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Fundamentos de Nutrição 2019.1 Ian C.C. Nóbrega Prof. Titular - DEA Universidade Federal da Paraíba Departamento de Engenharia de Alimentos Macronutrientes: carboidratos Aspectos gerais dos carboidratos Segundo a ANVISA/Min. da Saúde, carboidratos são todos os mono, di e polissacarídeos, incluídos os polióis, presentes nos alimentos, que são digeridos, absorvidos e metabolizados pelo ser humano. Os carboidratos, também chamados de sacarídeos, abrangem um dos maiores grupos de compostos orgânicos encontrados na natureza. É a fonte de energia metabólica mais econômica e abundante, tanto para animais como plantas. Fora sua importância nutricional, servem como material estrutural e fazem parte de estruturas essenciais, como o ATP e o DNA. Carboidratos dietéticos incluem: glicose, sacarose, maltodextrinas, rafinose, amido, amido modificado, hemicelulose, pectinas, etc Apresentam a fórmula geral: Cn(H2O)n. Muitos carboidratos têm grupos funcionais do tipo aldeído ou cetona, os quais conferem algumas características de compostos redutores. As plantas, através do processo de fotossíntese, sintetizam carboidratos, em especial celulose e amido: n CO2 + n H2O + energia → Cn(H2O)n + n O2 ATP N N NH2 N N O H OH H OH H H CH2OP O OH P OH O P O OH HO 2Pi, NH3 adenosine-5'-triphosphate (ATP) Route 2 - - Pi H CH2OP O OH HO OH H OH H H O N N N NH O inosine-5'-monophosphate (IMP) N NH O N N H hypoxanthine + O OH H H CH2OP O OH HO OH H H OH ribose 5-phosphate inosine N NH O N N O H OH H OH H H CH2HO hypoxanthine H N N N NH O H CH2HO OH H OH H O + H OH ribose Route 1 - Pi Grupos fosfato Base (adenina) Nucleosídeo (adenosina) Açúcar (ribose) Nucleotídeo Presença de carboidrato (ribose) em estruturas essenciais aos seres vivos: ATP Quimicamente, carboidratos são definidos como aldeídos, cetonas, álcoois e ácidos polihidroxilados, bem como seus derivados simples e polímeros destes compostos. Exemplos: glicose e frutose. C C C C C C O H O H O H O H O H H H H H H O H H C C C C C C O H O H O H H H H H H O H O O H H H glicose, glucose ou dextrose. frutose Grupo aldeído Grupo cetona Os carboidratos podem ser classificados de acordo com os seus graus de polimerização e, desta forma, divididos em 3 grupos principais, a saber: Classe (Grau de Polimerização) Subgrupo Exemplos Açúcares (1-2) Monossacarídeos Glicose, galactose, frutose Dissacarídeos Sacarose, lactose, trealose Polióis (álcoois de açúcares) Sorbitol, manitol, xilitol, eritritol, maltitol Oligossacarídeos (3-9) Malto-oligossacarídeos (a-glucanos) Maltodextrinas Oligossacarídeos (não a-glucanos) Rafinose, estaquiose, fruto e galacto-oligosacarídeos, polidextrose*, inulina* Polissacarídeos (≥10) Amido (a-glucanos) Amilose, amilopectina, amidos modificados Polissacarídeos não amiláceos (PNAs) Celulose, hemicelulose, pectinas, b-glicano, gomas e mucilagens vegetais, hydrocoloides Fonte: Cummings, JH.; Stephen, AM. Carbohydrate terminology and classification. Eur J Clin Nutr (2007), 61, S5–S18 Obs: a-glucanos (ou a-glicanos) são polissacarídeos de D-glicose ligados por ligações glicosídicas na forma alfa. * O grau de polimerização da polidextrose e inulina variam bastante: poucas unidades até em torno de 100. AÇÚCARES: POLIÓIS AÇÚCARES: DISSACARÍDEOS sacarose OLIGOSSACARÍDEOS (3-9) POLISSACARÍDEOS: AMIDO amilose Rafinose: galactose-glicose-frutose rafinose AÇÚCARES: MONOSSACARÍDEO GLICOSE Outras três possíveis formas de classificações dos carboidratos: Complexidade Carboidratos simples Monossacarídeos. Carboidratos complexos Dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Função C=O Aldose Açúcares contendo o grupo funcional aldeído ou um acetal equivalente. Cetose Açúcares contendo o grupo funcional cetona ou um acetal equivalente. Reatividade Redutores Açúcares oxidados pelos reagentes de Tollen, Benedict ou Fehling: função C=O na forma livre. Não-redutores Açúcares que não são oxidados pelos reagentes de Tollen, Benedict