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AN02FREV001/REV 4.0 1 PROGRAMA DE EDUCAÇÃO CONTINUADA A DISTÂNCIA Portal Educação CURSO DE ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE ALIMENTOS Aluno: EaD - Educação a Distância Portal Educação AN02FREV001/REV 4.0 2 CURSO DE ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE ALIMENTOS MÓDULO I Atenção: O material deste módulo está disponível apenas como parâmetro de estudos para este Programa de Educação Continuada. É proibida qualquer forma de comercialização ou distribuição do mesmo sem a autorização expressa do Portal Educação. Os créditos do conteúdo aqui contido são dados aos seus respectivos autores descritos nas Referências Bibliográficas. AN02FREV001/REV 4.0 3 SUMÁRIO MÓDULO I 1 INTRODUÇÃO 2 ESTRUTURA QUÍMICA DOS ALIMENTOS 2.1 ÁGUA 2.2 CARBOIDRATOS 2.3 PROTEÍNAS 2.4 LIPÍDIOS 2.5 VITAMINAS 2.6 PIGMENTOS MÓDULO II 3 SEGURANÇA EM LABORATÓRIO QUÍMICO 3.1 NORMAS PARA O TRABALHO EXPERIMENTAL 3.2 DESCARTE DE RESÍDUOS 3.3 COMBATE A INCÊNDIOS 4 PROCEDIMENTOS LABORATORIAIS 4.1 VIDRARIA, REAGENTES E EQUIPAMENTOS 4.1.1 Identificação de vidraria e equipamentos 4.1.2 Identificação de reagentes químicos 4.1.3 Técnicas de purificação da água 4.2 TÉCNICAS BÁSICAS DE LABORATÓRIO 4.2.1 Técnicas de volumetria 4.2.2 Resolução de instrumentos de medição 4.2.3 Técnicas de manuseio de alguns equipamentos AN02FREV001/REV 4.0 4 MÓDULO III 5 GARANTIA E CONTROLE DE QUALIDADE 5.1 GESTÃO DA QUALIDADE 5.2 CONTROLE DA QUALIDADE EM LABORATÓRIOS ANALÍTICOS 5.3 ERROS E TRATAMENTO DE DADOS ANALÍTICOS 5.3.1 Erros em análises quantitativas 5.3.2 Unidades de medida 5.3.3 Definição de média, desvio-padrão, precisão e exatidão 5.3.4 Curva padrão 5.3.5 Calibração de equipamento 5.3.6 Carta de controle MÓDULO IV 6 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS EM ALIMENTOS 6.1 PREPARO DE SOLUÇÃO 6.2 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS EM ÁGUA 6.2.1 Determinação do pH 6.2.2 Determinação de dureza 6.2.3 Determinação de cloreto 6.2.4 Determinação de sólidos totais 6.2.5 Determinação de sólidos dissolvidos 6.2.6 Determinação da turbidez 6.3 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS EM PRODUTOS CÁRNEOS 6.3.1 Análise de umidade 6.3.2 Determinação de gordura 6.3.3 Determinação de proteína 6.3.4 Determinação de nitritos e nitratos 6.4 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS EM LEITE 6.4.1 Determinação da densidade AN02FREV001/REV 4.0 5 6.4.2 Determinação da adição de água por crioscopia 6.4.3 Determinação da acidez 6.4.4 Determinação do extrato seco total 6.4.5 Determinação do extrato seco desengordurado 6.4.6 Determinação de gordura 6.4.7 Determinação de fosfatase e peroxidase 6.4.8 Prova do alizarol 6.5 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE ÓLEOS E GORDURAS 6.5.1 Determinação da acidez 6.5.2 Determinação do índice de peróxido 6.5.3 Determinação do índice de refração 6.5.4 Determinação do índice de saponificação 6.5.5 Determinação de matéria insaponificável 6.6 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE AÇÚCARES 6.6.1 Determinação da umidade 6.6.2 Determinação de açúcares redutores em mel 6.6.3 Determinação de sólidos insolúveis em água – Mel 6.7 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE VITAMINAS 6.7.1 Determinação de vitamina A 6.7.2 Determinação de vitamina C 6.7.3 Determinação de vitamina E (tocoferóis totais) 6.7.4 Determinação de niacina e nicotinamida 6.8 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS DE PIGMENTOS NATURAIS 6.8.1 Identificação de antocianinas 6.8.2 Identificação de carmim de cochonilha 6.8.3 Identificação de urucum 6.8.4 Identificação de betacaroteno REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS AN02FREV001/REV 4.0 6 MÓDULO I 1 INTRODUÇÃO Para saber realizar uma análise química é preciso ter conhecimento de várias técnicas e procedimentos analíticos. Dessa forma, os resultados obtidos vão de fato expressar um dado verdadeiro, sendo assim, vai ser possível saber se a amostra está em conformidade ou não. Esses dados podem revelar se o alimento foi fraudado, se está inadequado para o consumo, se possui as características e composição esperadas para aquele tipo de alimento. Portanto, este