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Análise de composição química dos alimentos Professora Karla Suzana Moresco Mapa Conceitual: Composição centesimal dos alimentos Elaborado pela Profa. Cassia Néspolo Introdução Introdução • Os carboidratos são os componentes mais abundantes e amplamente distribuídos entre os alimentos. • Funções: – Nutricional; – Adoçantes naturais; – Matéria-prima para produtos fermentados; – Principal ingrediente dos cereais; – Responsáveis pelas propriedades reológicas da maioria dos alimentos de origem vegetal; – Responsáveis por reações de escurecimento em muitos alimentos. Estruturalmente são aldeídos ou cetonas poli- hidroxilados ou compostos que, pela hidrólise, podem se transformar nestes. Carboidratos Estão divididos em três grandes grupos: • Monossacarídeos • Oligossacarídeos (2 a 10 monômeros) • Polissacarídeos MONOSSACARÍDEO FUNÇÃO RIBOSE (PENTOSE) ESTRUTURAL (RNA) DESOXIRRIBOSE (PENTOSE) ESTRUTURAL (DNA) GLICOSE (HEXOSE) ENERGIA FRUTOSE (HEXOSE) ENERGIA GALACTOSE (HEXOSE) ENERGIA Monossacarídeos Exemplos de Pentoses Monossacarídeos Exemplos de Hexoses ─ Propiedades físicas • Doces, solúveis em água, formam cristais brancos. • Possuem atividade ótica (desviam o plano da luz polarizada) pois possuem carbonos assimétricos. ─ Propiedades químicas • Se oxidam facilmente (são redutores). Detectados facilmente utilizando o reagente de Fehling. • Podem reagir facilmente com outros grupos químicos como grupos amino (NH2), fosfato (H2PO4), sulfato (HSO4): diversos derivados. DISSACARÍDEO COMPOSIÇÃO FONTE Maltose Glicose + Glicose Cereais Sacarose Glicose + Frutose Cana-de-açúcar Lactose Glicose + Galactose Leite Oligossacarídeos Oligossacarídeos Dissacarídeos Açúcar invertido C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 SACAROSE GLICOSE + FRUTOSE No processo de hidrólise química ou enzimática da SACAROSE ocorre a inversão da rotação ótica da solução inicial (“inversão da sacarose”) e o produto final é conhecido como açúcar invertido AÇÚCAR INVERTIDO Fermentação C6H12O6 2CO2 + 2C2H5OH + 113 kJ 1 grama açúcar = 0,464 g dióxido de carbono + 0,486 alcool + 0,05 g compostos aromáticos voláteis Terminação redutora: açúcar com o C anomérico livre que pode ser oxidado. Ligação entre 2 C anoméricos Dissacarídeos – tipos de ligação entre duas unidades de glicose maltose (1-4) glu-glu cellobiose (1-4) glu-glu isomaltose (1-6) glu-glu trehalose (1-1) glu-glu O 6 CH2 ? Os polissacarídeos são moléculas com mais de 10.000 unidades de açúcares. Existem centenas de polissacarídeos mas os mais comuns são a celulose e o amido. Polissacarídeos POLISSACARÍDEOS ou GLICANOS Homopolissacarídeos: forma de armazenamento de energia (amido e glicogênio) e componente estrutural de parede celular de vegetais e exoesqueleto (celulose e quitina) Heteropolissacarídeos: suporte extracelular em muitas formas de vida e componente estrutural de parede celular de bactérias • Principais polissacarídeos: - Celulose - Amido - Pectinas - Gomas - Glicogênio - Quitina Polissacarídeos POLISSACARÍDEO FUNÇÃO E FONTE Glicogênio Açúcar de reserva energética de animais e fungos Amido Açúcar de reserva energética de vegetais e algas Celulose Função estrutural. Compõe a parede celular das células vegetais e algas Quitina Função estrutural. Compõe a parede celular de fungos e exoesqueleto de artrópodes Polissacarídeos Tabela nutricional Digeríveis Não digeríveis Tabela nutricional