Prévia do material em texto
VITAMINAS 1. Introdução Antigamente considerava-se o valor nutritivo de um alimento somente com base no conteúdo de carboidratos, proteínas, lipídios e sais minerais os quais se supunha essenciais ao crescimento. Depois (Lind, 1874) reconheceu-se a importância de outras substâncias, denominadas de vitaminas. As vitaminas são substâncias orgânicas de composição química e funções biológicas diversas, sendo essenciais para a manutenção do organismo. Sua presença na dieta em quantidades mínimas é indispensável para garantir o perfeito desenvolvimento e funcionamento do organismo. A pequena quantidade necessária diariamente é explicada pela não participação destas na edificação da estrutura do organismo e por não serem fonte de energia. Na figura 1 a seguir são representados os principais pontos onde as vitaminas atuam durante o metabolismo. Figura 1 – Pontos de atuação das vitaminas no metabolismo (Fonte: Carvalho, 1993). UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Centro de Ciências Químicas, Farmacêuticas e de Alimentos Curso de Química de Alimentos Aluno: Apostila Professor: Josiane Chim Semestre: Disciplina: Química de Alimentos II Data: 1 Figura 2. Vitaminas e suas funções no organismo humano. Figura 3. Resumo das funções metabólicas e fisiológicas das principais vitaminas. 2 As vitaminas desempenham importante papel no metabolismo, cumprindo funções catalíticas, facilitando a formação e eliminação das principais substâncias alimentícias dirigindo assim o metabolismo. Além disso são responsáveis por afecções específicas cujo tratamento é realizado por alimentação adequada em nutrientes ou medicação vitamínica. O organismo humano e de alguns tipos de animais mostram-se incapazes de sintetizar estes nutrientes, necessitando retira-los dos alimento em quantidades suficientes e qualquer deficiência no organismo causa distúrbio no metabolismo. As necessidades vitamínicas variam em função do sexo, idade, peso, altura, necessidades calóricas e estado fisiológico. As necessidades vitamínicas são fixadas com certas reservas pois devem adaptar-se às exigências do metabolismo. Contudo, as diferenças naturais de um organismo para outro, assim como período de ingestão e a razão para consumo de vitaminas, tornam muito difícil o estabelecimento de níveis de segurança. As quantidades mínimas necessárias para evitar as enfermidades carenciais não são "ótimas" a nível dietético para manter a saúde, já que o mínimo é, para muitas delas, consideravelmente menor do que o necessário para manter um nível plasmático constante e uma certa saturação dos tecidos. TABELA 1- Sintomas de deficiência extrema de vitaminas VITAMINAS SINTOMAS A Diminuição da percepção, cegueira noturna, xeroftalmia D Raquitismo, osteomalácia E Oxidação dos lipídios das membranas K Hemorragias C Escorbuto, falta de defesa às infecções B1 (tiamina) Beribéri, lesões cutâneas B2 (riboflavina) Fadiga, lesões na boca e língua Niacina Pelagra, lesões cutâneas B6 (piridoxal) Atrofia de órgãos, falta de crescimento, problemas metabólicos Ác. pantotênico Problemas metabólicos Biotina Acidose, erupções cutâneas, problemas neurológicos, anorexia, imunodeficiência, Ác. Fólico Anemia megaloblástica B12 Anemia perniciosa (anemia megaloblástica e danos neurológicos) A recomendação diária recomendada de vitaminas e minerais encontra-se na resolução nº 269, de 22/09/2005, da Agência Nacional de Vigilância Sanitária, tabulada de acordo com os dados reportados pela FAO/OMS (2001). As vitaminas podem ocorrer na natureza sob a forma livre ou como precursores (pró-vitaminas), que são ingeridos com os alimentos (ou substâncias não alimentares). 2. Classificação Estruturalmente, as vitaminas não apresentam nada em comum, e sua função biológica tampouco facilita sua definição ou classificação. As características que permitem englobá-las juntas são: (a) tendem a apresentar-se sozinhas em pequenas quantidades nos materiais biológicos; (b) são componentes essenciais dos sistemas bioquímicos e fisiológicos da vida animal (freqüentemente da vida vegetal o dos microorganismos); (c) um maior grau de evolução animal conduz a perda da capacidade de sintetizar estas substâncias em quantidades adequadas. A nomenclatura das vitaminas é algo complicado. A utilização de nomes químicos foi completamente impossível antes de se conhecer sua estrutura. Como conseqüência desenvolveram-se duas tendências, a primeira denominava as vitaminas segundo a enfermidade causada por sua deficiência, por exemplo, fator antipelagra; a outra mais sistemática foi de assinalar a cada vitamina que se descobria uma letra do alfabeto – vitamina A. vitamina B, etc. Esta segunda deu lugar a problemas no momento que se descobriu que a vitamina B era na realidade um conjunto de numerosas e distintas vitaminas, onde começaram a surgir os sub-índices (B1, B2, B6, etc.) Assim aplicou-se o critério de classificação segundo a ação biológica e características físico-químicas (solubilidade), dividindo-as em: • lipossolúveis (A,D,E,K); • hidrossolúveis (tiamina, riboflavina, Niacina, piridoxina, ác. pantotênico, Folacina, cianocobalamina, Biotina e ácido ascórbico). Estas apresentam bem documentadas suas funções bioquímicas, principalmente as hidrossolúveis, já as lipossolúveis necessitam maiores estudos sobre suas diversas funções biológicas. As vitaminas lipossolúveis são encontradas nos alimentos em associação com lipídios; sendo absorvidas junto com os mesmos. Em condições desfavoráveis ao aproveitamento normal das gorduras a absorção das 3 vitaminas também é prejudicado. Não são comumente excretadas na urina, tendem a ser armazenadas no organismo em quantidades moderadas em determinados órgãos, por exemplo o fígado. O tempo para desenvolver-se uma deficiência pode ser considerável, dependendo das reservas. As vitaminas hidrossolúveis não são associadas aos lipídios da dieta, estando amplamente repartidas entre todas as células metabolicamente ativas. São comum e rapidamente excretadas na urina, em virtude de sua natureza hidrofílica e baixo peso molecular, em pequenas quantidades, e não são armazenadas no organismo, sendo que um fornecimento constante na alimentação é desejável a fim de evitar depleção e distúrbio das funções fisiológicas normais. 3. Vitaminas Lipossolúveis 3. 1. Vitamina A A vitamina A recebeu esta denominação por ter sido a primeira substância a integrar a categoria de fator essencial ao organismo, sendo estabelecido definitivamente em 1931, por Karrer e colegas, sua fórmula estrutural. É um termo genérico e refere-se a todos os compostos com atividade biológica de vitamina A. Na nomenclatura pode ser designada como : Retinol, vit. Antiinfecciosa, Axeroftol, vit. Antixeroftálmica, vitamina do crescimento ou vitamina protetora dos epitélios. Formas encontradas na natureza: • A1 ou retinol; • A2 ou 3-desidrorretinol. A vit. A1 é um álcool primário, polietilênico, lipossolúvel, com ponto de fusão 7,5 – 8,00C, de grande capacidade reativa por molécula insaturada, podendo reagir com ácidos graxos formando ésteres ou oxidar-se a aldeído (retinal) e ácido retinóico, estando presente em forma esterificada nos tecidos animais, principalmente no fígado. É encontrada nos mamíferos e peixes de água salgada, sendo a forma importante para o homem. A vit. A2 é encontrada em peixes de água doce. A forma ativa no tecido dos mamíferos é o retinol, mas na dieta a maior parte se apresenta na forma de precursores do mesmo. A vit. A pode ainda ser derivada dos