2. Determinação de Glicose e Sacarose em Alimentos
Propaganda
CENTRO UNIVERSITÁRIO CAMPOS DE ANDRADE – UNIANDRADE CURSO: FARMÁCIA PROF. MSc. ELIZONETE PERES DE FARIAS BROMATOLOGIA CARBOIDRATOS Prof. MSc. Elizonete Peres de Farias Curitiba/2009 1. CARBOIDRATOS São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias Que liberam estes compostos por hidrólise. xCO2 + yH2O → clorofila e luz → Cx(H2O)y + O2 1.1 Principais Usos Dos Carboidratos Em Alimentos : Fonte de Energia; Conferir Sabor; Diminuir atividade de água (conservantes); Conferir Textura; Estabilizantes das dispersões coloidais (espessantes); Fonte de substrato para reações de fermentação. 1.2. Classificação dos carboidratos Monossacarídeos; Oligossacarídeos; Polissacarídeos. 1.3. Monossacarídeos São as unidades mais simples de carboidratos. Podem ser divididos quanto à função orgânica presente, cetose (função orgânica cetona) e aldose (função orgânica aldeído), e quanto ao número de átomos de carbono na cadeia, triose (3 átomos de carbonos), tetrose (4 átomos de carbono), pentose (5 átomos de carbono), hexose (6 átomos de carbonos). 1.3.1. Estrutura dos Monossacarídeos Quase todos os monossacarídeos apresentam carbono assimétrico, conseqüentemente irão apresentar isômeros óticos estes isômeros são denominados de estereoisômeros. Apresentam a mesma fórmula molecular, mas diferem na posição da hidroxila (OH) em 1 ou mais C assimétricos. No. Isômeros = 2n Onde, n = número de centros quirais (assimétricos) Ex: Gliceraldeído tem 21= 2 isômeros Aldohexoses tem 24= 16 isômeros Aldoses Cetoses Obs. Estas estruturas são conhecidas como Estruturas de Fischer. Enanciômeros: Isômeros que são imagens especular um do outro. Os dois membros do par são designados isômeros D e L. Epímeros: São compostos que se diferem apenas em uma hidroxila. Diastereosômeros: São isômeros não sobreponíveis que diferem na posição da OH em dois ou mais carbonos assimétricos Ciclização e Formas anoméricas o Reações dos monossacarídeos Ciclização e formas anoméricas O grupo aldeídico ou cetona reage com um grupo álcool no mesmo açúcar formando um anel hemiacetal ou hemicetal, resultando na criação de um Carbono Anomérico na posição: C1 de uma Aldose e C2 de uma Cetose. Configurações - OH do C anomérico abaixo do plano - OH do C anomérico acima do plano Anel furanose Projeções de Haworth Projeções de Fischer Anel piranose Projeções de Haworth Projeções de Fischer 1.3.2 Principais Monossacarídeos: Frutose: encontrada principalmente nas frutas e no mel. É o mais doce dos açúcares simples. Fornece energia de forma gradativa por ser absorvida lentamente o que evita que a concentração de açúcar no sangue (glicemia) aumente muito depressa. Frutose Glicose: resultado da "quebra" de carboidratos mais complexos, polissacarídeos, encontrados nos cereais, frutas e hortaliças. É rapidamente absorvida, sendo utilizada como fonte de energia imediata ou armazenada no fígado e no músculo na forma de glicogênio muscular. É o açúcar mais simples e amplamente distribuído na natureza. Comercialmente o xarope de glucose pode ser obtida através da hidrólise do amido. . . -D-Glicose Galactose: proveniente da lactose, o dissacarídeo do leite e seus derivados. No fígado, é transformada em glicose para fornecer energia. -D-Galactose β -D-Galactose Propriedades dos monossacarídeos: Todos os monossacarídeos são açúcares redutores. Poder redutor– oxidação dos glicídios a ácidos aldônicos e redução do reagente oxidante - soluções alcalinas de Cu2+ Cu1+ (reação de Fehling e Benedict) e soluções amoniacais de Ag+ (Tollens). 1.4 Oligossacarídeos. Oligossacarídeos são monossacarídeos unidos através da ligação glicosídica, podendo variar de 2 a até 10 unidades de monossacarídeos. 1.4.1. Classificação dos Oligossacarídeos Redutores: Quando apenas um grupo hidroxílico hemiacetálico está envolvido na ligação e reduzem o reativo de Fehling, soluções amoniacais de íons prata e sofrem mutarrotação. o Maltose: formada por duas moléculas de glicose, é resultado da quebra do amido presente nos cereais em fase de germinação e nos derivados do malte. Maltose o Lactose: principal açúcar presente no leite, sendo de 5 a 8% no leite humano e de 4 a 5% no leite de vaca. É composto por glicose e galactose, sendo o açúcar menos doce. Intolerância a lactose: população africana e/ou asiática níveis de lactase; cólon fermentação bacteriana CO2, H2, agentes orgânicos irritantes. Lactose Não Redutores: Quando os grupos hemiacetálicos dos dois açúcares que compõem o dissacarídeo estão envolvidos na ligação glicosídica. o Sacarose: encontrada na cana-de-açúcar e na beterraba. É o açúcar mais comum, açúcar branco, formado por glicose e frutose. Tem rápida absorção e metabolização, eleva glicemia e fornece energia imediata para a atividade física, contribui para a formação das reservas de glicogênio. Sacarose o Trealose: ] 1.5. Inversão da sacarose: A hidrólise da sacarose é também conhecida como inversão da sacarose, e o produto, uma mistura de glucose e frutose é chamada de açúcar invertido. A inversão pode ocorrer tanto no aquecimento da sacarose em presença de ácido ou por adição da enzima invertase. O açúcar invertido é usado na produção de geléias, doces e confeitos. Uma pequena quantidade de açúcar invertido, adicionado a uma solução de sacarose quente ajudará a reduzir a cristalização quando essa solução é resfriada. Utilizado como: Adoçante, Aumenta umidade de pães e bolos, Melhora textura de sorvetes e Acentua sabor de sucos e geléias. No processo de hidrólise química ou enzimática ocorre a inversão da rotação ótica da solução inicial, motivo pelo qual o processo de hidrólise da sacarose é também conhecido por inversão da sacarose e o produto final é conhecido como açúcar invertido Trissacarídeo • Rafinose: Ocorre em pequenas quantidades no açúcar de beterraba, semente de algodão, soja; Formada por galactose, glucose e frutose; Responsável pela flatulência. Tetrassacarídeo Estaquiose: é um dos principais carboidratos da soja, formado por 2 resíduos de galactose, glucose e frutose; responsável pela flatulência. 