Prévia do material em texto
Propriedades dos Carboidratos Profª Michele France 2019.1 1 Técnico em Alimentos –Química dos Alimentos Introdução PROPRIEDADES FUNCIONAIS DE MONO E OLIGOSSACARÍDEOS EM ALIMENTOS AMIDO PECTINA GOMAS 2 Química dos Alimentos – Profª Michele France PROPRIEDADES FUNCIONAIS DE MONO E OLIGOSSACARÍDEOS EM ALIMENTOS LIGAÇÃO COM ÁGUA HIGROSCOPICIDADE Ligação de hidrogênio; A ligação vai depender da estrutura do carboidrato. Presença de hidroxilas; Absorvem água do ar; Característica de pagajosidade no alimento; D-frutose > D-glicose > Sacarose 3 Química dos Alimentos – Profª Michele France PROPRIEDADES FUNCIONAIS DE MONO E OLIGOSSACARÍDEOS EM ALIMENTOS UMECTÂNCIA TEXTURIZAÇÃO Capacidade de ligar água; Controlam a atividade de água do alimento; Útil na produção de doces, geleias; Sacarose e açúcar invertido, muito utilizados. Elevada solubilidade dos açúcares em água; A forma anomérica (α ou β) interfere na solubilidade do açúcar; Modificam a textura devido a capacidade de ligarem água. 4 Química dos Alimentos – Profª Michele France PROPRIEDADES FUNCIONAIS DE MONO E OLIGOSSACARÍDEOS EM ALIMENTOS LIGAÇÃO COM FLAVORIZANTES DOÇURA Os carboidratos têm a capacidade de reter compostos aromáticos e pigmentos naturais; Compostos voláteis: aldeídos, cetonas, ésteres, ácidos carboxílicos; Dissacarídeos e polissacarídeos prendem os compostos flavorizantes e os protegem. A intensidade de doçura varia com o açúcar e com a concentração no alimento. 5 Química dos Alimentos – Profª Michele France 6 Açúcar invertido (Reação de hidrólise) Açúcar invertido é um xarope produzido a partir da sacarose que apresenta uma mistura de açúcares em solução, principalmente glicose e frutose (e resíduos de sacarose). Para a produção do açúcar invertido, dois métodos de inversão (hidrólise) da sacarose podem ser usados: a hidrólise enzimática (catalisada pela enzima invertase) e a hidrólise ácida (catalisada por um ácido). O açúcar invertido é um ingrediente bastante utilizado pela indústria alimentícia. É usado principalmente na fabricação de balas, doces e sorvetes, pra evitar que o açúcar cristalize e dê ao produto final uma desagradável consistência arenosa. Química dos Alimentos – Profª Michele France 7 Açúcar invertido (Reação de hidrólise) Os catalisadores biológicos que são adicionados são chamados de sacarases (em animais) e invertases (em plantas). Em comparação com o seu precursor, a sacarose, o açúcar invertido é extremamente doce e seus produtos tendem a reter a umidade e são menos propensos a cristalização. O termo invertido decorre de uma característica física da sacarose, que se altera durante o processo de hidrólise: originalmente, um raio de luz polarizada que incide sobre a sacarose é desviado para a direita, ou seja, a sacarose é uma molécula dextrógira (D, +). Química dos Alimentos – Profª Michele France 8 Açúcar invertido (Reação de hidrólise) Uma substância natural com características semelhantes ao açúcar invertido industrialmente produzido é o mel de abelhas. As abelhas segregam a enzima invertase, que transforma grande parte da sacarose contida no néctar proveniente dos vegetais em glicose e frutose. Química dos Alimentos – Profª Michele France 9 Açúcar invertido (Reação de hidrólise) Pr in ci p ai s ca ra ct e rí st ic as d o aç úc ar i nv e rt id o no s al im e nt os : - Aumento do sabor doce (a frutose apresenta maior poder edulcorante); Diminuição da velocidade de cristalização, devido a maior solubilidade da frutose (é o mais solúvel dos açúcares) Química dos Alimentos – Profª Michele France AMIDO Fonte de reserva de energia dos vegetais; Podem ser encontrados em: raízes, sementes e tubérculos (milho, trigo, arroz, batata e mandioca); Utilizado principalmente para alimentação humana; É a matéria prima mais barata e abundante; Existem diferentes amidos, de modo que suas naturezas podem apresentar diferentes propriedades. 10 Química dos Alimentos – Profª Michele France Estrutura AMILOSE AMILOPECTINA Polímero de cadeia linear formado por unidades de α-D-glicopiranosil unidas por ligações (14); Muitas moléculas de amilose contêm um pequeno número de ramos conectados por ligações α- D-(16); Acomoda átomos de iodo; A maioria dos amidos contém cerca de 25% de amilose. Polímero grande de cadeia altamente ramifica; Está presente em todos os amidos; Alguns amidos são constituídos inteiramente de amilopectina, sendo considerados como cerosos ou amidos de amilopectina; A maioria dos amidos contém cerca de 75% de amilopectina. 