TA 824 – Processos Tecnológicos IV Profa. Marise - FEA

TA 824 – Processos Tecnológicos IV
Profa. Marise A. R. Pollonio
Textos de apoio
BRANEN, A. L. et al. Food Phosphates. In: Food Additives. 2.ed. New York: Marcel
Dekker, 2002. P 809-886
1. Química dos fosfatos importantes para alimentos
Nesta seção será discutido com uma nova visão, o uso de fosfatos em sistemas
envolvendo alimentos, com o intuito de procurar desenvolver novos usos para os
fosfatos e procurar achar algumas informações importantes. Será discutida a
nomenclatura usada, a constante de dissolução e de hidrólise do fosfato, e descrito
também o seqüestro de íons metálicos por fosfatos condensados.
1.1. Nomenclatura
Fosfatos são diferenciados de moléculas que possuem fósforo por possuírem um
átomo de fósforo central com átomos de oxigênio ao seu redor como vértice de um
tetraedro representando a configuração desta molécula. As interações entre estes
tetraedros de fosfato são diferenciadas com nomenclatura específica, no caso de uma
molécula com somente um tetraedro temos o ortofosfato, com dois temos o difosfato
(também chamados de pirofosfato), com três temos o trifosfatos e assim por diante,
sendo que os tripolifosfatos são os que tem maior grau de pureza dentre os
comercializados. Polímeros com alto peso que contém fosfatos são geralmente
comercializados na forma de mistura; quando um polifosfato se une formando um anel
são chamados de metafosfatos; quando temos um tetraedro de fosfato ligado a outros
tetraedros de fosfato formando um â nion de fosfato temos o ultrafosfatos.
Sendo assim tem-se quatro tipos estruturais os ortofosfatos, os polifosfatos, os
metafosfatos e os ultrafosfatos sendo estes 3 últimos preparados a partir de
ortofosfatos com pelo aquecimento. Com esta configuração tem-se um ânion formado
pelo íon fósforo (P 5+) e oxigênio (O2-) que formam um ânion pode ser balanceado com
íon H+, íons metálicos, ou íons moleculares que também são incluídos na
nomenclatura.
1.2 Métodos de Produção
A produção dos fosfatos começa com o acido fosfórico que é produzido por duas
rotas distinta, ou processo térmico que é feito queimando fósforo (P4) que é obtido
retirando-se os componentes metálicos do fosfato, ou em um reator elétrico com o
resíduo sólido de um carbono impuro. Este fósforo produzido irá queimar na presença
de O2 e será finalizado com água produzindo o ácido fosfórico. Normalmente estes
ácidos possuem arsênico como contaminante, que são posteriormente retirados por
extração com solvente orgânico.
Para produção de fosfatos a partir de acido fosfórico são necessários a utilização
de álcalis que podem carregar impurezas para o fosfato e produzirá um ortofosfato .
1.3 Solubilidade na Água
A solubilidade dos fosfatos é muito importante, pois o fosfato é geralmente
comercializado na forma sólida e geralmente é aplicado em soluções aquosas.
Geralmente esta dissolução mal feita pode implicar em problemas tecnológicos, por
isso este deve ser adicionado primeiramente na solução aquosa.
1.3.1 Dissolução Tripolifosfato de Sódio
É o composto mais dificilmente a ser dissolvido, porém pode ser melhorado
aumentando força termodinâmica de dissolução. Na dissolução, há duas fases
cristalinas que existem em diferentes energias, há uma fase de alta energia chamada
fase 1 e uma de baixa energia, fase 2. Geralmente, ele é comercializado como uma
mistura das duas fases sendo que a fase 1 requer uma maior quantidade de energia
para dissolução em água em comparação com a fase 2.
1.4 Hidrólise do Fosfato
As reações e balanços de energia das reações de hidrolises começaram a ser
estudadas por volta de 1940 com a descoberta do ATP e seu envolvimento com a
energia armazenada. Parte da energia envolvida na hidrólise vem do rearranjo químico
e parte da hidratação dos produtos e reagentes.
A hidrólise pode ocorrer de duas formas a mais comum que é por clivagem do
grupo terminal de fosfato e a menos provável que é a clivagem no meio da cadeia que
ocorre somente com cadeias longas. A constante de hidrólise é fortemente afetada pela
temperatura e o pH, ela é mais lenta a baixas temperaturas e pH mais elevados. Para
temperatura há uma relação linear onde um incremento de 5° C causa um dobro de
aumento na hidrolise, já para pH esta relação não é linear. Metais na solução também
afetam na hidrólise, porém não são completamente claros.
1.5 Uso e aplicações de fosfatos em alimentos
Fosfatos são amplamente utilizado,s pois têm diversas funções como ajuste pH,
seqüestrar minerais, suplemento mineral, inibir coagulação, modificar proteínas e
diversas outras propriedades favoráveis para alimentos. Os mais comuns tipos de
fosfatos são considerados GRAS pela FDA.
Carne, Aves e Pescado
Processamento de carne, aves e pescado são beneficiados com o uso de fosfatos:
controle de pH, solubilidade, capacidade de retenção de água , desenvolvimento e
estabilidade de emulsões e cor, inibição de oxidação.
Oxidação Lipídica – Foi avaliado o impacto do NaCl com e sem polifosfato na
estabilidade de lipídio e cor nas carnes de bovinos, suínos e perus (steaks)
armazenados a -10ºC por varias semanas. Obteve-se que o efeito do polifosfatos
(oxidação lipídica) em diferentes semanas conforme o tipo de carne analisada: bovinos
(4 semanas), peru (6 semanas) e suínos (8 semanas). A descoloração e oxidação
lipídica ocorrem simultaneamente entre suínos e perus. Em seu trabalho ele reafirma
que a oxidação lipídica pode ser acelerada por pigmentos oxidantes.
