Universidade Federal de Santa Catarina

Departamento de Cincia e Tecnologia de Alimentos

Centro de Cincias Agrrias

Professora Marilde T. Bordignon Luiz

BIOQUMICA DE ALIMENTOS

Material de apoio para aulas tericas

Lembre-se: Este material apenas um apoio para as aulas tericas, tem como objetivo auxiliar a

pesquisa em livros e o acompanhamento das aulas. No deve ser utilizado como nica fonte de

informaes para seus estudos.

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SUMRIO

1. CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS ................................................................................ 3 2. GUA ..................................................................................................................................... 38

3. CARACTERSTICA DOS TECIDOS VEGETAIS COMESTVEIS ............................ 48

4. CORANTES ......................................................................................................................... 58

5. AMINOCIDOS, PEPTDIOS E PROTENAS .............................................................. 72

6 OVOS .................................................................................................................................. 103

7. LEITE ................................................................................................................................. 108

8. QUMICA DO TECIDO ANIMAL CARNE ............................................................... 115

9. REFERNCIAS ................................................................................................................. 127

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1. CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS

TPICOS:

1.2. Fibras; 1.3. Oligossacardeos; 1.4. Polissacardeos em alimentos; 1.4.1. Carboidratos obtidos de plantas terrestres; 1.4.2. Carboidratos obtidos de plantas aquticas; 1.4.3. Carboidratos obtidos de exudados de plantas terrestres; 1.4.4. Carboidratos obtidos por processos microbiolgicos; 1.4.5. Carboidratos obtidos de sementes de plantas terrestres; 1.5. Reao de Maillard.

1.1. MONO, DISSACARDEOS, OLIGOSSACARDEOS (exerccio de reviso)

1.2. FIBRAS

Fibras: Carboidratos complexos de origem vegetal que no so digeridos pelo intestino

humano. Incluem vrios polissacardeos de parede celular at polissacardeos modificados

quimicamente como a carboximetilcelulose (CMC).

FIBRA DIETTICA/OLIGOSSACARDEOS

Toda a clula vegetal envolvida por uma matriz de polmeros de acar que exerce funes

diversas na planta. Tais polmeros so ingeridos a partir de todos os alimentos naturais de

origem vegetal e, tambm alguns alimentos processados nos quais esses polissacardeos so

aplicados com fins especficos de alterar suas propriedades fsico-qumicas.

FIBRA SOLVEL/INSOLVEL

As fibras solveis e insolveis apresentam efeitos fisiolgicos diferentes.

A fibra solvel pode formar disperso em gua, e forma um gel viscoso no trato intestinal.

Devido capacidade de formar gel, este tipo de nutriente tem a propriedade de retardar a

evacuao gstrica, o que torna mais eficiente a digesto e absoro dos alimentos resultando

numa maior saciedade.

A fibra insolvel aumenta o volume das fezes. Isso ocorre pois as fibras no se degradam no organismo e podem reter gua dentro de uma matriz. Partculas de fibras grossas geram maior

massa fecal.

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Exemplos:

- Solvel (pectina, gomas, hemiceluloses);

- Insolvel (celulose, ligninas).

Polissacardeos so considerados como fibras, quando apresentam caractersticas como:

- Fisiolgica: no absorvidos no intestino delgado; - Estrutural: so polissacardeos; - Analtica: so determinados por mtodos oficiais de fibra determinam quantitativamente.

1.3. OLIGOSSACARDEOS

Estes carboidratos no so considerados como fibras apesar de no serem absorvidos.

OLIGOFRUTANOS

So componentes naturais de frutas, hortalias, cereais, legumes, mel e leite. Glicosdeos que

contm entre 3 e 10 resduos de acar.

Os oligossacardeos no assimilveis se comportam como fibra alimentar e so fermentados no

clon quase exclusivamente por bifidobactrias. Destacam-se oligofrutanos e oligossacardeos

(FOS). FOS so componentes muito utilizados em novos alimentos funcionais e sua produo

continua crescendo. Ex. inulina, oligofrutose e frutanos sintticos.

INULINA E OLIGOFRUTOSE

Comportam-se como fibra diettica do ponto de vista nutritivo e so considerados ingredientes

naturais na maioria dos pases europeus.

a) Inulina

Mistura de oligmeros de diferentes graus de polimerizao (GP) que ocorre naturalmente em

produtos vegetais tais como cebola, alho, alcachofra e razes de chicria.

Estrutura: Mistura de polmeros de frutose, unidos por ligao -1,2 grau de polimerizao de 2 a 60.

b) Oligofrutose

Obteno: Hidrlise enzimtica (inulinase) parcial da inulina , grau de polimerizao- 2

e 10 unidades.

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Estrutura: Mistura de fruto-oligossacardio. Composta de cadeias lineares de unidades de

frutose, ligadas entre si por ligacoes (2-1).

c) Frutanos Sintticos

Obteno: Sntese enzimtica partir da sacarose.

So considerados alimentos novos.

1.4. POLISSACARDEOS EM ALIMENTOS

1.4.1.Carboidratos estruturais de plantas terrestres

AMIDO

Designao:

Fcula - Quando extrado de rgos subterrneos, razes, tubrculo e bulbos.

Amido - Quando extrado de rgos areos de vegetais (frutos, sementes e caules).

Uso:

Constitui importante reserva de nutrio de todas as plantas superiores (sementes, tubrculos,

rizomas e bulbos).

Ocorre tambm em algas.

Pelo fato de ser facilmente hidrolisado e digerido um dos elementos mais importantes da

alimentao humana.

