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ÓLEOS E GORDURAS Prof.a Giovana D. Mercali Universidade Federal do Rio Grande do Sul ICTA - Departamento de Ciência de Alimentos Introdução Óleos Gorduras Ceras Esteróides Vitaminas lipossolúveis Fosfolipídeos 2 Lipídeos ou extrato etéreo: são compostos encontrados em organismos vivos geralmente insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos. Glicolipídeos Introdução FUNÇÕES Nos alimentos: ❖ responsáveis pelo sabor e palatabilidade dos alimentos; ❖ confere maciez em produtos de panificação; ❖ agentes emulsificantes (monoglicerídeos, diglicerídeos e fosfolipídeos). Nos organismos: 3 Energia (9 kcal/g) e ácidos graxos essenciais Transporte de vitaminas lipossolúveis Função nutricional Isolamento térmico, elétrico e mecânico Permeabilidade das paredes celulares Função estrutural Funções hormonais (hormônios esteroidais) Reações de oxidação nas mitocôndrias Função metabólica Lipídeos - Classificação Classificação Simples Complexos Triglicerídeos Ceras Fosfolipídeos Glicolipídeos Esteróides 4 Acigliceróis Mais de 99% dos ácidos graxos encontrados em plantas e animais são esterificados com glicerol. Reação de esterificação Aciglicerol 5 Ácidos graxos Ácidos graxos saturados Ácidos graxos insaturados 6 • Possuem uma ou mais ligações duplas: ▪ monoinsaturado (uma ligação dupla; ▪ poliinsaturado (duas ou mais ligações duplas). • São geralmente líquidos a temperatura ambiente. • Fontes: óleos de origem vegetal. • Não possuem duplas ligações. • São geralmente sólidos a temperatura ambiente. • Fontes: gorduras de origem animal (carnes, gema de ovo, leite). LIPÍDEOS Saturados Monoinsaturados Poli-insaturados Cadeia curta Cadeia longa C6-C12 Babaçu Coco Palmiste Tucum Cuphea Óleos de amêndoas C14-C24 Cacau Leite Banha Sebo Dendê Ômega 9 Ácido oléico Oliva Canola Açafrão Girassol Ômega 6 Ômega 3 Ácido linoléico Milho Algodão Soja Açafrão Girassol Ácido linolênico Linhaça Óleo de pescado Atum Macarel Salmão Arengue 7 Triacilgliceróis Classificação Estado físico Óleos Gorduras São líquidos à temperatura ambiente. Predominância de ésteres de glicerol com ácidos graxos insaturados. São sólidas à temperatura ambiente. Predominância de ésteres de glicerol com ácido graxo saturado. Figura - A presença de uma ou mais ligações duplas cis interfere no empacotamento, resultando em agregados menos estáveis. Fonte: Lehninger (2004). Figura - Ácidos graxos saturados num empacotamento similar ao de matrizes cristalinas, estabilizado por muitas interações hidrofóbicas. Fonte: Lehninger (2004). Acigliceróis Os lipídeos alimentares apresentam uma ampla variedade de composição de ácidos graxos. Extração de óleos Extração Pressão Uso de solventes Combinação de ambos 10 1111 Recepção Limpeza Secagem Secagem Armazenagem Descascamento Condicionamento Laminação e Cozimento Extrator com solvente orgânico Flakes úmidos desengordurados Óleo + solvente Tostagem Secagem Farelo desengordurado Evaporação Óleo bruto Soja Solvente recuperadoSolvente recuperado 14% umidade 11% umidade Cascas 55 a 60 °C Óleo de soja Refino de óleos e gorduras Objetivo: melhorar a aparência, odor e sabor pela remoção do óleo bruto de substâncias coloidais, proteínas, fosfatídeos, ácido graxos livres e seus sais, ácido graxos oxidados, lactonas, corantes (clorofila, carotenóides), substâncias voláteis (hidrocarbonetos, álcoois, aldeídos, cetonas, ésteres), substâncias inorgânicas, umidade. 