FATORES que influenciam a oxidação de lipídeos nos alimentos

REAÇÕES DOS LÍPÍDEOS NOS ALIMENTOS
RANCIDEZ DE LIPÍDEOS
A degradação de lipídeos pode ser ocasionada por oxidação, hidrólise, pirólise e absorção de sabores e odores
estranhos. Dentre estes fatores, a oxidação é a principal causa de deterioração, alterando diversas propriedades,
como a qualidade sensorial (sabor, aroma, textura e cor); valor nutricional (perda de vitaminas, carotenóides,
proteínas e ácidos graxos essenciais); depreciação do produto e toxicidade (grande formação de radicais livres).
As gorduras são muito instáveis quando conservadas em condições desfavoráveis a sua preservação. São afetadas
pela presença de ar (oxigênio), luz, umidade e calor (o tratamento térmico aumenta a velocidade de oxidação).
Quando as gorduras estão alteradas, diz-se que estão rançosas, porque o produto resultante das reações implica no
aparecimento de odores e sabores estranhos (o ranço).
As reações de rancificação que serão estudadas são a rancidez oxidativa e a rancidez hidrolítica.
RANCIDEZ OXIDATIVA (ou Rancificação Oxidativa)
É a transformação em lipídeos que contêm ácidos graxos insaturados (como os triacilgliceróis e os fosfolipídeos), ou
em ácidos graxos insaturados livres. Importante: todas as gorduras possuem triacilgliceróis com ácidos graxos
insaturados.
Quando os lipídeos são conservados de maneira inadequada as duplas ligações dos ácidos graxos insaturados
podem formar radicais livres, estes radicais livres reagem com o oxigênio do ar (oxidação) e formam produtos que
alteram as características dos lipídeos.
A rancificação oxidativa provoca alterações nas características sensoriais (pela perda de cor) e redução do valor
nutritivo, quando ocorre nas gorduras (lipídeos) presentes nos alimentos, em especial, perdas de ácidos graxos
essenciais, que são insaturados. E, portanto, influi diretamente na vida de prateleira destes alimentos, ou seja,
diminui o tempo de conservação.
Os substratos da reação (rancificação oxidativa) são os ácidos graxos insaturados, porque contêm duplas ligações
que podem reagir com o oxigênio. Outros substratos como os carotenóides e as vitaminas A e E também podem
sofrer reações análogas.
Do processo de oxidação dos lipídeos por oxigênio (O2 é o agente oxidante) resultam aldeídos, cetonas, ácidos,
alcoóis e peróxidos; estes compostos são responsáveis pelas características organolépticas e físico-químicas
associadas à rancificação oxidativa.
A reação em cadeia de radicais livres (rancificação oxidativa) pode ser dividida em três etapas, que ocorrem
simultaneamente, salvo o início da reação.
1a Fase: INICIAÇÃO
nesta fase começa a absorção de O2 por parte dos ácidos graxos insaturados, que para ocorrer precisa da presença
de radicais livres; o que explica o fato da iniciação ocorrer em 2 etapas, a iniciação primária e a iniciação secundária;
na iniciação primária (ou indução), o ácido graxo insaturado (RH) cede um próton ao carbono metilênico e convertese em radical livre (R ), como mostrado na reação I-a:
I-a - - - - - - - -RH R + H+
Onde:
RH = ácido graxo insaturado ou lipídeo com ácido graxo insaturado.
R = radical alquil (radical livre).
na iniciação secundária o radical livre (R ) formado na iniciação primária, pode por sua vez, reagir com o O2
formando o radical peróxi, como mostra a reação I-b:
I-b - - - - - - - -R + O2 ROO
Onde:
R = radical alquil (radical livre).
ROO = radical peróxi (radical livre).
a reação I-a (iniciação 1ª ou indução)tem elevada energia de ativação, ou seja, precisa de muita energia para iniciar
espontaneamente. Para que aconteça são necessárias altas temperaturas e presença de luz ou outros catalisadores;
na fase de INICIAÇÃO existe baixo consumo de O2, formam-se os primeiros radicais livres, com pouco cheiro ou
gosto de ranço.
