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RESUMO DE QUÍMICA DE ALIMENTOS 1) INTRODUÇÃO À QUÍMICA DE ALIMENTOS Composição nutricional; Propriedades químicas; Processos químicos e bioquímicos: o Manipulação; o Processamento; ACESSIBILIDADE. o Armazenamento. Esses fatores contribuem para a melhora de formulações, processos e estabilidade dos alimentos. O conceito de alimentos reside em toda substância ou misturas de substâncias nos estados sólido, líquido, pastoso ou outra forma adequada, destinada a fornecer ao organismo humano os elementos normais à sua formação, manutenção e desenvolvimento. Quanto a fonte, os alimentos podem proceder de fonte animal, vegetal e mineral, diferindo quanto à espécie, variedade, qualidade e quantidade. Os alimentos fonte podem ser: In natura: 20% ou mais do componente. Ex. batata, apresenta como alimento fonte carboidratos. Processados ou industrializados: o Fontes de fibras: recomendado 1,5 g/100 mL para líquidos e 3,0g/100g para sólidos. o Fontes de proteínas: recomendado 2,5 g/100 mL para líquidos e 5,0g/100g para sólidos. o Fontes de vitaminas: recomendado 7,5% da IDR/100 mL para líquidos e 15% da IDR/100g para sólidos. Os grupos alimentares são: 1. Cereais massas, tubérculos e raízes; 2. Hortaliças; 3. Frutas; 4. Carnes, ovos e leguminosas; 5. Laticínios; 6. Lipídeos e açúcares. Os nutrientes são substâncias químicas que compõem os alimentos, sendo indispensáveis à formação e manutenção do organismo, são constituídos por carboidratos, proteínas, lipídeos, minerais, vitaminas e água. São classificados em macronutrientes e micronutrientes. As funções dos nutrientes são: Energética: carboidratos, proteínas e lipídeos. Plástica: proteínas e vitaminas. Reguladora: vitaminas e minerais. As calorias são encontradas na forma de energia em cada alimento, isso será utilizado pelo corpo para todas as funções, como digestão, respiração, prática de exercícios, etc. a definição de calorias reside na quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de 1 kg de água de 14,5ºC para 15,5ºC. 1 caloria = 4,1868 J e 1 Kcal = 4,186 KJ. Os carboidratos e as proteinas apresentam 4 Kcal/g de energia, enquanto que os lipídeos apresentam 9 Kcal/g. Os não nutrientes são definidos como compostos presentes nos alimentos que podem provocar efeitos fisiológicos diversos, contribuindo de forma positiva ou negativa para a formação, desenvolvimento ou manutenção do organismo. São classificados em: Compostos bioativos: alcalóides, terpenos, flavonóides, compostos fenólicos. Antinutrientes: inibidores de proteases, lectinas, fitato, taninos, oxalatos. A composição química centesimal é a constituição em nutrientes de alimentos, expressa em 100g de amostra. Sua importância reside na avaliação do suprimento e consumo alimentar de um país; verificação da adequação nutricional da dieta de indivíduos e de populações; avaliação do estado nutricional para desenvolver pesquisas sobre relações entre dieta e doença, em planejamento agropecuário, na indústria de alimentos. 2) ÁGUA A. A água presente nos alimentos : Meio para as reações químicas, na qual os demais componentes estão solubilizados. Solvente universal. Substrato para hidrólise. Todo alimento possui água, mesmo os que não aparentam ter como grãos e frutos secos. Contribui para a textura em função de sua interação com proteínas, polissacarídeos e sais. Alimentos com maior teor de água apresentam maior maciez, enquanto que menor teor implica em rigidez. B. Estrutura e propriedades: Molécula polar, apresentando momento dipolar, o que é importante para a interação e força de atração com outras moléculas. Realiza ligações estáveis, pontes de H, as quais implicam em maior PF/PE. Sua geometria facilita a interação entre as moléculas, que tendem a se organizarem em tetraedros, com ligações de H. Sua fluidez no estado líquido é garantida pela facilidade em formar e desfazer pontes de H. C. Características: Alto PF e PE em função da realização de pontes de H. Sua polaridade permite a ação como solvente universal, dissolvendo substâncias ionizáveis e polares. A água pura não é condutível. D. Interações: Seu pequeno volume permite a penetração em estruturas cristalinas, solvatando substâncias maiores e/ou apolares. E. Estados físicos: Cristalino: há a presença de tetraedros, os quais formam hexágonos perfeitos, configurando blocos orientados pelas pontes de H, formando cristais. Os cristais podem ser hexágonos regulares, dentritos irregulares ou unidades esféricas. Esses tipos de cristais configuram os tipos de gelo e dependem das interações que a água irá realizar com as demais substâncias. o Congelamento: a) Rápido: os cristais de gelo são menores e com isso lesam menos o alimento, e não apresentam as perdas que há no congelamento lento. Pode acontecer sob alta pressão, sendo reduzida a temperatura em seguida até o ponto de congelamento. Na temperatura de congelamento, reduz-se a pressão e, com isso, há o congelamento instantâneo. O descongelamento realiza o processo inverso. A alta pressão impede que as moléculas de água se aproximem e formem o gelo. b) Lento: os cristais de gelo se