1A CARBOIDRATOS.abril.2018

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CARBOIDRATOS
MACROCOMPONENTES DE ALIMENTOS (CHO)
CONCEITO - O termo carboidrato deriva da terminologia “hidratos de carbono”,
determinados pela fórmula Cx (H2O)y, que contém C, H, e O, estes últimos na mesma proporção que na água.
IMPORTÂNCIA:
•COMPÕEM MAIS QUE 90% DA MS PLANTAS
•SÃO ABUNDANTES, DISPONÍVEIS E BARATOS
•SÃO COMPONENTES COMUNS EM ALIMENTOS (NATURAIS OU ADICIONADOS)
•EXIBEM VARIEDADE DE PROP. QUÍM/FÍS
•PERMITEM MODIFICAÇÕES QUÍMICAS E BIOQUÍMICAS ALIMENTOS
•NÃO SÃO TÓXICOS
•(AMIDO, LACTOSE, SACAROSE, D-GLU, D-FRU >> FONTE DE ENERGIA
• (70-80% CALORIAS DA DIETA HUMANA)
CARBOIDRATOS
ALIMENTO CARBOIDRATOS
Frutas 6 – 12% sacarose
Milho e batata 15% amido
Trigo 60% amido
Condimentos 9 – 39% açúcares redutores
Açúcar branco comercial 99,5% sacarose
Açúcar de milho 87,5% glicose
Mel 75% açúcares redutores
 CLASSIFICAÇÃO
Os CHO de acordo com o nº de anéis hemiacetal que tenham, são classificados
em monossacarídeos, oligossacarídeos (de 2 a 10/20 unidades açúcar) e
polissacarídeos (> 20 unid).
Os CHO têm um ou vários grupos alcoólicos (-OH) e
um grupo aldeído (-CHO) ou cetônico (-CO-)
CARBOIDRATOS (CHO)
MONOSSACARÍDEOS
UNIDADE POLIHIDROXIALDEÍDICA OU CETÔNICA
GLUCOSE ALDEIDO  ALD(aldeido) + OSE(açúcar)
 ALDOSE  6C  HEXOSE
GALACTOSE (piranose)
FRUTOSE  CETONA  CETOSE  HEXULOSE (furanose)
EXISTEM 2n ARRANJOS POSSÍVEIS
n= NÚMERO DE C QUIRAIS
PARA GLICOSE= 16 ARRANJOS (8 D e 8 L)
DISSACARÍDEOS DUAS UNIDADES: POLIHIDROXI-ALDEÍDICA OU CETÔNICA
CARBOIDRATOS
Polímeros compostos de resíduos de monossacarídeos unidos por ligação glicosídica em nº de 2.
São solúveis em água e muito abundantes na natureza.
Fórmula geral é:
2 C6H12O6 C12H10O5 + H2O
Entre os dissacarídeos de maior importância temos a Sacarose, Maltose e Lactose
SACAROSE LACTOSE




CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS OU GLICANAS
São macromoléculas naturais, ocorrendo em quase todos os organismos vivos.
São formados pela condensação de monossacarídeos, unidos entre si pelas
ligações glicosídicas.
Possuem alta massa molar e podem ter cadeias lineares, ramificadas e cíclicas.