12 Óleo bruto Degomagem Óleo purificado Neutralização Branqueamento Desodorização Óleo refinado Hidrogenação / Interesterificação Gordura vegetal Legislação – Óleos vegetais Anvisa • Resolução RDC n°270, 2005. • Regulamento técnico para óleos vegetais, gorduras vegetais e creme vegetal. MAPA • Instrução normativa n° 49, 2006. • Regulamento técnico de identidade e qualidade de óleos vegetais refinados. Legislação - Azeite de oliva 14 MAPA • INSTRUÇÃO NORMATIVA Nº 1, DE 30 DE JANEIRO DE 2012 • Regulamento Técnico do Azeite de Oliva e do Óleo de Bagaço de Oliva MAPA • INSTRUÇÃO NORMATIVA Nº 24, DE 18 DE JUNHO DE 2018 • Alterar Instrução Normativa nº 1, de 30 de janeiro de 2012. 15 Análises15 Análises Métodos Quantificação Caracterização Métodos de extração com solvente a quente Extração com mistura de solventes a frio Extração por hidrólise ácida e alcalina Método de Soxhlet Método de Goldfish Método de Bligh-Dyer Hidrólise Ácida: Método de Gerber e Método de Babcock Hidrólise Alcalina: Método de Rose- Gottlieb e Mojonnier 16 Caracterização de óleos e gorduras Caracterização Índice de iodo Reação de Kreis Índide de acidez Índide de saponificação Índide de TBA Índide de peróxido Grau de insaturação Massa molar dos ácidos graxos Rancidez hidrolítica Rancidez oxidativa Ponto de fusão Índice de refração Densidade Umidade e matéria volátil Impurezas insolúveis em éter Cinzas 1) Rancidez hidrolítica 2) Rancidez oxidativa 3) Emulsificação 4) Neutralização 5) Saponificação 6) Halogenação 7) Hidrogrenação 8) Interesterificação Reações importantes envolvendo lipídeos Reações de degradação Reações utilizadas no processamento de lipídeos Reações utilizadas para caracterização de óleos e gorduras Interação presente na formulação de inúmeros produtos Reação de halogenação As duplas ligações presentes nos ácidos graxos insaturados reagem com halogênios (Cl, Br) formando compostos de adição. O iodo (I2) é menos reativo e somente adicionado na forma de monocloreto de iodo (ICl) ou monobrometo de iodo (IBr). Base da determinação do índice de iodo. Figura - Representação de uma reação de halogenação. É o nº de gramas de iodo que são adicionados em 100g da amostra. É a medida da insaturação de óleos e gorduras. Princípio: reação de halogenação → o iodo ou outros halogênios se adicionam numa dupla ligação da cadeia insaturada dos ácidos graxos. Consiste na adição de um halogênio a uma massa determinada de amostra, com posterior determinação da quantidade de halogênio que reagiu. Métodos Como I2 é pouco reativo, é mais comum a adição de ICl ou IBr. Adição de KI antes da titulação do excesso do halogênio para fornecer a quantidade equivalente de iodo do ICl ou do IBr: ICl + KI→ I2 + KCl IBr + KI→ I2 + KBr Wijs (usa ICl) Hanus (usa IBr) Índice de iodo Baixo índice de iodo – gorduras sólidas menos insaturadas. Alto índice de iodo – óleos mais insaturados. Quanto maior índice de iodo, maior possibilidade de rancidez por oxidação. Grupos Exemplos I.I Ceras - muito pequeno Gordura animal manteiga, banha 30 - 70 Óleos não secos oliva, amêndoa 80 - 110 Óleos semi-secos semente de algodão, soja, gergelim 80 - 140 Óleos secos Girassol, linhaça 125 - 200 Tabela – Relação do estado físico do óleo/gordura com o índice de iodo. Índice de iodo Conduzir, paralelamente, um ensaio em branco (sem amostra). Pesar em um vidro de relógio entre 0,15 a 0,5 g da amostra. Transferir para o erlenmeyer contendo 10 mL de tetracloreto de carbono. Adicionar 25 mL da solução de Wijs, com o auxílio de uma pipeta. Agitar cuidadosamente, por rotação. Deixar a solução em repouso por 30 minutos, ao abrigo da luz e sob temperatura de aproximadamente 25º C. Adicionar 20 mL da solução de iodeto de potássio a 15% e 100 mL de água recentemente fervida e fria. Titular, adicionando lentamente tiossulfato de sódio 0,1N, agitando constantemente até o aparecimento de coloração amarela fraca. 