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Minerais Os minerais constituem um grupo de elementos largamente distribuídos na natureza e que exercem papel dos mais importantes em diversas funções do organismo. O corpo humano apresenta em sua composição elementar cerca de 96% de sua parte sólida representada pelos compostos de hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio (incorporados nas proteínas, lipídios, glicídios e água) e os 4% restantes pertencem aos elementos minerais sendo que 2,5% deste percentual é representado pelo Ca e P. O organismo excreta normalmente cerca de 20-30g de minerais por dia, que necessitam de reposição imediata através da alimentação. Os minerais formam o corpo sob a forma sólida (esqueleto, dentes, tecidos moles e músculos) e sob a forma de sais solúveis nos líquidos orgânicos, agindo como eletrólitos, proporcionando-lhes a acidez e alcalinidade necessárias. Os minerais são importantes para a manutenção de várias funções de grande importância fisiológica tais como a contractilidade muscular, a função dos nervos, na coagulação sanguínea, nos processos digestivos, no equilíbrio ácido-base, no transporte de oxigênio entre outros. Os minerais são encontrados nos reinos animal e vegetal sob diversas formas, concentrações variadas e próprias. Pois modificações no seu teor podem tornar-se nocivas ou até mesmo contaminantes (mercúrio, arsênio, chumbo, cádmio, etc.) Os minerais encontrados no organismo podem ser classificados segundo a proporção em que estão presentes: - Grupo I, macroelementos ou elementos maiores, presentes em grandes concentrações, são eles o Cálcio, Fósforo, Magnésio, Cloro, Potássio, Sódio e Enxofre. - Grupo II, microelementos essenciais, presente em pequenas concentrações, tais como Cobalto, Cobre. Cromo, estanho, Ferro, Flúor, Iodo, Manganês, Molibdênio, Níquel, Selênio, Silício, Vanádio e Zinco. - Grupo III, elementos traços: arsênio, Boro, Cádmio, Chumbo, Estrôncio, Lítio e mercúrio. O conteúdo de vitaminas e minerais é um dos fatores mais importantes na determinação da qualidade dos alimentos. Os minerais dos alimentos compreendem um grupo numeroso e diversificado de elementos e íons complexos. O organismo humano necessita destes como nutrientes e alguns, fundamentalmente os elementos traços, são perigosos quando ingeridos em quantidades excessivas. O conteúdo de minerais nos alimentos pode variar amplamente dependendo de fatores ambientais, por exemplo, as plantas e a composição do solo, ou animais e a natureza da dieta. As perdas de minerais nos alimentos por reações químicas são pouco importantes, tendo mais relevância as originadas fisicamente ou as resultantes da combinação das mesmas em formas que não são ativas biologicamente. As principais perdas resultam de operações como lixiviação que arrasta parte dos materiais solúveis e o desbaste (aparas) que eliminam porções indesejáveis dos vegetais. Durante a moagem dos cereais também são produzidas perdas importantes dos minerais. É de fundamental importância a interação que ocorre entre os minerais e outros componentes dos alimentos, os fitatos e oxalatos podem formar sais com os cátions metálicos bivalentes. Os sais formados são extremamente insolúveis e atravessam o trato digestivo sem serem absorvidos. Dentre os minerais o iodo, o flúor e o fosfato são os únicos que adquirem importância significativa do ponto de vista nutricional. O flúor é uma substância mais relacionada com a água do que com os alimentos e sua ingestão depende da localização geográfica. O iodo pode apresentar-se na forma de iodeto (I-) ou iodato (IO4). UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DOS ALIMENTOS CURSO DE QUÍMICA DE ALIMENTOS Aluno: Apostila Professor: Josiane Chim Semestre: Disciplina: Química de Alimentos II Data: 1 Ambos são fortemente oxidantes em comparação com outros ânions inorgânicos de importância nos alimentos (ex. fosfato, sulfato, carbonato). O fosfato pode existir de diversas formas entre elas: fosfato (PO4), fosfato hidrogenado (HPO4), fosfato dihidrogenado (H2PO4), ou ácido fosfórico (H3PO4). Distribuição O conteúdo mineral dos alimentos e conseqüentemente a ingesta, depende fundamentalmente da natureza do solo e da água utilizada para a produção de alimentos, bem como daquela usada para a alimentação animal. Além disso, deve-se considerar que os minerais podem chegar aos alimentos durante os tratamentos tecnológicos bem como aditivos, os quais constituem um fator muito favorável. Isto pode ser exemplificado pelo cobre, onde sugere-se que os seguintes fatores influem na sua ingesta pelo organismo: conteúdo no solo, localização geográfica, estação origem da água, uso de fertilizantes, inseticidas, pesticidas, fungicidas e natureza da dieta. O iodo também serve como exemplo da variabilidade, pois o conteúdo depende da localização geográfica (próximo ao mar, maior conteúdo), do conteúdo de sal (iodeto de potássio ou iodato), e das perdas nos alimentos (lixiviação). Perdas e ganhos durante os tratamentos tecnológicos As perdas pelo contato com a água, especialmente durante a cocção e branqueamento podem ser consideráveis, estas dependem da solubilidade do mineral. Em alguns casos pode aumentar o conteúdo, ex: cálcio. As perdas de nitrato são consideradas benéficas desde o ponto de vista de menor corrosão das latas e também em relação com problemas que afetam a saúde. Por exemplo, em batatas, verificou-se diferentes concentrações de cobre (mg/100g de peso fresco) devido ao efeito dos diferentes tratamentos: cruas 0,21; fervidas 0,1; assadas 0,18; purê 0,10. Pode-se notar também diferenças entre a concentração no interior e pele das mesmas. A riqueza em elementos