curso tem como objetivo preparar você para realizar as análises físico-químicas corretamente, pois não basta seguir uma metodologia, é preciso saber como seguir, e é isto que será ensinado. Inicialmente será realizado um breve comentário sobre algumas substâncias que compõem os alimentos, pois é importante conhecer algumas características destes compostos para entender melhor alguns passos necessários em uma metodologia. Assim como conhecer um pouco mais a estrutura e comportamento característico de cada um dos compostos. Iremos falar sobre a água que compõe o alimento e compostos classificados como carboidrato, proteína, lipídio, vitamina e pigmento. Antes de iniciar uma análise em um laboratório é preciso saber exatamente o risco que está envolvido. Por isso, é muito importante conhecer as normas de segurança e realizá-las, assim como, saber onde descartar determinada substância e em caso de incêndio como proceder. Portanto, no módulo II, veremos as normas de segurança, como e onde descartar um resíduo e os tipos de extintores de incêndio e sua aplicação. Ainda no módulo II, você irá conhecer as principais vidrarias e sua finalidade, alguns equipamentos usualmente utilizados em laboratório químico, os cuidados com alguns reagentes e como saber qual é o perigo que ele oferece. Também serão AN02FREV001/REV 4.0 7 mencionadas algumas técnicas de purificação da água, que é uma importante substância em um laboratório, devido às múltiplas utilidades que ela possui. Em seguida veremos as técnicas básicas realizadas no laboratório, por exemplo, a maneira adequada de realizar uma pesagem, de preparar uma solução, de utilizar uma vidraria volumétrica e como manusear alguns equipamentos. O módulo III irá falar sobre Qualidade, este assunto é muito importante. Qualquer laboratório que queira se destacar no mercado tem que ter implantado no seu dia a dia procedimentos que garantam e controlem a Qualidade. Há normas e técnicas a serem seguidas para que o trabalho realizado seja considerado dentro dos padrões de Qualidade. Nesse módulo também será explicado como utilizar as unidades de medida, como expressar um resultado, o que é e como fazer uma curva padrão e uma carta de controle. Bom, no último módulo, o módulo IV, finalmente terá as análises físico- químicas. Mas, como em toda análise físico-química é necessário preparar uma solução serão explicadas as várias formas de calcular a concentração de uma solução. Depois, você verá algumas análises que são realizadas em água, carne, leite, óleos e gordura e açúcares. Também estudaremos análises de vitaminas e pigmentos. No módulo IV, na parte das análises, está descrita uma explicação do porque é realizada e como é realizada a análise. O procedimento de cada análise foi colocado no anexo para você poder ver quais materiais, reagentes, equipamentos são utilizados, assim como, de que maneira a análise é realizada. Todas as análises foram selecionadas do livro intitulado “Métodos físico-químicos para análise de alimentos” do Instituto Adolfo Lutz escrito por Odair Zeneban, Neus Sadocco Pascuet e Paulo Tiglea. Com certeza, após terminar o curso você estará apto a realizar qualqueranálise físico-química. Pois, foram vistos os conhecimentos básicos para atuar em um laboratório físico-químico. Independente da análise ou do equipamento que será utilizado, o que realmente importa é saber como manusear uma vidraria, como realizar um cálculo, como proceder no preparo de uma solução, como analisar um resultado, pois são procedimentos que sempre serão exigidos em qualquer situação. E agora é hora de começar o curso, mãos à obra! AN02FREV001/REV 4.0 8 2 ESTRUTURA QUÍMICA DOS ALIMENTOS Os alimentos possuem uma infinidade de características que são determinadas de acordo com os seus constituintes. Nesse módulo serão vistos alguns destes constituintes como, por exemplo, a água, os carboidratos, as proteínas, os lipídeos, as vitaminas e os pigmentos. Dependendo da quantidade presente de cada um destes compostos o alimento poderá ser classificado como energético, regulador, ou construtor. Os alimentos considerados energéticos são aqueles que fornecem energia para o organismo. Eles são ricos em carboidratos, por