7 Carboidratos nos alimentos

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Determinação de 
carboidratos nos 
alimentos
ALM/FAFAR/UFMG
Disciplina: Análise de Alimentos - ALM023
Curso: Nutrição - 4º período
Coordenação: Profa. Raquel Linhares Bello de Araújo (Professor Adjunto)
Participação: Cláudia Oliveira, Michely Capobiango, Verena Oliveira (bolsistas REUNI)
Carboidratos
� São poli-hidroxialdeídos, poli-hidroxicetonas, poli-
hidroxiálcoois, poli-hidroxiácidos e seus derivados 
simples e polímeros desses compostos unidos por 
ligações hemiacetálicas (glicosídicas).
Classificação dos carboidratos
� Monossacarídeos:
� carboidratos mais simples, que não podem ser hidrolisados a açúcares 
de menor peso molecular;
� aldoses (poli-hidroxialdeídos) ou cetoses (poli-hidroxicetonas), divididas 
em trioses, tetroses, pentoses, hexoses, etc. dependendo do número 
de carbonos. Exemplo: glicose (aldohexose) e frutose (cetohexose).
� Oligossacarídeos:
� carboidratos de cuja hidrólise total resultam de duas a dez unidades de 
monossacarídeos. Exemplos: dissacarídeos - maltose (glicose+glicose), 
sacarose (glicose+frutose) e lactose (glicose+galactose), trissacarídeo –
rafinose (glicose+frutose+galactose).
� Polissacarídeos:
� polímeros de alto peso molecular, formados por um grande número
de monossacarídeos. Exemplo: amido (amilose + amilopectina).
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Monossacarídeos – Aldoses e 
cetoses
Dihidroxiacetona
Cetose
D-Gliceraldeído
Aldose oticamente ativa 
mais simples
Série D das aldoses: (L ou D depende da posição da hidroxila no último carbono 
quiral, + ou – indicam rotação óptica dextro ou levorotatória)
Monossacarídeos - Aldoses
D(+) Gliceraldeído
D(-) Eritrose D(+) Treose
D(-)Ribose D(+) XiloseD(-) Arabnose D(+) Lixose
D(+)Alose D(-) GuloseD(+)Glicose D(+) GalactoseD(-)Altrose D(+)Manose D(-) Idose D(+)Talose
Monossacarídeos – Estrutura
� Estrutura da cadeia não é aberta.
� Carbonila dos monossacarídeos (aldeídos ou cetonas) 
está ligada a uma das hidroxilas da mesma molécula = 
ligação hemiacetálica.
� Compostos com 5 (furanose) e 6 (piranose) átomos de 
carbono no anel são os mais estáveis.
Monossacarídeos - Estrutura
� Ciclização ocorre por adição nucleofílica do grupo 
hidroxílico ao grupo carbonílico, com formação de novo 
centro quiral.
� Hidroxila à direita na projeção de Fischer-Tollens fica 
para baixo na projeção de Haworth.
� Nomenclatura α para hidroxila do C1 ou C2 do lado 
direito (ou para baixo na projeção de Haworth) e β para 
a hidroxila do C1 ou C2 do lado esquerdo (ou para cima 
na projeção de Haworth).
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Monossacarídeos - Estrutura
β-D-Glicose α-D-Glicose
α-D-Frutoseβ-D-Frutose
P
ro
je
çã
o
 d
e
 F
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ch
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To
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s
P
ro
je
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 d
e
 H
a
w
o
rt
h
Monossacarídeos - Estrutura
Oligossacarídeos – Classificação dos 
dissacarídeos
� Na ligação entre monossacarídeos, se os grupos hidroxílicos 
hemiacetálicos dos dois monossacarídeos estão envolvidos = 
açúcar não redutor. Exemplo: sacarose.
� Na ligação entre monossacarídeos, se os grupos hidroxílicos 
hemiacetálicos de um dos monossacarídeos está envolvido = 
açúcar redutor. Exemplo: maltose, lactose.