formam entre as estruturas das membranas e de solutos, formando cristais de gelo que se expandem. Os cristais são grandes e irregulares, podendo destruir a estrutura na qual estão inseridos, isso explica a perda de peso dos alimentos no descongelamento, a qual também pode ser explicada pela perda de líquidos intracelulares (drepp). Congelar e recongelar a matriz alimentar acaba por criar e destruir os cristais de gelo, o que altera a textura, bem como pode propiciar o crescimento microbiano, além da perda nutricional de vitaminas e proteínas solúveis. A cerveja não congela porque se pôs a mão, e sim porque estava na temperatura de congelamento, mas a pressão de CO2 dentro da garrafa era alta, e quando a garrafa foi aberta esta pressão se reduziu e a cerveja congelou. Líquido: a fluidez é devida à capacidade de formar e desfazer pontes de H. Gasoso: a água é eliminada dos alimentos na forma de vapor. A liofilização leva sólidos para o estado gasoso através da redução de pressão precedida por congelamento. Outra forma é a desidratação à pressão ambiente, com ebulição e secagem. F. Água nos alimentos: Rigidez ÁGUA LIVRE + COMBINADA = ÁGUA TOTAL Água livre: está fracamente ligada ao substrato através de ligações fracas. Atua como solvente. É a água que permite o crescimento microbiano e facilita as reações químicas e é eliminada na desidratação. Água combinada: está fortemente ligada ao substrato. Não atua como solvente, bem como está indisponível a interação com estes. Retarda reações químicas. Dificilmente é perdida , apenas em caso de incineração. G. Aplicação em alimentos: Cocção (cozimento) por imersão; Formação de géis; Dissolução e ionização de sais; Estabilização de emulsões. H. Atividade de água (Aa): É a medida da água livre presente na matriz alimentar. É dada pela seguinte equação: Aa = P/Po, onde P é a pressão parcial da água no alimento e Po a pressão parcial da água pura. Aa varia de 0 a 1, de acordo com a umidade, não existindo alimentos com Aa = 0, pois seria alimento desprovido de água, e Aa = 1 é a própria água pura. Quanto mais água o alimento tem, mais perecível ele é , bem como maior será sua Aa. A estabilidade e a segurança do alimento aumentam conformea Aa decresce, pois eliminando a água livre há a perda do risco de proliferação microbiana, bem como a inibição de reações químicas, promovendo a conservação do alimento. As reações químicas são inibidas com a perda de água, mas quando se reduz muito a água há aumento da concentração de solutos, o que permite algumas reações químicas e isso leva a alterações na textura dos alimentos. Alimentos Teor de água Hortaliças e frutas 80% a 94% Leite 87% Carnes e derivados 60% a 70% Leguminosas e cereais 10% a 20% Congelamento, desidratação e adição de soluto são formas de reduzir a Aa. A adição de solutos é interessante, pois a água irá interagir com os solutos e se tornará menos disponível para a realização de reações químicas. Mesmo com os métodos de conservação, nenhum alimento é eterno, sofrendo necessariamente, mais cedo ou mais tarde, degradação. Todo alimento congelado, mesmo por congelamento rápido, expande, e isso deve ser levado em conta durante o processo de embalagem. I. Classificação em funçao da perecividade: Estáveis: apresentam 12% de água livre. Ex: cereais, açúcares, gorduras. Semi-estáveis: menos de 60% de água livre. Ex: mel, alho, cebola, maçã. Instáveis: mais de 60% de água livre. Ex: leite, carne, pescado, frutas. Os fungos apresentam crescimento em faixa de Aa grande. Bactérias requerem alta Aa (0.9), sendo as primeiras a serem eliminadas na desidratação. Os bolores crescem na faixa de Aa de 0,7. Os microorganismos que deterioram os alimentos são claramente perceptíveis causando a deterioração, no entanto, os microorganismos patogênicos não deterioram visivelmente o alimente, por isso são mais perigosos. J. Necessidade de água livre pelos microorganismos: Osmofílicos: se desenvolvem em altas concentrações de açúcar. Osmodúricos: suportam altas concentrações de açúcar, mas não se multiplicam. Halofílicos: se desenvolvem em altas concentrações de NaCl. Halodúricos: suportam altas concentraçãoes de NaCl, mas não se multiplicam. Xerófilos: preferem ambientes secos. K. Escurecimento enzimático: Os alimentos apresentam fenolases, um corte na matriz alimentar danifica o tecido e expõe os conteúdos celulares, os quais apresentam as fenolases, e quando as mesmas encontram seus substratos realizam o escurecimento enzimático. A adição de vinagre ou limão promove a acidificação do meio, o que leva a desnaturação das fenolases, impedindo o escurecimento enzimático. A fim de evitar o escurecimento do alimento, após seu fracionamento o mesmo deve ser imergido em água fervente, mas sem coser. Imediatamente depois o alimento deve ser imergido em água fria, favorecendo a desnaturação das fenolases em um processo chamado de branqueamento. L. Umidade: É um fator extrínseco que modula a Aa e consequentemente a estabilidade, qualidade e composição do alimento. Se o alimento assimila a umidade irá alterar sua composição. A umidade afeta a estocagem, pois alimentos mais úmidos apresentam