exemplo, arroz, pães e açúcares. E entre os energéticos também estão os lipídios, por exemplo, os óleos e as gorduras. Outra classe de alimentos, os chamados de reguladores são responsáveis por regular os processos fisiológicos do organismo, por exemplo, o processo de digestão. Eles também fornecem a maior parte de vitaminas e minerais, são representados pelas verduras, legumes e frutas. E a terceira e última classe são os construtores que são responsáveis pela formação das células, desenvolvimento e crescimento do ser humano. Estes alimentos são ricos em proteínas, por exemplo, temos as carnes, leguminosas e oleaginosas, os ovos e leite. Os estudos sobre a composição dos alimentos já era realizado desde o século XVII. Porém, somente a partir do século XIX é que ocorreram avanços relacionados à identificação de vários nutrientes e seu papel fisiológico, assim como foram elaboradas as primeiras tabelas com dados de composição dos alimentos. No século XX tivemos o desenvolvimento de vários métodos de análises utilizados para determinar a composição dos alimentos. Alguns destes métodos serão estudados neste curso. A partir de agora vamos conhecer melhor alguns dos constituintes dos alimentos, antes de aprendermos como realizar uma análise para determiná-los. Isto será importante para entendermos melhor suas propriedades. AN02FREV001/REV 4.0 9 2.1 ÁGUA A água está presente em praticamente todos os tipos de alimentos, por isso, é importante conhecer algumas propriedades características deste composto. Uma molécula de água possui um átomo de oxigênio que está ligado a dois átomos de hidrogênio (Figura 1). FIGURA 1 - ESTRUTURA DA MOLÉCULA DA ÁGUA FONTE: Disponível em: <http://www.educadores.diaadia.pr.gov.br/modules/mylinks/viewcat.php?cid= 16&min=50&orderby=titleA&show=10>. Acesso em: 18 ago. 2012. Como a molécula de água é pequena, pois possui apenas três átomos, ela tem um volume reduzido o que permite sua penetração nas estruturas cristalinas e entre as moléculas de grandes dimensões. Por isso, a água é facilmente encontrada por todo o alimento, pois ela consegue permear entre os vários compostos presentes nos alimentos. Outra propriedade importante da água é o fato dela possuir alto momento dipolar. O momento dipolar indica o grau de separação das cargas positivas e negativas que os átomos presentes na molécula podem ter. A molécula da água possui o oxigênio que tem carga negativa e também tem o átomo de hidrogênio que tem carga positiva. A diferença entre estas cargas é suficiente para formar dois dipolos um negativo, no átomo de oxigênio, e outro positivo nos átomos de hidrogênio, por isso, a molécula da água é considerada polar. Essa propriedade também explica a tendência da molécula da água orientar-se em um campo elétrico. AN02FREV001/REV 4.0 10 No primeiro quadro da Figura 2 está representado o momento dipolar da água. No segundo quadro, se colocar próximo a um filete de água um corpo carregado eletricamente, por exemplo, uma bexiga que foi esfregada sobre um tecido, poderá ser observado um desvio do filete de água, o que comprova a tendência da molécula da água orientar-se em um campo elétrico. O terceiro quadro mostra a orientação das moléculas de água diante de um campo elétrico. FIGURA 2 - REPRESENTAÇÃO DA POLARIDADE DA ÁGUA FONTE: Disponível em: <http://bioquimica.ufcspa.edu.br/pg2/pgs/quimica/agua.pdf>. Acesso em: 18 ago. 2012. Como vimos, o momento dipolar é uma propriedade exclusiva da molécula. Já outra propriedade que a água possui é a constante dielétrica. Ela está relacionada a um grupo que envolve várias moléculas de água e varia com a temperatura, por exemplo, a água possui constante dielétrica de 88 a 0 ºC, de 78,5 a 25 ºC e de 55,3 a 100 ºC. O que origina a constante dielétrica na água são as ligações de hidrogênio, pois ela orienta os dipolos das moléculas, produzindo um arranjo ordenado com uma separação bastante grande entre os centros positivos e negativos do agregado. Por isso, no gelo as moléculas de água possuem um arranjo fixo tridimensional (Figura 3b); na forma líquida as moléculas de água movem-se em relação umas com as outras, mas ainda existe um número considerável de ligações de hidrogênio entre elas, chamadas de pontes