Muito utilizado em vrios segmentos da indstria Alimentos, metalrgica, minerao, construo, cosmtica, farmacutica, papel, papelo txtil.

Aplicaes na indstria de alimentos como: espessante, gelificante, modificador textura,

elaborao de xarope de glicose

Vantagens: baixo custo, disponibilidade, facilidade de armazenamento e manipulao

Desvantagens: baixa estabilidade gelo-degelo, em meio cido, calor, cisalhamento.

Estrutura:

Constitudo de dois polmeros: amilose e amilopectina

A proporo de cada polmero varia de acordo com o grau de maturao das plantas, o que

influencia na viscosidade e no poder de gelificao do amido.

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- Amilose

Polissacardeo linear, formado pr unidade de D-glicopiranose unidos entre si por ligaes

glicosdicas (1-4).

Desenhe a estrutura

Amilopectina

Figura 1. Estrutura da amilopectina

Frao altamente ramificada do amido. formada por vrias cadeias constitudas de 20 a 25

unidade de -D-glicopiranose (unidas por ligao 1 - 4 ), essas cadeias por sua vez, esto unidas

entre si por ligaes (1 - 6). A proporo numrica de ligaes 1,6 e 1,4 de aproximadamente 1: 20. Tamanho varivel, mas normalmente possui um alto peso molecular.

Estrutura ramificada do tipo galho de rvores.

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Solubilidade

O amido praticamente insolvel em gua fria. Podendo absorver at 30% do seu peso,

com pequeno volume do gro. Quando aquecido aumenta a quantidade de gua absorvida. Com

isso o volume dos grnulos aumenta, passando a ocupar todo o espao possvel. Durante este

processo parte da amilose de menor peso poder passar a soluo. Chega-se a um sistema que

toda a gua estar ligada s cadeias de amilose e amilopectina, ou presa nos espaos entre os

gros, formando uma soluo com amilose. A viscosidade do sistema aumenta at o mximo e a

transparncia tambm. Temos agora um sol viscoso de amido. Se o aquecimento for prolongado

e temperatura acima de 100C, a viscosidade do sol pode diminuir pela destruio dos grnulos,

ou seja, as estruturas naturais desaparecem e sobram somente as molculas livres hidratadas.

Gelatinizao:

Figura 2. Trocas observadas no gro de amido durante o aquecimento

Fonte: Wong 1997.

Temperatura de gelatinizao: a temperatura, em que as ligaes de hidrognio mais fracas

entre as cadeias de amilose e de amilopectina so rompidas e os gros de amido, comeam a

intumescer e formar solues consideravelmente viscosas.

Cada amido apresenta um intervalo de temperatura de gelatinizao caracterstico,

correspondente ao ponto de mxima viscosidade do sol. Este intervalo medido a partir do

incio do desaparecimento das zonas cristalinas do gro at o seu fim, visvel em microscpio

com luz polarizada.

Fatores que afetam a formao e caracterstica do gel

- Natureza do amido; - Concentrao; - pH (em meio cido a hidrlise pode impedir a formao do gel, em meio alcalino quebra da cadeia por -eliminao, pode produzir efeito semelhante ao cido);

- Acar (afeta o gel devido a sua competio pela gua, em altas concentraes 30%, em concentraes baixas melhora a formao do gel);

Esfriar Envelhecer

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- Sais (devido ao carter no inico pouco afetado por sais, nas concentraes baixas encontradas nos alimentos).

Retrogradao do amido:

Definio: Reorganizao das molculas de amilose e amilopectinas no gel de amido.

Ocorrncia (estrutura):

Figura 3. Trocas observadas no amido durante o processo de retrogradao.

Fonte : Wong, 1997.

Quando uma soluo de amido resfriada temperatura ambiente, ou mesmo a

temperatura mais baixa, haver a formao de gel ou de precipitados microcristalinos,

dependendo da concentrao das solues e da velocidade do resfriamento. Esses precipitados

cristalinos so formados devido tendncia a formao de ligaes intermoleculares da frao

linear. No processo da retrogradao h sempre liberao de molculas de gua anteriormente

ligadas s cadeias de amilose, e esse fenmeno denominado sinerese. Com eventual sada de

lquido e queda da viscosidade.

As ramificaes da amilopectina impedem ou dificultam a aproximao dessas cadeias, o que

faz com que a amilopectina permanea em soluo.

AMIDOS MODIFICADOS (Ver estruturas em Linden, 1996)

As necessidades industriais de amidos com propriedades especiais estimularam produo de

amidos modificados.

Essas modificaes visam obter produtos: com cadeias menores, ou tenham suas ramificaes

alteradas, ou ainda que elas sejam interligadas ou com substituintes volumosos etc.

Cada amido modificado pode adquirir diversas propriedades especficas, para uso especfico na

indstria de alimentos.

As modificaes podem ser realizadas por: mtodos qumicos, enzimticos e modificaes

genticas.

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a) Amidos reticulados

A reticulao permite realizar uma reestruturao das cadeias moleculares unindo umas as

outras. Obtendo-se uma rede molecular reforada que permite assim atuar sobre o perfil

reolgico do amido.

Com a reticulao possvel fixar a viscosidade desejada.

O tratamento permite aumento da resistncia dos amidos ao aquecimento em meio cido. A

existncia de pequeno nmero de pontes suficiente para modificar o amido.

Agentes formadores de pontes:

- Derivados cloroepxidos: epicloridrina; - Derivados fosfatados: trimetafosfato de sdio (TMFS); - Dianidridos de cidos: anidrido misto adpico, actico ou ctrico-actico; - Derivados aldedicos: formol.

