202 kB - AGAIS

Transcrição

202 kB - AGAIS

UFES - Universidade Federal do Espírito Santo
1
CCA - Centro de Ciências Agrárias - ERU - Departamento de Engenharia Rural
ENG O5212 Tecnologia de Produtos de Origem Animal I – I/2008 – Prof. Luis César – Website: http://www.agais.com/tpoa1
Capítulo 1 - Fundamentos da Ciência e Tecnologia de Alimentos e
Nutrição Humana
Ciência e Tecnologia de Alimentos são vastos campos do conhecimento humano. O
termo Ciência de Alimentos refere-se à aquisição sistemática de conhecimentos sobre a
natureza dos alimentos, o que é exercitado em campos, tais como: microbiologia de
alimentos; química de alimentos; bioquímica de processos em alimentos; toxicologia de
alimentos; físico-química; processos físicos termodinâmicos e de mecânica dos fluídos
aplicados a alimentos; e reologia de alimentos.
Em razão da variedade de matérias primas alimentares e bebidas, a Ciência de
Alimentos é contextualizada em especificidades, tais como: Ciência de Produtos Cárneos;
Ciência dos Produtos Lácteos; Ciência dos Cereais e Oleaginosas; Ciência dos Produtos
Panificados, Massas e Amidos; Ciência do Processamento de Furtas e Hortaliças; e Ciência
de Bebidas e Refrigerantes.
Quanto ao termo Tecnologia de Alimentos, é tido por pressuposto que tecnologia
configura como a aplicabilidade da ciência em beneficio da sociedade. Deste modo,
Tecnologia de Alimentos pode ser definida como o emprego sistemático de conhecimentos,
técnicas, processos e meios para o: beneficiamento, industrialização, armazenagem,
controle, embalagem, distribuição e utilização de alimentos. O que deve ser feito observando
padrões de qualidades física, sanitária e nutricional das matérias primas e dos produtos
acabados. Pois, estes podem constituir em dietas deficientes, ou em vetores contendo
microrganismos patogênicos, toxinas microbianas, parasitas viáveis, agentes alérgicos ou
toxinas químicas.
No desenvolvimento da Ciência e Tecnologia de Alimentos é demandado
envolvimento de quatro áreas fundamentais, que são a: (i) nutrição, (ii) química, (iii) biologia e
(iv) engenharia.
A área de nutrição prestar informações relacionadas às necessidades nutricionais de
pessoas e animais. Assim, é possível a formulação de regimes alimentares adequados as
necessidades nutricionais.
A área de química é fundamental por porpocionar o acompanhamento e controle das
transformações químicas dos alimentos deste a obtenção até o consumo final, o que possível
devido aos conhecimentos pertinentes as diferentes ramificações, tais como: bioquímica,
físico-química e as químicas: orgânica, inorgânica e analítica. Ressalta-se que as
transformações químicas em alguns casos são desejadas e em outros constituem em
deterioração.
A área de biologia é destacada pela condução de trabalhos de pesquisas que visam
fornecer matérias primas de qualidade e com rendimento apropriado aos processos de
industrialização. Neste particular concentram as ações para o melhoramento genético de
plantas e animais. Outros fatores relevantes são os estudos relacionados aos
microrganismos de importância na indústria de alimentos. Assim, são aprimoradas técnicas
para: (i) a obtenção de microrganismos utilizados na fabricação de alimentos, e (ii)
eliminação e/ou controle dos microrganismos que deterioram os alimentos e/ou causam
patogêneses.
2
Quanto à área de engenharia tem por fundamento o desenvolvimento de métodos e
equipamentos aplicados a realização de operações unitárias associadas ao processamento
de matérias primas de origem animal ou vegetal. Nestes casos, podem estar envolvidos
conhecimentos de transferência de calor, mecânica dos fluídos e de processos físicos como:
filtração, centrifugação, desidratação, secagem e destilação.
Pelo descrito, pode ser concluído que o desenvolvimento da ciência e tecnologia de
alimentos necessariamente envolve ação de equipes multidisciplinares. O que faz requerer o
envolvimento de profissionais, tais como: biólogos, microbiologistas, farmacêuticosbioquímicos, nutricionistas, economistas domésticos, zootecnistas, médicos veterinários,
engenheiros de alimentos, engenheiros agrônomos, engenheiros de pesca, engenheiros
agrícolas, engenheiros químicos, químicos, engenheiros de produção, e etc.
E essa necessidade de equipes multidisciplinares tem sido uma tônica cada vez mais
marcante em virtude da adoção de novos conceitos, tais como: (a) alimentos orgânicos, (b)
alimentos funcionais, (c) qualidade físico-química, sanitária e nutricional, (d) cadeia produtiva,
(e) logística, (f) identidade preservada, (g) rastreabilidade, e (g) técnicas de controle de
processos.
1.1 Importância do desenvolvimento da ciência e tecnologia de alimentos
.
Na antiguidade, muito antes da revolução industrial e da acentuada migração da
população rural para os centros urbanos, os homens eram caçadores e pescadores. Neste
período ficavam a mercê dos fenômenos naturais. Sendo assim, por vezes surgiam períodos
de abundância e outros de escassez.
Com o passar dos anos o homem passou a cultivar e criar animais com vista à
obtenção de alimentos e mais adiante surgiu os seguintes desafios: (1) ter alimentos
disponíveis ao longo do tempo e (2) abastecer aos centros populacionais.
Considerando esse cenário a ciência e tecnologia de alimentos estabelece com o elo
de ligação entre a produção de matérias primas e os consumidores. Sendo assim a ciência e