carotenóides, pró-vitaminas naturais, encontradas nos pigmentos das plantas,os principais são: β (beta), α (alfa), γ (gama) carotenos e criptoxantina. Figura 4. Estruturas químicas do retinol e dos carotenóides (precursores). Os carotenóides são terpenos com 40 carbonos, oito unidades de isoprenóides, o β- caroteno é o mais eficaz precursor da vitamina A. O α e γ carotenos apresentam absorção semelhante, com um anel de β- ionona, e atividade biológica de 50% do β- caroteno. Qualquer carotenóide que contenha o sistema cíclico β- ionona, como é o caso do β- caroteno (em ambos extremos da molécula), é convertido por enzimas na mucosa do intestino delgado em retinol. A cenoura, fonte clássica de retinol, contem cerca de 2000 equivalentes de retinol/100g. 4 Retinol Os carotenóides e retinóides devido a sua estrutura química insaturada são sensíveis a oxidação durante o armazenamento e processamento dos alimentos. As principais formas comerciais da vitamina A são o acetato e o palmitato de vitamina A. A vit. A é sensível ao ar, agentes oxidantes e à luz ultravioleta. O grau em que se processa sua destruição varia muito e depende de fatores como: temperatura, pH, umidade oxigênio, e luz. Sua decomposição é acelerada pelo aumento da temperatura e catalisada por íons metálicos. Estável em pH neutro e alcalino, em pH abaixo de 4,5 ocorre a isomerização parcial da vit. A, o que acarreta uma diminuição da sua atividade vitamínica. Os carotenóides pró-vitamina A em frutas e vegetais também sofrem isomerização, quando aquecidos, em contato com o ar e a luz, sendo rapidamente degradados e dando origem a produtos sem atividade vitamínica. Formas ativas: All-trans-retinol livre, 11-cis-retinol e ácido retinóico. A estrutura do retinol permite a formação de vários isômeros, porém apenas dois tem importância prática. O retinol-trans que é a forma biologicamente mais ativa e o retinol-cis que tem atividade no ciclo visual. O retinol pode reagir com ácidos graxos, formando retinil ésteres e oxidar-se à retinal (aldeído) e ácido retinóico. Metabolismo A absorção é feita na forma de vit. pré-formada, ácido retinóico e β- caroteno ou outros carotenóides. A vit. A pré-formada é absorvida, mais de 90% na forma de ésteres de retinil (retinil palmitato). A absorção é quase integral em condições normais, sendo a absorção do retinol e seus ésteres mais completa em jejum, se forem administrados na forma de soluções aquosas. Teoricamente 1mol de β- caroteno resultaria em 2 moles de retinal, na prática a eficácia é inferior a 100% e perde-se da vit. A potencial, isto é, metade da molécula de β- caroteno é perdida durante a conversão ou somente uma é convertida. Os ésteres de retinil sofrem hidrólise no lúmen intestinal por enzimas pancreáticas dentro da borda em escova da célula intestinal. O retinol resultante penetra no interior da célula, onde é reesterificado e transportado como componente dos quilomícrons, via linfa, para rins, músculos e fígado. Quantidades de retinol também são absorvidas diretamente na circulação. Do retinol absorvido cerca de 80-90% são depositados no fígado, na forma de ésteres de retinil, de onde é mobilizado para atender as necessidades dos tecidos, sendo hidrolisado a retinol. Por esta razão os óleos de fígado são fontes ricas da vitamina na dieta, sendo bastante empregado o óleo de fígado de bacalhau contendo cerca de 105 equivalentes de retinol/100g. Desta forma é mantida uma constante concentração de sua forma ativa na circulação. O transporte do retinol no sangue é feito, na sua maioria, por uma proteína específica (RBP = retinol binding protein). Os depósitos hepáticos podem manter o sangue com níveis mais ou menos constantes de vit. A, mesmo quando a dieta é insuficiente. Com relação aos carotenóides são absorvidos somente um terço de β- caroteno e outros ao quais são dependentes da presença da bile. A ingestão de óleo mineral diminui sua absorção. A conversão do caroteno em retinol é realizada na parede do intestino delgado, sendo influenciada pela ingestão de gorduras e proteínas da dieta, sendo que nem todo caroteno é convertido, parte é absorvida como tal, e segue para o sangue pelo sistema porta. O caroteno só é ativo na forma de retinol, sendo seu teor no sangue de 300mcg.dl-1. A vitamina A desempenha um importante papel no desenvolvimento e crescimento, na regulação da estabilidade das membranas biológicas, a manutenção das células secretoras de muco do epitélio, na biossíntese de glicoproteínas e na prevenção da queratinização. Entretanto o mecanismo de ação de muitas destas funções fisiológicas não está totalmente esclarecido, com exceção de seu papel específico na visão. A vit. A é um componente dos pigmentos visuais dos cones e bastonetes (células fotorreceptoras presentes na retina). Nos bastonetes temos pigmentos fotosensíveis – rodopsina – que consistem de 11-cis-retinal ligado a proteína opsina. Quando a rodopsina é exposta a luz, ocorre uma série de isomerizações fotoquímicas, resultando em uma alteração do pigmento visual e liberação do trans-retinal e opsina. Este processo ativa um impulso nervoso Carências Qualquer alteração na absorção dos lipídios altera a absorção de vit. A. Doenças como diarréia crônica, sprue, doenças biliares e pancreáticas e outras síndromes de má absorção afetam significativamente a absorção de gorduras, caroteno e da vitamina A. Sinais e sintomas da hipovitaminose A: alterações em órgãos e tecidos de origem ectodérmica; diminuição do paladar e olfato, queratinização das membranas do trato respiratório, alimentar e urinário, xeroftalmia, cegueira e infecção. Excessos A hipervitaminose A pode ser aguda, subaguda ou crônica em geral causada pela administração de altas doses de medicamentos que a contém isolada ou em associação com outras vitaminas. Tem como características: cefaléia, aumento da pressão craniana, cansaço, sonolência, náuseas, fadiga, perda do apetite (anorexia), descamação da pele, queda de cabelo (alopecia), prurido, hepatomegalia, dores intensas nos ossos longos e articulações, unhas frágeis, e nas crianças aumento da fontanela, hidrocefalia e vômitos. Carotinemia é o nome dado ao excesso de caroteno no sangue, ocorre após ingestão excessiva de vegetais ricos no mesmo (cenoura, abóbora, etc.), desaparece após suspensão dessas fontes. 5 Fontes Vitamina A pré-formada (retinol): fígado e rim de animais terrestres e aquáticos, leite integral, creme de leite, gema, queijos, manteiga, margarina (enriquecida) e peixes. Pró-vitaminas (carotenóides): vegetais folhosos, legumes ou frutos, óleo de fígado de peixe (bacalhau, bonito, cação). Efeitos do processamento e estocagem A vitamina A é a mais lábel das vitaminas, sendo o retinol menos estável que o éster de retinila. A presença da dupla ligação em sua estrutura faz com que ocorra a isomerização, particularmente em pH ácido, o que não ocorre em pH alcalino, em que ela é relativamente estável. A vitamina A é sensível ao oxigênio, sendo a sua forma alcoólica menos estável que a forma esterificada. A presença de minerais cataliza a decomposição da vitamina A. 3.2. Vitamina K A vitamina K atua como uma coenzima durante a síntese de várias proteínas envolvidas na coagulação sangüínea e no metabolismo ósseo. Sua descoberta foi casual, devido a ocorrência de hemorragias e lenta coagulação em pintos, em 1929, por Henrik Dam. O nome da vitamina “K” deriva da palavra “Koagulation”. È formada por um grupo de compostos. A filoquinona (vitamina K1) é de origem vegetal. As menaquinonas (vitamina K2), formada