2a Fase: PROPAGAÇÃO
na segunda fase da rancificação oxidativa, chamada de propagação, os radicais alquil (radicais livres) formados na
iniciação continuam se combinando com o O2, formando mais radicais peróxi;
R + O2 ROO
estes radicais peróxi podem subtrair hidrogênio de outro ácido graxo insaturado (RH), produzindo peróxido (ROOH) e
um novo radical livre (R ), como mostra a reação II;
II- - - - - - - - ROO + RH ROOH + R
Onde:
ROO = radical peróxi (radical livre)
RH = ácido graxo insaturado (ou lipídeo com ácido graxo insaturado)
ROOH = peróxido
R = radical alquil (radical livre)
por isso essa fase é chamada de propagação, pode ocorrer centenas de vezes por ser uma reação em cadeia;
nesta fase aumenta o consumo de O2 e ocorre grande formação de peróxidos. Deve-se levar em conta que as
reações na fase da propagação são muito rápidas, porque os radicais livres formados são muito reativos e existe,
portanto, um elevado consumo de O2;
os peróxidos resultantes da propagação são altamente instáveis e sofrem decomposição formando produtos como
aldeídos, cetonas, alcoóis, hidrocarbonetos e ácidos. Esses produtos da decomposição do peróxido ocasionam o
cheiro e o sabor desagradável e indesejável, o ranço. Portanto, os produtos resultantes da decomposição do
peróxido formado na oxidação dos ácidos graxos insaturados são os responsáveis pela deterioração das gorduras
(lipídeos), alterando odor, sabor, cor, viscosidade e composição das mesmas.
3a Fase: TERMINAÇÃO
esta fase pode ocorrer simultaneamente às fases de iniciação e propagação;
nesta fase (terminação) os radicais livres reagem entre si, formando novos compostos não reativos, como mostram
as reações abaixo;
III- - - - - - - -ROO + R ROOR
R + R R-R
assim, nesta fase o consumo de O2 tende a diminuir, e a partir do momento que não existam mais radicais livres para
reagir com o O2 cessa-se a reação.
FATORES que influenciam a oxidação de lipídeos nos alimentos:
- quantidade de O2 presente. A rancificação oxidativa não ocorre na ausência de O2;
- composição da gordura: o tipo de ácido graxo insaturado e o grau de saturação têm influência significativa na
oxidação (os ácidos linoléico e linolênico oxidam-se 64 e 100 vezes mais rápido que o ácido oléico, respectivamente);
- exposição à luz: a luz acelera as reações de oxidação, por isso, na medida do possível, deve-se evitar sua
incidência direta nos alimentos suscetíveis a oxidação;
- temperatura de armazenamento: quanto maior a temperatura, maior será a velocidade com que a reação se
desenvolve. A cada aumento de 10oC na temperatura, a reação do oxigênio com a gordura insaturada duplica. Esse
efeito pode ser minimizado com o armazenamento de alimentos sob refrigeração e congelamento.
- presença de catalisadores, chamados de pró-oxidantes: aceleram a reação de oxidação (ex: metais e grupo heme
da mioglobina);
- atividade de água (aw) dos alimentos: a presença de água livre aumenta a atividade catalítica dos metais, portanto
o risco de oxidação aumenta a medida que aw aumenta.
Na indústria de alimentos, além do controle dos procedimentos físicos (T, luz, O2) pode-se também acrescentar aos
alimentos agentes antioxidantes, que bloqueiam as reações de oxidação, retardando a formação de compostos
desagradáveis.
RANCIDEZ HIDROLÍTICA (ou Rancidez lipolítica)
É a reação ocasionada pela ação de enzimas como a lipase/lipoxigenase e/ou por agentes químicos (ácidos/bases)
que rompem a ligação éster dos lipídeos, liberando ácidos graxos. Portanto, na rancidez hidrolítica o lipolítica formase ácidos graxos livres, saturados e insaturados.
A rancidez lipolítica ou hidrolítica diminui a qualidade das gorduras destinadas principalmente a frituras, alterando
especialmente as características organolépticas como a cor (escurecimento), o odor e o sabor dos alimentos.
A presença de água acelera a rancidez hidrolítica; além disso, quando as gorduras contendo ácidos graxos livres são
emulsionadas em água, estes ácidos graxos livres, mesmo em baixas concentrações, proporcionam sabor e odor
desagradável. Deve-se evitar o uso prolongado da mesma gordura no processamento de alimentos (frituras),
especialmente se estes alimentos forem ricos em água.
A rancificação hidrolítica pode ser inibida pela inativação térmica das enzimas, e pela eliminação da água no lipídeo
(água é o meio que favorece a hidrólise).