11 Química dos Alimentos – Profª Michele France Estrutura do Amido 12 Química dos Alimentos – Profª Michele France GRÂNULO DE AMIDO O amido se encontra na natureza em forma de grânulos; Os grânulos são constituídos de moléculas de amilose e/ou amilopectina, dispostas de forma radial. 13 Química dos Alimentos – Profª Michele France GELATINIZAÇÃO DO AMIDO Os grãos de amido não são solúveis em água fria; Em água fria, os grânulos incham ligeiramente, esses podem absorver até 30% do seu peso; Com o aumento da temperatura as moléculas de amido vibram mais intensamente; Rompimento das ligações de hidrogênio intermoleculares; Penetração de água nas micelas (zonas cristalinas). 14 Ponto ou temperatura de gelatinização do amido: Ponto em que o amido perde a birrefringência devido o desaparecimento dos cristais.; Birrefringência é a quebra das pontes de hidrogênio da zona cristalina do amido. Química dos Alimentos – Profª Michele France GELATINIZAÇÃO DO AMIDO (a) A água penetra nos grânulos de amido e estes incham levemente; O amido é hidrofílico e a membrana que o envolve torna-se permeável com o aquecimento; (a-b) Ocorre a ruptura das pontes de hidrogênio entre as cadeias de amilose e amilopectina estabilizadoras da estrutura cristalina do grânulo; A viscosidade aumenta rapidamente, ocorrendo a birrefringência do grânulo de amido; (b-c) Ocorre a perda das zonas cristalinas e o amido fica transparente. Com a gelatinização, o amido torna-se mais facilmente acessível à ação das enzimas digestivas. 15 Química dos Alimentos – Profª Michele France FATORES QUE AFETAM O GEL DE AMIDO ADIÇÃO DE AÇÚCAR Competem pela água que iria se ligar ao amido reduzindo a gelatinização; Altas concentrações de açúcar reduzem: a taxa de gelatinização do amido; a viscosidade da pasta; a dureza do gel. ADIÇÃO DE SAIS O sais em baixas concentrações exercem pouco efeito na gelatinização e formação do gel. ADIÇÃO DE LIPÍDEOS Formam complexos de inclusão com a amilose e resistem a entrada de água no grânulo, mas por outro lado dificultam a retrogradação. 16 Química dos Alimentos – Profª Michele France RETROGRADAÇÃO Fenômeno decorrente da reaproximação das moléculas devido a forte tendência de formação de pontes de hidrogênio; Explusão da água existente entre as moléculas (sinérese); Gradativo aumento de viscosidade, alteração de cor de transparente para opaco; Insolúvel em água fria e resistente ao ataque microbiano; Fatores que afetam: tipo de amido,temperatura, concentração, pH, tempo de armazenamento, etc. 17 Processo de cristalização das moléculas de amido após o resfriamento da solução. AMIDOS MODIFICADOS São definidos como aqueles que têm uma ou mais das suas características originais alteradas por um tratamento. Na forma não modificada, os amidos têm uso limitado na indústria alimentícia; Amido de milho, batata e mandioca são os mais utilizados. As modificações podem ser classificadas como: ◦ Químicas; Oxidação; Hidrólise ácida; Cross-linking; Esterificação ◦ Físicas; Pré-gelificação ◦ Enzimáticas; ◦ Combinadas. 18 Química dos Alimentos – Profª Michele France AMIDOS MODIFICADOS quimicamente DEFINIÇÕES CARACTERÍSTICAS APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA Oxidação Produto extremamente branco; Apresenta pasta clara e baixa tendência a espessamento ou retrogradação. Baixa viscosidade, alto teor de sólidos e textura cremosa; Recheios de pães, emulsificante, balas de goma, cobertura de alimentos. Hidrólise ácida apresenta baixa tendência a espessamento durante o processamento térmico e alta capacidade de gelificação após resfriamento. baixa viscosidade, textura lisa e formação de gel; doce de leite, balas de goma. Cross-linking (ligação cruzada) É realizado para controlar a textura e obter tolerância ao calor, ácidos e cisalhamento. melhor controle e maior flexibilidade com relação as formulações, processamento e vida de prateleira. Não sofrem retrogradação; temperos para salada, coberturas, alimentos infantis, alimentos esterilizados; Esterificação Manutenção das cadeias de amilose separadas após o cozimento, evitando a retrogradação, o que ocorre não só pela eliminação de algumas hidroxilas, mas também pela introdução nas cadeias de radicais carregados negativamente, que vão se repelir, mantendo as cadeias afastadas. amido estabilizado, com o qual se produzirá pasta resistente a vários ciclos de congelamento- descongelamento; pudins instantâneos, recheios, alimentos congelados. 