Sacarose Lactose
Oligossacarídeos - Classificação dos 
dissacarídeos
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Polissacarídeos
� Amido:
�unidades de glicose ligadas por α(1→4) (amilose), com 
ramificações ligadas em α(1→6) (amilopectina);
� retém grandes quantidades de líquidos, forma soluções 
coloidais, agente espessante, gelificante ou estabilizante de 
emulsões.
Importância
FunçõesNutricional
Adoçantes 
naturais
Matéria-prima
(fermentados)
Ingrediente 
cereais
Reológicas 
(vegetal)
Escurecimento
São os componentes mais abundantes e amplamente 
distribuídos na maioria dos alimentos
Funções
Alimento Carboidrato
Frutas 6 - 12% de sacarose
Milho e batata 15% de amido
Trigo 60% de amido
Farinha de trigo 70% de amido
Condimentos 9-39% de açúcares 
Açúcar branco comercial 99,5% de sacarose
Açúcar de milho 87,5% de glicose
Mel 75% de açúcares 
Descoloração, resina 
trocadora de íons
Clarificação
Métodos
� Preparo da amostra e eliminação de interferentes:
�para que a análise seja feita de forma adequada, deve-se 
extrair os carboidratos que devem ser analisados, eliminando 
outros componentes que estão presentes;
�é importante definir os carboidratos que serão analisados 
para escolher um método adequado de extração e eliminação 
de interferentes.
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Clarificação
� Clarificação:
�baseada no princípio de que metais pesados precipitam 
substâncias coloidais.
� Exemplos de clarificantes:
� solução básica de acetato de chumbo (descolore a solução);
� ácido tricloroacético (precipita proteínas e não descolore a 
solução);
� sulfato de cobre (específico para lactose em leite);
� ferrocianeto de potássio e sulfato de zinco (precipita 
proteínas e descolore).
Clarificação
� Características de um agente clarificante:
�deve remover completamente a substância interferente, sem 
absorver ou modificar os açúcares;
�um excesso razoável de clarificante não deve afetar o ensaio;
� o precipitado deve ser pequeno;
� procedimento relativamente simples.
� [100 - umidade - cinzas - lipídeos – proteínas]
Por diferença 
Carboidratos totais
� Exclui a fração fibra 
alimentar
Métodos de análise
Carboidratos disponíveis
� Lane-Eynon
(Volumetria)
� Muson-Walker 
(gravimetria)
Métodos 
Espectrofotométricos
� Antrona
� Fenol-ácido sulfúrico
� Ácido dinitrosalicílico
� Somogyi-Nelson
� Refratometria
� Cromatografia em
papel e camada
delgada
� CG e CLAE
Método químicos
Métodos ópticos e 
cromatográficos
Métodos de análise
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Métodos químicos
� Métodos cuprométricos:
� quando um açúcar redutor é tratado por uma solução alcalina, a 
quente, o açúcar é degradado e alguns dos seus produtos de 
degradação reduzem os íons cúpricos a um precipitado de óxido 
cuproso;
� soluções de Fehling-Soxhlet.
Solução A
Solução B
34,64 g de CuSO4.5H2O + 0, 5 mL H2SO4 qsp 500 mL 
173 g de NaKC4H4O6.4 H2O + 50 g NaOH qsp 500 mL
Óxido cuproso
(precipitado vermelho)
Sulfato cúprico
(solução azul)
Tartarato duplo
de sódio e potássio
Métodos químicos
Cuprotartarato
de sódio e potássio
Métodos químicos
� Método de Lane-Eynon (Volumetria):
� titulação da solução de Fehling-Soxhlet por uma solução padrão de 
glicose, ou de sacarose, após hidrólise;
� titulação de outra alíquota da solução de Fehling-Soxhlet com a 
solução de açúcar proveniente do alimento que está sendo 
analisado;
� utilização de uma solução de azul de metileno como indicador redox 
(azul em ambiente oxidante e incolores com agentes redutores);
� a solução de Fehling-Soxhlet deve ficar em ebulição durante todo o 
tempo da titulação;
� titulação rápida, no máximo 3 minutos, para que não haja 
decomposição dos açúcares.