ou Fehling: função C=O não está na forma livre. Açúcares Segundo a ANVISA/Ministério da Saúde, açúcares são todos os monossacarídeos e dissacarídeos presentes em um alimento que são digeridos, absorvidos e metabolizados pelo ser humano. Não se incluem os polióis. Do ponto de vista de algumas classificações internacionais, inclusive da FAO/OMS, como visto no slide 7, os polióis podem, entretanto, ser agrupados com monossacarídeos e dissacarídeos no grupo dos açúcares. Açúcares: monossacarídeos Monossacarídeos ou açúcares simples são carboidratos que não podem ser hidrolisados a compostos mais simples. Monossacarídeos são definidos como compostos poli- hidroxílicos contendo um aldeído ou uma cetona como grupos funcionais. Se o monossacarídeo contém um aldeído como grupo funcional ele é chamado de aldose. Se o monossacarídeo contém uma cetona como grupo funcional ele é chamado de cetose. Monossacarídeos comuns, tais como a glicose e a frutose, contêm seis átomos de carbono (hexoses), porém monossacarídeos com átomos de carbono iguais a três (trioses) e cinco (pentoses) também são encontrados. Todos os oligossacarídeos e polissacarídeos, como por exemplo a rafinose e o amido, são construídos a partir de moléculas de monossacarídeos. Configuração dos monossacarídeos (formas D e L) na projeção de Fischer A projeção de Fischer é uma representação de moléculas orgânicas tridimensionais em formatos bidimensionais. É uma maneira sistemática e simples de representar a estrutura de um monossacarídeo aberto. Nesta representação, todas as ligações horizontais se projetam em direção ao leitor, enquanto que as verticais se afastam. O gliceraldeído pode ser considerado como a aldose oticamente ativa mais simples. Usando a projeção de Fischer logo abaixo, existe apenas um gliceraldeído, mas em duas configurações diferentes denominadas arbitrariamente de D-gliceraldeído e L- gliceraldeído, dos quais se derivam as duas séries das aldohexoses (série D e L). L-gliceraldeídoD-gliceraldeído C C C OH HHO OH H H C C C OH OHH OH H H As formas D e L de monossacarídeos na projeção de Fischer estão relacionadas à posição da hidroxila do carbono quiral (assimétrico) mais distante do grupo funcional. Se o –OH estiver do lado direito, então o carboidrato está na forma D; caso contrário, no lado esquerdo, está na forma L. C C C C C C OH OH OH OH OH H H H H HO H H C C C C C C OH H H H H OH OH OH H OH OH H C C C C C C OH H OH OH H H H OH HO H OHH C C C C C C OH H OH H H OH OH H H OH OH H D-glicose L-glicose D-galactose L-galactose Obs: nos diagramas convencionais planares dos monossacarídeos, os carbonos são numerados a partir do grupo funcional.Estrutura dos monossacarídeos Inicialmente, quando as estruturas dos açúcares mais simples foram determinadas, estas foram representadas com aldeídos ou cetonas livres. Para a D-glicose, foi então proposta uma estrutura de cadeia aberta, não- cíclica, como mostra o esquema a seguir. C C C C C C OH OH OH OH OH H H H H HO H H D-glicose • Esta projeção, no entanto, não expressa com exatidão a real estrutura dos monossacarídeos, uma vez que algumas de suas características não eram compatíveis com a mesma. • Estas observações levaram os cientistas a concluírem que o grupo C=O não é facilmente encontrado como tal, mas sim combinado com um dos grupos –OH da mesma molécula. Na ciclização das cadeias abertas de açúcares, o que ocorre é um mecanismo de adição nucleofílica do grupo OH ao grupo C=O, formando a ligação hemiacetálica. Na ciclização da cadeia, ocorre a formação de um centro quiral, o que resulta na ocorrência dos isômeros a e b, como mostra o esquema a seguir: C C C C C C OH OH OH OH OH H H H H HO H H C C C C C C O H OH H H OH OH HH OHOH H H C C C CH2OHC C H OH O HOH H H OH OH H C C C OHC C CH2OH O H OH H H OH OH H H C C C OC C OH H OH H H OH OH H H CH2OH C C C OC C H OH OH H H OH OH H H CH2OH O OH H OH H H OH OH H H CH2OH O H OH OH H H OH OH H H CH2OH D-glicose a-D-glicose b-D-glicose a-D-glicose