Carboidratos Fibras Açúcares Amido Celulose Hemicelulose Lignina Pectinas Gomas Valor calórico (kcal) = (proteínas x 4) + (carboidratos x 4) + (lipídeos x 9) É constituídos por unidades de glicose unidas por ligações 1-4. Duas frações: amilose, que é uma cadeia linear não-ramificada, e amilopectina, que apresenta pontos de ramificação, com ligações do tipo 1-6. Amido FONTES 27 Alimentos prontos desidratados ou liofilizados Fabricação de patês de carnes enlatados Pudins instantâneos Geléias, gelatinas, iogurtes Confeitaria e panificação Pelas suas qualidades como espessante, umectante, estabilizante e agente de ligação. UTILIZAÇÃO DO AMIDO EM ALIMENTOS GELATINIZAÇÃO DO AMIDO GELATINIZAÇÃO DO AMIDO RETROGRADAÇÃO DO AMIDO Hidrólise do amido HIDRÓLISE QUÍMICA (ÁCIDA): Amido + HCl = hidrólise das ligações glicosídicas Dextrinas: produtos resultantes da degradação parcial do amido. Se a hidrólise continuar, as dextrinas se transformam em maltose e finalmente em glicose. HIDRÓLISE ENZIMÁTICA HIDRÓLISE ENZIMÁTICA REAÇÕES EM ALIMENTOS • Caramelização – Reação envolvendo somente açúcares • Reação de Maillard – Reação envolvendo aminoácidos (proteínas) e açúcares redutores REAÇÃO DE MAILLARD É também chamada de Escurecimento não-enzimático. Definição É a degradação nos alimentos decorrentes de reação entre aminoácidos e açúcares redutores, formando compostos escuros de alto peso molecular, contendo nitrogênio na molécula que recebem o nome de melanoidinas. • Desejável – quando os produtos da reação tornam o alimento mais aceitável, devido a cor e o sabor produzido. • Prejudicial - quando os produtos da reação tornam o alimento com sabor e odor não aceitáveis • Aspectos negativos: – Pode diminuir valor nutricional – Pode acontecer formação de substâncias tóxicas • Influência do concentração do açúcar na cor da casca do pão Fatores que afetam a velocidade: • Temperatura • pH - pH próximo da neutralidade (6-7) – reação máxima • Atividade de água – aw > 0,9 ocorre diminuição da velocidade de escurecimento • Natureza do carboidrato – é decrescente na ordem: monossacarídeos, dissacarídeos. • Natureza do Aminoácido – é decrescente na ordem: aminoácido básico (lisina), aminoácido ácido (glutâmico) e aminoácido neutro (glicina) Catalizadores : reação acelerada pela presença de ânions (fosfato e citrato) encontrados em todos os alimentos. Inibição da Reação – pela adição de SO2 nos estágios iniciais da reação, formando um ácido sulfônico estável. Forma cheiro e sabor desagradável e destruição da vitamina B1 no alimento. Fatores que afetam a velocidade: Reação de Maillard na Indústria de Alimentos É responsável pela formação do aroma e sabor de alguns produtos alimentícios Ex: café, cacau e amendoim- sabor e aroma típico após torrefação- devido reação de Maillard e Caramelização Pão e carne assada – aroma típico devido reação de Maillard. Produção de aromas CARAMELIZAÇÃO Definição É o processo de formação do caramelo. É um produto escuro formado pelo aquecimento de açúcares com ou sem a presença de água e catalisadoresácidos ou básicos. Caramelização Propriedades • Na preparação do caramelo a temperatura de reação não deve ser superior a 200ºC • Dependendo do tempo de da presença de catalisadores obtêm-se produtos com diferente viscosidade e poder corante. •Tem alto poder de coloração – corantes naturais • Ocorre a formação de aldeídos (hidroxi metil furfural) responsáveis pelo odor de açúcar caramelizado ANÁLISES Métodos quantitativos para determinação de açúcares 1.Munson-Walker- método gravimétrico . Usa reagentes de Fehling – redução de sais de Cu 2.Lane-Eynon – método titulométrico. Usa soluções de Fehling – redução de sais de Cu 3.Somogyi-Nelson - método espectrofotométrico- baseia-se na redução de cobre pelos açúcares redutores 4.Métodos Cromatográficos: em papel, camada delgada, em coluna, gasosa, e líquida de alta eficiência. 