CARBOIDRATOS Profa. M.e. Ingrid Graça Ramos
CARBOIDRATOS Profa. M.e. Ingrid Graça Ramos
CARBOIDRATOS
São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas ou, então, substâncias que, por hidrólise, liberam estes compostos;
Fórmula geral: [(CH2O)]n, sendo n 3;
Compostos orgânicos formados por carbono, hidrogênio e oxigênio;
Também denominados glicídios, hidratos de carbono, glucídeos;
Principal fonte de energia (50 a 60% de uma dieta equilibrada), facilmente digeridos e disponíveis nos alimentos;
1ª reserva de energia (armazenada na corrente sanguínea, fígado e músculo) requerida pelo organismo.
Além de C, H e O, alguns carboidratos apresentam N, P ou S;
Funções Bioquímicas dos Carboidratos
•Energética (oxidação da glicose)
•Reserva alimentar (amido e glicogênio)
•Estrutural (celulose e quitina)
•Genética (pentoses fazem parte do DNA e RNA)
Propriedades dos Carboidratos nos Alimentos
•Nutricional
•Adoçante
•Matéria-prima para produtos fermentados
•Principal constituinte dos cereais
•Propriedades reológicas dos alimentos de origem
vegetal
•Reação de escurecimento em muitos alimentos
CLASSES DEFINIDAS PELO NÚMERO DE UNIDADES DE AÇUCAR
Monossacarídeos Consistem de uma única unidade de poliidroxialdeído ou cetona Oligossacarídeos Consistem de pequenas cadeias de unidades monossacarídicas unidas entre si por ligações covalentes Polissacarídeos Consistem de longas cadeias com centenas de unidades monossacarídicas
CLASSES DEFINIDAS PELO NÚMERO DE UNIDADES DE AÇUCAR
Monossacarídeos
Dissacarídeos
• Possuem sabor
doce
(edulcorantes)
• Geralmente
sólido cristalino
e incolor
Oligossacarídeos
Polissacarídeos
• Nãopossuem
sabor doce
• Alteram
propriedades
físicas
MONOSSACARÍDEOS Cadeia não ramificada de átomos de carbono unidos entre si por ligações simples: Um dos átomos de carbono é unido a um átomo de oxigênio
por dupla ligação formando um grupo carbonila; Cada um dos demais átomos de carbono está ligado a um
grupo hidroxila.
Aldose Quando o grupo carbonila está na extremidade da cadeia
Cetose Quando o grupo carbonila estiver em qualquer outra posição na cadeia, que não seja extremidade
Possuem a mesma fórmula molecular e também a mesma fórmula estrutural plana, diferenciando apenas nas fórmulas estruturais espaciais
Ocorre em compostos formados por moléculas assimétricas
Carbono assimétrico C* átomo de carbono que está ligado a 4 radicais diferentes entre si
Enantiômeros: estereoisômeros com imagens especulares
Diasteroisômeros: Isômeros que não se sobrepõem e nem são imagens especulares uns dos outros
D-açúcar Quando o grupo OH do C* mais distante do C da carbonila projeta-se para a direita na fórmula de projeção
L-açúcar Quando o grupo OH do C* mais distante do C da carbonila projeta-se para a esquerda na fórmula de projeção
Estereoisomeria ou Isomeria Espacial
Estereoisomeria ou Isomeria Espacial Glicose L ou D?
Qual o C* mais distante do C da carbonila?
C6H12O6
1
2
3
4
5
6
H
C4H9O4
CHO
C2 OH OH
C3H7O3
C2H3O2
C3 H
H
C2H5O2
C3H5O3
C4 OH H
CH2OH
C3H5O3
C5 OH H
OH
C5H9O5
C6 H
Estereoisomeria ou Isomeria Espacial Epímero: diasteroisômeros que se diferem uns dos outros na
configuração em somente um C*
1 e 2 são enantiômeros
1 e 3 são diasteroisômeros
2 e 3 são epímeros
Isomeria Óptica
Substância opticamente ativa: é aquela que desvia o plano da luz polarizada Necessário apresentar carbono assimétrico (C*) ou quiral
Destrógiros: quando o desvio para a direita
Levógiros: quando o desvio para a esquerda
MONOSSACARÍDEOS Açúcares simples possuem somente uma molécula elementar
Forma mais simples de carboidratos, com reduzido número de átomos de carbono em sua molécula
O "n" da fórmula geral (CnH2nOn) pode variar de 3 a 7 Trioses Tetroses Pentoses Hexoses Heptoses
São relativamente pequenos, solúveis em água e não sofrem hidrólise
Os monossacarídeos com 5 ou mais átomos de C ocorrem quando em solução como estruturas cíclicas ou em anel; nestas o grupo carbonila não está livre, mas formando uma ligação covalente com um dos grupos hidroxilas existentes ao longo da cadeia;
MONOSSACARÍDEOS – Estruturas Cíclicas
Apresentam duas estruturas espaciais possíveis (isômeros α e ), uma das quais se transforma na outra durante a dissolução, até que um estado de equilíbrio, onde ambas as estruturas coexistem, seja alcançado
Monossacarídeos com mais de 5 átomos de carbono
Consiste na mudança gradativa da rotação óptica até alcançar um ângulo de equilíbrio;
MUTARROTAÇÃO
Glicose – Estruturas Cíclicas
SOLUÇÃO AQUOSA
- D - Glicose
1
2 3
4
5
6
- D - Glicose
1
2 3
4
5
6
63,6% 36,4%
1%
MONOSSACARÍDEOS – Estruturas Cíclicas
A ciclização acontece como resultado de interação entre carbonos distantes, tais como C-1 e C-5, para formar um hemiacetal; ou interação entre C-2 e C-5 para formar um hemicetal
O carbono carbonílico torna-se um novo centro quiral carbono anomérico
O açúcar cíclico pode assumir 2 formas diferentes: e , denominados anômeros
O grupo hidroxila ligada ligado ao carbono anomérico hidroxila anomérica ou hidroxila redutora
- D - Glicose - D - Glicose
1
2 3
4
5
6
1
2 3
4
5
6
Para um açúcar D, o grupo à direita de um C na projeção de Fischer fica dirigido para baixo na projeção de Haworth e vice-versa O grupo terminal (-CH2OH) é sempre apontado para cima
CICLIZAÇÃO DA FRUTOSE
D - Frutose
α – D - Frutose – D - Frutose
MONOSSACARÍDEOS Reação de Óxido-Redução
Açúcares redutores: açúcares capazes de reduzir agentes oxidantes
Na reação de açúcar com agentes oxidantes, o açúcar é oxidado no grupo carbonila e o agente oxidante é reduzido
Açúcares que apresentam a hidroxila livre no C-1 são bons agentes redutores extremidade que contém o grupo –OH extremidade redutora
Todos os monossacarídeos são redutores
MONOSSACARÍDEOS
Carboidrato Importância biológica
Trioses (C3H6O3)
Gliceraldeído Composto intermediário da glicólise
Diidroxiacetona Participa da glicólise e do ciclo de Calvin
Pentoses (C5H10O5)
Ribose Matéria-prima para a síntese do ácido ribonucleico (RNA)
Desoxirribose Matéria-prima para a síntese do ácido desoxirribonucleico (DNA)
Hexoses (C6H12O6)
Glicose Molécula mais utilizada pelas células para obtenção de energia
Frutose Função energética
Galactose Constitui a lactose do leite. Função energética
MONOSSACARÍDEOS
Glicose
•Pouco encontrado em estado livre nos
alimentos
•Entram na composição de vários
outros açúcares
•Usada pelo tecido de plantas e animais
para obter energia rápida
MONOSSACARÍDEOS
Frutose
• Presente no mel e nas frutas
• Participa na composição da
sacarose
• Mais doce dos açúcares
simples
MONOSSACARÍDEOS - FRUTOSE
56,8 % é frutose 43,2% são outros açúcares
MONOSSACARÍDEOS
Galactose
•Entra na composição da
lactose
•Não ocorre livre na natureza
•Liberada durante a digestão
OLIGOSSACARÍDEOS
São polímeros compostos de resíduos de
monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas, em
número que variam de duas até, aproximadamente, dez
unidades;
Mais importantes: dissacarídeos
Maltose obtido pela hidrólise do amido
Celobiose obtido pela hidrólise da celulose
Lactose
Sacarose Encontrados livres na natureza
DISSACARÍDEOS São pares de monossacarídeos ligados
A glicose é o principal componente dos dissacarídeos
Carboidrato Monossacrídeos
constituintes Importância biológica
Dissacarídeo
Sacarose Glicose + Frutose Abundante na cana-de-açúcar e beterraba. Função energética.