b-D-glicose Isômeros a (alfa) e b (beta) de monossacarídeos redutores, quando na forma de cristais, são estáveis com relação a sua atividade ótica. O mesmo já não acontece quando os mesmos estão em solução. Na verdade, o que ocorre é uma tendência a um ponto de equilíbrio entre as formas. Este fenômeno chama-se de mutarrotação e o mesmo é catalisado pela presença de ácidos e bases. A proporção das frações a e b na posição de equilíbrio varia de um açúcar para outro. Exemplos da glicose e galactose no formato piranosídico, tanto na projeções Haworth (acima) como na conformações de cadeira (mais correta): os carbonos são unidos formando um ângulo de 109°, resultando nas estruturas em zig-zag. Monossacarídeos e alguns dissacarídeos são facilmente solúveis em água e suas soluções são oticamente ativas. Estes compostos, graças à presença de aldeídos e cetonas livres, reduzem facilmente soluções alcalinas de cobre+2 a cobre+1 (Reação de Fehling). Esta é a razão do uso da denominação açúcares redutores para carboidratos que tenham grupos cetona ou aldeído livres. Reação de Fehling: conversão/oxidação de aldeídos para ácidos RCH=O + 2 Cu(++) + 4 OH(–) → RC(OH)=O + Cu2O + 2 H2O SOLUÇÃO AZULADA PRECIPITADO TIJOLO Reação de Fehling envolvendo a glicose (óxido cúprico) óxido cuproso; (precipitado avermelhado) Alguns monossacarídeos frequentemente encontrados na natureza D-glicose, D-glucose ou dextrose: A D-glicose é uma das principais fontes de energia dos organismos vivos. Ela ocorre na forma livre em frutas e mel, principalmente na forma piranosídica. A forma a da D-glicose pode ser obtida tanto na forma de cristais anidro (ponto de fusão=146°C) como na forma mono-hidratada (ponto de fusão=83°C). Ambas as formas a e b são bastante solúveis em água. a-D-glicose b-D-glicose D-frutose ou levulose: A D-frutose é a única cetose que ocorre em grande quantidade na natureza, principalmente em frutas e mel. Em solução, a frutose pode ser tanto encontrada na forma piranosídica (~73%) como na forma furanosídica (anel com cinco membros) 1 1 1 1 2 2 2 2 D-galactose: A D-galactose não é encontrada na forma livre, mas como resíduos de vários polissacarídeos. A galactose faz parte da molécula da lactose. O OH H OH H H OH H OH H CH2OH O H OH OH H H OH H OH H CH2OH a-D-galactose b-D-galactose Como exemplos de dissacarídeos importantes pode-se citar a maltose, celobiose, lactose e sacarose, sendo que apenas os dois últimos são encontrados na forma livre na natureza. A maltose e a celobiose são obtidas a partir da hidrólise do amido e celulose, respectivamente. Nos dissacarídeos, a ligação entre as unidades de monossacarídeos é do tipo glicosídica. Na maioria dos casos, apenas um grupo hidroxílico hemiacetálico está envolvido na ligação glicosídica e, neste caso, os dissacarídeos são redutores. No entanto, quando os grupos hemiacetálicos dos dois açúcares que compõem o dissacarídeo estão envolvidos na ligação glicosídica, o dissacarídeo é não-redutor e, portanto, não sofre o fenômeno da mutarrotação. Açúcares: dissacarídeos Vejamos alguns exemplos de formação de dissacarídeos redutores e não redutores: Formação da maltose (dissacarídeo redutor) A maltose, também conhecida como açúcar do malte, é o elemento básico da estrutura do amido, de onde se pode obtê-la facilmente por hidrólise ácida ou enzimática. O H OHH OH H CH2OH OH H H OH + O H OHH H OH CH2OH H OH OH H b-D-galactose a-D-glicose H2O- O H OHH CH2OH H OH OH H O H OHH OH H CH2OH OH H H O H C OH H OHH CH2OH OH H O H a-lactose a-lactose O H OHH OH H CH2OH OH H O H H Formação da lactose ou açúcar do leite (dissacarídeo redutor) O OH H OH H H OH OH H H CH2OH a-D-glicose O OH H OH H H OH OH H H CH2OH a-D-glicose + H2O- O H OH H H OH OH H H CH2OH O O OH H OH H H OH H H CH2OH C OH OH H H OH H H CH2OH O H O H OH H H OH OH H H CH2OH O a-maltose ligação a(1 4) a-maltose Ligação b (1→4) Ligação a (1→4) maltose lactose Formação da sacarose (dissacarídeo não-redutor) Sendo um dissacarídeo