Relatório 4 - Reação de Maillard

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Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”
Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Araraquara
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Disciplina: Bioquímica de Alimentos
Profa. Dra. Larissa Consoli
Relatório da Prática 4: 
Reação de Maillard
André Passos
Breno Belon
Camila Nogueira
Gabriela de Castro
Giulia Lopes
Maria Angélica Velloso
Araraquara
Maio/2019
Sumário
Introdução
Os açúcares redutores sob determinadas condições geram cores pardas que são desejáveis e importantes em alguns alimentos. Ao contrário de outras cores castanhas obtidas após o aquecimento ou durante o armazenamento por um longo período, que são indesejáveis. Este escurecimento é ocasionado pela reação química entre açúcares redutores, especialmente D-glicose, e um aminoácido livre ou um grupo amino livre de um aminoácido que faz parte de uma cadeia proteica. Esta reação é denominada de reação de Maillard (DEKKER,1996).
A reação tem início com o ataque nucleofílico do grupo a-carbonílico de um açúcar redutor ao grupamento amina de proteínas. Alguns fatores interferem na ocorrência da reação como: temperaturas elevadas (acima de 40ºC), atividade de água na faixa de 0,4 a 0,7, pH na faixa de 6 a 8 (preferencialmente alcalino), umidade relativa de 30% a 70%, presença de íons metálicos de transição como Cu2+ e Fe2+, que podem catalisar a reação.
A composição do alimento é outro fator importante na ocorrência da reação. A velocidade de reação é interferida devido a amina, presente no açúcar redutor, sendo a xilose o açúcar mais reativo. Os açúcares se diferenciam na via de escurecimento, sendo que as cetoses são mais reativas para a formação de produtos de Heyns, enquanto as aldoses o são para a formação de produtos de Amadori (SHIBAO,2011).
A reação de Maillard é dividida em três fases. Inicialmente ocorre a condensação da carbonila de um aminoácido e de um açúcar redutor, resultando na formação do primeiro composto estável da reação de Maillard, o produto de Amadori. Ao decorrer do tempo de aquecimento ou armazenamento, tem-se início a segunda fase, caracterizada por reações químicas a partir dos compostos de Amadori, como desidratação, enolização e retroaldolização, obtendo a formação de compostos dicarbonílicos, redutonas, derivados do furfural, como o 5-hidroximetilfurfural, além de produtos da degradação de Strecker. Por último, ocorre a reação dos compostos intermediários com resíduos de lisina ou de arginina em proteínas, gerando compostos mais estáveis, ademais de reações de fragmentação e polimerização, obtendo melanoidinas e estruturas fluorescentes. Uma maneira de diminuir o teor de produtos gerados na reação é a utilização de métodos mais brandos de cozimento e com alta atividade de água (FRANCISQUINI,2016).
Objetivos
Estudar alguns dos principais fatores que afetam a ocorrência ou a intensidade da reação de Maillard, através da observação da formação de cor/aroma e da medida da absorbância das amostras.
Materiais e Métodos
Material, vidraria e equipamentos
· L-lisina;
· Frutose, lactose e sacarose;
· Água destilada;
· Solução de metabissulfito de sódio 1 M;
· Banho térmico a 80 ºC;
· Espectrofotômetro.
 	
Procedimento I: Avaliação do efeito do tipo de açúcar sobre a intensidade da reação de Maillard.
 
Foram recebidos três tubos com amostras idênticas contendo: 1,0 g sacarose + 0,5 g L-lisina +5 mL de água destilada. Tais tubos foram incubados a 80ºC e analisados nos tempos 10,30 e 60 min, a fim de medir sua absorbância em um espectrofotômetro calibrado com água destilada, no comprimento de onda de 450 nm. Dessa forma, a partir dos valores obtidos de absorbância construiu-se um gráfico relacionando o tempo de reação (eixo x) e absorbância (eixo y). Este procedimento foi realizado para os três tipos de açúcares avaliados (frutose, lactose, sacarose).
 
Procedimento II: Avaliação do efeito do pH sobre a intensidade da reação de Maillard.
 
Foram recebidos três tubos contendo uma amostra de 5 mL de solução de L-lisina + frutose + água destilada com o pH ajustado para 9,0. Tais tubos foram incubados a 80ºC e analisados nos tempos 10,30 e 60 min, a fim de medir sua absorbância em um espectrofotômetro calibrado com água destilada, no comprimento de onda de 450 nm. Dessa forma, a partir dos valores obtidos de absorbância construiu-se um gráfico relacionando o tempo de reação (eixo x) e absorbância (eixo y). Este procedimento foi realizado para os três valores de pH (3,0, 7,0, 9,0).
 