So utilizados como espessantes (molhos, sopas, alimentos para crianas).

b) Amidos estabilizados

A introduo de grupos ster ou ter estabiliza a viscosidade principalmente em baixas

temperaturas.

- Entre os steres predominam os acetatos e steres fosfricos; - Entre os teres amidos hidroxietilados e hidroxipropilados (apresentam boas

propriedades de reteno de gua a baixa temperatura (alimentos congelados ou ultra

congelados);

c) Amidos especficos

Com ou sem cargas

Amidos aninicos Comparveis a CMC, o Carboximetil amido (utilizado como espessante: cola para papel, pastas de impresso, setor txtil).

Amidos catinicos - Derivados de aminos tercirios e quaternrios so mais comuns (fabricao

de papel).

Amidos hidrfobos Introduo de um grupo alquil de cadeia longa (reao de um anidrido de cido por exemplo).

Amidos bipolares Introduo de um grupo lipoflico do tipo acetil sucinato de sdio, o carter bipolar usar como estabilizante de emulses. (substituindo a gordura).

d) Hidrolisados de amidos

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Obteno

Enzimtica utilizando glicosil-hidrolases especficas. Qumica que apresenta a vantagem de ser rpida e completa (observamos defeito de cor e sabor enriquecimento do sal que utilizado para neutralizao).

AMIDO

Liquefao

ou

Dextrinizao

MALTO-DEXTRINAS

Sacarificao

XAROPE DE GLICOSE

Cristalizao

Isomerizao

Glicose

Xarope de

glicose que

contm frutose

Frutose

Figura 4. Principais tipos de produtos obtidos da hidrlise do amido

Fonte: Linden, 1996.

Maltodextrinas, xaropes de glicose e hidrolisados

Equivalente em dextrose : Maltodextrinas, xaropes de glicose e hidrolisados so caracterizados

por Equivalente em dextrose - DE .

DE (equivalente de dextrose) - medida do contedo de aucares redutores expresso como

glicose.

11

Exemplo

Amido - DE = 0

Dextrose - DE = 100

Hidrolisados - DE 97 Xaropes de glicose - DE = 20 97

Malto dextrina = DE 20 Esta definio limitada, pois com diferentes procedimentos tecnolgicos obteremos diferentes

produtos de hidrlise do amido.

Podemos ter produtos com composies diferentes tendo globalmente o mesmo DE.

Maltodextrina

Obteno: So polmeros da D-glicose produzidas por hidrlise cida ou enzimtica (-amilases) do amido de milho.

Estrutura: Segundo FDA - Maltodextrinas so polmeros no doces de aucares que consistem

de unidades de D-glicose ligados primariamente por ligaes 1-4 tendo DE 20

Usos:

- Conferir viscosidade; - Aumentar teor de slidos solveis; - Inibir a cristalizao; - Controlar ponto de congelamento; - Aumenta a mastigabilidade gomas de mascar; - Diminui o sabor aucarado; - Suprime a cristalizao superficial da sacarose (pontos brancos) em sorvetes; - Alimentos infantis; - Alimentos dietticos; - Sonda enfermo.

DE prximo a 20: Utilizadas como substitutos de gordura

DE prximo a zero: substitutos de aucares

Dextrina

Estrutura:

Estrutura semelhante do amido, porm com menor massa molar.

Obteno:

Processo: fsico- qumico

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Enzimtico: Por ao de amilases

Caractersticas

Quando comparadas ao amido so mais solveis em gua, produzem solues menos viscosas.

No formam complexo com iodo.

Usos

- Adesivo para fins variados; - Cartonagens, envelopes, selos; - Papel higinico; - Indstrias txteis e produtos farmacuticos; - Filmes. -

Na indstria de alimentos:

- Cervejaria; - Panificao; - Indstria de suco e bebidas base de cacau, licores destilados.

Xaropes e hidrolisados de glicose

Obteno:

Hidrlise Enzimtica realizada por uma mistura de amilase, isoamilase e glicoamilase de xaropes de glicose cujo DE elevado pode alcanar 97 ( 97% glicose).

Hidrlise cida - Xaropes de glicose DE 20-65

e) Ciclodextrinas

Obteno: Obtida atravs de degradao enzimtica do amido em mistura de dextrinas

Conceito: Compostos macrocclicos que consistem de resduos de glicopiranose ligados atravs

de ligaes alfa (1- 4) obtendo-se alfa, beta e gama ciclodextrina as estruturas contm 6, 7 e 8

unidades de glicose respectivamente.

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Estrutura

Figura 5. Representao esquemtica da - CD Fonte: Qum. Nova v. 30, 2007.

Formao de Complexos: A molcula de ciclodextrina pode formar complexos de incluso,

devido a sua cavidade no-polar, formando complexos com muitas substncias. As molculas

hspedes so encapsuladas total ou parcialmente, a ciclodextrina cabe o papel de hospedeiro ou de receptor. A estrutura permite a formao de complexos de incluso estveis, com uma

grande variedade de substncias orgnicas, como tambm com sais e halognios.

A formao do complexo resulta em modificaes de propriedades como solubilidade,

propriedades organolpticas, estabilidade entre outras.

Uso: Devido a estas caractersticas especiais estes compostos possuem diversas aplicaes

industriais

- Estabilizao de substncias volteis, de emulses, de compostos aromticos, etc.; - Supresso de molculas indesejveis (amargor de medicamentos e alimentos, de colesterol de alimentos);

- Modificaes da atividade qumica de uma molcula, por proteo de alguns de seus grupos funcionais;

- Modificao da solubilidade; - Proteo frente oxidao.

f) Amido Resistente

A partir da dcada de 80, os pesquisadores comearam a observar que uma quantidade

significativa de amido no era digerida. Esta frao foi denominada de amido resistente (AR) e

passou a ser reconhecida como responsvel por determinados efeitos fisiolgicos atribudos

fibra alimentar.