não-redutor, a sacarose não sofre mutarrotação. É facilmente hidrolisada por soluções diluídas de ácidos minerais (ex: HCl, HNO3, H2SO4 etc.) ou por enzimas (invertases) com formação de D-glicose e D-frutose. Sacarose: a-D-glicopiranosil-[a1→2]-b-frutofuranose + → + H2O 1 2 6 6 Algumas propriedades importantes dos açúcares Açúcares são geralmente sólidos cristalinos, incolores e têm gosto doce. Entre os compostos de gosto doce, a sacarose é talvez o mais conhecido de todos. O quadro a seguir mostra o grau de doçura relativa de alguns monossacarídeos e dissacarídeos em relação à sacarose. Açúcar Doçura relativa à sacarose Lactose 0,16 Galactose 0,32 Maltose 0,33 Glicose 0,74 Sacarose 1,00 Açúcar invertido 1,25 Frutose 1,74 Doçura de alguns monossacarídeos e dissacarídeos*, em relação à sacarose. *sacarose = glicose+frutose; maltose = glicose+glicose; lactose = galactose+glicose. Adoçantes ou edulcorantes A presença de açúcares na dieta alimentar, embora importante, está ligada a dois problemas: 1- formação de cáries se não houver uma higiene bucal após a alimentação; 2- formação de tecido gorduroso e aumento de peso quando há consumo que exceda as exigências energéticas do organismo. Tais problemas, principalmente o segundo, conduziram ao desenvolvimento dos adoçantes ou edulcorantes com pouco ou nenhum valor calórico. Os edulcorantessão considerados aditivos alimentares de sabor extremamente doce, utilizados em alimentos e bebidas industrializados com o objetivo de substituir total ou parcialmente o açúcar. Os edulcorantes distinguem-se como “adoçantes de mesa” ou “adoçantes dietéticos”. Adoçantes de mesa são produtos formulados para conferir gosto doce aos alimentos e bebidas, devendo ser constituído por edulcorantes previstos na legislação e açúcar. Não é indicado para diabéticos. Adoçantes dietéticos são os produtos formulados para dietas com restrição de sacarose, frutose e ou glicose para atender às necessidades de pessoas sujeitas à restrição da ingestão desses açúcares. As matérias- primas frutose, sacarose e glicose não podem ser utilizadas em sua fabricação. Os adoçantes podem conter e ser formulados à base de edulcorantes naturais e ou artificiais permitidos pela legislação. A seguir uma lista dos edulcorantes artificiais e naturais e suas características. 2,4 2,6 1,6 Adoçantes aprovados pela ANVISA no Brasil e sua Ingestão Diária Aceitável (IDA) sacarose OCH3 A tabela a seguir mostra uma comparação entre o gosto doce de alguns açúcares e o de adoçantes artificiais. Nela, a sacarose teve seu gosto tomado como referência (1,00). Adoçante Doçura relativa à sacarose Ciclamato de sódio 30 Aspartame 180 Sacarina 300 Sucralose 650 Alitame 2.000 Polissacarídeos Polissacarídeos ou glicanos são macromoléculas naturais de alto peso molecular que ocorrem em quase todos os organismos animais (ex: glicogênio) e vegetais (amido, celulose, pectinas, etc.). A principal função bioquímica dos polissacarídeos é servir de reserva energética, bem como servir de material estrutural de vários organismos vivos. Eles são formados pela condensação de monossacarídeos (ou de seus derivados), formando ligações glicosídicas. Ligações glicosídicas são ligações químicas covalentes entre dois átomos de carbono intermediadas por um átomo de oxigênio (-C-O-C-). Os polissacarídeos podem apresentar-se fundamentalmente na configuração de cadeia linear (ex: amilose) e de cadeia ramificada (ex: amilopectina). Homopolissacarídeos são polissacarídeos construídos a partir de um único tipo de monossacarídeo (ex: amido). Já heteropolissacarídos são polissacarídeos construídos a partir de mais de um tipo de monossacarídeo (ex: ágar). Os polissacarídeos em alimentos apresentam, normalmente, a propriedade de reter moléculas de água e, portanto, podem controlar a atividade de água do sistema. Assim, os polissacarídeos têm a capacidade de formar com a água géis ou soluções viscosas (“grossas”), isto é, têm a função de agente espessantes e agente