → gel.
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GEL → Quando se deixa esfriar amido dissolvido (empastado), forma gel - sistema líquido com propriedades de sólidos.
PASTA DE AMIDO OU AMIDO EMPASTADO → perda parcial da birrefringência no aquecimento junto com solubilização parcial do amido.
 GEL → cadeias de amido com chamadas de moléculas de água ligadas por pontes de hidrogênio.
Ao envelhecer ou se congela/descongela o gel , as cadeias de amido atuam entre si forçando a saída da água do sistema → SINERESIS. 
5.6 GELEIFICAÇÃO
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5.7 RETROGRADAÇÃO
No armazenamento prolongado, ocorre uma compactação entre as cadeias de amilose e amilopectina. 
A amilose se reassocia havendo a formação de cristais → RETROGRADAÇÃO. 
RETROGRADAÇÃO → formação de cristais do GEL de amido.
		 → provoca endurecimento de produtos forneados – pão.
Aquecimento sem água ou com quantidade de água limitada: alterações menos intensas.
 Ex massa de pão(≈ partes iguais de água e amido).
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Baixo entrecruzamento: não altera a temp. de gelatinização significativamente. Mas alteram as propriedades de EMPASTE.
O amido incha menos é menos solúvel → viscosidade inferior
VANTAGENS: 
Amido não é afetado pelo cizalhamento mecânico; 
Pasta menos viscosa depois de agitar ou bombear;
 Produz sistemas viscosos em meios ácidos (espessamentp de recheios de abacaxi, cerejas); 
Atrasa a cristalização no armazenamento (retrogradação);
Evita a sinerésis.
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 VITAMINAS:
 A maior concentração do grupo B está no germe e na camada de aleurona;os tocoferóis no germe de trigo e aveia. 
LIPÍDIOS:
Trigo, centeio, cevada, arroz: 1 –2%
Milho e aveia:4 –6%
 Obs.: No trigo a maior concentração está no germe.
 MINERAIS: 
 Concentram-se nas camadas externas do grão. 
Os fosfatos e sulfatos de K, Mg, Ca; fósforo; Na, Cl, S , 
Em quantidades menores Fe, Mn, Zn.
6 OUTROS CONSTITUINTES: CINZAS, LIPÍDIOS E VITAMINAS
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Bibliografia Consultada:
HOSENEY, Carl R. Princípios de ciencia y tecnologia de los cereals. Editorial Acribia., AS. Zaragoza (Espanha). 1991.
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