São classificados em
Homoglicanas  formado por uma única espécie monossacarídeos
Heteroglicanas formado por diferentes espécies de monossacarídeos
AMIDO AMILOSE
AMILOPECTINA
CELULOSE
CARBOIDRATOS
Homoglicanas
β 1-4
ALGINATOS (ácidos urônicos) M G G M M G G M
Cadeia de blocos de dois tipos de glicosídios que se repetem
1,4- D-ácido Manurônico (M) e a
1,4-L-ácido Glucurônico (G)
CARBOIDRATOS
Heteroglicanas
CARACTERÍSTICAS
DOS
MONOSSACARÍDEOS
1.INTERCONVERÇÃO POR ISOMERIZAÇÃO
CARACTERÍSTICAS
MONOSSACARÍDEOS
ENVOLVE C=O e OH adjacente
CATALISADA POR  BASE OU ENZIMAS
2. CICLIZAÇÃO :
FORMAÇÃO DO ANEL PIRANO HEMIACETAL A PARTIR DA D-
GLUCOSE
ALDEIDO  ALDOSE  HEXOSE  ANEL PIRANO
CETONA  CETOSE  HEXULOSE  ANEL FURANO
GRUPOS CARBONILA (C=O) DE ALDEIDOS/CETONAS, SÃO REATIVOS E FACILMENTE
SOFREM UM ATAQUE NUCLEOFÍLICO PELO ÁTOMO DE OXIGÊNIO DE UM GRUPO
HIDROXILA (C-OH) PARA PRODUZIR UM HEMIACETAL
D-GLU
C-5 GIRA PARA
OH FICAR P/
CIMA
C-6 FICA
ACIMA PLANO
ANEL
CARACTERÍSTICAS
MONOSSACARÍDEOS
Cadeira ou Barco
CADEIA ABERTA ALDEÍDO ~ 0,003%
Porém Interconversões  cíclica – acíclica ocorrem rapidamente...
C QUIRAL
CARACTERÍSTICAS
MONOSSACARÍDEOS
2. CICLIZAÇÃO :
Formas anoméricas
C-1
Carbono
anomérico
C QUIRAL
3.FORMAÇÃO DE GLICOSÍDEOS  ACETAL COMPLETO
Condensação do Hemiacetal + alcool  Acetal completo
CARACTERÍSTICAS
MONOSSACARÍDEOS
METANOL
CELULOSE
LIGAÇÃO
GLICOSÍDICA
AGLICONA
β 1-4
Ocorre em Lab
condições Anidras
+ácidos + Temp alta
Na natureza enzimas
ATAQUE
NUCLEOFÍLICO CONDENSAÇÃO
REAÇÕES
DOS
MONOSSACARÍDEOS
REAÇÕES
MONOSSACARÍDEOS
1a. OXIDAÇÃO A ÁCIDOS ALDÔNICOS
2 1
Métodos Analíticos: AGENTE OXIDANTE AGE SOBRE AÇÚCARES
ALDOSE (AÇUCARES REDUTORES)  ÁCIDO ALDÔNICO
AGENTE OXIDANTE É REDUZIDO pelo açúcar redutor
FEHLING (isomeriza cetoses)  (ALDOSES E CETOSES)
SOMOGYI-NELSON  (ALDOSES E CETOSES)
BENEDICT (NÃO ALCALINO)  (APENAS ALDOSES)
GLUCOSE ÁCIDO GLICÔNICOAGENTE
OXIDANTE PPTO
VERMELHO
OXIDAÇÃO ALDEÍDO PARA ÁCIDO
GLICONATO DELTA
LACTONA (GDL)
GDL  ACIDULANTE DE ALIMENTOS (SABOR SUAVE)
USO: CARNES E PROD. LÁCTEOS.
EM MASSAS SOB FRIO  USO COMO FERMENTO
ACIDIFICAÇÃO LENTA / SABOR SUAVE
HIDRÓLISA-SE
COMPLETAMENTE
EM ÁGUA 
LENTAMENTE
REAÇÕES
MONOSSACARÍDEOS
1b. OXIDAÇÃO À ALDONO LACTONAS
PRODUZIDO COMERCIALMENTE 
LACTONA: ESTER INTRAMOLECULAR
HIDROGÊNIO
SOB PRESSSÃO
Niquel de
Raney
UMECTANTE
SORBITOL
SORBITOL OCORRE peq. qtidade
VEGETAIS (FRUTAS), ALGAS
Metade Poder Adoçante Sacarose