gelificantes. Além disto, também desempenham a função de estabilizantes de emulsões (mantém as soluções homogêneas), o que contribui para a aparência e textura de muitos alimentos. Alguns polissacarídeos usados em alimentos, com suas respectivas origens, são mostrados no quadro a seguir. POLISSACARÍDEO ORIGEM Amido (*) Cereais e raízes Celulose Plantas Hemicelulose Plantas Pectina (*) Plantas terrestres Goma arábica Exudado de plantas Agar Algas marinhas Alginatos Algas marinhas Carragenana Algas marinhas Goma guar Sementes Polissacarídeos não amiláceos: celulose e hemicelulose Metade do carbono orgânico da biosfera está na forma de celulose. Fibras de algodão são essencialmente celulose pura. Como um polímero de glicose, celulose tem fórmula (C6H10O5)n, com unidades de 500-5.000, dependendo da fonte do polímero. As unidades de glicose são ligadas de maneira linear. As ligações b-glicosídicas permitem essas cadeias se esticarem, sendo tal conformação estabilizada por pontes de hidrogênio intramoleculares. Apesar de uma ponte de hidrogênio ser individualmente fraca, muitas delas agindo conjuntamente fornece grande estabilidade a estrutura. A maioria dos animais não pode digerir a celulose. Os bovinos e cupins, por exemplo, apresentam microrganismos no trato digestivo que quebram a celulose em monossacarídeos pelo uso de enzimas do tipo b-glicosidade. A celulose é comumente acompanhada por um polímero de peso molecular mais baixo, ramificado, chamado de hemicelulose. Em contraste com a celulose, a hemicelulose é estruturalmente fraca e facilmente hidrolisada por soluções fracas de ácidos ou bases. Várias enzimas catalisam a hidrólise da hemicelulose. As hemiceluloses são compostas por unidades de D-pentose, sendo a xilose a unidade principal. Exemplos de hemicelulose: xilana 1 4 1 4 xilose Polissacarídeos não amiláceos: pectinas Pectinas (ou substâncias pécticas) são denominações empregadas a um grupo de polissacarídeos encontrados nas paredes e nas lamelas médias das células vegetais. Neste último caso, as pectinas têm a função de manter as células mais unidas ou compactas. Na sua maioria, as pectinas são formadas a partir da oxidação da D-galactose, o que gera o ácido galacturônico. Polimerizações posteriores destes ácidos levam a formação do polissacarídeo conhecido como pectina. É bastante comum, entretanto, que alguns ou todos os grupos carboxílicos (-COOH) presentes na pectina estejam metoxilados (incorporação do grupo - CH3 no lugar do –OH). Pectina Grupo carboxílico metoxilado O OH H OH H H OH H OH H CH2OH O H OH OH H H OH H OH H CH2OH a-D-galactose b-D-galactose A principal utilização da pectina no contexto da tecnologia de alimentos se dá como agente semi- solidificante. Isto só ocorre, entretanto, se a pectina estiver em meio ácido e em presença de teores relativamente elevados de açúcar. Pela razão acima descrita, a pectina comercial é bastante utilizada na fabricação de geleias de frutas. Algumas frutas, entretanto, devido a seu teor de pectina ser naturalmente elevado, muitas vezes não necessitam ser adicionadas de pectina no fabrico de geleias. Amido: amilose e amilopectina O amido é o carboidrato principal da maioria das dietas. Quimicamente, o amido é uma molécula longa e formada pela união de muitas moléculas de glicose (a-glicose), sendo representado pela fórmula (C6H10H5)n. Não possui sabor doce. O amido é um polissacarídeo de reserva em vegetais (cereais, tubérculos e leguminosas), ou seja, é uma maneira que as plantas utilizam para armazenar alimento (glicose) para ser usado quando houver necessidade. Nosso organismo é capaz de digerir, sob certas condições, o amido, que é hidrolisado (quebrado) por enzimas do tipo amilases no intestino, fornecendo glicose. As moléculas desse monossacarídeo passam para a corrente sanguínea e são distribuídas pelo corpo, para ser usadas como fonte de energia. O amido normalmente apresenta-se sob a forma de grânulos, cuja aparência e formato varia de acordo