de hidrogênio (Figura 3a); e no vapor também possui algumas pontes de hidrogênio. AN02FREV001/REV 4.0 11 FIGURA 3 – (a) FORMAÇÃO DE PONTES DE HIDROGÊNIO ENTRE MOLÉCULAS DE ÁGUA; (b) ESTRUTURA MOLECULAR DO GELO a b FONTE: Disponível em:<http://hermes.ucs.br/ccet/defq/naeq/material_didatico/textos_interativos_27.htm> e <http://www.simbiotica.org/composicaoquimicacelula.htm>. Acesso em: 18 ago. 2012. Estas três características que acabamos de ver, volume reduzido, alto momento dipolar e elevada constante dielétrica, são os principais responsáveis que torna a molécula de água um excelente solvente. A água presente nos alimentos pode estar fortemente ligada aos outros compostos presentes no alimento, ou pode estar fracamente ligada a estes compostos. No primeiro caso, a água é chamada de água combinada, ela forma uma fina camada envolta do composto presente no alimento. Neste caso, ela não permite o crescimento de microrganismos e não é eliminada por processo de secagem. No segundo caso a água é chamada de água livre e ela funciona como solvente permitindo o crescimento de microrganismos e a ocorrência de reações químicas. A água livre é facilmente eliminada por processo de secagem e ela pode ser quantificada por meio da medida da atividade de água. Quanto maior for a atividade de água maior será a quantidade de água livre, consequentemente, menor será o prazo de validade desse alimento. AN02FREV001/REV 4.0 12 2.2 CARBOIDRATOS A denominação carboidrato, utilizada para as moléculas que pertencem a este grupo, é consequente da sua estrutura química que possui átomos de carbono, oxigênio e hidrogênio ligados da seguinte maneira (CH2O)n, por meio desta fórmula podemos observar que para cada átomo de carbono (C) tem uma molécula de água (H2O), por isso, os carboidratos também podem ser chamados de hidratos de carbono. Outra forma utilizada para denominar os carboidratos é como glicídio ou sacarídeo ou também, são popularmente conhecidos, como açúcares. Os carboidratos podem ser classificados como monossacarídeo, oligossacarídeo ou polissacarídeo. Essa classificação está baseadano número de moléculas ligadas entre si. Os monossacarídeos apresentam apenas uma única unidade, por isso, é utilizado o prefixo mono, significa um. Uma característica interessante que diferencia os monossacarídeos é que em sua estrutura, dependendo da posição do grupo carbonila (C=O), a molécula pode ser classificada como aldose ou cetose. A molécula será uma aldose quando o grupo carbonila (C=O) estiver na extremidade da cadeia, como é o caso da glicose; e será uma cetose quando o grupo carbonila (C=O) estiver em outra posição, como é o caso da frutose (Figura 4). FIGURA 4 - GRUPO CARBONILA (CH=O) DA MOLÉCULA DA GLICOSE ESTÁ NA EXTREMIDADE E O GRUPO CARBONILA (C=O) DA MOLÉCULA DA FRUTOSE ESTÁ NO SEGUNDO CARBONO FONTE: JUNIOR, W.E.F., 2008. AN02FREV001/REV 4.0 13 Tanto a glicose como a frutose são consideradas açúcares redutores. Esta característica é decorrente do fato destes açúcares, na presença de íons cúpricos (Cu2+) ou férricos (Fe3+), sofrerem uma reação de oxirredução. Isto é, tanto a glicose como a frutose são oxidadas em razão da presença destes íons. Os oligossacarídeos possuem em sua estrutura algumas moléculas de monossacarídeos ligadas entre si, por isso, possuem o prefixo oligo, que significa pouco. Esta ligação entre as moléculas de monossacarídeos é chamada de ligação glicosídica. Como exemplos podemos citar a sacarose e a lactose, que são consideradas dissacarídeo, porque possuem apenas duas unidades de monossacarídeo. A sacarose possui uma molécula de glicose ligada a uma molécula de frutose e a lactose possui uma molécula de glicose ligada a uma molécula de galactose (Figura 5). A sacarose pode ser facilmente encontrada na cana-de-açúcar e a lactose no leite. FIGURA 5 - MOLÉCULA DE LACTOSE (A) E MOLÉCULA DE SACAROSE (B) Fonte: JUNIOR, W.E.F., 2008. Uma propriedade da sacarose que deve ser observada, principalmente pela indústria alimentícia, é a capacidade de formar o açúcar invertido. Para formar o açúcar invertido é necessário que ocorra quebra da ligação glicosídica que une as moléculas de glicose e frutose. Esta quebra da ligação, também é conhecida como