traços pode aumentar durante o processamento, podendo vir os mesmos da água, do equipamento, ou do material da embalagem, fato este bem denotado em vegetais enlatados em folha de flandres com e sem verniz. Disponibilidade nos alimentos A medida da qualidade total de um elemento ou dieta proporciona somente uma indicação limitada de seu valor nutritivo, tendo um maior significado prático a quantidade deste elemento nos alimentos disponíveis para o organismo. Diversos fatores químicos, dietéticos, fisiológicos e individuais determinam a utilização global do elemento ingerido. Inocuidade dos minerais Alguns minerais não tem importância do ponto de vista nutricional mas de seu perigo em potencial, por exemplo o mercúrio e o cádmio devido a toxicidade. Todos os minerais são tóxicos em alguma dose e o intervalo de segurança é muito variável. Macroelementos Cálcio O Ca existe no organismo em maior quantidade que qualquer outro mineral. Mais de 99% do Ca está localizado nos dentes e ossos, onde sua relação com o P é bastante constante 2:1. O 1% restante está localizado no sangue, fluídos extracelulares e dentro das células dos tecidos moles onde regula diversas funções metabólicas importantes. Funções: - constituir e manter dentes e ossos; - coagulação sanguínea; - Excitabilidade normal do coração, músculos e nervos; - mantém a permeabilidade das membranas celulares; - ativa a enzima ATPase, lípase e outras enzimas proteolíticas; - favorece a absorção de vitamina B12. 2 As trocas entre o tecido ósseo e o sangue, são facilmente realizadas devido ao grande poder de dissolução do Ca. A deposição depende da atividade dos osteoblastos a qual é controlada pela calcitonina e a reabsorção pelos osteoclastos que é controlada pelo PTH (paratormônio), ambos os processos são equilibrados dependendo do nível de Ca e P no sangue e o funcionamento normal da matriz. Na contração muscular, pelo estímulo nervoso o Ca entra na célula muscularque provoca a contração da actina e miosina, promovendo a contração, os fatores de relaxamento são externos à célula e tem afinidade com o Ca, removendo-se e permitindo o relaxamento da mesma. Fontes: As melhores são os queijos, leite, melado e alguns vegetais folhosos verde-escuros (mostarda, brócolis), sardinhas, mariscos, ostras, gema de ovo e feijão. Uma fonte econômica é a casca do ovo, devidamente higienizada, dessecada em estufa ou ao sol e reduzida a pó, pois seu valor biológico é igual ao Ca do leite, pode ser usada em mingaus, sopas e outras preparações culinárias. Necessidades As necessidades de Ca são de 1200 mg por dia para adolescentes e adultos até 24 anos, acima disto é de 800 mg, com exceção da lactação e gravidez que deve ser de 1200 mg. Fósforo Cerca de 1% do organismo humano é constituído de P, sendo 80% encontrado na forma de cristais de fosfato de Ca (apatita) nos ossos e dentes e 20% são metabolicamente ativos, encontrados em todas as células e no fluído extracelular em combinação com glicídios, lipídios, proteínas e outros compostos. O nível normal é de 3 -4 mg/100 mL. Funções: As principais funções do P no organismo são: - componente dos ácidos nucléicos DNA e RNA; - integra ATP e ADP como transportadores de energia, - manutenção do equilíbrio ácido-base, - integrante de proteínas conjugadas (caseína), - formação de ossos e dentes junto com o Ca, - absorção de glicose, - integrante dos sistemas enzimáticos O fósforo é absorvido no organismo sob a forma de fosfato de Ca, Na e K. os excessos de magnésio, ferro e alumínio diminuem sua absorção pois formam complexos insolúveis. Para que haja uma melhor absorção deve haver um equilíbrio entre a proporção de Ca e P na dieta. Fontes: As principais fontes alimentares são carnes, aves, ovos, peixes e derivados, os cereais são boas fontes, porém em alguns o P encontra-se sob a forma de ácido fítico não estando disponível. Necessidades: Idênticas as do Ca. São de 1200 mg por dia para adolescentes e adultos até 24 anos, acima disto é de 800 mg, com exceção da lactação e gravidez que deve ser de 1200 mg. Magnésio Aproximadamente 60% do Magnésio é encontrado nos ossos e 26% nos músculos, o restante encontra-se nos tecidos moles e líquidos corporais. O nível sérico normal está entre 1,5 e 2,1 mEq.L-1. Funções: As principais são: - manter o funcionamento normal da musculatura cardíaca, esquelética e tecido nervoso, - ativador essencial para todas as enzimas que transferem o P do ATP para o ADP, - ativador das reações que envolvem produção de energia, - ativação da fosfatase alcalina (enzima que faz deposição de Ca e P no osso em crescimento), - manutenção do equilíbrio hídrico e eletrolítico junto com Ca, K e Na, - síntese de proteínas, ácidos nucléicos e lipídios, - formação do AMP cíclico. 3 Os fatores que aumentam a absorção do Mg, são os mesmos que atuam na absorção do Ca, sendo que a vitamina D não tem qualquer efeito. A presença de gorduras, fitatos e cálcio diminuem a absorção do Mg. O Ca compete com o Mg na absorção e o aumento da absorção de um diminui a absorção do outro. Fontes: é encontrado nos cereais integrais, leite, vegetais folhosos, carnes, leguminosas e nozes. Necessidades: As necessidades para homens adultos são de 350 mg e para mulheres adultas 280 mg, na gestação 320 mg e na lactação 355 mg (primeiro trimestre) e 340 mg (segundo trimestre) diárias. Cloro O cloro está distribuído por todo o organismo sob a forma de cloreto, sendo o principal ânion dos fluidos extracelulares. Geralmente está combinado com o Na no liquido extracelular (LEC) e também com o K no líquido intracelular (LIC), podendo passar livremente entre dois espaços através das membranas celulares. Suas maiores concentrações são encontradas