Lactose Glicose + Galactose Encontrada no leite. Função energética.
Maltose Glicose + Glicose
Encontrada em alguns vegetais, provém também da digestão do amido pelos animais. Função energética.
Apenas lactose e sacarose são encontradas livres na natureza!
DISSACARÍDEOS - Ligação Glicosídica Um açúcar com um grupo OH ligado a um C anomérico pode
reagir com outra hidroxila para formar uma ligação glicosídica (R-C-R’);
A ligação glicosídica, ao ser formada, imobiliza por definição uma função carbonila, que passa a se ligar com o álcool primário de outro composto conhecido como fração aglicona; quando essa aglicona é um monossacarídeo caracteriza-se a estrutura de um dissacarídeo;
As ligações glicosídicas podem ter várias formas, pois o C anomérico de um açúcar pode estar ligado a qualquer um dos grupos OH de um segundo açúcar para formar uma ligação ou glicosídica.
Os grupos OH são numerados e o esquema de numeração segue o dos átomos de C nos quais estão ligados;
A notação para a ligação glicosídica especifica qual forma anomérica do açúcar ( ou ) é a que está envolvida na ligação e também quais átomos de C estão ligados.
DISSACARÍDEOS - Ligação Glicosídica
DISSACARÍDEOS - Maltose
Dissacarídeo formado por -D-glicose + -D-glicose (Ligação
14) ou -D-glicose + α-D-glicose (Ligação α 14)
Mutarrotação
Açúcar redutor (contém um grupamento anomérico livre)
Elemento básico da estrutura do amido, podendo ser obtida por
hidrólise ácida ou enzimática (maltase)
É usada na indústria de alimentos em fórmulas para alimentação
de crianças e outras bebidas (cerveja)
DISSACARÍDEOS - Lactose
Dissacarídeo formado por -D-Galactose + D-Glicose (Ligação -1,4)
D-Glicose pode ser α ou Mutarrotação
Açúcar redutor (contém um grupamento anomérico livre)
Açúcar comum do leite
Hidrolisada por -galactosidase
É o menos doce dos dissacarídeos, aproximadamente 1/6 da doçura
da sacarose
Dissacarídeo mais comum: cana-de-açúcar, beterraba, mel
Formado por -D-glicose + -D-frutose
Ligação 12 Açúcar não redutor
(comprometimento das duas funções anoméricas), apesar da glicose e a frutose serem redutores
Não apresenta mutarrotação Hidrolisada por -glucosidade e
invertase: ligação glicosídica é -D-glucose - -D-frutose
O produto resultante da hidrólise possui rotação inversa à da
sacarose:
Sacarose + H2O Frutose + Glicose H+ ou enzima
[]D = +66,5 []D = -94,2 []D = +52,5
A sacarose, formada por glucopiranose mais frutofuranose
possui uma rotação ótica positiva de 66,5°, quando é
hidrolisada libera para o meio a glucopiranose, que possui
uma rotação ótica positiva de 52,5°, e a frutofuranose. A
frutofuranose imediatamente converte-se na forma
piranosídica, mais estável, que possui uma rotação ótica
negativa de -92,4°. De forma que a rotação ótica inverte de
positiva, na sacarose, para negativa na sacarose hidrolisada.
Em função desse fato, a sacarose hidrolisada é conhecida por
açúcar invertido.
INVERSÃO DA SACAROSE
INVERSÃO DA SACAROSE
A ligação glicosídica da sacarose é excepcionalmente sensível à hidrólise, a qual ocorre mesmo sob condições fracamente ácidas a baixas temperaturas e com pequenos filmes de água;
Sacarose
Glicose
Frutose
hidrólise Açúcares
redutores
Reações de escurecimento
Produção de cores
Produção de odores
A água pode ser gerada por decomposição térmica e reações de condensação de dissacarídeos, promovendo sua hidrólise em um estado aparentemente seco.
INVERSÃO DA SACAROSE:
A sacarose é hidrolisada por
ácidos diluídos ou enzimas,
resultando na reação do “açúcar
invertido”.
Consequência: O xarope de
açúcar invertido reúne:
Elevada solubilidade da frutose
aumenta seu poder
edulcorante (sabor doce)
Difícil cristalização da glicose
vasto uso na indústria alimentícia
Implicações na produção de açúcar: impede a cristalização
POLISSACARÍDEOS
Macromoléculas naturais que ocorre em quase todos os
organismos vivos
Condensação de muitas unidades de monossacarídeos,
unidas entre si por ligações glicosídicas
Funções:
Estrutura das paredes celulares de plantas superiores
(celulose, hemicelulose, pectina) ou de animais (quitina,
mucopolissacarídeos)
Reservas metabólicas de plantas (amidos, dextranas) e de
animais (glicogênio)
Protetoras de plantas, devido à sua capacidade de reter
grandes quantidades de água (agar, pectinas e alginatos)
POLISSACARÍDEOS - Propriedades Solubilidade
Fibras dietéticas motilidade intestinal correta
Coesão, textura e palatabilidade
Maioria ingeridos na dieta são insolúveis
Celulose, hemilose
Solúveis ou dispersáveis em água
Capacidade espessante e geleificante
Viscosidade Permite o preparo de alimentos
com formas e texturas específicas
Grupos hidroxila podem estabelecer pontes de hidrogênio com as moléculas de água
Molécula de polissacarídeo pode
estar totalmente solvatada
Totalmente dissolvida na água
Peso molecular ↑ Solubilidade ↓
POLISSACARÍDEOS - Propriedades
Forma dos polissacarídeos
Relacionada com a força de estabelecimento das ligações glicosídicas União pouco rígida flexibilidade da molécula
Diversas conformações
Cargas superficiais Polissacarídeos lineares um tipo de carga iônica, sempre negativa, resultante da ionização do grupo hidroxila forças de repulsão conformação linear
POLISSACARÍDEOS - Propriedades
Viscosidade
Polissacarídeos moléculas grandes Soluções viscosas
Forma da molécula Tamanho da molécula Conformação que adota na solução
Polissacarídeos em solução
Moléculas giram livremente
Volume efetivo
Polissacarídeos linear Volume efetivo Chocam-se
Fricção ↑ viscosidade ↑ consumo de energia
Polissacarídeos ramificado Volume efetivo
↓ viscosidade ↓ consumo de energia
POLISSACARÍDEOS - Propriedades
Polissacarídeos em solução
Crioprotetores
Evita ou controla a formação de cristais
↑ Viscosidade ↓ Ponto de congelamento
Mobilidade das moléculas de H2O limitada
↓ Cristalização
Aplicação em alimentos congelados
Conservam as características estruturais e de textura
POLISSACARÍDEOS - Classificação
Homopolissacarídeos ou Homoglicanas
Heteropolissacarídeos ou Heteroglicanos
POLISSACARÍDEOS - Nomenclatura
Glicose Glicanas Manose Mananas Xilose + Arabinose xiloarabinanas
Homoglicanas Heteroglicanas
Glicanas (amilose,
amilopectina, glicogênio,
etc.)
