CARBOIDRATOS

CARBOIDRATOS
CARBOIDRATOS
São os componentes mais abundantes e
amplamente distribuídos entre os
alimentos.
FUNÇÕES DOS CARBOIDRATOS
1. Nutricional;
2. Adoçantes naturais;
3. Matéria-prima para produtos fermentados;
4. Principal ingrediente dos cereais;
5.Propriedades reológicas da maioria dos alimentos
de origem vegetal (polissacarídeos);
6. Responsáveis pela reação de escurecimento em
muitos alimentos.
CARBOIDRATOS
De acordo com o peso molecular e estrutura.
  Funções reológicas.
  Funções relacionadas com o seu sabor.
  Seus produtos de reação podem também
alterar a cor dos alimentos.
Carboidratos de Menor Peso Molecular
Mono- e dissacarídeos
  São compostos sólidos geralmente
solúveis em água e cristalizáveis.
  Alteração da consistência e retenção
de água nos alimentos.
  Sabor doce de intensidade variável
conforme o açúcar.
PRINCIPAIS TRANSFORMAÇÕES
QUÍMICAS PARA CARBOIDRATOS DE
BAIXO PESO MOLECULAR
Processamento e armazenamento
1) Reação de Mailard;
2) Degradação e hidrólise por efeito do pH e calor;
3) Caramelização.
REAÇÃO DE MAILARD
Reação envolvendo aldeído (açúcar redutor) e grupos
amina de aminoácidos, peptídeos e proteínas,
seguida de várias etapas e culminando com a
formação de um pigmento escuro.
REAÇÃO DE MAILARD
  É a principal causa do escurecimento
desenvolvido
durante
o
aquecimento
e
armazenamento prolongados do produto.
  Reduz a digestibilidade da proteína.
  Inibe a ação de enzimas digestivas.
  Destrói nutrientes como aminoácidos essenciais
e ácido ascórbico.
  Interfere no metabolismo de minerais, mediante
a complexação com metais.
INIBIÇÃO DO ESCURECIMENTO NÃO-ENZIMÁTICO
  Utilização de agentes químicos.
  Criando-se condições adversas: alterar o teor
de água ou pH do meio, reduzir a temperatura e
remover uma das substâncias reativas.
  Procedimento mais empregado: aplicação do
sulfito, que combina a habilidade de controle
destas reações com outras de importância
tecnológica (conservante e antioxidante).
EFEITO DA TEMPERATURA
 A reação ocorre à temperatura elevada, bem
como em temperatura reduzida, durante o
processamento do alimento ou armazenamento.
 Elevação da temperatura: aumento rápido da
velocidade de escurecimento – duas a três
vezes para cada incremento de 10 oC.
EFEITO DO pH
 A intensidade da reação de Mailard aumenta
quase que linearmente na faixa de pH 3 a 8 e
atinge um máximo na faixa alcalina (pH 9 a 10).
  pH elevado: par de elétrons do nitrogênio
do aminoácido livre para que a reação ocorra.
 pH baixo: formação da espécie –NH3+,
diminuindo a velocidade da reação de Mailard.
TIPOS DE AMINA PRESENTE
 A reatividade dos aminoácidos envolvidos
na reação de Mailard é diferente entre si.
TIPOS DE AÇÚCARES PRESENTES
 Presença de açúcar redutor é essencial para a
interação da carbonila com grupos amina livre.
 Reatividade: pentose > hexose > dissacarídeo
TEOR DE UMIDADE
  A taxa de escurecimento é baixa ou mesmo
zero em valores para atividade da água
elevada ou muito baixa.
  Aumenta de forma rápida em valores intermediários
(aw entre 0,5 e 0,8).
SULFITO
 O dióxido de enxofre é eficiente no controle da
reação de Mailard. Atua como inibidor da reação,
bloqueando a carbonila e prevenindo a condensação
desses compostos pela formação irreversível de
sulfonatos e a conseqüente formação da melanoidina.
REAÇÃO DE CARAMELIZAÇÃO
 Envolve a degradação do açúcar na
ausência de aminoácidos ou proteínas.
  Os açúcares no estado sólido são relativamente
estáveis ao aquecimento moderado, mas em
temperaturas acima de
120 oC são pirolisados para diversos produtos de
degradação de alto peso molecular e escuros,
denominados caramelo.
1.  Desidratação do açúcar redutor com rompimento das
ligações glicosídicas.
2.  Introdução de uma ligação dupla.
3.  Formação de intermediários de baixo peso molecular.
4.  Os polissacarídeos são inicialmente hidrolisados para
monossacarídeos.