menor tempo de prateleira. A umidade afeta a embalagem, pois se a mesma for permeável irá favorecer mais a degradação. A umidade afeta o processamento, pois causa alterações na matéria prima, interferindo no processo de fabricação. Alimentos com baixa Aa, mas que estão em ambientes úmidos irão retirar umidade do ambiente, aumentando sua Aa. Alimentos com alta Aa em ambientes secos irão doar água para o ambiente, reduzindo sua Aa. Métodos de análise da umidade: Gravimétricos: pesa-se o alimento, põe-se na estufa, e realiza-se ciclos de pesagem e retorno a estufa até não apresentar diferença de peso. A diferença entre a primeira pesagem e a última é a massa de água presente no alimento. Algumas substâncias voláteis se perdem com o aquecimento na estufa, portanto, alguns alimentos não podem ter a umidade determinada por esse método. Elétricos. Por destilação. Químicos. M. Qualidade da água: A água utilizada na indústria de alimentos deve ser potável e tratada, tanto para emprego na fabricação, quanto para higienização do ambiente e dos equipamentos. A dureza é um parâmetro importante, pois uma água mais dura retarda o cozimento além de dificultar a higienização, por não formar espuma. A dureza da água pode ser temporária ( presença de de carbonatos e bicarbonatos de cálcio e magnésio) ou permanente ( apresenta cloretos e fosfatos). A água dura tende a se depositar nas superfícies e precipita principalmente na presença de detergentes básicos. 3) CARBOIDRATOS São as biomoléculas mais abundantes, correspondendo a 50% de toda massa de carbono da Terra. Para os seres humanos a maior parte de carboidratos é adquirida através de alimentos de origem vegetal. Os vegetais transformam energia luminosa em energia química, na forma de carboidratos, sendo a base da cadeia alimentar. A importância dos carboidratos reside: Reconhecimento celular – glicocálix; Adesão celular; Estrutural – peptideoglicano, quitina, celulose; Fonte de reserva energética - amido e glicogênio. Nos vegetais o amido é sempre encontrado na forma de grânulos, uma vez que as sementes precisam de energia para germinar e ainda não sintetizam carboidratos. O glicogênio também se encontra na forma de grânulos, pois esta forma é a mais vantajosa para armazenar grande quantidade de glicose. Aldoses e cetoses são as estruturas químicas dos carboidratos. Apresentam-se nas formas de trioses, tetroses, pentoses e hexoses. São cadeias carbônicas com ligações simples e com grupamentos aldeído ou cetona terminais. Os monômeros são os monossacarídeos apresentando fórmula molecular geral de C6H12O6, abrangindo glicose, frutose e galactose. Os dissacarídeos apresentam a fórmula molecular geral de C12H22O11, derivados da condensação de dois monossacarídeos através da ligação glicosídica, com formação de água. São a sacarose (glicose + furtose), a maltose (glicose + glicose) e a lactose (glicose + galactose). Possuem ao menos um carbono quiral, apresentando pelo menos 2 isômeros D e L, sendo os isômeros D os mais comuns na natureza. A série das aldoses se inicia com o D –gliceraldeído, que apresenta 3 carbonos, um deles anomérico. Conforme se aumenta o número de carbonos, se aumenta o número de carbonos anoméricos, devido ao aumento das possibilidades de rotação dos demais carbonos. Na série das cetoses há menos carbonos anoméricos, havendo menos opções de estruturas. A formação de hemiacetal acontece através da reação do aldeído com OH, no caso das aldoses e a formação de hemicetal acontece através da reação da cetona com OH, no caso das cetoses. A formação de hemicetal/hemiacetal favorece a formação de estruturas cíclicas, onde a cetona/ aldeído reagem com OH da própria molécula, podendo ser α (OH para cima) ou β (OH para baixo). O anel a ser formado pode ser piranose (5 carbonos) ou furanose (6 carbonos). A ciclização é importante para a formação de polissacarídeos, pois o hemicetal/hemiacetal de um monossacarídeo pode interagir com OH do vizinho e assim por diante até formar uma cadeia polissacarídica. A lactose é um açúcar redutor, apresenta ligações β (1-4), sendo clivada pela D-galactosidase, e na ausência dessa enzima a lactose não é absorvida, pois não foi clivada, com isso será fermentada pelas bactérias do intestino. É o que acontece na intolerância a lactose. A sacarose é um açúcar não redutor, com ligação glicosídica formada por 3 hemicetais, não havendo hemicetal/hemiacetal livre para que haja redução, pois o hemiacetal da glicose está ligado com o hemicetal da frutose, não deixando hemicetal/hemiacetal livrepara redução. A maltose é um açúcar redutor. Os oligossacarídeos apresentam 2 a 20 monossacarídeos, acima de 20 monossacarídeos, temos os polissacarídeos. Dentre os oligossacarídeos de interesse temos a rafinose, que é um trissacarídeo formado por sacarose e galactose; a estaquinose, que é um tetrassacarídeo formado por 1 sacarose e 3 galactoses e; a verbascose que é um pentassacarídeo com 1 sacarose e 4 galactoses. Esses oligossacarídeos não são digeridos, mas estão presentes nas leguminosas, sendo encarados como fibras. Não apresentam o consumo recomendado em casos de desnutrição