Métodos químicos
� Inversão da sacarose - para análise de açúcares não 
redutores, como a sacarose, por exemplo, deve-se fazer 
a hidrólise de uma alíquota da solução de açúcar 
proveniente do alimento que está sendo analisado, por 
meio da adição de HCl a quente (entre 68 e 71 °C).
� Determinação dos açúcares totais (após inversão da 
sacarose) e dos açúcares redutores (sem inversão da 
sacarose). Açúcares não redutores são obtidos por 
diferença.
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Análise de carboidratos – método Fehling Métodos químicos
� Método de Muson-Walker – reavaliado por Hammond 
(Gravimetria):
�um excesso de solução de Fehling-Soxhlet, previamente 
aquecida, é adicionado de açúcar proveniente do alimento 
que está sendo analisado;
�o precipitado de Cu2O é então filtrado, lavado, dessecado e 
pesado;
�o peso do Cu2O é relacionado ao da glicose, ou de outro 
açúcar, na Tabela Hammond (AOAC, 1980).Métodos espectrofotométricos
� Antrona:
�a reação de antrona se baseia na ação hidrolítica e 
desidratante do ácido sulfúrico concentrado sobre os 
carboidratos;
�quando a reação é levada a efeito com carboidratos com 
ligações glicosídicas, estas são hidrolisadas e os açúcares 
simples são desidratados para furfural ou hidroximetilfurfural;
�essas substâncias se condensam com a antrona (9,10-dihidro-
9-oxoantraceno) dando um produto de coloração azul 
petróleo;
�melhores resultados quando aplicado a soluções puras de 
hexoses;
�preparo de curva de calibração.
Glicose
Frutose
Hidroximetilfurfural
Furfural
Antrona
COMPLEXO AZUL 
PETRÓLEO
Métodos espectrofotométricos
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Métodos espectrofotométricos
� Fenol-ácido sulfúrico:
� açúcares simples, oligossacarídeos, polissacarídeos e seus derivados 
reagem com fenol e ácido sulfúrico concentrado, dando uma 
coloração amarelo-alaranjado;
� a reação do fenol também se baseia na ação hidrolítica e 
desidratante do ácido sulfúrico concentrado sobre os carboidratos;
� quando a reação é levada a efeito com carboidratos com ligações 
glicosídicas, estas são hidrolisadas e os açúcares simples são 
desidratados para furfural ou hidroximetilfurfural;
� simples, rápido, exato, específico, a cor produzida é estável e 
largamente aplicável para carboidratos;
� não é específico para um determinado tipo de carboidrato, assim 
em misturas de carboidratos gera problemas da escolha de qual 
deles utilizar para fazer a curva de calibração.
Glicose
Frutose
Hidroximetilfurfural
Furfural
Fenol
COMPLEXO AMARELO-
ALARANJADO
Métodos espectrofotométricos
Métodos espectrofotométricos
� Ácido dinitrosalicílico:
�o reagente 3,5-dinitrosalicilato de sódio é reduzido, por um 
açúcar redutor, a 3-amino-5-nitrosalicilato de sódio, que 
apresenta coloração vermelha;
� é mais utilizado na análise de açúcares redutores 
provenientes da hidrólise enzimática de polissacarídeos;
�preparo de curva de calibração.
ácido 3,5-
dinitrosalicílico
açúcar redutor
genérico
ácido 3-amino-5-
nitrosalicílico
ácido aldônico
Métodos espectrofotométricos
� Somogyi-Nelson:
�os açúcares redutores, reduzem o Cu2+ a Cu+;
�os íons Cu+ reduzem um complexo arsenomolibdato, 
preparado pela reação entre molibdato de amônio e arsenato 
de sódio, a óxido de molibdênio, que apresenta uma cor azul 
intensa e estável;
�preparo de curva de calibração.