5.Métodos Óticos: refratometria, polarimetria . Método de Lane-Eynon 1. Determinação de açúcares redutores em glicose TÉCNICA 1- Pesar 1 a 25 g (dependendo) de amostra em um bécker. 2- Transferir para um balão volumétrico de 250mL com auxílio de 50mL de água. 3- Adicionar 5mL de ferrocianeto de potássio a 15% e 5mL de acetato de zinco a 30%, agitar e completar o volume (250mL). Agitar. 4- Filtrar recebendo o filtrado em frasco seco. Colocar o filtrado em uma bureta. 5- Pipetar para um frasco de titulação (balão de fundo chato), 5mL de solução A e 5mL de solução B de Fehling. 6- Adicionar 40mL de água e pérolas de ebulição. 7- Aquecer à ebulição; 8- Titular com a solução da amostra, usando no final, como indicador, azul de metileno a 1% até desaparecimento da coloração azul (aparecerá um resíduo vermelho tijolo). Solução de açúcar da amostra Solução de Fehling (A e B) Método de Lane-Eynon Glicídios redutores em glicose (%) = FC/2 x 250 x 100 V x P FC = título do Fehling (ver padronização do reagente). V = volume da amostra gasto na titulação, em mL P = peso da amostra em g Método de Lane-Eynon 2. Determinação de açúcares não redutores em sacarose TÉCNICA 1- Pesar 1 a 25 g de amostra em Erlenmeyer de 250 mL. 2- Adicionar 50mL de água destilada e 2mL de HCl concentrado e levar ao banho-maria a 60C por 60 min. (sacarose + ácido/aquecimento = glicose + frutose) . 3- Esfriar e neutralizar com hidróxido de sódio 10% usando papel indicador de pH. 4- Usar a mesma técnica anterior partindo do passo 3. Glicídios totais (glicose + sacarose) (%) = FC/2 x 250 x 100 V x P FC = título do Fehling (ver padronização do reagente). V = volume da amostra gasto na titulação, em mL P = peso da amostra em g Glicídios não redutores em sacarose = (Glicídios Totais – Glicídios Redutores) x 0,95 0,95 = fator de conversão da sacarose Método de Lane-Eynon Padronização do reagente de Fehling (determinar Fc) 1- Preparar solução padrão de glicose: pesar 0,500g de glicose pura (seca em estufa a vácuo ou regulada a 70ºC, durante 1h) e diluir a 100mL em balão volumétrico. 2- Colocar numa bureta de Fehling a solução padrão de glicose. 3- Transferir com pipeta volumétrica 10mL de solução Fehling A e 10mL de solução Fehling B para balão de titulação Fehling (ou erlenmeyer de 250mL). 4- Adicionar 40mL de água destilada juntamente com algumas pérolas de ebulição. Titular. O ponto final da titulação será em torno de 5mL de glicose. Anotar o volume gasto. Cálculo do título da solução Fehling: FC = mL gastos de glicose x Pglicose 100 Métodos óticos - Refratometria Tabela de Chataway Método redutores Método não redutores Pamostra = 1,0457g Vsol Fehling = 9,6 mL Pamostra = 1,1645g Vsol Fehling = 7,4 mL Na padronização do reagente de Fehling foram utilizados 0,500g de glicose em balão volumétrico de 100mL sendo gastos 11,0 mL na titulação. Calcule os teores de açúcares redutores em glicose e açúcares não redutores em sacarose e verifique se a amostra se encontra dentro do exigido pela legislação para estes