no líquido cefalorraquidiano e sucos gástricos (forma de HCL) e pancreático. Funções: - atua juntamente com os fosfatos e sulfatos mantendo a regulação osmótica e equilíbrio ácido-básico. - atua no mecanismo tampão cloreto- bicarbonato por terem a capacidade de entrar e sair das hemáceas e do plasma sanguíneos. A concentração de NaCl na urina varia com a ingestão, nos indivíduos normais o rim se adapta a situação do meio interno, sendo capaz de variar a concentração de cloretos dentro de limites muito amplos de 5- 10 mEq.L-1 até 350-400 mEq.L-1. Cerca de 1490 mEq se distribuem normalmente no corpo sendo 280, 960 e 250 nos espaços intracelular, extracelular e compartimento vascular respectivamente. A excreção na pele e rins geralmente é na forma de NaCl. A maioria dos cloretos ingeridos na dieta é na forma de NaCl fornecendo um total de 3 a 9 g/dia. A ingestão dietética te pouco significado exceto na presença de diarréia, vômitos sudorese excessiva, quando pode desenvolver-se um deficiência. Fontes: São o sal de cozinha, alimentos do mar, leite, carne e ovos. Necessidades: recomenda-se a ingestão de 750 mg/dia para adultos e adolescentes. Potássio É o principal cátion intracelular. Atua junto com o sódio na manutenção do equilíbrio hídrico normal, osmótico e ácido-básico. Está presente no organismo humano na concentração de 3200 mEq. Funções: - manutenção do equilíbrio hídrico, osmótico e ácido-básico; - regula a atividade neuromuscular juntamente com o Ca. - catalisador no metabolismo energético, na síntese de glicogênio e de proteínas. Fontes: geralmente não há deficiências de K devido a ingestão inadequada em indivíduos, visto que ele está amplamente distribuído nos alimentos. Os alimentos mais ricos são a batata inglesa, carnes, peixes, aves, leguminosas, couve, banana e laranja. Necessidades: A recomendação nutricional para adultos e adolescentes é de 2g/dia. 4 Sódio É o principal cátion extracelular, age em especial com o K para a manutenção ácido-básico e pressão osmótica. Funções: - manutenção do equilíbrio ácido-básico e pressão osmótica; - atua na transmissão de impulsos nervosos; - atua no relaxamento muscular; - facilita a absorção de glicose (metabolismo de glicídios) e transporte de nutrientes através das membranas celulares. Fontes: A dieta contém normalmente quantidades suficientes para evitar sintomas de deficiência. As fontes de Na são o sal de cozinha, alimentos do mar, leite, carne e ovos. Necessidades: São de 500 mg/dia para adolescentes e adultos. Enxofre O enxofre faz parte de alguns aminoácidos, compondo assim as proteínas, estando em todas as células do organismo, presente na maioria dos alimentos protéicos. Ocorre nos aminoácidos metionina, cistina e cisteína; faz parte da heparina (anticoagulante) e da insulina (hormônio) e das vitaminas tiamina e biotina. A queratina da pele e os pelos são ricos em enxofre. Funções: - participa no metabolismo das vitaminas, - atua nos mecanismos de desintoxicação e respiração tecidual; - integrante dos mucopolissacarídeos sulfatados (sulfato de condroitina nos ossos e cartilagens); Fontes: maiores fontes representadas por proteínas, contendo os aminoácidos cistina e metionina, em geral carnes, leite, ovos, queijo e leguminosas. Microelementos Cobalto É encontrado somente em pequenas quantidades nos tecidos do corpo humano sendo o fígado o local de maior armazenamento. É essencial para a molécula de vitamina B12 onde representa proporcionalmente 4% da molécula. Funções: - inibidor de enzimas respiratórias; - aumenta a atividade das peptidases; - componente da molécula de vitamina B12, quando ingerido junto com a mesma; Fontes: fígado, rins, vísceras, ostras, carnes e leite. Necessidades: recomendação não estabelecida. Cobre As maiores concentrações de Cu no organismo são encontradas no cérebro, fígado, rins, coração e em menores concentrações nos ossos e músculos. O corpo de um homem adulto, de 70 Kg contémde 80 a 120 mg de Cu. O cobre é componente de várias que, em geral reagem com o O2 reduzindo-o a peróxido de hidrogênio ou água, é importante para catalisar reações de oxidação. Funções: - componente de diversas enzimas; - atua na integridade cardiovascular e esquelética; - atua na estrutura e função do sistema nervoso central; - atua como catalisador em reações de oxidação do ácido ascórbico e lipídios insaturados. 5 A ceruloplasmina é um enzima que contém cobre identificada como ferroxidase I que catalisa a oxidação do íon ferroso em férrico, a fim de ser transportado pela transferrina dos locais de reserva para a síntese de compostos que contém ferro (hemoglobina). Além dessa enzima, outras proteínas contém cobre são: eritrocupreína e cerebrocupreína que são idênticas, sendo então chamadas de “superóxido dismutase” que catalisam oxidação, redução e descarboxilação, protegendo a célula contra seus acúmulos e efeitos prejudiciais. Absorção, transporte, armazenamento e excreção: A absorção ocorre no estômago e duodeno por dois mecanismos: - facilitado pelos aminoácidos (dependente de energia); - envolvido em ligação com duas frações protéicas no intestino delgado. Cerca de 23% do Cu da dieta é absorvido. Outros minerais como Cd, Zn, Mo e sulfato interferem negativamente no intestino delgado. O excesso é excretado na bile e o cobre não absorvido é encontrado nas fezes. O cobre circula no sangue ligado a albumina ou ceruloplasmina. Alguns influenciam na ingesta pelo organismo, tais como: conteúdo no solo, localização geográfica, estação do ano, origem da água, uso de fertilizantes, inseticidas, pesticidas e fungicidas, natureza da dieta. O zinco e o ferro exercem interações competitivas mineral-mineral com o cobre. O excesso