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Professora: Lara Lima Seccadio Carboidratos Profª Lara Lima Seccadio 1 Carboidratos Constituem mais de 90% da matéria seca das plantas abundantes, amplamente disponíveis e de baixo custo. Nos alimentos podem estar naturalmente ou ser adicionados Apresentam muitas estruturas moleculares, tamanhos e configurações diferentes, com variadas propriedades físicas e químicas, diferindo no seu efeito fisiológico São passíveis de modificações químicas e bioquímicas ampliando suas aplicações Amido, lactose e sacarose são as formas diferíveis pelo indivíduo saudável suprindo de 70-80% das calorias da dieta humana. Carboidratos Maioria dos compostos de carboidratos naturais produzidos por organismos vivos é formada por oligômeros (oligossacarídeos) ou polímeros (polissacarídeos) de açucares simples e modificados. Despolimerização natural Origem dos carboidratos de baixa massa molecular Carboidratos Dois grandes grupos: Poliidroxialdeídos e poliidroxicetonas Glicose (aldose) Frutose (cetose) Monossacarídeos São moléculas de carboidratos que não podem ser divididas em moléculas mais simples por hidrólise. São unidades monoméricas, que unidas, formam estruturas maiores (oligossacarídeos e polossacarídeos) Compostos sólidos, sem cor, cristalinos, solúveis em água e insolúveis em solventes apolares, e a maioria apresenta sabor doce. Podem ser convertidos em estruturas menores por hidrólise Monossacarídeos D-glicose glicose encontrada de forma natural carboidrato orgânico mais abundante Figura 1. Molécula da D-glicose (cadeia aberta ou estrutura acíclica) Fonte: Fenema (2010) Demais monossacarídeos Variam na sua estrutura carbônica mas são a mesma molécula Oligossacarídeos Contém entre 2 e 10 e, dependendo da definição, entre 2 e 20 unidades de açúcar, unidas por ligações glicosídicas. É o estabelecimento de uma ligação química entre dois ou mais carboidratos com liberação de água para o meio Mais de 20 unidades é um polissacarídeo! Como ocorre?!? Oligossacarídeos Tanto os poliidroxialdeídos como as poliidroxicetonas podem ter seus grupamentos químicos (carbonilas) reagidos com álcoois. E dependendo da quantidade de substituintes nessas carbonilas, pode-se formar derivados hemiacetais/acetais para aldeídos e hemicetais/cetais para cetonas. Exemplo com aldeídos Carbonila Carbonila desfeita! Quando é incorporado um novo radical no carbono da carbonila Dessa maneira, dois radicais estão ligados ao carbono. Três radicais distintos ligado ao carbono da carbonila Oligossacarídeos Tanto os poliidroxialdeídos como as poliidroxicetonas podem ter seus grupamentos químicos (carbonilas) reagidos com álcoois. E dependendo da quantidade de substituintes nessas carbonilas, pode-se formar derivados hemiacetais/acetais para aldeídos e hemicetais/cetais para cetonas. Exemplo com cetona Oligossacarídeos Composto com duas unidades monossacarídica dissacarídeos Maltose, Lactose e Sacarose Maltose Produzida pela hidrólise do amido Encontrada no leite e presente em oligossacarídeos superiores; fonte primária de carboidratos para mamíferos Lactose São açucares redutores! Oligossacarídeos Composto com duas unidades monossacarídica dissacarídeos Lactose Lactose estimula a absorção intestinal e a retenção de cálcio, não sendo digerida até atingir o inestino delgado, onde está a lactase catalisa a hidrólise em monossacarídeos que são rapidamente absorvidos, entrando na corrente sanguínea. Lactose parcialmente hidrolisada, ou ainda, se não houver hidrólise síndrome clínica intolerância a lactose (deficiência de lactase) Intolerância a lactose Em função da deficiência de lactase, parte da lactose persistirá no lúmen do intestino delgado a presença de lactose tende a atrair fluidos para o lúmen por osmose esse fluido produz distensão abdominal e cólicas. Do intestino delgado a lactose passa para o intestino grossso fermentação bacteriana (ácido láctico e outros ácidos de cadeia curta) pH irritação do colo aumento da movimentação do conteúdo intestinal. Protutos gasosos inchaço e cólicas Sacarose Glicose + Frutose Não possui unidade redutora Fontes: cana de açucar e beterraba açucareira A sacarose e muitos outros carboidratos de baixa massa molecular, em função da sua grande hidrofilicidade e solubilidade, podem produzir soluções bem concentradas com alta osmolalidade como o mel Usado como meio conservante Escurecimento não enzimático – REAÇÃO DE MAILLARD Reação envolvendo açúcares redutres e grupos amina de aminoácidos Desejável ou indesejável? Indesejável causa escurecimento, reduz a digestibilidade da proteína, inibe a ação de enzimas digestivas, destrói nutrientes como aminoácidos essenciais, ácido ascórbico e interfere no metabolismo de minerais, mediante a complexação com metais. Benefícios estão relacionados com alteração desejável da cor e do “flavor” em certos produtos. Açucar redutor + grupo amina melanoidinas A mistura de produtos formados é uma função de temperatura, tempo, pH, natureza dos açúcres redutores e natureza dos compostos amino diferentes açucares sofrem escurecimento em velocidades diferentes. Escurecimento não enzimático – REAÇÃO