tecnologia de alimentos contemporânea possui por metas: (a) proporcionar dietas com
qualidade físico-química, sanitária e nutricional; (b) garantir o fornecimento de alimentos
livres de agentes patológicos; (c) disponibilizar alimentos ao longo do tempo; (d) reduzir as
perdas de alimentos e aumentar a disponibilidade; (e) proporcionar a melhor estruturação da
sociedade. Por exemplo, a comercialização de produtos pré-elaborados tem proporcionado
o avanço das mulheres no mercado de trabalho; (f) atender a disponibilidade de alimentos
devido ao crescimento explosivo das populações; e (g) eliminar a fome, flagelo que assola
milhões de seres humanos.
Outro aspecto relevante do desenvolvimento da ciência e tecnologia de alimentos
está no fato que tão somente a disponibilidade de alimentos não é garantia de sobrevivência
de uma população. Pois, estes alimentos podem constituir em: (i) dietas deficientes, ou em
(ii) vetores contendo microrganismos patogênicos, toxinas microbianas, parasitas viáveis,
agentes alérgicos ou toxinas químicas.
1.2 Definição de alimentos
Alimentos consistem na porção de nutrientes que tem por finalidade fornecer ao
corpo: (i) energia e (ii) substâncias destinadas à manutenção, crescimento, reprodução e
reparação.
3
De acordo com preceitos estabelecidos por Pedro Escudeiro, um dos pais da nutrição
humana, no estabelecimento de um regime alimentar devem ser observados quatro leis:
1. Primeira Lei: Da Quantidade – a quantidade de alimentos a ser ingerida deve
fornecer energia suficiente para a realização de atividades físicas e manutenção da
temperatura do corpo;
2. Segunda Lei: Da Qualidade – o regime alimentar deve ser completo em sua
composição. Isto visa oferecer ao organismo todas as substâncias que o integram. O
regime alimentar completo constitui na porção diária de nutrientes a serem ingerida;
3. Terceira Lei: Da Harmonia – As quantidades dos diversos nutrientes que integram a
alimentação deve respeitar uma relação de proporção. Por exemplo, a relação
cálcio/fósforo deve ser: 0,65 para adultos e 1,0 para crianças e gestantes; e
4. Quarta Lei: Da Adequação – a oferta de alimentação deve estar adequada à
necessidade do organismo. O que está associado a fatores, tais como: (i) momento
biológico do individuo, (ii) hábito alimentar, (iii) condição socioeconômica, e (iv) estado
de saúde.
Os nutrientes presentes em alimentos e bebidas são classificados em: (a)
macronutrientes: proteínas, carboidrato e lipídios; (b) micronutrientes: vitaminas e
minerais; e (c) água.
1.3 Macronutrientes
Macronutrientes são nutrientes que devem ser ingeridos em maior proporção para
atender as necessidades do organismo. Estes nutrientes são os carboidratos, proteínas e
lipídios. Geralmente, estes apresentam em grandes estruturas moleculares que necessitam
ser quebradas para a absorção do organismo.
1.3.1 Carboidratos
Carboidratos são moléculas químicas representadas pela fórmula genérica Cn(H20)n,
em que, a proporção de átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio é de 1:2:1. Estas
moléculas são as mais importante fonte de energia na alimentação humana, respondendo
por 60 a 70% das necessidades calóricas diárias.
No reino vegetal, geralmente, os carboidratos são sintetizados por meio da
fotossíntese, que é um processo bioquímico que permite transforma a energia
eletromagnética presente radiação solar em energia química. De forma simplificada, este
processo pode ser representado conforme a Figura 1.
Radiação solar
6 CO2 + 12 H2O
C6H12O6 + 6H20+ 6 O2
Figura 1 – Equação geral da fotossíntese
Assim a partir de: (i) seis moléculas de gás carbônico (CO2) disponibilizadas no ar, (ii)
duas moléculas de água resgatas pelo sistema radicular das plantas, e (iii) sob a ação de
radiação luminosa são obtidos: uma molécula de glicose (C6H12O6) seis de água (H2O) e seis
oxigênio (O2).
A glicose produzida, um monossacarídeo, é transformada sacarose. Isto ao juntar
duas moléculas glicose. A sacarose será transporta aos outros órgãos, onde, por exemplo,
4
será transformada em outros carboidratos mais complexos para fins de constituição de
tecidos de reserva ou de sustentação.
Na alimentação humana o aporte calórico das dietas tem por fontes: amido, 50%;
sacarose, 30%, lactose, 30% e maltose de 1 a 2%. O amido, geralmente, tem por fonte o
milho, arroz e batata. A sacarose está presente em vários vegetais, por exemplo, a cana de
açúcar. A lactose corresponde ao açúcar do leite. E a maltose é um tipo de açúcar gerado a
partir da quebra das moléculas de amido.
A digestão dos carboidratos em humanos tem início na boca durante a mastigação.
Nesta fase, por meio da saliva é aplicada a enzima salivar amilase (ptialina), que atua em pH
neutro. A digestão é complementada no intestino delgado, sob a ação das enzimas: (a)
amilases pancreáticas sintetizadas no pâncreas e (b) maltase, sacarase, lactase e isomlatase
sintetizadas pelas células da mucosa intestinal.
Por ação dessas enzimas são obtidos monossacarídeos, tais como: glicose,
galactose e frutose (Figura 2). Estas moléculas cruzam as paredes das células da mucosa
do intestino delgado, tendo por carreador íons de sódio (Na+), e então, são lançadas a
corrente sanguínea, especificamente, na veia porta hepática.
C12H22O11 + H20
Sacarose
Sacarase
C6H12O + C6H12O
Glicose
Frutose
Figura 2 – Representação da equação geral da degradação da sacarose