quesitos. PIQ mel (Instrução normativa 11 de 20/10/2000): Açúcares redutores: mínimo 60 g/100g Açúcares não redutores: máximo 15 g/100g. EXERCÍCIO: Os seguintes resultados foram obtidos para glicídios em uma amostra de mel: Mapa Conceitual: Composição centesimal dos alimentos Elaborado pela Profa. Cassia Néspolo Introdução • As proteínas são componentes essenciais a todas as células vivas • Estão relacionadas a todas as funções fisiológicas: ALIMENTOS CLASSIFICAÇÃO PROTEINA (%) soja incompleta 30-44 amendoim incompleta 20-35 feijão incompleta 20-25 trigo incompleta 8-15 milho incompleta 8-11 arroz incompleta 6-10 crustáceos e peixes completa 20-24 carne de mamífero completa 15-25 carne de galinha completa 18-20 ovos de galinha completa 12 leite de vaca completa 3,5 Fontes de proteínas Fontes de proteínas Com exceção das proteínas de origem animal, as demais apresentam deficiências em um ou mais aminoácidos essenciais, ou podem apresentar problemas nutricionais por estarem acompanhadas de substâncias tóxicas ou de inibidores de enzimas proteolíticas. Proteína de alto valor biológico(VB): proteína completa porque apresenta os aminoácidos em teores necessários a manutenção da vida e crescimento dos novos tecidos. Proteína de baixo valor biológico: Não tem os aminoácidos em teores adequados. Ex.: frutas e hortaliças Proteínas parcialmente completas: apresenta um ou mais aminoácidos limitante. EX: cereais (deficientes em lisina, triptofano e treonina) e leguminosa (deficiente em metionina). Proteínas importantes em alimentos a) Proteínas da carne: miosina; actina; colágeno; tripsina b) Proteínas do leite: caseína; lactoalbumina; lactoglobulina c) Proteína do ovo: clara (ovalbumina (50%); canalbumina; glicoproteina; avidina/biotina). gema (lipovitelina, fosfovitina, livitina) d) proteínas do trigo: prolamina (gliadina); glutelina (glutenina). Formam com água uma substância elástica e aderente insolúvel em água: GLÚTEN — utilizada para dar textura em massas e pães. • As proteínas são constituídas de: – C, H, O, N, S. • As proteínas são polímeros de alto peso molecular, cujas unidades básicas são os aminoácidos, ligados por ligações peptídicas. Proteína (polímero) aminoácido COO C — H R H3N — + Fórmula geral de um aminoácido: os grupos amino e carboxila estão no carbono . (monômero) R – a cadeia lateral R diferencia os aminoácidos entre si Aminoácidos Isomeria Aminoácidos proteicos são L- - aminoácidos Os 20 aminoácidos proteícos Aminoácidos básicos Lisina (Lys – K) Arginina (Arg – R) Histidina (His – H) Aminoácidos ácidos Ácido Aspártico (Asp – D) Ácido Glutâmico (Glu – E) Asparagina (Asn – N) Glutamina (Gln – Q) Serina (Ser – S) Treonina (Thr – T) Aminoácidos polares neutros Aminoácidos hidrofóbicos - apolares Alanina (Ala – A) Valina (Val – V) Isoleucina (Ile – I) Leucina (Leu – L) Metionina (Met – M) Fenilalanina (Phe – F) Tirosina (Tyr – Y) Triptofano (Trp – W) Aminoácidos “especiais” Cisteína (Cys – C) Glicina (Gly – G) Prolina(Pro – P) • 2 aminoácidos.....................dipeptídios • 3 aminoácidos.....................tripeptídios • 4 aminoácidos................tetrapeptídios • + de 10 aminoácidos........polipeptídios Formados pela união de aminoácidos: Peptídios Até 100 aminoácidos (10 kDa) peptídeo Mais de 100 aminoácidos proteína A ligação peptídica ocorre entre o grupo -carboxila de um aminoácido e o grupo -amino de outro aminoácido. Até 100 aminoácidos (10 kDa) peptídeo Mais de 