com a sua origem, o que irá refletir na consistência final do alimento. A hemicelulose é a substância de sustentação e de estrutura das membranas das células de amido nos vegetais. Portanto, é responsável pela dureza, ou seja, pela resistência do endosperma de grãos, como a cevada. A presença de amido em alimentos pode ser facilmente testada utilizando-se uma solução de iodo, mais precisamente o iodedo de potássio (KI). Na presença de amido, o iodo produz uma coloração que pode variar do preto ao azul ou roxo escuro. TESTE DO IODO PARA PRESENÇA DE AMIDO Em termos de estrutura, o amido de qualquer origem é constituído por uma mistura de dois polissacarídeos de forma parcialmentecristalina: a amilose (grau de polimerização ~103) e a amilopectina (grau de polimerização ~104-105). No amido, a amilose e a amilopectina estão ligadas entre si por ligações químicas fracas, do tipo pontes de hidrogênio. A forma cristalina da amilose e da amilopectina nos grânulos de amido lhes confere padrões distintos de difração de raios x: A, B e C. O amido tipo A é característica de cereais (arroz, trigo e milho); o tipo B de batata, banana e amidos com altos teores de amilose; o tipo C é intermediário entre A e B e é encontrado em leguminosas. Na sua forma nativa (crua), alguns tipos de amido (por exemplo do tipo B) são resistentes à digestão por amilase pancreática. A estrutura cristalina da amilose e da amilopectina pode ser perdida sob determinadas condições (por exemplo, na gelatinização/cozimento), permitindo que ocorra a digestão do amido. Todavia, após o cozimento, a estrutura pode parcialmente se recristalizar (retrogradar), tornando-se amido do tipo B, afetando novamente a digestão. No quadro logo a seguir são mostradas as proporções aproximadas de amilose e amilopectina em amidos de diferentes fontes. FONTE DE AMIDO AMILOSE (%) AMILOPECTINA (%) Milho 25 75 Milho c/alto teor de amilose 80 20 Milho ceroso 0 100 Arroz 16 84 Batata doce 18 82 Mandioca 18 82 Batata 18 82 Trigo 24 76 Banana 21 79 A amilose é um polissacarídeo linear formado por unidades de D- glicopiranose, unidas entre si por ligações glicosídicas (a, 1 4), em números que variam de 200 a 10.000. A amilose é bastante solúvel, porém forma cristais sob algumas condições, como por exemplo na retrogradação do amido. extremidade redutora unidades de a-D-glicopiranose AMILOSE O OH H H OHH CH2OH O H H O OH H H OHH CH2OH O OH H H OHH CH2OH O H O H H O H H C OH OH H H OHH CH2OH O H ligação glicosídica a (1 4) As ligações glicosídicas na configuração a conferem à amilose uma estrutura helicoidal. É nesta estrutura helicoidal da amilose que moléculas de iodo podem se acomodar, formando um complexo de inclusão de cor azul intensa. extremidade redutora unidades de a-D-glicopiranose AMILOSE O OH H H OHH CH2OH O H H O OH H H OHH CH2OH O OH H H OHH CH2OH O H O H H O H H C OH OH H H OHH CH2OH O H ligação glicosídica a (1 4) A amilopectina constitui a fração ramificada do amido e é insolúvel. Ela é formada por várias cadeias compostas de unidades de a-D-glicopiranose. Estas, por sua vez, são unidas entre si tanto por ligações glicosídicas a (1 4) e, em menor proporção, por ligações glicosídicas a (16). A amilopectina pode ser representada esquematicamente nas formas mostradas a seguir: AMILOPECTINA O OH H H OHH CH2OH O H H O OH H H OHH CH2 O O OH H H OHH CH2OH O H O H H O H H C OH OH H H OHH CH2OH O H ligação glicosídica a (1 4) O OH H H OHH CH2OH H O H H O OH H H OHH CH2OH O H ligação glicosídica a (1 6) amilose e amilopectina Representação esquemática de um grânulo de amido contendo amilose e amilopectina As proporções de amilose e amilopectina no amido dos alimentos são variáveis e podem ser alterados pelo melhoramento de plantas. Diferentes cultivares de espécies de plantas comuns, como o arroz, têm ampla gama de proporções de amilose em relação à amilopectina e podem ter diversas aplicações industriais. Os amidos também podem ser modificados quimicamente para transmitir