CARBOIDRATOS EM TABELAS
DE COMPOSIÇÃO DE
ALIMENTOS
O conteúdo de carboidratos tem sido dado
pela diferença, isto é, a porcentagem de
água, proteína, gordura e cinza subtraída
de 100.
TABELA DE CONTEÚDO DE CARBOIDRATOS
NOS ALIMENTOS
Frutas
6%-12%
De sacarose
Milho e batata
15%
De amido
Trigo
60%
De amido
Farinha de trigo
70%
De amido
Condimentos
9%-39%
Açúcar branco comercial
99,5%
De sacarose
Açúcar de milho
87,5%
De glicose
Mel
75%
De açúcares redutores
De açúcares redutores
1. Amostragem
2. Eliminação de interferentes
MÉTODOS
3. Métodos Qualitativos de
Identificação
4. Métodos quantitativos
AMOSTRAGEM
AMOSTRAS SÓLIDAS
Devem ser moídas: condições que causem a
mínima mudança no conteúdo.
LIPÍDEOS E CLOROFILA
São removidos por extração com éter de petróleo:
carboidratos são insolúveis neste solvente.
ELIMINAÇÃO DE INTERFERENTES
CONTEÚDO DE CARBOIDRATO EM
UM ALIMENTO
Obtido em uma solução aquosa dos
açúcares livres de substâncias
interferentes.
INTERFERENTES
Pigmentos solúveis, substâncias
opticamente ativas (aminoácidos etc),
constituintes fenólicos e proteínas.
SEPARAÇÃO DAS SUBSTÂNCIAS
INTERFERENTES
  Descoloração.
  Resina trocadora de íons.
  Clarificação.
CLARIFICAÇÃO
Realizada por agentes clarificantes
Precipitar as substâncias que irão interferir
na medida física ou química do açúcar.
UTILIZAÇÃO DE UM AGENTE
CLARIFICANTE ESPECÍFICO
1. Tipo de alimento analisado;
2. Tipo e quantidade de substância
interferente existente;
3. Método proposto.
PRINCIPAIS AGENTES CLARIFICANTES
A) Solução básica de acetato de chumbo
  Determinação polarimétrica de soluções
coloridas – descolore a solução.
B) Ácido fosfotungístico e ácido tricloroacético
  Precipita proteína, mas não descolore.
C) Ferricianeto de potássio e sulfato de zinco
  Precipita proteína e descolore um pouco a amostra.
D) Sulfato de Cobre
  Específico para determinação de lactose em leite.
CLARIFICAÇÃO DO EXTRATO AQUOSO
Metais pesados precipitam substâncias coloidais.
Proteínas
REQUISITOS PARA OS AGENTES
CLARIFICANTES
1.Remover as substâncias interferentes sem
adsorver ou modificar os açúcares.
2.O excesso de agente clarificante não deve
afetar o procedimento.
3. O precipitado deve ser pequeno.
4.Procedimento de precipitação relativamente
simples.
MÉTODOS QUALITATIVOS DE
IDENTIFICAÇÃO
  Reações coloridas provenientes da
condensação de produtos de degradação dos
açúcares em ácidos fortes com vários
compostos orgânicos.
  Propriedades redutoras do grupo carbonila.
Reação de Fehling
Se baseia na redução de soluções alcalinas de
CuSO4 em presença de tartarato de sódio e
potássio, com formação de um precipitado cor de
tijolo.
Reação de Barfoed
O reagente de Barfoed é uma solução fracamente
ácida de CuSO4 e permite distinguir qualitativamente
monossacarídeos de dissacarídeos redutores, pela
velocidade de reação.
Reação de Seliwanoff
A reação de Seliwanoff se baseia na formação de
compostos
coloridos
quando
furfural
e
hidroximetilfurfural, obtidos pela ação de ácidos sobre
pentoses e hexoses respectivamente reagem com
compostos aromáticos como o resorcinol e anilina
MÉTODOS QUANTITATIVOS
Munson-Walker
Determinação de
açúcares totais e de
açúcares redutores
Lane-Eynon
Somogyi
Métodos cromatográficos
Métodos óticos
Açúcares totais: os açúcares não redutores são transformados
em açúcares redutores através de um hidrólise ácida.
MUNSON-WALKER
Método gravimétrico baseado na redução de
cobre pelos grupos redutores dos açúcares.
MUNSON-WALKER
Fehling A
(sulfato de cobre)
+
Fehling B
(tartarato duplo de sódio e
potássio/hidróxido de sódio)
Açúcares redutores
Ppt de óxido
de cobre
  O precipitado é filtrado, lavado com água
quente, seco e pesado.