por um grupo de compostos com diferentes unidades isoprênicas, são sintetizadas nos animais pelas bactérias. (carnes, peixes e produtos fermentados). A menadiona (vitamina K3) não ocorre normalmente na natureza, mas possui atividadeem vertebrados.Quimicamente vitamina K é o termo genérico dos compostos que possuem atividade de cofator para γ- glutamilcarboxilase. Os compostos de vitamina K possuem estrutura de naftoquinoma e diferem entre si na cadeia lateral do carbono na posição 3 (C3). Vitamina K1 (Filoquinona) Vitamina K2 (Menaquinona) Vitamina K3 (Menadiona) Figura 5 . Estruturas químicas dos compostos de vitamina K. Metabolismo A vitamina K requer bile e suco pancreático para sua absorção. Essa vitamina é solubilizada nas micelas do duodeno e absorvida no intestino delgado. A vitamina K entra no fígado onde é incorporada às lipoproteínas de baixa densidade e distribuída aos tecidos. O fígado acumula a filoquinona ingerida apresentando-a em altas concentrações. Concentrações significativas de vitamina K são encontradas no coração e em outros tecidos. O sistema linfático é o meio de transporte da vitamina K para o intestino. Não há uma proteína ligadora específica para a vitamina K. Esta é rapidamente metabolizada no fígado, dando origem a uma série de metabólitos hidrossolúveis,que são secretados na bile e eliminados pelas fezes e pela urina. A menadiona é transformada em menaquinona, por bactérias ou enzimas, e então absorvida pelo organismo. 6 Pouco se conhece sobre a biodisponibilidade de vitamina K em alimentos. A absorção eficiente da filoquinona provavelmente é menos eficiente em vegetais verdes, em que a vitamina está associada às membranas dos cloroplastos, e é mais eficiente em alimentos processados, como óleos e margarinas. Funções No processo de coagulação sangüínea, uma série de reações complexas ocorrem. Essas reações envolvem uma série de fatores que são dependentes da vitamina K. As sete proteínas de coagulação dependentes da vitamina K são pró-enzimas que são convertidas a serinas hidrolases durante a coagulação. Esses fatores pró-coagulantes dependentes da vitamina K formam uma cascata proteolítica levando a formação da fibrina. A vitamina K funciona como um co-fator para a enzima γ-glutamil carboxilase, que catalisa a conversão de resíduos glutâmicos para resíduos γ-carboxiglutâmicos. A vitamina K é necessária para a manutenção da integridade óssea. Duas proteínas ósseas tem sido associadas a vitamina K, a BGP ou osteocalcina e a proteína matriz Gla (MGP), encontrada nos ossos, dentinas e cartilagens. Com exceção dos músculos, a maioria dos tecidos e órgãos de mamíferos contém significativos índices de atividade carboxilase dependente da vitamina K. Carências A deficiência de vitamina K é comum em recém- nascidos, pois a transmissão desta vitamina através da placenta é insuficiente. Em adultos a obstrução biliar tem sido responsável pela deficiência de vitamina K, uma vez que os sais biliares são essenciais na absorção desta vitamina. Cujo o principal efeito e a dificuldade de coagulação. Excesso Nenhum efeito tem sido atribuído a longos períodos de ingestão de altas doses de filoquinona e menaquinona em humanos e animais. Fontes Está amplamente distribuída em alimentos de origem animal e vegetal. Altas concentrações de vitamina K na forma de filoquinona são encontradas em vegetais verdes, como brócolis, couve, espinafre e em e óleos vegetais, como soja e canola. Os teores de filoquinona em vegetais verdes aumentam durante a maturação da planta. É encontrada em baixas concentrações em frutas, raízes, tubérculos, ovos e produtos de origem animal. Produtos de origem animal, como carne, peixes e produtos lácteos, contêm baixos teores de filoquinona, mas significativos teores de menaquinonas, que são sintetizadas pelas bactérias intestinais. Efeitos do processamento e estocagem Estudos demonstram que a filoquinona em óleos vegetais é afetada pelo calor, perdendo cerca de 11% em relação ao teor original quando submetido a altas temperaturas, cerca de 185-190ºC por 40 minutos. A filoquinona é extremamente sensível à luz. O cozimento de alimentos, a estocagem em embalagens que impedem a passagem da luz, a secagem por meio de frio, a irradiação e os processos de enlatamento de alimentos não apresentam diferenças nos teores de vitamina K comparados aos vegetais frescos. O preparo de alimentos em óleos e gorduras ricos em filoquinona tem contribuído para o aumento no teor de vitamina K nestes alimentos. 3.3. Vitamina D A vitamina D é uma vitamina lipossolúvel, formada por grupo de compostos que possuem atividade antiraquitismo, cujos principais compostos são ergocalciferol (vitamina D2) e o colecalciferol (vitamina D3). O ergocalciferol, um esteróide encontrado em vegetais, é derivado do ergosterol, por ação de raios ultra- violeta. O colecalciferol é sintetizado pela ação da luz solar sobre a pró-vitamina D3, 7-deidrocolesterol, encontrado na pele de animais. Apesar de ser classificada como vitamina, a vitamina D sofre duas hidroxilações no organismo dando origem a sua forma biologicamente ativa, que atua como um hormônio esteróide. Quimicamente, a vitamina D possui um anel ciclopentanoperidrofenantreno, estrutura derivada do colesterol. A pro-vitamina D sofre uma quebra na ligação entre os carbonos 9 e 10 do anel B, levando ao sistema trieno conjugado de ligações duplas que está presente na estrutura da vitamina D. Os compostos de vitamina d diferem entre si em relação às cadeias laterais. A vitamina D2 apresenta uma dupla ligação entre C22 e C23 e um grupo metila na posição C24, o que não é encontrado na estrutura da vitamina D3. 7 Figura 6 . Estruturas da vitamina D 3 e sua pró-vitamina. Figura 7 . estruturas da vitamina D2 e sua pró-vitamina. Metabolismo A vitamina d ingerida é solubilizada nas micelas do duodeno e absorvida ao longo do jejuno na presença de sais biliares. A vitamina D é incorporada aos quilimícrons, que são responsáveis pelo trasnporte da vitamina D do sistema linfático para a circulação, onde ela se liga a uma proteína. O tecido adiposo e os músculos voluntários são principais sítios de estoque da vitamina D em humanos. A má absorção de gorduras, devido a uma insuficiência pancreática, falta de sais biliares ou de deficiência na mucosa intestinal resultará na perda de vitamina D na dieta. Funções O calciferol está envolvido na absorção intestinal do cálcio e a mobilização de cálcio nos ossos. Nos ossos, a maior função biológica da vitamina D ativa é aumentar a mobilização de estoques de cálcio, quando a ingestão desse mineral é inadequada, atuando na manutenção dos níveis normais de cálcio no sangue e na reabsorção óssea. Carências A carência desta vitamina leva ao aparecimento de doenças, tais como raquitismo em crianças e osteomalacia em adultos. A sua deficiência também resulta em absorção intestinal inadequada e reabsorção renal de cálcio e fósforo. O raquitismo é uma doença debilitante, mas não fatal, decorrente da mineralização inadequada do 8 osso em crescimento. A causa predominante é a deficiência de vitamina D, seja por exposição insuficiente à luz solar ou baixa ingestão através da dieta, mas a deficiência de cálcio também pode gerar um quadro de raquitismo. A ingestão inadequada de vitamina D está associada a anormalidade nos ossos, diminuição da habilidade do corpo em absorver cálcio e osteoporose, que é uma determinação do esqueleto, resultando em ossos frágeis e aumento fraturas. Excesso A hipervitaminose D é um problema sério que pode resultar em uma calcificação irreversível do coração, do pulmão dos rins e de outros tecidos. Sintomas de intoxicação incluem hipercalcemia, anorexia, náuseas, vômitos e desorientação. Fontes È encontrada naturalmente em alguns alimentos, tais como produtos animais, principalmente em peixes gordurosos (salmão,sardinha, bacalhau, etc.), gema de ovo, fígado, leite, e produtos lácteos. Nos vegetais, essa vitamina está presente na forma de vitamina D2, sendo encontrada em leveduras e principalmente em cogumelos comestíveis. No entanto os vegetais são fontes pobres dessa vitamina. As frutas e os cereais não possuem vitamina D. Efeitos do processamento e estocagem A vitamina D é sensível a luz, ao aquecimento e ao pH alcalino. As informações sobre a estabilidade em alimentos ainda é limitada. Em geral, considera-se que o processamento e a estocagem dos alimentos não afetam a atividade da vitamina, porém estudos demonstram que este fato depende do tipo de tratamento utilizado. 