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Composição de Alimentos P2 1. Lipídeos Definição: Os lipídeos são definidos como uma classe de compostos insolúveis em água porém solúveis em solventes orgânicos (acetona, éter e clorofórmio, metanol, hexano) - Os óleos e gorduras são os principais representantes. Importância dos lipídeos: Fonte de Energia e ácidos graxos essenciais; Transporte de vitaminas lipossolúveis; Isolamento térmico; Permeabilidade das paredes celulares; Sabor e palatabilidade dos alimentos; Maciez em produtos de panificação; Sensação de saciedade após a alimentação. Fontes: -Animais: gordura de depósito e órgãos de animais e leite - Vegetais: azeites (frutos como oliva, palma), óleos de semente (soja, canola, girassol), gorduras (coco, manteiga de cacau) -Industrializados: manteiga, margarina, maionese, creme de leite Usos • Alimentação, como óleos de cozinha, margarina, manteiga, maionese; • Produtos manufaturados: sabões, resinas, cosméticos, lubrificantes; • Atribuem palatabilidade aos produtos alimentícios; • Conferem sensação de plenitude gástrica em função da sua lenta absorção; -Digestibilidade até ponto de fusão 50 ºC. Prejuízos à saúde: -aterosclerose: colesterol e gord. Saturadas -obesidade: insulino-dependente -câncer: hormônio-dependente -formação de subst.. toxicas: devido a aquecimento intenso ou oxidação, ocasionando perda de peso, atraso no crescimento, aumento do fígado e carcinoma. *Quimicamente são triglicerídeos – Ésteres de glicerol contendo três ácidos graxos. Glicerídeos • Mono-, di- e triacilgliceróis com ácidos graxos; • Pertencem ao grupo de lipídeos neutros; • 99% dos ácidos graxos encontrados em plantas e animais são esterificados com glicerol; • Os ácidos graxos podem ser idênticos ou não: – Di ou TriGlicerídeos simples (R=) ou mistos (R≠) • A composição, tamanho da cadeia e grau de insaturação influenciam no estado físico dos triglicerídeos: – Óleos – líquido à temperatura ambiente; – Gorduras – sólidos à temperatura ambiente. Ácidos graxos • Ácidos orgânicos (monocarboxílicos): – Menores unidades dos lipídeos; – São formados por uma cadeia de alifática (hidrocarbonos - característica lipossolúvel), e um grupo carboxila terminal; – Número par de carbonos; – Variam de 4 a 36 átomos de carbono. Podem apresentar: – Tamanho da cadeia; – Grau de Insaturação; – Ramificações; – Substituições. • Ácidos graxos essenciais: – Imprescindíveis à dieta. Classificação quanto ao tamanho da cadeia: – curta (2 a 6 C) – acético, propiônico, butírico; – média (6 a 12 C) – capróico, caprílico, cáprico, láurico; – longa (+ de 12 C) – oléico, palmítico, mirístico, • Classificados quanto ao grau de insaturação da cadeia: - Ácidos Graxos Saturados: Cadeia carbônica sem duplas ligações, com ou sem ramificações, retilíneos; • Mais estáveis à oxidação lipídica; • Geralmente sólidos à temperatura ambiente; • Fator dietético envolvido no aumento do colesterol plasmático; • Fontes: carne bovina, aves, peixes, leite integral e derivados, ovos, coco, amêndoas, cacau, pães industrializados, biscoitos e bolos. -Ácidos Graxos Insaturados: • Cadeia carbônica com uma ou mais duplas ligações, não retilínea • P.F. menor que os saturados com o mesmo n° de átomos de carbono, devido às duplas ligações. • MONOINSATURADOS • Uma única insaturação: mais resistentes à oxidação • ácido oleico (óleo de oliva, canola, azeitona, abacate, oleaginosas como nozes, castanhas). • POLINSATURADOS • Ao menos duas duplas ligações: mais susceptíveis à oxidação; • Não devem ser aquecidos; • Presentes em menores quantidades nos alimentos; • Fontes: óleos vegetais (girassol, milho, soja e canola); gérmen de trigo, linhaça e peixes. Ácidos graxos essenciais • São os ácidos graxos que não são produzidos bioquimicamente pelos seres humanos e devem ser adquiridos da dieta; • Necessários aos processos biológicos e não como fonte de energia; • Das famílias ω-3 e ω-6 – o número designa a posição da primeira dupla ligação a partir do grupo metila terminal; • Família ω-3: ácido α- linolênico (18:3 n-3 cis) e seus derivados: – Exemplos: sementes oleaginosas, óleo de milho, girassol e soja. • Família ω-6: ácido α-linoleico (18:2 n-6 cis) e seus derivados: – Exemplos: canola ou soja, peixes de águas frias e profundas (salmão, truta, arenque, cavalinha, atum, destacando-se a manjuba e sardinha). • Importância dos Ácidos Graxos Essenciais – Precursores de eicosanóides; – Formação da membrana celular, promoção da fluidez necessária aos processos de difusão intermembranas e manutenção de sua integridade; – Moduladores do sistema imune; – Co-fatores enzimáticos; – Mielinização do SNC e formação da retina. • Ácidos graxos cis e trans: • Os átomos de Hidrogênio ligados a dois carbonos envolvidos na dupla ligação podem estar: • No mesmo lado do plano Isômero: CIS • Em lados opostos Isômero: TRANS • A maioria dos AG naturais insaturados estão na forma cis; • São usados para a construção de membranas e hormônios; Os AG trans são formados pelos seguintes processos: • Bio-Hidrogenação: digestão de animais ruminantes. Presentes em pequenas quantidades em carnes e laticínios; • Extração de óleos vegetais: pressão, calor e solvente químico; • Exposição à luz e calor: aquecimento de óleos; • Hidrogenação: adição de moléculas de hidrogênio ao óleo vegetal na presença de um catalisador metálico (Niou Al), transforma cadeias de ácidos graxos cisem trans. Efeitos adversos dos ácidos graxos trans: -Favorecem acumulo de metais tóxicos no SN. - Alteram o funcionamento da membrana celular e de hormônios quando utilizados no lugar dos ac. Graxos cis. - Alteram o transporte de sais minerais e nutrientes através da membrana e permite entrada de patógenos e subst. Nocivas às células. - Aumentam o risco de doenças cardiovasculares: aumentam os níveis de colesterol e de LDL e reduzem HDL (anti-aterogênica) - Quando integram as prostaglandinas, favorecem os processos inflamatórios e reações alérgicas. - Competem com ac graxos essenciais, provocando retardo do crescimento, prejudicando a formação do SNC e retina em crianças, contribuindo p doenças degenerativas. • Fontes: • Margarina e gordura de adição como a gordura vegetal hidrogenada, presente nos produtos industrializados como sorvetes cremosos, pães, bolos, biscoitos (creamcrackers e recheados), chocolates, molhos, cremes e óleos para fritura industrial; Rotulagem: • Até 0,2% de gordura trans na porção do alimento, a ANVISA permite não declarar (item 3.4.3.2. da RDC/ANVISA 360 de 23/12/2003). • Porém, o produto pode estar isento de gorduras trans, apenas na porção do alimento, onde não há quantidades significativas; mas se for consumida quantidade superior à porção (pacote inteiro), a ingestão pode tornar-se significativa. • Lipídeos simples (ácidos graxos e alcoóis): Óleos e gorduras; Cerídeos. • Lipídeos compostos: Fosfolipídios; Glicolipídios; Lipoproteínas. • Lipídeos derivados: Esteróis, vitaminas lipossolúveis, pigmentos. Cerídeos - Ceras: Alcoóis graxos, de cadeia longa, que podem formar ésteres com ácidos graxos: apenas 1 ligação éster em cada molécula; São mais duras e quebradiças e menos gordurosas do que as gorduras; São mais resistentes à hidrólise e à decomposição: fator de proteção Classificados quanto a origem: Animal (cera de abelha), Vegetal (cera de carnaúba) e Mineral (cera de petróleo). Gorduras x Óleos • São substâncias de origem vegetal ou animal; • A composição é dependente do tipo e origem da matéria-prima • Óleos: constituídos por triacilglicerol com ácidos graxos mais curtos e mais insaturados; líquidos à temperatura ambiente. • Gorduras sólidas: constituídaspor triacilglicerol com ácidos graxos maiores e mais saturados; sólidos à temperatura ambiente. Resolução 22/77 do CNNPA/MS: temperatura de 20 oC. Fosfolipídios • Lipídeos compostos: Uma molécula de glicerol, 1 ou 2 molécula(s) de ácido graxo, 1 ou 2 grupo(s) fosfato; Anfipática; Formam os segundos principais componentes do organismo: Lecitinas, Cefalinas, Esfingomielina. Glicolipídios • São 1,2-diacilgliceróis, onde na posição 3 do glicerol há uma ligação glicosídica Mono, Di e menos frequentemente Tri e Tetrassacarídeos. • São componentes do tecido nervoso e certas membranas celulares, transportando lipídeos. • Cerebrosídeos, Gangliosídeos. Lipoproteínas • Complexos formados por proteínas, lipídios polares e triacilgliceróis; • Principais constituintes das membranas celulares; • Mediadores que transportam lipídios do intestino (quilomícrons) e do fígado (lipoproteínas); • No sangue existem diferentes grupos de lipoproteínas de acordo com a densidade: • Quilomícrons, VLDL, LDL, HDL, VHDL. Lipídios derivados • São substâncias produzidas na hidrólise ou decomposição dos lipídeos; • Vitaminas Lipossolúveis: – Vitamina A; – Vitamina D; – Vitamina E; – Vitamina K. • Esterídeos – derivados de esteroide Esterídeos • Compostos que contêm o núcleo Ciclopentano perihidrofenantreno: – Colesterol; – 7-desidrocolesterol (pró-vitamina D3); – Colecalciferol (vitamina D3); – Ergosterol (pró-vitaminaD2); – Ergocalciferol (vitamina D2); – Hormônios sexuais; – Hormônios adrenocorticais (glicocorticóidese mineralocorticóides. -Colesterol • Funções: Nas membranas celulares promover a flexibilidade; Precursor de ácidos biliares (produção da bile); Precursor de vitamina D; Hormônios sexuais e das glândulas supra-renais; • Encontrado apenas em tecidos animais. Propriedades físicas dos ácidos graxos • Cristalização • Solubilidade • Ponto de Fusão Cristalização temperatura --- movimento das moléculas--- aproximação---atração--- sobreposição de moléculas--- formação de cristais. • A velocidade de formação de cristais depende: – Da simetria das moléculas – Da similaridade do tamanho das cadeias de AG -Determinante do ponto de fusão Solubilidade em água • Menor peso molecular, maior solubilidade em água; • Cadeias maiores (ramificadas ou não), menor solubilidade em água, maior solubilidade em solventes orgânicos. Ponto de fusão • Sólido líquido; • Medida da força de ligação entre os ácidos graxos nos cristais; • Quanto maior a atração, maior a necessidade de calor, maior o PF. Recomendações para a população em geral • Lipídios totais: entre 25 e 30% do VET, sendo: • AGS: 8-10% do VET. • AGMI: 10-15% do VET. • AGPI: até 10% do VET. • Colesterol: até 300mg/dia. Determinação de lipídeos: Baseado na solubilidade em solventes orgânicos, tais como éter etílico, éter de petróleo, acetona, clorofórmio, benzeno e alcoóis; Metodologias de análise relacionadas a determinação do: teor lipídico da amostra, identificação, caracterização e qualidade. Métodos de Extração de Lipídios em Alimentos 1. Extração de gordura ligada a outros componentes A) Hidrólise Ácida: Método de Gerber (passo a passo slide) B) Hidrólise Alcalina: Método de Rose-Gottlieb e Mojonnier “Em alguns produtos como pão e leite, a gordura está ligada a proteínas e carboidratos e, portanto, deve ser liberada para quantificação. A liberação da gordura é feita por uma hidrólise ácida ou alcalina.” • Método de Gerber: - Método de rotina somente usado para leite e produtos lácteos. • Baseia-se na quebra do filme proteico que envolve a emulsão óleo/água e separação da gordura. • Reagentes: ácido sulfúrico (D=1,82) e álcool isoamílico (facilita a separação da gordura por alterar tensão superficial). • Centrifugação e leitura direta no butirômetro; • Em produtos lácteos: Retirar o butirômetro do banho, mantendo a rolha para baixo; Mover a rolha, colocando a camada de gordura dentro da escala do butirômetro; • A leitura deverá ser feita na parte inferior do menisco e corresponderá diretamente ao percentual de gordura • Em produtos cárneos: proceder como em produtos lácteos e calcular o percentual de lipídios utilizando a fórmula abaixo: Anotar 2. Extração com solvente a FRIO A) MÉTODO DE BLIGH-DYER • Bligh e Dyer (1959) : mistura de três solventes = clorofórmio - metanol - água • Baseia-se na miscibilidade dos diferentes componentes da fração lipídica em solventes polares e apolares. • Mistura a Amostra + Metanol + Clorofórmio • Adiciona mais Clorofórmio + Água -> 2 Fases separadas A) MÉTODO DE BLIGH-DYER - Uma fase: Clorofórmio contendo lipídios - Uma fase: Metanol mais água, contendo substâncias não lipídicas • A fase de clorofórmio com a gordura é então separada num balão para a gordura ser quantificada (após a evaporação do clorofórmio, obtemos a quantidade de gordura por pesagem). • Vantagens: • Todas as classes de lipídeos são extraídas: polares e apolares • Clorofórmio: solvente orgânico para qualquer classe de lipídeos; • Metanol: função dupla, facilita o embebimento da amostra e desfaz as ligações lipídio-protéicas; • A extração é realizada sem aquecimento; • Pode ser utilizado em produtos com altos teores de umidade, além dos produtos secos; • Não necessitando de equipamentos especializados e sofisticados. • Desvantagem: • Toxicidade dos solventes: metanol e clorofórmio. 3. Extração com solvente a QUENTE A. Extração da gordura com solvente (éter etílico ou éter de petróleo); B. Eliminação do solvente por evaporação; C. Quantificação do teor lipídico por pesagem. Características: • A extração com o solvente é mais eficaz quando o alimento é seco antes da análise. • A preparação da amostra deve ser, de modo a evitar sua degradação. • Alimentos onde a gordura está ligada é necessário hidrólise ácida ou básica. • Controle da temperatura e tempo de exposição ao solvente. Eficiência, depende: • Natureza do material; • Tamanho das partículas; • Umidade da amostra; • Natureza do solvente - semelhança da polaridade do solvente e da amostra; • Ligação dos lipídios com outros componentes da amostra; • Velocidade de refluxo; • Quantidade relativa entre solvente e material extraído. Tipos de Equipamentos: A)Goldfish B)Soxhlet -Extração da gordura com solvente (éter etílico ou éter de petróleo); Eliminação do solvente por evaporação; Quantificação do teor lipídico por pesagem. A) GOLDIFISH • Assim como o Soxhlet também é oficial (AOAC). • Também é utilizado em amostras sólidas/secas. • Sistema de refluxo contínuo de solvente a quente. • Equipamento capaz de realizar a extração em mais de uma amostra. • Vantagem de utilizar uma menor quantidade de solvente que o método de Soxhlet. • Mais rápido que o método que Soxhlet, pois pelo método ser continuo faz com que a amostra esteja em contato permanente com o solvente*. *Porém, este contato direto pode ser uma desvantagem, pois pode ocorrer degradação devido ao contato com o solvente a quente. B) SOXHLET: Método oficial de análise: extração com solventes a quente em equipamento de Soxhlet • É um extrator que utiliza refluxo e solvente. • O processo de extração é intermitente. • Pode ser utilizado somente com amostras sólidas. • Tem a vantagem de evitar a temperatura muito alta. • O volume de solvente é um pouco maior do que o total para atingir o sifão do equipamento. • O solvente, quando entra em contato com a amostra, está sempre puro, pois vem de uma destilação. • Passível da saturação do solvente que fica em contato com a amostra antes de ser sifonado. • Observações: • Éter etílico - É mais eficiente, porém extrai outras substâncias além das gorduras(ceras, resinas, pigmentos, etc). Necessário que seja anidro, para evitar a extração de substâncias solúveis em água; • Éter de petróleo - fração 40 – 60 ºC. Solvente mais adequado para extração direta da gordura em material seco; • Amostra dessecada – evita formação de mistura éter-água que prejudica extração • Tempo de extração depende do teor de gordura da amostra. 