  Reação de redução – não estequiométrica.
  Tabelas que relacionam o peso do precipitado do
óxido de cobre com a quantidade de açúcar para
cada tipo de açúcar.
  Resultados: açúcar total e redutor em termos de
glicose.
LANE-EYON
 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: adição de 1 mL
de uma solução aquosa de azul de metileno 2%
(azul-incolor).
 Solução incolor,mas existe um precipitado cor
de tijolo, por isso a cor visível da viragem é azul
para vermelho-tijolo.
EXATIDÃO DOS RESULTADOS
  A solução deve ficar constantemente em ebulição durante a
titulação, porque o Cu2O formado pode ser novamente
oxidado pelo O2 do ar, (mudando a cor novamente para azul).
 A titulação deve levar no máximo 3 minutos: decomposição
dos açúcares com o aquecimento prolongado.
  Resultado é obtido de tabelas ou padronizando-se a mistura
de Fehling com uma solução de açúcar com concentração
conhecida (expresso em glicose).
SOMOGYI
 Método micro: determinar pequenas
quantidades de açúcares.
 Redução do cobre pelos açúcares redutores.
 Determinação por diferença.
  Medida de um reagente colocado em excesso,
mas em quantidade conhecida, que não tenha
reagido com os açúcares redutores.
  Reagentes de cobre: tampão fosfato, iodeto de
potássio (fonte de iodo para oxidação do íon
cuproso) e sulfato de sódio (minimiza oxidação do
óxido cuproso pelo oxigênio do ar)
Açúcar redutor
reduz
Cobre a óxido cuproso
oxidado
Iodo (adicionado em excesso)
O excesso de iodo é titulado com
tiossulfato de sódio.
Reagentes padronizados com uma solução
conhecida de açúcar.
MÉTODOS
CROMATOGRÁFICOS
Cromatografia em papel
Açúcares são
determinados
individualmente
Cromatografia em camada delgada
Cromatografia em coluna
Cromatografia gasosa
Cromatografia líquida de alta
eficiência
MÉTODOS ÓPTICOS
São principalmente três os métodos ópticos
para determinação de açúcares.
  REFRATOMETRIA
  POLARIMETRIA
  DENSIMETRIA
POLARÍMETRO NA DOSAGEM DOS
CARBOIDRATOS
Polarímetros
Atividade óptica
 Determinação de seu ângulo de desvio
constante (αD).
Um tubo
Filtro
polarizador
para análise
Contendo a amostra
Filtro polarizador fixo
Fonte de luz
Desvio do plano ao
sair a luz do
compartimento da
amostra
MANEJO DO POLARÍMETRO
  Conferir ou acertar o ponto zero.
 Acender a lâmpada e, estando
fechado e vazio o cilindro oco e
coincidindo os zeros das escalas, devese observar pela ocular, um campo
luminoso perfeitamente homogêneo.
 Colocar a substância a ser analisada na parte
oca do cilindro, fecha-se e observa-se o campo
luminoso.
  Colocar a substância a ser analisada na parte
oca do cilindro, fecha-se e observa-se o campo
luminoso.
ZERO
DEXTROGIRO
LEVOGIRO
  Gira-se o analisador para a direita ou para a
esquerda até que o campo apresente de novo a
iluminação homogênea
Levogira-esquerda
Destrogira-direita
  Lê-se, então, na escala, diretamente o ângulo
de desvio da luz polarizada. Aplica-se a fórmula,
tendo-se o peso por 100 mL de solução.
  αD = [a]20D x l x c, onde "20" é a temperatura da
medição em graus centígrados, "D" é a linha D do
espectro de emissão do sódio (598 nm), "l" é o
comprimento do compartimento da amostra em dm,
e "c" a concentração da amostra em g/ml.
  Usando essa fórmula é possível calcular a
concentração ou a atividade ótica e eventualmente
identificar o isômero.
Exemplo:
A molécula é conhecida, porém não a sua
concentração. Se temos sacarose, sua [a]20D= + 66,5
e a medição mostra + 10,1, então temos:
10,1 = 66,5 x 1 dm x c g/ml, logo a concentração será:
0,152 g/ml, ou 152 mg/ml.
Outra possibilidade: se sei a concentração da
amostra "pura", por exemplo 0,25 g/ml e meço a
atividade ótica, digamos 19 graus, então teremos:
19,0 = [a]20D x 1 dm x 0,25 g/ml, e podemos calcular a
rotação específica como sendo de 76,0o. Tendo uma
tabela podemos concluir a respeito da identidade do
isômero ou se se trata de uma mistura de isômeros.