3.4. Vitamina E É o termo genérico empregado para designar 8 compostos lipossolúveis naturais que apresentam, em diferentes graus, a mesma atividade biológica do alfa-tocoferol. Quatro destes são derivados do tocol, chamados tocoferóis e quatro do tocotrienol, chamados tocotrienóis. Tanto os tocoferóis quanto os tocotrienóis possuem um anel 6- cromanol e uma cadeia lateral. Esta cadeia é de natureza isoprênica, constituída por 16 átomos de carbono, sendo responsável pela lipossolubilidade da vitamina. Enquanto os tocoferóis apresentam esta cadeia totalmente saturada, os tocotrienóis tem duplas ligações nas posições 3`, 7´ e 11´. Os diferentes isômeros destes compostos (α, β, γ, δ) diferem entre si pelo número e pela posição de grupos metil no anel cromanol. Assim, os α isômeros dos tocoferóis e dos tocotrienóis possuem grupos metil nas posições 5, 7 e 8 do anel, os β isômeros destes compostos nas posições 5 e 8, os γ nas posições 7 e 8 eos δ na posição 8 somente. Nos tocotrienóis, as duplas ligações nas posições 3`e 7` da cadeia fitil contribuem para a formação de isômeros cis/trans. A atividade antioxidante da vitamina E é a sua função mais divulgada estando associada a prevenção de doenças crônicas como o câncer. Figura 8. Estrutura dos tocoferóis. 9 Figura 9 . Estrutura dos tocotrienóis. Metabolismo A absorção dos tocoferóis é ineficiente. Somente cerca de 20 a 40% do α-tocoferol ingerido são absorvidos. A eficiência na absorção da vitamina E é aumentada pelo concomitante consumo de gordura na dieta. A absorção máxima ocorre no intestino delgado e depende de emulsificação, solubilização, difusão através da camada de água, permeação pelos eritrócitos, incorporação as partículas de lipoproteínas e transporte da mucosa para a circulação. Triacilgliceróis de cadeia média parecem colaborar com a absorção da vitamina E. Já os ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa podem prejudicar este processo, um vez que aumentam a possibilidade de ocorrência de oxidação lipídica, destruindo o nutriente. Funções Uma das principais funções da vitamina E é a sua função antioxidante. A oxidação lipídica é um dos mais sérios problemas na indústria alimentícia, causando perda na qualidade nutricional, alteração de cor, odor e sabor. Pode ainda comprometer a segurança do alimentos, já que há formação de produtos secundários, embora não se saiba ao certo qual a extensão da oxidação nem a quantidade necessária de produtos formados para produzir efeitos maléficos. A vitamina E é um dos antioxidantes mais eficientes, reagindo 200 vezes mais rápida com um radical peroxila (ROO) que um antioxidante sintético como BHT. Esta velocidade é suficientemente rápida para impedir a reação deste radical com outro ácido graxo insaturado, sendo que uma pequena quantidade desta vitamina pode proteger grande quantidade de ácido graxo. Funções não antioxidantes são atribuídas aos isômeros α, γ, δ- tocoferóis e tocotrienóis, mas não ao β- tocoferol. Atuam na regulação da expressão de certos genes das células do músculo liso, impedindo que as paredes dos vasos sangüineos fiquem grossas. Carências Observou-se que a deficiência causa problemas de fertilidade, necrose no fígado, fibrose pancreática, anemia hemolítica. Excesso Não há evidências de problemas relacionados ao excesso de vitamina E. Fontes A vitamina e é sintetizada somente por plantas, sendo os óleos vegetais as principais fontes. Neste óleos os isômeros mais abundantes são α e o γ- tocoferol. Esta difundida em tecidos de plantas e animais como ovos, leite e fígado. Neste alimentos, o α-tocoferol é o principal isômero responsável pela atividade de vitamina E. Efeitos do processamento e estocagem A vitamina E é muito estável ao calor, não sendo destruída durante o cozimento normal de carnes e verduras. Estudos verificaram que a atividade de água é um fator importante na estabilidade do α-tocoferol, quanto maior o seu valor, maior a degradação. Durante o período de estocagem, verificou-se que na grande maioria dos alimentos tem- se uma perda de 30-50% em períodos de três a seis meses. 10 4. Vitaminas Hidrossolúveis 4.1. Vitamina C É o nome dado ao ácido ascórbico, é uma vitamina hidrossolúvel, sintetizada por plantas e por quase todos os animais exceto os humanos, primatas, alguns roedores e pássaros. Assim, para esses, ela deve ser adquirida da dieta. O termo vitamina C é usado para descrever genericamente todos os compostos que apresentam quantitativamente a atividade biológica do ácido ascórbico. O composto natural com a atividade da vitamina C é o ácido L-ascórbico. Ácido L-ascórbico é o nome trivial para L-treo-2-hexenona-1,4-lactona. Existem dois pares enantiômeros do ácido ascórbico: ácido L- e D- ascórbico e ácido L- e D- isoascórbico, e ácido L-isoascórbico, sendo que esses dois últimos não apresentam a atividade da vitamina C e não ocorrem na natureza. Já o ácido D- isoascórbico, epímero do ácido L-ascórbico, é conhecido como eritórbico e não é encontrado em produtos naturais, exceto pela sua ocorrência em certos microorganismos. O ácido eritórbico possui propriedades redutoras similares a do ácido L-ascórbico, mas somente 5% da atividade vitamínica. A vitamina C ocorre naturalmente em alimentos na forma reduzida do ácido L-ascórbico. Seu produto de oxidação inicial é o ácido dehidroascórbico, sendo que ambos apresentam atividade vitamínica. Apresenta características ácidas e forte agente redutor. Figura 10 . Estrutura química do ácido L-ascórbico e deidro-ascórbico. Metabolismo È uma molécula ácida com forte atividade redutora, derivada de açúcares (hexoses) e é um componente essencial da maioria dos tecidos. Ela pode ser sintetizada a partir de açúcares tais como glicose, sendo final no caminho bossintético é a L-gulonolactona oxidase. O ácido L-ascórbico é facilmente absorvido no intestino humano por um mecanismo ativo e provavelmente por difusão é transportado pelo sangue. Esta vitamina é armazenada até certa quantidade em tecidos como fígado e baço e provavelmente existe um controle dos níveis séricos e teciduais. Funções A vitamina C atua na fase aquosa como excelente antioxidante sobre os radicais livres. Neste sentido, ela participa do sistema de proteção antioxidante e dentre suas várias funções está a de reciclar a vitamina E. A vitamina C é necessária para a produção e a manutenção do colágeno, participando na hidroxilação da prolina formando hidroxiprolina. É essencial para a oxidação da fenilalanina e da tirosina e para a conversão de folacina em ácido tetra- hidrofólico. Usada