100 aminoácidos proteína um dipeptídeo Aminoácido 1 Aminoácido 2 Ligação peptídica 2 aminoácidos livres Interação para formação da ligação peptídica Formação da ligação peptídica com liberação de H2O Ligação peptídica Estrutura quaternária: • Associação de mais de uma cadeia polipeptídica • No modelo, um tetrâmero composto de 4 cadeias polipeptídicas x 4 Estrutura terciária: • Enovelamento de uma cadeia polipeptídica como um todo. • Ocorrem ligações entre os átomos dos radicais R de todos os aminoácidos da molécula . Estrutura secundária: • Enovelamento de partes da cadeia polipeptídica • Formada somente pelos átomos da ligação peptídica, através de pontes de H. • Ex: alfa-hélices e folhas beta. Estrutura primária: é a sequência dos aminoácidos na cadeia polipeptídica; mantida por ligações peptídicas aminoácido É o esqueleto covalente (fio do colar), formado pela seqüência dos átomos (-N-C-C-)n na proteína. Níveis de estrutura em uma proteína Principais Propriedades Funcionais • Solubilidade • Retenção de água • Formação de espuma • Emulsificante • Formação de gel • Viscosidade Solubilidade Depende da quantidade de pontes de H que os seus grupos polares podem formar com a água + hidrofílica ↑ solubilidade + hidrofóbica ↓ solubilidade Aplicação no isolamento de proteínas “funcionais”: Ex. obtenção de prot. isolada de soja precipitação da caseína (pI 4,5) Carga global repulsão / atração eletrostática hidratação de R carregados pH = pI -> solubilidade mínima Solubilidade Outros fatores temperatura constante dielétrica força iônica Água, sal e proteínas Salting-in - ↓ concentrações ↑ sol. Proteínas Salting-out (concentrações salinas ↑, de pouca relevância em alimentos) - ↓ sol. Proteínas Capacidade de fixação de água Gramas de H2O fixadas / grama de proteína Composição em aminoácidos: -> AA c/ R carregados (6 mol de H2O / mol de AA) -> AA c/ R polares não carregados (2 mol de H2O / mol de AA) -> AA c/ R apolares (1 mol de H2O / mol de AA) Formação da espuma Fase contínua aquosa Fase dispersa gasosa • Proteínas • ↓ tensão superficial • Película delgada e tenaz Variáveis: •Natureza da proteína •Solubilidade •Estado de desnaturação •Presença de sais e outros aditivos •pH Formação da espuma Resíduos não polares das proteínas Lipídios e aromas Emulsificação e fixação de aromas Formação de gel Entrecruzamento de polímeros - ligações covalentes e não covalentes • Rede 3D (Fixação de água e outros de ↓ PM) • Importância: iogurte, queijo, geléia, salsicha... Formação de gel Aquecimento de uma solução de proteínas Fases: E. solúvel Pró-gel Gel Rede 3D desnaturação exposição de grupos funcionais int. hidrofóbicas, eletrostáticas e pontes H Formação de gel Prot. Nativas Prot. desnaturada Gel translúcido Gel tipo coágulo Ricas AA Hidrofílicos Pontes H Ricas em AA Apolares Int. hidrofóbica Vicosidade e viscoelásticidade • Ex. : Panificação • Propriedades da farinha •Teor de proteína • Processamento •Farinha (melhoradores) •Panificação Trigo Matriz protéica (7-15%) Farinhas fortes (12 -14 % ) Farinhas fracas (‹ 10%) ~15 % proteínas citoplasmáticas (E, glicoprot., globulinas → ↑S) ~85 % proteínas de reserva (↓S) Glúten: ~35 % Gliadinas , ~65 % Gluteninas (viscoelasticidade) ANÁLISES Determinação de proteínas Análise de carbono digestão mais fácil do que para o nitrogênio; menores erros no resultado por causa da maior quantidade em relação ao nitrogênio; fator de correção mais constante que para o nitrogênio