Em jejum, normalmente, a concentração de glicose no sangue é de 80 a 90
mg/100dL. O órgão que regula esta concentração é o pâncreas. Caso 1: se o nível de glicose
tornar alto, o pâncreas libera insulina. Isto faz com que a glicose seja transformada em
glicogênio, para então, ser armazenada nos músculos e fígado. Deste modo, a concentração
de glicose no sangue reduz.
Caso 2: se o nível de glicose baixar, o pâncreas libera glucagon que estimula a
transformação do glicogênio armazenado em glicose. Este processo de controle do nível de
glicose no sangue é denominado glicemia. O descontrole da glicemia por parte do organismo
pode levar a instalação de quadros de hiperglicemia (diabetes) ou hipoglicemia.
O diabetes é caracterizado quando em jejum o nível de glicose no sangue apresenta
acima de 140 mg/100dL. Os sintomas mais comuns são: eliminação excessiva de urina,
sede, fome extrema, alteração de visão e fraqueza geral.
A hipoglicemia caracteriza quando o nível de glicose sangue é de 40 a 60 mg/100dL
e pode apresentar sob duas formas: de jejum e reativa.
A hipoglicemia de jejum crônica ocorre geralmente associada a um quadro de câncer
no pâncreas. Nesta situação ocorre a produção excessiva de insulina. No entanto, no dia-dia,
qualquer pessoa pode passar por um quadro de hipoglicemia de jejum causado, por
exemplo, pela falta de alimentação, estresse, ansiedade, depressão ou excesso de atividade
física.
A hipoglicemia reativa manifesta por irritabilidade, dor de cabeça, nervosismo, e suor.
Geralmente este quadro instala de duas a quatro horas após um refeição hiperglicídica. A
hipótese mais provável está na produção exagerada de insulina pelo pâncreas.
A importância da manutenção do nível de glicose no sangue na faixa da normalidade
é muito importante. Pois alguns tecidos utilizam somente a glicose como fonte de energia.
Por exemplo, o cérebro consome 120 g de glicose por dia, as hemácias 30 g/dia.
5
1.3.2 Proteínas e enzimas
Proteínas são compostos químicos constituídos de carbono, oxigênio, nitrogênio,
enxofre, além de outros metais. A porção de nitrogênio em média corresponde a 16% do
peso molecular.
Sob aspecto biológico, as proteínas são macromoléculas presentes em todos os
seres vivos, em diferentes configurações resultante da junção de aminoácidos.
Os aminoácidos são compostos químicos que em sua estrutura molecular
apresentam um grupo amino (-NH2) e um grupo carboxila (-COOH). A exceção é o
aminoácido prolina que contém um grupo imino (-NH-) no lugar do amino. Em pH fisiológico
esses grupos são ionizados apresentando como: -NH3+; -COO-; e –NH2+ -.
A formula básica de um aminoácido, Figura 3, consiste na ligação dos grupos amino e
carboxila ao carbono α, e este pode estar ligado a um átomo de hidrogênio ou a um grupo
variável denominado cadeia lateral ou grupo R.
COO +
H3N- C - H
R
Figura 3 – Representação da formula básica de um aminoácido
Em função da polaridade do grupo R, os aminoácidos são divididos em apolares e
polares. Os apolares são hidrofóbicos, enquanto os polares hidrófilos. Dentre os polares
conforme a carga apresenta pelo radical R em solução neutra, os aminoácidos são
classificados em: (i) básico – apresentam carga positiva, (ii) ácida – possuem carga negativa,
e (iii) neutro – sem carga. Nas Tabelas 1 e 2 são apresentadas as formulas químicas dos
aminoácidos apolares e polares, respectivamente.
Tabela 1 – Fórmula química dos aminoácidos apolares
COO+
H3N- C - H
+H
H
N- C - H
3
CH3
+H
N- C - H
3
C -H
H3C
Glicina
(Gly)
Alanina
(Ala)
COO+
H3N- C - H
H -C - H
C -H
H3C
COO -
COO -
CH3
COO +H
3N-
C-H
C -H
H2C
CH3
CH3
CH3
Valina
(Val)
COO+H NC-H
3
H -C - H
H -C - H
S
CH3
Leucina
(Leu)
Isoleucina
(Ile)
Metionina
(Mte)
6
COO H
C
H2N
CH2
H2C
CH2
Protina
(Pro)
COO-
COO-
H3N- C - H
C-H
H -C - H
H -C - H
+
C
Fenilalanina
(Phe)
CH
NH
Triptofano
(Trp)
Tabela 2 – Fórmula química dos aminoácidos polares
Polares sem Carga
COO+
H3N- C - H
COO+
H3N- C - H
CH2OH
SH
Cisteina
(Cys)
COO-
COO+
H3N- C - H
H -C- H
C
H -C- H
O
+
H3N- C - H
H -C - H
C
H2N
Asparagina
(Asn)
H -C- H
Treonina
(Thr)
H -C- H
H2N
H3N- C - H
CH3
COOH3N- C - H
+
H - C- OH
Serina
(Gly)
+
COO-
O
Glutamina
(Gln)
OH
Tirosina
(Tyr)
Polares Com Carga Positiva
COO+H NC-H
3
H -C - H
COO+H NC-H
3
H -C - H
H -C - H
H -C - H
H -C - H
N-H
H -C - H
NH3+
Lisina
(Lys)
COO+H NC-H
3
H -C - H
C
NH
C = NH2+
C
N+
NH2
H
Arginina
(Arg)
CH
Histidina
(His)
7
Polares Com Carga Negativa
-
+H
COO+H NC-H
3
COO
NC-H
3
H -C- H
H -C- H
COO-
H -C- H
COO-
Aspartato
(Asp)
Glutamato
(Asp)
Para a formação de uma proteína, polímeros de aminoácidos, são interligados por
meio da ligação do grupo carboxila de um aminoácido com o amino do outro. Esta ligação,
carbono-nitrogênio, é denominada ligação peptídica.
Na Figura 4 é feita a representação didática de como é processada a ligação
peptídica. No entanto, é importante ressaltar que essa reação não desenrola com tamanha
simplicidade. Nos seres vivos o processamento das ligações peptídicas é feito por meio de
um complexo aparato que envolve os ribossomos e várias proteínas e enzimas.
H
H O
H -N+ - C - C - O- +
H
H O
H -N+ - C - C - O
H
H
R2
R2
H2O
H
H O
H -N+ - C - C - O
H
H O
N+ - C - C - O
H
R2
H
R2
Ligação Peptídica
Figura 4 – Representação da formação de uma ligação peptídica
A formação da cadeia peptídica feita na Figura 4 apresenta esquematicamente linear,
no entanto, no real, as ligações peptídicas possibilitam a execução de giros que possibilitam