em carnes e derivados, como agente redutor, para diminuir a concentração de nitritos, em panificação é usada como melhoradora de farinha. Carências A principal deficiência é o “escorbuto”, e a maioria dos sintomas podem ser relacionados com a incapacidade de biosintetizar colágeno normal (tecido conjuntivo defeituoso). Os sintomas envolvem dificuldade de cicatrização, hemorragias internas, dores articulares, gengivas doloridas e esponjosas, dentes frouxos e anemia. Desempenha importante papel na hidroxilaçãoda dopamina à noradrenalina. É importante na absorção intestinal de ferro. Fontes 11 A sua distribuição nos alimentos é bem conhecida, sendo as frutas cítricas, vegetais verde frescos, batatas (pele) e tomates as fontes mais ricas com grandes variações nos mesmos. Excesso Em indivíduos sensíveis alguns apresentam náuseas, diarréias, cálculos renais e até dependência. Efeitos do processamento e estocagem A vitamina c é muito susceptível a oxidação química e enzimática que ocorrem durante o processamento, cozimento e estocagem dos alimentos. Por isso, grande quantidade de vitamina C está presente nas dietas na forma de ácido dehidroascórbico. Estudos demonstraram que enzimas de plantas, incluindo as fenolases (polifenoloxidase), as citocromo oxidases e as peroxidases são indiretamente responsáveis pelas de vitamina C. A oxidação química do ácido ascórbico é diminuída se durante o processamento é feita uma deaeração ou passagem de um gás inerte. A vitamina C é muito estável em alimentos embalados em que foi retirado o oxigênio do espaço livre e estocados a baixa temperatura e não expostos à luz. Os sulfitos e metassulfitos, são adicionados a sucos de frutas ou bebidas como fonte de SO2, exercem efeito estabilizante sobre a vitamina C. A adição de antioxidantes como butilhidroxinizol (BHA), butilhidroxitolueno (BHT) e propilgalato também protegem a vitamina. A vitamina C do leite colhido recentemente se apresenta em grande parte na forma de ácido ascórbico, mas ele é rapidamente oxidado pelo oxigênio nele contido. Se o leite está exposto à luz, o processo de oxidação é acelerado devido ao efeito catalítico do lumicromo e lumiflavina produzidos pela destruição fotoquímica da riboflavina. Durante o tratamento do leite por altas temperaturas em tempos curtos e ultra altas temperaturas em tempos curtos, ocorre perda de 20% da atividade vitamínica C. 4.2. Tiamina As substâncias pertencentes ao grupo “B” ou complexo vitamínico B apresentam propiredades biológicas comuns e compostos químicos diferentes, muitas vezes as deficiências no organismo estão associadas não somente a uma vitamina deste complexo, mas a várias. A importância das mesmas reside no fato de muitas atuarem como coenzima em várias reações enzimáticas. A tiamina é também conhecida como vitamina B1, aneurina, orizarina, estando largamente distribuída na natureza em animais e vegetais. Figura 11. Estrutura química da tiamina. Metabolismo O mecanismo de absorção da vitamina B1 não é completamente entendido. Quando ingerida em baixas concentrações, a tiamina é absrovida no intestino delgado por um processo de transporte ativo, saturável, envolvendo a adenosina trifosfatase dependente de sódio (ATPase). A maior absorção ocorre no duodeno. A quantidade de tiamina depositada varia de órgão para órgão. Assim, a ordem decrescente quanto à preferência desse acúmulo é: coração>rins>fígado>cérebro. Durante os períodos de baixa ingestão de tiamina o cérebro é o último tecido a perder seus estoques. Funções Atua como coenzima, é essencial ao funcionamento do sistema nervoso, desempenha papel no metabolismo dos cetoácidos, participa na descarboxilação enzimática do ácido pirúvico. Carência Ocorre devido a ingestão de dietas com base em arroz polido. A manifestação principal é o beribéri e a polineurite, doenças que apresentam perturbações no sistema nervoso, hipertrofia do coração e até mesmo morte por 12 falha cardíaca. No beribéri adulto observa-se pele seca, lesões cutâneas, irritabilidade, pensamento alterado e paralisia progressiva. Observou-se na Tailândia, onde é comum a ingestão de pescado cru fermentado, a presença de uma enzima a tiaminase cuja a ação destrutiva sobre a tiamina causa a carência da mesma em dietas com níveis adequados. Este fato é agravado pelo costume dos tailandeses de mascarem folhas de chá, ricas em compostos polifenólicos, onde estes combinam-se com a tiamina inativando-a. Excesso Sinais de toxicidade são evidentes dependendo da dose e/ou via de administração. Em humanos, doses orais elevadas não são deletérias, pois o excesso é eliminado rapidamente na urina. Altas doses via parenteral ou intravenosa podem ser tóxicas, levando até à morte, como já observado em animais. Fontes Está amplamente distribuída na natureza, tanto em animais como vegetais apesar de pequenas quantidades. As quantidades máximas estão nos alimentos ricos em carboidratos ou associados ao intenso metabolismo dos mesmos, sendo boas fontes as leveduras, gérmen de trigo, farelo de arroz, cereais integrais, sementes de leguminosas, carne de porco. Efeitos sobre o processamento e estocagem A sensibilidade da tiamina frente ao calor e álcali foi reconhecida logo após a sua descoberta. Alguns fatores contribuem para a sua destruição como: temperatura, pH, oxidação frente ao peróxido de hidrogênio, ao iodo, ao tiol, dessulfuração causada por aminoácidos, as reações com aldeídos, aminas, ácido fosfórico, ésteres, carboidratos, metais, destruição por irradiação. A tiamina é uma das vitaminas mais termolabéis. Grandes perdas são observadas tanto no cozimento doméstico quanto no processamento comercial. Assim, a tiamina, ao lado do ácido fólico e da vitamina C, pode ser um indicador da severidade do tratamento térmico em alimentos, pois se sua retenção for alta, provavelmente a dos demais nutrientes também o será. 4.3. Riboflavina Também conhecida como vitamina B2, foi descoberta em 1920, tendo sido inicialmente caracterizada como um fator resistente a latas temperaturas. Como as demais vitaminas do complexo B no organismo desempenha papel como coenzima em uma diversidade de reações bioquímicas, atuando como intermediária na transferência de elétrons em reações de óxido-redução. Os componentes da vitamina B2 são moléculas formadas por um anel isoaloxazina com uma cadeia ribitol chamada 7,8- dimetil-10-(1´-D- ribitil)-isoaloxazina. Na natureza, a riboflavina é encontrada na forma livre e também de duas formas consideradas principais: como flavina mononucleotídeo ou riboflavina-5´-fosfato e como flavina adenina dinucleotídeo (FAD) ou riboflavina -5´-adenosil-difosfato. Estes dois constituem o grupo prostético de enzimas respiratórias conhecidas como “ flavoprpoteínas” ou podem ser encontrados livres como coenzimas. A riboflavina é bastante estável ao calor, ar e oxigênio, sendo sensível a luz e pH alcalino (sofre clivagem no ribitol originando lumilactoflavina). Cristaliza em agulhas amarelas que se fundem a 282ºC, com decomposição. Solúvel em água e etanol, e bastante solúvel em soluções alcalinas. Figura 12. Estrutura química da Riboflavina. 