1.6. Reações de Alterações dos Carboidratos 1.6.1. Reação de Maillard Reação de escurecimento “não enzimático, ocorre em Presença de açúcares redutores e aminoácidos, formando compostos escuros, possivelmente polímeros de alto peso Molecular, contendo nitrogênio (melonoidinas), e produtos Voláteis responsáveis pelo aroma característico”. Açúcar redutor + Aminoácido Produtos de Condensação e eliminação (Amadori, Heyns) Melanoidinas (com N, na molécula) Intermediários incolores com ou sem N, na molécula. Degradação de Strecker (libera CO2 compostos carbonilados) Pirazinas Vantagens da Reação de Maillard Quando o produto se torna mais aceitável pela cor e sabor produzidos; Possível atividade antioxidante na rancificação dos compostos incolores produzidos pela reação. Desvantagens da Reação de Maillard Quando o sabor e o odor tornam o produto inaceitável; lipídeos dos Perda de aminoácidos essenciais. Fatores que afetam a velocidade da Reação de Maillard Temperatura; pH; Atividade de água; Natureza do carboidrato; Natureza do aminoácido; Catalisadores; Inibidores Aroma do Alimento e o Aminoácido precursor Determinação dos aminoácidos essenciais disponíveis na albumina de ovo, antes e depois da reação de Maillard (35 dias, 37o C, 67% U.R). Aminoácido disponível (g/100 g de proteína Aminoácido Antes da incubação Perda de disponibilidade (%) Depois da incubação Lisina 7,45 0,81 89,1 Histidina 2,50 1,64 33,4 Arginina 5,24 1,76 66,4 Treonina 4,85 3,70 23,7 Metionina 4,91 3,35 31,7 Valina 8,23 6,67 18,1 Leucina 8,30 8,32 0,0 Isoleucina 6,39 6,20 2,9 Triptofano 1,57 1,37 12,7 1.6.2. Reação de Caramelização É o resultado do aquecimento do açúcar redutor Ou não redutor com ou sem água na presença de catalisadores ácidos ou básicos. Mecanismo de reação ainda não totalmente conhecidos, ocorrem reações de hidrólise, degradação, condensação e eliminação Empregar temperaturas abaixo de 200o C (T ↑ 200o C = Carbonização) O Produto final, caramelo apresenta diferentes viscosidades e colorações sendo o produto mais empregado na Indústria de alimentos Pode ocorrer desenvolvimento de odores, embora não ocorra a degradação de Strecker sem aminoácido. 1.7 Polissacarídeos São polímeros da condensação de monossacarídeos e são constituídos a partir da união de várias moléculas de monossacarídeos unidas, com a eliminação de uma molécula de água a cada ligação. Eles têm fórmula geral (C6H10O5)n . Classificação dos Polissacarídeos São classificados em homo polissacarídeos e heteropolissacarídeos quando formados respectivamente por uma única espécie de monossacarídeos ou por monossacarídeos diferentes. Função dos polissacarídeos em alimentos Polissacarídeos apresentam a propriedade de reter moléculas de água, formando soluções coloidais e controlando, desse modo, a atividade de água de um sistema, gomas, colóides hidrofílicos (ou hidrocolóides), mucilagens ou ainda polissacarídeos solúveis em água, são algumas designações dadas a essa substância que tem a capacidade de formar com água, géis ou soluções viscosas, isto é, têm a função de agentes espessantes ou gelificantes, estabilizantes de emulsões. As emulsões em alimentos são constituídas por partículas cujos tamanhos variam de 1 a 500 e formam dispersões e soluções que poderiam ser denominadas “dispersões grosseiras”, nas quais as partículas tendem a se separarem e depositarem e quando isto acontece, ocorrem mudanças na textura, aparência e, às vezes, no “flavour” dos alimentos. Essas dispersões podem ser estabilizadas pela adição de polissacarídeos adequados. As propriedades das soluções de polissacarídeos podem ser modificadas pela interação com outros polissacarídeos, alterando assim as propriedades reológicas das soluções. 1.7.1. Polissacarídeos mais utilizados em alimentos 1.7.1.1 Amido. É um grânulo constituído de duas moléculas amilose e amilopectina. Amilose. É um homoplissacarídeo constituído de 200 a 10.000 unidades de glicose numa cadeia reta, unidas por ligações (1-4). . Amilose Amilopectina Amilopectina. Essa molécula consiste em unidades de glicose unidas em uma estrutura de cadeias ramificadas, constituídas de 20 a 25 unidades cada, unidas por ligações (1-4). Com ramificações tipo (1-6). a) Propriedades do amido Aparência e solubilidade: o Amido é um pó branco, não cristalino o qual é insolúvel em água fria. Doçura: o Diferente dos monossacarídeos e dissacarídeos por não apresentarem sabor doce (com o os outros polissacarídeos). Hidrólise o A hidrólise do amido pode ocorrer através da ação de um ácido ou uma enzima. Se o amido é aquecido com um ácido, este é quebrado sucessivamente em moléculas menores, sendo o produto final a glicose. (C6H10O5)n + nH2O amido água nC6H12O6 glucose Há vários estágios nessa reação. As grandes moléculas de amido são quebradas em cadeias menores de unidades de glicose conhecidas como dextrinas. As dextrinas são então quebradas em maltose (duas unidades) e, finalmente, a maltose é quebrada em glicose. A hidrólise do amido também pode ocorrer através da reação enzimática. Durante a digestão a enzima amilase quebra o amido em maltose. A amilase está também presente nas farinhas e nos grãos em germinação onde é também conhecida como diastase. É importante na panificação e fermentação desde que produz a maltose, a qual as leveduras são capazes de quebrar para produzir CO2 e água. A glicose comercial (xarope) é produzida pela hidrólise do amido de milho com ácido clorídrico e/ou a enzima amilase. A hidrólise não é completa e o xarope é uma mistura de glucose, maltose e cadeias longas de unidades de glicose. Efeito do calor: Gelatinização (com água) se uma suspensão de amido em água é aquecida, a água penetra nas camadas externas dos grânulos e estes começam a aumentar. Isto ocorre à uma temperatura entre 60 a 80 o.C. Os grânulos podem aumentar até 5 vezes o seu tamanho original. A medida que o tamanho dos grânulos aumenta a mistura