Amido resistente (AR) a hidrolise enzimtica, pode ser fisiologicamente definido como a soma

do amido e produtos da degradao do amido no digerido/absorvido no intestino delgado de

indivduos saudveis, podendo ser fermentado no intestino grosso.

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Tabela 1. Classificao nutricional do amido in vitro

Tipo de amido Exemplo de ocorrncia Provvel digesto no

intestino delgado

1. Amido rapidamente digervel

Alimento amilceo

recentemente cozido

Rpida

2. Amido lentamente digervel

Principalmente cereal cru Lenta, mas completa

3. Amido resistente

Tipo I: Amido fisicamente inacessvel

Preso dentro da matriz do

alimento. As enzimas amilolticas

no tem acesso. Este tipo de

amido afetado amplamente pela

mastigao e pelo processamento

dos alimentos, como a triturao e

moagem.

Gro de semente

parcialmente modo

Resistente

Tipo II: Grnulos Amido Resistente

Amido granular nativo. Sua

resistncia dada por sua

compactao e estrutura

parcialmente cristalina, que pode

ser alterada pela gelatinizao.

Batata e banana cruas

Resistente

Tipo III: Retrogradado

Pode ser formado atravs de

processamento de alimentos, por

mtodos que utilizam teor de

umidade alta, cozimento e/ou

autoclavagem, podendo ser usado

como ingrediente para reduzir o

teor calrico, reduzir o

ndiceglicmico e/ou aumentar o

teor de fibras alimentares de

alimentos processados

Batata cozida e resfriada,

po e corn flakes

Resistente

Fonte: Lajolo et al, 2008

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PECTINA

Obteno

Hidrocolide natural presente, em frutas como componentes das paredes celulares.

Protopectina: insolvel devido ao seu alto M.M. e interao com outros componentes da parede

celular

Pectina Comercial: Se obtm da polpa de ma e frutas ctricas.

A quantidade de pectina encontrada nas frutas varivel, conforme o tipo de fruta e seu estgio

de maturao.

Estrutura

A pectina um polissacardio constitudo de 150-500 unidades de c. galacturnico (MM

30.000-100.000). Parcialmente estereficado com grupos metxi, como mostra a Figura 10.

Figura 6. Estrutura da Pectina

Fonte : Fennema, 1996.

A cadeia contm tambm restos de l ramnose, ramificada com cadeias lateral compostas de -D-

galactopiranose e -D-arabinofaranose.

Classificao da Pectina Comercial

De acordo com o grau de esterificao (metoxilao) temos:

Pectinas de Alta Metoxilao (ATM - HM)

Pectina rica em grupos metoxi grau de esterificao superior a 50%.

O

OH

C O

CCH3

O

OH

OO

C O

OH

O

OH

OOO

OH

C O

NH3

OHOH

C O

OH

grupo

carboxilo

metilado

grupocarboxiloamidado

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Mecanismo de gelificao: A pectina HM estabilizada por meio de interaes hidrofbicas dos

grupos ester metlico e mediante a formao de ligaes de hidrognio intermoleculares, pH 2,5.

Pectinas de baixa metoxilao (BTM - LM) Pectina pobre em grupos metoxi, grau de esterificao inferior 50%.

Mecanismo de gelificao: Sua geleificao controlada introduzindo ons Ca++

no sistema (

pH 2,5 - 6,5) em um meio com 10 -20 % de slidos solveis.

Mtodos de Dissoluo

Legislao

Enzimas pectinoltica

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CELULOSE

Obteno

A celulose insolvel em solventes aquosos e muito resistentes a degradaes qumicas

extrada essencialmente em solventes alcalinos e cidos diludos a quente.

Estrutura

Figura 7. Estrutura da celulose

Fonte: Fenemma, 1996.

M.M. = Prximo a 2.000.000 - Unidades D-piranoglicose, unidades entre elas por ligaes beta -

1 4. Insolvel em gua

Em meio cido parcialmente hidrolisada formando microcristais que pode ser adicionada ao

alimento

Uso

Uso como fibras dietticas

DERIVADOS SINTTICOS DA CELULOSE

A celulose pode ser convertida em:

- steres (nitrato de celulose, acetato de celulose etc.) - teres (metilcelulose, carboximetilcelulose etc).

a) Carboximetilcelulose - O-carboximetilada - CMC

Obteno

18

obtida por tratamento da celulose com soluo de NaOH e monocloroacetato de Na

(ClCH2COONa). Grupos OH da celulose reagem com NaOH

R-OH + NaOH R-ONa + H20

R-ONa + ClCH2-COONa R-OCH2-COONa + Na

Estrutura:

Figura 8. Estrutura da Carboximetilcelulose

Fonte: Fenemma, 1996.

Solubilidade

A presena de substituintes como o grupo CH2-COOH na cadeia da celulose permite mais

facilmente a penetrao da gua e confere solubilidade em gua fria.