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• Isomeria Óptica: todos os monossacarídeos (exceto a diidroxiacétona)
apresentam um ou mais carbono assimétricos, portanto exibem a
propriedade de desviar o plano de luz polarizada.
Polarimetria
CHO
l
HCOH
l
CH2OH
D(+) gliceraldeído
CHO
l
OHCH 
l
CH2OH
L(-) gliceraldeído
Lei estabelecida por Biot “A rotação de plano de polarização
produzida por uma substancia ativa é proporcional ao peso da
substâncias dissolvida na unidade de volume e à espessura da
solução atravessada pela luz polarizada”
ZERO DEXTROGIRO LEVOGIRO
POLARÍMETRIA
Ex: Qual é o peso da glicose contido em 100mL da solução e 
que, observado em tubo de 2dm, provocou desvio de 1,5 .
D = 52,74 (poder rotatório específico)
A = 1,5 P = peso E = espessura do tubo
P = A x V
D x E
Poder rotatório de açúcares
Açúcar Poder rotatório específico
Açúcar invertido - 20,0
Amido e dextrina + 195,0
Arabinose + 104,5
Frutose - 92,5
Galactose + 80,5
Glicose + 52,5
Lactose hidrata + 52,5
Maltose + 138,5
Sacarose + 66,5
Xilose + 19,0
Métodos enzimáticos
� Determinação de glicose, frutose e sacarose.
� Uso de kits enzimáticos que estimam os açúcares.
� Vantagens: especificidade extremamente alta que certas 
enzimas possuem por determinados açúcares
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Métodos qualitativos de identificação
1. Reações coloridas provenientes da condensação de produtos de
degradação dos açúcares em ácidos fortes com vários compostos orgânicos
2. As propriedades redutoras do grupo carbonila.
3. Reação de Molisch – positivo para todos os carboidratos, com o
aparecimento de um anel de cor escura;
4. Reação de Seliwanoff – positivo para cetoses.
5. Reação de Barfoed – distingue monossacarídeos. Forma precipitado de
cobre.
6. Reação de Lugol – positiva para amido. A cor azul identifica a presença de
amido.
Métodos cromatográficos
� Separa os tipos de açúcares:
� Cromatografia em papel;
� Cromatografia em camada delgada;
� Cromatografia em coluna;
� Cromatografia gasosa;
� Cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC).
1- Padrão (G-F-S), 2- Nistose, 3- Cestose, 4- Melado, 5-
M5.48h, 6- M50.24h, 7- M50.24h, 8- M50.48h, 9- M50.48h, 
10- M50.48h, 11- M50.72h , 12- M50.72h. 
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Cromatografia líquida de alta eficiência - CLAE
� Técnica cromatográfica (anos 70):
� fase móvel – líquida
� fase estacionária - líquidas ou sólidas, sendo as sólidas mais
utilizadas.
� Emprega alta pressão na separação dos componentes e é
capaz de analisar em alguns minutos.
� Determina vários compostos orgânicos inclusive os não
voláteis e termicamente instáveis
� Separação dos compostos da amostra pela afinidade com a
FM e FE.
� Reservatório FM
◦ Vidro mais utilizado
◦ FM deve ser tratada quanto:
� Solvente Grau HPLC
� Filtragem: filtro porosidade entre 2 a 5µm
� Desgaseificação: aplicação de ultra-som, aquecimento, vácuo ou refluxo
� Bomba de alta pressão
� Fluxo da FM a uma alta pressão e constante
� Medidor de pressão
◦ Otimizar a separação dos componentes da amostra
◦ Indicar problemas no sistema (entupimento ou vazamento)
� Injetores da amostra
� Microsseringas – baixa reprodutibilidade
� Válvulas rotatórias – mais utilizada – contém um alça capilar
amostradora (loop) que pode selecionar de 1 a 100µL, drenando o
excesso.