Frutanas (inulina, levanas de
bactérias)
Galacturonanas (ácido
péctico)
Galactanas (carragenana)
Glucosaminanas (quitina) Xilanas (rodimenana)
POLISSACARÍDEOS – Aditivos em Alimentos
Qualquer ingrediente adicionado intencionalmente aos alimentos, sem o propósito de nutrir, com o objetivo de modificar as características físicas, químicas, biológicas ou sensoriais, durante a fabricação, processamento, preparação, tratamento, embalagem, acondicionamento, armazenagem, transporte ou manipulação de um alimento.
Polissacarídeos podem atuar como aditivos, com as seguintes funções: Espessante Geleificante Estabilizante Emulsificante
POLISSACARÍDEOS – Aditivos em Alimentos
Espessantes:
Substância que aumenta a viscosidade de um alimento. Ou ainda,
funcionalidade referente à viscosidade, a qual consiste na
resistência em fluir de um líquido.
Geleificante:
Substância que confere textura através da formação de um gel. O
gel é um sistema bifásico constituído por uma rede
macromolecular tridimensional sólida que retêm entre suas malhas
uma fase líquida. Todos os hidrocolóides solúveis em água
proporcionam aumento da viscosidade, porém poucos possuem a
capacidade de formar gel
Hidrocolóide: substâncias que, quando dissolvidas ou dispersas em água, formam soluções ou dispersões viscosas
POLISSACARÍDEOS – Aditivos em Alimentos
Estabilizante:
Substância que torna possível a manutenção de uma dispersão
uniforme de duas ou mais substâncias imiscíveis em um alimento
Favorece e mantém as características
físicas das emulsões e suspensões
Emulsificante:
Apresentam um segmento em sua molécula com propriedades
hidrofílicas e outro segmento lipofílico
Compatibiliza misturas de água com óleo
Todo emulsificante é um estabilizante, mas nem todo estabilizante é um emulsificante
POLISSACARÍDEOS - Homopolissacarídeos
A mais importante reserva de nutrição de todas as plantas
Variação de acordo com as espécies vegetais e grau de
maturação
Influenciam a viscosidade e o poder de formação de gel
Estrutura do amido: amilose e amilopetina
AMIDO
Grânulos depositado nos cloroplastos das células
AMIDO - Amilose É um polissacarídeo não ramificado que apresenta configuração helicoidal
Cadeias longas não ramificadas
(Glicose α 14)n – 350 à 1000
Corresponde de15 à 20% da
molécula de amido
PM até 500.000
AMIDO - Amilose
AMIDO - Amilopectina Alto peso molecular
Muito ramificada menos hidrossolúvel que a amilose Aproximadamente 80% dos polissacarídeos existentes
no grão de amido
(Glicose α 14)n – linear – 20 à 30 unidades Glicose α 16 – ramificações
AMIDO
Amilose Amilopectina
Grânulo de amido
(em paralelo, ligadas por pontes de hidrogênio)
Regiões cristalinas e micelas amorfas
Gelatinização do amido
Umidade natural do amido 12 à 14%
amido
Praticamente insolúvel
amido
Solubilidade ↑
Gelatinização do amido
↑ T penetração da água na região amorfa
↑↑T penetração da água na região microcristalina rompimento das ligações entre as cadeias de amilose e amilopectina intumescimento soluções viscosas
↑↑↑T degradação do amido
Ponto de gelatinização ou Temperatura de gelatinização
Faixa de gelatinização
↑ T
↑ susceptibilidade ao ataque de enzimas que hidrolizam o amido
Grânulos inchados são facilmente quebrados ou desintegrados nos processos de moagem ou agitação intensa
Soluções de amido gelatinizada
Formação de ligações intermoleculares
↓ T e ↑ [amido]
Retrogradação do amido
Zonas cristalinas Liberação de moléculas de H2O (sinérese)
Redução do volume Aumento da firmeza do gel Sinérese Irreversível
Fatores:
Tipo do amido
Concentração
Temperatura
Tempo de armazenamento
pH
Processo de resfriamento
Presença de outros compostos
Amidos Modificados
Por que modificar os amidos ? Novas exigências do processamento de alimentos
Alimentos instantâneos: capacidade espessante à frio
Bebidas: solubilidade à frio
Alimentos infantis: estabilidade às altas temperaturas
Molhos para salada, maionese, temperos: estabilidade em baixos pH
Alimentos congelados: estabilidade a congelamento/descongelamento
Alimentos a serem aquecidos em forno de microondas: resistência à tratamento térmico, baixa sensibilidade à migração de água
Alimentos fritos: regulador da absorção de óleo
AMIDO Apesar da grande variedade e larga distribuição do amido na natureza, o número das maiores fontes para produção industrial de amido é comparativamente pequena
Amidos comerciais:
Tubérculos:batata Raízes: mandioca, batata-doce Cerne: sagú
Cereais comuns: milho, trigo, sorgo e arroz
Amidos waxy: obtidos de cereais, mas com propriedades similares aos amidos de raízes
Amido de
cereais
75% amilopectina
25% amilose
Amido ceroso
(waxy)
80 – 100%
amilopectina
Modificação genética
temperatura de gelatinização
viscosidade à quente
baixa estabilidade em alta temperatura
baixa retrogradação
alimentos conservados sob
refrigeração
produtos em que se necessita de
pastas claras
base para modificação química
Pré-gelatinização
Modificação física Após gelatinização o amido é seco e pulverizado
Dispersável em água fria Forma gel sem aquecimento
Usos: pudins, sopas instantâneas, recheios de bolo (nos quais o cozimento não é utilizado); como espessantes em recheio, molhos e sopas.