ITOL  ÁLCOOL açúcares
POLIÓIS
2a. REDUÇÃO DOS GRUPOS CARBONILA
HIDROGENAÇÃO  ALDITOL
REAÇÕES
MONOSSACARÍDEOS
2b. REDUÇÃO DOS GRUPOS CARBONILA
HIDROGENAÇÃO  ALDITOL
ITOL  ÁLCOOL açúcares
D-MANOSE --- H2 -- > D-MANITOL
(cristaliza facilmente
cobertura não adesiva doces)
D-XILOSE (HEMICELULOSE) --- H2 -- > XILITOL
(Endotérmico)
XILITOL
REAÇÕES
MONOSSACARÍDEOS
A partir de bétulas
Cristais:
Calor específico
negativo em solução
ENDOTÉRMICO
MANITOL
Obtido Comercialmente :
SACAROSE --- H2 -- > SORBITOL + D-MANITOL
XILITOL  Não cariogênico
Poder adoçante ~ sacarosebétulas
H2 
3. ÁCIDOS URÔNICOS
Configuração D-GALACTOSE 
REAÇÕES
MONOSSACARÍDEOS
CARBONO TERMINAL  FORMA
OXIDADA (ÁCIDO CARBOXÍLICO)
ÁCIDO
URÔNICO
ÁCIDO
GALACTURÔNICO
4. ÉSTERES DO GRUPO HIDROXILA
GRUPO OH + FORMA ATIVADA COOH ANIDRO + BASE  ÉSTER
MONOÉSTERES DE ÁCIDO FOSFÓRICO  AÇ. FOSFATO
AMIDO BATATA/MILHO
METABOLITOS
ESTERES de ÁCIDOS GRAXOS e SACAROSE 
EMULSIFICANTES H2O EM ÓLEO
SEMIESTER DE H2SO4  CARRAGENANAS (R-OSO3-)
algas vermelhas
COMUNS NA
NATUREZA
REAÇÕES
MONOSSACARÍDEOS
PRODUZIDOS COMERCIALMENTE: SURFACTANTES NÃO IONICOS  ESTERES SORBITOL COM AG  SPANS  TWEENS
(esteres etoxilados de sorbitanos)
5. ÉTERES DO GRUPO HIDROXILA
Obtidos Comercialmente:
PARA USO ALIMENTÍCIO:
METIL ÉTER de celulose  (-O-CH3)
SÓDIO CARBOXI METIL ÉTER de celulose  (-O-CH2-CO2¯Na+),
HIDROXIPROPIL ÉTER de celulose ou de AMIDO  (-O-CH2-CHOH-CH3)
ANEL 3,6
ANIDRO
NÃO SÃO
MUITO
COMUNS NA
NATUREZA
ETER INTERNO  ÉTER ENTRE C-3 e C-6 da D-galactosil
Ocorre Em  Agar / Furcelarana / Kappa-carragenana, e iota-carragenana
NATURAIS
REAÇÃO DE MAILLARD
REAÇÃO DE MAILLARD (1912)
Quando as aldoses (D-glicose) e cetoses (D-frutose) açúcares redutores são aquecidas
em solução com Amino ácidos livres ou Resíduo Amino livre de Aa , uma variedade de
reações ocorrem, produzindo numerosos compostos
SABORES, AROMAS, MATERIAIS POLIMÉRICOS ESCUROS.
REAÇÃO NÃO É O TERMO CERTO
CONJUNTO DE REAÇÕES DE MAILLARD
Químico Francês Louis Camille Maillard
(glicina + glucose) Formação pigmentos marrons (MELANOIDINAS) e CO2
HODGE , 1953 APRESENTOU PRIMEIRO ESQUEMA COERENTE PARA SÉRIE DE REAÇÕES
Os principais açúcares que reagem são glicose, frutose,
maltose, lactose e em pouca quantidade, pentose ex. ribose.
Quanto aos componentes amino,
Aa com grupo amino primário são mais importantes
que os amino secundários
(em maior [ ] em alimentos)
O grupamento da lisina
é o que reage predominantemente.