19 Química dos Alimentos – Profª Michele France AMIDOS MODIFICADOS fisicamente AMIDOS PRÉ-GELATINIZADOS oSão produzidos pela modificação física do amido; oSão obtidos a partir de secagem e pulverização de uma pasta de amido gelatinizada; oSão solúveis em água fria; oFácil e rápida reidratação; oPudins, sopas, molhos e cremes. 20 Química dos Alimentos – Profª Michele France 21 PECTINA • É um polissacarídeo ramificado constituído principalmente de polímeros de ácido galacturónico, ramnose, arabinose e galactose. • É um dos principais componentes da parede celular das plantas e o principal componente da lamela média. • As suas ramificações servem para aprisionar a água em redor a fim de tornar o meio mais gelatinoso. Química dos Alimentos – Profª Michele France PECTINA 22 Para se obter um produto uniforme e firme, na maioria das vezes é necessária a adição de pectina comercial aos sucos ou polpas de frutas, a fim de ajustar o seu teor para um nível adequado para a geleificação. A pectina é um ácido poligalacturônico parcialmente esterificado com grupos metoxila. As principais fontes para a produção comercial são os resíduos das indústrias de suco de maçã e de citros, sendo que no Brasil somente esta última é utilizada. Química dos Alimentos – Profª Michele France 23 PECTINA O grau de metoxilação (DM) é uma medida da proporção de grupos carboxílicos que estão presentes na forma esterificada. Assim, um DM de 0,6 indica 60% de esterificação. As pectinas com alto grau de metoxilação tem DM maior que 0,5. Em altas concentrações de açúcar, tanto as pectinas de alta quanto as de baixa metoxilação podem formar gel, mas se a concentração de açúcar é baixa, apenas as de baixa metoxilação formam gel e, ainda, somente na presença de certos cátions, sendo o cálcio o Química dos Alimentos – Profª Michele France 24 PECTINA As pectinas presentes nas frutas são geralmente as de alta metoxilação. A velocidade de geleificação também vai depender do grau de metoxilação. Em pectinas com DM maior que 0,6 ela ocorre com maior rapidez e sob temperaturas mais altas. Química dos Alimentos – Profª Michele France 25 PECTINA A graduação de uma pectina é a medida do seu poder de geleificação, dada geralmente em graus SAG. Estes são o número de gramas de sacarose que é capaz de geleificar um grama de pectina, formando um gel de consistência padronizada em condições. Essas pectinas são úteis na elaboração de produtos com frutas em suspensão, pois a geleificação rápida sob alta temperatura mantém os pedaços de frutas bem distribuídos na massa, evitando-se a decantação ou afloramento dos pedaços de frutas. Química dos Alimentos – Profª Michele France Substâncias pécticas Protopectina: polímero de ácido galacturônico não metilado que se encontra em frutas imaturas. Não pode formar gel, insolúvel em água. 26 Ácido pectínico: se forma a partir da protopectina, polímero de ácido galacturônico metilado; incluem pectinas. Se dispersam em água e podem formar géis. Ácido péctico: derivado desmetilado do ácido pectínico de cadeia curta que se encontra em frutas excessivamente maduras. Pectinesterase e poligalacturonase são responsáveis pela despolimeriação desmetilação do ácido pectínico Química dos Alimentos – Profª Michele France CARACTERÍSTICAS DAS PECTINAS São polímeros compostos principalmente por unidades de α-D-ácidos galacturônicos ligados por ligações glicosídicas α-1,4. Alguns dos ácidos carboxílicos (COOH) se esterificam com metanol (CH3OH) ao longo da cadeia. As pectinas se classificam segundo o grau de metoxilação em: Alto metoxilo ou metoxilação; Baixo metoxilo ou metoxilação 27 Química dos Alimentos – Profª Michele France PECTINAS DE BAIXA METOXILAÇÃO Apresentam a maioria dos grupos carboxilos livres. Apenas 20%-40% dos grupos carboxilos estão esterificados. A maioria dos grupos carboxilos estão livres para formar ligações cruzadas com íons bivalentes como o cálcio. A elevada formação de ligações cruzadas forma uma rede tridimensional que prende o líquido, formando o gel. Podem formar géis na presença de íons bivalentes sem necessitar de açúcar ou ácido. 