diferentes configurações espaciais para as proteínas. Essa cadeia, ou o mesmo que
polímero pode conter de dois a milhares de aminoácidos. Se o número de aminoácidos for
dois, o polímero é denominado dipeptídio, com 3 tripeptídio. Acima de 30 aminoácidos os
polímeros de aminoácidos são denominados oligopeptídios, ou simplesmente, peptídios.
Os peptídios na natureza desempenham várias funções, tais como: (i) hormônios encefalinas, oxitocina,vasopressina e glucagon; (ii) antibióticos – gramicidina; e (iii) agentes
redutores – glutaiona. Vide na Tabela 4 informações sobre estas proteínas.
Tabela 3 – Proteínas de importância fisiológica
de Função
Efeitos principais
Proteína
No
aminoácidos
Encefalinas
Oxitocina
5
9
Hormônio
Hormônio
Vasopressina
9
Hormônio
Glucagon
29
Hormônio
Analgésica
Contração muscular uterina por ocasião do
parto e excreção de leite pelas glândulas
mamárias
Aumento da pressão sanguínea e da
reabsorção de água pelo rim
Aumento da produção de glicose pelo fígado
no jejum
8
Gramicidina
10
Antibiótico
Glutationa
3
Agente
redutor
Antibiótico produzido pela bactéria Bacillus
brevis
Manutenção de átomos de ferro pelas
hemoglobinas.
1.3.2.1 Digestão e uso das proteínas
No processo de digestão das proteínas o objetivo é obtenção de pequenas estruturas
que possam ser absorvidas pela mucosa intestinal. Este processo efetivamente tem início no
estômago, quando as proteínas são submetidas à ação da enzima pepsina. Esta na
presença de moléculas de água hidrolisa preferencialmente as ligações peptídicas que
envolvem os aminoácidos: fenilalanina, tirosina ou triptofâno.
No intestino os fragmentos protéicos, resultantes do processamento no estômago,
são submetidos à ação de enzimas produzidas no pâncreas e pela mucosa intestinal.
Os aminoácidos e pequenos peptídeos obtidos da digestão são absorvidos pela
mucosa intestinal. Assim, são lançados na corrente sanguínea uma variedade de
aminoácidos, que poderão ter cinco destinos: (i) síntese de proteínas e enzimas, (ii) síntese
de peptídeos menores, (iii) síntese de substâncias nitrogenadas, exemplo, DNA e RNA, (iv)
síntese de outros aminoácidos, e (5) catabolismo, exemplo: processo de respiração.
Os aminoácidos são classificados em essenciais e não-essenciais. Os essenciais
necessariamente devem ser ingeridos, pois o organismo humano não os sintetizam.
Enquanto, os não-essenciais podem ser sintetizados. Porém é importante ressaltar que
todos os vinte aminoácidos devem estar presentes no organismo. E o ideal é que estes
estejam presentes na dieta alimentar.
Tabela 4 – Aminoácidos essenciais e não essenciais.
Essenciais
Não essenciais
Histidina
Alamina
Fenilalanina
Asparagina
Triptofânio
Aspartato
Lisina
Cistéina
Arginina
Glutamato
Leucina
Glutamina
Isoleucina
Glicina
Metionina
Prolina
Treonina
Serina
Valina
Tirosina
1.3.3 Lipídios
Os lipídios apresentam ao organismo humano como fonte de energia e componente
estrutural das células. Cada grama de gordura gera nove calorias, o valor que
correspondemais do que o dobro fornecido por um grama de proteína ou de carboidratos.
No corpo existem depósitos de lipídio denominados tecidos adiposos. Estes permitem
o contínuo suprimento de energia. Caso contrário os animais teriam que alimentar com
maior freqüência. As gorduras são essenciais para: (i) manter a temperatura do corpo - isto
funcionando como isolante térmico sob a pele; (ii) proteger os órgãos vitais contra lesões; (iii)
9
facilitar a absorção de vitaminas lipossolúveis A, D, E, e K, (iv) promover a sensação de
saciedade; e (v) contribuir para definição de aroma e sabor da dieta.
Sob aspecto químico, lipídios são substâncias não solúveis em água, que quando no
estado sólido a temperatura ambiente é denominada gordura e se no estado liquido óleo. Na
alimentação, como na constituição do corpo humano, as três formas de lipídios mais
encontradas são: triacilgliceróis (triglicerídeos), fosfolipídios e colesterol. As duas primeiras
formas têm por constituinte básica ácidos graxos, enquanto que a última esteróis.
Ácidos graxos são substâncias químicas constituídas de cadeias carbônicas (R)
ligadas a átomos de hidrogênio e terminadas com radical COOH, conforme representado na
Figura 5.
OH
R-C
O
Figura 5 – Representação da molécula de ácido graxo
As cadeias carbônicas podem apresentar: (i) saturadas – quando ocorre somente
ligações simples entre os átomos de carbono, ou (ii) insaturadas - quando ocorre no mínimo
uma ligação dupla. Neste caso o ácido é classificado como monoinsaturado. Se possuir mais
de uma ligação dupla será classificado como poli-insaturado. Importante ressaltar que quanto
maior é a proporção de ácidos graxos saturados em um lipídio mais sólido este apresentará.
Para os ácidos insaturados, a localização da primeira dupla ligação da cadeia irá
determinar o seu emprego metabólico. A contagem dos carbonos é feita da esquerda para
direita. Assim, se a primeira dupla ligação ocorrer no terceiro carbono, o ácido é denominado
como ômega 3 (ω -3), se no sexto ômega 6 (ω -6). A representação da nomenclatura dos
ácidos graxos pode ser sintetizada com:
Cn: X ω - y
Em que:
C = representa a cadeia de carbonos;
n = número de carbonos da cadeia;
X = número de ligações duplas;
ω = símbolo da letra grega ômega
y = indicação da ocorrência da primeira dupla ligação.
Exemplo: C18 : 2 ω -6 Æ corresponde a uma cadeia com dezoito carbonos, com duas