22 Adicionar 1 a 2 mL da solução de amido e continuar a titulação até que a cor azul desapareça mesmo quando o líquido for submetido a forte agitação. Índice de iodo A diferença entre os números de mL de tiossulfato de sódio gastos nas duas titulações é equivalente à quantidade de Iodo absorvido pelo óleo: onde: B = nº de mL da solução de tiossulfato de sódio 0,1N gastos na titulaçãodo branco A = nº de mL da solução de tiossulfato 0,1 N gastos na titulação da amostra f = fator da solução de tiossulfato de sódio 0,1 N P = massa da amostra (g) MM = massa molar do iodo (127g/mol) Obs.: O amido ligado ao I3 - é o indicador redox. Na forma oxidada é azul e na forma reduzida é incolor. Índice de Iodo = (B – A) x f x MM P Índice de iodo Reação de saponificação ❖ Também conhecida como hidrólise alcalina. ❖ É qualquer reação de um éster com uma base para produzir um álcool e o sal alcalino de um ácido carboxílico. ❖ Desesterificação do triglicerídeo, na presença de solução concentrada de álcali forte (NaOH ou KOH) sob aquecimento, liberando sais de ácidos graxos e glicerol. Figura - Representação de uma reação de saponificação. H O H H OH H2O H2O H2O - - - - - + -+ -+ - + - + -- - + - + - + - -- - + -+ - + + H O H H OH H2O H2O H2O - - - - - + -+ -+ - + - + -- - + - + - + - -- - + -+ - + +óleo óleo Reação de saponificação A molécula do sal de ácido carboxílico (sabão) pode ser representada assim: Sabão agitado em H2O produz uma solução opalescente. Estas soluções contêm agregado de moléculas de sabão denominadas “micelas”: 26 - + cadeia carbônica -R CO2 - Na + (cabeça polar)(cauda apola C3H5(C17H35COO)3 + 3KOH → C3H5(OH)3 + 3C17H35COOK Estearina Glicerol Estearato de potássio Índice de saponificação É o número de mg de KOH requerido para saponificar 1g de óleo ou gordura. É uma indicação da quantidade de ácidos graxos de alta e baixa massa molar. É inversamente proporcional a massa molar. É usada para verificação do massa molar média e a adulteração por outros óleos. Durante a saponificação, é formado sabão: Pesar 2g de amostra em Erlenmeyer e adicionar 20 mL KOH 4%. Índice de Saponificação = (A – B). f . 28 P Onde: A = volume de HCl 0,5 N gastos com a titulação da amostra B = volume de HCl 0,5 N gastos com a titulação do branco P = massa de amostra Obs: 28 é equivalente-grama do KOH. Adaptar erlenmeyer ao refluxo. Ferver durante 30min. Resfriar um pouco. Adicionar fenolftaleina (2 gotas). Titular com HCl 0,5N até desaparecimento cor rosa. Obs.: conduzir paralelamente ensaio em branco. Procedimento: O método consiste em aquecer a amostra em banho-maria com solução alcoólica de hidróxido de potássio em refluxo, por 1 hora. Adicionar fenoftaleína e titular o excesso de soda com ácido clorídrico padronizado. Índice de saponificação Rancidez hidrolítica Também conhecida como lipólise Formação de ácidos graxos livres pH (ácidos ou bases) FrituraLipases As ligações ésteres dos lipídeos estão sujeitas à hidrólise enzimática, estresse térmico ou ação química, liberando os ácidos graxos. Ácidos graxos livres Odores indesejáveis Reduzem estabilidade oxidativa Formação de espuma Reduzem ponto de fumaça ❖ Ácidos graxos livres voláteis de baixo peso molecular (Ácidos butírico (4C), capróico (6C), caprílico (8C), cáprico (10C), láurico (12C)) → geram aromas desagradáveis. ❖ Ácidos graxos de cadeia longa→ geram sabor de sabão. ❖ Ácidos graxos de cadeia curta são desejados em produtos como queijos, nos quais contribuem para perfis de sabor. 