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~~~~ \....~;=~~ Editora da Universidade Estadual de Maringá PRÁT ICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS Conselho Editorial Presidente: Prof. Dr. Ivanor Nunes do Prado. Editor Associado: Prof. Dr. Ulysses Cecato. Vice-Editor Associado: Prof. Dr. Luiz Antonio de Souza. Editores Científicos: Prof. Adson C. Bozzi Ramatis Lima, Profa. Dra. Ana Lúcia Rodrigues, Profa. Dra. Analete Regina Schelbauer, Prof. Dr. Antonio Ozai da Silva, Prof. Dr. Clóves Cabreira Jobim, Profa. Dra. Eliane Aparecida Sanches Tonolli , Prof. Dr. Edson Carlos Romualdo, Prof. Dr. Eduardo Augusto Tomanik, Prof. Dr. Eliezer Rodrigues de Souto, Profa. Dra. Ismara Eliane Vidal de Souza Tasso, Prof. Dr. Evaristo Atêncio Paredes, Prof. Dr. João Fábio Bertonha, Profa. Dra. Larissa Michelle Lara, Profa. Dra. Luzia Marta Bellini, Profa. Dra. Maria Suely Pagliarini, Profa. Dra. Maria Cristina Gomes Machado, Prof. Dr. Oswaldo Curty da Motta Lima, Prof. Dr. Raymundo de Lima, Prof. Dr. Reginaldo Benedito Dias, Prof. Dr. Ronald José Barth Pinto, Profa. Dra. Rosilda das Neves Alves, Profa. Dra. Terezinha Oliveira, Prof. Dr. Valdeni Soliani Franco, Profa. Dra. Valéria Soares de Assis. Equipe Técnica Projeto Gráfico e Design: Marcos Kazuyoshi Sassaka. Fluxo Editorial: Edneire Franciscon Jacob, Mônica Tanamati Hundzinski, Vania Cristina Scomparin, Edilson Damasio. Artes Gráficas: Luciano Wilian da Silva, Marcos Roberto Andreussi. Marketing: Marcos Cipriano da Silva. Comercialização: Norberto Pereira da Silva, Paulo Bento da Silva, Solange Marly Oshima. Editora da Universidade Estadual de Maringá Reitor: Prof. Dr. Décio Sperandio. Vice-Reitor: Prof. Dr. Mário Luiz Neves de Azevedo. Diretor da Eduem: Prof. Dr. Ivanor Nunes do Prado. Editor- Chefe da Eduem: Prof. Dr. Alessandro de Lucca e Braccini. Marcela Tostes Frata Flavio Augusto Vicente Seixas PRÁT ICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS Coleção Fundamentum n. 52 Maringá 2009 Projeto gráfico e diagramação Luciano Wilian da Silva Marcos Kazuyoshi Sassaka Capa Luciano Wilian da Silva Marcos Kazuyoshi Sassaka Catalogação Edilson Damasio (CRB 9-1123) Fonte Dutch809 BT Tiragem - versão impressa 100 exemplares Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) (Eduem - UEM, Maringá – PR., Brasil) Frata, Marcela Tostes F844p Práticas em química de alimentos / Marcela Tostes Frata, Flavio Augusto Vicente Seixas. -- Maringá : Eduem, 2009. -- (Coleção Fundamentum ; 52) 71 p. : il. ISBN 978-85-7628-186-3 1. Química de alimentos. 2. Alimentos - Análise. 3. Alimentos - Composição. 4. Alimentos - Controle de qualidade. I. Seixas, Flavio Augusto Vicente. II. Título. III. Série. CDD 21.ed. 664.07 Copyright © 2009 para os autores Todos os direitos reservados. Proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo mecânico, eletrônico, reprográfico etc., sem a autorização, por escrito, dos autores. Todos os direitos reservados desta edição 2009 para Eduem. As revisões textuais e a normalização são de responsabilidade dos autores. Eduem - Editora da Universidade Estadual de Maringá Av. Colombo, 5790 - Bloco 40 - Campus Universitário 87020-900 - Maringá-Paraná Fone: (0xx44) 3261-4103 - Fax: (0xx44) 3261-1392 www.eduem.uem.br - eduem@uem.br AGRADECIMENTO Ao Professor Renato Benvindo Frata pelo apoio e contribuição na realização desta obra. SUMÁRIO PREFÁCIO............................................................................................... 9 PRÁTICA 1 – SOLUBILIDADE DE SUBSTÂNCIAS POLARES E IÔNICAS EM ÁGUA ............................................................................... 11 PRÁTICA 2 – EFEITO DA ADIÇÃO DE SUBSTÂNCIAS SOBRE A TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA ...................................................... 14 PRÁTICA 3 – EFEITO DA ADIÇÃO DE SUBSTÂNCIAS NA FORMAÇÃO DE EMULSÃO ................................................................. 17 PRÁTICA 4 – COMPORTAMENTO DE AÇÚCARES REDUTORES ... 20 PRÁTICA 5 – REAÇÃO DE CARAMELIZAÇÃO EM MEIO ÁCIDO E ALCALINO ............................................................................................. 22 PRÁTICA 6 – CRISTALIZAÇÃO DA SACAROSE E EFEITO DO AÇÚCAR INVERTIDO ........................................................................... 25 PRÁTICA 7 – EFEITO DA TEMPERATURA NA FORMAÇÃO DE GEL COM DIFERENTES AMIDOS ....................................................... 29 PRÁTICA 8 – INFLUÊNCIA DO PH, SAIS E AÇÚCAR NA FORMAÇÃO DE GEL DE AMIDO ........................................................ 33 PRÁTICA 9 – EXTRAÇÃO E DESESTERIFICAÇÃO DE PECTINAS . 36 PRÁTICA 10 – PREPARAÇÃO DE GLÚTEN E ESTUDO DE SUAS PROPRIEDADES .................................................................................... 41 PRÁTICA 11 – INFLUÊNCIA DO GLÚTEN NO CRESCIMENTO DAS MASSAS ......................................................................................... 44 PRÁTICA 12 – EFEITO DA ADIÇÃO DE SAIS E ÁCIDO NA CAPACIDADE DE RETENÇÃO DE ÁGUA PELAS PROTEÍNAS DA CARNE .................................................................................................... 47 PRÁTICA 13 – IMPORTÂNCIA DOS ÍONS CÁLCIO NA FORMAÇÃO DO COÁGULO NO LEITE ..................................................................... 50 PRÁTICA 14 – INFLUÊNCIA DE ADITIVOS E CALOR SOBRE O COÁGULO DO LEITE............................................................................ 54 PRÁTICA 15 – EXTRAÇÃO DE ÓLEO DE SEMENTES OLEAGINOSAS ...................................................................................... 57 PRÁTICA 16 – DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE PERÓXIDO ....... 60 PRÁTICA 17 – DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SAPONIFICAÇÃO .................................................................................. 64 PRÁTICA 18 – INFLUÊNCIA DO PH SOBRE AS CLOROFILAS, FLAVONÓIDES E BETALAÍNAS ......................................................... 66 PRÁTICA 19 – EFEITO DA ADIÇÃO DE OXIDANTES, SOLVENTES, ÁCIDOS E SAIS SOBRE OS CAROTENÓIDES E ANTOCIANINAS 68 PREFÁCIO Ao ler o conteúdo deste trabalho, e mesmo sem atuar na área de Química enquanto a Ciência que estuda as transformações substanciais da matéria, descobri nele a indicação metódica de caminhos postos à disposição de professores e de técnicos de laboratórios para o preparo de suas aulas, em benefício dos alunos. Todos, com certeza, seguindo as orientações claras e objetivas, encontrarão facilidades na execução das tarefas e exercícios propostos. Bom trabalho. Meus votos de bom resultado didático. Renato Benvindo Frata Presidente da Academia de Letras e Artes de Paranavaí-PR PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 11 PRÁTICA 1 – SOLUBILIDADE DE SUBSTÂNCIAS POLARES E IÔNICAS EM ÁGUA Fundamentação teórica É necessário o conhecimento do comportamento de diferentes tipos de moléculas quando são dissolvidas em água, pois a maioria dos alimentos é formada por dispersões de seus componentes em água. A água é uma molécula polar, em que dois dipolos estão dispostos a 104,5º entre si. A conformação espacial da água interfere em suas características. Dessa forma, sua polaridade permite a capacidade da solubilidade de compostos iônicos. Fonte: Ribeiro e Seravalli, 2007. A adição de sólidos à água altera suas propriedades e, também, as da substância que foi adicionada. Devido às suas características, a água interage fortemente com substâncias hidrofílicas, por meio de ligações iônicas, pontes de hidrogênio ou covalentes, resultando em alterações na sua estrutura e mobilidade, e na estrutura e reatividade das substâncias hidrofílicas. Já as substâncias apolares apresentam afinidade por meios apolares, portanto, não se dissolvem em água. Um sólido ou líquido pode formar com a água as seguintes dispersões moleculares: • soluções verdadeiras (as partículas do soluto possuem dimensões inferiores a 10-6 cm), • dispersões coloidais (as partículas dispersas possuem dimensões entre 10-6 e 10-4 cm) e COLEÇÃO FUNDAMENTUM• N. 52 12 • suspensões (quando as partículas estiverem acima de 10-4 cm). A maioria dos alimentos é composta por dispersões coloidais e por suspensões. Objetivos didáticos Verificar o comportamento de substâncias adicionadas em água e o efeito da polaridade da água. Material − 8 béqueres de 50 mL − 25 mL de etanol absoluto − 2 pipetas de 5 mL − 130 mL de água destilada − Potenciômetro − Placas de aquecimento − Bastões de vidro − Papel alumínio − 4,0 g de CMC, pectina ATM, glicose e cloreto de sódio − Balança Procedimento • Pesar duas vezes 2,0 g de: CMC (carboximetilcelulose), cloreto de sódio, glicose e pectina de alto grau de metoxilação (ATM). • Transferir para béqueres de 50 mL. • Na primeira seqüência de amostras, adicionar 3 mL de etanol absoluto e homogeneizar. • Em seguida, e sob agitação, adicionar, aos poucos, 15 mL de água destilada. • Aquecer até ebulição, sob agitação, mantendo nessas condições por 1 minuto. • Cobrir o béquer com papel alumínio e deixar esfriar (não descartar) • Na segunda seqüência de amostras, adicionar de uma vez 15 mL de água destilada. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 13 • Aquecer até ebulição, sob agitação, mantendo nessas condições por 1 minuto. • Cobrir o béquer com papel alumínio e deixar esfriar (não descartar). • Comparar os resultados das duas seqüências de amostras quanto à solubilização e formação de grumos. • Verificar o pH das soluções após o resfriamento. Resultados + etanol + etanol + aquecimento pH + água + água + aquecimento pH CMC Pectina ATM Glicose Cloreto de sódio Relatório em equipe 1) Apresentar os resultados e comentá-los. 2) Que tipo de dispersão é obtida com a pectina e a CMC? 3) Como se pode explicar a solubilidade do cloreto de sódio e da glicose? Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) Livros de química geral. 3) BOBBIO, F. O; BOBBIO, P. A. Química do Processamento de Alimentos. 3ª Ed. São Paulo: Varela, 2001. 4) RIBEIRO, E. P.; SERAVALLI, E. A. G. Química de Alimentos. 2ª Ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2007. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 14 PRÁTICA 2 – EFEITO DA ADIÇÃO DE SUBSTÂNCIAS SOBRE A TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA Fundamentação teórica As moléculas de um líquido interagem entre si por meio de forças de atração e repulsão. A tensão superficial é a força que procura reduzir ao máximo a superfície de um líquido em contato com outro não miscível. Sua importância para os alimentos se manifesta, principalmente, no seu efeito sobre as emulsões. Quanto maior a tensão superficial de dois líquidos, menor será sua superfície de contato, portanto, menor será a tendência de se misturarem. A tensão superficial é a barreira a vencer para que dois líquidos se misturem. O exemplo mais comum é a adição de óleo em água. Quando o óleo é adicionado em água sob agitação vigorosa, inicialmente se observa a diminuição das gotículas de óleo que aparentemente se incorporam à água. Entretanto, quando a mistura é colocada em repouso, ocorre a migração das gotículas de óleo para a superfície e a separação de fases, sendo uma aquosa e outra oleosa. Esse fenômeno ocorre devido às diferenças de polaridade entre os dois líquidos e, também, pela tensão superficial. A única maneira de quebrar a tensão superficial é pela adição de um tensoativo, que permite que duas fases se misturem. Objetivos didáticos Verificar o efeito da adição de substâncias na formação de emulsão. Material − 4 béqueres de 600 mL − 2 g de lecitina, goma arábica e CMC − 12 mL de óleo vegetal − Balança − Batedeira elétrica − 3 bastões de vidro PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 15 Procedimento • Separar 4 béqueres e adicionar 250 mL de água destilada em cada um. • No primeiro béquer: bater na batedeira elétrica com velocidade alta por 3 minutos, enquanto se adiciona 3 mL de óleo (adicionar aos poucos). Deixar em repouso. • No segundo béquer: bater na batedeira elétrica com velocidade alta por 3 minutos, enquanto se adiciona 2 g de lecitina purificada dispersa em 3 mL de óleo (adicionar aos poucos). Deixar em repouso. • No terceiro béquer: bater na batedeira elétrica com velocidade alta por 3 minutos, enquanto se adiciona 2 g de goma arábica em 3 mL de água (adicionar aos poucos). Deixar em repouso. • No quarto béquer: bater na batedeira elétrica com velocidade alta por 3 minutos, enquanto se adiciona 2 g de CMC dissolvida em 3 mL de água (adicionar aos poucos). Deixar em repouso. • Comparar os produtos após algum tempo de repouso, observando se houve a formação de emulsão ou se toda a fase oleosa separou- se. Resultados Tratamentos Características observadas Água + óleo Água + lecitina + óleo Água + goma arábica Água + CMC Relatório em equipe 1) Apresentar a metodologia em forma de desenho ou fluxograma. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 16 2) Apresentar os resultados obtidos. 3) Pesquisar sobre as características da lecitina, goma arábica e CMC. 4) Por que a batedeira deve ser utilizada em velocidade alta? 5) Por que a fase oleosa deve ser adicionada lentamente? Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) Livros de química geral. 3) BOBBIO, F. O.; BOBBIO, P. A. Química do Processamento de Alimentos. 3ª Ed. São Paulo: Varela, 2001. 4) BOBBIO, F. O.; BOBBIO, P. A. Manual de Laboratório de Química de Alimentos. Reimpressão. São Paulo: Varela, 2003. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 17 PRÁTICA 3 – EFEITO DA ADIÇÃO DE SUBSTÂNCIAS NA FORMAÇÃO DE EMULSÃO Fundamentação teórica A emulsão é um sistema constituído por fases líquidas imiscíveis, dispersas uma na outra, em forma de gotículas, cujos diâmetros estão na ordem de 0,1 a 50 µm. A fase constituída por pequenas gotículas denomina-se de fase “interna ou dispersa”, e a matriz na qual estão “dissolvidas” denomina-se de “externa ou contínua”. Utiliza-se com freqüência as abreviações O/A (O = óleo e A=água) e A/O para indicar o tipo de emulsão, que significam: óleo em água e água em óleo, respectivamente. Se a emulsão for preparada a partir da homogeneização de dois componentes puros, a separação em duas fases será rápida. Para se obter emulsões estáveis, é necessário o uso de compostos superficialmente ativos que se adsorvem na interface, diminuindo a tensão interfacial e oferecendo uma resistência física à coalescência, que são os tensoativos, surfactantes, emulsificantes, emulsionantes ou detergentes. Estes agentes formam um filme adsorvido em torno das gotículas dispersas, o que ajuda a impedir a floculação e a coalescência, que é o reagrupamento dos glóbulos de gordura, resultando na separação de fases. Existem tensoativos que ocorrem naturalmente nos alimentos, incluindo alcoóis, fosfolipídios e proteínas. As emulsões e os tensoativos possuem grande importância na área de alimentos. O leite, a nata, a maionese, os condimentos para saladas, os gelados comestíveis e a massa para confeitos são emulsões do tipo óleo em água (O/A), enquanto a manteiga e a margarina são emulsões de água em óleo (A/O). Objetivos didáticos Demonstrar o efeito de diversos componentes sobre a formação de emulsão. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 18 Material − 3 béqueres plásticos de 600 mL − 6 g sacarose − Batedeira elétrica − 3 gemas de ovo − 3 provetas de 100 mL − 360 mL de óleo vegetal − 2 provetas de 5 mL − Espátulas − Balança − Cronômetro − 3 bastões de vidro − Vidro de relógio ou papel manteiga para pesagem − 130 mL de solução de ácido cítrico a 5 % − 3 funis com capacidade de 20 mL com haste de 2 cm de comprimento e com diâmetro de 1,5-2cm − 4 g de cloreto de sódio Procedimento • Misturar em um béquer: 3,0 g de sacarose, 60 mL de solução de ácido cítrico a 5 % e 2 g de cloreto de sódio. • Adicionar uma gema de ovo e homogeneizar o sistema sem bater. Em seguida, usando a batedeira elétrica em velocidade alta, adicionar lentamente e uniformemente 60 mL de óleo vegetal e bater durante 4 minutos. •Desligar a batedeira, adicionar mais 5 mL da solução de ácido cítrico e voltar a agitar a mistura com a batedeira em velocidade alta por 3 minutos, durante os quais deverão ser adicionados lentamente mais 60 mL de óleo. • Adicionar em um béquer 60 mL de solução de ácido cítrico a 5 %. Colocar uma gema de ovo e homogeneizar o sistema sem bater. Em seguida, usando a batedeira elétrica em velocidade alta, adicionar lentamente e uniformemente 60 mL de óleo vegetal e bater durante 4 minutos. • Desligar a batedeira, adicionar mais 5 mL da solução de ácido cítrico e voltar a agitar a mistura com a batedeira em velocidade alta por 3 minutos, durante os quais deverão ser adicionados lentamente mais 60 mL de óleo. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 19 • Misturar em um béquer: 3,0 g de sacarose, 60 mL de água e 2 g de cloreto de sódio. • Adicionar uma gema de ovo e homogeneizar o sistema sem bater. Em seguida, usando a batedeira elétrica em velocidade alta, adicionar lentamente e uniformemente 60 mL de óleo vegetal e bater durante 4 minutos. • Desligar a batedeira, adicionar mais 5 mL de água e voltar a agitar a mistura com a batedeira em velocidade alta por 3 minutos, durante os quais deverão ser adicionados lentamente mais 60 mL de óleo. • Comparar as viscosidades, medindo as velocidades de escoamento das maioneses através dos funis apropriados. Resultados Tratamentos Características observadas Sacarose + ácido cítrico 5 % + cloreto de sódio Sacarose + ácido cítrico 5 % + cloreto de sódio + ácido cítrico 5 % Ácido cítrico 5 % Sacarose + água + cloreto de sódio Questões 1) Apresentar a metodologia em forma de desenho ou fluxograma 2) Anotar as características observadas para cada maionese. 3) Anotar o tempo de escoamento de cada uma. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 20 PRÁTICA 4 – COMPORTAMENTO DE AÇÚCARES REDUTORES Fundamentação teórica Os carboidratos são moléculas constituídas de C, H e O. O grupo hidroxila formado devido à ligação hemiacetálica é denominado de grupo hidroxila anomérico. Esse grupo é extremamente reativo e confere ao monossacarídeo a propriedade de ser um agente redutor em reações de óxido-redução, reduzindo algumas substâncias oxidantes, tais como: Ag+, Hg+2, Bi+3, Cu+2. Se o grupo hidroxila anomérico é formado do lado direito da molécula, denomina-se o monossacarídeo de α e, se for do lado esquerdo, de β. As propriedades do açúcar na forma redutora são diferentes das do açúcar na forma não redutora, o que fará com que a utilização destes açúcares nos alimentos seja feita em função dessas propriedades. Para se determinar a presença de açúcares redutores em um determinado alimento, pode-se utilizar a reação com solução de Fehling (tartarato cúprico em meio alcalino). Primeiramente, promove-se o rompimento da cadeia com um álcali. O açúcar redutor reduz o íon cúprico (CuSO4) a óxido cuproso (Cu2O), produzindo um precipitado de cor vermelho tijolo. A reação ocorre a quente e trata-se de um teste qualitativo, portanto, indica a presença ou ausência de açúcares redutores. Objetivos didáticos Identificar a presença de açúcares redutores e não redutores. Material − 7 tubos de ensaio de 10 X 150 mm − 4 mL de solução 4 % de sacarose − Banho-maria − 14 mL de reagente de Fehling − 6 pipetas de 2 mL − HCl concentrado − 2 mL de soluções 4 % de glicose, frutose, maltose, lactose e galactose − Placa de aquecimento PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 21 Procedimento • Numerar os tubos e pipetar 2 mL de uma solução a 4 % dos seguintes açúcares, na seguinte ordem: glicose, frutose, sacarose, maltose, lactose e galactose. • Adicionar em cada tubo 1 mL do reagente de Fehling A e 1 mL do reagente de Fehling B. • Colocar os tubos em um béquer com água em ebulição e aquecer por 5 minutos. • Observar as características e anotar os resultados. Resultados glicose 4 % + Fehling frutose 4 % + Fehling sacarose 4 % + Fehling maltose 4 % + Fehling lactose 4 % + Fehling galactose 4 % + Fehling • Pipetar em um tubo de ensaio 2 mL da solução de sacarose a 4 %, juntar 2 gotas de HCl concentrado e aquecer por 2 minutos em banho-maria em ebulição. Deixar esfriar, juntar 1 mL do reagente de Fehling A e 1 mL do reagente de Fehling B e aquecer novamente durante 5 min. Anotar os resultados obtidos. Resultado sacarose 4 % + HCl + Fehling Questão 1) O que acontece com a sacarose quando é aquecida com HCl? COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 22 PRÁTICA 5 – REAÇÃO DE CARAMELIZAÇÃO EM MEIO ÁCIDO E ALCALINO Fundamentação teórica A caramelização é um conjunto complexo de reações que envolvem açúcares ou xaropes. Pode ocorrer tanto em meio ácido, quanto alcalino. Envolve temperaturas elevadas e resulta em produtos finais de composição química complexa, com sabor, cor e odor característicos. Os açúcares no estado sólido são relativamente estáveis ao aquecimento moderado, porém, em temperaturas acima de 120 ºC, são pirolisados e convertidos em diversos produtos de degradação de alto peso molecular, denominados de caramelo. Em termos gerais, a termólise provoca reações de desidratação dos açúcares com a introdução de duplas ligações e a formação de anéis insaturados. Absorvem luz e provocam o aparecimento da cor, enquanto os anéis se condensam uns com os outros, ocorrendo a formação de polímeros. A sacarose é o principal açúcar empregado para produzir o caramelo, um composto de cor parda que possui aroma próprio pela presença de substâncias como a dihidrofuranona, ciclopentenolona, ciclohexendona e pirona, obtidos a partir da fusão de um açúcar, com ação do calor e presença de catalisadores ácidos ou alcalinos. Uma variedade de matizes do caramelo é empregada em alimentos. Quando a caramelização ocorre sem qualquer catalisador a 200-240 °C, caramelos de baixa intensidade de cor são obtidos e são mais úteis como agentes saborizantes, que como corantes. Os caramelos obtidos a partir do uso de catalisadores necessitam de temperaturas mais baixas (130 - 200 °C) e apresentam alta intensidade de cor, sendo utilizados como corantes alimentícios. A utilização de sais de amônio, como catalisador, resulta em caramelos mais escuros. Objetivos didáticos Demonstrar o efeito do pH na caramelização do açúcar. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 23 Material − Bastão de vidro − 20 mL de água destilada a pH 7,0 − 3 béqueres de 100 mL − Placa de aquecimento − 30 g sacarose − Balança − Soluções de ácido clorídrico e de hidróxido de sódio 0,25 M Procedimento • Pesar 3 porções de 10 g cada de sacarose em béqueres de 100 mL. • Adicionar, no primeiro béquer, 20 mL de água destilada a pH 7,0. No segundo béquer, adicionar 20 mL de solução 0,25 M de HCl. No terceiro béquer, adicionar 20 mL de solução de NaOH 0,25 M. • Aquecer os três béqueres, sob agitação, até completa dissolução da sacarose. Continuar o aquecimento e marcar o tempo até o início do escurecimento. Continuar a aquecer por mais 2 minutos. • Comparar as cores e o tempo. Resultados Trat Tempo de início do escurecimento Intensidade de cor I II III Questões 1) Anotar as características observadas em cada tratamento. Em qual pH ocorreu primeiro a caramelização? 2) Quais fatores são necessários para que ocorra a reação de caramelização? Qual composto é formado? COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 24 3) Citar quatro tipos de alimentos que recebem adição do caramelo. Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) BOBBIO, F. O; BOBBIO, P. A. Química do Processamento de Alimentos. 3ª Ed. São Paulo: Varela, 2001. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 25 PRÁTICA 6 – CRISTALIZAÇÃO DA SACAROSE E EFEITO DO AÇÚCAR INVERTIDO Fundamentação teórica O açúcar invertido é o produto obtido da hidrólise ácida da sacarose, sob condições de aquecimento controlado, ou da hidrólise enzimática da sacarose pelo uso da enzima invertase. Pode ser encontrado naturalmente no mel. Por ser um composto que apresenta carbonoassimétrico, a sacarose possui a capacidade de desviar o plano da luz polarizada, como demonstrado no esquema abaixo: polarímetro O termo açúcar invertido decorre de uma característica física da sacarose que se altera nesse processo: originalmente, um raio de luz polarizada que incide sobre a sacarose se desvia para a direita. Após o processamento descrito, a luz se desvia para a esquerda. Soluções de açúcares invertidos podem apresentar de 10 a 100 % de inversão. Estas soluções são mais densas, se comparadas com soluções de sacarose e, por este motivo, apresentam vantagens em relação à minimização da possibilidade de cristalização e do crescimento de bolores e leveduras. O açúcar invertido é largamente empregado na produção de diversos produtos: panificação, laticínios, bebidas carbonatadas, sucos, recheios, licores, biscoitos, balas, caramelos e chocolates. Os principais benefícios do uso de açúcar invertido são: capacidade de redução da atividade da água; atua como agente espessante; previne a cristalização da sacarose, evita processos dispendiosos de diluição, armazenagem e transporte de açúcares sólidos; possui cerca de 20 % a mais de poder adoçante em comparação com a sacarose pura. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 26 Objetivos didáticos Promover a inversão da sacarose com dois tipos de ácidos e verificar o efeito do açúcar invertido na cristalização da sacarose. Material − 3 kitasatos de 1000 mL − 1 mL de HCl concentrado − 2 pipetas graduadas de 5 mL − 3 copos de geléia com tampa − 3 béqueres de 250 mL − 300 g sacarose − 3 béqueres de 400 mL − 5 g ácido cítrico − 1 béquer de 10 mL − Balança − 1 béquer de 600 mL − Bastões de vidro − 3 proveta de 50 mL − Bicarbonato de sódio − 1 proveta de 250 mL − 6 pipetas graduadas de 1 mL − Papel universal de pH (0-14) ou potenciômetro − 1 pipeta volumétrica de 1 mL − Placa de aquecimento − 3 tubos de ensaio 10 X 150 mm − Solução de Fehling A e B − Termômetro (até 150 ºC) Procedimento • Em um béquer de 600 mL, adicionar 150 g de sacarose e 90 mL de água. • Agitar e aquecer até completa dissolução da sacarose. • Guardar uma amostra de aproximadamente 3 mL. Dividir o restante em 2 partes aproximadamente iguais. • Adicionar, à primeira parte, 5 g de ácido cítrico e, à segunda, 1 mL de ácido clorídrico concentrado, agitando fortemente para rápida homogeneização. • Deixar as duas soluções a 50oC, durante 30 minutos. Comparar as cores. • Neutralizar as duas soluções adicionando NaHCO3 sólido até atingir pH 7,0. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 27 • Pesar 1 g de cada um dos 3 xaropes (xarope simples, com adição de ácido cítrico e com HCl), diluir com 200 mL de água e utilizar 1 mL de cada solução para a prova dos açúcares redutores. • Para a prova dos açúcares redutores, adicionar 2,5 mL da solução de Fehling A e 2,5 mL da solução de Fehling B. Colocar os tubos em um béquer com água em ebulição por cerca de 5 minutos. Observar o que acontece e anotar os resultados. • Pesar 3 porções de 30 g de sacarose em 3 béqueres de 250 mL. Ao primeiro, juntar 30 mL do xarope de açúcar invertido com HCl. Ao segundo, juntar 30 mL do xarope de açúcar invertido com ácido cítrico. Ao terceiro béquer, juntar 30 mL de água destilada. • Aquecer os béqueres até completa dissolução da sacarose e continuar a aquecer até que a temperatura das soluções chegue a 110oC. • Transferir cada solução para um copo de geléia ou béquer. • Deixar resfriar e juntar, em cada copo, 5-6 cristais de sacarose (açúcar cristal) e tampar. • Comparar a quantidade e o tamanho dos cristais nos dois copos após 12-24 horas de repouso à temperatura ambiente. • Observar se ocorreu o crescimento dos cristais junto às paredes dos copos ou no centro da solução. Resultados Tratamento Cor Açúcar invertido com HCl Açúcar invertido com ácido cítrico Tratamento Prova de açúcares redutores Xarope de sacarose Açúcar invertido com HCl Açúcar invertido com ácido cítrico Tratamento Cristais Sacarose + açúcar invertido com HCl Sacarose + açúcar invertido com ác. cítrico Sacarose + água COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 28 Questões 1) Anotar as características observadas para cada tratamento. 2) Por que é necessário realizar a prova de açúcares redutores? 