torna-se viscosa. Na faixa de 80o.C os grânulos de amido se rompem e seu conteúdo torna-se disperso na água. As cadeias longas começam a unir-se e a mistura água/amido torna-se mais viscosa, isto é, engrossa formando um Sol. No resfriamento, se a proporção de amido para a água for suficientemente grande, as moléculas de amido formam uma rede que aprisiona água em suas malhas produzindo um gel. O processo total é conhecido como gelatinização do amido e é muito importante em cozimento. Por exemplo, é responsável pela consistência de salsas, sopa, caldos de carne pela adição de farinha de trigo ou milho. É também importante em panificação e confere estrutura a vários produtos. A força do gel de amido depende de vários fatores incluindo: I- Proporção de amido e água presentes.Quanto mais amido, mais forte o gel. II- Proporção de amilose no amido. Amilose ajuda a gelificação e conseqüentemente amidos com alto teor de amilose são usados quando géis mais rígidos são necessários. Amidos com alta amilopectina, isto é, amidos cerosos, gelificam apenas com altas concentrações. III- a presença de açúcar. O açúcar compete com o amido pela água, portanto reduz a força do gel. IV- Presença de ácido. O ácido hidrolisa o amido e reduz a força do gel formando uma pasta viscosa. Isto ocorre, por exemplo, em recheios para torta de limão. Embora os amidos contendo alto teor de amilose gelifiquem melhor, eles são menos estáveis que amidos com altos conteúdos de amilopectina. As moléculas de amilose tendem a desaerar e o gel torna-se opaco e semelhante a uma esponja. Esse fenômeno é chamado retrogradação e ocorre particularmente quando alimentos são congelados e descongelados. Amido com alto teor de amilopectina, como o amido de milho ceroso, podem ser utilizados no processo de alimentos que passam pelo processo de congelamento e descongelamento. Alternativamente amidos quimicamente modificados são amplamente usados em alimentos processados congelados por não se retrogradarem facilmente. Amidos pré-gelatinizados são usados em alguns produtos industrializados. Eles são cozidos em água, e então secos. Eles são usados, por exemplo, em misturas de sobremesas instantâneas. b) Dextrinização muitos alimentos contém amidos contendo pequenas quantidades de dextrinas. Sob aquecimento, as dextrinas polimerizam para formar pigmentos marrons, chamados pirodextrinas. b) Pirodextrinas contribuem para a cor marrom de vários alimentos cozidos, incluindo a crosta torrada do pão. 1.7.1.2. Celulose Celulose é outro polissacarídeo que consiste em longas cadeias de unidades de glucose. Ela atua como material estrutural das plantas, sendo encontrada nas paredes celulares, onde confere rigidez. A estrutura da celulose é similar a do amido mas as unidades de glicose são ligadas de forma diferente. O homem não possui enzimas capazes de quebrar essas ligações e por tanto é incapaz de utilizar a celulose como alimento. Entretanto, a celulose é importante como fonte de fibras. A fibra é necessária para a formação do bolo alimentar e sua passagem pelos canais do intestino. 1.7.1.3 Glicogênio Esse é um carboidrato encontrado apenas em alimentos. Ele pode ser considerado como carboidrato de reserva dos alimentos do mesmo modo que o amido é o carboidrato da reserva das plantas. Os animais armazenam glicogênio nos músculos e fígado, e quando é necessário ele é convertido em glicose a qual é utilizado para promover energia. O glicogênio, como a amilopectina, é composto de cadeias ramificadas de unidades de glicose. 1.7.1.4 Substâncias Pécticas É a designação dada a um grupo complexo de derivados de carboidratos extraídos de plantas. Junto com a celulose e a hemicelulose são responsáveis pela firmeza dos frutos. São substâncias coloidais e constituídas na sua maioria, por cadeias de ácidos D-galacturônicos ligados em (1-4) e cujos grupos carboxílicos podem estar parcialmente metoxilados e parcial ou totalmente neutralizados por bases. Ácido galacturônico Pectina Ácido péctico a) Protopectinas: São as substâncias encontradas nas plantas. São insolúveis em água e, por aquecimento em presença de ácidos diluídos, formam ácidos pectínicos ou ácidos pécticos. b) Ácidos pectínicos: São as substâncias coloidais, não necessariamente solúveis em água, constituídas por ácidos poligalacturônicos com número significativo de metoxilas na forma de ésteres. Dependendo do grau de metoxilação podem formar géis com sacarose em meio ácido, ou em presença de cátions divalentes. c) Ácidos pécticos: São cadeias de ácidos D-galacturônicos, livres de metoxila. Quando em água formam soluções coloidais. d) Pectina: São ácidos pectínicos solúveis em água, com número de metoxilas esterificadas e grau de neutralização variáveis. Em meio ácido formam géis com sacarose. As pectinas se localizam principalmente em tecidos pouco rígidos o albedo das frutas cítricas e na polpa de beterraba. Mecanismo de geleificação da Pectina de alto teor de metoxilas A solução coloidal de pectina contém micelas altamente hidratadas e com cargas negativas devidas ao grupo –COO-. Para a passagem de sol a gel deve-se provocar aproximação das micelas pela eliminação das suas cargas, abaixando-se o pH até 2,8-3,5 e retirando-se pelo menos parcialmente, a água de hidratação. Por resfriamento forma-se o gel que é termo reversível. Considerando–se R-COO – nH2O como uma representação da molécula de pectina hidratada, a gelificação daria segundo o esquema: R COO nH2O R COOH nH2O H+H açúcar R COOH nH2O ( R COOH (n- m) H2O + Açúcar mH2O) Na figura a seguir, está esquematicamente representada a união de duas micelas por efeito do ácido e do açúcar. O teor de açúcar necessário para se obter o efeito desidratante, desejado é aproximadamente de 60 - 70% do peso total da geléia. A atividade da água na geléia é suficientemente baixa para inibir o crescimento de grande número de microrganismos. C A B d 1 A Açúcar A +Áci H do + C d 2 A + H2OA da a pect ina B 1 Açúcar +açú -H2O car Liga d + H2O A3 Açúcar + H2O 2 3 A = micela de pectina dispersa em água B = camada de água de hidratação C = campo elétrico com cargas negativas D = distancia em micelas. 