de fibras na dieta diminui a absorção de Cu. Fontes: é encontrado em crustáceos, moluscos, fígado, rins, nozes, leguminosas, cereais integrais e açúcar mascavo. Necessidades: Sua deficiência é rara no homem, pois a quantidade nos alimentos habitualmente consumidos é adequada para prover as necessidades orgânicas em cerca de 100 mg. A recomendação via oral para adultos é de 1,5 a 3,0 mg/dia. Cromo Desde 1957 foi postulada a existência de um componente dietético chamado GTF – fator de tolerância a glicose, é uma substância hidrossolúvel de baixo peso molecular associada ao cromo. O homem sintetiza GTF a partir do Cr inorgânico, Niacina e aminoácidos. Seu local de síntese pode ser a flora intestinal, ou o fígado. Em resposta ao aumento da insulina no sangue o GTF é liberado potencializando a ação da insulina nos órgãos alvos. O cromo é encontrado no estado Cr+3 (forma biologicamente ativa) e Cr+6 (não tem atividade biológica). O Cr+3 é mais estável quanto a oxidação, com tendência a hidrólise e quelação em meio aquoso e pH fisiológico, já o Cr+3 é geralmente ligado ao O formando íons cromato e dicromato, fortes agentes oxidantes. Membranas são facilmente permeáveis. Em meio ácido o Cr+3 – Cr+6. Funções: - aumenta o efeito periférico da insulina; - importante no metabolismo de lipídios, ácidos nucléicos, mantendo a integridade nuclear e regulando a expressão do gene. Absorção, transporte e excreção: O conteúdo no sangue de adultos e crianças varia de 4 – 18 mcg.L-1. É transportado no plasma em combinação com a transferrina. O Cr uma vez absorvido é quase totalmente excretado na urina, porém o Cr inorgânico é pouco absorvido. A ingestão média de 50- 100 mcg/dia de Cr inorgânico proveniente dos alimentos e água fornece somente 0,25 a 0,5 mcg das 7 a 10 mcg excretadas na urina/dia. Em compensação o Cr proveniente dos extratos de fermento possuem uma absorção de 10-25%, O Cromo plasmático não reflete o estado de Cr no organismo. Os mamíferos absorvem facilmente o complexo orgânico presente na levedura de cerveja (glutamato, glicina, cromo e nicotinato) que é lábil quimicamente, facilmente destruído no processamento ou cocção dos alimentos. Os estados de deficiência são causados por queimaduras, trauma, doença coronariana, dependência da insulina e gravidez. 6 Fontes: água potável (1 ppm), levedo de cerveja, grãos integrais, fermento de pão, germe e farelo de trigo, frutas e vegetais (traços). Os alimentos apresentam quantidades variáveis, e parte é procedente do aço inoxidável, onde verificou-se maior ingestão diária de cromo pela cocção de alimentos ácidos nestes recipientes. A maioria do cromo encontra-se em forma não assimilável pelo organismo. Em alimentos o conteúdo é baixo sendo encontrado em vegetais 20-50μg/Kg, frutas 20µg/kg e grãos de cereais 40 μg/Kg. A média nos alimentos é de 20-590 ppm, ficando a ingestão diária entre 10-400 μg, com valor médio de 80 μg. As maiores fontes de contaminação provem da indústria, na obtenção de metais cromados, na anodização, produção de pigmentos e tintas, preparação de cimento e curtumes. Necessidades: No homem as necessidades são pequenas, sendo desconhecidas em vegetais. Para adultos recomenda-se a ingestão de 50-200 μg/dia. Estanho O estanho é um metal moderadamente tóxico em seres humanos. O grau de toxicidade do Sn inorgânico é pequeno, enquanto que o do orgânico é apreciável. Dentro de seus compostos químicos o Sn apresenta dois estados comuns de oxidação +2 e +4. O Sn dissolve em ácido clorídrico HCl reagindo para produzir cloreto estanhoso (SnCl2) e gás hidrogênio (H2). Ácido nítrico p.a. oxida o Sn para o estado +4, formando óxido de estanho (SnO2). Em reação com uma base forte como NaOH dissolve o Sn para formar estanato, um sal de estanho. Quando exposto ao ar e a umidade, o Sn forma uma resistente cobertura a corrosão (óxidos). Ele reage com gás cloro para formar cloreto de estanho, um líquido sem cor que conduz eletricidade. Fluoreto estanhoso é um composto branco, solúvel em água, que é adicionado a pasta de dente para prevenir a cárie. É encontrado em ligas, como por exemplo com o bronze (liga de cobre e estanho). O Sn é relativamente raro, encontrado em cerca de 0,001% da crosta terrestre. É obtido da cassiterira (SnO2), um óxido de estanho que ocorre naturalmente. Apresenta vários usos: manufatura de folha de flandres, soldas, adicionado a pasta de dente para prevenir cárie (fluoreto estanhoso), tintas têxteis, fungicidas, bactericidas, estabilizantes em plásticos, tintura para casco de navio (tributil estanho – inibe crescimento de algas). Funções: - microelemento componente do transporte de elétrons de várias proteínas; - essencial ao crescimento normal; Absorção: É feita no trato gastrointestinal, em cerca de 3% da ingesta oral. Apresenta toxicidade branda no caso de ingestão de cerca de 5 a 7 mg/Kg/peso. Apresenta deposição no fígado, rins e ossos, sendo excretado através da urina e fezes. Deficiência é desconhecida. Fontes: A principal é alimentação, porém é também encontrado nas amalgamas dentários, cosméticos, latas de conserva, produtos fitos com ligas ou submetidos a tratamento anti-corrosivo. Está presente em doses de algumas dezenas de mg/Kg nas conservas e semiconservas enlatadas não envernizadas, sendo tóxico somente em latas concentrações. Necessidades: recomenda-se 1 mg via oral. Ferro Está presente no organismo sob duas frações: - ferro de reserva ou não essencial; - ferro essencial ou funcional, cerca de 60-70%, presente na hemoglobina, mioglobina e certas enzimas respiratórias que catalisam processos de oxi-redução dentro da célula. Em todo o organismo possuímos um total de 4 g de ferro, assim distribuídos: 2,5 a 3,0 g de hemoglobina (eritrócitos); 1,0 g de fígado, medula óssea e baço (como ferritina e hemossiderina). 