hidrólise. Portanto, após a hidrólise da sacarose teremos a glicose e a frutose livres que representam o açúcar invertido. AN02FREV001/REV 4.0 14 Os polissacarídeos contêm mais de 20 unidades de monossacarídeos ligadas entre si por ligação glicosídica, por isso, possuem o prefixo poli, que significa muitos, vários. Como exemplos podemos citar o amido, o glicogênio e a celulose. O amido é considerado fonte de armazenamento energético nas células vegetais. Ele é um polissacarídeo que possui na sua estrutura apenas moléculas de glicose. Quando a molécula de amido possui moléculas de glicose unidas somente por ligações (1→ 4) ela é chamada de amilose e possui cadeia linear. Quando a molécula de amido possui moléculas de glicose unidas por ligações (1→ 4) e também ligações (1→ 6) ela é chamada de amilopectina e a cadeia apresentará ramificação nos locais que tiver a ligação (1→ 6) (Figura 6). FIGURA 6 - MOLÉCULA DE AMILOSE E DE AMILOPECTINA FONTE: JUNIOR, W.E.F., 2008. O glicogênio possui, em sua estrutura, apenas moléculas de glicose que estão unidas por ligação (1→ 4) (Figura 7). Ele é a principal reserva energética nas células animais, sendo encontrado principalmente no fígado e nos músculos. O glicogênio presente no fígado funciona como uma reserva de glicose que pode ser exportada para outros órgãos. Já o glicogênio muscular não é exportado, ele é utilizado como fonte de energia em uma atividade física intensa, como por exemplo, uma corrida. AN02FREV001/REV 4.0 15 FIGURA 7 - MOLÉCULA DO GLICOGÊNIO FONTE: Disponível em: <http://camilalemos.com/category/bioquimica/page/3/>. Acesso em: 18 ago. 2012. A celulose é encontrada na parede celular vegetal, também possui apenas moléculas de glicose, porém estão unidas por ligações (1→ 4). Este tipo de ligação que une as moléculas de glicose torna a celulose mais resistente à hidrólise em meio ácido, ao comparar com o amido e fazem com que ela não seja digerida pelo ser humano (Figura 8). FIGURA 8 - MOLÉCULA DE CELULOSE FONTE: Disponível em: <http://camilalemos.com/category/bioquimica/page/3/>. Acesso em: 18 ago. 2012. 2.3 PROTEÍNAS Proteína é uma palavra derivada do grego proteídeo que significa “que tem prioridade, o mais importante”. Elas têm diferentes funções no organismo, podem AN02FREV001/REV 4.0 16 atuar como agentes de defesa, por exemplo, os anticorpos e veneno de serpentes; podem ter função estrutural, por exemplo, a queratina e o colágeno; podem atuar como agentes de reserva, por exemplo, a ovoalbumina e a caseína; podem atuar como transportadoras, por exemplo, a hemoglobina que é responsável pelo transporte do oxigênio para os órgãos e tecidos; ou podem ser responsáveis pela contração, por exemplo, a actina e a miosina que estão presentes nos músculos. As proteínas são moléculas formadas a partir da ligação de vários aminoácidos e esta ligação é chamada de ligação peptídica (Figura 9). Para formar uma ligação peptídica é necessário que a hidroxila (OH), de um grupo carboxila (COOH), de um dos aminoácidos, seja liberada; e um hidrogênio, de um grupo amina (NH2), de outro aminoácido, também seja liberado da molécula permitindo a ligação entre os aminoácidos e formando uma molécula de água. Cada proteína formada tem uma função específica e, o que determina essa especificidade, é a sequência de aminoácidos presente na molécula. FIGURA 9 - ESTRUTURA DE UM AMINOÁCIDO E FORMAÇÃO DE UMA LIGAÇÃO PEPTÍDICA FONTE: Disponível em: <http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_grad2005_2/ constituintes/links/proteinas.htm> e <http://www.mundoeducacao.com.br/biologia/aminoacidos.htm>. Acesso em: 18 ago. 2012. Os aminoácidos, também chamados de monopeptídeos, são moléculas orgânicas que possuem os átomos de carbono, ligadas ao hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e, às vezes, enxofre. Entre os aminoácidos que existem, nove são considerados essenciais, porque o nosso organismo não consegue sintetizar, por AN02FREV001/REV 4.0 17 isso, é necessário obter por meio de uma alimentação rica em proteína. Os aminoácidos essenciais são: histidina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano, valina e leucina. As principais fontes de proteínas são as carnes, os ovos, o leite e