POLISSACARÍDEOS
POLISSACARÍDEOS DE BACTÉRIAS
DEXTRANAS: polímeros ramificados de glicose, de
alto peso molecular, elaborados por uma enzima
exocelular
(dextrano-sacarose)
de
diferentes
bactérias dos gêneros Leuconostoc, lactobacillus e
Streptococcus.
GOMA XANTANA: é elaborada pela bactéria
Xathomonas campestris; é um polissacarídeo
constituído por uma cadeia de glicose com
ramificações de ácido glicurônico e manose.
POLISSACARÍDEOS DE ALGAS
Principal interesse: propriedades
espessantes e gelificantes.
CARRAGENANAS: polímeros de galactose fortemente
sulfatadosque são obtidos de diferentes espécies de algas
rodofíceas do gênero Chondrus. Aplicação terapêutica e
dietética.
ÁGAR-ÁGAR: complexo obtido de algas rodofíceas dos
gêneros Gelidium, Gracilaria, Gelidiella e Pterocladia. Esses
polissacarídeos despersam-se coloidalmente em meio aquoso
a quente, fromando, por resfriamento, um gel espesso nãoabsorvível, não fermentável e atóxico, utilizado como laxativo
mecâncio devido à capacidade de aumentar o volume e
hidratação do bolo fecal.
POLISSACARÍDEOS DE VEGETAIS SUPERIORES
Amilose
AMIDO
Amilopectina
Principal forma de armazenamento de
carboidratos no vegetal.
  Os grãos de amido não são solúveis em água fria, porém
quando se aumenta a temperatura, as moléculas de amido
vibram, rompendo as ligações intermoleculares e permitindo
a formação de pontes de hidrogênio com a água, formando a
gelatinização.
  Gelatinização: inchamento do grão de amido
que passa a formar soluções viscosas.
 Dextrinas: produtos resultantes da degradação parcial
do amido. Se a hidrólise continuar, as dextrinas se
transformam em maltose e finalmente em glicose.
Pequenas quantidades na farinha de trigo, arroz e amido.
EMPREGO DO AMIDO
Pelas suas qualidades como espessante,
umectante, estabilizante e agente de ligação.
Alimentos prontos desidratados ou liofilizados
Fabricação de patês de carnes enlatados
Pudins instantâneos
Geléias, gelatinas, iogurtes
Confeitaria e panificação
TIPOS DE AMIDO
  Amido de arroz.
  Amido de milho.
  Araruta (extraído dos rizomas de diversas espécies do
gênero Maranta.
  Fécula de batata.
  Polvilho ou fécula de mandioca ( de acordo com o teor de
acidez, será classificado em polvilho doce ou polvilho azedo).
  Sagu (extraído de várias espécies de palmeiras ou de
outros tipos de amido).
  Tapioca ( obtido sob a forma granulada, a partir da fécula
de mandioca).
GLICOGÊNIO
É encontrado no fígado e nos músculos dos animais.
Amido
Amilase
Maltose
Glicose (no intestino,
pela enzima
α-glicosidase)
Absorvida no intestino e do sangue é
transportada para o fígado, músculos e
outros órgãos onde será convertida a
outro polímero da glicose, o glicogênio.
CELULOSE
  Constituinte estrutural das membranas
celulares das plantas.
  Ingrediente principal do algodão, madeira,
linho, palhas e folhas de milho.
 Fontes de celulose alimentares: frutas secas,
cereais, grãos integrais, castanhas.
CELULOSES MODIFICADAS
Agentes espessantes ou estabilizantes de emulsões.
METILCELULOSE: substituição de algumas
hidroxilas da celulose por metoxilas.
CARBOXIMETILCELULOSE (CMN): substituição de
algumas hidroxilas pro grupos carboximetílicos.
Propriedades reológicas: baixa toxicidade e digestibilidade.
Atua como ligante e espessante em recheios de tortas,
pudins, além de ter uma boa retenção da água (em produtos
gelados evita a formação de cristais de gelo).
PECTINA
  Polímeros compostos principalmente de ácidos
galacturônicos unidos por ligações glicosídicas
α (1➔4) e cujos grupos carboxílicos podem estar
parcialmente metoxilados e parcial ou totalmente
neutralizados por bases.
  Frutas muito maduras tem baixo teor de
pectina, pois já houve a degradação e destruição
das pectinas através do processo de maturação.
GOMAS
  Compostos de alto peso molecular, de
natureza polissacarídea parcial ou totalmente
dispegíveis em água e insolúveis em solvente
apolares.
Goma-arábica
Goma karaya