3) Qual tratamento foi mais eficaz para prevenir a cristalização da sacarose? PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 29 PRÁTICA 7 – EFEITO DA TEMPERATURA NA FORMAÇÃO DE GEL COM DIFERENTES AMIDOS Fundamentação teórica Os polissacarídeos são largamente utilizados na tecnologia de alimentos, principalmente pelas propriedades reológicas de suas soluções. São empregados como agentes espessantes, agentes estabilizantes de géis, emulsões e elementos ligantes. O amido é um polissacarídeo, sendo o principal carboidrato de reserva dos cereais e está presente nas células do endosperma. Além de ser a principal fonte calórica da dieta humana, por suas propriedades físico-químicas e funcionais, tem um importante papel na tecnologia de alimentos. Os amidos regulares, quando aquecidos na presença de água, são capazes de formar pastas muito espessas, por meio do processo de gelatinização. O amido é constituído por duas substâncias: amilose e amilopectina, que variam, respectivamente, de 20 a 35 % e de 70 a 80 %, de acordo com cada alimento. A amilose é um polímero linear de resíduos de D-glicose unidos por ligações α 1,4, conforme demonstrado na figura abaixo. As ligações do hidrogênio da amilose são responsáveis pela adsorção de água e formação de géis. Amilose Fonte: Ribeiro e Seravalli, 2007. A amilopectina é um polímero ramificado da D-glicose, unidas por ligações α 1,4 e, nas ramificações, por ligações do tipo α 1,6, como demonstrado na figura a seguir. Ao contrário da amilose, a amilopectina não forma gel; isto somente ocorre quando sua concentração é muito alta. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 30 Amilopectina Fonte: Ribeiro e Seravalli, 2007. O amido apresenta viscosidade máxima na temperatura de gelatinização. Varia de acordo com o tipo de amido. Ex.: milho (61-72oC), batata (62-68oC), batata doce (82-83 oC), mandioca (59-70 oC), trigo (53- 64 oC) e arroz (65-73 oC). Objetivos didáticos Verificar o efeito da temperatura na gelatinização de diferentes tipos de amido. Material − 3 béqueres de 600 mL − 12 copos tipo geléia − 1 proveta 250 mL − 16 g de amido de milho, arroz e mandioca − 1 proveta 50 mL − 1 termômetro (até 150oC) − Bastões de vidro − Placa de aquecimento PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 31 Procedimento • Pesar 16 g dos amidos de milho, arroz e mandioca em béqueres de 600 mL. A cada tipo de amido, adicionar 300 mL de água e aquecer em chapa elétrica, sob agitação. • Retirar e transferir para um copo de geléia aproximadamente 50 mL de amostra de cada sistema, quando as temperaturas atingirem os seguintes valores: Milho 50oC 70oC 80oC 95oC Arroz 50oC 70oC 80oC 95oC Mandioca 50oC 70oC 80oC 95oC • Durante o aquecimento e agitação, observar as mudanças de transparência e viscosidade de cada amostra. • Deixar as amostras resfriarem em temperatura ambiente, cobertas, por 12 horas e examinar a rigidez e transparência de cada uma. Resultados Durante o aquecimento Transparência/Viscosidade Milho 50oC 70oC 80oC 95oC Arroz 50oC 70oC 80oC 95oC Mandioca 50oC 70oC 80oC 95oC COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 32 Após 12 horas Transparência/Viscosidade Milho 50oC 70oC 80oC 95oC Arroz 50oC 70oC 80oC 95oC Mandioca 50oC 70oC 80oC 95oC Relatório em equipe 1) Anotar os resultados obtidos. 2) Pesquisar sobre os amidos de milho, arroz e mandioca. 3) Explicar como ocorre a gelatinização do amido. 4) Qual a razão para os amidos de diversas origens apresentarem diferentes temperaturas de gelatinização? Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) Livros sobre cereais. 3) ORDÓÑEZ, J. A. Tecnologia de Alimentos – Componentes dos alimentos e processos. Vol. 1. São Paulo: Artmed, 2004.4) RIBEIRO, E. P.; SERAVALLI, E. A. G. Química de Alimentos. 2ª Ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2007. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 33 PRÁTICA 8 – INFLUÊNCIA DO PH, SAIS E AÇÚCAR NA FORMAÇÃO DE GEL DE AMIDO Fundamentação teórica O amido é insolúvel em água fria, mas sua solubilidade é favorecida com o aumento da temperatura, ocorrendo o inchamento dos grânulos em razão da adsorção de água pelos grupos polares das moléculas de amilose e de amilopectina. Quando o aquecimento procede com quantidade suficiente de água, a região cristalina é rompida, dá lugar à entrada da água, provocando o rompimento do grânulo com perda da birrefringência e ocorre, então, a gelatinização, que resulta na formação de uma pasta visco-elástica túrbida ou, em concentrações suficientemente altas, de um gel elástico opaco. A gelatinização do amido, a viscosidade das suspensões e as características dos géis dependem não apenas da temperatura mas, também, dos tipos e quantidades de outros constituintes presentes. A adição de substâncias em grande quantidade reduz a atividade de água. Dessa forma, a gelatinização não irá ocorrer ou ocorrerá em limitada extensão. Os constituintes capazes de fazer fortes ligações com a água reduzem a gelatinização, pois competem pela água que iria se ligar ao amido. Objetivos didáticos Verificar o efeito da adição de substâncias na gelatinização do amido. Material − Bastões de vidro − 95 mL de solução a 10 % de NaCl − 6 béqueres de 250 mL − 95 mL de solução a 30 % de sacarose − 1 proveta de 100 mL − 6 copos tipo geléia − 5 g de amido de milho, arroz e mandioca − 1 termômetro (até 150 ºC) − 15 g de um dos três tipos de amido − Balança − 95 mL de solução a 15 % de ácido cítrico − Placa de aquecimento COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 34 Procedimento • Pesar 5 g de amido de milho, arroz e mandioca em béqueres de 250 mL. Adicionar 95 mL de água em cada um. • Aquecer, sob agitação, até atingir 95 ºC e manter essa temperatura por 1 minuto. • Despejar o conteúdo em um copo de geléia e deixar esfriar até atingir temperatura ambiente. • Escolher um dos amidos e proceder conforme descrito abaixo: • Pesar 5 g do amido escolhido em béquer de 250 mL. Adicionar 95 mL de solução a 15 % de ácido cítrico. • Em outro béquer, pesar 5 g do amido escolhido. Adicionar 95 mL de solução a 10 % de cloreto de sódio. • Em um terceiro béquer, pesar 5 g do amido escolhido. Adicionar 95 mL de solução a 30 % de sacarose. • Aquecer os béqueres, sob agitação, até atingir 95 ºC e manter essa temperatura por 1 minuto. • Despejar o conteúdo em um copo de geléia e deixar esfriar até atingir temperatura ambiente, conforme realizado com os demais. • Comparar a consistência de todas as amostras após 12-24 horas e verificar se a adição dos elementos foi positiva ou não para a gelatinização dos amidos. Resultados após 12-24 horas Consistência e Cor Tratamentos Milho Arroz Mandioca + Água + ácido cítrico 15 % + cloreto de sódio 10 % + sacarose 30 % PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 35 Questões 1) Explicar como ocorre a gelatinização do amido e a retrogradação. 2) O que pode ocorrer quando for adicionada grande quantidade de cloreto de sódio em uma suspensão de amido, submetido ao aquecimento? Justifique sua resposta. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 36 PRÁTICA 9 – EXTRAÇÃO E DESESTERIFICAÇÃO DE PECTINAS Fundamentação teórica As pectinas não são encontradas na forma livre nos vegetais, mas estão associadas a outros compostos que as tornam insolúveis em água. São as protopectinas, que, por aquecimento em soluções ácidas, dão origem às pectinas. A pectina é um polissacarídeo de alto peso molecular constituído principalmente pelo metil éster do ácido poligalacturônico e seus sais de sódio, potássio e amônio, fazendo parte dos principais componentes da parede celular dos vegetais. Pode ser obtida, comercialmente, a partir do albedo de frutas cítricas e do suco de maçã. Possui a propriedade de formar gel e, por essa razão, é utilizada como agente espessante na indústria alimentar e na fabricação de geléias. As principais características das pectinas comerciais são: • Pectinas de alto teor de metoxilação Do ponto de vista da fabricação de geléias, as principais características que a definem são: graduação, grau de esterificação e intervalo ótimo de pH para a sua atuação (Tabela 1). Do grau de esterificacão da pectina, depende a temperatura na qual começa a se formar o gel, durante o processo de resfriamento. Com base no grau de esterificação, são encontrados, no comércio, três tipos de pectina, cujas características são: a) Pectina de geleificação lenta: grau de esterificação 60-66 %; temperatura de formação do gel 45-60 ºC. b) Pectina de geleificacão semi-rápida: grau de esterificação 66-70 %; temperatura de formação do gel 55-75°C. c) Pectina de geleificação rápida: grau de esterificação 70-76 %; temperatura de formação do gel 75-85°C. A cada um dos diferentes tipos, corresponde um intervalo ótimo de pH para sua melhor atuação, que pode oscilar entre 2,8 e 3,4. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 37 Tabela 1. Aplicações da pectina de acordo com seu grau de esterificação, faixa de pH de atuação e sólidos solúveis Propriedades da pectina Conteúdo de sólidos Faixa de pH ideal Aplicações HM Geleificação rápida 60 % 3,1 —3,3 − Geléias e doces em massa de envase rápido − Com pedaços de fruta − Dar corpo em bebidas de frutas − Geléias caseiras HM Geleificação lenta 62 % 2,9 —3,1 − Geléias e doces em massa de envase lento ou grandes recipientes − Geléias de sucos de frutas HM Geleificação semi-rápida 62 % 2,8 —3,0 − Para processos contínuos − Geléias resistentes a altas temperaturas (Panificação) LM Necessita íons Ca+2 para geleificar 10 % 2,8 —3,3 − Geléias de baixa caloria (dietéticas) − Geléias para ser espelhadas mesmo com alto teor de sólidos − Preparação de frutas para iogurtes − Ketchup de tomate LM Necessita íons Ca+2 Neutralizada 10 % 3,3 —6,5 − Especial para produtos de leite − Pudins, sobremesas, iogurtes LM — Amidada Necessita de Ca+2 30 % 2,8 —3,3 − Geléias dietéticas de baixa caloria − Geléias dietéticas de preparação caseira Fonte: Soler et al., 1991. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 38 • Pectinas de baixa metoxilação Os principais fatores que condicionam seu comportamento são: grau de esterificação e porcentagem de cálcio e de sacarose que requerem para a formação do gel. Quanto mais baixo o grau de metoxilação, menor a quantidade de sacarose requerida. Para as de muito baixo teor de metoxilação, pode ser, inclusive, desnecessária a adição de açúcar. Por essa razão, esse tipo de pectina é utilizado na fabricação de geléias dietéticas. Para cada tipo de pectina de baixa metoxilação, especificam-se a concentração final de sacarose necessária e a quantidade de cálcio por grama de pectina. Os sais de cálcio mais utilizados são o cloreto e os fosfatos. Objetivos didáticos Extrair a pectina de frutas e verificar seu comportamento frente à adição de substâncias. Material − Papel universal de pH (0-14) − Liquidificador − 1 béquer de 2000 mL − Placa de aquecimento − 3 béqueres de 800 mL − Tigela de batedeira pequena − 3 funis de Büchner de 13 cm − 600 g de cascas de laranja (preferencialmente o albedo) − 3 kitasatos de 1000 mL − Solução a 3 % de ácido cítrico − Filtros de pano ralo para Büchner − Etanol 95oGL − Pedaço de pano ralo de 40 X 40 − Etanol 99oGL − 3 cápsulas de porcelana de 12 cm − Acetona − Bastões de vidro − HCl 10 % − Proveta de 500 mL − NaOH 10 % − 1 faca PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 39 Procedimento • Pesar 600 g de cascas de laranja com o albedo. Cortar as cascas em pedaços, adicionar aproximadamente 500 mL de água e triturar no liquidificador. • Ajustar o pH para 3, usando solução de ácido cítrico a 3 % (verificar com papel de pH). • Aquecer a mistura até a ebulição, por 30 minutos;deixar esfriar e filtrar através de um pano ralo. • Repetir a operação com o resíduo. • Combinar os dois filtrados (solução A). • Dividir a solução A em três partes aproximadamente iguais. • À primeira parte, junte, sob agitação, etanol 95oGL até a precipitação da pectina. • Filtrar o precipitado à pressão reduzida, usando, no funil de Büchner, um disco de pano ralo. • Lavar uma vez com etanol 95oGL, duas vezes com etanol 99oGL e, finalmente, com acetona. • Colocar o precipitado em uma cápsula de porcelana e deixar secar à temperatura ambiente, durante 24 horas ou até a próxima aula prática (Pectina 1). • Ajustar o pH da segunda parte da solução A para 1, com HCl a 10 % (verificar com papel de pH) e aquecer até atingir a ebulição, por 30 minutos, agitando ocasionalmente a solução. • Após esse tempo, ajustar o pH para 7 com a solução a 10 % de NaOH, adicionando em seguida, sob agitação, etanol 95oGL até a precipitação da pectina • Filtrar o precipitado, colocá-lo em uma cápsula de porcelana e deixar secar em temperatura ambiente, durante 24 horas ou até a próxima aula prática (Pectina 2). • Ajustar o pH da terceira parte da solução A para 12, com solução a 10 % de NaOH (verificar com papel de pH) e deixar à temperatura ambiente por 60 minutos, agitando ocasionalmente. • Após esse período, ajustar o pH para 7, com ácido clorídrico 10 % e, em seguida, sob agitação, adicionar etanol 95oGL até a precipitação da pectina. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 40 • Filtrar o precipitado, colocá-lo em uma cápsula de porcelana e deixar secar em temperatura ambiente, durante 24 horas ou até a próxima aula prática (Pectina 3). Relatório em equipe 1) Introdução: pectina – definição, tipos e características. 2) Procedimento na forma de desenho ou fluxograma. 3) Por que foi necessário utilizar diferentes valores de pH na obtenção das pectinas. 4) Apresentar o rendimento obtido paras as pectinas 1, 2 e 3. Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) BOBBIO, F. O.; BOBBIO, P. A. Manual de Laboratório de Química de Alimentos. São Paulo: Varela, 2003. 3) BOBBIO, F. O; BOBBIO, P. A. Química do Processamento de Alimentos. 3ª Ed. São Paulo: Varela, 2001. 4) ORDÓÑEZ, J. A. Tecnologia de Alimentos – Componentes dos alimentos e processos. Vol. 1. São Paulo: Artmed, 2004. 5) SOLER, M. P.; ANGELUCCI, E.; XAVIER, R. L.; SIGUEMOTO, A. T.; FADINI, A. F. Industrialização de geléias. Manual técnico nº7. Campinas: Instituto de Tecnologia de Alimentos, 1991. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 41 PRÁTICA 10 – PREPARAÇÃO DE GLÚTEN E ESTUDO DE SUAS PROPRIEDADES Fundamentação teórica As proteínas glutenina e gliadina, quando combinadas, possuem a propriedade de formar com a água uma substância elástica e aderente, insolúvel em água, o glúten, extremamente importante por ser responsável pela textura dos produtos de panificação. A glutenina é responsável pela elasticidade ou tenacidade (resistência) da massa. A gliadina é responsável pela coesão e extensibilidade da massa. Na formação do glúten, é necessária a presença de água, que, além de promover a hidratação permitindo a mobilidade das moléculas e, consequentemente, a sua agregação por meio de pontes de hidrogênio, fornece íons que são fundamentais nas ligações iônicas e pontes dissulfeto entre as proteínas. As proteínas associadas aos lipídios conferem à massa a capacidade de reter gás durante o processo de fermentação, fornecendo ao produto, após a ação do calor, aspecto poroso e elástico. O glúten pode ser encontrado principalmente no trigo. O arroz e o milho não possuem glúten. A diferença nos diversos tipos de farinha reside na proporção entre as gliadinas e gluteninas. É preciso ter um bom equilíbrio entre os dois tipos de proteínas para se obter uma boa massa de pão. Quanto maior o teor de glúten, melhor a qualidade da farinha. Se o teor de glúten for inferior a 20 %, resultará em uma massa que facilmente se quebra após o processo de cocção. Objetivos didáticos Verificar o efeito da adição de substâncias nas propriedades do glúten. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 42 Material − 1 tigela de aproximadamente 1500 mL − Forno − 500 g de farinha de trigo − 1 g de fermento em pó − 5 placas de Petri de 9 cm − 2 g de bissulfito de sódio − Balança Procedimento • Pesar a farinha de trigo, adicionar água e amassar o suficiente para obter uma massa moldável elástica e facilmente destacável do recipiente. Voltar a pesar (anotar o peso). • Lavar a massa em água corrente, e continuar a amassar, até que a água não apresente cor branca. • Espremer a massa para eliminar a água e pesar o material assim obtido (anotar o peso). • Determinar a umidade da massa com duas amostras de aproximadamente 5 g, para calcular o rendimento do glúten. • Dividir o glúten em 3 partes iguais. • À primeira parte, adicionar 1 g de fermento químico e deixar crescer por 20 minutos. • À segunda parte, adicionar 2 g de bissulfito de sódio. • A última parte servirá como controle. • Homogeneizar as três porções de modo igual e assar por 20-25 minutos a 200 oC. • Após assar e esfriar, comparar as seguintes características: cor, sabor, altura e textura de cada um dos produtos. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 43 Resultados Tratamentos cor altura sabor textura Glúten Glúten + bissulfito de sódio Glúten + f e r m e n t o químico Questões 1) Anotar os resultados obtidos. 2) Pesquisar sobre a doença celíaca e citar fontes alternativas de alimentos para indivíduos portadores. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 44 PRÁTICA 11 – INFLUÊNCIA DO GLÚTEN NO CRESCIMENTO DAS MASSAS Fundamentação teórica A formação do glúten é indispensável para o crescimento das massas. Possui alta capacidade de retenção de gases (gerados por agentes químicos ou biológicos), coagulação e insolubilidade pelo calor, alta correlação com o volume do pão e manutenção da estrutura da massa pronta. A gelatinização do amido e a presença de gorduras também colaboram para a estrutura e maciez das massas. A formulação correta de um fermento químico e a sua adição adequada à massa são importantes, pois permitem o crescimento desejado e podem atuar sobre o pH da massa pronta, com reflexos na cor e na textura do produto final. Objetivos didáticos Observar o efeito do glúten no crescimento de produtos de panificação. Material − 2 béqueres de 50 mL − 8 g de sal − 12 g de fermento biológico − 1 faca − 20 g de sacarose − 4 g de gordura vegetal hidrogenada − 2 béqueres de 600 mL − 85 g de amido − 115 g de farinha de trigo − Balança − 1 proveta de 50 mL − Forno − 1 tigela de plástico de aprox. 