Procedimento III: Avaliação do efeito da adição de inibidor sobre a reação de Maillard.
 
Foram recebidos seis tubos, os quais continham 5 mL da solução de L-lisina + frutose + água destilada previamente preparada. Em três tubos foi adicionado 1,5 mL da solução de metabissulfito de sódio 1M. Os três tubos restantes foram considerados como controle para a comparação. Além disso, todos os tubos foram incubados a 80ºC e analisados nos tempos 10,30 e 60 min, a fim de medir sua absorbância em um espectrofotômetro calibrado com água destilada, no comprimento de onda de 450 nm. Dessa forma, a partir dos valores obtidos de absorbância pode-se avaliar o efeito da adição de inibidor sobre a reação de Maillard.
Resultados e Discussão
4.1. Avaliação do efeito do tipo de açúcar sobre a intensidade da reação de Maillard
Após a realização da medição das absorbâncias, foi possível obter as curvas referentes às absorbâncias de cada solução contendo frutose, lactose e sacarose, em relação ao tempo decorrido. Estas curvas estão retratadas na Figura 1.
Figura 1: Curvas referentes às absorbâncias das soluções contendo frutose, lactose e sacarose
Como pode ser visto na Figura 1, a solução de frutose resultou na absorbância de maior valor, o que era esperado pois está de acordo com Nascimento et al, 2015. Isso ocorre, pois, a frutose é um monossacarídeo redutor e, monossacarídeos são mais reativos em relação à classe dos polissacarídeos, o que torna a frutose mais reativa que a lactose e a sacarose, que são dissacarídeos. (NASCIMENTO, 2015)
Os perfis das três curvas são similares aos do experimento de Nascimento et al, 2015. Porém, a curva de lactose, mesmo possuindo o mesmo perfil retratado na literatura, no qual a absorbância aumenta inicialmente e decresce em seguida, possui uma diminuição significativa dos valores de absorbância muito antes do esperado. Este fato pode ter ocorrido devido a erros nas medições ou à diferença de concentração entre a solução utilizada e a proposta na literatura.
O perfil da curva de sacarose possui valores muito baixos, o que também está de acordo com Nascimento et al, 2015. Isso ocorre, pois a sacarose não é um açúcar redutor, ainda assim, há valores de absorbância devido à hidrólise da molécula em frutose e glicose.
4.2. Avaliação do efeito do pH sobre a intensidade da reação de Maillard
Para os seguintes pH de 3, 7 e 9, os dados de absorbância obtidos após leitura em espectrofotômetro das amostras no instante de adição e após 10, 30 e 60 minutos da adição de inibidor encontram-se na Tabela 1. 
Tabela 1: Valores de absorbância obtidos ao longo do tempo da reação de Maillard, para variações de pH.
	
	Absorbância 
	Tempo
	pH 3
	pH 7
	pH 9
	0
	0,018
	0,002
	0,017
	10
	0,03
	0,005
	3,024
	30
	0,165
	0,118
	10,374
	60
	0,038
	0,365
	20,008
	A partir dessa tabela, fizemos um gráfico comparativo para conseguir ter uma melhor visualização de como a variação de pH altera a formação de compostos na reação de Maillard, apresentado na Figura 2.
 
Figura 2: Grafico de variação de absorbância x tempo em diferentes faixas de pH.
	Como é possível observar na Figura 2, a mudança no valor de absorbância é evidente conforme o pH se torna mais alcalino, chegando a valores bem expressos no pH 9. Esses valores indicam que a reação ocorreu com maior rapidez e intensidade em pH’s mais elevados, podendo ser observadouma correlação da Reação de Maillard com alimentos básicos, sendo confirmado com os dados de Francisquini, et al. (2017), que indicam que o pH ótimo constatado para a ocorrência da mesma seria entre 9 e 10.
	Segundo Feeney et al. (1975) e Benzing-Purdie et al. (1985) o pH alcalino associado a alta temperaturas, no caso 80°C, acabam facilitando as fases da reação e permitem variações nos produtos finais. Das reações que ocorrem, a Degradação de Stricker é quem é responsável pela produção das melanoidinas, substâncias que alteram o aspecto visual proporcionando a coloração marrom, conforme observado na Figura 3.
 