2. PROTEÍNAS: -Definição: • Polímeros de alto peso molecular, cujas unidades básicas são um dos 21 aminoácidos, ligados entre si por ligações peptídicas. • Encontradas em todas as células; são cerca de metade de seu peso seco em todo tipo de matéria viva (vegetais, animais, m.o.) • Grego “proteios” = “mantendo o primeiro lugar devido à importância como alimento”. Funções das proteínas no organismo • Estruturais : colágeno, queratina; • Contráteis: actina e miosina; • Reserva: caseína, albumina; • Transporte: albumina, transferrina, ceruloplasmina; • Enzimas: amilases, tripsina; • Hormônios: insulina, paratormônio (PTH), folículo estimulante (FSH); • De defesa: imunoglobulina. • Proteínas alimentares - definidas como a que apresentam fácil digestão, atóxica, adequadas ao aspecto nutricional, disponíveis em abundância e cultiváveis; • Hidrólise Total→ aminoácidos livres. – Compostos que contêm grupamento amino e carboxílico. Aminoácidos: – Classificação quanto ao substituinte (do grupo funcional R): • não polares (apolares) – substituinte hidrofóbico; São aminoácidos de cadeia ramificada, em inglês BCAA; Compõem cerca de 35% dos músculos estriados; Utilizado na reparação de tecidos, pele, músculos e ossos e ainda é fonte de energia no tratamento de doenças hepáticas. Fonte: peixe, frango e peru; ovos, leite, ervilha, e a proteína de arroz e Suplementos. • polares não-carregados (neutros) – substituintes tendem a formar ligação de hidrogênio; • carga básicos – substituintes hidrofílicos (grupo amino hidrofílico); • carga negativa – substituintes hidrofílicos (grupo carboxílico). -Classificação nutricional dos aminoácidos: • Não essenciais; • Essenciais – Isoleucina, Leucina, Valina, Lisina, Metionina, Fenilalanina, Treonina, Triptofano. • Condicionalmente essenciais - em situações de estresse, a demanda pode superar a capacidade de síntese; – Exemplo: glutamina (substrato energético secundário para células epiteliais da mucosa colônica) - importante para pacientes em terapia parenteral. – Exemplo: histidina (precursor de histamina que regula as respostas inflamatórias do organismo, vasodilatador entre outras funções) – importante para crianças. Peptídeo • Biomoléculas formadas pela união de dois ou mais aminoácidos atrávés de ligações peptídicas. Organização estrutural das proteínas • Primária - sequência linear dos aminoácidos ao longo da cadeia, nível mais simples e importante, pois a partir dele ocorrem arranjo espacial da molécula. • Secundária – arranjo espacial de aminoácidos, interação entre a estrutura primária, formação de pontes de hidrogênio. • Terciária – forma tridimensional, como a proteína se “enrola” determina sua forma nativa e função biológica: interação entre as cadeias laterais, resultam nas proteínas globulares (enovelamento) e fibrosas (dobramento), estabilizada por pontes dissulfeto e de hidrogênio, interações hidrofóbicas e iônicas • Quaternária - agrupamento de diversas cadeias polipeptídicas, Distribuição espacial de mais de uma cadeia polipeptídica no espaço. podem estabelecer pontes dissulfeto e de hidrogênio, interações hidrofóbicas, etc com outras proteínas, formando a estrutura quaternária. Desnaturação proteica: Modificação da conformação (secundária e/ou terciária); »Desejada ou indesejada. Arranjo tridimensional da cadeia polipeptídica é rompido. Alguns efeitos: • Mudança nas atividades funcionais (coagulação, formação de gel, etc); • Perda de atividade biológica; • Maior susceptibilidade ao ataque por proteases - digestibilidade; • Preserva a sequencia de aminoácidos. Agentes desnaturantes: temperatura, pH, solventes orgânicos, detergentes, irradiação UV, agitação, ácidos e bases fortes, etc. Classificação das proteínas: 1) Quanto à forma • Fibrosas: estrutura espacial mais simples, com moléculas longas, pouco solúveis e rígidas, funções estruturais, exemplos colágeno, elastina e queratina. • Globulares: estrutura espacial mais complexas, enovelada, exemplos hemoglobina, enzimas Proteínas fibrosas • Colágeno: Mais abundante do tecido conjuntivo; Suporte estrutural: esqueleto, pele, vasos; 19 tipos:Tipo I mais comum Insolúveis em água fria; Resistente a enzimas digestivas; Forma gelatina em água sob fervura e ação de ácidos e bases diluídas. • Elastina: Componente de tecidos como pele, vasos, ligamentos, que requerem elasticidade para funcionar; Propriedade de deformação e recuperação; Não se converte em gelatina • Queratina: Cabelos, lãs, cascos, unhas, couro, penas, chifres; Rigidez; Pouca solubilidade. • Escleroproteína: Insolúvel em H20 ; Forma principalmente queratina e colágeno; Solubilização requer a ação de muitos agentes. Proteínas Globulares • Albumina: Solúveis em água; Coaguláveis pelo calor; Ovolabumina e soroalbumina. • Prolamina: Insolúveis em água e solventes neutros ou álcool absoluto ; Solúveis em soluções alcoólicas (70 a 80%); Zeína(milho), gliadina(trigo). • Glutenina: Solúveis em soluções diluídas de ácidos e bases; Insolúveis em H20 e soluções salinas e alcoólicas; Glutenina(trigo), cerca de 80% ptn sarroz . • Globulinas: Insolúveis em água; Solubilidade em soluções salinas neutras; Coaguláveis pelo calor; Miosina (músculo), soro, sementes; amêndoas. • Histona: Solúveis em água e insolúvel em amônia diluída; Não são coaguláveis prontamente pelo calor; Globina da hemoglobina. 2) Quanto à composição química • Simples: formadas exclusivamente por aminoácidos, exemplos: Albuminas da clara do ovo e leite; Globulinas do músculo. • Conjugadas: formadas por porção por grupos não peptídico (Grupo prostético) e porção poilipeptídica, exemplos: Lecitina do ovo (fosfolipoproteína); Hemoglobina da carne (Cromoproteína). 3) Quanto ao número de cadeias polipeptídicas • Monoméricas: Apenas uma cadeia polipeptídica, exemplo mioglobina. • Oligoméricas: mais de uma cadeia polipeptídica, exemplo hemoglobina. 