20 cm de diâmetro − Estufa a 30-35oC PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 45 Procedimento • Pesar 3 g de sacarose e 6 g de fermento biológico. Adicionar 10 mL de água e homogeneizar com auxílio de um bastão de vidro. Deixar em temperatura de 30-35oC. • Pesar 100 g de farinha de trigo, 7 g de sacarose, 4 g de sal e reservar 50 mL de água. • Misturar em uma vasilha, adicionar o fermento e 4 g de gordura vegetal. • Amassar bem, até ficar homogênea e moldável. • Deixar a massa crescer a 30-35 ºC por 15-20 minutos, sendo que o volume deverá ter praticamente dobrado. • Esticar a massa e dobrá-la duas vezes. • Colocar em forma untada ou em béquer untado e deixar crescer por mais 10-15 minutos. • Assar a 200ºC, por 20-25 minutos. • Pesar 85 g de amido, 15 g de farinha de trigo e adicionar 7 g de sacarose, 4 g de sal e 50 mL de água. • Misturar em uma vasilha, adicionar o fermento e 4 g de gordura vegetal. • Amassar bem, até a massa ficar homogênea e moldável. • Repetir o procedimento adotado para a outra massa. • Comparar a altura e a cor nos dois tipos de pães, após assar e esfriar. • Cortar os pães e comparar as texturas. Resultados Tratamentos Características observadas Farinha Amido + Farinha COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 46 Relatório em equipe1) Por que é necessário adicionar sacarose ao fermento e colocá-lo em estufa a 30-35oC. 2) Por que foi preciso deixar a massa em descanso por 20 minutos? 3) Qual é a razão de amassar a massa após o crescimento? 4) Em relação ao crescimento dos pães, qual foi o melhor tratamento? 5) Em relação à textura dos pães, qual foi o melhor tratamento? Justifique sua resposta. 6) Anotar outras características observadas, se necessário. Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) BOBBIO, F. O; BOBBIO, P. A. Química do Processamento de Alimentos. 3ª Ed. São Paulo: Varela, 2001. 3) ORDÓÑEZ, J. A. Tecnologia de Alimentos – Componentes dos alimentos e processos. Vol. 1. São Paulo: Artmed, 2004. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 47 PRÁTICA 12 - EFEITO DA ADIÇÃO DE SAIS E ÁCIDO NA CAPACIDADE DE RETENÇÃO DE ÁGUA PELAS PROTEÍNAS DA CARNE Fundamentação teórica A carne contém entre 15-25 % de proteínas, além de gorduras, pigmentos, etc. As proteínas desempenham um papel extremamente importante no mecanismo que liga a água ao tecido muscular. A qualidade envolve aspectos estéticos e físico-químicos, importantes para a indústria, que podem ser controlados nas diversas etapas de produção. A capacidade de retenção da água (CRA) está relacionada com vários atributos de ordem sensorial. A desnaturação de proteínas miofibrilares, que ocorre durante o armazenamento sob congelamento, pode provocar a diminuição na retenção de água da carne. Essa propriedade envolve a capacidade de reter sua própria água durante a aplicação de forças externas como cortes, aquecimento, trituração e prensagem. Quanto maior a CRA, maior será a suculência e a percepção sensorial de maciez, influenciando seu valor econômico e nutricional. Quando os tecidos possuem pouca CRA, as perdas de umidade e de peso, durante o armazenamento são grandes. A capacidade de retenção de água do tecido muscular tem grande importância durante o armazenamento. Esta perda ocorre, geralmente, nas superfícies musculares da carcaça exposta à atmosfera. Uma vez realizados os cortes para a venda, existe maior oportunidade de perda de água em conseqüência do aumento de superfície muscular exposta à atmosfera. Os cortes para a venda devem ser acondicionados em materiais com coeficiente de transmissão de vapor baixo. Mudanças no pH e a adição de substâncias também podem interferir na CRA da carne. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 48 Objetivos didáticos Verificar do efeito de diversos componentes sobre a retenção de água na carne. Material − 4 béqueres de 250 mL − Faca − 200 g de carne moída sem gordura − Balança − 4 placas de Petri de 10 cm de diâmetro − Forno − 2,5 g de cloreto de sódio, ácido cítrico, fosfato de sódio − Papel alumínio − 1 proveta de 25 mL Procedimento • Pesar 4 porções de 50 g cada (anotar o peso) de carne moída sem gordura e incorporar, à primeira porção, 2,5 g de cloreto de sódio (I); à segunda, 2,5 g de fosfato de sódio (II) e, à terceira, 2,5 g ácido cítrico (III). A quarta porção será usada como controle (IV). Em um béquer, misturar perfeitamente cada uma das amostras a fim de homogeneizá-las. • Colocá-las em placas de Petri, pressionando para adquirir a forma da placa. • Pesar o conjunto, anotando o peso e qual o tratamento (I, II, III, IV). • Assar em forno microondas durante 2-3 minutos. Retirar do forno com cuidado e deixar esfriar. • Se houve formação de líquido, medir o volume em proveta e pesar novamente. Cortar a carne e comparar a cor e a textura. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 49 Resultados Trat Peso (g) Volume de e x u d a t o (mL) Diâmetro Textura Cor crua assada crua assada I II III IV Relatório em equipe 1) Anotar as características observadas para cada formulação. 2) Quais conclusões podem-se obter com o exame das características da carne após a adição dos aditivos? 3) Pesquisar sobre a influência de cada aditivo na CRA. Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) ORDÓÑEZ, J. A. Tecnologia de Alimentos – Componentes dos alimentos e processos. Vol. 1. São Paulo: Artmed, 2004. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 50 PRÁTICA 13 – IMPORTÂNCIA DOS ÍONS CÁLCIO NA FORMAÇÃO DO COÁGULO NO LEITE Fundamentação teórica O leite é um conjunto de substâncias que se encontram em emulsão (gordura), outras em suspensão (caseínas e alguns sais) e, o restante, em solução (lactose, proteínas dos soro, sais, etc). O leite contém entre 3-4 % de proteínas, das quais cerca de 85 % são formadas pelas caseínas (αs1, αs2, β, κ, γ) e, o restante, pelas proteínas do soro (β-lactoglobulina, α- lactoalbumina, soralbumina bovina, imunoglobulinas, etc). As caseínas alfa e beta são proteínas hidrofóbicas, rapidamente precipitadas pelo cálcio, com execção da caseína kappa, que não precipita na presença de cálcio. O leite pode ser submetido à coagulação de duas formas: ácida e enzimática. A coagulação ácida é feita mediante a adição de ácido, já que a redução do pH aumenta a tendência à associação das micelas. Em pH 4,6, a caseína precipita, pois atinge o seu ponto isoelétrico. A presença de cálcio também promove a associação. A coagulação enzimática, como o próprio nome indica, ocorre pela ação de enzima. A quimosina (renina) quebra e inativa a caseína kappa, convertendo-a em para-kappa caseína. Esta última, na presença de cálcio e outras proteínas, precipita formando um coágulo, sendo que as demais proteínas ficam contidas no soro. Objetivos didáticos Testar o efeito de diversos componentes sobre a formação de coágulo no leite. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 51 Material − 1 béquer de 600 mL − Potenciômetro ou papel de pH − 1 pipetas graduadas de 10 mL − Ácido clorídrico a 10 % − Bastões de vidro − Solução de EDTA a pH 7 − 1 Kitasato de 500 mL − Coalho livre de íons de cálcio − 1 funil de Büchner de 15 cm − Solução a 10 % de cloreto de cálcio a pH 6-7 − Filtros de pano ralo duplo para Büchner de 15 cm − 400 mL de leite desnatado (não usar o tipo “longa vida”) Procedimento TRATAMENTO I • Pesar 400 g de leite desnatado (anotar o peso). • Colocar o béquer em um agitador magnético e adicionar 10 mL de solução de HCl a 10 % e verificar se o pH do leite se reduz até 3,0 - 3,5; caso contrário, adicionar mais ácido lentamente. • Homogeneizar a amostra e deixar em repouso a 35-40 ºC, por 40-45 minutos. TRATAMENTO II • Pesar 400 g de leite desnatado (anotar o peso). • Adicionar 9 mL de solução de EDTA (pH 7) e 8 mL de coalho (isento de íons Ca+2). • Homogeneizar a amostra e deixar em repouso a 35-40 ºC, por 40-45 minutos. TRATAMENTO III • Pesar 400 g de leite desnatado (anotar o peso). • Adicionar 8 mL de solução de CaCl2 a 10 % (pH 6-7) e 8 mL de coalho (isento de íons Ca+2). • Homogeneizar a amostra e deixar em repouso a 35-40 ºC, por 40-45 minutos. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 52 TRATAMENTO IV • Pesar 400 g de leite desnatado (anotar o peso). • Adicionar 9 mL de solução de EDTA (pH 7) e 10 mL de solução de HC1 a 10 %. • Homogeneizar a amostra e deixar em repouso a 35-40 ºC, por 40-45 minutos. TRATAMENTO V • Pesar 400 g de leite desnatado (anotar o peso). • Adicionar 8 mL de coalho (isento de íons Ca+2). • Homogeneizar a amostra e deixar em repouso a 35-40 ºC, por 40-45 minutos. PARA TODOS OS TRATAMENTOS • Após o período de incubação, separar o soro do coágulo por filtração a vácuo em pano, espremendo levemente para eliminar o soro. • Medir o pH do soro, pesar o coágulo formado e comparar a textura do coalho com o das outras equipes. • Avaliar, de forma aproximada (peso), qual o método que produziu a maior quantidade de coágulo. Resultados Trat Reagentes Peso (g) pH do soro Textura leite coágulo I HCl II EDTA + coalho III CaCl2 + coalho IV EDTA + HCl V Coalho Relatório em equipe 1) Anotar as características observadas para cada tratamento. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 53 2) Pesquisarsobre a caseína e como ela está envolvida na formação do coágulo do leite. Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) BOBBIO, F. O; BOBBIO, P. A. Química do Processamento de Alimentos. 3ª Ed. São Paulo: Varela, 2001. 3) ORDÓÑEZ, J. A. Tecnologia de Alimentos – Componentes dos alimentos e processos. Vol. 1. São Paulo: Artmed, 2004. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 54 PRÁTICA 14 – INFLUÊNCIA DE ADITIVOS E CALOR SOBRE O COÁGULO DO LEITE Fundamentação teórica A temperatura é um dos fatores que mais influencia na coagulação ácida do leite. Em baixas temperaturas (0 – 5 ºC), pode-se acidificar o leite até o pH de 4,6, sem que se produza a formação do coágulo; apenas será observado o aumento da viscosidade. Entretanto, as caseínas precipitam em pH tanto maior quanto mais elevada for a temperatura. Por exemplo: a 20 ºC, obtém-se a precipitação das caseínas em pH em torno de 4,6, enquanto que, a 40 ºC, a precipitação se produz em pH próximo a 5,2. A coalhada lática formada é porosa, frágil, pouco contrátil e difícil de dessorar. Esse tipo de coalhada predomina na elaboração de queijos moles. A coagulação enzimática é extremamente dependente da temperatura. A precipitação não ocorre em temperaturas inferiores a 10 ºC, é muito lenta entre 10-20 ºC, e sua velocidade aumenta a partir de 20 ºC, até chegar à viscosidade máxima entre 40-42 ºC, diminuindo, em seguida, até atingir 65 ºC. A temperatura influi ainda na dureza do gel, sendo esta diretamente proporcional àquela. Objetivos didáticos Verificar o efeito de diversos componentes sobre a textura do coágulo no leite. Material − 1 béquer de 2000 mL − 1 funil de Büchner de 20 cm − 3 béqueres de 250 mL − Filtro de pano ralo para Büchner − Bastões de vidro − 1000 mL de leite desnatado (não usar longa vida) − Banho-maria − 40 mL de HCl a 10 % − Estufa a 35-40oC − 20 mL de CaCl2 a 10 % pH 6,0 − Placa de aquecimento − 40 mL de coalho − Kitasato de 1000 mL − NaHPO4 cristalizado − 1 proveta de 50 mL − Citrato de sódio cristalizado − Papel de pH PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 55 Procedimento • Em um béquer de 2000 mL, adicionar 1 litro de leite sob agitação e 40 mL de solução de ácido clorídrico a 10 % (pH final de 3-3,5). • Ou, alternativamente, em um béquer de 2000 mL, adicionar 1 litro de leite sob agitação, 20 mL de solução de cloreto de cálcio a 10 % (pH final de 6,0-7,0) e 40 mL de coalho. • Homogeneizar e deixar à temperatura de 35-40 oC, por 40 minutos. • Filtrar a vácuo ou coar o coágulo obtido. • Lavar o coágulo com o mínimo de água e procurar retirar dele o máximo de água possível, por meio de leve pressão. • Dividir a massa em 3 porções iguais. Passar cada porção para um béquer de 250 mL. Adicionar em cada porção: 1) NaHPO4 aos poucos, agitando e aquecendo em banho-maria, até obter consistência pastosa e aspecto homogêneo. 2) Citrato de sódio aos poucos, agitando e aquecendo em banho- maria, até obter consistência pastosa e aspecto homogêneo. 3) Água em quantidade equivalente ao peso do coalho, agitando e aquecendo o coalho em banho-maria. • Deixar esfriar e comparar a textura dos produtos. Resultados Tratamentos Características observadas Coágulo + NaHPO4 Coágulo + citrato de sódio Coágulo + água COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 56 Questões 1) Relatar as características observadas para cada tratamento. 2) Por que o leite UHT não serve para a fabricação de queijos? Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) BOBBIO, F. O; BOBBIO, P. A. Química do Processamento de Alimentos. 3ª Ed. São Paulo: Varela, 2001. 3) ORDÓÑEZ, J. A. Tecnologia de Alimentos – Componentes dos alimentos e processos. Vol. 1. São Paulo: Artmed, 2004. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 57 PRÁTICA 15 – EXTRAÇÃO DE ÓLEO DE SEMENTES OLEAGINOSAS Fundamentação teórica Os lipídios são compostos insolúveis em água, porém solúveis em solventes orgânicos como éter etílico, éter de petróleo, clorofórmio, hexano etc. Os óleos e gorduras podem ser encontrados nas células de origem animal, vegetal ou microbiana. A diferença entre óleo e gordura está na sua forma física. As gorduras se apresentam na forma sólida, enquanto que os óleos, na forma líquida, à temperatura ambiente. Os óleos podem ser extraídos de duas fontes: sementes (girassol, milho, algodão, amendoim) e frutos (oliva e palma). Os azeites e óleos vegetais mais conhecidos e consumidos atualmente são os de girassol, milho, soja, oliva, arroz, uva, algodão, amendoim, gergelim e, ultimamente, os de cártamo e canola. Objetivos didáticos Proceder à extração de óleo de sementes oleaginosas. Material − 1 balão de fundo redondo de 250 mL − 1 extrator de Soxhlet de 250 mL − 1 balão de fundo redondo de 100 mL − 1 cartucho para Soxhlet − 1 adaptador para destilação à vácuo − Balança − 150 mL de hexano ou éter de petróleo PE 50-70 ºC − Manta de aquecimento elétrica ou banho de água − Sementes de amendoim, algodão ou gergelim − 200 g de semente moídas COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 58 Procedimento • Pesar entre 150-200 g de sementes (amendoim, algodão ou gergelim), previamente moídas, e colocar em um papel de filtro grampeado. Introduzir o envelope no aparelho extrator de Soxhlet, com balão de fundo redondo de 250 mL. • Despejar, no extrator de Soxhlet, volume suficiente de hexano para uma refluída e meia. • Colocar o condensador e aquecer o extrator em manta de aquecimento, regulando o aquecimento de maneira a obter 1 a 2 gotas de condensado por segundo, sobre o envelope. • Após ter conseguido pelo menos 9 a 10 passagens de solvente pelo envelope, retirar o balão do aquecimetno e colocar o adaptador apropriado para destilação à vácuo. Evaporar parcialmente o solvente à pressão reduzida. • Transferir a solução concentrada para um balão de fundo redondo de 100 mL, tarado. Continuar o processo, até completa eliminação do solvente. • Pesar o óleo e calcular o rendimento. Relatório em equipe 1) Calcular o rendimento do teor de óleo nas sementes e comparar com o descrito na literatura. 2) Pesquisar sobre o método de Soxhlet. Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) Livros sobre cereais. 3) BOBBIO, F. O; BOBBIO, P. A. Química do Processamento de Alimentos. 3ª Ed. São Paulo: Varela, 2001. 4) CECCHI, H. M. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. Campinas: Editora da Unicamp, 2007. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 59 5) ORDÓÑEZ, J. A. Tecnologia de Alimentos – Componentes dos alimentos e processos. Vol. 1. São Paulo: Artmed, 2004. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 60 PRÁTICA 16 - DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE PERÓXIDO Fundamentação teórica A rancidez oxidativa ocorre em lipídios que contêm ácidos graxos insaturados e que podem sofrer oxidação, degradação e polimerização por um mecanismo de radicais livres. Nesse processo, ocorre a reação do oxigênio atmosférico com as duplas ligações dos ácidos graxos insaturados, produzindo peróxidos e hidroperóxidos, que, por uma série de reações paralelas, geram compostos como aldeídos, cetonas, alcoóis e outros, responsáveis pelas características de produtos rancificados. São aceleradas por íons Fe+3 e Cu+2, luz e calor. A reação em cadeia pode ser iniciada pela adição do oxigênio singlet (1O2) a uma dupla ligação, originando-se um peroxi-radical, do qual resultarão novos radicais que poderão reagir com o oxigênio triplet (3O2) e continuar a reação em cadeia. O progresso da reação pode ser medido pela quantidade de peróxidos presentes no óleo, em função do tempo decorrido, admitindo que as demais variáveis, como pressão de oxigênio, relação volume e área de contato com o ar e a luz, temperatura e umidade, permaneçam constantes. A quantidade de peróxido pode ser medida por iodometria, pela capacidade dos peróxidos do óleo oxidarem o íon iodeto a iodo, sob condições rigidamente padronizadas. Ao valor obtido, denomina-seíndice de peróxido. Objetivos didáticos Determinar o índice de peróxido em óleos. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 61 Material − 4 placas de Petri de 9 cm − 0,5 g de BHT − 8 béqueres de 10 mL − 0,5 g de cloreto férrico ou cúprico − 2 provetas de 50 mL − 120 mL de clorofórmio − 8 erlenmeyers com tampa de 250 mL − 40 mL de ácido acético − 2 pipetas graduadas de 5 mL − solução de tiossulfato de sódio 0,01N − 1 bureta de 10 mL − óleo de soja livre de antioxidantes − 3 mL de óleo de soja rancificado − 8 mL de solução saturada de KI Procedimento Preparo das amostras • Pesar 4 amostras de 30 g de óleo de soja livre de antioxidantes, em placa de Petri e adicionar, a cada uma delas, os seguintes produtos: 1) 3 mL de óleo rancificado com alto teor de peróxidos 2) 0,5 g de BHT 3) 0,5 g de cloreto férrico ou cúprico 4) sem aditivos • Determinar o índice de peróxido na amostra 4 e colocar as quatro amostras em estufa com circulação de ar a 50-60 oC. • Determinar o índice de peróxido após 24 ou 36 horas e, pelo menos, mais 3 vezes, em um período de 7 dias. • Construir um gráfico para o índice de peróxido em função do tempo. Índice de peróxido • Pesar em duplicata entre 1,000 e 5,000 g de cada amostra. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 62 • Transferir as amostras quantitativamente, com a ajuda de clorofórmio (10-30 mL), para frascos de Erlenmeyers com tampa esmerilhada, de 250 mL de capacidade. • Juntar 5-10 mL de ácido acético glacial e 1-2 mL de solução saturada de iodeto de potássio. • Tampar e agitar os frascos durante exatamente 1 minuto. • Deixar 5 minutos ao abrigo da luz, juntar 40-75 mL de água e titular com a solução de tiossulfato de sódio 0,01 N até coloração amarelo palha. • Adicionar 3 gotas de amido 1 %, como indicador. • Prosseguir a titulação até total descoramento. • Realizar ensaio em branco, substituindo a amostra por água destilada. Cálculos Volume médio: 2 21 VVVm + = Considerando que o tiossulfato de sódio (Na2S2O3) reage com o iodo liberado pela reação dos peróxidos da amostra com HI, e que o branco libera iodo, caso os reagentes adicionados reajam entre si, então: Volume Na2S2O3 - Volume branco = V1 2 mols Na2S2O3 reagem com 1 mol de I2, logo: Nº mol Na2S2O3 = N. fc . V1 Nº mol Na2S2O3 = X N: normalidade do tiossulfato de sódio fc: fator de correção do tiossulfato de sódio 2 mols Na2S2O3 ----------------- 1 mol de I2 X------------------------ Y mmol de I2 1 mol de I2 é formado por 1 mol de peróxido, dessa forma: PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 63 1 mol de I2 ---------------------- 1 mol de oxigênio peroxídico Y mmol de I2-------------------- Z mmols de oxigênio peroxídico Z mmols de oxigênio peroxídico------------------ g de amostra A mmols de oxigênio peroxídico------------------ 1000g amostra 1 mmol de oxigênio peroxídico-------------------- 2 meq oxigênio peroxídico A mmols de oxigênio peroxídico----------------- B meq oxigênio peroxídico B = meq oxigênio peroxídico/kg amostra = índice de peróxido Relatório em equipe 1) Fazer o cálculo do índice de peróxido do óleo analisado. 