Escurecimento

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Escurecimento não enzimático
A cor dos alimentos é um importante atributo para a escolha do consumidor. O
escurecimento é desejável em alguns alimentos pela cor e pelo aroma produzidos (como nos casos do pão e carne assada), mas, é indesejável em outros (como no tratamento térmico de leite).
Escurecimento
Escurecimento oxidativo ou enzimático – não envolve carboidratos
O escurecimento que normalmente ocorre em frutas e hortaliças durante o processamento ou quando sofre qualquer distúrbio, como descascamentos, cortes, amassamento e etc., é devido a ação das polifenoloxidades que reage com seu substratos, os compostos fenólicos, na presença de oxigênio. Esse processo geram pigmentos escuros denominados melanina. 
Escurecimento
Escurecimento oxidativo ou enzimático – não envolve carboidratos
As reações de escurecimento ocorrem nos alimentos durante o processamento e/ou armazenamento. Muitos alimentos são submetidos ao tratamento térmico para serem conservados, e o aquecimento pode levar a duas importantes reações na tecnologia de alimentos: a caramelização e a reação de Maillard, também denominadas de reações de escurecimento não-enzimático. 
Escurecimento não enzimático
As cores produzidas vão do amarelo pálido até o marrom escuro ou mesmo preto, dependendo do tipo de produto e da extensão da reação. São consideradas desejáveis, como por exemplo, as crostas do pão, bolo, bolachas, cerveja, calda de doces, batatas fritas, café e amendoim torrados etc. Em outros alimentos, no entanto, o escurecimento é indesejável e prejudicial como em laticínios tratados termicamente como leite UHT ou leite em pó. 
Estas reações têm impactos positivos em alguns alimentos, como no desenvolvimento da cor e do aroma da carne assada, café e pão, mas também levam a efeitos negativos, como o bloqueio ou a redução da biodisponibilidade de aminoácidos essenciais e da atividade de enzimas, formação de mutagênicos e formação indesejável de cor.
Escurecimento não enzimático
Nos últimos anos, um grande volume de estudos tem sido levado a efeito visando o conhecimento dessas reações, que são extremamente complexas, e apesar disso, muitos dos seus caminhos ainda são desconhecidos, principalmente quanto aos últimos estágios de formação dos pigmentos marrons, as melanoidinas. 
Tipos de escurecimento não enzimático
Sabe-se que há pelo menos três vias ou mecanismos de escurecimento:
Reação de Maillard
Caramelização
Oxidação do ácido ascórbico
O fenômeno de que os alimentos escurecem à medida que são aquecidos é provavelmente conhecido desde a descoberta do fogo, há mais de 300 mil anos. As reações químicas que resultam nesse fenômeno foram primeiramente descritas em 1912 pelo bioquímico francês Louis-Camille Maillard, que publicou o primeiro estudo sistemático mostrando que aminoácidos e açúcares redutores iniciam uma complexa cascata de reações durante o aquecimento, resultando na formação final de substâncias marrons chamadas de melanoidinas
Reação de Maillard
A reação de Maillard pode ser resumidamente descrita através do seguinte esquema:
Reação de Maillard
Fatores: Reação de Maillard
Ao longo do processo são formados compostos voláteis, tais como cetonas e aldeídos, que conferem o aroma característico aos produtos termicamente processados.
A ocorrência da reação em alimentos depende de vários fatores: temperaturas elevadas (acima de 40ºC), pH na faixa de 6 a 8 (preferencialmente alcalino), umidade relativa de 30% a 70%, presença de íons metálicos de transição como Cu2+ e Fe2+, que podem catalisar a reação.
Além desses fatores, a composição do alimento também influência na ocorrência da RM. O tipo de açúcar redutor interfere na velocidade de reação com os grupamentos amina, sendo o açúcar redutor mais reativo a xilose, seguida de arabinose, glicose, maltose e frutose, indicando que as pentoses são mais reativas do que as hexoses.
Xilose
arabinose
glicose
frutose
Problemas: Reação de Maillard
Em termos nutricionais, essa reação provoca perda de certos aminoácidos (lisina, arginina, histidina e triptofano) e de valor nutritivo das fontes de proteínas e sob aspecto toxicológico está ligada à formação de compostos mutagênicos. 
Os PRM estão presentes em alimentos submetidos a qualquer tipo de tratamento térmico, incluindo alimentos fritos, assados em churrasqueiras, cozidos em forno convencional ou de micro-ondas, sendo a temperatura o parâmetro crítico relativamente a essa reação. Assim, métodos mais brandos de cozimento e com alta atividade de água, como preparações ensopadas e a vapor, geram teores menores de PRM. O teor de PRM em peito de frango, por exemplo, pode variar de 1.100kU/100g - quando cozido em cocção úmida - a 4.700kU/100g, quando frito.