150 mcg nos músculos (mioglobina); 3 a 4 mg ligado a proteína (transferina); 300 mg em todas as células como enzimas respiratórias. 7A sua determinação em alimentos é importante devido a necessidade que há de se estimar seu teor para fins nutricionais, bem como da ação contaminante, que promove oxidação e causa sabor metálico em alimentos, rancidez em lipídios e decomposição de vitaminas. Funções: o papel do ferro está associado quase que exclusivamente ao processo de respiração celular. - atua na conversão do caroteno em vitamina A; - atua na síntese de purinas, - participa no metabolismo dos lipídios (clareamento); - desintoxicação de drogas no fígado; - formação de hemoglobina e seu corante. Absorção, transporte e excreção: Em condições normais pouco ferro da dieta é absorvido. De uma ingestão de 10-20 mg/dia menos de 10% são absorvidos. O local de absorção é a 1ª porção do duodeno e o estômago. Os sais ferrosos (Fe+2) são absorvidos primeiro que os sais férricos (Fe+3), sua absorção é controlada pela necessidade do organismo em função do nível sangüíneo. O ferro alimentar Fe+3, é reduzido em meio ácido chegando ao duodeno sob a forma ferrosa, onde na célula da mucosa intestinal é oxidado a forma férrica que combina-se com a apoferritina para formar ferritina. O Fe libertado das reservas de ferritina é novamente reduzido a Fé+2 que deixa o intestino para entrar no plasma. Em combinação com CO2 o Fe do plasma forma um complexo com a transferina. A maioria do Fe é captado pela medula óssea e o restante armazenado no fígado e baço. Pouca quantidade de Fe é excretado do organismo, a maior parte é perdida nas fezes e consiste daquele não absorvido na dieta, células descamadas, bile e sangramentos. O homem normal perde cerca de 1,0 mg de Fe/dia. Fatores que influenciam na absorção de Fe: * aumentam: - ácido ascórbico; - meio ácido; - cálcio; - fator intrínseco; - estados fisiológicos (gestação, cresc.) * diminuem: - meio alcalino; - fitatos, oxalatos, fosfatos; - aumento da motilidade intestinal; - ressecções gástricas; - esteatorréia. Fontes: são o fígado, carnes, gema de ovo, leguminosas, cereais integrais, vegetais folhosos, melado, farinha de peixe, brócolis. Observou-se teor de Fe em produtos processados devido ao desgaste do equipamento, especialmente nas operações de moagem, lâminas gastas, juntas inadequadas e outros. A biodisponibilidade do Fe depende: da forma química, (sais ferrosos – férricos), tamanho da partícula, origem do alimento (animal – vegetal). Necessidades: as necessidades de Fe diárias são de 10 mg para homens adultos, 15 mg para mulheres adultas, aumentando na gestação para 30 mg. Flúor O organismo humano contém cerca de 2,6 g de flúor, sendo a ingestão média dos adultos cerca de 4,4 mg. O conteúdo da dieta varia de acordo com o solo onde os alimentos foram cultivados. O flúor incorporado ao esmalte dos dentes durante o período de formação, aparentemente reduz a solubilidade do esmalte aos ácidos produzidos pelo contato das bactérias com os dentes. Reduz a perda mineral do esqueleto tornando os ossos mais resistentes a desmineralização. Funções: - essencial para o crescimento, reprodução normal; - componente dos ossos e dentes, reduzindo a susceptibilidade a cáries dentárias e osteoporose; 8 - essencial ao desenvolvimento animal; - aumenta a retenção de Ca e diminui a desmineralização do osso. Absorção, transporte, armazenamento e excreção: a absorção é a nível de intestino, 80 a 90% da ingesta oral, e pelos pulmões e a pele, achando-se a absorção relacionada com o grau de solubilidade. Seu transporte é realizado pelo sangue, onde se encontra no teor de 5-50mcg/dL e no plasma de 5- 20 mcg/dL. É armazenado nos ossos e dentes sob a forma de fluoretos. É excretado pela urina (1 mg diário) e em pequenas quantidades nas fezes e suor. Fontes: água potável (1ppm), também chás e frutos do mar. Necessidades: fixadas em 1,5 a 4,0 mg/dia. Iodo Apesar de representar uma pequena porção no organismo, o iodo constitui elemento essencial a diversas funções bioquímicas, achando-se intimamente associado com a glândula tireóide, sendo seu teor avaliado em uma parte para três milhões de partes do peso corporal. O total de iodo no organismo, cerca de 20 a 50 mg, está assim distribuído: músculos- 50%, tireóide – 20%, pele – 10%, esqueleto – 6%, outros tecidos endócrinos e sistema nervosos central 14%. Funções: - parte integrante dos hormônios tireoidianos e outros compostos iodados da tireóide; - age indiretamente sobre o metabolismo celular, crescimento, pele, pelos, reprodução, função neuromuscular; - transformação de energia produzindo mais calor. Absorção, transporte e excreção: Seu metabolismo e a produção de hormônios estão sobre controle neuro endócrino, o hipotálamo age liberando tirotropina (neuro hipófise) e assim a tireóide libera T3 (triiodotirosina) T4 (tiroxina). Os iodetos são absorvidos no trato gastrointestinal sendo transportados na circulação pela tireóide onde são oxidados em iodo e absorvidos no trato intestinal sendo transportados na circulação pela tireóide enquanto que o resto é eliminado na urina. Agentes bocígenos são substâncias que tendem a produzir bócio, está comprovado que existem em alguns vegetais como couve-flor, couve, nabo e amendoim, porém esta reação é prevenida pela cocção. Fontes: alimentos do mar, sal iodado, água potável. O conteúdo de iodo nos alimentos está relacionado com: a) a localização geográfica (próximos ao mar apresentam níveis mais elevados) e a transferência ao solo depende de fenômenos atmosféricos; b) fonte de sal iodado (iodeto/ iodato