aos alimentos algumas propriedades, tais como a diminuição da viscosidade e a melhorias na: estabilidade do gel, na sensação bucal, aparência, textura e resistência ao tratamento térmico. Vários processos químicos são usados para modificar o amido, porém os dois mais importantes são a substituição e a ligação cruzada. Amidos modificados A substituição envolve a eterificação ou esterificação de um número relativamente pequeno de grupos hidroxila em unidades de glicose da amilose e amilopectina. Isso reduz a retrogradação, que é responsável pelo processo de endurecimento do pão, por exemplo. A substituição também diminui a temperatura de gelatinização, dá estabilidade no processo de congelamento/ descongelamento e aumenta a viscosidade. A ligação cruzada envolve a introdução de um número limitado de ligações entre as cadeias de amilose e amilopectina. O processo reforça as pontes de hidrogênio. A ligação cruzada aumenta a temperatura de gelatinização, melhora a estabilidade ao ácido e ao calor, inibe a formação de gel e controla a viscosidade durante o processamento. Ao alterar-se a natureza do amido, o mesmo pode se tornar resistente à digestão (amido resistente). Algumas enzimas que agem sobre o amido Enzimas podem ser definidas como catalisadores biológicos, ou seja, substâncias que viabilizam e aumentam a velocidade de reações químicas, sem ser efetivamente consumido nelas. Todas as enzimas são proteínas, porém nem todas as proteínas são enzimas. Muitas enzimas atuam em nível de quebra de certas ligações químicas. Um exemplo deste tipo de enzimas são as a amilases (amilases dextrinogênicas) e b amilases (amilases maltogênicas), que quebram as ligações químicas que formam a estrutura do amido. As a e b amilases são encontradas na saliva e no pâncreas, onde elas auxiliam no processo de digestão do amido proveniente da nossa alimentação. Estas duas enzimas, no entanto, agem sobre o amido de diferentes maneiras, como observado a seguir na amilopectina Degradação da amilopectina por a e b amilases Praticamente todo alimento contém carboidratos, sejam eles naturalmente presentes ou adicionados em formulações. Muitos carboidratos são adicionados em formulações de alimentos devido a seu efeito controlador sobre a atividade de água, bem como devido a sua influência nas características de sabor e textura. A existência de pelos menos dois grupos funcionais orgânicos na maioria dos carboidratos, C=O e C-OH, fornecem a estes compostos várias opções de transformações químicas. Nos alimentos que contêm carboidratos, duas transformações químicas merecem destaque, quais sejam: caramelização e Reação de Maillard. Importantes reações químicas dos carboidratos PRINCIPAIS FUNÇÕES DOS CARBOIDRATOS: 1 – fornece combustível/ energia durante exercício de alta intensidade; 2 - fornece energia/combustível para o sistema nervoso central (funcionamento do cérebro); 3 - poupa proteína (para preservar a massa muscular durante o exercício). FATORES FISIOLÓGICOS DE COMBUSTÃO (ANVISA): - Carboidratos (exceto polidextroses e poliois): 4 kcal/g - Poliois: 2,4 kcal/g - Polidextroses: 1 kcal/g Carboidratos e nutrição: aspectos básicos NECESSIDADES NUTRICIONAIS (fonte https://mynutrition.wsu.edu/nutrition-basics/): - Indivíduos sedentários: 40-50% de suas calorias diárias totais devem ser de carboidratos; - Indivíduos que fazem exercícios regularmente: 60% do total de calorias diárias devem ser de carboidratos; - Atletas ou indivíduos envolvidas em treinamento pesado: 70% do total de calorias diárias devem ser de carboidratos. Carboidratos e nutrição: aspectos básicos 6 porções do grupo do: arroz, pão, massa, batata, mandioca NECESSIDADES NUTRICIONAIS DE CARBOIDRATOS EM UMA DIETA REFERENCIAL DE 2.000KCAL (ANVISA/MIN. DA SAÚDE): 60% da calorias diárias totais devem ser de carboidratos. Carboidratos e nutrição: aspectos básicos 300 g x 4 kcal/g = 1.200 kcal 1.200 kcal/2.000 kcal= 0,6 = 60%
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