seus derivados e as leguminosas, como feijão, soja e lentilha. Porém, cada alimento possui somente alguns tipos de aminoácidos, por isso, é necessário que a alimentação seja variada no conteúdo proteico. As proteínas possuem estruturas chamadas de primária, secundária, terciária e quaternária (Figura 10 e 11). A estrutura primária representa a sequência dos aminoácidos na cadeia polipeptídica. A estrutura secundária refere-se à configuração espacial da molécula. A mais comum em proteínas animais é chamada de -hélice e possui uma forma helicoidal. Este formato é consequência da existência de pontes de hidrogênio entre os átomos de oxigênio e hidrogênio presentes nos aminoácidos que fazem parte da proteína. Figura 10 - Estrutura primária e secundária de uma proteína Estrutura primária Estrutura secundária FONTE: Disponível em: <http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/ const_microorg/proteinas.htm>. Acesso em: 18 ago. 2012. AN02FREV001/REV 4.0 18A estrutura terciária é a forma tridimensional da proteína que passa a ter um maior grau de enrolamento em razão da presença de pontes de dissulfeto que irá estabilizar este enrolamento. Estas pontes são formadas quando os aminoácidos presentes na molécula possuem grupos sulfidrila (-SH). A estrutura quaternária ocorre quando as moléculas de proteína se associam para formar um arranjo específico resultando na formação de um novo composto. FIGURA 11 - ESTRUTURA TERCIÁRIA E QUATERNÁRIA DE UMA PROTEÍNA Estrutura terciária Estrutura quaternária FONTE: Disponível em: <http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/ const_microorg/proteinas.htm>. Acesso em: 18 ago. 2012. Uma propriedade importante que ocorre com as proteínas é a desnaturação. Os fatores que causam a desnaturação são o calor, a presença de solventes orgânicos, ácidos ou bases e agitação mecânica. A desnaturação provoca um desdobramento das estruturas secundárias e terciárias, sem que ocorra hidrólise das ligações peptídicas (Figura 12). Um exemplo de desnaturação é o cozimento de um ovo, antes do cozimento a clara e a gema são líquidas, após o cozimento passam a ter uma estrutura mais rígida e de cor opaca. Outro exemplo é a coagulação do leite, que ocorre em razão da desnaturação da caseína, que é a proteína presente no leite. AN02FREV001/REV 4.0 19 FIGURA 12 - DESNATURAÇÃO DE UMA PROTEÍNA FONTE: Disponível em: <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/proteinas/proteinas-5.php>. Acesso em: 18 ago. 2012. 2.4 LIPÍDIOS Os lipídios são conhecidos como óleos e gorduras e apresentam baixa solubilidade em água. Em temperatura ambiente os óleos são líquidos e as gorduras são sólidas. Eles atuam como um isolante térmico do corpo; auxiliam na absorção de vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K) e produzem hormônios, entre outras funções. Os lipídios se encontram distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e células do tecido adiposo. Os lipídios possuem em sua estrutura ácidos graxos. Os ácidos graxos são constituídos de átomos de carbono e hidrogênio, e possuem um grupo terminal, denominado carboxila (COOH) (Figura 13). FIGURA 13 - ESTRUTURA QUÍMICA DE UM ÁCIDO GRAXO FONTE: Disponível em: <http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/ const_microorg/lipideos.htm>. Acesso em: 18 ago. 2012. AN02FREV001/REV 4.0 20 O tamanho da cadeia carbônica varia de acordo com a origem do lipídio. Quando é de origem animal possuem cadeia longa com mais de 12 carbonos; aqueles presentes em óleo de coco e de palmeira possuem entre 8 a 12 carbonos e os presentes no leite possuem entre 4 a 8 carbonos. Quando um lipídio apresenta apenas ligações simples na cadeia carbônica, ou seja, entre os átomos de carbono que fazem parte da cadeia carbônica, ele é considerado saturado. Se o lipídio tiver uma ligação dupla é considerado monoinsaturado e se tiver duas ou mais ligações duplas são considerados poliinsaturados (Figura 14). Em geral os lipídios de origem animal são saturados e de origem vegetal são insaturados. Os lipídios insaturados são facilmente convertidos em saturados por meio de um processo chamado de hidrogenação. FIGURA 14 - ESTRUTURA QUÍMICA DE UM ÁCIDO GRAXO SATURADO E DE UM ÁCIDO