duplas ligações, sendo que a primeira no sexto carbono.
É descrito a seguir os principias tipos de lipídios presentes nos corpo humano:
a) Triglicerídeos (Triglicérides, Triacilgliceróis)
Triglicerídeos são lipídios constituídos pela ligação de três ácidos graxos a uma
molécula de glicerol (álcool tricaboxílico), conforme representado na Figura 6. Caso a
molécula de glicerol esteja ligada a apenas um ácido graxo é tido um monoacilglicerol, e se a
duas, diacilglicerol. Os triacilgliceróis correspondem entorno de 90% dos lipídios presentes
na alimentação humana, e a 80% dos lipídios que constituem o organismo humano.
10
H
H
H- C- OH
H- C - OH
H- C - OOC-R1
H- C - OOC-R2
H- C - OOC-R3
H- C - OH
H
H
(a) Glicerol
(b) Triacilglicerol
Figura 6 – Representação das moléculas de: (a) glicerol e (b) triacilglicerol
b) Fosfolipídios
Fosfolipídios possuem estrutura química semelhante aos triacilgliceróis, sendo que no
lugar de um dos ácidos graxos é incorporado um grupo fosfatado, Figura 7.
Devido às características químicas dos fosfolipídios, uma das extremidades torna
hidrofóbica e outra hidrofílica. Esta característica confere maior solubilidade em água. Desta
forma, pequenas partículas de lipídios ficam emulsionadas (misturadas) em soluções
aquosas, o que facilita a ação das enzimas digestivas. Devido a esta característica a
indústria de alimentos adiciona lecitina em alimentos em pó que contem gordura. Com isto é
evitada a formação de agregados
H
H- C - OOC-R1
H- C - OOC-R2
O
H- C - O- P - O - C - C - N - CH 3
H H CH3
O
H
.
Figura 7 – Representação da molécula de um fosfolipídio - lecitina
c) Colesterol
Colesteróis são um tipo de lipídio que apresenta estrutura química diferenciada dos
triacilgliceróis e fosfolipídios. A estrutura está fundamentada em um núcleo esteróide em
forma de anel com um radical hidroxila (Figura 8). Além disto, os colesteróis não são
saponificáveis, ou seja, não reagem com bases formando sabões.
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
OH
Figura 8 – Representação da molécula de colesterol
11
A síntese de colesteróis e a ingestão é de extrema importância para o organismo. Isto
para o desempenho de funções metabólicas como a síntese de hormônios, bile e vitamina D.
O colesterol pode ser sintetizado pelo próprio organismo em média 120 mg/kg/dia,
desta forma para evitar a hipercolesterolemia é recomendado cautela na ingestão de
alimentos de origem animal.
No organismo humano existem duas formas de colesterol: a forma livre e a
esterificada. A primeira representa cerca de 30% do colesterol total, e esta está presente na
maioria dos tecidos, principalmente no cérebro, o maior consumidor deste nutriente. A forma
esterificada é predominante na circulação sanguínea e nas glândulas adrenais (síntese de
hormônios), e são transportadas pelas lipoproteínas.
d) Lipoproteínas
Lipoproteínas são macro moléculas formadas pela junção de grupamentos de
proteína e de lipídios.
Especificamente, a junção de proteínas com fosfolipídios permite a criação de
complexos químicos que possibilitam o transporte de triglicérideos, colesteróis e vitaminas
lipossolúveis.
As proteínas presentes no complexo lipoproteínas são denominadas apoproteínas. E
a proporção destas definem a densidade molecular, classificando estas proteínas em cinco
tipos: quilomícrons (Q), quilomícorns remanescente (QR) e lipoproteínas de densidade muito
baixa (VLDL – very low density level), baixa densidade (VDL), densidade intermediária (IDL)
e densidade muito alta (HDL). Na Tabela 5 é apresentada a composição de algumas
lipoproteínas.
Tabela 5 - Componentes de algumas lipoproteínas expressos em percentagem
Componentes
Triglicérideos
Colesterol
Fosfolipídios
Proteínas
Quilomícrom
80-90
2-7
3-6
1-2
VLDL
55-65
10-15
15-20
5-10
LDL
10
45
22
25
HDL
5
20
30
45-50
Fonte: Nutrição: Fundamentos e aspectos atuais
Quanto maior o nível de densidade da lipoproteína menor é a probabilidade de
ocorrência de doenças cardiovasculares. As lipoproteínas de menor densidade têm maior
facilidade para aderir as paredes dos vasos sanguíneos, o que pode levar a obstrução. Os
valores plasmáticos de referências de LDL e de HDL são: (i) LDL: para homens de 95 a 145
mg/dL e mulheres, (ii) HDL: para homens de 50 a 55 mg/dL e mulheres 35 mg/dL.
1.3.3.1 Digestão e uso dos lipídios
Os lipídios chegam ao estômago misturados no bolo alimentar, porém a digestão
ocorre no intestino delgado, especificamente no duodeno e jejuno; e absorção no íleo (Figura
9). A presença de lipídios no intestino delgado estimula o pâncreas a secretar lípases
pancreáticas. Pela ação deste grupo de enzimas são obtidos os seguintes produtos: ácidos
graxos livres, diacilgliceróis, monoacilgliceróis e glicerol.
12
Em conjunto com as lípases tem-se os sais biliares que atuam como detergentes
emulsificando os lipídios degradados para facilitar a absorção pelas células da mucosa do
intestino delgado, especificamente no íleo (Figura 9).
Uma vez dentro das células intestinais, no retículo endoplasmático rugoso os lipídios
absorvidos são reesterificados, sendo obtidos: triglicerídeos, fosfolipídios, ésteres de
colesterol e colesterol livres. As moléculas de triglicerídeos, fosfolipídeos e colesterol são
circulados por uma camada lipoprotéica que formam os quilomícrons. Estes são
transportados pelos vasos linfáticos até as veias jugular esquerda e subclávia esquerda. Os