31 Rancidez hidrolítica Revela o estado de conservação do óleo Índice de Acidez (reação de neutralização) Determinada através da medida quantitativa dos ácidos graxos livres Rancidez hidrolítica Reação de neutralização ❖ A reação consiste na neutralização do grupamento carboxílico do ácido graxo na presença da base forte. ❖ A titulação pode ser feita com NaOH ou KOH que neutraliza os ácidos graxos livres no meio. Figura - Representação da reação de neutralização de um ácido graxo. Índice de acidez É o número de mg de KOH necessários para neutralizar os ácidos graxos livres presentes em 1g de óleo ou gordura. Revela o estado de degradação: Acidez = Reações hidrolíticas Pesar, em erlenmeyer de 125 mL, 2g da amostra. Adicionar 25 mL da solução neutra de Éter etílico + álcool etílico (2:1). Agitar. Adicionar 2 gotas de indicador fenolftaleína. Coloração final Titular com a solução de NaOH/KOH 0,1 N. Índice de acidez (mg KOH/g) = V x f x 5,61 P Acidez em solução normal (%, v/m) = V x f x 10 P Ácido oléico (%, m/m) = V x f x 100 x 0,0282 P 36 Índice de acidez Onde: V = volume de solução de NaOH/KOH gastos na titulação (mL) f = fator de correção da de solução de NaOH/KOH P = massa da amostra (g) 5,61 = equivalente grama do KOH 0,0282 = equivalente-grama do ácido oléico Índice de acidez Fruto da oliveira Azeite de oliva virgem Extra virgem Virgem LampanteAzeite de oliva Azeite de oliva refinado Óleo de bagaço de oliva Óleo de bagaço de oliva refinado Azeite de oliva - Classificação Azeite de oliva - Legislação Rancidez oxidativa OXIDAÇÃO DE LIPÍDEOS Causada pela ação de radicais livres e oxigênio. Ocorre em lipídeos que possuem instaurações. É a principal causa de deterioração de alimentos gordurosos. Estimulada por calor, luz, radiações ionizantes, catálise por metais. Rancidez Descoloração, solidificação de óleos Formação de peróxidos lipídicos e derivados de cadeia curta (voláteis), como aldeídos, cetonas, ácidos, álcoois, hidrocarbonetos, etc Pode resultar em Alterações organolépticas Alterações físicas Alterações químicas Oxidação pode ser descrita por três etapas gerais: Iniciação Propagação Terminação 44 Rancidez oxidativa Iniciação Figura - Etapa de iniciação da oxidação de lipídeos para ácido linoleico. Fennema (2010). Rancidez oxidativa Propagação Figura - Etapa de propagação da oxidação de lipídeos para ácido linoleico. Fennema (2010). Rancidez oxidativa Terminação Figura - Exemplo da etapa de terminação da oxidação de lipídeos em condições de baixa concentração de oxigênio. Fennema (2010). Rancidez oxidativa Índice de peróxidos Indicador do grau de oxidação do óleo ou gordura. Indicador sensível no estágio inicial da oxidação. Determina em moles por 100g todas as substâncias que oxidam o iodeto de potássio – peróxidos ou similares provenientes da oxidação dos lipídeos. Índice de peróxidos 49 Conduzir, paralelamente, um ensaio com branco. Pesar 5,0g 0,5 g da amostra em erlenmeyer de 250mL com tampa esmerilhada. Adicionar 30mL da mistura de ácido acético + clorofórmio (3:2). Agitar até a dissolução da amostra. Adicionar exatamente 0,5mL da