Amidos Modificados
Amidos Modificados
Dextrinização
Modificação química
Resultante da hidrólise ácido do amido
Maior solubilidade em água fria Soluções menos viscosas Géis mais duros em temperaturas mais baixas
Usos: balas de goma e confeitos
Oxidação
Modificação química
O amido é tratado com agente oxidante hidroxilas livres são oxidadas à carboxilas
Géis claros e moles
Amidos Modificados
Usos: Ligante em massas e recheios, formador de filme em cobertura de alimentos
Ligações cruzadas
Modificação química
Introdução de ligações éster nas hidroxilas entre as cadeias de amido
Evita que o grânulo aumente de volume Maior estabilidade ao calor e agitação Reduz sua tendência à ruptura
Amidos Modificados
Usos: alimentos infantis, temperos de saladas, coberturas
Amidos Modificados
POLISSACARÍDEOS - Homopolissacarídeos
Celulose
É a substância orgânica mais abundante na natureza;
É resistente às enzimas digestivas humanas;
Auxilia no bom funcionamento do intestino;
É encontrada exclusivamente nas plantas e compreende a parte estrutural das folhas, caules e raízes, sementes e cascas de frutas.
POLISSACARÍDEOS - Homopolissacarídeos
Celulose
Muitas cadeias se dispõe ordenadamente formando estruturas cristalinas, ligadas por pontes de hidrogênio
POLISSACARÍDEOS - Homopolissacarídeos
Celulose Regiões
cristalinas Regiões amorfas
Firmeza das fibras Capacidade de intumescimento
Hidrólise
Pequenas zonas cristalinas resistentes ao ácido
Celulose Microcristalina Agente não metabolizável Lubrificante Reologicamente ativo
Alimentos dietéticos de baixa caloria
Celulose Modificada
Carboximetilcelulose - CMC
É um polímero aniônico derivado da celulose
Obtida através da reação de Williamson
NaOH ClCH2-COONa
celulose
CMC substituição parcial dos grupos hidroxilas da glicose por –CH2-COOH
Solubilidade em água fria Moléculas mais curtas que a celulose que a originou Viscosidade gel transparente
Grau de substituição médio: 0,5-0,9 Grau de polimerização – no de vezes que a estrutura anelar é repetida DP ↑ viscosidade ↑ Uniformidade da substituição Pureza final do produto
Solução 2% 10 – 50.000 cps (20°C) Estável em pH 5-11 Viscosidade reversivelmente com a o T
Celulose Modificada - CMC Aplicações em alimentos
Em alimentos dietéticos: Auxilia no controle do apetite e retarda a absorção dos alimentos
Fabricação de diversos alimentos: Pães: estrutura esponjosa, suave e uniforme, sem perda da
firmeza Sorvetes:
inibe a formação de cristais Auxilia no encorpamento Auxilia na homogeneização (sistema água, ar, gordura) Por ser termoestável, garante ao sorvete maior
resistência às trocas bruscas de temperatura Achocolatados em pó, recheios, coberturas, misturas para
bolos
Celulose Modificada - CMC Aplicações em alimentos
Celulose Modificada - CMC Aplicações em alimentos
Celulose Modificada
Metilcelulose
NaOH CH3Cl
celulose
Metilcelulose R-ONa + CH3Cl R-OCH3 + NaCl
Grau de substituição: 1,6-2,0 grupos metoxilas/unidade de glicose
“Lower Critical Solution Temperature (LCST, temperatura acima da
qual o sistema apresenta uma separação de fases) entre 40 e 50°C
T TSC solúvel em água
T TSC insolúvel em água
Solução 2% 7.000 – 8.000 cps (20°C)
Estável em pH 3-11
Sais e açúcares diminuem a temperatura de geleificação
Utilizado como emulsificante em alimentos
Celulose Modificada
Metilcelulose
Diagrama de fases para uma solução de metilcelulose comercial (DS=1,8) a uma taxa de aquecimento de 1 ºC/min
T 50°C solução, independente da concentração
Sol
T 50°C Transição sol-gel, para algumas concentrações
Sol-Gel
T 70°C geleificação completa, para as concentrações indicadas
Gel
T 80°C precipitação Precipitado
O gel liquefaz-se quando arrefecido!
Celulose Modificada
Hidroxipropilmetilcelulose - HPMC
NaOH CH2Cl2
C3H6O (óxido de propileno)
celulose
HPMC
Grau de substituição: 0-3
Solúvel em água fria
Estável em pH 3-11
Geleifica a quente reversivelmente 75-85°C
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Pectina É um termo genérico para um grupo de polissacarídeos
presentes nas paredes celulares de plantas que produzem sementes
Funcionam em combinação com a celulose e hemicelulose, como material de cimentação intercelular
Lamela média
Parede primária
Parede secundária
Membrana celular
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Nomenclatura, função e ocorrência
Substâncias pécticas: consiste em todos os materiais que contém ácidos
poligalacturônicos em sua composição
Os grupos carboxílicos do ácido poligalacturônico podem estar
parcialmente esterificados por grupos metílicos e parcial ou
totalmente neutralizados por uma ou mais bases
Estruturas isoméricas da galactose Ácido galacturônico
Ácido galacturônico
Oxidação no carbono 6
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Nomenclatura, função e ocorrência
Protopectina: consistem na forma natural da pectina, quando associada à celulose, hemicelulose e lignina.