4) Quanto à qualidade nutricional • Completas: formadas quanti e qualitativamente adequadas de aminoácidos essenciais, exemplos: proteínas de origem animal. • Incompletas: apresentam deficiência de um ou mais aminoácidos essenciais, exemplos: proteínas de origem vegetal. Proteínas de origem animal • Necessitam receber através da dieta os aminoácidos necessários para a formação de suas proteínas, sendo capazes da síntese somente de algumas cadeias de ácido carboxílico à serem utilizadas na síntese proteica e de processo de transferência de grupo amínico (transaminação). • carnes e leite: teor bastante elevado de ptns globulares. Proteínas do Leite • Proteínas do leite: – Proteínas do soro (destacam-se lactoalbumina – aproximadamente 4% e lactoglobulina – aproximadamente 18%); • Solúveis a pH 4,6 a 20 oC, termolábeis, insensíveis a algumas proteases, dissolvidas na fase aquosa. – Caseína – aproximadamente aproximadamente 78%, α- (αs1 e αs2 ),β- e γ-caseínas. • Insolúveis a pH 4,6 a 20 oC, termorresistente, formam micelas (partículas coloidais), sensíveis a proteases e ácidos (com precipitação da caseína) que promovem a formação de gel, importante para fabricação de iogurte e queijo. • Enzimas – Hidrolases (lipases, proteases e fosfatases); – Oxidases; – Transferases. Hidrolisamcomponentes do leite; Controle do tratamento térmico; Origem contaminação microbiana (superóxido desmutase). Proteínas das carnes - Proteínas – 16 a 22%; • Sarcoplasmáticas (30 a 35%) - solúveis em água, livres no sarcoplasma das células musculares, enzimas e mioglobinas; • Miofibrilares (65 a 75%) – formam fibras musculares, miosina e actina função contrátil; • Estromáticas – formam tecido conjuntivo, colágeno e elastina, pouco solúveis e elásticas. -Músculo: actina e miosina, substâncias extrativas (purinas, ácido úrico, creatinina entre outros); Tecido conectivo: colágeno rigidez da carne; Mioglobina: cor da carne. Proteína dos Ovos: • Corpo unicelular formado no ovário dos animais. • Teor médio 12-14% de proteína. • Clara: ovoalbumina, ovomucina, avidina (ligação com biotina), conalbumina, ovomucóide, lisozima, ovoglobulinas. • Gema: lipovitelina, fosfovitina, livitina Proteínas de origem vegetal • Com o auxílio de "bactérias nitrificantes" presentes em nódulos existentes em suas raízes, fixam nitratos, nitritos e amônia do solo, para serem utilizados na síntese de aminoácidos à partir das cadeias hidrocarbônicas por eles sintetizadas, formando portanto proteínas à partir de nitrogênio inorgânico. Aminoácido limitante - são os aminoácidos deficientes na composição de uma proteína, quando comparada à proteína de referência. Proteína padrão ou de referência • É uma proteína teórica, definida pela FAO –OMS, com a composição adequada para satisfazer corretamente, qualitativa e quantitativamente, as necessidades proteicas; * Foram fixadas proteínas de referência distintas, de acordo com a idade. • A proteína do ovo, durante muito tempo, foi considerada a proteína padrão pela FAO- OMS, é a que mais se aproxima da proteína de referência, em sua composição em aminoácidos essenciais. Valor biológico • O valor biológico é a escala de graduação usada para determinar se uma fonte nutricional é eficientemente usada por um organismo; • Quanto maior for o valor biológico, mais aminoácidos e nitrogênio o organismo irá reter; Proteínas de alto valor biológico: são aquelas que contêm todos os aminoácidos essenciais em quantidades e proporções ideais para atender às necessidades orgânicas; Proteínas de baixo valor biológico: não possuem um ou mais aminoácidos essenciais em quantidades suficientes. Fatores antinutricionais • Grãos de leguminosas: – Inibidores de tripsina de ocorrência natural; – Agem no trato intestinal; – Aumento na produção enzimática pelo pâncreas e hipertrofia deste órgão; – Termolábeis e destruídos geralmente no preparo doméstico ou industrial dos alimentos; – A utilização de alimentos naturais ou o uso de baixas temperaturas de cozimento podem expor a população aos seus efeitos deletérios. • Casca de leguminosas: – Taninos; – Interagem com as proteínas alimentares ou enzimas do trato intestinal, formando complexos insolúveis. • Cotilédones de leguminosas: – Fitatos; – Forma complexos com proteínas e diminui sua digestibilidade. Estados carênciais • Padrão para estimativa das necessidades de aminoácidos para lactentes, crianças, adolescentes e adultos. • Necessidades proteicas devem ser atingidas – 10 a 15%/dia garantir crescimento, desenvolvimento, reprodução, lactação e saúde. • Deficiência de aminoácidos e proteínas pode acarretar em danos na formação de novas proteínas no organismo. – Prejuízo no crescimento de crianças, e na função imune; – Prejuízo na manutenção muscular de idosos. • Desnutrição • Kwashiorkor atrofia muscular marcante, com gordura corporal total normal ou aumentada devido ingestão inadequada de proteínas. • Marasmo - perda de massa muscular e a depleção do conteúdo corporal de lipídeos (desnutrição protéicoenergética). Combater estados carênciais 1) Alteração da quantidade de proteínas dos alimentos – Adubação de nitrogênio e a aplicação de nitrogênio no solo durante o florescimento das plantas - aumenta teor de proteínas. – Altera teor de outros macronutrientes, por exemplo, lipídeos. 2) Alteração do perfil de aminoácidos nos alimentos – Realizadas através de modificações genéticas, por exemplo, milho (aumento dos teores de triptofano e lisina), soja (aumento do teor de metionina), mandioca (proteína de maior valor biológico), trigo (melhor qualidade nutricional). 3) Suplementação • Suplementos nutricionais são alimentos que servem para complementar com calorias e ou nutrientes a dieta diária de uma pessoa saudável, nos casos em que sua ingestão, a partir da alimentação, seja insuficiente, ou quando a dieta requer suplementação (Resolução CFN n° 380/2005). – aumentando a ingestão do aminoácido limitante, há também um aumento de sua retenção devido à sua maior utilização para a síntese de proteínas. – a suplementação dietética com aminoácidos específicos em excesso pode ter efeitos adversos ou benéficos, dependendo da situação. • Exemplos de suplementos: – Alimentos Proteicos - predominância de proteína(s), hidrolisada(s) ou não, formulados com o intuito de aumentar a ingestão deste(s) nutriente(s) ou complementar a dieta de atletas, cujas necessidades protéicas não estejam sendo satisfatoriamente supridas pelas fontes alimentares habituais. – Aminoácidos de Cadeia Ramificada – formulados de concentrações variadas de aminoácidos de cadeia ramificada. – Exemplos: Albumina, Whey Protein, Aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA), aminoácidos (arginina, lisina, ornitina, triptofano, aspartatos). 4)Complementação • Complemento alimentar o foco é complementar a refeição quando há carência de um nutriente específico. • Associar alimentos que apresentem aminoácidos limitantes diferentes. – Exemplo: Arroz com feijão. Fontes alternativas de proteínas • Em 2014 a FAO estimou 843 milhões de pessoas cronicamente famintas e um número maior sofriam de deficiência de nutrientes. • Impacto ambiental da produção animal: – Uso da água; – Contribuição para o efeito estufa devido emissão de dióxido de carbono, óxido nitroso e metanol; – Geração de amônia e ureia fonte de poluição; – Erosão do solo. • Organismo fotossintético de única célula capaz de secretar nutriente puro usando luz solar, gás carbônico, água não fresca, e outro composto. • Microorganismos (fungos e bactérias) e algas, proteínas são chamadas de “Single cell protein”. • Produzidos utilizando substratos grau alimentício. • Exemplo: Arthrospira maxima (Spirulina maxima) – 60- 71% de proteína – também utilizada como suplemento. • Carne cultivada ou carne artificial • Coleta de células musculares de vacas vivas, que são nutridas e cultivada para que a multiplicação celular ocorra e cria-se o tecido muscular • Insetos comestíveis: • Menor emissão de gases que contribuem para efeito estufa; • Baixo custo. • Exemplos: Larvas de palmeira consumida em países como Malásia, Nigéria e Papua Nova Guiné – rica em proteína, potássio e cálcio. Determinação de proteínas: Procedimentos analíticos • Determinação de proteínas através da determinação de um elemento ou de um grupo pertencente à proteína. A conversão para o conteúdo de proteína é feita através de um fator. • Análise de Nitrogênio e Conteúdo Proteico – Método de KJELDAHL (OFICIAL) • Johann Kjeldahl (Dinamarca 1883) - Desenvolveu o processo básico para determinação de nitrogênio orgânico