Estvel pH 5-11 devido a grupos carboxlicos. Pode precipitar em pH abaixo de 3,0

Uso

- Bebidas e molhos; - Em produtos lcteos do tipo creme gelados, obtm-se uma textura untuosa e regular,

ocorrendo o crescimento de cristais de gelo;

- Viscosidade reduzida a pH abaixo de 5,0; - Estabilizante de emulses; - Espessante ps para pudins, sorvetes refrescos sobremesas, gelados comestveis leites

aromatizados, produtos dietticos.

b) Metilcelulose ( O-metilada)

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Obteno:

Preparado da mesma forma que CMC, o material resultante da ao do NaOH tratado com

cloreto de metila

Estrutura:

Figura 9. Estrutura da Metilcelulose

Fonte : Fennema, 1996

c) Hidroxipropilmetilcelulose ( O-hidroxipropilada)

Estrutura

Figura 10. Estrutura da Hidroxipropilmetilcelulose

Fonte: Fennema, 1996.

Solvel em gua fria e estvel em cido e bases entre pH 3 e 11;

Gelifica a quente reversivelmente entre temperatura 75 - 85C.

Uso

Propriedades semelhantes a metilcelulose, dependendo a escolha do preo e necessidades

particulares de cada produto alimentcio.

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1.4.2. CARBOIDRATOS OBTIDOS DE PLANTAS AQUTICAS

CARRAGENA

Obteno

Polissacardeo obtido de diversas espcies de algas vermelhas, mediante extrao alcalina a

quente posterior dessecao e precipitao.

Estrutura

So galactanas sulfatadas de estrutura bastante ramificada.

De acordo com sua localizao de grupos sulfatos na cadeia temos 3 tipos, Figura 11

- (capa) ;

- (iota) ;

- (lambda) .

Figura 11. Estrutura das carragenas.

Fonte: Fennema, 1996.

nion sulfato

A funo do nion sulfato manter a carragena em soluo.

Diminuindo o contedo em sulfato favorece a troca de estrutural do polissacardeo, passando de

um enrolamento ao acaso para outro helicoidal.

A estrutura menos sulfatada (Carragena kappa) forma gis opacos.

Estrutura com maior percentagem de sulfato como a carragena iota tende a permanecer em

soluo formam gis claros e elsticos que no sofrem sinerese (ver Tabela 2).

Interao com protenas Carragenas formam complexos estveis com protena lctea, atravs de interaes eletrostticas

entre nions sulfato e as cargas positivas localizadas na superfcie das micelas da casena.

Interao carragena e k casena

A -casena em pH neutro apresenta uma extensa regio positiva entre os aas 20-115. Entre as

protenas do leite e -casena a nica que interage com a carragena, sugerido que interao eletrosttica ocorre nesta regio.

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A interao da molcula de carragena com a micela deixa livre na soluo os segmentos no

absorvidos da cadeia de polissacardeo, formando anis ou caudas. Os segmentos livres se

associam para formar uma rede que constitui o gel.

O efeito sinrgico.

Uso - Derivados lcteos - natas (conc. 0,1 - 0,5%); - Em concentraes baixas (0,01-0,004 %) a carragena e protenas leite forma gel fraco,

propriedade que se usa para suspender o cacau na hora de fabricar leites

achocolatados,em achocalatados evita a separao gordura (emulso), queijo fresco

(evita sinrese), leite condensado (evita separao protenas);

- Produtos de padaria - Melhora propriedades reolgicas, possibilita maior adio de leite; - Carnes - Melhora capacidade gelificante interaes com sais de potssio; - Estabilizao de gelados e clarificao de bebidas.

Tabela 2. Estruturas e propriedades funcionais da carragena

Capa () (iota) (lambda).

Unidades que se repetem

galactose-4-sulfato-

3,6anidrogalactose

Grau de esterificao

25% de ster sulfato

34% de 3,6 AG

on necessrio para

geleificao

K+

Textura do gel

forte, rgido e opaco

Sinerese

+

Estabilidade no

descongelamento

-

Estabilidade em meio cido

+

Estabilidade ao corte

-

galactose-4-sulfato-

3,6anidrogalactose 2

sulfato

32% de ster sulfato

30% de 3,6-AG

Ca+

elstico e claro

-

+

+

+

galactose-2-sulfato-galactose-2,6 dissulfato

35% de ster sulfato

pouco 3,6 AG

no geleifica

no geleifica

-

+

+

-

Fonte:Wong, 1995.

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ALGINATO

Obteno

Extrado de algas pardas (marrons)

Estrutura

Polmero linear constitudo de unidades de:

- cido -D-manurnico - (c.D-manopiranosilurnico (M));

- cido L-gulurnico - (c. L-glulopuranosilurnico (G)); - Unidos por ligaes 1,4; - Grau de polimerizao que oscila entre 100 a 1000.

Os resduos de D-manuronato e L-guluronato, Figura 12, formam as seguintes seqncias:

1.Blocos de c. Manurnico M-M-M-M 2.Blocos de c. Gulurnico - G-G-G-G-G

3.Blocos alternantes -M-G-M-G-M

Cada bloco contm em torno de 20 resduos do acar. Blocos do tipo homogneos so mais

resistentes a hidrlise que os alternantes.

Figura 12. Estrutura do alginato

Fonte: Fennema, 1996.

Solubilidade

O c. Algnico insolvel em gua, para aumentarmos a sua solubilidade so transformados em

sais de metais alcalinos (Na e K).

Geleificao Solues de alginato gelificam rapidamente em presena de ons Ca

++, (Figura 13).

cido L-gulurnico cido -D-manurnico

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Para obter um gel uniforme melhor utilizar sais com menor solubilidade como citrato, tartarato

de clcio ou dihidrato de fosfato de diclcio. Empregam-se tambm sais insolveis em solues

neutras (carbonato de Ca, fosfato diclcico anidro).