CARACTERIZAÇÃO DA RANCIDEZ DE ÓLEOS E GORDURAS
A rancidez, deterioração da gordura constitui um importante problema técnico nas indústrias de alimentos. Como
vimos, a deterioração pode ocorrer através de 2 formas diferentes:
1. rancidez hidrolítica: hidrólise da ligação éster por lipase ou agente químico na presença de umidade;
2. rancidez oxidativa: autoxidação dos triacilgliceróis com ácidos graxos insaturados por oxigênio atmosférico.
Os métodos frequentemente utilizados para determinar a deterioração causada pelos dois tipos de rancificação são
apresentados os abaixo.
A . Índice de acidez (I.A.) rancidez hidrolítica
Avalia o grau de deterioração pela medida de ácidos graxos livres.
O índice de acidez: é definido como o número de miligramas de KOH requerido para neutralizar os ácidos graxos
livres em 1 g de amostra.
O procedimento está baseado na dissolução da gordura em um solvente misto e neutralizado com uma solução
padrão de NaOH, na presença de fenolftaleína como indicador.
B. Índice de peróxido (I.P.) / Índice de TBA - rancidez oxidativa
Estes dois métodos são utilizados para caracterizar óleos e gorduras com relação à rancificação oxidativa.
O índice de peróxido é o teste mais empregado, mede a quantidade de peróxido produzido.
Índice de peróxido (I.P.): é um dos métodos mais utilizados para medir o estado de oxidação de óleos e gorduras.
Como os peróxidos são os primeiros compostos formados quando uma gordura deteriora, toda gordura oxidada dá
resultado positivo nos testes de peróxidos.
O índice de peróxido de uma gordura é facilmente determinado dissolvendo-se um peso de gordura em uma solução
de ácido acético-clorofórmio, adicionando-se iodeto de potássio e titulando o iodo liberado (o I é oxidado a I2 pelo
peróxido da amostra) com solução padrão de tiossulfato de sódio, usando amido como indicador. O resultado é
expresso como equivalente de peróxido por 100 g da amostra.
REAÇÃO DE HIDROGENAÇÃO
Ou endurecimento de óleos, é a conversão dos diversos radicais insaturados dos acilgliceróis em acilgliceróis mais
saturados, ou completamente saturados, mediante a adição de hidrogênio em presença de um catalisador.
Hidrogenação é a reação na qual ocorre a adição de hidrogênio (H2) às duplas ligações de ác. graxos insaturados
(livres ou combinados). Com a incorporação de hidrogênio ocorre a modificação da plasticidade, ou seja, o óleo fica
duro. Ocorre, portanto, um aumento do índice de saturação e, consequentemente, uma elevação do ponto de fusão
da gordura. Um exemplo é a margarina, que é obtida pela hidrogenação catalítica de óleos vegetais, processo que
transforma um óleo líquido em um óleo semilíquido, o qual é chamado de gordura. Quanto mais hidrogenado for o
óleo, mais sólido ele será na temperatura ambiente, portanto, mais saturado.
A reação de hidrogenação é de grande importância na indústria de alimentos, porque permite a conversão de óleos
em gorduras adequadas para a produção de margarinas e para a aplicação em produtos de panificação (gordura
hidrogenada). Também é utilizada para melhorar a consistência de gorduras, ou ainda para reduzir a sensibilidade à
rancidez.
O processo da hidrogenação consiste, portanto, em colocar em contato, sob adequada temperatura e pressão, o óleo
(líquido) e o hidrogênio gasoso, na presença de um catalisador sólido. Os catalisadores geralmente utilizados neste
processo são metais como platina, níquel e paládio. Contudo, o catalisador mais empregado é o níquel, devido seu
menor custo. O catalisador metálico atua adsorvendo os reagentes. Esse processo quebra parcialmente a dupla
ligação entre os carbonos e a ligação simples entre carbono e hidrogênio, enquanto ligações secundárias são
formadas com o catalisador. Nessa fase, forma-se um complexo instável. Em seguida, completa-se a adição, e o
produto é dessorvido, deixando a superfície do catalisador livre para adsorver novas moléculas de reagente.