ou diarreia, pois estimulam a motilidade intestinal. Os polissacarídeos apresentam a fórmula molecular geral (C6H10O5)n. O amido apresenta apenas resíduos de glicose, podendo apresentar em sua estrutura maior ou menor proporção de amilopectina ( cadeia ramificada com ligações α(1-6)), ou amilase ( cadeias lineares com ligação α (1-4)). A α-amilase cliva a cadeia do amido em qualquer porção, formando dextrina. Já a β-amilase cliva a dextrina em maltose, e a maltase cliva a maltose em glicose. A ligação α (1-4) faz com que a cadeia do amido faça uma curva e, à medida que se adicionam moléculas há a formação de um espiral, onde os grupos hidrofílicos estão voltados para o exterior e os hidrofóbicos para o interior. Os grupos hidrofóbicos reagem com o iodo formando um complexo poli i, e quanto mais iodo se agregar, mais complexo se formará e mais cor azul terá. Por isso que se utiliza o teste do iodo para determinar o teor de amido na matriz alimentar. Alimentos cárneos não apresentam glicogênio, pois o mesmo é depletado durante o abate do animal. Quando o animal é abatido, a primeira coisa que para é a respiração, com isso não há o funcionamento do ciclo de Krebs, mas o metabolismo ainda está funcionando mesmo sem O2, consumindo glicogênio via fermentação, o que aumenta os níveis de lactato, favorecendo a conservação da carne contra microorganismos. Portanto, quanto mais glicogênio presente no músculo do animal, mais lactato haverá, logo maior conservação. A celulose é um homopolissacarídeo que não é digerida pelo homem, pois sua ligação é β (1-4), e sua metabolização não é fácil, pois as cadeias são de fato lineares em função das ligações de hidrogênio intra e intermoleculares, o que enrigece a estrutura. A hemicelulose é similar a celulose, mas é formada por arabinose, xilose, ramnose, galactose, manose e glicose, sendo um heteropolissacarídeo. Cada 1g de glicose tem 17 kJ ou 4 Kcal. Carboidratos em excesso são convertidos em TGS, os quais são armazenados. Os carboidratos melhoram o sabor e a textura dos alimentos. São adicionados em alimentos processados sob a forma de açúcar (sacarose) e farinha (amido). A sacarose é importante para conferir sabor, atuando como edulcorante, enquanto que o amido é importante para conferir textura. O poder edulcorante da sacarose é 100, sendo considerada padrão. Frutose apresenta 170 de poder edulcorante, açúcar invertido ( hidrólise ácida da sacarose) é de 130, maltose é de 30, bem como galactose e lactose é de 15. Os polissacarídeos por serem moléculas muito grandes, não conseguem se ligar aos receptores gustativos, por isso não apresentam característica doce. Aroma, sabor e cor são conferidos pelo açúcar em um processo de caramelização. A caramelização é um processo de escurecimento não enzimático. A caramelização consiste no aquecimento do açúcar à altas temperaturas e com sucessivas desidratações a partir de enol, até formar um anel que é o hidroxi – metil - furfural, o qual é escuro. A tendência é que o aumento de hidroxi-metil-furfural permita a sua polimerização, o que proporcionará o escurecimento progressivo do caramelo. Um caramelo bem escuro apresenta humina, a qual é amarga. Tipos de caramelo: Classe 1 Claro, formado apenas pelo aquecimento. Classe 2 Marrom avermelhado, formado pelo aquecimento com sulfito. É empregado nas cervejas. Classe 3 Marrom avermelhado, formado pelo aquecimento com amônio. É empregado na panificação, em xaropes e pudins. Classe 4 Marrom mais escuro, apresenta aquecimento com sulfito e amônio. É empregado nos refrigerantes de cola. A reação de Mailard, diferentemente da caramelização, necessita de açúcar redutor e compostos aminados (ptns, aas, peptídeos). Qualquer matriz alimentar que apresente proteínas irá escurecer pela reação de Mailard. Há a formação de base Schiff, a qual sofre rearranjo de Amadori, formando produtos de amadori, os quais sofrem desidratação, condensação e etc, formando deoxiozonas. As deoxiozonas formarão o hidroxi-metil-furfural, que é o responsável pela cor escura. Quando o hidroxi-metil-furfural polimeriza é chamado de malanoidina. As deoxiozonas podem formar maltol e isomaltol e substâncias redutoras a partir dos produtos de Amadori, além de formar Acrilamida, principalmente quando há aspartato, o que acontece com a batata frita. Há também a formação de aldeídos, formados através da reação das deoxiozonas como aminados através da reação de Strecker. Esses aldeídos apresentam 1 carbono a menos e influenciam cor e odor. A cor e o odor são diferenciados nos alimentos em função do carboidrato e da proteína envolvidos na reação de Mailard. A hidrólise dos carboidratos pode ser ácida, a qual não possui especificidade e deve ocorrer com aumento de temperatura. Há também a hidrólise enzimática, a qual é mais específica. O poder redutor dos carboidratos é usado na quantificação , onde se testa a capacidade de reduzir. O poder redutor é possivel apenas em aldoses, e as cetoses devem ser convertidas a aldoses. Para testar a capacidade redutora se utiliza a solução de Fehling, a qual possui Cu e é alcalina. O reagente de Benedict não é alcalino e reage