1 ) (d1) = distancia A - A é muito grande e há repulsão eletrostática. 2 ) (d2) = distancia A - A é grande pela presença de água de hidratação. Não há mais repulsão eletrostática 3 ). (d3) 4 = Distancia A - A é suficientemente pequena para permitir pontes de H entre as moléculas da micela. Mecanismo de gelificação da pectina com baixo teor de metoxilação (BTM). Quando a pectina contém menos 50% dos seus grupos carboxílicos esterificados a geleirificados é provocada pela formação de ligações entre íons carboxílicos e íons de cálcio, ou de outro metal bi ou trivalente que também ficarão ligados covalentemente a grupos OH. Assim, o metal atua como ligante entre as cadeias de pectina formando a estrutura do gel. Nos alimentos usa-se somente o íon cálcio que é adicionado na proporção de 0,1 - 0,5 % do peso do gel. Um excesso de cálcio produz a precipitação de pectato de cálcio. Açúcar, em pequenas quantidades, melhora a textura e um pH muito ácido dificulta a formação do gel. Para esses géis a pectina é preparada a partir de pectina comum (ATM) por hidrólise ou amonólise controlada. Este tipo de pectina é largamente usado na fabricação de produtos dietético e tende a substituir a pectina ATM na fabricação de geléias de frutas. 1.7.1.5. Outros polissacarídeos Gomas como a tragacante, arábica e guar são produzidas por plantas e são usadas como agentes espessaste, estabilizantes em vários alimentos incluindo, sorvetes, molhos para saladas, e recheios de frutas para tortas. Certos extratos de algas marinhas são usados de maneira similar. Esses incluem carragenas (musgo irlandês) alginatos e agar. O agar é utilizado no preparo de meios microbiológicos. Alginatos Sementes de goma Guar Xantana Origem, propriedades e usos mais comuns das principais gomas empregadas em alimentos Goma Amido Fonte principal Milho, mandioca Composição Polímero Trigo, batata, etc. Propriedades de glucose:amilose e Usos Sol, em água quente. Gelifica. Retrograda Algas marinhas espessantes em quase todos os alimentos amilopectina Agar Géis, não-ácidos. Polímero de Sol em água quente. galoctopiranose Gelifica. Géis termo- anidrogalacto-piranose reversíveis. Retrograda Gelificante para doces massas e carnes parcialmente esterificado com H2SO4. Agarose e agoropectina Alginatos Algas marinhas Polímero de ácido namurônico e gulurônico Sol em água quente. Gelifica com Ca2+, Al3+ Gelificante em laticíneos. Estabilizantes de emulsões. Espessantes CMC Celulose modificada Polímero de glucose. Carboximetil celulose Sol em água a frio. Sol. Estabilizante de emulsões. Altamente viscosa a pH Espessante em molhos. entre 5 e 11. Precipita Estabilizante em sorvete com Al3+. Carragenana Algas marinhas Polímero de galactose, parcialmente esterificado com Guar Sementes de HSO4- Galactomana Sol em água quente, Gelificante para laticíneos. gelifica com K+, termo- Espessantes, reversível./ Géis duros estabilizantes com proteínas molhos e sopas Hidratável a para frio Espessante e estabilizante Cyamopsis formando sol. Viscosa para sorvete molhos e tetragonoloba entre pH 4 e 10. Não laticínios gelifica. Goma arábica Exsudado de Acácia de Sol. Água fria. Baixa rammnose, galactose e Polímero viscosidade. Não gelifica Estabilizantes de emulsões. Encapsulantes. ác. glucurônico Karaya Exsudato de Sterculia Polímero de ramnose, ac. Glucurônico. Pouco solúvel em água. Absorve quantidades elevadas de água com Espessante de laticínios. Estabilizantes de emulsões aumento de volume e sol. viscosas Locusta Exsudado de Galactomanana Ceratonia sliqua Sol. em água quente. Estabilizante de emulsões, Viscosa entre pH: 3-11. espessantes. Sorvetes e Não gelifica Pectina Casca de Citrus, maçã Polímero de ácido Laticínios. Encapsulante Sol. em água quente. poligalacturônico Forma parcialmente metilado reversíveis géis termocom Espessante, estabilizantes, gelificante. Produtos dietéticos desidratantes ou Ca2+. Sol. viscosa. Exsudato Tragacanta de Astragalus qummifer ácido Ins. Em água fria. A galacturônico, galactose, Polímero de quente absorve elevada xilose, arabinose com quantidade de água com Ca2+, K+, Mg2+ forte aumento de volume e viscosidade Estabilizantes de emulsões. Espessante 1.8. Fibras (20 a 35 g/d). Fibra alimentar (FA) é a parte comestível de plantas ou carboidratos análogos que são resistentes à digestão e absorção no intestino delgado com fermentação completa ou parcial no intestino grosso. Inclui: polissacarídeos, oligossacarídeos, lignina e substâncias associadas. Promove efeitos fisiológicos benéficos, incluindo o laxativo e/ou atenuação colesterol sanguíneo/ou controle resposta glicêmica” 1.8.1 As fibras insolúveis Os componentes das fibras insolúveis são celulose, algumas hemiceluloses e lignina. Não têm ação sobre o LDL-colesterol, mas por produzirem sensação de saciedade, podem ser úteis na diminuição da ingestão calórica. Captam pouca água formando misturas de baixa viscosidade. São responsáveis por aumentar o volume fecal, estimulando o peristaltismo intestinal, fazendo com que, o alimento fique menos tempo em contato com a mucosa do intestino. Este processo diminui o risco de doenças intestinais, ajudando o organismo a remover substâncias prejudiciais mais rapidamente. É importante o cuidado no consumo de grandes quantidades de fibras alimentares insolúveis, especialmente na forma de farelo de trigo, pois nesse farelo, além das fibras alimentares, há os ftatos (hexafosfato de inositol) que dificulta a absorção de zinco, ferro e cálcio. 1.8. 