Encontram-se ligadas ao cálcio das paredes celulares pectato de cálcio pouco solúveis em água
A maior parte dos grupos carboxílicos estão esterificados
Em presença de ácidos diluídos formam os ácidos pectínicos ou pécticos, de diferentes tamanhos moleculares e composição
Presentes nos tecidos dos frutos imaturos
Maturação: por atividade enzimática, são transformadas em pectina ou ácido péctico, com uma consequente diminuição da rigidez da célula
Amadurecimento demasiado ou apodrecimento: decomposição em álcool metílico e ácido péctico
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Nomenclatura, função e ocorrência
Ácidos pécticos: são cadeias de ácidos galacturônicos totalmente livres
de metoxilas
São oriundos da ação das enzimas pectinametilesterase durante o
processo de amadurecimento remoção dos grupos metílicos
São pouco solúveis em água
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Nomenclatura, função e ocorrência
Ácidos pectínicos: termo usado para designar ácidos poligalacturônicos
que contém uma proporção insignificante de grupos metil éster
Obtidos a partir da hidrólise da protopectina pela ação das enzimas
poligalacturonases
Aparece nas plantas à medida que sua maturação avança
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Nomenclatura, função e ocorrência
Pectina: são ácidos pectínicos solúveis em água, com os grupos
carboxilas do ácido galacturônico variavelmente esterificados com
metanol
Encontrada em frutas em quantidade variável
conforme o tipo de fruta e estágio de maturação
Frutas cítricas e maçã ricas em pectina
A pectina da beterraba caracteriza-se por
possuir um grupamento acetil ao invés de
metoxílico
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina
Formação de gel
Grau de polimerização
Ausência de grupos
ligados
Conteúdo de grupos
metoxílicos
As pectinas presentes nas frutas são geralmente as de alta metoxilação
Aditivos: Espessante, Estabilizante, geleificante
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina
Pectinas com alto teor de metoxilas (ATM, 50%)
Pectinas com baixo teor de metoxilas (BTM, 50%)
Velocidade de geleificação ATM BTM
Interação hidrofóbica existente entre as moléculas de pectina ATM, devido ao seu alto grau de metilação
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Aplicação em alimentos
Iogurte líquido Sucos concentrados
Bebidas lácteas acidificadas Sorvetes de frutas
Formam geléia na presença de quantidade relativamente alta de açúcar e acidez
Classificação quanto à velocidade de geleificação:
Rápida 20 à 70s
Geléias
80% de pectinas de rápida geleificação – devido ao baixo pH
Geléias com partículas de frutas suspensas – geleificação rápida
para a fruta não decantar
Semi-rápida e lenta 180 à 250s
Pectinas com alto teor de metoxilas (ATM)
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Aplicação em alimentos
Geléia de Framboesa Zero HOMEMADE 200g
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Aplicação em alimentos
Pectinas com baixo teor de metoxilas (BTM)
Provém da modificação química da pectina com alto teor de metoxilas
Formam geléia na ausência de açúcar, porém na presença de certos íons
metálicos (Ca2+)
Pectinas BTM com grau de metilação abaixo de 7% não geleificam,
mesmo na presença de íons Ca2+
Geléias dietéticas Iogurtes Doces de leite
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Aplicação em alimentos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Aplicação em alimentos
Pectinas amidadas
Características semelhantes às pectinas de baixa metoxilação (BTM)
Vantagens em relação à pectina BTM:
Formação de géis mais firmes
Necessidade de menor teor de cálcio para geleificar
Maior flexibilidade à oscilações do teor de cálcio
São utilizadas em concentrações 10-15% inferiores às pectinas BTM
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Pectina – Aplicação em alimentos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos Ficocolóides
São polissacarídeos coloidais extraídos da parede celular de algas
Formam gel em solução aquosa
Geleificantes
Estabilizantes
Emulsificantes
Grande aplicação na indústria alimentícia
Parede celular das algas
Componente fibrilar formador do esqueleto da parede
Componente amorfo matriz na qual o componente fibrilar se encontra embebido
Composição variada
70% da massa seca da parede celular
Maior quantidade em Phaeophyta e Rhodophyta
Polissacarídeos comercialmente explorados: agaranas, carragenanas e ácido algínico
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Galactana extraída de algas vermelhas Rhodophyceae
Brasil Gracilaria verrucosa
Agar-Agar
Agarose
Fração geleificante
Molécula linear neutra
Cadeias repetidas de unidades
alternadas β-1,3 D-galactose e
α-1,4 3,6-anidro-L-galactose
Agaropectina
Fração não geleificante
Polissacarídeo sulfatado (3 – 10%)
composto de agarose (70%) e
porcentagens variadas de éster-
sulfato, ácido D-glucurônico e
pequenas quantidades de ácido
pirúvico
Agarose e agaropectina se diferenciam pela presença de restos de sulfato e piruvato
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Agar-Agar Insolúvel em água fria, mas dissolve-se completamente em água quente
(95 – 100°C)
Forma gel termorreversível já à 0,5% com o resfriamento, não-absorvível, não-fermentável e atóxico
Composição: fibras, sais minerais, celulose, anidrogalactose e pequena quantidade de proteínas
Adição de açúcares e dextrinas Força do gel ↑
Demonstra claramente os fenômenos: Sinérese: exsudação espontânea da água de um gel que está em
repouso Histerese: intervalo de temperatura entre as temperaturas de fusão e
geleificação A geleificação ocorre à temperatura muito abaixo da temperatura
de fusão Solução de agar-agar 1,5% forma um gel a ser resfriado para
uma temperatura de 32 à 45°; enquanto que a fusão não ocorre à temperaturas inferiores à 85°C
Produtos lácteos: sorvetes, pudins, flans, iogurtes, leites
fermentados, leite gelificado
Doces e confeitaria: balas de goma, marrom glacê, geléia de mocotó
Produtos cárneos: patês, produtos enlatados de peixe
Aditivos, atuando como espessantes e estabilizantes
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Agar-Agar – Aplicação em alimentos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas
Substância presente na parede celular e matriz intercelular dos tecido das algas marinhas vermelhas, da classe Rhodophyceae
Assim, como as agaranas, constituem um grupo de polissacarídeos formado por galactanas, mas são altamente sulfatadas e fortemente aniônicas excesso de carga negativa
Estrutura 15 – 40% de éster sulfato Formado por unidades alternadas de D-galactose e 3,6-anidro-
galactose (3,6-AG) unidas por ligações α-1,3 e β-1,4-glicosídica
Formam colóides e géis em meios aquosos em concentrações muito baixas Transparentes Termorreversíveis Ampla variedade de texturas
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas - Tipos
Tipos Kappa Iota Lambda Mu Nu
Posição e número de grupos éster sulfato Conteúdo de 3,6 -AG
Éster sulfato geleificação e temperatura de solubilização
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas - Tipos
Tipo Lambda 32 – 39% de éster sulfato
Não contém 3,6-AG Não forma gel na presença de íons Ca2+ e K+ Podem atuar como agentes espessantes à quente ou à frio
Tipo kappa 25 – 30% de éster sulfato
28 – 35% de 3,6-AG
Tipo Iota 28 – 35% de éster sulfato
25 – 30% de 3,6-AG
Formam gel termo-reversível na presença de íons Ca2+ e K+, através do seu refriamento
Agentes espessantes em produtos que se preparam em altas temperaturas
Obtenção de géis estáveis em água à temperatura ambiente, sem refrigeração
Agentes geleificantes
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas - Solubilidade Solubilidade em água
Todos os tipos de carragenas são solúveis em água quente Solubilidade em água fria
Somente tipo lâmbda é solúvel Sais de sódio do tipo kappa e iota são solúveis Sais de potássio e cálcio do tipo kappa e iota são insolúveis
Expansão considerável
Solubilidade em leite Todos os tipos de carragenas são solúveis em leite quente
Resfriamento geleifica a solução Solubilidade em leite frio
Tipo lâmbda é solúvel (devido à insensibilidade aos íons K+ e Ca2+) Tipo kappa e iota são insolúveis
Usadas para espessar ou geleificar soluções de leite frio quando usadas em conjunto com um fosfato tal como o tetra-sódio pirofosfato
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas - Solubilidade
Solubilidade em açúcar Todos os tipos de carragenas são relativamente insolúveis em soluções
concentradas de açúcar à temperatura ambiente Kappa e lâmbda solúveis em solução com até 65% de açúcar em
temperaturas superiores à 70°C Iota difícil dissolução em soluções concentradas de açúcar a
qualquer temperatura
Solubilidade em salmoura (solução de sal) Lâmbda e iota solúveis em solução concentrada (20-25% ) de sal a
altas temperaturas Kappa insolúvel
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas - Propriedades
Estável em pH neutro e alcalino pH hidrólise do polímero