� Colunas
� Pré-coluna* (entre a bomba e o injetor)
� Reter impurezas da FM
� Saturar a FM com o líquido da FE
� Coluna de guarda (entre o injetor e a coluna analítica)
� Mede de 2 a 5cm
� Reter impurezas da amostra
� Coluna analítica
� Ser inerte
� Ter diâmetro uniforme
� Resistir ao ataque e pressão da FM
� Material da coluna: aço inox, vidro reforçado e sílica fundida
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� DETECTORES 
�UV\visível: absorção da luz UV ou visível pela amostra,
quando nela passa radiação eletromagnética
�Fluorescência: emissão de energia fluorescente de um soluto
que foi excitado por radiação UV
� Índice de refração: mede a diferença no índice de refração da
FM e do eluente vindo da coluna
�Arranjo de diodos: mesma característica UV\visível
Método / cromatograma
Métodos ópticos
� Refratometria:
�quando uma radiação eletromagnética incide sobre um meio, ela 
muda a direção, sendo refletida ou refratada;
�a razão entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo 
de refração é chamada de refração, ou de índice de refração;
�o índice de refração varia com o tipo de composto, a temperatura, 
o comprimento de onda da luz e a concentração do composto;
�mantendo as três primeiras variáveis constantes,
a concentração do composto pode ser
determinada pelo índice de refração.
=  
20 100
D lc
α
α
α=rotação angular de uma solução de um açúcar
l=comprimento do tubo do polarímetro em dm
c=concentração da solução de açúcar
Métodos ópticos
� Polarimetria:
� compostos que contêm um átomo de carbono quiral, podem girar o 
plano da luz polarizada;
� os carboidratos possuem um átomo de carbono quiral, 
apresentando atividade ótica e girando o plano da luz polarizado a 
um ângulo que varia com o tipo de composto, a temperatura, o 
comprimento do tubo onde está a solução, comprimento de onda 
da luz e a concentração do composto;
� a concentração de um composto pode ser determinada a partir da 
rotação específica, desde que os outros fatores sejam mantidos 
constantes. Por exemplo: rotação específica a 20 ºC da glicose +52,7e da frutose -92,7.
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Métodos cromatográficos
� Podem ser utilizados para fracionar, isolar, identificar e 
determinar carboidratos em misturas complexas:
� cromatografia em papel;
� cromatografia em camada delgada; 
� cromatografia gasosa;
� cromatografia líquida.
Métodos cromatográficos
� Cromatografia gasosa:
�maior problema é a falta de volatilidade dos carboidratos;
�derivação:
o formação de peracetato de alditol a partir de aldoses e peracetato de 
ácido aldônico a partir de ácido urônicos;
o formação de trimetilsilil-éter.
Métodos cromatográficos
� Cromatografia líquida:
� é o método de escolha para análise de mono e oligossacarídeo, podendo 
ser utilizado para polissacarídeos após hidrólise;
� análise quantitativa e qualitativa;
� não requer derivação, mas requer micro filtração antes da injeção;
� fases estacionárias: aniônicas, catiônica, normal ou reversa.
Métodos cromatográficos
� Cromatografia líquida:
�detectores 
o índice de refração – é o mais utilizado; não pode ser utilizada eluição
por gradiente; como este detector mede massa, ele não é sensível 
para baixas concentrações,
o detector eletroquímico – baseia-se na oxidação dos grupamentos 
hidroxil e aldeído dos carboidratos; universalmente utilizado com 
cromatografia de troca aniônica; como requer um pH alto, deve-se 
fazer a adição de uma solução de hidróxido de sódio pós-coluna; 
pode ser utilizada eluição por gradiente.