Mecanismo da geleificao: Consiste na interao entre os ons Ca++

e os blocos de

poliguloronato.

Figura 13. Interao do poligalacturonato com clcio para formar uma estrutura caixa de ovos. Fonte: Wong, 1995.

A associao entre o c. poligalacturnico e ons clcio proporciona unies que permitem o

estabelecimento de uma rede tridimensional de polmeros de alginato (modo caixa de ovos

Huevera ) Possui propriedades semelhantes pectina.

Usos:

- Estabilizante em sorvetes e queijos; - Produtos lcteos - creme de leite esterilizado, sorvetes, leites aromatizados; - Gelias artificiais; - Ps p/ mingaus, pudins refresco; - Coberturas para salada, refrescos; - Recheios e revestimento de produtos de confeitaria.

ALGINATO DE PROPILENO GLICOL

Para estabilizar alimentos cidos esterifica-se parcialmente os grupos carboxlicos com xido de

propileno formando alginato de propilenoglicol (Figura 14).

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Figura 14. Formao do alginato de propilenoglicol

Aumenta o carter lipoflico da goma sendo usado em emulses tipo leo-gua e como

estabilizante de espumas (cervejas e bebidas carbonatadas)

AGAR AGAR

Obteno A goma agar obtida a partir de algas vermelhas da classe Rhodophyceae, sendo as mais

importantes delas a Gelidium cartilagineum, Gracilaria confervoides, e Pteroclaia capillacea.

Estrutura

Esta goma constituda de galactose e anidrogalactose parcialmente esterificada com cido

sulfrico,

Uso

Considerada como um dos agentes gelificantes mais importantes,produz uma gel perceptvel em

concentraes baixas (0,04 %).

No solvel em gua fria, mas se dissolve completamente em gua quente, e o gel se inicia na

faixa de 35 40C, resultando num gel forte, claro e termoreversvel que s se liqefaz a temperaturas maiores que 85C.

As propriedades gelificantes dessa goma, a resistncia trmica de seus gis e a marcada

diferena entre as suas temperaturas de gelificao e fuso, so as razes fundamentais para sua

seleo.

A concentrao da ordem de 0,12% melhora a maciez de sorvetes e, na fabricao de queijos,

sua utilizao melhora a sua textura e qualidade dos cortes.

xido de propileno

CH3 - CH - CH2 + RCOOH+

CH3 - CH - CH2 - O - C - R

OOH

OAlginato de propilenoglicolgrupo carboxilato

do alginato

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1.4.3. CARBOIDRATOS ESTRUTURAIS DE EXSUDATO DE PLANTAS

TERRESTRES

GOMA ARBICA - GOMA ACCIA (E 414)

Obteno um exsudato de rvores de Acacia senegal, var. kerensis , sub famlia Mimosoideae famlia

Leguminosae.

Estrutura Complexo heteroglicano MM. 250.000 - 1.00.000 dalton

Altamente ramificada, com diferentes fraes de arabinogalactano responde pela funcionalidade.

Quimicamente um polissacardeo complexo contendo clcio, potssio e magnsio.

Contm seis tipos de resduos de acar galactose, ramnose, arabinopiranose, arabinofuranose,

cido glucurnico e metil glucurnico e pequena quantidade de protena, a qual confere ao

emulsificante estabilizadora de emulses.

Uso

- Utilizada desde 2650 a.C. para colar bandagens durante a mumificao; - constitui-se em fonte de fibras solveis para dieta; - baixa viscosidade possvel formar solues de aproximadamente 55% de goma accia; - pode ser adicionada em solues com at 10% de fibra solvel sem modificar a textura; - atua como emulsificante, mantendo estvel a fase oleosa mesmo em alta diluio, e como

inibidora de cristalizao de acares;

- indicada tambm para produtos aerados com baixo teor de gordura como manteiga, margarina, confeitos, coberturas e sobremesas geladas (estabiliza espumas);

- substitutos de gorduras em molhos para saladas; - em bebidas estabiliza essncias; - boas propriedades de filme; - facilidade a adeso de temperos superfcie de snak foods; - protege vitaminas lipossolveis da oxidao e permite a lenta liberao do sabor; - no pode ser empregada em produtos que requerem alta viscosidade; - pode ser utilizada em alimentos dietticos como substituto de amido, pois reduzem a

cristalizao da sacarose e estabilizam a emulso das gorduras.

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GOMA CARAIA (E 416)

Obteno: Exsudado de Sterculia urens.

Estrutura: Heteropolissacardio de elevada M.M. contendo L ramnose, D-galatose, c. D-

galacturnico.

Uso: Usada como estabilizante de emulses e como agente encapsulante.

GOMA TRAGACANTE (E 413)

Obteno: Exsudato da Astragalus gummifer.

Estrutura Estabilidade: Heteropolissacardeo - c. D-galacturnico, D-galactose, D-xilose, l-

arabinose, ons, Ca, Mg, K.

Uso: Usada como estabilizante de emulses.

1.4.4.CARBOIDRATOS OBTIDOS POR PROCESSOS MICROBIOLGICOS -

GOMAS MICROBIANAS

GOMA XANTANA (E 415)

Obteno Pode ser obtido de diversas espcies de Xantomonas sendo a fermentao do

Xanthomonas campestris a mais utilizada comercialmente.

Cultivo aerbico de Xanthomonas campestris em um meio que contenha carboidratos e outros

nutrientes.

A goma precipitada com isopropanol, dessecada e moda.

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Estrutura

Figura 15. Estrutura da goma xantana

Fonte. Wong, 1995.