Depois da formação do gel o gel é estável mesmo em baixos pH’s
viscosidade força de geleificação
Tixotropia Os géis aquosos de iota carragena, em baixas concentrações possuem
propriedades tixotrópicas podem ser fluidizados por agitação ou corte e voltam a recuperar
sua forma de gel elástico uma vez parados os esforços de agitação ou corte
Suspender partículas insolúveis como especiarias em molhos para saladas
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas - Propriedades
Interação com proteínas do leite
Forte interação eletrostática entre os grupos éster sulfato negativamente carregados da molécula da carragena com a micela de caseína do leite que possui regiões de forte carga positiva
Pontes entre grupos de éster sulfato da carragena com resíduos carboxílicos dos aminoácidos que compõe a proteína
Interação da carragena com proteínas do leite
Habilidade de formar gel
Retenção de água
Estabilização e geleificação de produtos lácteos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas – Aplicação em alimentos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas – Aplicação em alimentos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Carragenas – Aplicação em alimentos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Algina Substância presente na parede celular de algas marinhas pardas, da
classe Phaeophyta
É formado por 2 monômeros β-D-manuronila e α-L-guluronila
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Algina ou Ácido Algínico Possui cadeia polimérica linear constituídas essencialmente por 3 tipos
de blocos, de comprimento variável: Blocos constituídos por apenas por guluronilas -L-(1-4) ácido
gulurônico Blocos constituídos por apenas manuronilas -D-(1-4) ácido
manurônico Blocos constituídos por blocos alternando entre um e outro
monômero
v v
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Alginatos
O ácido algínico é insolúvel em água à temperatura ambiente
Solúvel em altas temperaturas
Comercialmente, são extraídas de algas e vendidas para a
indústria de alimentos, principalmente, sob a forma de
sais de sódio alginato de sódio
Sais de Ca, K, amônio também são utilizados
Solúveis em pH 3,5
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Alginatos Alginato em meio aquoso:
Solução coloidal viscosa Gel termo irreversível (não retorna ao estado
líquido com o calor) Em água gelada, quando certos sais divalentes
estão presentes (Ca2+) Quando o polímero é acidificado
transformado em ácido algínico Precipitado
Força iônica e pH do meio
Alginato de propilenoglicol Excelente espessante Obtido pela reação do óxido de propileno com ácido algínico
parcialmente neutralizado Solúveis até pH em torno de 2 Aumento do caráter lipofílico Perdem ou reduzem a capacidade de geleificar na presença de íons
Ca2+
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Alginatos – Aplicação em alimentos
Propriedades: Formação de géis Emulsões estáveis Retenção de água
Grande aplicação na indústria alimentícia
Estabilizante de emulsões em molhos
Espessante em sucos naturais
Geleificantes
Inibidores de sinerese
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Alginatos – Aplicação em alimentos
Emulsificante
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Alginatos – Aplicação em alimentos
Estabilizante
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Gomas
Moléculas de alto peso molecular com características ou hidrofílicas ou
hidrofóbicas, que usualmente, têm propriedades coloidais com capacidade
de produzir géis ao combinar-se com o solvente apropriado.
Ampla variedade de substâncias com características gomosas
Gomas – Ramo alimentício
Polissacarídeo ou seus derivados, obtidos de plantas ou por processamento
microbiológico, que ao dispersar-se em água fria ou quente, produzem
soluções ou misturas viscosas.
Exclui proteínas e polímeros sintéticos que podem ser usados como
gomas em aplicações práticas
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Gomas – Ramo alimentício
Polissacarídeo ou seus derivados, obtidos de plantas ou por processamento
microbiológico, que ao dispersar-se em água fria ou quente, produzem
soluções ou misturas viscosas
Extratos de algas marinhas (agar, carragenas e alginatos) Derivados celulose
Pectina
São gomas?
Extratos de sementes (locusta, guar) Exsudatos vegetais (arábica)
Microorganismos (xantana, gelana)
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Gomas – Propriedades
Capacidade de reter grande quantidade de água
Baixos índices de calorias
Acrescentam características de textura e sensação tátil bucal aos substitutos
de gordura
Auxiliam na estabilização de emulsões e suspensões de partícula
Controle da cristalização
Inibição de sinérese
Encapsulamente e formação de filmes comestíveis
Emulsificantes, Estabilizantes e Espessantes
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Locusta
Também conhecida como goma jataí, LGB e caroba
É um polissacarídeo neutro composto de manose e galactose em relação 4:1
É isolada de sementes de uma leguminosa da subfamília Caesalpinaceae
(ceratoniasiliqua)
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Locusta - Propriedades
Insolúvel em água fria
Desenvolve máxima viscosidade após aquecimento à 95°C e posterior
resfriamento
Isoladamente não forma gel, mas pode fazê-lo com xantana e carragena tipo
kappa
Estável em pH 3,5-11
Incorpora ar com facilidade
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Arábica
Também conhecida como goma acácia
Exsudato gomoso dessecado dos troncos e dos ramos da Acacia senegal ou
de outras espécies africanas de acácia
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Arábica - Estrutura
Constituída principalmente por arabina (mistura complexa de sais de cálcio,
magnésio e potássio do ácido arábico)
Ácido arábico hidrólise
L-arabinose
D-galactose
Ácido D-glucurônico
L-ramnose
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Arábica - Estrutura
Cadeia estrutura da molécula: unidades de D-galactopiranose em ligação 1,3
Algumas unidades de D-galactopiranose contém cadeias laterais na posição C-6, constituídas por 2 unidades de D-galactopiranose em ligação 1,6 terminadas por uma unidade de ácido glucurônico em ligação 1,6
Estrutura altamente ramificada moléculas compactas volume hidrodinâmico relativamente soluções pouco viscosas
12-15% de água
Várias enzimas ocluídas (oxidases, peroxidases e pectinases)
Podem causar problemas em formulações
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Arábica – Função emulsificante
Composto de 2 frações:
Fração 1: composta de polissacarídeos, os quais apresentam pouco ou
nenhum material nitrogenado, que não pode ser removida através de
purificação (70% da composição da goma)
Inibem a floculação e coalescência (de gotinhas de óleos) por
fenômeno de repulsão eletrostática e estérica
Tem a habilidade de agir como emulsificante para óleos essenciais e aromas
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Arábica – Função emulsificante
Tem a habilidade de agir como emulsificante para óleos essenciais e aromas
Fração 2: composta de moléculas de elevado peso molecular e proteínas
integrantes da estrutura
Cadeias de polipeptídeos hidrofóbicos adsorvem e ancoram as moléculas na superfície
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Arábica – Propriedades
Solúvel em água, gerando soluções claras que variam da coloração amarelo
muito pálido para laranja dourado, com pH de aproximadamente 4,5
Aquecimento prolongado da goma arábica leva à precipitação dos
componentes proteináceos influencia processo de emulsificação da goma
Facilita a reconstrução de produtos desidratados e de concentrados de aromas
Estável em condições ácidas
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Arábica – Aplicações em Alimentos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Arábica – Aplicações em Alimentos
Agente encapsulante
Óleos aromatizantes empregados em misturas em pó para
bebidas
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Arábica – Aplicações em Alimentos
Dissolução de essências cítricas em bebidas
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Xantana
É um polissacarídeo aniônico de alto peso molecular obtido por fermentação
pela bactéria Xanthomonas campestris
Altamente solúvel em água fria ou quente produzindo alta viscosidade
Valor calórico: 0,5 kcal/g baixo (apenas 15% é digerido)
Estável entre 0 e 100°C, na faixa de pH entre 1 e 13, em ciclos de gelo-
degelo, sem ocorrência de sinérese
Apresenta sinergismo com as gomas guar e locusta, provocando aumento da
viscosidade
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Xantana - Estrutura
Cadeia principal de unidades de -glicose, ligadas na posição 1,4
Ácido glucurônico
Manose
As cadeias laterais são compostas por uma unidade de ácido D-glucurônico entre 2 unidades de D-manose
As ramificações ocorrem em unidades alternadas de -D-glicose, sendo a ligação com as unidades de manose do tipo O-3.