apenas com aldoses. Como a sacarose não é redutora, devendo-se hidrolizá-la em glicose e frutose, as quais são redutoras e possíveis de quantificar. A hidrogenação de carboidratos promove a redução da carbonila de aldoses e cetoses. O D-glicitol (sorbitol) é produto da hidrogenação da D-glicose, apresentando menos OH e apresenta ação umectante e apresenta metade do poder edulcorante da sacarose. O D – manitol é produto de hidrogenação da D-manose e cristaliza facilmente é empregado como cobertura não adesiva. O D-xilitol é produto de hidrogenação da D-xilose e apresenta calor específico negativo, o que permite a realização de reações endotérmicas, conferindo sabor mentolado ao alimento. Os polissacarídeos formam géis e, dependendo das características dos géis, terão diferentes finalidades na indústria de alimentos. A gelificação pode atuar de diversas formas na matriz, podendo espessar e emulsificar. Os tipos de polissacarídeos: A. AMIDO: sempre encontrado na forma de grânulos, o que é importante para a capacidade de gelificação. Para se gelificar o amido o mesmo deve ser aquecido. Com o aquecimento os grânulos de amido incham, pois incorporam água e esta rompe o grânulo. O processo de inchamento é o que confere a vicosidade , a qual é importante para a gelificação. Com a ruptura dos grânulos de amido há a formação da goma, a qual também pode ser formada com o aquecimento de outras matrizes de origem vegetal. As cadeias de amilose mais superficiais são lixiviadas para fora do grânulo de amido, o que também contribui para a viscosidade. A água que anteriormente era solvente , agora fica retida entre as cadeias de amilose e amilopectina. A medida que se aquece a solução contendo amido, o grânulo cresce e vai sofrendo lixiviação, o pico da gelificação acontece a 95ºC, acima desta temperatura há o rompimento dos grânulos, tendendo a diminuir a viscosidade, masnão há retorno a condição inicial, uma vez que a perda de viscosidade não corresponde a ausência desta. A solubilidade aumenta em função do aquecimento, devido a incorporação de água à molécula de amido. O amido gelifica, mas apresenta textura mesmo quando resfriado, sem apresentar ponto de corte, sendo um gel fraco. O amido retrogradado recupera a sua insolubilidade em água, expulsando-a de seu interio, e tal água irá se depositar na superfície da matriz alimentar. Isso acontece principalmente quando há o resfriamento, pois este promove ligações de H entre as cadeias do gel, o qual se retrai e explusa a água. O processo de explusão de água do interior do gel é chamado de sinerese e é consequência da retrogradação do amido. O envelhecimento do pão apresenta retrogradação do amido, no qual a massa fica enrigecida e seca, pois a água expulsa evapora, uma alternativa a essa situação é o uso de umectantes na fabricação do pão. A sinerese também acontece com sopas e molhos, pois os mesmos são engroçados com amido. Quando o amido retrograda em molhos, os quais são líquidos e liso se observa a precipitação do amido e isso é sensorialmente indesejável. Tipos de amido: a. NATIVO: é extraído de matrizes como arroz e batata. Forma pasta de pouco corpo, coesivas e gomosas. Os amido de arroz é usado em formulações infantis e para pacientes selíacos. O amido de batata é utilizado para a produção de cereais extruzados, misturas secas e misturas para bolos. b. MODIFICADO: é um amido nativo que sofreu redução e eterificação, reduzindo sua temperatura de de gelificação, o que agiliza o processo, principalmente porque menos aquecimento sai mais barato para a indústria. Formam pastas de maior viscosidade. Em geral são pré – gelificados e dispersáveis. O amido nativo é modificado, é aquecido, a massa é secada e pulverizada, e quando for colocada em água será facilmente dispersada. c. CEROSO: é um amido nativo constituído basicamente por amilopectina, presente nos grãos de milho e apresentam aspecto vítreo. Forma massas claras e coesivas. B. CARRAGENAS: são misturas de galactamas sulfatadas de cadeias lineares α(1- 3) e β(1-4) de D-galactopiranosil, extraídas de algas vermelhas. O que dita a formção dos géis é a presença de ésteres sulfato e a presença de 3-6 anidro D-galactose. Quanto mais ésteres sulfato mais rígido será o gel. As cadeias de carragenas quando aquecidas enovelam-se, mais ainda estão líquidas, só formando gel quando há o resfriamento, pois as cadeias se arrumam e se arranjam formando zonas de junção, promovendo a formção de dupla hélice. Quando a solução resfria e na presença de K+ (Carragena κ) e Ca++ (Carragena ι), os quais formarão a ponte que favorece a formação do gel. Nisso difere da gelificação do amido que acontece durante o aquecimento. Apresentam 3 tipos: a. CARRAGENA κ: forma géis rígidos e quebradiços na presença de K+ e são mais suceptíveis a sinerese. Apresenta ésteres de sulfato e um pouco menos 3-6 anidro D – galactose. b. CARRAGENA ι: forma géis mais macios e estáveis na presença de Ca++, são menos propícios a sinerese, sendo mais estáveis no congelamento e descongelamento. Apresenta bastante ésteres sulfato, mas também apresenta bastante 3-6 anidro D galactose, por isso forma géis