Exercicio complementar - Carboidratos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS, SOCIAIS E AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE GESTÃO E TECNOLOGIA AGROINDUSTRIAL COORDENAÇÃO DO CURSO DE BACHARELADO EM AGROINDÚSTRIA
DISCIPLINA: QUIMICA E BIOQUIMICA APLICADA A ALIMENTOS
Exercícios Complementares – Carboidratos
1) Descreva as estruturas dos monossacarídeos a partir da ótica proposta e preconizada por Fischer, Fischer-Tollens e Haworth.
 Em relação a ótica de Fischer, os carbonos se mostram em uma estrutura enfileirada, independente do seu tamanho em apenas um e no máximo dois planos (2D), mostrando bem suas hidroxilas e em cadeia aberta não existindo a formação de anéis, com o Grupo aldeídico ou cetônico no topo (ou próximo), e Açúcares D com a (OH) do penúltimo carbono a direita e Açúcares L com (OH) do penúltimo carbono a esquerda.
 Na ótica de Fischer-Tollens, as hidroxilas dos Álcoois reagem com grupos carbonila de aldeídos e cetonas para formar hemiacetais e hemicetais, chamada de ligação hemiacetálica ou ligação hemicetalica, assim Tollens enxergou que dentro da molécula haveria a produção de um hemiacetal ou hemicetal, essa fomação do acetal converte o carbono da carbonila em um carbono assimétrico, formando, assim mais dois isômeros, onde recebem o nome de anômeros.
 Na ótica de Haworth, os carboidratos se apresentam de uma forma mais realista, em forma de anéis (Pirano com 6 membros e Furano com 5 membros), pelo fato dos anéis serem mais estáveis, sendo o Pirano mais estável que o Furano. Nessa ótica as hidroxilas situadas a direita na projeção de Fischer-Tollens são colocadas para baixo no anel, com exceção do radical CH2OH. Esse fato é devido a ocorrência da rotação dos radicais em torno da ligação
– C4 – C5 (Pirano) e C3 – C4 (furano), durante a ciclização do monossacarídeo, ainda na sua forma acíclica para minimizar o efeito repulsivo entre os átomos de oxigênio.
2) O que são açúcares redutores e não-redutores? Cite dois exemplos de cada.
 Açucares Redutores: são aqueles que apresentam apenas uma hidroxila anomérica envolvida na ligação glicosídica, ou seja, na ligação entre as unidades de monossacarídeos. EX: Maltose (Ligação alfa 1-4), Lactose (ligação Beta 1-4), ele atua como um agente de redução, ou seja, ele sede hidrogênios para que outro composto se reduza.
 Açucares não redutores: São aqueles que apresentam as hidroxilas anoméricas dos dois açúcares que compõe o dissacarídeo envolvidos na ligação glicosídica. EX: Sacarose (Ligação alfa, beta 1-2). Esses açucares não apresentam reação de maillard, pelo fato de ser o carbono da carbonila que reage com grupos aminos e nesse caso os dois estão participando da ligação glicosídica.
3) Explique o motivo pelo qual o processo de hidrólise da sacarose é também conhecido por inversão de sacarose, e descreva as vantagens do uso tecnológico do açúcar invertido.
 O processo de hidrólise da sacarose é também conhecido por inversão de sacarose, pelo fato de essas duas ações estarem inteiramente atreladas, ou seja, a sacarose quando encontrada na natureza se apresenta em seu estado livre sendo alfa-D com +66,5° de desvio de luz para a direita, a hidrolise da mesma que pode ocorrer na presença de água e através de enzimas por exemplo, acarretara na separação desses compostos, com essa rotação a frutose ira agora apresentar um desvio de luz para esquerda de -94,2° e a Glicose para direita com 52,5° acontecendo uma inversão ótica de D para L, tornando-se um açúcar invertido. Esse açúcar apresenta três potencialidades na indústria que é se tonar mais doce, então seu uso será mais viável, adoçando mais com menos quantidade, ele também cristaliza menos e possui uma maior solubilidade, sendo muitas vezes desejáveis e outras vezes não.
4) Descreva o mecanismo químico envolvido na gelatinização e na retrogradação do amido?
 O mecanismo de gelatinização se inicia com a elevação da temperatura, à medida que a temperatura aumenta as pontes de H+ são rompidas favorecendo a entrada de H2O no Grânulo, diretamente nas regiões amorfas e cristalinas com o acesso nessas regiões, ocorre o entumessimento (dilatamento, inchaço, aumento de volume) ocasionando a formação do gel (Pasta).
 Retrogradação se dá com o resfriamento do gel (0 ºC), as pontes de H+ que foram rompidas na gelatinização serão refeitas, unindo as moléculas de amilosee amilopectina. A Água que por sua vez havia entrado no grânulo (gelatinização) será expulsa da molécula na retrogradação através do processo de SINÉRESE.
5) Explique a modificação do amido que repercute na produção das dextrinas e dos amidos oxidados. Que benefícios tecnológicos se obtêm através destas duas modificações?
 Nas dextrinas o amido é hidrolisado, produzido a partir de uma pasta de amido de milho com 40% de sólidos, adicionado de ácido clorídrico ou sulfúrico onde posteriormente é neutralizado com álcali. E possui Propriedades como: menor viscosidade da pasta; maior temperatura de gelatinização; gel mais firme, muito utilizados em balas de gomas, confeitos.