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Xantana - Estrutura A estrutura secundária possui forma helicoidal, no qual os grupamentos
laterais se entrelaçam ao longo dessa hélice, criando uma macromolécula
rígida e semelhante a uma haste
Forma ordenada (hélice)
Forma desordenada
(novelo)
calor
Volume hidrodinâmico
Viscosidade
[sal]
Alta viscosidade em taxas de cisalhamento
São pseudoplásticas a viscosidade aparente com o aumento da taxa de cisalhamento
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Xantana – Aplicação em alimentos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Xantana – Aplicação em alimentos
Efeito sinérgico
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Xantana – Aplicação em alimentos
Efeito sinérgico
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Gelana
É obtida por fermentação em cultura da bactéria Pseudomonas elodea
Sua estrutura é linear
Ácido--D-glucurônico
-D-glicose -D-glicose
-L-ramnose
Ligação -1,4
Ligação -1,4
Ligação -1,4
Ligação -1,3
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Gelana
Estável na faixa de pH de 3,5 a 8
As propriedades funcionais são manifestadas já em concentrações muito
baixas:
0,05% soluções aquosas de baixa viscosidade a elevada temperatura,
que sob resfriamento origina géis fortes, com excelente claridade
Requer aquecimento ( 70°C) para dissolução e a presença de cátions para
geleificação
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Gelana – Aplicação em Alimentos
POLISSACARÍDEOS - Heteropolissacarídeos
Goma Gelana – Aplicação em Alimentos
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
Podem ocorrer no processamento ou armazenamento
1) Reação de Mailard
2) Caramelização
3) Degradação e hidrólise por efeito do pH e calor
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
1) Reação de Mailard
Reação envolvendo aldeído (açúcar redutor) e grupos amina de aminoácidos, peptídeos e proteínas, seguida de várias etapas e culminando com a formação de um pigmento escuro
NH2 +
HC
(HC
CH2OH
O
OH)n
H2O
NH
C
(HC OH)n
C
CH2OH
OOHOH2C C O
H
HMF
NH2
MELANOIDINA
Proteína Glicose Glicosilamina
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
1) Reação de Mailard
É a principal causa do escurecimento desenvolvido durante o aquecimento e
armazenamento prolongados do produto
Inibe a ação de enzimas digestivas Reduz a digestibilidade da proteína
Destrói nutrientes como aminoácidos essenciais e ácido ascórbico
Interfere no metabolismo de minerais, mediante a complexação com metais
Inibição
Alteração do teor de água Alteração do pH do meio Redução da temperatura Remover substância reativa
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
1) Reação de Mailard – Controle do teor de água
A taxa de escurecimento é baixa ou mesmo zero em valores para atividade da água elevada ou muito baixa
Aumenta de forma rápida em valores intermediários (aw entre 0,5 e 0,8)
Atividade de água (aw)= teor de água livre, fracamente ligada ao substrato
Expressa por: Pressão de vapor da água em equilíbrio no
alimento/pressão de vapor da água pura, na mesma
temperatura
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
1) Reação de Mailard – Controle do pH
A intensidade da reação de Mailard aumenta quase que linearmente na faixa de pH 3 a 8 e atinge um máximo na faixa alcalina (pH 9 a 10)
pH elevado: par de elétrons do nitrogênio do aminoácido livre para que a reação ocorra
pH baixo: formação da espécie –NH3+, diminuindo
a velocidade da reação de Mailard
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
1) Reação de Mailard – Controle da temperatura
A reação ocorre à temperatura elevada, bem como em temperatura reduzida
Elevaçào da temperatura: aumento rápido da velocidade de escurecimento – 1-3 x para cada incremente de 10°C
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
1) Reação de Mailard – Controle da substância reativa
Tipos de amina presente
A reatividade dos aminoácidos envolvidos na reação de Mailard é diferente entre si
Tipos de açúcares presentes
Presença de açúcar redutor é essencial para a interação da carbonila com grupos amina livre
Reatividade: pentose > hexose > dissacarídeo
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
Reação de Mailard – Método de inibição mais empregado
Aplicação do sulfito
SO2 inibe a reação de Mailard bloqueando a carbonila do açúcar e prevenindo a condensação desses compostos pela formação irreversível de sulfonatos
CH O
S
ONa
O
-OH+
OH
C+H S
ONa
O OH C
OH
O S
O
Na+ +
Glicose Sulfito Hidroxissulfonato
Atua também como conservante e antioxidante
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
2) Caramelização
Açúcares no estado sólido
Estável
T 120°C
Pirólise
Produtos de degradação de alto peso molecular escuro
Caramelo
Principais Transformações Químicas para Carboidratos de Baixo Peso Molecular
2) Caramelização - Etapas
a) Desidratação do açúcar redutor com rompimento das ligações glicosídicas.
b) Introdução de uma ligação dupla.
c) Formação de intermediários de baixo peso molecular.
d) Os polissacarídeos são inicialmente hidrolisados para monossacarídeos
HC OH
CH O
CHOH
HC OH
HC OH
CH2OH
Glicose
H2O
C OH
CH O
CH
HC OH
HC OH
CH2OHH2O
C
CH O
CH
HC OH
HC
CH2OH
O
H2O
OHOH2C C O
H
HMF
MELANOIDINA
COMPOSIÇÃO CENTESIMAL
Alimento
100%
Umidade
Cinzas
Proteínas
Carboidratos
Fibras
Lipídeos
Vitaminas
Minerais
Alimento
100%
Umidade
Cinzas
Proteínas
Carboidratos
Fibras
Lipídeos
Vitaminas
Minerais
COMPOSIÇÃO CENTESIMAL – Determinações
Extração de Soxhlet (AOAC e IAL)
Alimento
100%
Umidade
Cinzas
Proteínas
Carboidratos
Fibras
Lipídeos
Vitaminas
Minerais
Analisados por diferença
COMPOSIÇÃO CENTESIMAL – Determinações
COMPOSIÇÃO CENTESIMAL – Determinação de Carboidrato
Carboidrato total = 100 - (proteína + umidade + cinzas + gordura)
Carboidrato (fração NIFEXT) = 100 - (proteína + umidade + cinzas + gordura + fibras)
Fração NIFEXT = “Nitrogen Free Extract”, compreende os carboidratos mais digestíveis,
ou seja os que não estão incluídos na fração fibra
Carboidratos complexos = carboidrato total – açúcares – fibras
Problema: Incorporação de erro das outras determinações!