solução saturada de iodeto de potássio e aguardar um minuto com agitação ocasional. Adicionar 30mL de água destilada. Titular com solução de tiossulfato de sódio 0,1 ou 0,01N, de acordo com o conteúdo de peróxidos, até cor levemente alaranjado. Adicional 0,5mL de solução aquosa de amido a 1%. Continuar a titulação até o desaparecimento da cor azul (para branco). Obs.: Peróxido de hidrogênio em meio ácido reage com o iodeto, de acordo com a seguinte reação: H2O2 + 2I - + 2H+ I2 + 2 H2O I2 + NA2SO2O3 2 NaI + NA2SO4O6 Índice de peróxidos Cálculo Índice de peróxido (meq/1000 g de amostra) = (A-B) x N x f x 1000 P Onde: A = volume em mL da solução de NA2SO2O3 gasta para a amostra B = volume em mL da solução de NA2SO2O3 gasta para o branco N = normalidade da solução de NA2SO2O3 P = massa em grama da amostra f = fator de correção da solução de tiossulfato de sódio 0,1N ou 0,01N Índice de Acidez Dissolver a amostra em solvente orgânico (benzeno, clorofórmio., tetracloreto de carbono). Extrair material reativo com solução ácido acético/ácido tiobarbitúrico/água. Aquecer extrato aquoso (cor vermelha, se oxidada). Medir intensidade da cor formada em espectrofotômetro. Índice de TBA A oxidação de gorduras produz compostos que reagem com o ácido 2- tiobarbitúrico (TBA) dando produtos de coloração vermelha. Procedimento: Reação de Kreis É uma reação qualitativa – indicativo de oxidação. Princípio: A floroglucina reage em meio ácidocom os triglicerídios oxidados, dando uma coloração rósea ou vermelha. Rancificação – formação de aldeídos + floroglucina + ácido clorídrico = coloração de rósea a vermelha que aumenta com a deterioração. 53 Transferir 2mL de gordura para um tubo de ensaio. Adicional 2 mL de ácido clorídrico concentrado. Agitar por 30 segundos. Adicionar 2 mL de solução de floroglucina a 0,1% em éter etílico, recentemente preparada. Agitar novamente por 30 segundos e deixar em repouso para separar as camadas. Na presença de ranço, a camada inferior apresentará coloração rósea ou vermelha. Obs. Se a coloração for menos intensa do que uma solução de permanganato de potássio a 0,0022%, (2,8 mL de uma solução de 0,01 N elevada a 100mL), o resultado pode deixar de ser levado em consideração se as características organolépticas da amostra forem normais. Reação de Kreis 54 Obs.: são utilizados intervalos menores de tempo para verificar peso constante. Umidade e matéria volátil É um dos parâmetros legais para avaliação da qualidade de óleos e gorduras. Realizada por aquecimento em estufa a 105°C. Impurezas insolúveis em éter Método aplicável para todos os tipos de gorduras e óleos. Determina sujidades e/ou substâncias estranhas insolúveis em éter de petróleo. Cálculo: Sendo: p = massa de impurezas insolúveis no éter de petróleo P = massa de amostra seca 𝐼𝑚𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝑠 𝑖𝑛𝑠𝑜𝑙ú𝑣𝑒𝑖𝑠 𝑒𝑚 é𝑡𝑒𝑟 = 𝑝 𝑥 100 𝑃 Cinzas (resíduo por incineração) Determina a razão de massa da amostra em relação à da água por unidade de volume a 25°C, sendo aplicável a todos os óleos (líquidos). Cálculo: Sendo: A = massa do recipiente contendo o óleo B = massa do recipiente vazio C = massa de água à temperatura de 25°C Densidade relativa 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑎 25°𝐶 = 𝐴 − 𝐵 𝐶 IR – tanto para óleo como para gorduras – medido em T de 40ºC IR - aumenta com o comprimento de cadeia e grau de insaturação dos ácidos graxos Índice de refração
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