- Heteropolissacardeo

- M.M. em torno 200.000

Estabilidade: A cadeia lateral protege a ligao glicosdica do esqueleto. Grande estabilidade

quanto hidrlise qumica ou enzimtica.

Estvel frente a diferentes condies:

- Temperatura: estvel frente a uma grande faixa de temperatura 0 a 100 C (inclusive a microondas);

- pH: estvel em ampla faixa de pH; - Gelo-degelo: estvel em ciclos de gelo e degelo.

Solubilidade: Solvel em gua quente ou fria, produzindo alta viscosidade.

Uso

- Molhos para saladas; - bebidas; - gelias;

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- produtos crneos; - enlatados; - confeitos; - sopas; - produtos lcteos; - Outros.

GOMA GELANA (E 418)

Obteno: Fermentao aerbica de Sphingomonas elodea (substncias glicdicas, pH 7,0,

temperatura 30oC) bastante comparveis as condies utilizadas na produo de goma xantana.

Estrutura:

- Macromolculas lineares, tetrassacardio (glicose, cido glucurnico, ramnose, proporo molar 2:1:1);

- Forma nativa (acetilada) - high acyl; - Forma substituda (desacetilada) low acyl (tratamento com alcali). Remoo dos grupos

acil.

1.4.5. CARBOIDRATOS OBTIDOS DE SEMENTES DE PLANTAS TERRESTRES

Galactomananos so polissacardeos de reserva caractersticos de sementes pertencentes

famlia Leguminosae que possuem endosperma e so classificados como gomas originrias de

sementes.

So solveis em gua e formam disperses viscosas e estveis.

So constitudos por manose, que formam uma cadeia principal de manano, ramificada com

resduos de galactose ligadas cadeia principal.

Os galactomananos esto presentes em sementes de diversas espcies em todo mundo mas suas

principais fontes comerciais so a goma guar, goma caroba ou locusta e goma tara.

GOMA LOCUSTA - LBG

Obteno: Isolada de sementes de uma leguminosa da subfamilia Caesalpinaceae (Ceratonia

siliqua) que cresce no mediterrneo. Incluindo Itlia, Grcia, Espanha Portugal Turqia e Algria.

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Figura 16. Modelo esquemtico da semente

Fonte

Estrutura:

Manose e galactose (relao 4:1).

MM mais ou mentos- 300.000.

Devido ao seu carter neutro estvel na faixa de pH 3,5 a 11.

Gelificao:

Isoladamente no forma gel, mas exibe um sinergismo com xantana e kapa-carragena e agar.

Uso:

- Atua como: espessante e estabilizante de emulses e sinerese; - Comumente utilizada em produtos de lacticnios tais como sorvetes, queijos cremosos como tambm em molhos, gelias, sobremesas e misturada com outros polissacardeos a

finalidade de evitar a sinerese em gis.

GOMA GUAR (E 412)

Obteno: obtida do endosperma modo de sementes de Cyamopis tetragonolobus. Cresce na

India e no Paquisto e algumas partes do sudoeste dos EUA A semente da guar consiste de trs

partes: germe, endosperma e casca.

Estrutura: Alto MM.- 220.00. uma galactomanana, formada por uma cadeia linear de manose

(lig. 1,4) com resduos de galactose como cadeia lateral, na proporo de uma unidade de galactose para duas de manose.

Caractersticas:

- No forma gel; - atua como espessante e estabilizantes; - forma solues altamente viscosas quando tratada em gua fria; - instvel a ph muito baixo; - baixa concentrao confere cremosidade; - sob condies normais exibe excelentes propriedades gelo-degelo; - hidrata rapidamente em gua fria - formando solues altamente viscosas.

Uso:

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- Sobremesas geladas; - Produtos de lacticnios; - Molhos; - Sopas; - Produtos de panificao; - Outros.

Em combinao com outros hidrocolides como carragena ou jata utilizada para prevenir a

formao de cristais durante ciclos de congelamento/descongelamento, conferindo estrutura

cremosa e macia ao produto.

GOMA TARA (E 417)

Figura 17. Semente de goma tara.

Fonte:

Originria do endosperma da semente da rvore peruana Tara (Caesalpinea spinoza) da famlia

das Caesalpinaceae leguminosas., similar caroba, da qual se extrai o LBG, trata-se de um

polissacardeo composto de manose e galactose. A planta de Tara uma leguminosa robusta e

resistente seca e chega a 2 a 5 m de altura.

Uma vantagem da Tara seu sinergismo com outras gomas, como xantana, carragena e a gar-

gar. A interao com a xantana, por exemplo, permite a formao de um gel elstico, forte e

termicamente reversvel,. Um blend entre tara e xantana pode substituir uma tradicional mistura

feita com a LBG com vantagem: a gelificao fica at trs vezes mais potente.

Estrutura

Polissacardio, constitudo por unidades de galactose e manose, unidos por ligaes glicosdicos

(galactomananos). O componente principal consiste em uma cadeia linear de unidades de (1-

>4)--D-manopiranose com unidades de -D-galactopiranose com ligaes (1->6). A proporo entre manose e galactose de 3:1.

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Propriedades: Evita as reaes indesejveis de sinerese e outras alteraes, considerado um substituto ou

complemento outras gomas. Tem uma grande capacidade de absoro de gua em gua fria se

dispersa lentamente; quando aquecido se Solvel em gua al 60% a 25C, alcanando total

solubilidade a 98C

Viscosidade: A viscosidade de disperses ou solues de goma de tara depende da temperatura,

tempo, concentrao, pH, velocidade de agitao e tamanho da partcula do p.