macios. c. CARRAGENA λ: solúvel em água, podendo alterar sua viscosidade, mas sem gelificar. Apresentam apenas ésteres sulfato. C. GOMA XANTANA: diferente dos demais polissacarídeos, é extraída de bactérias com a Xanthomonas campestris. Apresenta cadeia linear principal idêntica a da celulose, com ramificações de trissacarídeos como cadeia lateral. É solúvel tanto em água fria quanto em quente, apresentando viscosidade mesmo em baixas concentrações. Não há mudança de viscosidade com aquecimento/resfriamento. Para formação do gel deve ocorrer o emparelhamento entre as cadeias lineares, e com isso há interações intra e intercadeias, emparelhando as cadeias principais e laterais que levará a formação das pontes que consistem na trama do gel. D. GOMA GUAR E LOCUSTE: são polímeros de α D – manopiranosil, com ramificação de um único monossacarídeo, o α D-glactopiranosil. a. LOCUSTE: apresenta poucos galactopiranosil dispostos na cadeia principal. Apresar de pouca viscosidade apresenta maiores pontos de junção com outros polissacarídeos propiciando a formação de géis. O ideal é a formação de géis de goma locuste com carragenas, isso é mais difícil de acontecer com a goma guar em função de apresentar poucos pontos de junção. A associação com carragenas aumenta a força do gel e favorece textura mais elástica, além de prevenir a sinerese, pois a malha do gel é mais estável em função de maior interação entre as cadeias. b. GUAR: cadeias de galactopiranosil dispostas de maneira regular ao longo da cadeia principal. Apresenta maior viscosidade. E. PECTINAS: são polímeros de ácido galacturômico, e formam gés espalháveis na presença de açúcar e ácido. Apresenta dois tipos: a. ALTA METOXILAÇÃO: apresenta mais da metade das carbonilas na forma de éster metílico. A redução do pH favorece que os grupos carboxilato fiquem menos carregados e menos hidratados, interagindo menos com a água e mais entre suas prórprias cadeias, o que favorece a formção de géis. A adição de açúcar reduz a atividade de água, fazendo com a água interaja com o açúcar, favorecendo a interação entre as cadeias de pectina que levarão a formação de géis. b. BAIXA METOXILAÇÃO: apresenta menos da metade das carbonilas na forma de éster metílico. Gelificam apenas na presença de cátions divalentes como o cálcio, não requerendo a utilização de açúcar, formam os géis diets. Aqui são os cátions divalentes que interagem com a água, a fim de favorecer a interação entre as cadeias de pectina. O cálcio favorece a organização das cadeias de pectina em paralelo, similar a caixa de ovo, realizando a ponte entre essas cadeias. A consistência do gel depende: F. FIBRAS ALIMENTARES: são polissacarídeos cuja diferença para o amido é o fato de não serem hidrolizáveis ou absorvíveis. No cólon, são parcialmente hidrolizadas pelas bactérias colônicas, para proveito delas próprias, não implicando em calorias. As fibras aceleram a passagem pelo TGI, absorvem toxinas, e servem de substrato para ácidos graxos de cadeia curta, como o colesterol atuando na prevenção de doenças cardiovasculares. a. INULINA: β D – frutofuranosil, com ligações 2-1, terminada com extremidade de sacarose. Possui ação prébiótica, pois são fibras hidrolizadas por grupo seleto de bactérias (Bífidobactérias), estimulando o crescimento deste, o que reduz a ocorrência de infecções, além de acelerar o trânsito intestinal. Quando a inulina sofre hidrólise forma frutooligossacarídeo (FOS). Quando inulina aumenta de concentração há formação de gel, também com auxílio do aumento da temperatura. Apresenta textura similar a gordura. Dentre os FOS temos a kestose (3 FOS), a nistose (4 FOS) e a frutofuranosil nistose (5 FOS). b. AMIDO RESISTENTE (AR): é similar ao amido comum, mas resistente a digestão. Apresenta 3 classes: I. Rapidamente digerível, sendo digerido em 20 minutos. II. Lentamente digerível, sendo digerido em 120 minutos. III. Resistente, resistindo a digestão. AR 1: o amido está fisicamente inacessível, pois não está exposto a ação enzimática, pois a matriz alimentar não foi fragmentada. AR2: o amido está cristalino, sendo inacessível a ação enzimática. Está presente na banana verde. AR3: é o amido retrogradado. c. FIBRAS SOLÚVEIS: retardamo esvaziamento gástrico, aumentam o tempo de trânsito intestinal e reduem o ritmo de absorção, promovendo o aumento da absorção. São substrato para a fermentação bacteriana, promovendo a ocorrência de gases. Presente em frutas, verduras, leguminosas, pectinas, gomas e mucilagem. d. FIBRAS INSOLÚVEIS: aumentam o trânsito intestinal, aumentam o volume fecal, com fezes mais macias, pois aumentam a retenção de água. Fezes mais volumosas estimulam a peristalse. São pouco fermentáveis. Presentes em farelos e em grãos integrais. A celulose é um exemplo. G. ÍNDICE GLICÊMICO: mede a velocidade de absorção de carboidratos. Indica quão rápido um alimento pode aumentar a glicemia. Quanto mais rápida for a velocidade de absorção maior será o índice glicêmico. 