de potássio) e perdas no processamento devido a lixiviação, perdas por cocção (pescado perde cerca de 80%). O conteúdo de iodo do leite e ovos depende da dieta do animal e nos vegetais o teor está relacionado com o tipo de solo. São também relativamente ricos em iodo as algas, peixes marinhos, crustáceos, moluscos, as ovas de peixe e as lentilhas. No Brasil a iodação do sal destinado ao consumo humano acha-se regulamentada pela lei nº 6050 devendo ter o sal de cozinha 10 mg de iodo metalóide por Kg de sal, pelo emprego de iodeto de potássio. Necessidades: As recomendações para adultos são de 150 μg/dia aumentando durante a gestação (175 μg/dia) e lactação (200μg/dia). Manganês Nutricionalmente o Mn é um elemento muito importante em vários sistemas enzimáticos, constitui fator importante na nutrição da plantas e animais. É relativamente estável. Existem de 10 a 20 μg de manganês no organismo humano adulto. A concentração sérica é de 1-200μg.L-1. Funções: - relacionado com o metabolismo da tiamina; - participa como coenzimas-chave em algumas reações bioquímicas; - atua no metabolismo de proteínas, glicídios e lipídios; - importante na síntese e ativação da protrombina de vitamina K e enzimas glicosiltransferases; 9 - participa na síntese de mucopolissacarídeos; - essencial para o metabolismo do colesterol, crescimento corpóreo e reprodução. Absorção, transporte, armazenamento e excreção É pouco absorvido pelo intestino, cerca de 3- 12% da ingesta oral, sendo a maior parte rejeitada pelo duodeno e eliminado diretamente pelas fezes. Transportada na corrente sangüínea, ligada a proteína específica, a transmangarina, é levada do sangue para tecidos para armazenamento, em maior teor na mitocôndria celular e no fígado. O Ca e o P diminuem sua absorção. Todo Mn absorvido aparece na bile e é excretado nas fezes. A excreção urinária e pancreática é realizada em menor quantidade. Fontes: nozes, chá, alho, grãos integrais, leguminosas, frutas e vegetais (dependendo do solo de origem). Necessidades: ingestão de 2 – 5 mg/dia. Molibdênio Encontrado no organismo em teor diminuto, sob a forma limitada como cofator essencial de enzimas envolvidas emreações de oxidação e redução. Os tecidos vegetais apresentam maior concentração, cerca de 0,1 mg/g devido ao fato de ser componente da nitrato redutase presente nas bactérias simbióticas qua catalisam a fixação de nitrogênio. Funções: - integrante da estrutura molecular das enzimas xantina oxidase e aldeído oxidase; - envolvido na ligação da flavina nucleotídeo ao substrato protéico específico (apoenzima); - papel catalítico na oxidação dos ácidos graxos; - componente especial da enzima sulfito oxidase; - participa na redução da ferritina celular férrica a ferrosa, como componente da enzima xantina oxidase; - exerce efeito regenerativo da hemoglobina quando empregado com o ferro. Absorção, armazenamento e excreção: A absorção é no trato gastrintestinal, sendo absorvidos cerca de 30-80% da ingestão oral, sendo transportado ao fígado pelos eritrócitos. Armazena-se no fígado, rins , baço, pulmões, adrenais e músculos, sendo conseguido com uma ingestão diária de 100 μg. A excreção é pela urina, cerca de 70% e fezes. Fontes: são as vísceras (fígado, rim), cereais integrais, leguminosas e leite. O sorgo apresenta altos níveis de Mo. Necessidades: variam de 75 – 250 mcg/dia para adultos. Níquel Sua função metabólica e modo de ação no organismo humano são pouco conhecidas. Atua como cofator ou componente estrutural da metaloenzimas específicas. Absorção, transporte, armazenamento e excreção: É absorvido pela via de transporte do Fe, na porção proximal do intestino delgado, competindo com o Fé na absorção. O teor de absorção é de 10%, diminuindo na deficiência de Fé, gravidez e lactação. Localiza-se nos ossos, pele músculos e fígado. Transportado pela via sanguínea e por ligantes séricos ultrafiltráveis. Excretado pelos rins e bile. Necessidades: recomenda-se 170-700 mcg/dia oral. Selênio A ação do se parece estar relacionada com a vitamina E. É considerado um elemento indispensável ao funcionamento de certas enzimas (glutation peroxidase). Sua deficiência na dieta, em ratas, apresentou uma menor atividade da enzima que é necessário para manter baixos níveis intracelulares de peróxido de hidrogênio e de peróxidos orgânicos. Absorção e excreção É absorvido no trato gastrointestinal no teor de 80% ou mais da ingestão oral, ligando-se no plasma as proteínas, armazena-se em maior concentração no fígado e rins. 10 Fontes Encontra-se em alguns vegetais e grãos. Necessidades Recomenda-se para homens adultos 70 mcg/dia, mulheres adultas 65 mcg/dia, aumentando as necessidades durante a lactação para 75 mcg/dia. Silício É considerado um elemento residual essencial para o metabolismo humano, embora suas funções não estejam bem definidas. Uma deficiência pode estar relacionada com um aumento de risco cardiovascular, com problemas nas cartilagens, nos ossos e na pele. Toxicidade devido a ingestão oral é rara. Vanádio Apesar de ser considerado elemento residual essencial, a confirmação de suas funções biológicas é ainda incompleta. A ingestão pelos alimentos é de cerca de 4 mg/dia. Em pH fisiológico, encontra-se todo no estado de oxidação +5 na forma de vanadato. O vanádio tem os seguintes usos industriais: ligas metálicas, aço para ferramentas, cerâmicas, catálise de processos químicos, tinturas e tintas para impressão. Um nível elevado no organismo pode ser devido a exposição ambiental ou industrial. Funções Influencia o metabolismo de lipídios, a função da insulina e limita a formação do colesterol. Pode ser incorporado no organismo através das seguintes fontes: vários tipos de