ácidos graxos de cadeia média são lançados diretamente na corrente sanguínea, onde
vinculam a proteína albumina para o transporte. O glicerol também é lançado e transportado
livremente, pois esta substância é solúvel no soro plasmático.
Após os quilomícrons repassar os lipídios transportados, estes passam a ser
denominados quilomícrons remanescentes, e são então captados pelo fígado para serem
degradados em moléculas de colesterol que serão excretadas na bile.
Quanto a lipoproteína VLDL é sintetizada principalmente no fígado, mas também pela
mucosa intestina. A função desta lipoproteína é o transporte de triglicerídeos endógenos
sintetizados principalmente. A lipoproteína LDL é elaborada no fígado a partir o metabolismo
das VLDL. Essa fração é um componente normal do plasma em jejum, responsável por cerca
de 75% do colesterol. O HDL está envolvido na transporte de colesterol dos tecidos para o
fígado, onde serão retiradas da circulação pelo fígado, sendo então degradadas e excretadas
na bile.
1.4 Micronutrientes
Estas substâncias são essenciais para o perfeito metabolismo do organismo. Em
geral são requeridas em pequenas quantidades e absorvidas a nível intestinal sem sofrer
alteração.
1.4.1 Vitaminas
As vitaminas são substâncias, não energéticas, que podem ser fornecidas ao corpo
humano em pequenas quantidades. São substâncias altamente susceptíveis a altas
temperaturas. Estas atuam como coenzimas em certas reações enzimáticas, ou exercem
funções fisiológicas específicas. As vitaminas podem ser hidrossolúveis ou lipossolúveis. Na
Tabela Anexo I são descritas as funções e as fontes.
1.4.2 Minerais
Os minerais são vitais em determinados processos fisiológicos, como também,
utilizados na estruturação de tecidos. Eles participam da: (i) formação do tecido ósseo (cálcio
- Ca , fósforo - P e magnésio – Mg); (ii) constituição de compostos do organismos (ferro Fe, cálcio, fósforo, cobre – Cu e iodo – I); (iii) manutenção do equilíbrio osmóticos das
células (sódio – Na , potássio - Ka e fósforo), e (iv) realização de trocas entre as células
(sódio). Os minerais são classificados em macrominerais (Ca, O, Fe, Na, K e Mg) se o
consumo destes são requeridos em maiores quantidades. Quanto aos microminerais (Mn,
Co, I, Zn, F, Cu, Mo e Se) são exigidas em quantidades muitas pequenas. Na Tabela 7 são
descritas as funções e as principais fontes.
13
1.5 Teor de água
A água é uma substância absolutamente essencial para os seres vivos devido sua
necessidade de participação nos inúmeros processos metabólicos. Cerca de 60 a 65% do
corpo humano é constituído por água.
Dentre as várias funções da água nos organismos vivos podem ser citadas: (i) atuar
como solvente universal indispensável aos processos metabólicos, (ii) manter a temperatura
corporal, (iii) manter a pressão osmótica dos fluidos e do volume das células; e (iv) participar
como reagente de um grande número de reações metabólicas.
A quantidade de água em um determinado tipo de material biológico irá definir a
susceptibilidade deste a proliferação de microrganismos, tais como fungos, leveduras e
bactérias. A medida do teor de umidade é expressa por meio da equação 1.
U bu =
Pa
.100
Pt
U bs =
Pa
Pms
Eq. 01
Eq. 02
Em que:
Ubu = teor de umidade expresso em base úmida, %;
Ubs = teor de umidade expresso em base seca, decimal;
Pa = peso de água da amostra, kg, t., grama;
Pa = peso de matéria seca da amostra, kg, t., grama;
Pt = (= Pa + Pms) = peso total da amostra, kg, t., grama.
Sob o aspecto de tecnologia de alimentos em função do teor de umidade os alimentos
podem ser classificados em três grandes grupos:
•
•
•
Perecíveis – são os alimentos que em estado natural possui alto teor de umidade. O
que disponibiliza farta quantidade de água propiciando o desenvolvimento de
microrganismos causadores de deterioração. Os alimentos enquadrados nesta
categoria são: carnes, pescados, ovos, peixes, algumas hortaliças e frutas
suculentas;
Semiperecíveis – são enquadrados nesta categoria principalmente frutas e hortaliças
não classificadas como perecíveis. Estes alimentos mesmo possuindo alto teor de
umidade possuem tecidos de revestimento que servem como proteção. No entanto,
uma vez rompido os tecidos de revestimento tornam-se produtos vulneráveis.
Exemplos: banana e batata inglesa;
Não perecíveis – pertencem a esta categoria alimentos que apresentam alto nível de
resistência ao ataque de microrganismos. Isto por possuírem baixo teor de umidade.
Neste grupo são enquadrados: cereais, grãos de oleaginosas, farinhas e açúcares.
14
Na Tabela 8 é apresentada a composição de alguns aplimentos.
Tabela 8 – Composição de alguns alimentos em percentagem da parte comestível. Valores
percentuais.
Alimentos
Carboidratos
Proteínas
Gorduras
Cinzas
Água
Cereais
Farinha de trigo
73,9
10,5
1,9
2,7
12
Arroz beneficiado 78,9
6,7
0,7
0,7
13
Milho (grão)
72,9
9,5
4,3
1,3
12
Raízes
e
Tubérculos
Batata inglesa
18,9
2,0
0,1
1,0
78
Batata doce
27,3
1,3
0,4
1,0
70
Hortaliças
Cenoura
9,1
1,1
0,2
1,0
88,6
Rabanete
4,2
1,1
0,1
1,0
93,7
Aspargo
4,1
2,1
0,2
0,7
92,9
Vagem verde
7,6
2,4
0,2
0,7
89,1
Ervilha
17,0
6,7
0,4
0,9
75,0
Alface
2,8
1,3
0,2
0,9
94,8
Frutas
Banana
24,0
1,3
0,4
0,8
73,5
Laranja
11,3
0,9
0,2
0,5
87,1
Maçã
15,0
0,3
0,4
0,3
84,0
Morango
8,3
0,8
0,5
0,5
89,9
Melão
6,0
0,6
0,2
0,4
92,8
Carnes
Carne bovina
17,5
22,0
0,9
60,0
Carne de porco
11,9
45,0
0,6
42,0
Carne de galinha 20,2