2) Comparar o valor encontrado com o previsto pela legislação vigente. Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. 2) Site da ANVISA: www.anvisa.gov.br 3) ANDRADE, E. C. B. Análise de Alimentos – uma visão química da nutrição. São Paulo: Livraria Varela, 2006. 4) CECCHI, H. M. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. Campinas: Editora da Unicamp, 2007. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 64 PRÁTICA 17 – DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE SAPONIFICAÇÃO Fundamentação teórica O índice de saponificação pode ser definido como o nº de miligramas de hidróxido de potássio necessário para saponificar um grama de óleo, graxa, resina, etc. No índice de saponificação, ocorre a hidrólise provocada dos triglicerídeos em meio alcalino que, ao neutralizar os ácidos graxos, formam sabão. Essa determinação é importante para se distinguir diversas substâncias graxas, como óleos, ceras, resinas, etc. É utilizado para estimar o peso molecular médio dos ácidos graxos que constituem a gordura, pois um grama de gordura contém quantidade maior de ácidos graxos, se estes são de cadeia curta. Também serve para distinguir misturas de substâncias com partes não saponificávies. Objetivos didáticos Determinar o índice de saponificação em óleos. Material − Erlenmeyer 250 mL − Hidróxido de potássio 4 % − Refrigerantes de refluxo − Ácido clorídrico 0,5M − Banho-maria − Fenolftaleína − Bureta Procedimento • Pesar 1 a 2 g da amostra em erlenmeyer de 250 mL. • Com auxílio da bureta, adicionar 20 mL de KOH 4 %. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 65 • Adaptar ao balão um refrigerante de refluxo por 30 minutos. • Esfriar, adicionar 3 gotas do indicador fenolftaleína e titular com solução de HCl 0,5 M. • Em paralelo, realizar um ensaio em branco substituindo a amostra por água destilada. • A diferença entre os mL de ácido clorídrico gastos nas duas titulações é equivalente à quantidade de hidróxido de potássio consumida na saponificação. • Realizar o cálculo do índice de saponificação. Cálculos g fcBASI 28)(.. ⋅⋅−= em que: A = nº de mL de HCl 0,5 M gasto na titulação B= nº de mL de HCl 0,5 M gasto na titulação do ensaio em branco fc = fator de correção do HCl 0,5 M g = nº de gramas da amostra COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 66 PRÁTICA 18 – INFLUÊNCIA DO PH NAS CLOROFILAS, FLAVONÓIDES E BETALAÍNAS Fundamentação teórica A cor é um dos atributos mais importante de um alimento, pois é utilizada como critério para identificação e julgamento da qualidade do produto. A cor se deve à presença de pigmentos naturais, ou pode ser obtida pela adição de corantes. Os pigmentos naturais são normalmente agrupados em função de sua estrutura química: a) compostos heterocíclicos em estrutura tetrapirrólica (clorofila e hemecompostos) b) compostos de estrutura isoprenóide (carotenóides e xantofilas) c) flavonóides (antocianinas e antoxantinas) d) betalaínas (betacianinas e betaxantinas) e) taninos (hidrolisáveis e condensados) f) pigmentos quinoidais (antraquinonas) g) riboflavina (vitamina B2) Objetivos didáticos Observar a influência do pH na estabilidade de clorofilas, flavonóides e betalaínas. Material − 10 erlenmeyers de 50 mL − Beterraba − 2 tiras de papel de filtro de 3 X 6 cm − Suco de uva comercial − Repolho roxo − HCl concentrado − Espinafre − Hidróxido de amônio concentrado − Batata branca PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 67 Procedimento • Pegar 3 folhas de repolho roxo e espinafre e 3 fatias de batata branca e beterraba. • Na capela, colocar 10 mL de HCl concentrado em cinco erlenmeyers de 50 mL. • Colocar uma amostra de cada vegetal na boca de cada frasco e deixar durante 5 minutos. • Em outros cinco erlenmeyers de 50 mL, colocar 10 mL de hidróxido de amônio concentrado, colocar os vegetais e também deixar durante 5 minutos. • Reservar uma amostra de cada vegetal para ser utilizada como referência (controle). • Observar a mudança de cor de cada vegetal em relação às amostras controle. • Repetir a experiência usando tiras de papel de filtro de 3 X 6 cm embebidas em suco de uva comercial. • Anotar as características observadas. Resultados Características observadas Tratamentos repolho roxo espinafre batata branca beterraba suco de uva HCl conc. h i d r ó x i d o de amônio conc. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 68 PRÁTICA 19 – EFEITO DA ADIÇÃO DE OXIDANTES, SOLVENTES, ÁCIDOS E SAIS SOBRE OS CAROTENÓIDES E ANTOCIANINAS Fundamentação teórica Os pigmentos naturais pertencem a um grupo de substâncias com estruturas, propriedades químicas e físicas diferentes. São compostos instáveis, participam de diferentes reações e, em razão disto, a alteração de cor de um alimento é indicador das alterações químicas e bioquímicas possíveis de ocorrerem durante o processamento e estocagem.No amadurecimento, ocorre a destruição da clorofila, reduzindo a cor verde e permitindo o aparecimento das cores amarelo e roxa, de acordo com o tipo de fruta. Os carotenóides ocorrem em alimentos na forma de misturas simples de alguns compostos, ou como misturas muito complexas. São amplamente distribuídos na natureza, com cor variando de amarelo a vermelho. São lipofílicos, moderadamente estáveis ao calor e perdem a cor por oxidação. Sofrem oxidação na presença de luz, calor e de agentes pró-oxidantes que, quando ocorrida de forma intensa, resultará na quebra dos pigmentos e descoloração. São estáveis na faixa de pH da maioria dos alimentos (pH 3,0 a 7,0). Enzimas, como a lipoxigenase, catalisam a degradação oxidativa dos carotenóides. As antocianinas são pigmentos encontrados somente em vegetais. Estão presentes em quase todas as plantas superiores e são pigmentos dominantes em muitas flores e frutas, podendo apresentar cores que variam de vermelho intenso ao violeta e azul. A estrutura da molécula antocianina apresenta efeito pronunciado na intensidade e estabilidade da cor. São pigmentos instáveis, apresentando maior estabilidade em condições ácidas. A cor do pigmento e sua estabilidade são fortemente influenciadas pelos substituintes da aglicona. Objetivos didáticos Verificar a ação de agentes oxidantes, solventes, ácidos e sais na estabilidade de carotenóides e antocianinas. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 69 Material − 10 pipetas de 5 mL − Centrífuga − 1 pipeta de 2 mL − Pano para filtração − 9 tubos de ensaio de 10 X 150 cm − 40 mL de suco de cenoura − Bastões de vidro − 40 mL de suco de uva − 1 béquer de 25 mL − 5 mL de éter de petróleo − Papel de pH − 5 mL de água oxigenada 100 vol. − Estante para tubos de ensaio − Hidróxido de sódio 0,1 N − 5 mL de solução de bixina em hidróxido de sódio 1N − 5 mL de soluções a 5 % de: ácido clorídrico, bissulfito de sódio, cloreto férrico, sulfato de alumínio, albumina − Liquidificador Procedimento • Preparar 100 mL de suco de uva e 100 mL de suco de cenoura, usando liquidificador ou centrífuga doméstica. • Coar os sucos em um pano e centrifugá-los a 2500 rpm por 10 minutos, para eliminar as partículas do vegetal. • Em lugar do suco de cenoura, podem ser usadas suspensões de α e β-caroteno ou de bixina. • Usar 5 mL de cada suco para os ensaios seguintes. • As alíquotas de cada suco deverão ser misturadas com 5 mL dos seguintes reagentes: soluções a 5 % de ácido clorídrico, bissulfito de sódio, cloreto férrico, sulfato de alumínio, albumina; éter de petróleo e água oxigenada 100 volumes, seguida de 5-6 gotas de hidróxido de sódio 0,1N ou até pH 8-9. • Para cada suco, fazer um padrão misturando 5 mL de suco e 5 mL de água. • Homogeneizar os sistemas e comparar o comportamento dos dois sucos em relação aos diversos aditivos. • Voltar a observar após 1 hora. COLEÇÃO FUNDAMENTUM • N. 52 70 Resultados Características observadas Tratamentos suco de uva suco de cenoura Ácido clorídrico Bissulfito de sódio Cloreto férrico Sulfato de alumínio Albumina Éter de petróleo Água oxigenada 100 volumes + hidróxido de sódio 0,1N Após 1 Hora Ácido clorídrico Bissulfito de sódio Cloreto férrico Sulfato de alumínio Albumina Éter de petróleo Água oxigenada 100 volumes + hidróxido de sódio 0,1N Questões 1) Anotar as características observadas. 2) Quais pigmentos dão a cor ao suco de uva e ao suco de cenoura? 3) Explique o motivo das diferenças de solubilidade dos pigmentos em éter de petróleo. Sugestão de Bibliografia 1) Internet: sites de busca. PRÁTICAS EM QUÍMICA DE ALIMENTOS 71 2) BOBBIO, F. O; BOBBIO, P. A. Química do Processamento de Alimentos. 3ª Ed. São Paulo: Varela, 2001. 3) RIBEIRO, E. P.; SERAVALLI, E. A. G. Química de Alimentos. 2ª Ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2007.
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