REAÇÕES DE MAILLARD
REAÇÕES DE MAILLARD HODGE (1953) – PROPOS 1º ESQUEMA COERENTE DA
COMPLEXA SÉRIE DAS REAÇÕES MAILLARD
FASE INICIAL: Sem formação de cor, compreende as reações:
A) CONDENSAÇÃO DE AÇÚCAR REDUTOR E AMINA
B) REARRANJO DE AMADORI ou HEYNS
A) CONDENSAÇÃO DE AÇÚCAR REDUTOR E
AMINA
B) REARRANJO DE AMADORI OU HEYNS
TATEYAMA, M. (1999)REAÇÕES DE MAILLARD HODGE (1953) – PROPOS 1º ESQUEMA COERENTE DA
COMPLEXA SÉRIE DAS REAÇÕES MAILLARD
FASE INICIAL: Sem formação de cor, compreende as reações:
A) CONDENSAÇÃO DE AÇÚCAR REDUTOR E AMINAS
B) REARRANJO DE AMADORI ou HEYNS
desidrata
CICLIZAÇÃO
A) CONDENSAÇÃO DE AÇÚCAR REDUTOR E AMINAS
ATAQUE NUCLEOFÍLICO
PRODUTO de ADIÇÃO
ACÍCLICA
GLICOSILAMINA N-
SUBSTITUIDA
B) REARRANJO DE AMADORI (qdo inicia com aldose)
HEYNS (qdo inicia com cetose)
Imina
(Cátion da Base de Schiff)
1,2-eneaminol
1-amino-1-deoxi-2-cetose
Rearranjo de Amadori
Glicosil
amina N-
substit.
COMPOSTO
DE
AMADORI
- H+
CETOSE AMINA
TAUTOMERISMO
+
ENOLIZAÇÃO
PROTONAÇÃO
REAÇÕES DE MAILLARD
FASE INICIAL: A PARTIR DA FRUTOSE
A) CONDENSAÇÃO DE AÇÚCAR REDUTOR E AMINAS
B) REARRANJO DE HEYNS
NA FASE INICIAL TODAS REAÇÕES SÃO REVERSÍVEIS
OS REARRANJOS SE CARACTERIZAM PELA MOVIMENTAÇÃO DE ELETRONS
ALDOSE AMINO
REAÇÕES DE MAILLARD
FASE INTERMEDIÁRIA:
Ainda é incolor ou amarela (absorve no UV) FORMA COMPOSTOS VOLÁTEIS
compreende as reações C, D e E: C) DESIDRATAÇÃO DO AÇÚCAR
D) FRAGMENTAÇÃO/CLIVAGEM DE AÇÚCAR
E) DEGRADAÇÃO DE STRECKER DO AA
C
C
D
E
- NH2-R
REDUTONAS
C) DESIDRATAÇÃO DO AÇÚCAR MEIO ÁCIDO
CONVERSÃO DO COMPOSTO DE AMADORI EM HMF
REAÇÕES DE MAILLARD
FASE INTERMEDIÁRIA: (para pH  5)
(para pH ≥ 5) HMF polimeriza  Produtos escuros
ENOLIZAÇÃO
meio ACIDO
β-ELIMINAÇÃO
meio
BÁSICO
C) DESIDRATAÇÃO DO AÇÚCAR MEIO BÁSICO
REDUTONAS/DEHIDRO-REDUTONAS
REAÇÕES DE MAILLARD
FASE INTERMEDIÁRIA: (para pH > 5)
1 Desoxi
2,3 DIULOSE
DEHIDRO
REDUTONAS
1 Desoxi
2,3 DIULOSE
DEHIDRO
REDUTONAS
VOLÁTEIS:
AC. ACÉTICO
ALDEÍDOS
D) ) FRAGMENTAÇÃO/CLIVAGEM DE AÇÚCARES ALTA TEMP
REAÇÕES DE MAILLARD
FASE INTERMEDIÁRIA: (para pH  5)
DEHIDRO
REDUTONAS
REAÇÕES DE MAILLARD
E - DEGRADAÇÃO DE STRECKER DO AA
OCORRE ENOLIZAÇÃO CAUSANDO A
DESCARBOXILAÇÃO PRODUZINDO NOVA BASE
DE SCHIFF COM UM CARBONO A MENOS
BASE DE SCHIFF
BASE DE SCHIFF
COM CARBONO MENOS
FORMAÇÃO DA BASE DE SCHIFF PELA
REAÇÃO DE - AA COM DICARBONILA
DAS REDUTONAS
HIDRÓLISE/ + H2O
ALDEÍDO DO AA
COM CARBONO
A MENOS
DERIVADO CETO AMINO
FASE INTERMEDIÁRIA:
COMPOSTOS DE FLAVOR
PIROLINAS/OXAZOIS/OXAZOLINAS/TIAZÓIS
REAÇÕES DE MAILLARD
HODGE (1953) – RESUMO DAS REAÇÕES MAILLARD
FASE FINAL: ALTAMENTE COLORIDA
Compreende as reações F) CONDENSAÇÃO ALDÓLICA e G) POLIMERIZAÇÃO ALDEÍDO – AMINA
(formação de compostos heterocíclicos nitrogenados)
MELANOIDINAS
•MISTURA COMPLEXA DE MASSA MOLECULAR DIFERENTE E ESTRUTURAS DIFERENTES
•SABE-SE QUE TEM N NA ESTRUTURA
•COR VARIA DE MARROM ATÉ PRETO
•SÃO COMPLEXANTES DE METAIS
DESENVOLVIMETO SABOR CARACTERÍSTICO
• PELA FORMAÇÃO DE ALDEÍDOS DA DEGRADAÇÃO DE STRECKER
• PELA REAÇÃO DE STRECKER SÃO PRODUZIDOS NOVOS COMP. NITROGENADOS
INTERMEDIÁRIOS PARA PRODUÇÃO DE FLAVORIZANTES ADICIONAIS (PIRAZINAS)
A degradação de Strecker ocorre em:
 Alimentos com [alta] de Aa livres
 Condições de reação mais drásticas (alta Tº ou pressão)
Aldeído formado possui aroma considerável, dependendo do Aa degradado.