Carboidratos – Análise
Método
Amostragem
Eliminação de
interferentes
Métodos
Qualitativos de
Identificação
Métodos
Quantitativos
Carboidratos – Análise
Amostragem
Amostras Sólidas
Devem ser moídas: devem causar a mínima mudança no conteúdo de umidade e afetar as propriedades e composição do alimento
Carboidratos – Análise
CONTEÚDO DE CARBOIDRATO EM
UM ALIMENTO
Obtido em uma solução
aquosa dos açúcares livres de
substâncias interferentes
Pigmentos solúveis Substâncias
opticamente ativas Constituintes fenólicos Proteínas
Separação de Interferentes
Carboidratos – Análise
Separação de Interferentes
Lipídeos e clorofila
São removidos por extração com éter de petróleo: carboidratos são insolúveis neste solvente
Carboidratos – Análise
Separação de Interferentes
Troca iônica Uso de substâncias
clarificantes
Métodos de separação
Precipitam as substâncias que irão interferir na medida física ou química do açúcar
Solução básica de acetato de chumbo Det. Polarimétrica de soluções coloridas
Ácido fosfotungístico e ácido tricloroacético precipita proteína, mas não descolore
Ferricianeto de potássio e sulfato de zinco precipita proteína e descolore um pouco
Sulfato de cobre determinação de lactose em leite
Carboidratos – Análise
Métodos Qualitativos
Reações coloridas provenientes da
condensação de produtos de degradação dos
açúcares em ácidos fortes com vários
compostos orgânicos
Propriedades redutoras do grupo carbonila
Carboidratos – Análise Métodos Qualitativos
Reação de Fehling
Se baseia na redução de soluções alcalinas de CuSO4 em presença de tartarato de sódio e potássio, com formação de um precipitado cor de tijolo
Reação de Barfoed
O reagente de Barfoed é uma solução fracamente ácida de CuSO4 e permite distinguir qualitativamente monossacarídeos de dissacarídeos redutores, pela velocidade de reação
Cu++ (OH- ) (reagente de Fehling) + aç. redutor ppt. vermelho tijolo
Carboidratos – Análise
Métodos Qualitativos
Reação de Seliwanoff
A reação de Seliwanoff se baseia na formação de compostos coloridos quando furfural e hidroximetilfurfural, obtidos pela ação de ácidos sobre pentoses e hexoses respectivamente reagem com compostos aromáticos como o resorcinol e anilina
Antrona + H2SO4 compostos de degradação (HMF ou Furfural)
Formação de coloração azul
Carboidratos – Análise
Métodos Quantitativos
1. Métodos Cuprimétricos
Oxidação de açúcares redutores por soluções
alcalinas quente de Cu +2
O açúcar degrada e reduz o Cu+2 (aq) em Cu2O (s)
Métodos gravimétricos ou volumétricos
Carboidratos – Análise
Reação
cuprimétrica com
açúcares
1.1. Método Lane-Eynon (método cuprimétrico)
Açúcar redutor + reagente de Fehling A (sulfato de cobre) + Reagente de Fehling B ( tartarato duplo de Na+ e K+ / hidróxido de sódio) (COR AZUL)
Titulação à quente, usando azul de metileno como indicador
Formação do precipitado de Cu2O (cor vermelho tijolo)
Determinação dos
açúcares redutores
Inversão da sacarose + mesma reação
Titulação
Determinação dos açúcares totais =
Redutores e não redutores
Método
Volumétrico
1.2. Método Munson-Walker (método cuprimétrico)
Açúcar redutor + reagente de Fehling A (sulfato de cobre) + Reagente de Fehling B (tartarato duplo de Na+ e K+ / hidróxido de sódio) em EXCESSO
Formação de um precipitado:
O açúcar degrada e reduz o Cu+2 formando Cu2O
O precipitado de Cu2O é filtrado em cadinho de porcelana poroso
Secagem e pesagem do precipitado
Uso de tabela que relacionam o peso de Cu2O com a quantidade de açúcar
Método
gravimétrico
1.3 Método Somogyi (método cuprimétrico)
Açúcar redutor + reagente de Fehling A + Fehling B em EXCESSO
O açúcar degrada e reduz o Cu+2 formando Cu2O .
O Cu+2 em excesso é oxidado por KI em excesso formando I2
Titula-se o excesso de iodo com Na2S2O4
Para pequenas
quantidades de
açúcar –
microtitulação
2. Métodos do Ferrocianeto Alcalino
Foi desenvolvido para determinação de açúcares em
sangue (1923) e modificado para alimentos (1929).
Redução do ferrocianeto por açúcar redutor. Pode titular
diretamente usando azul de metileno (indicador)
Ou o excesso de iodo é titulado com tiossulfato.
2K3Fe(CN)6 + 2KI 2K4Fe(CN)6 + I2
Fe+3 Fe+2
Carboidratos – Análise Métodos Quantitativos
Carboidratos – Análise Métodos Quantitativos
3. Métodos Iodométricos
Específico para aldoses, as cetoses não são oxidadas.
A amostra dissolvidas é tratada com excesso de I2 e
este titulado com solução de tiossulfato.
RCHO + I2 + 3NaOH RCOONa + 2NaI + 2H2O
4. Métodos Cromatográficos
Açúcares determinados individualmente
Podem isolar, fracionar, identificar e determinar quantitativamente
a) Cromatografia de papel e camada delgada: servem para isolar e identificar
De papel: não dá boa resolução e é demorado.
Camada delgada – tempo de corrida é menor, melhor resolução.
Limitados para identificação quantitativa (vários passos).
b) Cromatografia gasosa: Separação, identificação e determinação de
açúcares.
Carboidratos são pouco voláteis, dificulta o uso da CG.
c) Cromatografia de coluna: extensão predeterminada- seccionada em
zonas. Alta capacidade de separação.
Carboidratos – Análise Métodos Quantitativos
Carboidratos – Análise Métodos Físicos
a)Refratometria
refratômetro – mede o índice de refração (quando a radiação
eletromagnética passa de um meio para outro ela muda de direção, refrata)
Utilizada em alimentos onde a composição é predominantemente de
água e açúcar (mel, xarope, geléias, sucos)
Mede o teor de sólidos solúveis (açúcares totais);
Teor de Grau Brix – tabela de conversão (índice de refração – teor de
açúcares).
b)Polarimetria
Carboidratos são opticamente ativos (quirais)
Mede a rotação óptica de solução pura de açúcar. Não é destrutivo,
rápido e preciso
Carboidratos – Análise Métodos Físicos
c)Densimentria
Mede a densidade exata de soluções de açúcar e aproximada em
alimentos açucarados
Determina concentrações de açúcar em soluções líquidas
d)Espectroscopia de Infravermelho
Usado para estudo das estruturas dos carboidratos
É complicado para açúcares simples – são praticamente
insolúveis nos solventes orgânicos usados