minerais, fosfatos (fertilizantes), petróleo e carvão. O óleo combustível (utilizado em caldeiras) e as cinzas de carvão mineral tem grande conteúdo. Zinco Microelemento, encontrado no organismo humano em maior teor que os demais elementos- traço, com exceção do ferro, sendo seu conteúdo cerca de 1,3 a 2,3 g, suas maiores concentrações estão no cabelo, pele, olhos, próstata, unhas, fígado, pâncreas, músculos, ossos e secreção das glândulas endócrinas. Seu teor no sangue é de 70-130 μg/dL. Funções: - é constituinte de metaloenzimas como anidrase carbônica, fosfatase alcalina, desidrogenase láctica e carboxipeptidase. - necessário para a síntese de DNA e RNA; - integrante da insulina; - essencial para a mobilização hepática da vitamina A; - atua na maturação sexual, fertilidade e reprodução; - atua na função fagocitária, imunitária celular e humoral; - estabilizador de polissomos durante a síntese proteíca e de membranas para a circulação de elementos celulares; - tem importante papel na regulação e desenvolvimento do apetite. Absorção, armazenamento e excreção: É absorvido no duodeno e jejuno, após combina-se no plasma e sangue (com albuminas e ácidos cerca de 55% e macroglobulinas 40%, sem uso metabólico) sendo depois liberados dos alimentos e formando complexos ligantes endógenos e exógenos com a histidina, ácido cítrico e picolínico. Armazenamento é feito no fígado, tecido muscular, unhas, pâncreas e ossos. A excreção é via urinária, cabelo, descamações da pele e sêmen. Sua deficiência pode causar diminuição do paladar, anorexia, apatia, retardo do crescimento, alopecia, hipogonadismo, hipospermia e retardamento da maturação sexual, intolerância à glicose e deficiência da imunidade. Fontes: Produtos do mar, carnes, fígado, leite, cereais integrais, ovos, soja. O zinco das fontes vegetais é menos aproveitável pelo organismo. Necessidades: as recomendações de Zn diárias são de 10 mg para crianças, 15 mg para homens adultos, 12 mg para mulhesres aumentando apara 15 na gestação e 19 na lactação (primeiro semestre). 11 Elementos traços O termo traço é usado, geralmente, para designar os elementos químicos que entram em pequena concentração nos sistemas biológicos, onde os íons metálicos tem grande significado, sendo essenciais ao bom funcionamento do organismo de homens e animais. Encontram-se nos alimentos em pequenas quantidades, sendo importante seu papel e a toxicidade dos mesmos. O boro exerce papel essencial em plantas. O mercúrio, chumbo, cádmio e arsênio exercem ação das mais nocivas no ambiente. O As é encontrado no solo, no ar e água das fontes potáveis. O número de intoxicações tem aumentado devido ao uso de pesticidas e herbicidas. O boro é considerado essencial para o crescimento e nutrição de plantas. O cádmio é altamente resistente a corrosão, sendo aplicado em galvanoplastia, plásticos e pigmentos de tintas. Apresenta fator acumulativo o que o torna tóxico. O Pb é um elemento-traço sem função fisiológica estabelecida, não sendo constituinte essencial de qualquer organismo vivo ou possuindo efeito benéfico ou nutricional desejável. Tem efeito cumulativo no organismo, e em doses repetidas além do limite permitido, pode trazer consequencias danosas dependendo da duração e intensidade da exposição. É tóxico, mesmo em pequenas quantidades, pois afeta a capacidade do organismo de utilizar cálcio, magnésio, zinco e outros minerais. Devido a sua alta toxicidade, foi estabelecido o consumo máximo permitido de 0,05 mg/Kg de peso corporal deste metal. Perdas e ganhos frente ao processamento As perdas de minerais são consideráveis quando originadas pelo contato com a água, especialmente devido a cocção e escaldamento, sendo que estão relacionadas com a solubilidade do mineral. Os fitatos (hexafosfato de inositol) formados a partir do ácido fítico afetam a disponibilidade de zinco, cálcio e ferro. O congelamento de frutas e hortaliças provoca alterações na textura, esta pode ser incrementada pela adição de sais de cálcio que aumentam a interação iônica das substâncias pécticas. Estanho A determinação rápidade Sn em alimentos enlatados é muito importante e serve para informar o grau de corrosão da superfície interna da lata, pois a quantidade de Sn presente em alimentos aumenta com a temperatura e tempo de armazenagem. O Sn passa da lata ao alimento quando se verificam as seguintes condições: a) elevado conteúdo de nitratos nos alimentos de pH baixo, pois estes aumentam a velocidade de corrosão da lata favorecendo a dissolução do estanho; b) tempo e temperatura de armazenamento elevados; c) insuficiente temperatura de pré-aquecimento do produto antes do fechamento da lata com presença de quantidades relevantes de oxigênio, especialmente no espaço de cabeça.d) presença de sais férricos e cúpricos, certos pigmentos e compostos sulfurosos. Ferro Há pouca informação relativa ao estado químico, de oxidação, solubilidade e grau de quelação em alimentos após o processamento ou estocagem. O feito do acondicionamento em vidro e em latas, do armazenamento em latas estanhadas e do congelamento foi determinado 12 para frutas e vegetais. Verificou-se que os congelados tinham maior Fe solúvel do que os enlatados ou não acondicionados. Alimentos enlatados te apresentado maior teor de Fe durante a estocagem, como resultado da corrosão interna da lata, a qual varia com as propriedades da folha-de-flandes, o processamento, as condições de estocagem e a natureza do produto alimentício. Níveis excessivos de Fe podem causar mudanças inaceitáveis de cor, sabor ou limpidez do produto, diminuindo sua vida-de-prateleira. O pH afeta a solubilidade do Ferro. Íons ferrosos e férricos não ocorrem no estado livre em