Aldeídos de Strecker que são importantes pelo aroma são:
metional,
Fenilacetaldeído,
3- e 2-metilbutanal,
Metilpropanal
Outros compostos formados que influenciam no aroma do alimento:
H2S
NH3
1-pirolina
cisteamina
Aminoácido Aldeído
Isolado
Aroma (100° C) Aroma (180° C)
Glicina Formol Caramelo Açúcar queimado
Alanina Acetaldeído Caramelo Açúcar queimado
Valina Insobutírico Pão preto Chocolate
Leucina Isovalérico Doce, chocolate, pão Queijo queimado
Serina Glicolaldeido
Treonina Láctico Chocolate Queimado
Metionina Metional Batata Batata
Fenilglicina Benzaldeído Amêndoas amargas
Fenilalanina o- toluico Violetas Violetas
Prolina Proteína queimada Pão
Ácido aspártico Bala dura Caramelo
Cisteína HCL Carne
Efeito dos Aa na formação de aromas pela reação de Maillard
FATORES QUE INFLUEM NAS REAÇÕES DE MAILLARD
•TEMPERATURA
•pH
•ATIVIDADE DE ÁGUA
•NATUREZA DO CARBOHIDRATO
•SULFITOS
Desenvolvimento de aroma, cor, odor, textura e valor nutricional
Importância em processos tradicionais :
Torrefação de café e cacau
Fabricação de pães e bolos
Preparo de carnes e churrascos
Redutonas tem atividade antioxidante
Efeitos desejados das reações de Maillard
•Desenvolvimento de odoros desagradáveis em produtos lácteos
ex: pirazinas
•Concentrados de sucos de frutos aparecimento de coloração,
odor e gosto desfavoráveis
•No entanto – também relacionada a formação de compostos
tóxicos, mutagênicas (aminas heterocíclicas)
•Produtos de Maillard podem complexar metais essenciais
•Diminuição do valor nutricional de AA
Efeitos negativos da reação
 Pesquisadores da vigilância sanitária Sueca – presença de
 ACRILAMIDA em alimentos fritos e cozidos, batata-frita
 (Deg de Strecker da Metionina ou Aspargina)
 ACRILAMIDA – econtra-se na lista dos agentes suspeitos de
carcinogenicidade, e causa:
 Cancêr em animais
 Lesões no sistema nervoso
 Afeta sistema reprodutivo
Formação de compostos
tóxicos
120ºC -- 200ºC / pH 4-8
NATURE | VOL 419 | 3 OCTOBER 2002 |
www.nature.com/nature
ACRILAMIDA
CARAMELIZAÇÃO
CARAMELIZAÇÃO: (KROH, L.W., 1994; CLAUDE & UBBINK, 2006)
CONSEQÜÊNCIAS:
TOTAL ALTERAÇÃO DE COR; SABOR; TEXTURA;
VALOR NUTRICIONAL; POSSÍVEIS SUBST. TÓXICAS
INDESEJÁVEL NA CRISTALIZAÇÃO DO AÇÚCAR
DURANTE PRODUÇÃO SACAROSE
AQUECIMENTO DE CHO (RED. E Ñ RED.) COM OU SEM ÁGUA, SEM COMPOSTOS
CONTENDO NITROGÊNIO, PRODUZ GRUPO COMPLEXO DE REAÇÕES CHAMADAS
CARAMELIZAÇÃO.