Figura 3: Reação de Maillard em pH 9, em 10, 30 e 60 minutos respectivamente.
4.3. Avaliação do efeito da adição de inibidor sobre a reação de Maillard
Os dados de absorbância obtidos após leitura em espectrofotômetro das amostras no instante de adição e após 10, 30 e 60 minutos da adição de inibidor encontram-se na Tabela 2.
Tabela 2: Valores de absorbância obtidos ao longo do tempo da reação de Maillard, para amostras controle e com adição de inibidor.
	
Amostra
	
	
	0 min
	10 min
	30 min
	60 min
	Controle
	-
	0,050
	0,055
	-
	Inibidor
	-
	0,047
	0,045
	0,047
 
	Observa-se que, nas amostras contendo inibidor, os valores de absorbância se mantiveram praticamente constantes, com pequenas variações que podem ocorrer no momento da leitura do espectrofotômetro. Já nas amostras controle, sem inibidor, houve um aumento gradativo da absorbância. Os estudos realizados por Leonhardt, 2015, mostram que a adição de metabissulfito de sódio resulta em amostras de leite condensado com coloração mais clara, analisadas em colorímetro, quando comparadas às amostras sem o inibidor, provando sua eficácia. Nascimento, 2017, também mostrou em suas análises que a utilização de metabissulfito de sódio atua como inibidor da reação de Maillard, reduzindo os índices de escurecimento de amostras de batata. O metabissulfito de sódio, por ser altamente reativo, reage com os compostos intermediários provenientes da reação de Maillard, impedindo a formação da coloração amarronzada (NASCIMENTO, 2017).
	
Conclusão
No processo de Maillard os aspectos como a cor produzida, sua intensidade e as propriedades do produto final são estritamente dependentes das condições do meio reacional. O pH adequado associado a temperatura promove maiores taxas reacionais nas etapas da reação. Deste modo, quando em condições alcalinas, os processos reacionais são favorecidos e ocorrem mais rapidamente, apresentando maior intensidade de cor. Dentre os pH’s analisados, em pH=9 os valores obtidos referentes as taxas de reação foram os maiores, destacando o valor de pH ideal. Ademais, a análise concluiu que as etapas ocorrem apenas na presença de açucares redutores, podendo apresentar baixos níveis em meios contendo dissacarídeos, em função de hidrólise dos mesmos em possíveis açucares redutores, como é o caso da Lactose. Outro fator de dependência da reação de Maillard são os inibidores. O reagente utilizado para esta sessão da análise, o metabissulfito de sódio, retardou fortemente o escurecimento das amostras, deste modo caracterizando-se como agente de inibição bastante eficaz da reação de Maillard.
Referências
BENZING-PURDIE L.M., RIPMEESTER J.A. E RATCLIFFE C.I.. Effects of temperature on Maillard reaction products. J. Agric. Food Chem., 33, 31-33. 1985.
FEENEY R.E., BLAKENHORN G. E DIXON H.B.F.. Carbonyl-amine reactions in protein chemistry. Adv. Protein Chem., 29, 135-203.1975.
FRANCISQUINI, J. A. et al.. Reação de Maillard: uma revisão. Rev. Inst. Laticínios Cândido Tostes, Juiz de Fora, v. 72, n. 1, p. 48-57, jan/mar, 2017.
LEONHARDT, M. Estudo de agentes inibidores da reação de Maillard em leite condensado. 37 f. 2015. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química Industrial) - Centro Universitário UNIVATES, Lajeado, 2015.
NASCIMENTO, A. P. S.; et al. Efeitos da relação tempo/temperatura e concentração/pH na reação de Maillard em diferentes açúcares. Revista Brasileira de Agrotecnologia, vol. 5, n. 1, p. 1-8, 2015. 
NASCIMENTO, R. F. Redução de metabissulfito de sódio no processamento industrial de batatas. 83 f. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção) - Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2017.
SHIBAO, J.; BASTOS, D.H. M. Maillard reaction products in foods: implications for human health. Rev. Nutr., Campinas , v. 24, n. 6, p. 895-904, Dec. 2011 . 
DEKKER, M. Food chemistry. 3. ed. New York: Owen R. Fennema, 1996. 76 v.
FRANCISQUINI, J.A. et al . Evaluation of Maillard Reaction intensity, Physical-chemistry Attributes and Texture Analysis in "Dulce de Leche". Rev. Ceres, Viçosa , v. 63, n. 5, p. 589-596, Oct. 2016 .
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