DE MAILLARD Reação favorável para os seguintes alimentos: puxa puxa Doce de leite Chocolate Escurecimento não enzimático – REAÇÃO DE MAILLARD Efeito da temperatura: A elevação (acima de 40°C) da temperatura resulta no aumento rápido da velocidade de escurecimento e aumenta a intensidade do pigmento; Energia de ativação da reação! Efeito do pH: Quanto maior o pH, maior a velocidade da reação. pH = 6 a 8 o nitrogênio do aminoácido encontra-se livre para que ocorra a reação com o açúcar. Porém, em pH muito baixo (pH = 2) e presença de ácido ascórbico, também ocorre a reação de escurecimento, provocada pela oxidação da vitamina C. Tipos de aminas presentes: Lisina é a mais reativa. Tipos de açúcares presentes: reações de escurecimento com a D-glicose são mais rápidas do que as com D-frutose. Atividade de água: Valores intermediários (0,4 – 0,7) são os ideais, sendo a taxa de escurecimento zero em valores de Aa muito elevada ou baixa. Umidade relativa: 30 a 70% Presença de íons metálicos Cu2+ e Fe2+ atuam como catalisadores Caramelização Aquecimento de carboidratos sacarose e açucares redutores, em ausência de compostos nitrogenados A presença de pequenas quantidades de ácidos e sais facilitam a reação Produto final: o caramelo Assim como na reação de Maillard, forma compostos de aroma e sabor Ocorre em função da desidratação, e posterior formação de duplas ligações Caramelo é produzido como corante e aromatizante; existem 4 tipos, que variam de acordo com a sua empregabilidade. Classe 1: caramelho claro; aquecimento de um carboidrato na ausência de um sulfito; Classe 2: marron avermelhado; aquecimento de um carboidrato em presença de um sulfito; adicionado em cervejas Classe 3: marron avermelhado; aquecimento de um carboidrato na presença de íons de amônia; Ex: pudins. Classe 4: marron; aquecimento de um carboidrato na presena de íons de amônia e sulfito; Ex: xaropes. Pode ocorrer em paralelo com a reação de Maillard, durante a preparação de chocolates, bombons, etc. Polissacarídeos São polímeros de monossacarídeos Número de unidades de monossacarídeos de um polissacarídeo denominado grau de polimerização é variável Poucos com 100; Maioria com cerca de 200 – 3000. Por exemplo: celulose 7000 – 15000 Estima-se que mais de 90% da massa de carboidratos encontrados na natureza seja em forma de polissacarídeos Termo científico glicanos; se todas as unidades monoméricas forem iguais homoglicanos ; do contrário heteroglicano. Ex homoglicano/homopolissacarídeos: celulose, amilose e amilopectina; formadas por D-glicose . Ex heteroglicano/heteropolissacarídeos: goma guar ( gel altamente viscoso) Polissacarídeos Solubilidade A maioria dos polissacarídeos contém unidades glicosil que possuem, em média, três grupos hidroxila pontes de hidrogênio Como cada unidade de açucar da cadeia tem capacidade de reter moléculas de água, os glicanos possuem uma forte afinidade com a água fácil hidratação. Polissacarídeos Inchaço das partículas de polissacarídeos aumento da viscosidade do meio Amido: Polissacarídeos e carboidratos de baixa massa molecular, modificam e controlam a mobilidade da água em sistemas alimentícios Dessa forma, a água desempenha um papel importante, influenciando as propriedades físicas e funcionais dos polissacarídeos, e consequentemente dos alimentos (textura). Correlação: Bioquímica x Bromatologia x Tecnologia Água de hidratação água ligada por pontes de hidrogênio água não congelável ou água que dá plasticidade. Funções biológicas As funções dos carboidratos são: 1- Armazenamento energético – o amido e o glicogênio são os carboidratos responsáveis pelo armazenamento de energia dos animais e vegetais. 2- Produção de energia – os carboidratos são as principais fontes de energia. Glicólise Principal via metabólica para produção de energia 3. Estruturais – todos os componentes celulares são formados por um carboidrato, e eles formam bases necessárias para a estruturação das célula. Funções biológicas Os polissacarídeos mais importantes são os formados pela polimerização da glicose, em número de 3: - O Amido: É o polissacarídeo de reserva da célula vegetal, formado por moléculas de glicose ligadas entre si através de numerosas ligações a (1,4) e poucas ligações a (1,6), ou "pontos de ramificação" da cadeia. Sua molécula é muito linear, e forma hélice em solução aquosa. - O Glicogênio: É o polissacarídeo de reserva da célula animal. Muito semelhante ao amido, possui um número bem maior de ligações a (1,6), o que confere um alto grau de ramificação à sua molécula. Os vários pontos de ramificação constituem um importante impedimento à formação de uma estrutura em hélice. - A Celulose: É o carboidrato mais abundante na natureza. Possui função estrutural na célula vegetal, como um componente importante da parede celular. Semelhante ao amido e ao glicogênio em composição, a celulose também é um polímero de glicose, mas formada por ligações tipo b (1,4). Este tipo de ligação glicosídica confere á molécula uma estrutura espacial muito linear, que forma fibras insolúveis em água e não digeríveis pelo ser humano Por hoje...
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