12,6
1,0
66,0
Peixe
(sem 16,4
0,5
1,3
81,8
gordura)
Laticínios
Leite
5,0
3,5
3,0
0,7
87,8
Queijo
5,0
15,0
7,0
3,0
70,0
Ovos
11,8
11,0
11,7
65,5
Fonte: Gava (1985)
1.6 Síntese do processo de digestão
Uma das funções primárias do trato gastrointestinal, esquema na Figura 9, é absorver
os macronutrientes, micronutrientes, águas e outras substâncias essenciais ao organismo
humano. Para o desempenho dessa função é necessário a ocorrência do processo de
digestão o qual envolve a participação de mais de oitenta diferentes substâncias como
hormônios, enzimas, sais, ácidos e mucos.
Por meio do processo da digestão o trato gastrointestinal humano está apto a
absorção de nutrientes presentes em alimentos e bebidas como: carnes, bebidas lácteas,
15
derivados do leite, frutas, hortaliças, grãos, amidos complexos, açúcares, gorduras, azeites, e
óleos.
Alimentos e Bebidas
Amilase
Salivar
Boca
Esôfago
Suco Gástrico
- Pepsina
- HCl
Estômago
quimo
Pâncreas
Suco Pancreático
- Bicarbonatos
- Enzimas (amilases)
Duodeno
Álcoois
Cl-, SO4Ferro, Cálcio, Magnésio e Zinco
Vesícula
Biliar
Bile
Jejuno
Glicose, galactose, frutose
Coração
Vitaminas Hidrossolúveis:
C, Tiamina, Riboflavina,
Piridoxina, Ácido fólico
Enzimas
secretadas por
meio das
microvilosidades
Veia subclávia
esquera e jugular
interna esquerda
Lacteias
(Sistema
linfático)
Íleo
Aminoácidos, di, tripeptídeos
Vitamina A, D, E e K
Gordura
Colesterol
Sais biliares e
vitamina B12
Cólon
Na+, K+
Vitamina K sintetizada
por bactérias
Figado
H2O
Veia porta
hepática
Figura 9 – Locais de secreção e absorção no trato gastrointestinal
a
(Fonte: L. KATHLEEN MAHAN SYLVIA ESCOTT-STUMP, Krause - Alimentos, Nutrição e Dietoterapia, 11 Edição )
A restrição do trato gastrointestinal humano está na digestão de algumas fibras
vegetais as quais respondem por apenas 5 a 10% da energia necessária aos humanos. O
excesso de ingestão de fibras faz aumentar a ocorrência de fermentação no intestino grosso,
especificamente no cólon, produzindo gases como hidrogênio, gás carbônico, oxigênio,
amônia, metano; e ácidos como acético, propiônico, butirico e láctico.
O trato gastrointestinal possui por elementos (Figura 9): boca; esôfago; estômago;
pâncreas, vesícula biliar; intestino delgado dividido em: duodeno, jejuno e íleo; intestino
grosso dividido em cólon ascendente, transverso e descendente, reto e ânus.
Na boca o tamanho dos alimentos é reduzido pela mastigação, e aos alimentos são
misturados as secreções salivares que facilitam a deglutição. Diariamente, o corpo produz
cerca de 1,5 L de excreções salivares, sendo que o principal constituinte é enzima amilase
(ptialina) que dá início a digestão das moléculas de amido.
16
Após a mastigação o alimento é deglutido e conduzido por meio do esôfago ao
estômago, onde em razão do baixo pH é bloqueada a ação da amilase salivar. No estômago
alimentos e bebidas são exposto a ação do suco gástrico que basicamente contém ácido
hidroclorídrico e a forma inativa da pepsina (pepsiogênio). Esta em meio ácido resulta na
pepsina que vai atuar na digestão de alguns agrupamentos específicos de proteínas.
O processo de digestão no estômago pode durar de 1 a 4 horas e diariamente é
produzido de 2 a 2,5 L de suco gástrico. E é no estômago que ocorre a absorção das
diferentes formas de álcoois. Após a digestão estomacal o bolo alimentar toma um estado
pastoso com teor de água de próximo de 50% sendo então denominado quimo.
O quimo acidificado é então conduzido ao intestino delgado que mede entre 3,0 a 4,0
metros e onde o material permanece de 3 a 8 horas. Neste órgão é que ocorre boa parte do
processo de digestão e de absorção de nutrientes.
O intestino delgado (Figura 9) é segmentado em duodeno, jejuno e íleo; e
internamente é revestido por uma mucosa constituída por células com ciclo de vida de 3 a 5
dias que formam microvilosidades. A área especifica de microvilosidades corresponde a 250
m2. Diariamente no intestino delgado são absorvidos 200 a 300g de monossacarídeos; 60 a
100g de ácidos graxos, 50 a 100g de aminoácidos e peptídeos, e 50 a 100g de íons.
O início do processo de digestão no intestino delgado dá-se quando o quimo
acidificado chega ao duodeno, nesse momento o quimo é envolvido pelo suco duodenal e as
secreções do pâncreas e do trato biliar.
O pâncreas secreta bicarbonato e enzimas. O bicarbonato serve para neutralizar a
acidez do quimo, tornando o pH neutro o que viabiliza a atuação de diferentes enzimas
provenientes do pâncreas e da mucosa intestinal que são capazes de digerir carboidratos,
proteínas e lipídios.
O trato biliar por meio da vesícula biliar lança ao duodeno a biles que contém água,
sais biliares e pequenas quantidade de colesterol. Assim a bile com propriedades
emulsificantes (detergente), devido a presença de sais biliares, facilita a separação das
gorduras propiciando a digestão e absorção de diferentes formas de lipídios. O volume de
bile excretado por dia é de aproximadamente 0,880 L.
No intestino grosso, que mede cerca de 1,5 m, ocorre a absorção de fluidos
remanescentes, íons como Na+ e K+, vitamina K e água.
Grandes quantidades de muco secretado pela mucosa do intestino grosso protegem a
parede intestinal de escoriações e atividade microbiana como também propicia a união das
fezes.
A flora do intestino grosso ajuda a fermentar carboidratos que permaneçam mal
absorvido ou provenientes de fibras, como também, atuam sintetizando vitaminas como a K e