28 Química dos Alimentos – Profª Michele France PECTINAS DE ALTA METOXILAÇÃO Apresentam uma proporção de 50-58% dos grupos carboxilos esterificados. A maioria dos grupos ácidos não estão livres para formar ligações cruzadas com íons bivalentes. Assim, não podem formar géis dessa maneira. Porém, pode haver gelificação com adição de açúcar e ácido 29 Química dos Alimentos – Profª Michele France MECANISMO DE GELIFICAÇÃO – PECTINA ATM (Alto Teor de Metoxilação) O gel de pectina é constituído principalmente por água retida em uma rede tridimensional de moléculas de pectina. Para formar géis de pectina se requer um equilíbrio entre: água, pectina, açúcar e ácido. 30 Química dos Alimentos – Profª Michele France MECANISMO DE GELIFICAÇÃO – PECTINA ATM INFLUÊNCIA DA PECTINA É hidrofílica devido ao grande nº de grupos hidroxilas e grupos carboxílicos; Quando a pectina se dispersa em água, alguns dos grupos ácidos seionizam e a água se une tanto aos grupos carregados como aos polares da molécula. INFLUÊNCIA DO AÇÚCAR O açúcar compete com a água, deixando este menos disponível para associar-se com as moléculas de pectina. Isto reduz a força de interação entre a pectina e as moléculas de água. 31 Química dos Alimentos – Profª Michele France MECANISMO DE GELIFICAÇÃO – PECTINA ATM INFLUÊNCIA DO ÁCIDO O ácido acrescenta íons hidrogênio, reduzindo assim o pH. O pH deve ser inferior a 2,8 - 3,5 para formar o gel. Os ácidos carboxílicos contendo um grupo carboxílico, são ácidos fracos e não estão completamente ionizados em solução, ou seja, a forma não ionizada se encontra em equilíbrio com a forma ionizada. Quando se acrescenta íons hidrogênio, estes reagem com alguns grupos carboxílicos ionizados formando grupos ácidos não dissociados. Sendo assim, ocorre uma diminuição da ionização dos grupos ácidos e se reduz a carga negativa das moléculas de pectina. Como resultado, as moléculas de pectina não vão se repelir entre si. 32 Química dos Alimentos – Profª Michele France MECANISMO DE GELIFICAÇÃO – PECTINA ATM RESUMINDO 33 Em uma solução de pectina : As moléculas de pectina estão carregadas negativamente e hidratadas, por tanto não interagem entre si. A água se liga aos grupos polares e iônicos da pectina Química dos Alimentos – Profª Michele France MECANISMO DE GELIFICAÇÃO – PECTINA ATM RESUMINDO Para formar um gel de pectina A atração das moléculas de pectina entre si deve aumentar. A atração das moléculas de pectina por água deve ser reduzida. 34 35 MECANISMO DE GELIFICAÇÃO – PECTINA ATM RESUMINDO Açúcar • Compete com a água; • Diminui a atração da pectina com a água. Ácido • Acrescenta íons hidrogênio; • Diminui a ionização da pectina; • Reduz a carga das moléculas de pectina; • Aumenta a atração pectina- pectina. Água • É capturada nos vazios dentro da rede de gel. Química dos Alimentos – Profª Michele France Considerações sobre géis e geléias Suco da fruta fornece água e ácido. Deve-se controlar o tempo e a temperatura de ebulição. Durante a ebulição ocorre a evaporação de água e a concentração da sacarose. Ebulição longa: ocorre a despolimerização da pectina e não pode se formar o gel. Ebulição curta: formação insuficiente do açúcar invertido e pode ocorrer a cristalização da sacarose. 36 Química dos Alimentos – Profª Michele France 37 INGREDIENTES 1kg de maçãs 1 litro de água de qualidade MODO DE FAZER Lave bem as maçãs em água corrente. Numa panela funda, coloque a água e as maçãs picadas (casca, polpa, sementes, cabinho, tudo). Leve ao fogo e deixe cozinhar até que as maçãs fiquem bem macias. Retire do fogo e coe usando um coador de tecido fino, cuidando para não espremer a mistura o que deixaria a geléia turva depois. Volte o líquido coado ao fogo (num recipiente limpo) e aqueça-o até a fervura. Desligue o fogo e guarde a pectina em frascos limpos e esterilizados, conforme o procedimento utilizado para a própria geléia ou conservas em geral. Bem fechado o frasco, etiquete-o com a data em que foi feito e guarde-o na geladeira por, até, quatro meses. Use 60 a 120ml de pectina para cada 500g de frutas quando fizer as suas geléias. Agite bem o frasco antes de usar. Obtenção caseira de Pectina Química dos Alimentos – Profª Michele France