Industrialmente, o processo de transformação de óleos para gorduras realiza-se por meio da hidrogenação catalítica
de duplas ligações, aumentando a ocorrência de e ácidos graxos com ponto de fusão acima da temperatura
ambiente. Entretanto, esse processo também produz em grande quantidade ácidos graxos insaturados na forma
trans, forma nociva à saúde (está associada às doenças do coração, com o aumento do colesterol LDL e redução do
HDL; além de ocasionar perda de ácidos graxos essenciais).
A conversão de ácidos graxos insaturados a saturados através de hidrogenação também ocorre facilmente nas
frituras. Fritar alimentos com azeite de oliva (que é um óleo composto sobretudo, por ácidos graxos insaturados,
como oléico, linoléico e linolênico) resulta em sua transformação em ácido esteárico.
O esquema abaixo mostra a estrutura de um ácido graxo insaturado (a) que na presença de H2 e catalisador se
transforma no ácido graxo saturado/hidrogenado (b). Também é mostrada a estrutura do ácido graxo saturado na
forma trans (c) que pode resultar dos processos de hidrogenação industrial.
a)ácido oléico (C18:1 9), forma cis
H2 + Ni
b) ácido esteárico (C18:0)
c)ácido elaídico (tans C18:1 9)
Comentários
VIII - Determinação de Lipídeos em Alimentos
1. Introdução
O termo lipídio é utilizado para gorduras e substâncias gordurosas. São definidos como compostos orgânicos do
alimento (vegetal ou animal) que são insolúveis em água (solvente polar) e solúveis em solventes orgânicos
(solventes apolares), tais como éter etílico, éter de petróleo, acetona, clorofórmio, benzeno e álcoois cujo teor é
variável com o tipo de alimento (quadro 1). Estes solventes apolares extraem a fração lipídica neutra que
incluem ácidos graxos livres, mono, di e triacilgliceróis, e alguns mais polares como fosfolipídios, glicolipídios e
esfingolipídios. Esteróis, ceras, pigmentos lipossolúveis e vitaminas, que contribuem com energia na dieta, podem ser
extraídos apenas parcialmente.
Quadro 11. Alimentos e respectivos teores de gordura em percentagem (%)
PRODUTO TEOR DE GORDURA (%)
Manteiga e margarina 81 %
Molhos de salada 40 70 %
Leite fresco 3,7 %
Leite em pó 27,5 %
Sorvetes 12 %
Cereais 3 5 %
Carne 16 25 %
Peixes 0,1 20 %
Ovos 12 %
Chocolate 35 %
Frutas 0,1 1 % (abacate 26 %)
Vegetais 0,1 1,2 %
Fonte: CECCHI, H.M. (2003)
Os óleos e gorduras são ésteres e por isso devem ser derivados da reação de um ácido (ácidos graxos) e de um
álcool (glicerol ou glicerina) produzindo também ao final da reação água. Os ácidos graxos são as unidades
fundamentais da maioria dos lipídios. A diferenciação dos ácidos graxos se dá pela extensão da cadeia e a presença,
número e posição de duplas ligações.
Em condições ambiente, as gorduras são sólidas devido à presença de grupos
saturados (ligações simples) e os óleos são líquidos por sua vez pela presença de insaturações (ligações duplas) na
sua molécula.
A degradação de lipídios pode ser ocasionada por oxidação, hidrólise,
polimerização, pirólise e absorção de sabores e odores estranhos. Dentre estes fatores, a oxidação é a principal
causa da deterioração de vários produtos, alterando diversas propriedades, como a qualidade sensorial (sabor,
aroma, textura e cor), valor nutricional, funcionalidade e toxidez. Tais mudanças podem ter sua origem durante a
produção, o processamento, a preservação, o armazenamento e o preparo do alimento. Muito embora a oxidação em
geral se inicie na fração lipídica, eventualmente outros componentes são
afetados: proteínas, vitaminas e pigmentos. A oxidação de lipídios é um exemplo típico de reação envolvendo a
formação de radicais livres.
As reações de oxidação são causadas pelo oxigênio atmosférico, menos
frequentemente pelo ozônio, peróxido, por metais e outros agentes oxidantes. Quanto maior o grau de insaturação
maior será a suscetibilidade à oxidação.
O estudo inicia-se, com os testes relacionados para a caracterização destes
compostos e posteriormente os métodos de extração propriamente ditos.
2. Caracterização de Óleos e Gorduras
As determinações feitas na análise de óleos e gorduras são geralmente as dos
chamados índices, que são expressões de propriedades físicas ou químicas dos mesmos e não as percentagens dos
seus constituintes. São índices que, juntamente com as reações características, servem para identificação e
avaliação da maioria dos óleos e gorduras.