4) LIPÍDEOS: São compostos orgânicos heterogêneos tanto de origem vegetal quanto animal. Apresentam C, H, O e às vezes N, P e S. Estão presentes nas membranas e no tecido adiposo. Não são polímeros, e sim repetições da mesma unidade. São os óleos gorduras e ceras. São a principal fonte de energia, sendo que a ingestão de TGS contém 9 Kcal/g. São estocados com facilidade. Originam mensageiros como hormônios e vitaminas. Atuam como isolantes térmicos e elétricos e estão relacionados com sabor, textura e aroma das matrizes alimentares. A estrutura pode ser saturada ou insaturada apresentando grupo carboxila terminal. A. HOMOLIPÍDEOS: são ésteres de ácidos graxos com álcoois, encontrados nas formas de óleos, gorduras e ceras. São mono, di e triglicerídeos, enquanto que as ceras são ácidos graxos de cadeia longa ligados a álcoois de alto peso molecular. Os TGS podem ser formados por ácidos graxos iguais ou diferentes. O 1 esteratoil, 2 lineloil, 3 palmitoil é um TGS misto com 3 ácidos graxos diferentes, onde o carbono 2 é anomérico. B. LIPÍDEOS SIMPLES: a. ÓLEOS: apresentam ácidos graxos insaturados em maior proporção na molécula. b. GORDURAS: apresentam ácidos graxos saturados em maior proporção na molécula. C. LIPÍDEOS COMPLEXOS: são ésteres de ácidos graxos e álcool que podem apresentar P, N ou S. Os Fosfolipídeos são exemplo, e também apresentam ácidos graxos insaturados o que garante a fluidez e previne a cristalização, são polares, o que falicita emulsão. As lipoptns contém lipídeos, os quais são apolares, mas a presença de proteína na parte mais externa permite o tráfego no sangue, que é polar. São HDL, LDL, IDL, VLDL e quilomícron. D. LIPÍDEOS DERIVADOS: são derivados de outros lipídeos, mesmo que sejam lipídeos simples. Ácidos graxos liberados pela clivagem de TGS, esteróis (hormônios, colesterol, ergosterol). E. ÁCIDOS GRAXOS: são classificados pelo tamanho de sua cadeia em: ácidos graxos de cadeia curta (8C), ácidos graxos de cadeia média (10 – 16 C) e ácidos graxos de cadeia longa (>18C). Em geral apresentam número par de carbonos e cadeias lineares. Os saturados apresentam apenas ligações C-C e os insaturados apresentam algumas ligações C=C. No caso dos ácidos graxos saturados, estes apresentam cadeias retilíneas, o que facilita a interação entre as cadeias. Os insaturados apresentam curvatura no ponto da ligação dupla, o que reduz a interação entre as cadeias, o que possibilita menor interação de Van der Wall, permitindo a fluidez, em função da redução do PF e da temperatura de solidificação, por isso são líquidos à temperatura ambiente, enquanto que as gorduras são sólidas. A proporção saturado/insaturado é o que determina se o ácido graxo será sólido ou líquido. Uma maior proporção de ácidos graxos saturados é característica de ácidos graxos sólidos, as gorduras, enquanto que uma maior proporção de ácidos graxos insaturados é característica de ácidos graxos líquidos, óleos. Fatores que aumentam o PF Ácidos graxos saturados Ácidos graxos de cadeia linear TGS com cadeias simétricas (apresentam ácidos graxos do mesmo tamanho) Isômeros trans de ácidos graxos Aumento do tamanho da cadeia. Ex: ác. octadecanóico PF= 70ºC, ác. cis – octadecanóico PF= 5ºC, ác. trans – octadecanóico PF= 44ºC. Exemplos de ácidos graxos saturados: Ácidos graxo Tamanho da cadeia Butírico, capróico, caprílico Cadeia curta Cáprico, mirístico, láurico palmítico Cadeia média Esteárico, araquídico Cadeia longaca Cadeia longa Apesar de serem saturados o fato de apresentarem cadeia curta influencia em serem líquidos à 20ºC. O ácido láurico é o que está presente no óleo de coco, que apesar de ser chamado de óleo é uma gordura, pois é rico em ácidos graxos saturados apresentando alto PF. Aquece bem e a gordura deteriora mais lentamente que o óleo de soja, canola, dentre outros, sendo mais ideal para frituras. Quando se aquece óleos ou gorduras deve-se atentar: Ponto de fumaça: é quando o óleo ou a gordura começam a degradar. É ideal que os alimentos sejam fritos abaixo dessa temperatura. Quando se aquece ácidos graxos em demasia há a formação de acroleína, a qual é cancerígena. Quanto mais insaturações no ácido graxo, mais fácil é a degradação e oxidação. Ponto de ignição: é o ponto em que o óleo ou a gordura pegam fogo. É um ponto acima do ponto de fumaça. A alimentação de aves e bois influencia na composição de ácidos graxos na carne, leite e ovos. Ômega 3 e 6 são ácidos graxos essenciais a formação das membranas biológicas. F. GORDURA TRANS: apresenta a inversão do hidrogênio ou de outro ligante, da posição cis para trans. São tão ou mais deletérios a saúde do que as gorduras saturadas. A lei obriga que na rotulagem se informe a concentração de gorduras trans, mas não se fala o valor diário recomendado, pois não se sabe muito sobre. As empresas garantem a presença ou ausência de gorduras trans em determinada porção, mas a ingestão é cumulativa, portanto, se ingerir além daquela porção provavelmente se ingerirá mais gorduras trans. G. GORDURA HIDROGENADA: é a matéria prima das margarinas. O processo de hidrogenação envolve o rompimento das insaturações, transformando um ácido graxo insaturado em saturado. O que eleva PF. É uma tentativa de obtenção de gorduras mais saudáveis em função da hidrogenação de óleos vegetais. Também