total. • Baseado na digestão (ou mineralização) da amostra com ácido em presença de catalisadores, com liberação e transformação do nitrogênio na amostra, que permite sua quantificação volumetricamente. Método de KJELDAHL • Considera que as proteínas possuem 16% de N; • O fator usado na transformação de nitrogênio pode variar quando o conteúdo de N de um alimento é muito diferente de 16%. • Etapas: 1°DIGESTÃO (H2 SO4 ) 2° NEUTRALIZAÇÃO E DESTILAÇÃO 3° TITULAÇÃO 4° CONVERSÃO DO TEOR DE N Total PARA O TEOR DE PTN • VOLUMETRIA: • Técnica analítica utilizada para determinar a concentração de um determinado reagente; • Baseado na equivalência entre o conteúdo de N na amostra e o H2SO4 usado na TITULAÇÃO; • Titulante= Solução padrão de um reagente de concentração conhecida; • Indicador = Substância que sofre mudança de cor quando é atingido o PONTO DE EQUIVALÊNCIA entre o Titulante e a Amostra; • Até o PONTO DE VIRAGEM DO INDICADOR. • VANTAGENS: • Aplicável a todos os tipos de alimentos; • Relativamente simples, barato; • Preciso. Trata-se de um método oficial para a determinação de proteínas; • Vem sendo modificado para análise de microgramas de proteína (micro Kjeldahl). • DESVANTAGENS: • Mede Nitrogênio orgânico total, não apenas nitrogênio de proteínas; • Demorado; • Utiliza reagentes corrosivos. Método do Biureto • Princípio: As ligações peptídicas das proteínas (-CONH-) reagem com os íons cúpricos, em meio alcalino, formando um complexo de coloração violeta que é proporcional ao teor das proteínas no meio. • Aplicação: determinar a concentração de proteínas totais em diversos meios como soro, urina, alimentos. • Desvantagem: Apesar de ser rápido, utilizar reagentes de baixo custo e não apresentar grande variação da absortividade específica para diferentes proteínas, esse método apresenta a desvantagem de baixa sensibilidade, pois os métodos requerem alta concentração de proteína na amostra. Método por fenol • Ou Método de Follin-Ciocalteau-Lowry • Determinação colorimétrica • Princípio: Interação das proteínas com reagente fenol e cobre em condições alcalinas . • Aplicação: a determinação do teor de proteínas por este método depende da presença de Tirosina e Triptofano na cadeia proteica. • Vantagem: 10 a 20 vezes mais sensível do que a determinação por UV e 100x mais sensível que a determinação por biureto. • Desvantagem: • Intensidade de cor depende da ptn analisada; • necessita de curva padrão com ptn conhecida. Determinação por Absorção de Luz Ultravioleta (Espectrofotometria) • A maioria das proteínas possui absorção UV em 280 nm (faixa do ultravioleta), devido a presença de tirosina, triptofano e fenilalanina, que são aa aromáticos. • Vantagens: Rápido, Simples. • Desvantagens: Resultados não muito precisos, ácido nucleicos interferem. Método de dye binding: • Aplicação: normalmente empregado em amostras de grãos, cereais, produtos vegetais e laticínios. • Vantagens: Rápido (equipamentos); Simples; Não utiliza reagente corrosivos; Boa correlação com kjeldahl. Separação de proteínas • Procedimentos para separação e purificação de proteínas: – Cromatografia: Baseia-se numa propriedade particular como o tamanho, carga ou afinidade química. – Eletroforese: consiste na migração de moléculas com carga, numa solução, em função da aplicação de um campo elétrico 3. GLICÍDEOS: • O termo carboidrato deriva da terminologia “hidratos de carbono”, conhecido também como Glicídios; • Representam a “fonte de energia da vida”; • Fórmula empírica: (CH2O)n.• Quimicamente são definidos em poliidroxialdeídos, poliidroxicetonas, poliidroxiálcoois, poliidroxiácidos, seus derivados simples e polímeros destes compostos unidos por ligações glicosídicas. Características gerais e funções – Combustíveis energéticos - oxidação da glicose; – São economizadores de proteínas; – São utilizadas como substrato da flora microbiana; – São responsáveis pela reação de escurecimento em muitos alimentos; – Adoçantes naturais; – Função Estrutural – celulose, quitina; – Função de Reserva – amido, glicogênio; – Genética – ribose (DNA, RNA). • São classificados (estrutura e cadeia molecular) em: Monossacarídeos – unidade funcional dos carboidratos; Oligossacarídeos; Polissacarídeos. -Monossacarídeos • O grupo mais simples de carboidratos e, a maior parte deles pode ser referida como açúcares; • Não podem ser hidrolisados a compostos mais simples; • 3 a 9 C (5 ou 6 C, são os mais comuns); • Cristais neutros, adocicados; • Alta solubilidade em água, baixa solubilidade em álcool, insolúvel em éter. • Terminologia: • Sufixo “ose” - monossacarídeos que possuem um grupo carbonila aldeído; • Sufixo “ulose” - monossacarídeos que possuem um grupo carbonila cetose • Pentoses – 5 átomos de carbono, não são encontradas livres na natureza, constituem polissacarídeos exemplo, ribose, xilose. • Hexoses – 6 átomos de carbono, na natureza, são os monossacarídeos mais abundantes; – Encontram-se livremente ou compondo moléculas de oligo e polissacarídeos: Glicose – Frutose – Galactose. • Glicose – Principal produto da hidrólise de maltose, amido, dextrina, lactose e sacarose; – Forma natural; – Na natureza ocorre na forma livre – principalmente forma piranosídica ; – Suprimento imediato de energia; – Confere sabor doce; – Solúvel em água e álcool; – Baixo custo; – Presente em frutas, milho, raízes, mel. • Galactose – Não é encontrada livre na natureza; – Combinada à glicose forma a lactose; – Encontrada em alguns lipídios complexos e em algumas proteínas; – Faz parte da estrutura da pectina e na formação de ácidos galacturônicos. • Frutose – Amplamente distribuída na natureza: frutas e mel; – Um dos produtos da hidrólise da sacarose; – Comercializada em pó (adoçante natural); – Maior poder adoçante ; – Metabolizada independentemente da ação da insulina – converte-se em glicose no fígado e na mucosa intestinal. • Manose – não é encontrada livre, compõe polissacarídeos prostéticos das albuminas, globulinas e mucoproteínas. • Sorbose – produzida por microrganismos (acetobacter suboridans) no metabolismo do sorbitol, utilizada na síntese de vitamina C. -Oligossacarídeos • 2 a 10 unidades de monossacarídeos unidos por ligação glicosídica. • Ligações adicionais = dissacarídeos, trissacarídeos, tetrassacarídeos e, por fim, polissacarídeos (com mais de 10 unidades de monossacarídeos). Dissacarídeos: • Lactose (α glicose + α galactose) – presente no leite, poder adoçante menor que a sacarose, redutor, aumenta a absorção de cálcio, hidrolisada pela lactase; • Sacarose (α glicose + β frutose) - mais abundante na alimentação humana, extraída da cana-deaçúcar, beterraba, frutas, não é redutor, cristalizável e hidrolisável por ácidos fracos e invertase; • Maltose (α glicose + α glicose) - elemento básico da estrutura do amido; obtido por hidrólise ácida e enzimática (β-amilase) ou fermentação do amido. • Celobiose (α glicose + β glicose) - encontrado como unidade estrutural de polímeros como lignina e celulose, dos quais é obtido por hidrólise enzimática (emulsina). • Teatrolose - (α glicose + α glicose) - produzido por fungos e leveduras. Trissacarídeos: • Rafinose (α glicose + α glicose + β frutose) - encontrado no melaço, suco de beterraba, sementes, raízes, leguminosas. Tetrassacarídeos: • Estaquiose (α glicose + α galactose + α galactose + β frutose) – encontrada em leguminosas. Nota: Lactose -- presente no leite, quando consumida por indivíduos que não possuem a enzima (β-galactosidase), causa, no intestino delgado