2 As fibras solúveis São substâncias de maior solubilidade em meio aquoso e sofrem fermentação pelas bactérias intestinais. Formam gel no intestino, dificultando a absorção de hidratos de carbono, lipídeos e colesterol, retardando assim o seu teor no sangue. Seus componentes são: gomas, pectina, mucilagens e algumas hemiceluloses (das frutas, legumes, cevada, Farelo de aveia). Estabilizam o teor de glicose sanguínea por atraso do esvaziamento gástrico, contribuindo também para a diminuição da sua absorção. As fibras alimentares solúveis sofrem fermentação pelas bactérias da flora intestinal, sendo assim um importante substrato para essa microflora, aumentando a colônia bacteriana. A fermentação será responsável pela formação de ácidos graxos de cadeia curta: acetato e propionato, que ajudam no combate ao colesterol e butirato envolvido diretamente na redução de riscos de cancro no colón. Assim sendo as fibras solúveis retardam o esvaziamento gástrico, aumenta a excreção de ácidos biliares, diminuem a colesterolémia, diminuem a absorção de glicose, diminuem a absorção de gorduras, aumentam a população bacteriana e produz ácidos graxos de cadeia curta. 1.9 Métodos de determinação de carboidratos em alimentos A determinação de carboidratos em alimentos é importante pois eles têm várias funções: nutricional, Adoçantes naturais; Matéria-prima para produtos fermentados, principal ingrediente dos cereais, propriedades reológicas da maioria dos alimentos de origem vegetal (polissacarídeos) e são também responsáveis pela reação de escurecimento em muitos alimentos. As amostras sólidas devem ser moídas, em condições que causem a mínima mudança no conteúdo de umidade e que não afetem as propriedades e composição do alimento. Antes da análise deve ser realizada a eliminação de substâncias interferentes que podem ser pigmentos solúveis, substâncias opticamente ativas (aminoácidos, etc.), constituintes fenólicos, lipídeos e proteínas. Estas podem ser separadas por descoloração, tratamento com resina trocadora de íons ou clarificação com vários agentes clarificantes. A função dos agentes clarificantes é de precipitar as substâncias que irão interferir na medida física ou química do açúcar. 7.1 Métodos Qualitativos de identificação Esses testes estão baseados em: Reações coloridas provenientes da condensação de produtos de degradação dos açúcares (Hidroximetilfurfural) em ácidos fortes (ácido sulfúrico) com vários compostos orgânicos (antrona e fenol). As propriedades redutoras do grupamento carboxila. Reações coloridas baseadas nas propriedades, redutoras dos açúcares que reduzem em soluções alcalinas sais de cobre, prata, bismuto e mercúrio. O reagente mais conhecido e o reagente de Fehling, baseado na redução da solução de cobre. Ela é preparada pela mistura de duas soluções, uma contendo sulfato cúprico e a outra com tartarato de sódio e potássio e hidróxido de sódio. 7.2 Métodos Quantitativos de Identificação Munson-Walker: Método gravimétrico baseia-se na reação de redução de cobre pelos grupos redutores dos açucares, formando um precipitado de óxido de cobre. O precipitado é filtrado num cadinho de porcelana ou filtro de vidro poroso ou fundo furado forrado com asbestos, lavado com água quente, seco e pesado. Existe uma tabela que relaciona o peso do precipitado de óxido de cobre com a quantidade de açúcar para cada tipo de açúcar ou através da calibração com soluções padrão de cada açúcar. O mais comum é expressar os resultados de açúcar total e redutor em glicose. Lane-Eynon; A solução de açúcar é adicionada vagarosamente de uma bureta a uma mistura (1:1) em ebulição das duas soluções de Fehling. Próximo ao ponto de viragem é adicionado 1 mL de uma solução de metileno 2%, que é um indicador, que vai mudar a cor da solução de azul para incolor, mas existe o precipitado cor de tijolo, a cor visível da viragem é de azul para vermelho tijolo. Existem dois fatores importantes a serem seguidos neste método para maior exatidão dos resultados. A solução deve ficar constantemente em ebulição durante a titulação, porque o Cu2O formado pode ser novamente oxidado pelo O 2 do ar, mudando a cor novamente para azul; A titulação deve levar no máximo 3 minutos, porque pode haver decomposição dos açúcares com o aquecimento prolongado. C. Somogyi : É um método micro, pois serve para determinar pequenas quantidades de açucares e baseia-se também na redução do cobre pelos açúcares redutores. Métodos cromatográficos: açúcares são determinados individualmente; Cromatografia em papel; Cromatografia em camada delgada; Cromatografia em coluna; Cromatografia gasosa; Cromatografia líquida de alta eficiência. Métodos ópticos Refratometria, muito utilizado no controle da qualidade de xaropes, geléias e sucos de fruta, etc. Polarimetria Densimetria 2. AULAS PRÁTICAS: 2.1. Efeito Redutor de Açúcares PROCEDIMENTO: Pipete em diferentes tubos de ensaio, 2mL de uma solução 4% dos seguintes açúcares: glucose, frutose, sacarose, maltose e lactose. Junte a cada tubo de ensaio, 2mL do reativo de Fehling. Coloque os tubos em um béquer contendo água em ebulição e continue aquecendo durante 5 minutos. Observe o que acontece e anote os resultados. Pipete em tubo de ensaio 2 mL da solução de sacarose a 4 %, junte 2 gotas de HCl concentrado e aqueça por 2 minutos em banho de água em ebulição. Deixe esfriar, junte 2 mL de reagente de Fehling e aqueça novamente durante 5 minutos. 2.2. Efeito do pH e quantidade de açúcar na formação de gel péctico com pectina ATM PROCEDIMENTO: Pese 0,3 g de pectina ATM 150 e misture muito bem com 4 g de sacarose. Adicione lentamente aos poucos 20 ml de água agitando para homogeneizar a mistura. Aqueça continuando a agitar e junte aos poucos 26 g de sacarose mantendo o aquecimento e agitação até completa dissolução da sacarose. Ferva por dois minutos e transfira para um copo de geleia. Junte 0,4 – 0,5 g de ácido cítrico e homogeneizar o sistema. Repita a experiência usando um total de 52g de sacarose (4 + 48g) e adicionando o ácido cítrico, como foi feito anteriormente. Usando as proporções de ingredientes da primeira geléia substitua o ácido cítrico por 1,5 g de citrato de sódio. Meça o pH das geléias e compare sua consistência e aspecto após 24 horas de repouso à temperatura ambiente. Repita as experiências usando agar ( solução a 1 – 1,5 %) no lugar de pectina. Compare as