pode ser usado no beneficiamento de óleos para retirada de pigmentos como carotenóides. O processo é o seguinte: Agitação em tanque fechado, com temperatura de 100 – 200ºC na presença de H2 e catalizador (Pt, Pd, ou Ni). O Ni entra na posição da dupla ligação que foi perdida. Com aumento da concentração de H2, o mesmo substitui o Ni, primeiro em um lado da ligação, havendo deslocamento do equilíbrio e depois deslocando o outro Ni. Quando a concentração de H2 diminui, os ácidos graxos podem sofrer retrocesso , perdendo H e Ni, e retornando a insaturação, a qual pode voltar tanto na posição cis quanto na trans. Como é uma reação espontânea não há como favorecer a formação em cis. H. TRANSESTERIFICAÇÃO: a. INTERESTERIFICAÇÃO: as margarinas apresentam 0% de gordura trans, pois há a quebra da ligação éster nos TGS e com isso há a modificação da posição dos ácidos graxos. Isso pode acontecer em um mesmo TGS ( intraesterificação) ou entre TGS diferentes. Isso aumenta o PF do produto, e forma produtos mais pásticos e de constituição mais firme. b. INTERESTERIFICAÇÃO: processo acontece entre 2 ou mais TGS com troca dos ácidos graxos. c. ENZIMÁTICA: a lipase cliva os ácidos graxos do TGS e muda sua conformação, pois muda o ácido graxo. É ideal para a formação de cadeias mais simétricas. I. ESTERÓIS: há o fitoesteróis e os zooesteróis. O colesterol é um zooesterol, sendo precursorde hormônios, ácidos e sais biliares, membranas, vitamina D. As fibras impedem a reabsorção dos sais biliares, o que força a clivagem do colesterol para formar novos sais biliares. Os esteróis apresentam cabeça polar, a qual é importante na ação surfactante dos esteróis. Os óleos de origem vegetal apresentam colesterol, mas em quantidades ínfimas, assume-se então que não apresentam. J. RANCIFICAÇÃO: a. HIDROLÍTICA: acontece a hidrólise dos TGS, gerando ácidos graxos livres e glicerol, por clivagem da ligação éster. Não há percepção de odor, mas há alterção na acidez, ficando mais ácido. A presença de água na matriz, como em carnes e manteiga, influencia mesmo a baixas temperaturas. Há a liberação de ácido butírico que altera sabor e odor. Influencia na rancificação oxidativa, pois o ácido graxo livre que é formado fica mais acessível a oxidação. É o processo que acontece na produção de queijo Roquefort e Cramanbert. b. OXIDATIVA: acontece a oxidaçãodos ácidos graxos formando peróxidos ou hidroperóxidos, os quais são responsáveis pelo sabor e odor. Libera aldeídos e cetonas e não ácidos graxos livres. Os fatores determinantes são O2 e insaturações, pois a oxidação acontece na dupla ligação, portanto, esse processo não acontece com ácidos graxos saturados. Cu e Fe catalizam a reação. Para prevenção dessa rancificação se utiliza antioxidantes como BHA e BHT. A análise da rancificação se dá pela quantificação de peróxidos. Apresenta 3 fases: i. Iniciação: há formação de radicais livres. ii. Propagação: propagação da geração de radicais peróxido. iii. Término: decomposição dos hidroperóxidos e fim da peroxidação. O ácido graxo perde hidrogênio e forma um radical alquil, o qual na presença de O2 forma radical peroxil e essa é a etapa de iniciação. O radical peroxil pode encontrar outro ácido graxo e formar novo radical alquil e hidroperóxido, o qual pode voltar a forma radical peroxil, isso é a etapa de propagação. O radical hidroperoxil pode perder H e formar radical alcooxil e tal pode formar mais radicais ou se unir a algum radical e perder a característica radicalar, essa é a etapa de término. O radical alcooxil pode formar aldeídos, radicais alquil, semialdeídos, os quais conferem o sabor de ranço. c. PRÓ-OXIDANTES: os óleos e gorduras não processados apresentam clorofila e citocromos, e portanto, apresentam Mg e Fe, os quais favorecem a oxidação, e tais metais podem vir na matriz alimentar ou dos equipamentos ou embalagens. Os metais de transição decompõem os peróxidos de H e peróxidos lipídicos. Mn + ácido graxo Alcooxil Mn + ácido graxo Peroxil Mn + peroxil hidroperoxil d. ANTIOXIDANTES: podem ser naturais da matriz alimentar ou podem ser adicionados. Ácido fosfórico, ácido cítrico, ácido sulfúrico e ácido ascórbico podem ser adicionados, e os óleos e gorduras vegetais apresentam tocoferol. O mecanismo antioxidante se baseia na competição com os radicais, onde os antioxidantes se oxidarão antes dos ácidos graxos. Os antioxidantes artificiais devem seguir as seguintes premissas: Serem efetivos em baixas concentrações; Não serem tóxicos; Apresentar baixo preço; Não apresentar cor, sabor ou odor; Serem de fácil incorporação na matriz lipídica. Os antioxidantes geralmente apresentam dupla ligação ou anel benzênico, onde o radical peroxil interage com o anel benzênico e forma hidroperoxil e um radical aromático, e estes dois podem interagir e terminar a reação, impedindo a etapa de propagação. BHA apresenta ação mais rápida e BHT apresenta ação mais prolongada, são usados combinados e em baixas concentrações. Também é interessante o uso de quelantes como antioxidantes, como o EDTA, para quelar metais que são pró-oxidantes.
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