13 Metabolismo As formas FAD e FMN ligadas às proteínas são liberadas nas condições ácidas do estômago. No intestino delgado são hidrolisadas para a forma livre pela ação de enzimas. A absorção, que ocorre principalmente no íleo superior, envolve um processo ativo dependente de sódio. No interior das células da mucosa intestinal, a riboflavina é fosforilada por ação da flavoquinase formando a FMN. A FMN, então entra pelo sistema porta e se liga à albumina plasmática, sendo transportada para o fígado, onde é convertida à FAD. Esta é a principal forma de estocagem, representando 70 a 90% da vitamina no organismo, sendo sua concentração 5 vezes maior que a da FMN e 50 vezes maior que a da riboflavina livre. Os ácidos biliares contribuem com a absorção da vitamina B2. Funções É importante cofator de reações enzimáticas. O FMN e o FAD participam em reaçõesde oxi-redução, sendo o núcleo o aceptor/doador de elétrons dos substratos oxidados e reduzidos, estas reações tem lugar nas mitocôndrias nos complexos processos respiratórios. Carência Sua deficiência causa doenças que se manifestam por dermatite, inflamação da língua (glossite, aspecto liso e avermelhado) e boca (queilose) e em casos mais graves no aparelho digestivo. Fadiga e lesões na língua e boca. Excesso Quanto a sua toxicidade não há relatos de efeitos tóxicos a altas doses. Fontes A riboflavina está amplamente distribuída na natureza, em quase todos os tecidos biológicos, apesar de ser em pequenas quantidades, principalmente na forma de nucleotídeo. São boas fontes a carne, em especial fígado, leite, queijo, levedura de cerveja desidratada, extratos de levedura, farinha de trigo integral, ovos, vegetais de folhas verdes. Efeitos do processamento e estocagem A riboflavina é uma das vitaminas mais resistentes ao calor. É estável durante o aquecimento e o cozimento de alimentos, desde que protegida da luz. A fotodegradação da riboflavina depende da intensidade da luz, do tempo de exposição, da temperatura, e da efetividade da proteção da embalagem utilizada. Estudos evidenciaram que altas temperaturas dos processamentos de alimentos geram perdas de 18 a 30%. A estocagem gera perdas de em média cerca de 10% em 10 dias. 4.4. Niacina A niacina desempenha papel indispensável nas reações de óxido-redução envolvidas no catabolismo da glicose, dos ácidos graxos, das cetonas corporais e dos aminoácidos, sendo portanto, imprescindível para o desenvolvimento e a manutenção corporal. Ácido nicotínico e nicotinamida são as duas principais formas da niacina existentes nos alimentos. Em tecidos vivos a nicotinamida é a porção ativa das coenzimas NAD (nicotinamida-adenina-dinucleotídeo) e NADP (nicotinamida-adenina-dinucleotídeo-fosfato). Nos alimentos a niacina está presente como ácido nicotínico (maioria das plantas) e nicotinamida (tecidos animais), ocorrendo predominantemente na forma ligada a outros compostos. A niacina é composta pelo ácido nicotínico (3-ácido carboxílico piridina) e nicotinamida (3-carboxamida piridina). Figura 13 . Estrutura química de ácido nicotínico e nicotinamida. O ácido nicotínico pode ser sintetizado pela construção de um anel de piridina ou oxidação de piridinas substituídas. A nicotinamida pode ser sintetizada pela aminólise de ésteres do ácido nicotínico. 14 Metabolismo O metabolismo da niacina é extremamente complexo. O triptofano pode ser convertido a ácido nicotínico e nicotinamida. As duas formas da niacina, quando ingeridas através da dieta, possuem diferentes caminhos para transformação nas formas coenzimáticas. Niacina é amplamente transformada após sua ingestão. No entanto, os compostos excretados são diferentes quando se compara a vitamina administrada em doses farmacológicas com aquela ingerida através da dieta. As formas predominantes da niacina na maioria dos alimentos de origem animal, NAD e NADP, parecem ser digeridas para liberar nicotinamida, que é a forma da vitamina absorvida. Ambas as formas coenzimáticas podem ser degradadas pela enzima da mucosa intestinal, NADP glicohidrolase, que cliva os nucleotídeos em nicotinamida e ADP-ribose. Os nucleotídeos de nicotinamida são hidrolisados no intestino delgado e a nicotinamida liberada é absorvida por difusão facilitada e transportada até o fígado juntamente com o ácido nicotínico e o triptofano, onde são convertidos a NAD com a participação da vitamina B6. A niacina é encontrada em muitos tipos de alimentos em formas que não são liberadas através da digestão. Em grãos, a niacina está presente na forma de complexos covalentemente ligados com pequenos peptídeos e carboidratos A niacina esterificada nestes complexos normalmente não é disponível. Contudo, sua biodisponibilidade pode ser melhorada substancialmente pela hidrólise ácida. Funções Fazem parte das enzimas desidrogenase I e II, importantes em várias reações enzimáticas de oxidação. Carências A deficiência causa pelagra (doença dos três D – dermatite, diarréia, demência) podendo levar a morte. Inicialmente, foi associada a utilização de alimentos a base de milho, porém descobriu-se que alimentos processados em condições alcalinas a niacina ligada, não disponível, é liberada pelo aquecimento. Excesso Essencialmente não é tóxica, exceto pelo efeitos colaterais resultantes das doses acima de 100 mg. Algumas pessoas mais sensíveis podem experimentar queimação ou prurido na pele. Fontes Em geral está distribuída na natureza,, sendo a carne (fígado) uma fonte rica de niacina, também as frutas, verduras, cereais integrais, grãos não refinados e enriquecidos, sementes leguminosas, sendo a maior parte encontrada no gérmen. Em alguns cereais está fortemente unida a hemiceluloses, não sendo liberada durante a digestão. Do ponto de vista farmacológico o uso de amida é preferível ao do ácido livre, que é menos tolerado pelo organismo humano. Efeitos do processamento e estocagem A niacina possui, geralmente, uma excelente estabilidade ao calor e à luz na faixa inteira de pH dos alimentos. Contudo, deve ser lembrado que, sendo uma vitamina hidrossolúvel, a niacina pode ser perdida por lixiviação no branqueamento, nas etapas de higienização e nos sucos resultantes da cocção dos alimentos. A niacina assim como seu aminoácido precursor, é estável durante o processamento comercial, estocagem e cozimento doméstico dos alimentos. Perdas de 25-30% ocorrem durante a maturação da carne devido a alterações bioquímicas, mas nenhuma perda significante foi detectada durante ao congelamento subseqüente, sendo também mais longo o tempo de cocção destas amostras quando comparadas com aquelas assadas no estado descongelado. O processo de cocção por extrusão pode causar destruição e assim reduzir os teores de niacina nos produtos. As condições de estocagem dos alimentos tem uma influência decisiva sobre a qualidade e o conteúdo de vitaminas. Por causa da susceptibilidade de várias vitaminas é necessário utilizar baixas temperaturas de estocagem, além de estocar os produtos por curtos períodos de tempo. 4.5. Ácido Pantotênico O ácido pantotênico ou vitamina B5 é uma vitamina hidrossolúvel do complexo B e ocorre em tecidos animais e vegetais. Esta enzima ocorre primeiramente ligada como parte da coenzima A (Côa) e da proteína carregadora de grupos acila (AVP), podendo ainda ser encontrada livre, na forma ácida, em vários tecidos. Como é um componente da coenzima A, o ácido pantotênico é um composto essencial para várias reações que envolvem liberação de energia a partir dos carboidratos, gorduras e aminoácidos. 