Quanto ao conhecimento da composição em ácidos graxos destes compostos o método de cromatografia gasosa é
utilizado.
2.1 Índice de iodo
Método utilizado para determinar o grau de insaturação de um óleo ou gordura e para controlar alguns
processamentos. Esse índice é baseado no fato de que o iodo e outros halogênios (F, Cl e Br) se adicionam numa
dupla ligação da cadeia insaturada dos ácidos graxos.
O resultado do índice de iodo de um óleo ou gordura é definido como as gramas de iodo que são adicionadas em 100
g de amostra. É expresso em termos de iodo, independente de a reação ter sido com iodo ou outro halogênio. As
gorduras menos insaturadas com baixo índice de iodo, são sólidas a temperatura ambiente, ou, inversamente, óleos
que são mais insaturados, com maior índice de iodo, são líquidos. Outro ponto interessante e que quanto maior a
insaturação e, consequentemente, maior o índice de iodo, maior será também a possibilidade de rancidez por
oxidação. Basicamente, a determinação do iodo se dá por titulação com o tiossulfato de sódio
(Na2S2O3), usando amido como indicador. Existem dois métodos de determinação do índice de iodo: ICI (WIJS) e o
IBR
(HANUS). O método de Wijs é o mais utilizado porque é mais exato, mas em
compensação o reagente de Hanus é mais estável.
2.2 Índice de saponificação
É definido como o número de miligramas de hidróxido de potássio necessário para neutralizar os ácidos graxos
resultantes da hidrolise completa de 1 g de amostra. Consiste em aquecer a amostra em banho-maria com solução
alcoólica de hidróxido de potássio em refluxo, por 1 hora. Se junta fenolftaleína e titula-se o excesso de soda com o
ácido clorídrico padronizado. Durante a saponificação é formado sabão. O índice de saponificação é uma indicação
da quantidade relativa de ácidos graxos de alto e baixo peso molecular e não serve para identificar o óleo, pois
muitos possuem índices muito semelhantes (188 196), entretanto, pode indicar adulteração destes compostos.
O índice de saponificação é inversamente proporcional ao peso molecular dos
ácidos graxos
2.3 Rancidez hidrolítica (deterioração da gordura)
A decomposição das gorduras constitui um dos mais importantes problemas
técnicos nas indústrias de alimentos Pode ocorrer de duas formas: rancidez hidrolítica (hidrólise da ligação éster por
lipase e umidade) e rancidez oxidativa (autoxidação dos acilgliceróis com ácidos graxos insaturados por oxigênio
atmosférico). Através da lipase é acelerada por luz e calor, com formação de ácidos graxos livres que causam
sabores e odores desagradáveis, principalmente em gorduras como manteiga, que possui grande quantidade de
ácidos graxos de baixo peso molecular. Em gorduras com ácidos graxos não voláteis, o sabor-odor característico não
aparece juntamente com a deterioração. O procedimento para se determinar a rancidez hidrolítica está baseado na
dissolução da gordura em um solvente misto e neutralizado, seguida da titulação com uma solução de NaOH, na
presença de fenolftaleína como indicador. A rancidez oxidativa por sua vez tem como consequência à destruição das
vitaminas lipossolúveis e dos ácidos graxos essenciais, além da formação de subprodutos com sabor-odor forte e
desagradável.
Vários testes têm sido desenvolvidos para indicar a rancidez oxidativa em gorduras e entre eles cita-se: o índice de
peróxido e o índice de TBA.
O índice de peróxido é determinado dissolvendo-se um peso de gordura em uma solução de ácido acéticoclorofórmio, adicionando-se iodeto de potássio e titulando o iodo liberado com solução padrão de tiossulfato de sódio,
usando amido como indicador. O resultado é expresso como equivalente de peróxido por 100 g de amostra. Para
determinação do índice de TBA a amostra é dissolvida em solvente orgânico como: benzeno, clorofórmio ou
tetracloreto de carbono e a extração do material reativo com uma solução de ácido-acético-ácido tiobarbitúrico-água.
O extrato aquoso, com aquecimento, desenvolverá uma coloração vermelha se a gordura estiver oxidada podendo a
cor ser medida no espectrofotômetro em absorvância.