solução ácida, mas são hidratados como Fe(H2O)6 +3e Fe(H2O)6 +2, quando se aumenta o pH as moléculasde água doam prótons formando os hidróxidos de Fe correspondentes, os quais são insolúveis. A formação destes hidróxidos tem importância biológica, pois a solubilidade do Fe é pré-requisito para a sua absorção intestinal. Em pH alcalino a precipitação de Fe pode ser inibida por agentes complexantes (proteínas, aminoácidos, ácidos carboxílicos, carboidratos e fosfatos) ou quelantes. Adição de minerais A indústria alimentícia tem interesse na melhoria do valor nutricional dos produtos industrializados, assim minerais tem sido adicionados para repor ou reforçar o valor nutritivo. A adição de minerais visa adicionar de forma disponível, substâncias que não reajam com os componentes do alimento, não causem defeitos organolépticos e não catalisem reações indesejáveis, assim este processo so deve ser utilizado se for coerente e necessário. Adição de Ferro O Fe tem sido bastante utilizado devido a prevalência de anemia ferropriva. O tipo utilizado deve ser de fácil assimilação, não causar alterações e ser estável, devendo serem observadas as propriedades físico-químicas. Adição de cálcio Os sais mais usados são o fosfato de cálcio dibásico anidro (CaHPO4), o fosfato de cálcio tribásico(Ca3[PO4]2e o carbonato de cálcio (CaCO3). A quantidade de Ca utilizada pode causar problemas, quando em demasia altera a qualidade organoléptica do produto, causando sabor e odor de giz, sensação de areia na boca, mudanças na cor e textura pela formação de pectatos insolúveis no caso de vegetais. Adição de magnésio Não é muito comum na indústria brasileira. O óxido e fosfato de MG são compostos empregados tecnologicamente, ambos são relativamente suaves e não reativos com os componentes do alimento. Adição de Iodo O iodo é usado na forma de sal iodatado, preferencialmente quando em salmoura. Pode alterar as características do produto sob determinadas condições. Adição de Cobre A forma comercial mais usada é o carbonato cúprico básico. É um excelente catalisador na oxidação do ácido ascórbico. Toxicidade e segurança Dentre os elementos majoritários da crosta terrestre os minerais representam: silício 27,72%, alumínio 8,13%, ferro 5%, cálcio 3,63%, sódio 2,83%, e magnésio 2,09%. Estes minerais juntos com o oxigênio representam 98% dos átomos da crosta. 13 São considerados poluentes químicos as substâncias que passam para o meio ambiente através de processos industriais, agrícolas e outros gerados pelo homem, atribuindo riscos à saúde e à vida humana, à flora e fauna. Num conceito amplo, qualquer substância manufaturada presente em excesso poderia ser considerada um poluente. Entre as maiores classes de poluentes químicos e agentes contaminantes estão os metais pesados (mercúrio, chumbo, etc.) Embora os metais pesados (como por exemplo mercúrio, cádmio e chumbro) sejam considerados componentes naturais do meio ambiente, ao atingirem concentrações em níveis acima do normal, tornam-se manufatura de produtos inorgânicos e uso de carvão na produção de energia. A toxicidade dos metais para o homem é influenciada por fatores, como: estado químico, estado físico (tamanho da partícula), variação da concentração e tendência, modo de ingresso e absorção no organismo (segundo o estado nutricional), idade, tipo de dieta e forma de contaminação. Estanho: Foram observadas intoxicações agudas pelo consumo de bebidas a base de sucos de frutas preparadas em água rica em nitrato ( com limite inferior maior ou igual a 400 mg.L-1 e limite superior de 600 mg.L-1 de Sn). Embalagens metálicas podem contaminar alimentos processados, através da corrosão, com quantias de Sn na ordem de 10 a 100 mg/Kg estas podem aumentar em alimentos armazenados na lata aberta. O armazenamento de alimentos enlatados em prateleiras por 4 meses ou abertos na geladeira e mantidos no recipiente por 1 semana demostratam um aumento de Sn e Fe em alguns alimentos. Observou-se nas duas últimas décadas um decréscimo do conteúdo de Sn nos alimentos enlatados isto pode ser devido as várias maneiras de prevenir a corrosão que tem sido empregadas como uso de vernizes, maior utilização de alumínio pelas indústrias em substituição ao Sn, aço livre de estanho e outros materiais para produzir latas. A FAO/WHO e o Codex Alimentarius estabeleceram um limite de 250 μg/g de Sn, embora a luz de mais recentes dados epidemilógicos e farmacológicos um limite menor de 100 μg/g tem sido recomendado. Chumbo: Dentre as formas de contaminação conhecidas, para animais e homem, os alimentos são a principal fonte de ingesta de PB, que pode ocorrer da seguinte maneira: a) contaminação do alimento, devido a absorção biológica do metal nos solos ou através do cultivo em zonas de descarga de fundição do metal, próximo a complexos industriais ou exposição deste à exaustão de automóveis. b) liberação do metal de recipientes cerâmicos vidrados usados em culinária; c) adição durante o processamento industrial dos alimentos. Em relação ao processamento de alimentos, a principal fonte de contaminação é o enlatamento,onde o metal é proveniente da solda aplicada na agrafagem composta, usualmente, por 2 a 3% de Sn, e 98 a 97% de PB as quais são chamadas de soldas de baixa estanhagem. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: BELITZ, H-D; GROSCH, W. Química de los alimentos. Zaragoza: Acribia, 1985. 813 p. MACHADO, M. G. Minerais – Apostila didática. Pelotas: UFPEL, 1999. 7f. Os minerais: tendências e complexidade de uso. Rev. Funcionais e nutracêuticos, p. 22-29. Dossiê: os minerais na alimentação. Food Ingredientes Brasil, nº4, 2006, p 48-65. 14
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