consistências e compare a textura dos géis de pectina e de agar. Prepare suco ou polpa de frutas e faça uma geléia. As geléias deverão ser produzidas por três formulações diferentes: Peso (g)/ % Açúcar Suco (polpa) Pectina Ácido cítrico 1ª Formulação 100 (50) 100(50) 1,2 (0,6) 1,2 (0,6) 2ª Formulação 100 (50) 100(50) 0,6 (0,3) 0,6 (0,3) 3ª Formulação 100 (50) 100(50) - - PROCEDIMENTO: Misturar em um recipiente para cocção aproximadamente 20 g do açúcar com a pectina homogeneizar bem, adicionar a polpa ou o suco de fruta e homogeneizar novamente. Levar para a cocção (aquecimento) e misturar aos poucos o restante o açúcar lentamente dissolvendo-o completamente. Ferver por 3 minutos (temperatura de geleificação da pectina 103o C, ou ponto final da geleificação). Retirar do aquecimento, adicionar o ácido cítrico e envasar, em embalagem previamente esterilizada. Peso(g) Açúcar Ácido Pectina Fruta Peso líquido da geléia 1ª Formulação 2ª Formulação 3ª Formulação 2. Determinação de Glicose e Sacarose em Alimentos 4.1. Determinação de glicose Rendimento Preparo do Licor de Fehling Em um erlenmeyer de 250 mL colocar 10 mL do licor de Fehling A e 10 mL do licor de Fehling B Acrescentar 2 mL de NaOH entre 30-33% (funciona como corante); Acrescentar 40 mL de água destilada; Acrescentar umas 5 pérolas de vidro com cuidado pelas paredes Preparo da Amostra Em um balão volumétrico de 100 mL com rolha esmerilhada colocar 10 mL de refrigerante; Acrescentar uma pitada de carvão ativo (se o refrigerante for colorido); Completar o volume com água destilada; Fechar o balão e homogeneizar; Filtrar em papel de filtro; Passar o filtrado para a bureta. Dosagem da Glicose Aquecer o licor contido no erlenmeyer em um fogareiro; Quando estiver fervente, fazer gotejar a bureta sobre o erlenmeyer sem agitar; Aquecer novamente até fervura. Acrescentar mais filtrado presente na bureta até o licor se descore, o metal (cobre) precipite e o sobrenadante fique amarelado. O precipitado é vermelho tijolo (Cu2O) que vai ficando suspenso na solução; Anotar a quantidade gasta e fazer os cálculos. Cálculo: G = 100 x B x a / V x A, Sendo: G = no de gramas de glicídios redutores em glicose, por 100 mL, A = no de mL da amostra ou o peso da amostra); B = no de mL em que foi dissolvida a amostra, a = no de gramas de glicose, correspondente a 10 mL das Felhing 0,05 ) V = no de mL da solução de amostra gasta na titulação soluções de Dosagem de Sacarose Em um balão volumétrico de 100 mL com rolha esmerilhada colocar 10 mL de refrigerante e50 mL de água destilada; Acrescentar 0,5 mL de HCl concentrado e uma pitada de carvão ativo ( se o refrigerante for colorido) Levar ao banho-maria durante 25 min, tendo o cuidado para a temperatura não ultrapassar 85o C. Esfriar o balão sobre jato de água fria e neutralizar com NaOH; Completar o volume com água destilada; Fechar o balão e homogeneizar; Filtrar em papel de filtro; E passar a solução para a bureta; Preparar o licor de Fehling e colocar em erlenmeyer de 250 mL; Colocar 2 mL de NaOH a 30-33 % e 40 mL de água destilada; Aquecer o erlenmeyer com Licor e gotejar a solução de açúcar invertido da bureta; Anotar o volume gasto. A técnica de dosagem e cálculo é semelhante ao da glicose, com a diferença de que o resultado final deve ser multiplicado por 0,95 para se obter a sacarose. Esse fator se consegue da seguinte forma: Massa molecular da sacarose antes da inversão...342. Massa molecular da sacarose depois da inversão...360. Portanto, se 360 equivalentes a 342 de sacarose, 1 equivalerá a “x” de sacarose, donde: Cálculos: S = (100 x B x a / V x A - C) x 0,95 S = no de gramas de glicídios não redutores em sacarose, por 100 mL B = no de mL em que foi dissolvida a amostra A = no de mL da amostra usada na inversão ( ou o peso da amostra) V = no de mL de solução da amostra, gasto na titulação C = no de gramas de glicose por 100 mL, obtido em glicídios redutores em glicose (quantidade de glicose) A = no de gramas de glicose correspondente a 10 mL da solução de Fehling (0,05) Exercícios 1. Fale sobre a importância da presença dos carboidratos nos alimentos. 2. Qual a importância dos compostos formados da degradação de Strecker? 3. Em pH Neutro a velocidade da reação de Caramelização é máxima, certo ou errado. Explique? 4. Qual é a finalidade da adição de limão no preparo de caldas para cobertura para doces? 5. Fale sobre o caramelo e sua importância, na industria alimentícia. 6. Fale sobre a estrutura molecular do amido? 7. Dados os açúcares abaixo, quais irão apresentar, teste positivo para açúcares redutores: a- Sacarose b-glucose c-frutose d-Lactose 8. O açúcar do item a (sacarose), foi aquecido em presença de HCl e em seguida, efetuado teste para açucares redutores, este será positivo ou negativo, porque? 9. Considerando a reação de Maillard, um das principais transformações químicas envolvendo carboidratos é incorreto afirmar que: (a) A principal condição para que ocorra é a presença de aminoácidos e açúcares redutores (b) Esta reação pode tornar o alimento inaceitável, pelo desenvolvimento de cor e sabor desagradáveis. (c) Ocorre perda de nutrientes, resultantes da formação de melanoidinas que são compostos escuros, possivelmente polímeros de alto peso molecular. (d) A reação de Maillard pode ter sua velocidade duplicada pela adição de SO2, embora o uso do SO2 possa levar a sabor e cheiro desagradáveis. (e) A reação de Maillard é também chamada de “escurecimento nãoenzimático” e pode originar produtos com atividade antioxidante na rancificação dos lipídeos. 10. As pectinas, sãos polissacarídeos muito utilizados na indústria dos alimentos para a elaboração de geléias e outros doces, o inconveniente é que a pectina só forma gel em presença de aproximadamente 60 % de açúcar. Certo ou errado. Explique? 11. Os carboidratos entre outras funções nos alimentos atuam como conservantes. Por quê? 12. Com base na afirmativa abaixo, indicar se a mesma é falsa, ou verdadeira e por quê? A degradação de Strecker, que ocorre durante a reação de caramelização é responsável, pelo aroma do caramelo. 