GRAXO INSATURADO FONTE: Disponível em: <http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/ const_microorg/lipideos.htm>. Acesso em: 18 ago. 2012. Ao verificar a estrutura de um lipídio saturado e um insaturado é possível observar que quando há apenas ligações simples (saturações) a molécula é linear, reta. Isto provoca maior atração entre as moléculas e, desta forma, apresentam maior ponto de fusão que os lipídios com insaturação. O comprimento da cadeia carbônica do ácido graxo também influencia no ponto de fusão, aqueles que tiverem cadeia mais longa irão apresentar maior ponto de fusão. Como exemplos de ácidos graxo saturados podemos citar o palmítico (óleo de palma), caprílico (óleo de coco) e butírico (manteiga). Como exemplos de ácidos graxos insaturados podemos citar o linolênico (linhaça de soja), araquidônico (gordura animal), linoleico (óleos vegetais) e oleico (óleo de oliva). AN02FREV001/REV 4.0 21 Os óleos e gorduras também podem ser chamados de triacilglicerídeo (Figura 15), porque em sua estrutura tem a molécula do glicerol ligado a três moléculas de ácido graxo. FIGURA 15 - ESTRUTURA QUÍMICA DO GLICEROL E DE UM TRIACILGLICERÍDEO FONTE: Disponível em: <http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/const_microorg/lipideos.htm>. Acesso em: 18 ago. 2012. Outro tipo de lipídio é o colesterol. Ele não se dissolve na água do sangue, por isso, é carregado sob a forma de lipoproteínas. As lipoproteínas são formadas por moléculas de proteínas ligadas a moléculas de lipídios; elas são encontradas na corrente sanguínea, e têm como função transportar e regular o metabolismo dos lipídios no plasma. Portanto, o colesterol é transportado principalmente sob as formas: LDL (low density lipoprotein - lipoproteína de baixa densidade) que é a principal transportadora de colesterol. Parte dele é metabolizada no fígado, outra parte serve para fabricar membranas celulares. No entanto, quando em excesso, ele se deposita nas paredes das artérias, podendo causar a aterosclerose. HDL (high density lipoprotein - lipoproteína de alta densidade) que atua retirando o colesterol da circulação, levando-o ao fígado, onde é convertido em bile. Seus níveis aumentados no sangue estão associados a uma diminuição do risco de infarto agudo do miocárdio. AN02FREV001/REV 4.0 22 Os lipídios são compostos sujeitos às reações de oxidação. A oxidação lipídica envolve uma série de reações químicas que ocorrem em razão da presença de oxigênio atmosférico que irá reagir com os ácidos graxos insaturados dos lipídios. A oxidação provoca uma série de alterações indesejáveis no alimento como mudança de cor, sabor, aroma e textura, ela é a responsável pela rancidez nos alimentos. Alguns fatores favorecem a reação de oxidação, por exemplo, o calor, a luz e a presença de metais. Para impedir que ocorra a oxidação do alimento pode ser usado embalagens com atmosfera modificada ou que sejam protegidas da luz; a presença de antioxidantes também ajuda a retardar o processo de oxidação. 2.5 VITAMINAS Sempre que falamos em vitaminas logo associamos com saúde, pois elas são importantes para fortalecer o nosso organismo contra algumas doenças. Porém o nosso organismo não é capaz de produzir as vitaminas, por isso, é preciso ter uma alimentação utilizando alimentos ricos em vitaminas, como por exemplo, frutas, verduras e legumes. As vitaminas são usualmente classificadas em dois grupos: hidrossolúveis (solúveis em água) ou lipossolúveis (solúveis em gorduras). As vitaminas hidrossolúveis não são normalmente armazenadas no organismo, sendo excretadas na urina, por isso, é necessário um suprimento diário destas vitaminas por meio da alimentação. Elas são muito sensíveis à temperatura, portanto, longos cozimentos devem ser evitados, pois podem acarretar perda da função biológica da vitamina. Como elas são solúveis em água, se o cozimento for ao vapor, irá evitar que a vitamina fique na água do cozimento. As vitaminas hidrossolúveis são: do complexo B e a vitamina C também chamada de ácido ascórbico. As vitaminas do complexo B são: vitamina B1 ou tiamina; vitamina B2 ou riboflavina;vitamina B3 ou niacina; vitamina B4 ou adenina; vitamina B5 ou ácido pantotênico; vitamina B6 ou