Oxidação da oximioglobina varia entre os tipos de fosfatos no extrato aquoso ou
carne moída. Níveis de sódio d-, ou trifosfato e adicionados a níveis de 0,2 a 5,0%.Os
sais de fosfato inibem o desenvolvimento de rançidez e hexanal e batofenantrolina; e os
sais diminui com o cozimento, na qual é refletida pelo aumento da umidade da carne.
Efeito Térmico - A avaliaram os efeitos da força iônica (0,12 a 0,52) e pH (5,5 a
6) concentração de TSPP (0 a 0,31%) e temperatura de cozimento (52 a 87°C)e
verificou que com um pH maior e concentração de TSPP. O TSPP teve mostrado um
efeito positivo no rendimento de cozimento e força de tensão > 0,25. Além disso,
verificou que se uma alta tensão iônica, TSPP tende a ficar negativo para evitar o
impacto da parte hidrofóbica com calor, neste efeito de calor o músculo do tipo
vermelho e o branco deverão ser submetidos a diferentes tratamentos térmicos para
obter uma qualidade ótima de produtos carnes.
Pesquisadores estudaram os tipos de agregações térmicas de SSP na presença
de STPP. A solução de SSP foi acrescida entre 40 a 70ºC com 0 a 0,2 STPP com
agregações protéica causado pela turbidez.Músculos variam as propriedades térmicas
e são responsáveis pelo tratamento com STPP.
Fosfatos não tradicionais Uma preparação de emulsionados com carne bovina ( nível
de gordura ajustado com óleo de cauda de ovelha) para avaliação do efeito do óleo,
temperatura, NaCl e DKP, foi observado que SKP resulta em uma diminuição de
agregado protéico e homogeneização da emulsão.
.
.Aplicações de fosfatos. Fosfatos são geralmente aplicados por imersão, spray ou
tumbleamento de soluções de fosfato. A Agulha de injetora do sistema pode ser usada
com ou sem adição de solução de fosfato.
O mais perecível meio de aplicar fosfato é através do tumbleamento a vácuo, se
feito aas propriedades e estrutura do pescado podem agüentar ações mecânicas.
Ocorrendo de fora contrária na pratica, tumbleamento em excesso da solução resulta
em extração protéica maior que a absorção de soluto.
Métodos para determinar Aplicações de Fosfato – Alguns métodos para monitorar
os fosfatos são usados sobre a umidade total contendo no músculo Os métodos
baseiam se em reações de água-proteina, cromatografia de colunas, HPLC.
Inibição Microbiana
Numerosas
reportagens
têm sido
publicadas
relatando
os
efeitos
do
antimicrobiano em alimentos com fosfato. Enquanto os fosfatos contidos nos alimentos
não são considerados preservativos diretos, eles podem ter algumas propriedades
desejáveis quando usados como acidulantes ou em combinação com outro ingrediente
alimentício.
Alguns estudos têm descrito a esterilização em autoclaves de fosfatos dentro da
cultura média. Isto resultará em hidrólises de piro-, tripoli-, e hexa- meta- fosfatos para
ortofosfatos.
Fosfatos têm sido usados para tratamento de lavagem de carcaças para reduzir
ou inibir a contaminação de microorganismos. A redução patogênica é extremamente
importante para surtos de doenças alimentícias.
Há um desinfetante contendo etanol (8,7%), ácido lático (0,87%), e ácido
fosfórico (0,43%) para eliminação de coliformes, porém tem sido feito um trabalho para
incluir ácidos orgânicos nesta formulação, para substituir o lático quando usado em
combinação com etanol e ácido fosfórico. Esta formulação foi descrita como adequada
para o tratamento de kamaboko, cebola, ovos de galinha, porções de frango, presunto,
vegetais crus, massas.
III. Efeitos Nutricionais
A. Consumo de Fosfato
O consumo total de alimentos com fósforo tem sido estudado por vários pesquisadores.
O desaparecimento dos dados dos alimentos sugere que um determinado ingrediente
foi realmente usado e ao máximo nível permitido, e devem haver correções para
ingredientes importados e exportados.
Foi estimado, baseando-se em produção industrial em 1973, o consumo de 376 mg de
fósforo por pessoa por dia como aditivo de alimentos.
B. Segurança de alimentos fosfatados
A “U. S. Food and Drug Administration” classifica os alimentos fosfatados como GRAS
(geralmente reconhecidas como seguras) quando usadas em níveis não superiores que
são necessários. Os fosfatos são usados como suplementos medicinais e nutricionais.
C. Usos medicinais de alimentos fosfatados
A grade de produtos farmacêuticos requer o uso de U.S.P. da grade de ingredientes.
MSP e DSP são usados em combinação em preparações comerciais para induzir a
laxação.
D. Propriedades do cálcio
A biodisponibilidade de fontes de cálcio é importante para seleção do sal adequado
para suplementação e fortificação.
E. Efeitos comportamentais
Na década de 1970, muita atenção foi dada para a correlação entre diet e o
comportamento hiperativo entre crianças. Para a maioria, aditivos alimentícios foram
dados como agente de hiperatividade, e então a eliminação de diets foi discutida.
F. Conteúdo nutricional de alimentos fosfatados
O conteúdo nutricional dos alimentos fosfatado é importante para o contato com o
fabricante para especificações reais de cada ingrediente.