13. Para algumas pessoas a ingestão de açúcares, tais como a lactose e a galactose, são proibitivos. Por quê? 14. A D- galactose e D- manose são: a) Enantiômeros um do outro. b) Isômeros um do outro. c) Anômeros um do outro. d) Epímeros um do outro. e) Imagens espelhadas um do outro. 15. Qual dos seguintes carboidratos é um açúcar cetose ? a) Galactose b) Frutose c) Glicose d) Manose e) Gliceraldeído 16. Qual dos seguintes compostos não é produzido a partir do amido da dieta pela alfa- Amilase salivar? a)Maltose b) Oligossacarídeos c)Isomaltose d) Frutose e) Maltotriose 17. Qual das seguintes afirmações sobre as dissacaridases está correta? a) As dissacaridases são produzidas e secretadas pelo pâncreas. b) Uma dissacaridase específica cliva as ligações beta 1→4 entre resíduos de glicose. c) Os monossacarídeos produzidos pelas dissacaridases penetram na circulação porta. d) A deficiência de uma dissacaridade específica tem pouco efeito sobre a capacidade de um indivíduo em digerir carboidratos. e) Se for liberada alfa-amilase pancreática insuficiente, as dissacaridases podem degradar grandes moléculas de amido da dieta até monossacarídeos. 18. Um Homem jovem, negro, foi à consulta queixando-se de distensão abdominal e diarréia. Estava com olheiras fundas e o médico observou sinais de desidratação A temperatura do paciente era normal. Ele explicou que o episódio tinha ocorrido após uma festa de aniversário na qual ele participou no concurso de ingestão de sorvetes. O paciente relatou episódios prévios de natureza similar após a ingestão de uma quantidade significativa de laticíneos. Este quadro clínico é mais provavelmente devido a uma deficiência de; a) Alfa –amilase salivar b) Isomaltose c) Amilase pancreática d) Sacarase e) Lactase 19. Desenhe as formulas em perspectiva de Haworth para as fórmulas α e β da galactose. Qual característica distingue as duas formas? 20. Explique porque uma mistura equimolecular de D-glicose e D-frutose formada pela hidrólise da sacarose é chamada de açúcar invertido pelas pessoas que trabalham na indústria de alimentos? 21. Embora a lactose exista em duas formas anoméricas, nenhuma forma anomérica da sacarose foi ainda descrita porque? 22. Tanto a celulose como a α- amilose consistem de unidades de D-glicose unidas por ligações (1→4) e podem ser intensamente hidratadas. Apesar destas similaridades, uma pessoa em dieta consistindo predominantemente de α-amilose ganhará peso, enquanto outra em uma dieta predominantemente de celulose (madeira) passará fome. Por quê? 23. Uma amostra de um dissacarídeo é lactose ou sacarose. Nenhum precipitado vermelho é formado na reação de Fehling até que o composto seja primeiramente aquecido em ácido diluído. O composto é lactose ou sacarose? Explique. 24. Desenhe a projeção de Haworth para o dissacarídeo gentiobiose, a partir das seguintes informações: É um dímero da glicose A ligação glicosídica é β(1- 6). O carbono anomérico não envolvido na ligação glicosídica esta na configuração α. 25. Um suplemento alimentar para atletas divulga em seus comerciais que as barras de Energia contêm os dois melhores precursores do glicogênio. Quais são eles? 26.Todos os polissacarídeos que ocorrem naturalmente possuem um resíduo terminal que contém um carbono anomérico livre. Porque esses polissacarídeos não dão um resultado positivo no teste químico para açúcar redutor? 27. Qual é o benefício das fibras na alimentação. 28. A retrogradação do amido é o fenômeno responsável pelo envelhecimento de pães, bolos e pudins, sendo, ainda, um problema na elaboração de pratos à base de massas congeladas, como as lasanhas. Esses segmentos de mercado estão em ascensão, o que tem determinado a busca de matériasprimas e ingredientes que atendam às exigências da indústria. Nesse contexto, surgiram os amidos modificados, de amplo uso industrial. A respeito desse assunto, julgue os itens a seguir. I. A retrogradação, processo de cristalização das moléculas de amido, ocorre devido à tendência de moléculas adjacentes de amilopectina de formar ligações de hidrogênio. II. Dextrinas, amplamente usadas nos produtos instantâneos, são obtidas por meio de tratamento térmico do amido nativo, que produz grânulos menos inchados e mais fragmentados. III. Amidos modificados são ingredientes importantes porque provocam aumento da viscosidade retrogradação. de produtos semipreparados e redução de sua IV. Amidos modificados são amplamente usados na produção de alimentos diet e light porque reagem quimicamente com as moléculas de proteínas, mantendo a umidade e a textura adequadas. V. Na produção de balas de goma são usados amidos pré-gelatinizados, porque essa modificação leva à obtenção de géis transparentes e rígidos. Estão certos apenas os itens: a) I e II. b) I e IV. c) II e V. d) III e IV. e) III e V. 29. Considerando as possíveis reações de escurecimento em alimentos, todas as afirmativas estão corretas, EXCETO: a) Os alimentos congelados ou resfriados sofrem poucos problemas de escurecimento. b) Em decorrência da reação de Maillard, forma-se o corante caramelo, largamente empregado na indústria de alimentos. c) Os produtos da reação de Maillard podem tornar os alimentos mais aceitáveis pela cor e pelo sabor produzido. d) O escurecimento não-enzimático ocorre em presença de grupos amina e de açúcares redutores livres, quando aquecidos. 30. Sobre escurecimento enzimático e não enzimático em alimentos é INCORRETO afirmar que: a) a caramelização é causada pela decomposição dos açúcares e ocorre em altas temperaturas. A reação envolve proteínas e não deve ser confundida com o escurecimento da reação de Maillard. b) o escurecimento enzimático é uma reação oxidativa que pode ser retardada, eliminando-se o oxigênio da superfície danificada do vegetal. Uma das formas mais efetivas de prevenir o escurecimento é a adição de agentes químicos capazes de bloquear a reação. c) as reações de escurecimento não-enzimático em alimentos estão associados com o aquecimento e armazenamento e podem ser divididas em três mecanismos: Maillard; caramelização; oxidação de vitamina C. d) os açúcares no estado sólido são relativamente estáveis ao aquecimento moderado, mas em temperatura acima de 120 °C são pirolisados para diversos produtos de degradação de alto peso molecular e escuros, denominados caramelos. 