B12, que são absorvidas pelo organismo.
ERU-04016 Tecnologia de Alimentos – II/2005 - Prof. Luís César – Website: http://www.agais.com/tal
Tabela Anexo I – Descrição das funções e fontes de vitaminas.
Vitamina
Função
17
Fontes
Vitaminas Lipossolúveis
A
Aprimora a qualidade da visão. Atua no desenvolvimento dos ossos
Gema de ovo; fígado; leite integral; creme de leite; queijos; manteiga;
(Retinol)
e manutenção da pele, cabelos e unhas. Protege o organismo
margarina e peixe.
contra infecções e envelhecimento precoce.
D
Protege organismo de infecções. Atua na produção de insulina e
(Calciferol)
hormônios sexuais. Participa dos processos bioquímicos de
Óleo de fígado de bacalhau; peixes; margarina; ovos e manteiga.
absorção de cálcio, fósforo e da vitamina A.
E
Atua como antioxidante. Previne o envelhecimento precoce. Atua no
Óleo de girassol, milho, azeite de dendê; azeite de oliva, óleo de soja,
(Tocoferol)
metabolismo
repolho e ovos.
K
Previne a ocorrência de hemorragias internas e externas. Controla o
das
células
musculares
e
no
processo
de
gametogênese. Facilita a absorção de vitamina A.
Couve-flor, batata, alface, brócolis, manteiga, ovos, ervilha e carne.
fluxo menstrual.
Vitaminas hidrossolúveis
B1
Estimula o crescimento e auxilia a digestão de carboidratos.
(Tiamina)
Melhora as atividades mentais e musculares. Atua positivamente
B2
Auxilia no crescimento, reprodução e formação da pele, unha e
(Ribioflavina)
cabelos.
B5
Atua no processo de multiplicação celular em diversos tecidos.
Carne, peixe, fígado, ovos, feijão, pães integral, massas, e batata.
sobre o sistema nervoso e cardíaco.
(Ácido Pantotênico)
B6 ( Piridoxina)
Carnes, vísceras, leite, queijos, vegetais, frutas e gema de ovo.
Fígado, rim, coração, leveduras, ovos, leite, trigo, centeio, farinha de
soja, brócolis e cogumelos.
Atua no metabolismo de proteínas e lipídios. Auxilia combater
Sardinha, fermento biológico, arroz integral, lentilha, carne de porco e
problemas nervosos e da pele. Combate câimbras.
ovo.
B12
Atua na assimilação de energia e metabolismo do crescimento.
Peixes, carnes, laticínios, vísceras, leite, ovos, leguminosas e vegetais.
(Cianocobalamina)
Propicia o combate a anemia
Niacina
Atua junto com enzima digestiva.
Vísceras, peixes, ovos, leite,vegetais, leguminosas e frutas.
C (Ácido ascórbico)
Ajuda a cicatrização, soldadura de ossos. Previne hemorragias,
Frutas cítricas, manga, mamão, banana, tomate, repolho, pimentão,
infecções gengivais e bucais, resfriados. Combate o envelhecimento
couve e brócolis.
precoce. Ajuda a absorção de ferro e redução do colesterol.
ERU-04016 Tecnologia de Alimentos – II/2005 - Prof. Luís César – Website: http://www.agais.com/tal
Tabela Anexo I – Descrição das funções e fontes de minerais
Mineral
Função
K – Potássio
18
Fontes
Atua no funcionamento dos sistemas nervoso, cardíaco e muscular.
Hortaliças, leguminosas, frutas, leite e derivados, carnes,
peixes e ovos.
Ca – Cálcio
Constituinte dos ossos e dentes. Tem importância na condução nervosa,
Leite e derivados, manteiga, hortaliças de folhas verdes, frutas
contração
cítricas, soja e carne.
muscular,
freqüência
cardíaca,
coagulação
sanguínea,
produção de energia e manutenção da função imunológica. Previne
osteoporose.
P – Fósforo
Participa nos processos de absorção de carboidratos, gorduras e
Carnes, peixes, ovo, feijão, nozes e ervilha.
aminoácidos. É essencial para o perfeito funcionamento do sistema
nervoso.
Mg- Magnésio
Atua sobre musculatura cardíaca. Ativa enzimas da digestão. Participa
Cereais, gema de ovo, frutas, ervilhas, nozes e hortaliças
da síntese de proteínas, carboidratos e lipídios. Atua na contração
folhosas.
nervosa e condução de impulsos nervosos.
Fe – Ferro
Propicia a formação dos glóbulos vermelhos. Previne e cura a anemia.
Fígado, carnes, gema de ovo, hortaliças de folha escura.
Zn – Zinco
Atua no processo digestivo, síntese de proteínas e cicatrização de
Cereais, carne de aves, frutos do mar, ovos, sardinha, soja e
ferimentos e queimaduras.
feijão.
Atua na síntese de proteínas e absorção de ferro
Nozes, castanha, fígado, leguminosas secas (lentilha e grão
Cu – Cobre
de bico)
I - Iodo
Estimula a produção de hormonal da tiróide
Sal iodado, peixes marinhos e frutos do mar
Cr – Cromo
Participa do processo de absorção das moléculas de glicose pelas
Fígado, batata, queijo, figo, frutos do mar, carne bovina e
células. Atua no metabolismo de lipídios.
grãos.
Auxilia na manutenção dos músculos. Atua junto com a vitamina E.
Alho, brócolis, cebola, cogumelos, farelo de trigo, frutos do
Diminui a formação de radicais livres no organismo. Tem importância na
mar, ovos, leite.
Se – Selênio
função imunológica.
Mn – Manganês
Atua sobre o funcionamento do sistema nervoso, crescimento dos ossos,
Cereais, nozes, hortaliças e frutas.
reprodução e funcionamento das células.
F - Flúor
Pode evitar a cárie dentária, previr a osteoporose e algumas doenças
cardíacas.
Água potável, algas e carne.

202 kB - AGAIS

Transcrição

Documentos relacionados

RNA-Slides_07

Digestão

Active Latin - Letras

História

Redação

Março 2011 - Clínica Adventista Vida Natural

NUTRIÇÃO E BIOENERGÉTICA

Dra. Kátia R. P. de Araújo Sgrillo

Fisiologia da digestão

Expressão e caracterização de HtrA de S. aureus, possível

As proteínas na alimentação animal

Acervo da biblioteca do IFRS – Campus Ibirubá (organizado por