PODE SER CATALISADA POR H+ OU SAIS.
CORANTES:
CARAMELO CLARO;
CARAMELO SULFO CÁUSTICO;
CARAMELO DE AMONIA;
CARAMELO SULFITO DE AMONIA
PRIMEIRA ETAPA:
REORGANIZAÇÕES INTERNAS
DO CHO CONHECIDA COMO
ENOLIZAÇÃO
CARAMELIZAÇÃO:
A REAÇÃO CAUSA LIBERAÇÃO H+  pH da solução cai com processo (pH 2 ~ 4,5)
NESSA ETAPA A MAIORIA DOS COMPOSTOS VOLÁTEIS ASSOCIADOS AO FLAVOR DE CARAMELO SÃO FORMADOS.
CLIVAGEM DAS DICARBONILAS (2,3 DICARBONILAS)
FLAVOR DE PÃO
CARAMELIZAÇÃO:
COLORAÇÃO DEVIDO AS DUPLAS CONJUGADAS
FORMAÇÃO DE ANÉIS ANIDROS
(HMF) INSATURADOS
VOLÁTEIS:
DIACETIL;
AC. ACÉTICO
3. ETAPA INTERMEDIARIA:
SEQÜÊNCIA DE VARIAS REAÇÕES DEPENDENTES DE: COMPOSIÇÃO DO AÇÚCAR, pH e TEMPERATURA.
CARAMELIZAÇÃO:
ETAPA FINAL:
FORMAÇÃO DE POLÍMEROS DE COLORAÇÃO MARROM VIA CONDENSAÇÃO DE ANÉIS INSATURADOS
EFEITO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E DE BARREIRA DO SISTEMA DE CHO
CARAMELIZAÇÃO:
CLASSES DE CARAMELOS
CLASSE I  CARAMELO CLARO/ CÁUSTICO  AQUECIMENTO CHO SEM NH₄⁺ / SEM ÍONS SULFITO
CLASSE II CARAMELO SULFOCÁUSTICO  AQUECIMENTO CHO SEM NH₄⁺ / COM ÍONS SULFITO
MARROM AVERMELHADO CERVEJAS/BEBIDAS ALCOÓLICAS (pH 3 -4)
CLASSE III CARAMELO DE AMÔNIO  AQUECIMENTO CHO COM NH₄⁺ / SEM ÍONS SULFITO
MARROM AVERMELHADO PANIFICAÇÃO/XAROPES/PUDINS (pH 4,2-4,8)
CLASSE IV  CARAMELO DE SULFITO-AMÔNIO AQUECIMENTO CHO COM NH₄⁺ E ÍONS SULFITO
MARROM COM PARTÍCULAS COLOIDAIS REFRIG. COLA/ BEBIDAS ÁCIDAS (pH 2 - 4,5)
(um ácido catalisa a clivagem da ligação glicosídica da sac. e íon NH₄⁺ participa da
reação de rearranjo de Amadori)
Corante Caramelo DPC E SPC - utilizados em refrigerantes, biscoitos, massas, bebidas
destiladas, vinhos compostos, bolos, condimentos, xaropes farmacêuticos, aromas
concentrados para refrigerantes, acertos para suco de uva, carne de soja, sorvete, molho
inglês, molhos para salada e pet food.
Corante Caramelo CER - utilizados em cervejas, molho de soja, frigorífico.
Corante Caramelo CPO - corante em pó, utilizados para achocolatados, pó para
sobremesas, refrescoem pó (guaraná), recheio de biscoito, cobertura de chocolate, pó para
sorvete e pet food.
Corante Caramelo DES - Corante de cor avermelhada para bebidas destiladas.
CARAMELIZAÇÃO:
UTILIZAÇÕES ( PRODUTOS COMERCIAIS):