31. Sobre os carboidratos, assinale a alternativa correta. a) A maltose é um exemplo de dissacarídeo, formado por duas moléculas de frutose. b) O amido é constituído por duas frações: amilopectina, estrutura linear e amilose, e estrutura ramificada. c) A glicose e a galactose são exemplos de monossacarídeos. d) O amido é constituído por três frações distintas: a amilopectina, que é uma estrutura ramificada, a amilose, que é uma estrutura linear, e o radical R, o qual é apolar e redutor. 32. Sobre os carboidratos, assinale a alternativa correta. a) Uma cetopentose é um carboidrato de baixo peso molecular, mas que contém 07 átomos de carbonoe grupo funcional cetona. b) Uma aldotetrose é um carboidrato de baixo peso molecular (monossacarídeo) que contém 04 átomos de carbono e grupo funcional aldeído. c) Uma hexose é um carboidrato que contém 08 átomos de carbono. d) Um carboidrato com estrutura piranósica possui anel semelhante ao furano 33. Assinale a alternativa correta. a) A gelatinização é um processo de transformação do amido em pasta viscoelástica e ocorre durante o resfriamento. b) A gelatinização do amido é um processo de transformação em que ocorrem reações químicas entre aminoácidos e ácidos graxos insaturados. c) Na retrogradação do amido pode ocorrer a formação de amidos resistentes tipo 03. Exemplos: flocos de milho (corn flakes) e alimentos cozidos e resfriados. d) Na gelatinização do amido ocorre formação de amido resistente, sendo um exemplo prático os alimentos que foram cozidos e resfriados 34. Assinale a alternativa correta. a) As reações de Maillard e a caramelização são transformações químicas que ocorrem apenas entre moléculas de carboidratos. b) A reação de caramelização é caracterizada pela junção do grupo carbonila dos açúcares redutores com o grupo amina dos aminoácidos. c) A reação de Maillard é caracterizada pela junção do grupo carbonila dos açúcares redutores com o grupo amina dos aminoácidos, havendo formação de compostos escuros, voláteis e de alto peso molecular. d) Dá-se o nome de caramelo ao produto escuro formado pelo aquecimento de açúcares, com intervenção direta dos aminoácidos, que fornecem energia necessária para as reações. 35. A sacarose é um a) monossacarídeo não-redutor. b) dissacarídeo redutor. c) oligossacarídeo redutor. d) dissacarídeo oticamente ativo. e) monossacarídeo redutor. 36. Pectinas são a) dissacarídeos. b) monossacarídeos. c) polissacarídeos. d) oligossacarídeos. e) trissacarídeos. 37. Assinale a alternativa CORRETA: a) São os únicos fatores que afetam a Reação de Maillard: temperatura, tipo de açúcar, atividade de água, catalisadores. b) O escurecimento oxidativo ou enzimático é uma reação entre o oxigênio e um substrato fenólico catalisado pela enzima polifenoloxidase e envolve carboidratos. c) O escurecimento causado pela Reação de Maillard é devido à produção de melanoidinas, polímeros insaturados, e cuja cor é mais intensa quanto menor for seu peso molecular. d) Com exceção da sacarose, a doçura aumenta com o aumento do número de unidades de monossacarídeos nos oligossacarídeos. e) A ligação glicosídica da sacarose é excepcionalmente sensível à hidrólise, a qual ocorre mesmo sob condições fracamente ácidas a baixas temperaturas e presença de pequenos filmes de água. 38. As afirmativas abaixo referem-se ao processo de escurecimento nãoenzimático nos alimentos: I – A intensidade das reações de escurecimento não-enzimático em alimentos depende da quantidade e do tipo de carboidratos presentes e, em menor extensão, de proteínas e aminoácidos. II – A reação de Maillard é uma reação envolvendo aldeído e grupos amina de aminoácidos, peptídios e proteínas em seu estágio inicial. III – A vitamina C oxida rapidamente em solução aquosa por processos enzimático e não-enzimático, especialmente quando exposta ao ar, calor e à luz. IV – A reação de caramelização envolve a degradação do açúcar na presença de aminoácidos ou proteínas. Assinale a alternativa CORRETA: a) Apenas a afirmativa IV está correta. b) Todas as afirmativas estão corretas. c) Apenas as afirmativas II e III estão corretas. d) Apenas a afirmativa I está correta. e) Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas. 39. Em relação à composição dos açúcares, julgue as assertivas abaixo: I. A glicose, também chamada dextrose, é composta de uma cadeia de 6 átomos de carbono ligados a 6 átomos de oxigênio e a 12 átomos de hidrogênio. II. A glicose é o açúcar mais simples e amplamente distribuído na natureza. III. A galactose é um monossacarídeo resultante do desdobramento da lactose (glicose + galactose). IV. A maltose é um dissacarídeo, constituído por 2 unidades de monossacarídeos, unidos por ligações glicosídicas (glucose + glicose). V. A glicose, frutose e galactose têm a mesma fórmula química. 40. Em relação às propriedades dos açúcares, julgue as assertivas abaixo: I. Frutose é um dissacarídeo presente em xaropes, mel, e frutas. II. A caramelização é uma reação dos açúcares redutores e não redutores quando são aquecidos acima da sua temperatura de fusão. III. A glicose e a maltose são denominadas de açúcares redutores. IV. As frutas maduras são doces devido à transformação do amido (reserva) em açúcares mais simples, como a sacarose e frutose. V. A galactose é produzida nas glândulas mamárias dos mamíferos. 41. O aquecimento dos carboidratos, em particular da sacarose e de outros açúcares redutores, na ausência de compostos nitrogenados, produz a um conjunto de reações complexas conhecidas como: a) Reação de Maillard b) Pigmentação c) Cristalização d) Carameliza ção