indisposições intestinais. Rafinose e Estaquiose – Presentes em leguminosas como ervilha e feijões, beterraba; – Não são hidrolisados nem absorvidos pelo sistema digestório – Prebióticos; – Produzem grande quantidade de CO2 , como subproduto deste metabolismo (desconforto e flatulência) -Polissacarídeos • Condensação de monossacarídeos, unidos entre si pelas ligações glicosídicas; • Alto peso molecular, cadeias lineares, ramificadas e cíclicas; • Sofrem hidrólise, responsáveis por características sensoriais como viscosidade e consistência;• Não apresentam sabor doce, contribuem na textura dos alimentos. • Nomenclatura - sufixo “ana” – Exemplo: glicose dá origem a glucanas; arabinose dá origem a arabinana ou arabanas. • Classificação: – Homoglicanas (1 monômero); – Heteroglicanas (> 2 monômero). • Funções: - Estrutura da parede celular vegetal (celulose, hemicelulose, pectina) ou animal (quitina); - Reserva metabólica de vegetais e animais; - Retenção de água; - Espessante e/ou geleificante; - Influencia a textura, aparência e “flavor” dos alimentos. • Nutricionalmente os polissacarídeos podem ser divididos em: • Polissacarídeo digerível (Amido): prontamente digerido no intestino. Presente em grãos de cereais e em tubérculos como a batata e a mandioca. • Polissacarídeos não digeríveis (Fibras alimentares): celulose, hemiceluloses, pectina, gomas. Possuem papel essencial na saúde do intestino grosso. • Amido – Homopolissacarídeo de reserva energética de plantas; – Substância de reserva; – Partículas insolúveis: grânulos (diferentes formas em cada vegetal); – Composto por amilose (20 a 35 %) e amilopectina (65 a 80%); – Importante fonte de calorias na alimentação humana. • Frações do AMIDO : • Amilose é linear (200 a 1000 resíduos de D-glicose, ligadas por ligações glicosídicas -1,4, que conferem à molécula uma estrutura helicoidal - composto de inclusão com I2 (azul); • Não se dispersa facilmente em água fria. Amilopectina é altamente ramificada (1400 resíduos de Dglicose unidas por ligação -1,4, com ramificações de 20 a 25 unidades de carboidratos unidas a cadeia principal por ligação - 1-6). Forma indefinida e amorfa, complexo com I2 (vermelhovioleta); PM 107 até 5x108 - uma das maiores moléculas encontradas na natureza. Presença de fosfato (1 fosfato para cada 400 resíduos de glicose). Tipos de amido – Amido de arroz; – Amido de milho; – Araruta (extraído dos rizomas de diversas espécies do gênero Maranta); – Fécula de batata; – Polvilho ou fécula de mandioca; – Sagu (extraído de várias espécies de palmeiras ou de outros tipos de amido); – Tapioca (obtido sob a forma granulada, a partir da fécula de mandioca).• Funções tecnológicas: – Espessante, umectante, estabilizante e agente de ligação. Produtos • Dextrinas: • Produtos intermediários da hidrólise do amido formada em processo digestivo e industriais (ácidos, enzimas ou calor seco); • tamanho solubilidade e poder adoçante xarope de milho - INDUSTRIA DE ALIMENTOS; • Com I2 - coloração vermelha (eritrodextrina); ao final da hidrólise não ocorre mais cor. • Ciclodextrinas: – Produtos intermediários da hidrólise parcial do amido, cíclicos, forma de funil e parte hidrofóbica e hidrofílica, capacidade de formar complexos. Amidos modificados •Amidos com propriedades especiais para atender as necessidades industriais: –Oxidação – O amido é oxidado com ácido hipocloroso, com formação de grupos carbonílicos e carboxílicos ao acaso na cadeia. Forma géis mais macios. –Substituição – através de 3 processos: fosfatação, acetilação e esterificação. Usados em alimentos armazenados a baixa temperatura. –Pré-gelatinização – Amido é seco após gelatinização e pulverizado. Solúvel em água fria e forma géis sem aquecimento Ex: pudins instantâneos. Enzimas que atuam sobre o amido • Agem sobre o grânulo íntegro; • Degradam em cadeias de menor MM, até hidrólise total (Dglicose); • Ação rápida sobre amido gelatinizado - digestibilidade. •Glicogênio: -Principal polissacarídeo de armazenamento nas células animais; - Unidades de glicose unidas por ligação α 1,4 e α 1,6 (estrutura similar à amilopectina); - Alto peso molecular e muitas ramificações (600 a 3000 unidades de D-glicose); -Complexo com I2 (vermelho); - Armazenamento: fígado e músculo Propriedades dos carboidratos • Estrutura cíclicas das OSES: • Pentoses e hexoses podem ciclizar quando o grupo ceto ou aldeído reage com o grupo OH distal. • Em solução aquosa, inclusive no metabolismo, as moléculas das oses estão, na sua maior parte ciclizadas. • Mutarrotação: • Na forma sólida são ambos estáveis; • Em solução, os isômeros αe β de mono e oligossacarídeos não são estáveis, com relação à atividade ótica; • Ocorre mudança gradativa da rotação óptica até alcançar um equilíbrio; • Diferenciam-se bem pelo poder rotatório específico; • A forma α , dissolvida em água, começa a baixar o poder rotatório, já a β forma aumenta.; • Este fenômeno de mutarrotação pode ser acelerado pela adição de íons H+ ou OH- • Poder adoçante ou edulcorante: • Mensura-se a intensidade do sabor doce por comparação da percepção do sabor com uma substância de referência, geralmente a sacarose. • Fatores que influenciam na percepção: – Temperatura; – pH; – Presença de outras substâncias • Cristalização: • Resfriamento de soluções saturadas provoca imobilização e reorganização das moléculas, formando cristais • Fatores que influenciam: – Grau de saturação da solução – Temperatura – Natureza da superfície do cristal – Presença de impurezas na solução. • Quanto mais lento o resfriamento maior o tamanho dos cristais. • Inversão: • Hidrólise da sacarose por via enzimática ou por aquecimento em meio ácido • O produto obtido é o açúcar invertido: presente no mel (ex: glicose e frutose em partes iguais) • O termo inversão refere-se à mudança no poder rotatório da solução; • Estável; • Não cristaliza; • Líquido; • Mais doce. • Higroscopicidade: • Está relacionada à presença de grupos hidroxilas, capazes de ligar água por meio de pontes de hidrogênio; • A frutose é mais higroscópica do que a glicose, devido à menor disponibilidade das hidroxilas da glicose; • Mantém a umectância de produtos de padaria e confeitaria, formando uma camada superficial que limita a perda de água; • Em produtos granulados ou em pó, a entrada de água leva à formação de aglomerados que limitam a solubilidade dos açúcares • Solubilidade: • Depende da disponibilidade dos grupos hidroxila para formar ligações de hidrogênio com a água • Monossacarídeos: • Maior interação com a água, devido à presença de grupos OH disponíveis; • Polissacarídeos: maioria insolúvel • A grande quantidade de ligações de hidrogênio intra cadeias minimiza a interação com a água. • Viscosidade: • Depende da forma, tamanho da molécula e conformação que adota em solução; • Relacionada à capacidade de formar géis de alguns carboidratos: • Polissacarídeos: • Amido; • Pectinas; • Gomas e mucilagens (hidrocolóides) • Crioproteção: CMC aumenta a viscosidade e provoca queda do ponto de congelamento, evitando a cristalização da água. • Enolização: • Formação de enodiol em soluções alcalinas aquecidas (açúcares redutores); • Reduzem facilmente soluções alcalinas de Cu2+a Cu1+ ; • Doseamento de açúcares redutores (Método de Lane-Eynon= Reagente de Fehling); – Redução do íon cobre em solução alcalina; – O cobre reativo da solução de Fehling (solução alcalina de sulfato de cobre em tampão de tartarato duplo de sódio e potássio) é reduzido, sob aquecimento, a óxido cuproso (precipitado vermelho tijolo) Determinação de glicídios: Análise de Carboidratos em Alimentos • em tabelas nutricionais – o teor de carboidratos totais tem sido dado pela diferença: • NIFEXT – Nitrogen free extract NIFEXT = % água + ptn + lipídeos + cinzas + fibras – 100. • NIFEXT – Nitrogen free extract: • As diferenças subestimadas ou superestimadas nas demais frações recaem nesta fração; • Depende do tipo e origem do alimento em estudo, bem como do tipo de carboidrato em sua composição.; • A avaliação quantitativa dos carboidratos minimiza o erro do valor indicado pelo cálculo de NIFEXT. • Os métodos de determinação de glicídios estão baseados nas propriedades físicas das suassoluções ou no poder redutor dos glicídios mais simples. • Importância da análise de glicídios (º Brix, redutores em glicose, não-redutores em sacarose, glicídios totais em glicose) no controle de qualidade: – avaliar a composição de produtos açucarados (mel, geléia, açúcares, balas, etc); – composição do leite e produtos lácteos em relação a açúcares redutores em lactose; – avaliar a composição de produtos feculentos (farinhas); – avaliar a composição de produtos industrializados que usam o amido como ingrediente (produtos elaborados a base de farinhas) e/ou como espessante com a finalidade de melhorar a textura. 4. FIBRAS •Fibra alimentar é um conceito nutricional e não uma descrição exata de um componente da dieta (FAO/OMS, 1998). • O termo FA foi inicialmente proposto por Hipsley (1953) = carboidratos e componentes associados à dieta resistentes à digestão •Em 1988 American Association of Cereal Chemists (AACC) = FA é a parte comestível de plantas ou carboidratos análogos que são resistentes à digestão e absorção no intestino delgado com fermentação completa ou parcial no intestino grosso, incluindo oligo e polissacarídeos, lignina e substâncias vegetais associadas. • Fibra alimentar (FA) = carboidratos não digeríveis e lignina que são intrínsecos e intactos nos vegetais. • Fibra funcional (FF) carboidratos não digeríveis isolados adicionados aos alimentos que exercem efeitos fisiológicos benéficos em humanos. • FIBRA TOTAL = FA + FF • Estrutura que forma a parede celular dos vegetais, composta por polissacarídeos insolúveis e solúveis, cuja proporção e característica química varia de acordo com o tipo de alimento. • Fibra bruta - Obtida por aquecimento em solução ácida, seguido de aquecimento em solução alcalina, simulando uma digestão “in vivo”. – São discriminados em celulose, hemicelulose e lignina. • Fibra da dieta - Conjunto de polissacarídeos que se caracterizam pela resistência à hidrólise pelas enzimas digestivas do trato intestinal; – Não apresentam valor plástico ou calórico. – Sofrem eventual fermentação ou degradação no intestino grosso. • ANVISA • “qualquer material comestível de origem vegetal que não seja hidrolisado pelas enzimas endógenas do trato digestivo humano, determinado segundo o método enzimático gravimétrico 985.19da AOAC, 15ª edição, 1990 ou edição mais atual” Classificação • Insolúveis: – Celulose; – Hemicelulose*; – Lignina; – Pectinas insolúveis. • Solúveis: – Substâncias pécticas; – Gomas e mucilagens; – β- glicanas. 2) Funções Botânicas: • Polissacarídeos estruturais: – celulose, hemicelulose, pectinas. • Compostos estruturais que não são polissacarídeos: – Ligninas; • Polissacarídeos não estruturais: – gomas, agar e mucilagens (secreções de vegetais e sementes), frutoligossacarídeos e inulina , amido resistente. Celulose • Constituída de cadeias não ramificadas de D-glucopiranose unidas por ligações glicosídicas β(1-4); • Constituinte estrutural das membranas celulares vegetais hidrolisáveis por enzimas bacterianas (rúmen de vaca e carneiro); • 8000 a 15000 unidades de glicose = alto peso molecular; Fonte: frutas com casca, farelo de trigo, feijão, ervilha, soja, lentilha, milho de canjica, milho verde, verduras, amendoim. Hemicelulose • Polissacarídeos lineares ou ramificados; • Coleção heterogênea de políssacarídeos não amiláceos e não celulosídicos; • Contêm outros açúcares além da glicose: – 50-200 unidades de pentoses (xilose e arabinose) e hexoses (glicose, galactose, manose, ramnose, ácidos glucurônico e galacturônico) e hexosanas. • Associada à celulose na parede celular dos vegetais; • Menor polimerização que a celulose (cada molécula contém de 50 a 250 unidades de glicose) • São divididas em 4 grupos, apresentando diversidade estrutural e sendo nomeada de acordo com o monossacarídeo predominante: – Xilanas: polímero de xilose- pentose – Mananas: polímero de manose –hexose – Xiloglicanas: polímeros de xilose e glicose; – ß –Glicanas: aveia • Tipo A solúvel e tipo B insolúvel; • Fonte: farelo de trigo, gérmen de trigo, milho verde, abóbora, beterraba, couve-de-bruxelas, macaxeira, amendoim. β-glicanas: • Polímeros da glicose, com estrutura ramificada, ligações β 1,3 e β 1,4; • Ligações entre as moléculas de glicose são variáveis; • Formação de soluções viscosas; • Componentes do material da parede celular dos grãos de aveia e cevada, mas estão presentes apenas em quantidades reduzidas no trigo. • Alegação permitida pelo FDS para alimentos com 1 g/ porção – “pode reduzir o risco de doenças cardiovasculares.” Gomas e Mucilagens: • Heteroglicanas solúveis, viscosas; – Gomas: Derivados de exsudatos vegetais, sementes e extratos de algas marinhas; – Mucilagens: presentes em células das camadas externas de sementes da família “plantain”; • Polissacarídeos neutros, formados por α 1,4 D-xilose, com cadeias de L-arabinose; • Funcionalidade relacionada a sua interação com a água; • Compostos estruturais. • São importantes, também, as interações entre as moléculas do próprio constituinte (basicamente polissacarídeos) e destas com os outros componentes do alimento; • Liga, inibição de cristais, revestimentos, emulsificação, estabilização de espumas, geleificação, aumento de volume, inibição de sinerése, espessante. • Exemplos: goma arábica, guar, carragena, da mandioca, do cajueiro e outros; Substâncias Pécticas: • Unidade fundamental é o ácido galacturônico esterificado, unidos por ligações α 1,4 ((1-4) –α –galactanopiranosil); • Polissacarídeos ramificados; • Podem incluir outras moléculas de monossacarídeos (frutose, xilose e ramnose); • O grau de esterificação das substâncias pécticas depende diretamente da maturação dos vegetais; • Quanto maior o grau de esterificação mais facilmente ocorre a formação de géis; • Protopectina, ácidos pectínicos, ácidos pécticos; • Presentes nas paredes celulares e tecidos intracelulares; Protopectina: • Termo usado para descrever as substâncias pécticas insolúveis em água; • Insolúvel, elevado grau de esterificação; • Presente nos frutos e vegetais verdes (não maduros); • São utilizadas para produzir substâncias pécticas solúveis; • Sofrem hidrólise restrita resultando em pectina e pectinas ácidas; • Textura rígida dos vegetais e frutos verdes Ácido pectínico: • São galacturonanas com vários montantes de grupos metoxil; • Pectina de metoxilação variável (baixo grau de esterificação); • Derivada da protopectina por ação da protopectinase; • Pode ser solúvel em água; • Possuem a propriedade de formar um gel com açúcares e ácidos ou com certos outros compostos. • Galacturonanas contendo pequena quantidade de grupos metoxil; • Derivado não metoxilado do ácido pectínico, por ação da pectina metil estearase; • Sais de ácidos pécticos são chamados de pectatos; • Não forma gel. Frutanos: • Carboidratos de reserva; • Formados