maior dificuldade em separar os carbonos pertencentes à proteína dos carbonos de outros componentes. Análise de carbono Análise de nitrogênio Análise de nitrogênio É a determinação mais utilizada; Considera que as proteínas têm 16% de nitrogênio em média (vai depender do tipo de proteína); Fator geral na transformação de nitrogênio para proteína é de 6.25. Este fator de conversão dá erros quando o conteúdo em N de um alimento é muito diferente de 16%. Nestes casos, existem os fatores de conversão específicos para cada alimento FATOR DAS PROTEÍNAS 6,25 Fator médio 6,68 Ovos congelados 6,25 Milho 6,25 Carne 5,70 Glúten 6,00 Derivados de soja 5,77 Soja 5,95 Arroz 5,55 Gelatina 6,38 Leite e derivados 5,70 Trigo e derivados FATOR ALIMENTO Método de Kjeldahl É realizada em 3 etapas: 1. Digestão 2. Destilação 3.Titulação Método de Kjeldahl 1. Digestão • Pesar 500mg da amostra em papel manteiga. • Colocar no tubo de digestão de proteína. • Adicionar 2,5g de sulfato de sódio. • Verter 12 a 14mL de solução sulfo-cúprica. • Realizar a digestão no digestor de proteínas (aprox 1h – 420°C) Digestão pelo método Kjeldahl Digestor de Kjeldahl Método de Kjeldahl 1. Digestão – A matéria orgânica na amostra é decomposta com ácido sulfúrico e um catalisador, sendo o nitrogênio é transformado em sal amoniacal. 2. Destilação • Colocar 12mL de ácido bórico 4% em erlenmeyer de 250mL. Adicionar 40 mL de água destilada e 3 gotas de indicador Tashiro. • Colocar o erlenmeyer na ponta de saída do destilador, de modo que a ponta fique submersa no líquido. • Colocar o tubo com a amostra digerida no destilador. • Através do funil introdutor do aparelho, adicione 55- 60 mL da solução de NaOH a 40%. • Destilar até 125 mL com a ponteira mergulhada e mais 25 mL com a ponteira fora da solução. 2. Destilação – A amônia é liberada do sal amoniacal pela reação com hidróxido e recebida em solução de ácido bórico. 3.Titulação • Colocar ácido sulfúrico 0,1N na bureta (ou HCl). • Titular a solução destilada até a virada da cor de verde para roxo. 3.Titulação Determina-se a concentração de N presente na amostra titulando-se o borato de amônio com ácido clorídrico ou sulfúrico. Para cálculo, tomar como referencial básico que: 1mL de H2SO4 0,1N 0,0014g de nitrogênio. Cálculo P FatorVFc proteina 100.0014,0 % Fc = fator de correção da solução de ácido sulfúrico 0,1N; P = massa da amostra em gramas; V = volume da solução de ácido sulfúrico gasto na titulação; Fator = fator de conversão do nitrogênio em proteína NITROGÊNIO E CONTEÚDO PROTÉICO Método deKjeldahl – determinação através do N total; Método de Dumas – combustão 700-800ºC – volumetria do N gasoso; Método por biureto; Método por fenol (Folin-ciocalteau-Lowry); Método por espectrofotometria ultravioleta – UV em 280 – presença de triptofano, tirosina e fenilalanina; Métodos turbimétricos – turbidez pela proteína precipitada - agente precipitante (ácido tricloroacético, ferrocianeto de potássio e ácido sulfosalisílico) MCWILLIAMS, M. Preparo de Alimentos Um guia prático para profissionais. 11ª ed. São Paulo: Manole, 2013. CAP 1. PHILIPP, S.T. Nutrição e técnica dietética. 2ª ed. São Paulo: Manole, 2006. CAP 1. ORNELAS, L. Técnica Dietética, seleção e preparo de alimentos. 8ª ed. São Paulo: Atheneu, 2007 CAP 1. ASSUNÇÃO, R.B.B. Técnica Dietética – pré-preparo e preparo de alimentos. 2ª ed. São Paulo: Atheneu, 2012. CAP 1.
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