15 Quimicamente é formado por um hidroxiácido e um aminoácido, unidos por ligação peptídica. Na forma pura é um óleo viscoso amarelo-claro, solúvel em água, acetato de etila e ácido acético, insolúvel em benzeno e clorofórmio. Instável ao calor, pH ácido ou alcalino, dando por hidrólise dois ácidos, estável em soluções neutras, podendo ser armazenado por longo período. Figura 14 . Estrutura química do ácido pantotênico. Metabolismo O papel desempenhado pelo ácido pantotênico no metabolismo é a sua incorporação à coenzima A. Como parte da coenzima A, o ácido pantotênico participa na transferência do grupo acetil e serve como doador ou receptor de hidrogênio. A coenzima A funciona como carregadora de grupos acila nas reações enzimáticas envolvidas na síntese de ácidos graxos, ésteres e colesterol, na oxidação de ácidos graxos, piruvato e cetoglutarato e na acetilação biológica. Funções Componente da coenzima A, que está envolvida em reações enzimáticas de acetilação. CarênciasObservou-se dermatite (frangos) e embranquecimento dos pelos (ratos). Em humanos a deficiência causa dores de cabeça, cansaço, retardo no crescimento e prejuízos, porém não está bem caracterizada e sua necessidade não foi estabelecida. Excesso Não há efeitos tóxicos conhecidos. Fontes Apresenta ampla distribuição, em geral em concentrações de 0,2-0,5 mg/100g, níveis aceitos como suficientes para a dieta. O fígado apresenta altas concentrações da mesma. As leveduras são a fonte principal contendo 20mg/100g. É encontrado sob diversas formas: pantotenol apresenta maior estabilidade em produtos líquidos, o pantotenato de cálcio demonstra boa estabilidade em misturas secas (cereais matinais). Em geral tem boa retenção em produtos de panificação. Observaram-se perdas significativas durante o processamento de alimentos, devida a lixiviação, porém sabe- se que certo grau de decomposição é devido ao aquecimento em condições ácidas ou alcalinas. Efeitos do processamento e estocagem Apresenta boa estabilidade na maioria dos alimentos frente ao processamento, mas é suscetível a lixiviação no branqueamento de vegetais no cozimento doméstico. 4.6. Ácido Fólico É o nome que recebem um grupo de substâncias intimamente relacionadas e amplamente distribuídas, cuja atividade vitamínica é semelhante. As várias enzimas dos folatos facilitam a transferência de unidades de carbono a partir de moléculas doadoras em importantes processos de biossíntese, que levam a formação de metionina, purina e pirimidina. Elas também são mediadoras da interconversão de serina e glicina e participam do catabolismo da histidina. É encontrado com diferentes composições químicas dependendo da origem, mas todos contendo ácido pteróico ligado a uma molécula de ácido glutâmico. Quimicamente compreende uma pteridina, um ácido p-aminobenzóico e um ácido glutâmico. Os folatos de ocorrência natural são um grande grupo de derivados vindos da redução e substituição de estruturas de um carbono. Os folatos estão disponíveis com uma ou mais cadeias laterais: mono-, oligo-, e poliglutamatos, juntos conhecidos como folatos totais. 16 Figura 15. Estrutura química do ácido fólico. Metabolismo O folato atua como coenzima, em processos de redução e de transformação de unidades de carbono, incluindo nucleotídeos e certos aminoácidos. Os processos metabólicos que necessitam de folato são influenciados pela ingestão desta vitamina e de outros nutrientes essenciais. A ingestão adequada de folato é vital para a divisão celular e para a homeostase devido ao papel essencial das folato-coenzimas na síntese do ácido nucléico, na regeneração da metionona e no lançamento, oxidação e redução de unidades de carbono necessárias para o metabolismo normal. Funções Atuam na biossíntese da pirimidina e da purina e, assim, na síntese de DNA e na divisão celular. A função bioquímica dos folatos é a interconversão de estruturas com uma unidadede carbono durante o metabolismo intermediário. Carências É caracterizada por atraso no crescimento e anemia megaloblástica, a qual é resultante da diminuição da síntese de DNA nas células precursoras eritropoiéticas. Excesso Não há efeitos tóxicos conhecidos, apesar de algumas pessoas terem apresentado reações alérgicas na pele. Fontes È encontrado em vegetais de folhas verdes, fígado, feijão e cereais integrais. Efeitos do processamento e estocagem Perdas de ácido fólico (20-75%) ocorrem pela migração dos folatos na água de cozimento e pela destruição dos folatos sensíveis ao oxigênio. Em condições aeróbicas, a destruição da maioria dos folatos foi significativa sob aquecimento a 100ºC durante 10 minutos ou a 23ºC durante 1 hora, para tetrahidrofolato. Os folatos reduzidos são provavelmente mais estáveis nos alimentos devido às condições relativamente anaeróbias e porque eles permanecem protegidos da luz. 4.7. Biotina A Biotina é um composto nitrogenado. A participação desta vitamina como grupo prostético de enzimas responsáveis por reações de carboxilação está amplamente documentado. Estas reações ocupam posições chave em processos bioquímicos vitais, tais como a síntese de ácidos graxos, a glucogênese e o catabolismo de vários aminoácidos de cadeia ramificada. A biotina foi isalada na forma de um metil éster a partir da gema de ovo, de fígado de bovinos e do leite. A determinação estrutural completa mostrou que a biotina é o ácido 2´-ceto-3,4-dimidazolido-2-tetrahidrotiofenil valérico. Em tecidos animaise vegetais, apenas uma pequena parte da biotina presente ocorre na forma livre. A maioria é 17 covalentemente ligada à estrutura proteíca (apoenzima) de enzimas dependentes da biotina através de uma ligação amida entre o grupo carboxil da biotina e o grupo ε-amino do resíduo de lisina. A proteólise da enzima libera um fragmento solúvel em água denominado biocitina, o qual é biologicamente ativo. Figura 16. Estrutura química da biotina. Metabolismo Uma grande variedade de microorganismos é capaz de sintetizar a biotina. A biotina dietética existe na forma livre e ligada. A biotina ligada a proteínas é digerida no trato intestinal à biocitina. Apenas a enzima biotinidase, que foi detectada na maioria dos tecidos de mamíferos, catalisa a hidrólise da biocitina, formando biotina e lisina livre. Sabe-se muito pouco sobre a absorção da biotina pelo intestino. Funções A biotina atua como grupo prostético de muitas enzimas que catalisam reações de carboxilação como por exemplo a conversão do piruvato em oxalacetato. Atua na formação de gorduras e utilização de CO2. Carência A biotina não apresenta sinais de deficiência no homem ou animais, exceto em condições artificiais de laboratório. A única deficiência conhecida é a resultante da ingestão de grandes quantidades de ovos crus, apresentando anemia, dermatite, glossite, perda de apetite e náuseas. A clara contém uma glicoproteína a “avidina” que forma complexos com a biotina na cocção é desnaturada. Excesso Não há registros de toxicidade. Fontes Apesar de estar presente nos alimentos em pequenas quantidades, este parece ser suficiente na dieta. É facilmente sintetizada no trato intestinal. A geléia real é sua melhor fonte, sendo encontrada também no fígado, rins leite e ovos. Efeitos do processamento e estocagem Em vegetais, nos quais uma parte significativa da biotina presente não está ligada, a perda da vitamina pode ocorrer durante a higienização e o branqueamento realizados em processos industriais. O envase de cenouras, cogumelos, ervilhas, espinafre e tomates resulta em perdas de 40-78%, em contraste com o envase de aspargos, com 0% de perda. Leite evaporado e em pópodem ter perdas de 10-15% durante o processamento. Em alimentos infantis, observou-se uma redução de aproximadamente 15% no conteúdo de biotina após 6 meses de estocagem. O cozimento de alimentos pode converter uma porção significativa de biotina em produtos de oxidação (sulfóxido e sulfona), com a conseqüente perda de atividade da vitamina. 