de 2 a 70 monômeros de frutose; • Inulina - Composta por frutofuranosil unidas por ligação 2 – 1 e uma molécula de glicose terminal; – É importante pelos efeitos saudáveis e benéficos ao organismo, associados às bifidobactérias, como: inibição de bactérias patogênicas, produção de vitaminas, diminuição do colesterol sérico entre outros. • Frutooligossacarídeo - oligossacarídeos de ocorrência natural em vegetais. Contêm 2 a 9 unidades de frutose que são, algumas vezes, ligadas a uma unidade de glicose terminal. • FOS: Despolimerização da inulina; Amido resistente: • Fração do amido modificado por processamento físico, químico ou biológico que ainda resiste à ação de enzimas; • Tipos: – Tipo 1: fisiologicamente inacessível (amilase pancreática); – Tipo 2: amido resistente nativo (grânulos); – Tipo 3: retrogradação. • Retrogradação: –Fenômeno que ocorre quando o amido gelatinizado é armazenado e resfriado, as moléculas perdem energia, as cadeias começam a reassociar-se em estrutura parcialmente cristalina, insolúvel e resistente à digestão enzimática. Gel mais opaco, precipitação de cristais insolúveis, forte interação das cadeias de amido com expulsão da água (sinérese). • Objetivo: modificar características básicas de viscosidade e adesividade. Lignina: • Não é um polissacarídeo, é um polifenol; • Quimicamente ligada à hemicelulose na parede de vegetais; • É insolúvel em ácido e base diluídos. • Possuem alto peso molecular (1000-4500), que confere rigidez, impermeabilidade e resistência a ataques microbiológicos e mecânicos ao vegetal. Fibras de origem animal: • Quitina, quitosana, colágeno e condroitina. • Quitina – o 2° polissacarídeo mais abundante na natureza depois da celulose; – principal componente do exoesqueleto de crustáceos e insetos; – Unidades de N-acetil-D-glicosaminas unidos por ligações α1, 4 • Quitosana – Obtida a partir da quitina, por desacetilação com álcalis; – Polissacarídeo composto de unidades de 2-amino-2- deoxi-D-glicopiranose e 2-acetamido-2-deoxi- Dglicopiranose. • Colágeno – Família de proteína de origem animal, encontradas nos tecidos conjuntivos do corpo; – É uma proteína fibrosa, que proporciona resistência e elasticidade à estrutura presente; – Obtido de diversas espécies animais (bovinos, suínos, peixes, etc.); – Aplicação: em suplementos alimentares e em produtos alimentícios, como iogurtes, embutidos (salsicha e presunto), chás, sucos e em sobremesas de fácil preparo, tais como gelatina, pudins e maria- mole. • Condroitina – Glicosaminoglicano (GAG) encontrado em vários tecidos, componente principal da cartilagem e de outros tecidos conjuntivos. – Polímeros lineares longos, não flexíveis e com cadeias não ramificadas, com consistência viscosa em solução, viscosidade e elasticidade; Efeitos Fisiológicos: Acelera o trânsito intestinal, Provocam aumento de peso e do volume do bolo fecal, Pouco fermentáveis, diminuição dos riscos de desenvolvimento de câncer Possuem alta viscosidade, Retardam o esvaziamento gástrico, Contribuem para ↓ os níveis de colesterol sérico, Aceleram o trânsito intestinal, Retardam a absorção da glicose ,Provocam aumento de peso e do volume do bolo fecal, Altamente fermentáveis, alteram o metabolismo colônico (AGCC). -Exemplos: pectinas, gomas, mucilagens e certas hemiceluloses, FOS, inulina. -Fontes: frutas, verduras, farelo de aveia, cevada e leguminosas Usos pela industria de alimentos • Gomas – utilizadas em pequenas quantidades, como agentes gelificantes, espessantes, estabilizantes e emulsificantes; – Ex: em iogurtes reduz adstringência, em barra de cereal regula umidade, entre outros. • Inulina - substituto de gorduras (propriedade de formar creme quando incorporada à água ou sistemas alimentícios aquosos); • Polidextrose – confere textura e umectância, usado para doces sem açúcar pois controla cristalização de poliois. • Recomendação de 25 g/dia; • Declaração da Informação Nutricional Complementar (RDC nº 54, 2012): Determinação de fibras Análise de Fibra Análise de fibra bruta: pode-se determiná-lo em separado ou como sendo parte da porção glicídica . Métodos: - gravimétricos: fibra bruta, fibra detergente ácido e neutro, e neutro modificado; - enzimático gravimétrico: fibra alimentar solúvel e insolúvel, fibra alimentar total; - enzimático-químico: por espectrofotometria e cromatografia. • Método de Hennemberg (método químico-gravimétrico): – Descrito em 1859. – Baseado na hidrólise ácida seguida de hidrólise alcalina da amostra seca e desengordurada; – Fundamento: simulação da digestão ácido-base que ocorre “in vivo”; – H2SO4 = amido, açúcares e parte das pectinas e hemiceluloses; – NaOH = proteínas, pectinas e hemiceluloses remanescentes e parte da lignina. • Método de Hennemberg (método químico-gravimétrico): – Resíduo = fibra bruta; – Subestima a fração fibra, perdas significativas de lignina e hemicelulose. • Método de Van Soest (método químico-gravimétrico): – Descrito em 1963. – Baseado no uso de soluções detergentes para quantificação de fibra; – O resíduo insolúvel extraído da amostra com solução detergente neutro (NDF) é formado por celulose, hemicelulose e lignina; – O resíduo insolúvel extraído da amostra com solução detergente ácido (ADF) é formado por celulose e lignina; – Resíduo ADF + H2 SO4 72% = resíduo formado por lignina. • Método de Van Soest: – As hemiceluloses são digeridas, solubilizadas e filtradas, permanecendo a lignina insolúvel. – Este método não determina a fibra da dieta solúvel (substâncias pécticas). – Não é indicado para amostras ricas em amido, uma vez que o amido gelatiniza, ficando retido no resíduo, ocasionando erro na análise. – O AOAC indica a utilização de α-amilase para hidrólise do amido durante a digestão com NDF. Vantagens • Componentes da fibra insolúvel • Quantificados separadamente – Resíduo extraído com solução detergente neutro - NDF (Fibra Detergente Neutro) • Celulose+ hemiceluloses+ lignina – Resíduo extraído com solução detergente ácido - ADF (Fibra Detergente Ácido) • Celulose+ lignina – Resíduo de ADF tratado com H2 SO4 72% • Lignina. Limitações • Fibra Solúvel(substâncias pécticas) – Não é determinada • •Hemicelulose insolúvel – Parte é perdida • Proteína – Não é totalmente solubilizada (isolado de soja) • Amido(amido resistente) – Não é totalmente removido – Retido por gelatinização durante a digestão, mesmo na presença de enzimas (Leguminosas). • Método de Bitter & Muir (método químico-gravimétrico): – Descrito em 1962. – Utilizado para avaliação de substâncias pécticas; – Após extração e hidrólise, o ácido galacturônico formado, reage com carbazol em meio ácido, formando composto de coloração rósea, e medido espectofotometricamente (530 nm). • Extração de pectina total: • Retirada dos açúcares simples por meio de etanol a 70% (interferem na reação); • Extração das substâncias pécticas com EDTA 0,5%; • Elevação o pH a 11,5 com NaOH (desesterificação); • Hidrólise com pectinase a pH 5,0-5,5. • Extração de pectina solúvel • Retirada dos açúcares simples por meio de etanol a 70% (interferem na reação); • Extração das substâncias pécticas solúveis com água. • Doseamento das substâncias pécticas (total e solúvel) • É realizado em separado; • Determinação quantitativa da pectina total e solúvel: – Espetrofotometria: Técnica de Bitter & Muir • Determinação da protopectina: – Diferença entre os valores de pectina total e solúvel • Protopectina = Pectina Total -Pectina Solúve
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