piridoxina; vitamina B7 ou B8 ou H ou biotina; vitamina B9 ou ácido fólico e vitamina B12 ou cobalamina. As vitaminas lipossolúveis são as vitaminas A, vitamina D, vitamina E e vitamina K. Para essas vitaminas serem absorvidas pelo organismo é preciso a AN02FREV001/REV 4.0 23 presença de lipídios, bile e suco pancreático. Após a absorção no intestino, elas são transportadas até os tecidos onde serão armazenadas. As vitaminas A e D são armazenadas principalmente no fígado e a vitamina E nos tecidos adiposos e em menor quantidade nos órgãos reprodutores. Elas não são facilmente excretadas na urina e o consumo excessivo de vitamina A e D podem ser tóxicos. 2.6 PIGMENTOS As cores que vemos nos alimentos são em razão da presença de pigmentos, eles são os responsáveis por deixar um alimento mais atrativo para o consumo. Os pigmentos podem ser naturais ou artificiais e o que define a cor de cada pigmento é sua estrutura química, ou seja, a forma como os átomos estão ligados entre si e também a quantidade de ligações duplas conjugadas, ou seja, uma sequência de ligações sendo uma dupla e outra simples consecutivamente. Quase todos os pigmentos naturais possuem estruturas complexas, porém, é possível identificar uma estrutura básica e agrupar os pigmentos. Os principais tipos são: porfirinas, betalaínas, flavonoides, carotenoides, taninos, entre outros. As porfirinas são representadas pela hemina, que é o pigmento vermelho encontrado no tecido muscular; e pela clorofila, que é o pigmento verde dos vegetais (Figura 16). FIGURA 16 - ESTRUTURA QUÍMICA DE UMA HEMINA E DA CLOROFILA FONTE: Disponível em: <http://www.esperanzza.com/index.php?menu=1&page=12>. Acesso em: 18 ago. 2012. AN02FREV001/REV 4.0 24 As betalaínas são pigmentos presentes, principalmente, na beterraba e na flor da primavera. Elas estão divididas em dois grupos: betacianinas que possuem em sua estrutura química uma glicose ou ácido glucurônico; e betaxantina que possuem grupos OH ou NH2 em sua estrutura química (Figura 17). FIGURA 17 - ESTRUTURA QUÍMICA DE UMA BETACIANINA (BETANINA) FONTE: Disponível em: <http://pt.scribd.com/doc/72095317/2011-FBA-409-Pigmentos-naturais>. Acesso em: 19 ago. 2012. Os flavonoides são os principais responsáveis pelas cores azul, vermelho e amarelo das flores, frutas e folhas. Os pigmentos de cor azul e vermelha são classificados como antocianinas (cianidina) e os responsáveis pela cor amarela são as antoxantinas (quercetina) (Figura 18). Esta diferença de coloração está diretamente relacionada com a estrutura química de cada pigmento. FIGURA 18 - ESTRUTURA QUÍMICA DE UMA ANTOCIANINA (A- CIANIDINA) E UMA ANTOXANTINA (B- QUERCITINA) a b FONTE: Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422008000500051&script= sci_arttext> e <http://www.infoescola.com/farmacologia/quercetina/>. Acesso em: 19 ago. 2012. AN02FREV001/REV 4.0 25 Os carotenoides formam um dos grupos mais difundidos na natureza, são responsáveis pela cor amarela, laranja e vermelha e estão presentes nas frutas, vegetais, folhas, algumas flores e em alguns animais. Sua estrutura química é altamente insaturada e possui átomos de hidrogênio e carbono. Quando também apresentar átomos de oxigênio são chamados de xantofilas. Entre os carotenoides temos o -caroteno, encontrado na cenoura; o licopeno, encontrado no tomate; e o urucum, que possui dois tipos de pigmentos a bixina e a norbixina (Figura 19). FIGURA 19 - ESTRUTURA QUÍMICA DO LICOPENO, DO BETACAROTENO, DA BIXINA E DA NORBIXINA FONTE: Disponível em: <http://www.cromatografialiquida.com.br/carotespec.htm> e <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0101-20612001000300010>. Acesso em: 19 ago. 2012. AN02FREV001/REV 4.0 26 Os pigmentos são importantes não somente para dar cor aos alimentos deixando-os mais atrativos, mas também vários têm função antioxidante, pois, eliminam os radicais livres. Estudos indicam que a alta ingestão de frutas está associada com baixa incidência de doenças degenerativas. Acredita-se que este efeito esteja associado não somente à presença de antioxidantes como as vitaminas A, C e E, mas também com a presença de carotenoides e flavonoides. FIM DO MÓDULO I
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