Uso: Goma de Tara se usa principalmente para espessar solues aquosas e para controlar a

mobilidade de materiais dispersados ou dissolvidos.

- Produtos lcteos: leite condensado, em p, gelados, iogurte, queijo; - Confeitaria: doces, fruta confeitada, caramelo, etc; - Alimentos dietticos: panificao, cremes etc; - Molhos para salada: maionese, ketchup, molhos, etc; - Cereais: cereais matinais; - Bebidas: sucos, nctares de fruta, etc; - Produtos crneos: embutidos, etc;

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1.5. REAO DE MAILLARD

Na indstria de alimentos 3 principais reaes relacionadas com o escurecimento so destacadas

- Escurecimento Enzimtico; - Escurecimento No Enzimtico; - Caramelizao.

ESCURECIMENTO ENZIMTICO

As enzimas como a Polifenol Oxidase, 1,2 benzonodiol, oxignio xido redutase (tironase),

polifenol oxidades, catecol, catalisam das importantes e diferentes reaes utilizando como

substrato um grande nmero de fenis.

Exemplos:

- No desejvel: em produtos como batatas, maas, bananas; - Desejvel: em ch preto, caf.

A reao pode ser inibida por:

- Branqueamento; - Sulfito de sdio, cido ascrbico.

CARAMELIZAO

A reao de caramelizao envolve a degradao de acar em ausncia de AA ou protenas,

ocorre somente pelo efeito da temperatura.

A reao essencialmente inica podendo se catalisada por cido ou base.

ESCURECIMENTO NO ENZIMTICO REAO DE MAILLARD

Uma das mais importantes reaes dos alimentos. Tem um papel importante quanto a

pigmentao e numerosos produtos responsveis por sabor e odor dos alimentos elaborados.

Efeitos indesejveis:

- Aparecimento de cor escura; - Odores estranhos.

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Exemplos:

- alimentos lquidos (leite, suco de frutas...);

- alimentos desidratados (ovos, leite, frutas...);

- animais marinhos (ricos em ribose).

Efeitos desejveis:

- Cor e aroma que caracterizam numerosos alimentos.

Exemplos: po, batata frita, carnes assadas, cereais tratados com calor, corn flakes, caf, cerveja, chocolate.

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Alteraes nos alimentos:

- Cor; - Aroma; - propriedades funcionais; - diminui o valor nutricional (perdas dos aminocidos: lisina, arginina, histidina e triptodono;

diminui a digestibilidade protica);

- formao de compostos txicos.

Reao estudada a mais de 100 anos os produtos podem variar de acordo com o caminho da

reao. A figura 18 mostra os principais caminhos da reao.

Figura 18. Reao de Maillard

REAO DE MAILLARD

Acar redutor + aminocido

(Reao de Maillard, 1912)

N-glicosilamina ou N-frutosilamina

Rearranjo de Amadori - Furfural - 5-hidroxifurfural

REDUTONAS E DE-HIDROREDUTONAS

Degradao de Strecker

Aldedos + alfa-amino-cetonas

Acetona

herociclizao

Piridinas Tiazis Pirazinas Pirrois Oxazis Imidazis AROMAS

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a) Etapas da reao

A primeira etapa uma simples condensao entre o grupo amino no ionizado e o grupo

carbonlico de um acar redutor. N-glicosilamina (produto da condensao), perde rapidamente

uma molcula de gua, sendo convertida para uma base de Schiff instvel.

Degradao de Strecker compostos dicarboxlicos reagem com o grupo amino de um aa.

Constam de uma srie de reaes, todavia no completamente elucidadas. Entre as aceitas

temos.

1. Formao de glicosaminas via base de Schiff entre o grupo carbonilo de acar redutor e grupo amino de uma amina.

Reao reversvel, catalisada por cido, sendo favorecida por um contedo baixo de gua.

2. Reorganizao de Amadori.

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b) Reaes secundrias

Duas vias de degradao (enolizao 1,2 e 1,3) proporcionam compostos dicarbonlicos que so

intermedirios chaves para reaes subseqentes e degradaes de grande importncia para os

atributos caractersticos dos alimentos.

Reao com Sulfito e bissulfito

O escurecimento no enzimtico pode ser inibido diante a reao de produtos intermedirios,

como os carbonilos insaturados com sulfito para formar cidos sulfnicos estveis. Para inibir a reao de Maillard nos alimentos pode ser utilizado dixido de enxofre.

A pH no inferior a 6 o grupo hidroxilo do C4 da forma enlica da 3 desoxiglicosulose pode ser

recolocado por bissulfito com possvel inverso. A cetona insaturada como 3-en-glicosulona, reage com bissulfito por adio, dando o mesmo produto 3,4 didexoxi-4-sulfo-D-glicosulosa.

Degradao de Strecker

Compostos dicarbonilo formados na reao de Maillard com o grupo amino de um aminocido para dar base de Schiff. Sua forma enlica um aminocido que se descarboxila facilmente para

dar o enaminol.

O enaminol sofre autocondensao a polmeros escuros, ou hidrlise para dar amina ou aldedo.

O aldedo formado tem um tomo de carbono a menos que o aminocido original. Os aldedos

derivados dessa reao de Strecker so compostos com importantes repercusses sobre o sabor e

aroma dos alimentos.

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Formao de Melanoidinas

As melanoidinas so resultado da polimerizao dos compostos carbonilos no saturados

formados pela reao de Maillard com as aminas.

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c) Fatores que afetam a velocidade a reao de maillard.

- Temperatura; - pH; - atividade de gua; - natureza do carboidrato; - natureza do aminocido; - catalisadores.