4.8 Vitamina B6 Vitamina B6 é o termo genérico empregado para designar seis compostos hidrossolúveis que apresentam qualitativamente a mesma atividade biológica. No organismo funciona como coenzima para diversas enzimas, estando envolvida com uma maior variedade de reações que a maioria das vitaminas. Os homólogos da vitamina B6 são os derivados do 3-hidroxi-2-metilpiridina, que diferem entre si quanto ao grupo substituinte no carbono da posição 4. Desta forma, temos a piridoxina ou piridoxol, o piridoxal, e a piridoxamina, cada um com sua respectiva forma esterificada: a piridoxina-5´-fosfato, o piridoxal-5`-fosfato e a piridoxamina-5´-fosfato. Em alimentosde origem vegetal é encontrada na forma de glicosídeo da piridoxina. A forma mais ativa da vitamina é o piridoxal, sendo encontrada nos alimentos em três formas distintas, todas sem o grupo fosfato: - piridoxina, predomina nos alimentos de origem vegetal, base livre, solúvel em água, etanol acetona e propileno, glicol, insolúvel em éter e clorofórmio, decompõe-se a 205-212ºC. - piridoxal, é uma base, ponto de fusão 165ºC, com decomposição, solúvel em água e etanol; 18 - piridoxamina, carácter básico, ponto de fusão 226-227ºC, solúvel em água e etanol. Figura 17 . Estruturas químicas da vitamina B6. Metabolismo As diversas formas de vitamina B6 são absorvidas principalmente no jejuno por difusão passiva, após a defosforilação da formas fosforiladas pelas fosfatases alcalinas intestinais.Estes compostos são transportados para o fígado, onde são convertidos às respectivas formas fosforiladas. O produto final do metabolismo da vitamina B6 é o ácido-4-piridóxico, que é seu principal metabólito. Uma enzima aldeído oxidase presente no fígado e rins é responsável por esta conversão. Funções Atua como coenzima em reações enzimáticas. É requerida por uma grande variedade de enzimas envolvidas com a interconversão de aminoácidos, na síntese de aminoácidos não essenciais, no metabolismo de aminoácidos, na síntese de aminoácidos não essenciais, no metabolismo de aminoácidos presentes em quantidades além das necessidades para a síntese de proteínas, na síntese de aminas que atuam como neurotransmissores. A vitamina B6 está envolvida na conversão do triptofano para niacina, no metabolismo do ácido fólico e da vitamina B12. Também regula a ação de hormônios esteróides como a progesterona e testosterona. Carência Os sintomas apresentados são atrofia de órgãos, falta de crescimento, problemas metabólicos, anemia, lesões dérmicas e convulsões. Excesso Doses diárias de 2-10 gramas podem causar distúrbios neurológicos. Possíveis sintomas de overdose de B6 são: inquietação noturna. Fontes Fontes ricas são carne, gema de ovo, gérmen de trigo, milho e em menor quantidade o leite e derivados. Efeitos durante o processamento e estocagem Estudos verificaram que a vitamina B6 é uma das vitaminas mais sensíveis ao calor, cujas perdas variam de 0 a 20% , dependendo do tipo de tratamento térmico utilizado. Altas perdas de vitamina B6, foram verificadas durante a estocagem, podendo chegar até 96% após 20 semanas. 4.9 Vitamina B12 Também conhecida como cobalamina, fator antianemia perniciosa e fator extrínseco. É um fator importante intermediário no ciclo dos ácidos tricarboxílicos, sendo essencial para a degradação de ácidos graxos e aminoácidos. A estrutura química é a mais complexa de todas. A principal característica é o anel “corrina” semelhante ao sistema porfirínico, porém difere em dois aspectos: os substituintes do anel são principalmente amidas e o átomo de metal é o cobalto. É pouco solúvel em água, decomposta pela ação de ácidos fortes, água e luz. Em pH de 4-6 é estável, podendo ser aquecida sob pressão, perde atividade sob exposição solar. 19 As principais cobalaminas conhecidas são a hidroxicobalamina, a adenosilcobalamina, a metilcobalamina. A molécula de cobalamina é constituída de um átomo de cobalto central rodeado por anéis substituídos com radicais metil, acetamida e propionamida. Figura 18 . Estrutura química da vitamina B12. Metabolismo A vitamina B12 é absorvida por dois mecanismos: transporte ativo, envolvendo uma proteína específica chamada fator intrínseco e por difusão simples. As cobalaminas ingeridas são liberadas de sua associação com as proteínas pela ação do suco gástrico e enzimas no estômago e então ligadas a uma proteína específica secretada pelas glândulas salivares. Ao contrário das outras vitaminas hidrossolúveis , a vitamina B12, é esticada ligada a proteínas no sangue e outros tecidos, principalmente no fígado. Funções É necessária para a formação dos glóbulos vermelhos, nervos e várias proteínas; participa do metabolismo através de duas enzimas: adenosilcobalamina e metilcobalamina. Carência É observada com mais freqüência entre os adeptos de dietas extremistas, como o vegetariano. A deficiência clássica é a anemia perniciosa que é devida a uma incapacidade de absorção da vitamina, os portadores desta anemia são incapazes de sintetizar uma proteína rica em carboidratos, conhecida como fator intrínseco, a qual é secretada em condições normais pela mucosa gástrica e forma complexos com a vitamina que facilita sua absorção no intestino delgado. Excesso Não se conhece efeitos adversos. Fontes A distribuição nos alimentos é menos abundante, porém as pequenas quantidades são adequadas. As bactérias são as únicas capazes de sintetizá-la motivo pelo qual nunca é encontrada em vegetais superiores. São consideradas boas fontes: fígado, risn, leite integral, ovos, ostras, camarão fresco, carnes (porco, frango) e sardinhas. É empregada em cereais matinais (enriquecimento), massa do pão do forneamento e bebidas, com boa estabilidade. Efeitos do processamento e estocagem As cobalaminas são geralmente resistentes ao processamento térmico e cocção dos alimentos em meios não alcalinos. Perdas reduzidas são encontradas na cocção de carnes onde os sucos são utilizados, o que indica que a vitamina, sendo hidrossolúvel, é extraída durante os processos de cocção em água. As formas coenzimáticas da vitamina B12 são sensíveis à luz e largamente convertidas a hidroxicobalaminas, mas não há perdas da atividade vitamínicas. 20 A tabela abaixo refere-se a um panorama geral da estabilidade das diferentes vitaminas frente aos agentes de degradação. TABELA 2. Estabilidade relativa das vitaminas a vários agentes de degradação. Vitamina Calor pH neutro pH ácido pH alcalino Oxigênio Luz Vitamina A I E I E I I Vitamina D I E E I I I Vitamina E I E E E I I Vitamina K E E I I E I Vitamina B1 I I E I I E Vitamina B2 I E E I E I Vitamina B6 I E E E E I Vitamina B12 E E E E I I Niacina E E E E E E Biotina I E E E E E Àcido pantotênico I E I I E E Ácido fólico I I I E I I Vitamina C I I E I I I Referências Bibliográficas: BOBBIO, F. O; BOBBIO, P.A. Introdução à química de alimentos. 3º ed. São Paulo: Varela, 2003. 238p. CARVALHO, P. R.N. Análise de vitaminas em alimentos. Campinas: Ed. ITAL, 1993. 81 p. COULTATE, T.P. Alimentos – Química de sus componentes. Zaragoza: Acribia,1984. 199p. CORREIA, L. F. M. et al. Efeitos do processamento industrial de alimentos sobre a estabilidade de vitaminas. Alim. Nutr. V.19, n.1, p. 83-95, 2008. HENDLER, S. S. A enciclopédia de vitaminas e minerais. Rio de Janeiro: Campus, 1994. 576p. MINDELL, E. Vitaminas – guia prático das propriedades e aplicações. São Paulo: Melhoramentos, 1996. 350p. MACHADO, M. R. G. Apostila Vitaminas. Pelotas: UFPEL, 1999. 15f. PENTEADO, M.De V. C. Vitaminas – aspectos nutricionais, bioquímicos, clínicos e analíticos. Barueri: Manole, 2003. 612p. 21