A preparação frita atinge cerca de um terço da recomendação de ingestão desses compostos por diabéticos, a qual não deve ser ultrapassar 16.000kU por dia
Problemas: Reação de Maillard
Nos últimos 50 anos o consumo desses produtos aumentou cerca de cinqüenta vezes na dieta ocidental, em especial na alimentação de adolescentes, o que tem levado diversos autores a sugerir a necessidade de estabelecer limites de ingestão, ou, ainda, utilizar métodos culinários que reconhecidamente minimizem a formação desses compostos.
Problemas??? Reação de Maillard
Controle: Reação de Maillard
O procedimento mais utilizado no controle da RM é a aplicação de derivados de enxofre, por exemplo o sulfito, que vão interagir com o grupo carbonila impedindo a reação, ou então agem pela formação de compostos estáveis com os intermediários da reação. O controle também pode ser feito pelo abaixamento da temperatura, diminuição do pH (pH abaixo de 5,0), entre outros.
Caramelização
Reação de escurecimento que ocorre com açúcar sem a presença de aminoácidos ou proteínas. 
A caramelização é uma forma de pirólise: decomposição termoquímica onde se aquece o açúcar redutor até ele se fundir. Ao se fundir o açúcar, este perde água, e se transforma nos seus respectivos anidros. 
Caramelização
A reação é autocatalisada, pois a água formada acelera a reação. Durante todo o tempo da reação ocorrem desidratações e hidrólises, chegando ao final com predominância de ácidos como acético e fórmico, de aldeídos como o formaldeído e o HMF, diacetil, carbonilas e grupos enólicos. Estes compostos são responsáveis pelo aroma porque são voláteis e os produtos de polimerização pela cor (melanoidina).
Caramelização
Há muitas controvérsias no que diz respeito aos valores do ponto de derretimento (intervalo grande de 160 a 191ºC) do açúcar com pureza elevada. Pesquisadores estudaram esse assunto e chegaram à conclusão de que o ponto de fusão (amolecimento) do açúcar (sacarose alto gp) é de aproximadamente 189ºC. Contudo, o processo de caramelização (mudança de cor) começa a surgir ainda em 154ºC, sendo que a formação de compostos mais complexos, quando há a formação da cor amarela, inicia-se em 180ºC. 
O açúcar passa de tons bem claros de amarelo, transformando-se para um durado característico até chegar a uma cor negra intensa, quando a temperatura atingir cerca de 210ºC. Esse processo de formação de carbono puro segue até aproximadamente 600ºC
A cor do caramelo ganhou primeiramente importância comercial como aditivo em produtos de cervejaria (por exemplo, cerveja escura) e como um aditivo de cor para o conhaque. Em 1858, o químico M. A. Gelis foi autor do primeiro estudo publicado sobre a cor do caramelo. Seu trabalho indicou que a caramelização da sacarose contém três produtos principais: um produto da desidratação, a caramelana (C12H18O9) e dois polímeros, caramelen (C36H50O25) e caramelin (C96H102O51).
Caramelização
Os monossacarídeos são os principais substratos para a reação, entretanto, os oligossacarídeos e polissacarídeos devem ser hidrolisados para monossacarídeos. O aumento da temperatura e do pH acelera a reação, sendo que a pH 8,0 a reação é dez vezes mais rápida que a pH 5,9. 
Tipos de caramelos
Dentre os diversos tipos de corantes, os caramelosestão entre os mais utilizados pelas indústrias de alimentos. São utilizados para conferir cor escura a alimentos e bebidas. Existem quatro categorias de corante caramelo: caramelo I, Caramelo II, Caramelo III e Caramelo IV. A diferença entre eles é o processo de fabricação
Cervejas e bebidas alcoólicas
Panificação, xaropes e pudins
Bebidas cola, doces e rações
Os corantes caramelos III e IV são fabricados com amônia (processo amônia) que leva à formação de 4-metil-imidazol, substância que tem sido associada com o desenvolvimento de câncer, particularmente no intestino e pulmão. Adulto = 3mg de 4-metilimidazol/dia.
Cerveja
Duas importantes reações químicas são responsáveis pela cor da cerveja, a reação de Maillard e a caramelização. O produto, de ambas as reações, além de conferir cor à cerveja, também adiciona sabores e aromas desejáveis e característicos aos estilos. 
		Requerimento de NH2	pH ótimo	Produto final	Temperatura ideal (ºC)
	Reação de 
Maillard	Sim	>7,0	Melanoidinas	100-150
	Caramelização	Não	3,0 a 9,0	Caramelo (melanoidinas)	150-200
Maillard x Caramelização