 Nos amidos oxidados, o amido é tratado com ácido hipocloroso, que oxida hidroxilas livres a carboxilas, a presença de ácido carboxílico, na molécula, resulta, na presença de cargas negativas, aumentando a repulsão entre as cadeias dificultando a aproximaçãoer e com isso redução na retrogradação; Formação géis mais moles e claros e usados na indústria como espessantes.
6) Explique o que são protopectinas, ácidos pécticos e ácidos pectínicos. Descreva o mecanismo químico envolvido na gelificação via pectina ATM e via pectina BTM.
 A Protopectina, é uma substancia é uma substancia péctica encontrada em frutas e vegetais verdes. É insolúvel em água e confere as frutas e vegetais não maduros uma textura rígida. Os ácidos pécticos não possuem metoxilas e são solúveis em água. Os ácidos pectinicos são metoxilados e, dependendo do seu grau de metoxilação, formam soluções coloidais ou são solúveis em água. Durante o processo de maturação, a protopectinase converte a protopectina a ácido pectinico que por sua vez é desmetoxilado pela pectina metil esterase a ácidos pécticos.
7) Descreva a fase inicial da Reação de Maillard e a participação da Degradação de Strecker no processo de formação de aromas correlacionadas a este tipo de escurecimento.
 Na fase inicial da Ração de Maillard a carbonila do açúcar redutor se condensa ao grupo amino de proteínas, aminoácidos, ou pepitidios, dessa reação se obtém o produto da condensação, esse produto por sua vez é desidratado havendo a perda de uma molécula de água resultando no aparecimento de uma base de schife (C=N) tornando-o um composto insaturado e instável que buscando estabilidade a molécula realiza uma ligação hemiacetalica ou hemicetalica internamente. Em seguida esse composto recebe hidrogênio onde o torna um cátion da base de schif e novamente insaturado, logo após esse hidrogênio é perdido tornado-o um Enol (Álcool), isso acontece através da isomeria de posição que lança a dupla ligação para o carbono abaixo que por último é novamente rearranjada dando origem a uma carbonila, esse processo é chamado de Rearranjo de Amadori. Na Degradação de Strecker ela pega os compostos dicarbonílicos e reage com AMINOÁCIDOS, resultando em um amino cetona e aldeído com 2 C a menos que o aminoácido original, liberando Co2, e esses compostos da degradação de strecker podem reagir entre si.
8) Explique a modificação da celulose que produz a carboxi-metil-celulose (CMC). Que benefícios tecnológicos obtêm-se através desta modificação?
 A CMC é o derivado da celulose mais utilizados a reação para que se produza essa estrutura se inicia a partir da reação da celulose alcalina com monocloroacetato de sódio, a estrutura da celulose permite a substituição de três hidroxilas em cada molécula de glicose. Através deste composto podemos obter benéficos alimentícios como Aumenta a viscosidade (espessante); auxilia a solubilizacão de proteínas (ex.: gelatina, caseína); retarda a formação de cristais de gelo: congelados (sorvetes); estabiliza emulsões.
9) Do ponto devista estrutural, quais as principais diferenças entre os polissacarídeos amilopectina, glicogênio e celulose?
 Amilopectina: Esse polissacarídeo apresenta estrutura ramificada constituída por cadeias lineares de 20 a 25 unidades de alfa – D – Glicose unidas por ligações alfa 1,4, essas cadeias estão unidas por ligações glicosídicas alfa – 1,6, sua estrutura é esférica
 O Glicogênio é uma Homoglicana tem estrutura semelhante a amilopectina, contendo ligações glicosídicas -D- (1,4) e -D-(1,6) só que com maior peso molecular e maior grau de ramificação do que a amilopectina.
 Celulose é a substância orgânica mais abundante na natureza, é também O principal constituinte da parede celular de vegetais superiores, associada a hemicelulose, lignina e pectina, não é digerível pelo ser humano mais é um componente de fibras dietéticas, as quais são indispensáveis para o funcionamento adequado dos intestinos. A celulose é uma homoglicana constituída de cadeias lineares de D-glicopiranoses, ligadas em beta-1,4 são estabilizadas por pontes de hidrogênio intramoleculares entre hidroxilas ligadas aos carbonos na posição três do oxigênio do anel.
10) Descreva as interações químicas envolvidas nos mecanismos da reação da caramelização, escurecimento enzimático e oxidação do ácido ascórbico.
 Caramelização: De início acontece uma reação de Enolização da glicose, que consiste em uma Isomerização a nível de C1. A glicose perde o caráter aldeídico e ganha um caráter alcoólico formando 1,2 ENOL. Em seguida esse Enol passa por 3 desidratações consecutivas com perda de 3 moléculas de Água seguida de um rearranjo intramolecular, formando no final uma molécula com formação de anel e estável o HMF, por fim tem-se uma reação de polimerização do HMF e formação de melanoidinas marrons.
 Escurecimento Enzimático: A enzima catalisa a reação promovendo a aceleração da conversão de um mono fenol, para um difenol através da hidroxilação, em seguida o difenol é convertido para uma ortoquinona onde as hidroxilas são convertidas a carbonilas através de uma oxidação ainda incolor e por fim ocorre a Polimerização das ortoquinonas com proteínas ou aminoácidos formando as melanoidinas marrons (apresenta coloração).
 Oxidação do ácido ascórbico: O mecanismo se inicia quando o ácido ascórbico é oxidado a dehidroascorbico, com perca de 2 hidrogênios, posteriormente o mesmo é reduzindo a ácido 2,3 dicetogulonico, que sofre uma descarboxilação oxidativa, e uma desidratação dando origem ao fufural que por sua vez se polimeriza dando origem as melanoidinas marrons.