universidade federal do pampa engenharia de alimentos disciplina de quÍmica de alimentos

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA ENGENHARIA DE ALIMENTOS

DISCIPLINA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS

Carboidratos

Profa. Valéria Terra Crexi

2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO

As reações que provocam

escurecimento nos alimentos podem ser

Oxidativas ou não Oxidativas

2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO

-Escurecimento Oxidativo ou enzimático

reação entre oxigênio e um substrato fenólico catalisado pela enzima polifenoloxidase

Não envolve carboidrato

2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO

-Escurecimento não oxidativo ou não enzimático

muito importante em alimentos

Caramelização e/ou

Reação de Maillard (interação de proteínas com carboidratos)

Mecanismo Requerimento de

Oxigênio

Requerimento de NH

pH ótimo Produto final

Maillard Não Sim > 7,0 Melanoidinas

Caramelização

Não Não 3,0 a 9,0 Caramelo

degradação de ácido ascórbico

Sim Não 3,0<pH<5,0

Melanoidinas

Tabela 1: Mecanismo das reações de escurecimento não enzimático

As reações de escurecimento não enzimático em alimentos estão associadas com aquecimento e armazenamento e podem ser subdivididas em três mecanismos.

2.1 Reação de Caramelização

Caramelização:

Série de reações que ocorre durante o aquecimento de carboidratos que resultam no seu escurecimento

- Degradação de açúcares

Pirólise a temperaturas maiores de 1200C

CARAMELOS (produtos de degradação de alto peso moleculares e escuros)

Caramelos podem ser usados como agentes flavorizantes e corantes

Exemplo:

Sacarose é aquecida em solução com ácido ou sais de amônio para produção de aromas e corantes de caramelo

Usada: refrigerantes tipo “cola” e cervejas

Tipos de pigmentos

Caramelo de cor parda - ∆ solução de sacarose com bissulfito de amônio.

Usos:bebidas ácidas e em xaropes.

Caramelo avermelhado -∆ glicose com sais de amônio.

Usos:em produtos de confeitaria e xaropes.

Caramelo de cor pardo-avermelhada - ∆ açúcar sem sais de amônio.

Usos: cervejas e outras bebidas alcoólicas.

Caramelização da sacarose (a mais importante)

160°C - separação: glicose + frutose.

200°C - 3 fases bem distintas - IDEAL.

1ª) requer cerca 35’ de ∆ - perda de 1 molécula de água/ molécula de sacarose.

2ª) ∆ adicional de 55’ - perda de 8% peso - aparecimento do pigmento CARAMELANO - solúvel em água e sabor amargo.

3ª) ∆ ∆∆ ∆ adicional de mais 55’ - pigmento CARAMELENO - insolúvel em água.

OBS: O ∆ adicional - HUMINA - PM, pigmento escuro, ⇑insolúvel em água, sabor amargo - gosto pouco agradável.(deve-se eviitar)

2.2 Reação de Maillard

Desejável em alimentos:

Confere sabor, aroma e cor

café, pão, bolos

Indesejável em alimentos:

leite em pó, ovos e derivados desidratados

Perda de nutrientes como os aminoácidos

Resultado da reação:

Produtos diferentes que irão conferir sabor e aroma ao alimento.

Escurecimento devido a MELANOIDINAS

Resultado da reação:

Produtos diferentes que irão conferir sabor e aroma ao alimento.

Escurecimento devido a MELANOIDINAS

MELANOIDINAS- polímeros insaturados, e cuja cor é mais intensa quanto maior for seu peso molecular

Cor pode variar de marrom-claro até preto

Reação de Maillard

A reação ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos.

Compreende três fases:

* Inicial

* Intermediária

* Final

Reação de Maillard

•Inicial

Reação inicial ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos, na proporção 1:1

Produtos incolores, sem sabor e aroma

Reações envolvidas:

Condensação EnolizaçãoRearranjo de Amadori ou de Heyns

Reação de Maillard •Inicial Condensação – união de duas moléculas (açúcar redutor e o aminoácido) com perda de água

Reação de Maillard

•Inicial

Bases de Schiff (compostos instáveis)

são isomerizadas formando ALDOSILAMINAS (aldoses) e CETOSILAMINAS (cetoses)

1- Anel se abre e produz ENOL (substância instável)

2- Conforme se movimento a par de elétrons da dupla ligação do enol, um composto será formado

Enolização

•Inicial

Rearranjo de Amadori ou de Heyns

Rearranjo de Amadori

reação catalisada por ácidos e bases

Produto inicial é uma ALDOSE e o produto final uma CETOSE

ALDOSILAMINAS (ALDOSE) – reestruturação interna (Reestruturação de AMADORI) convertendo-se a CETOSAMINAS

•Inicial

Rearranjo de Amadori ou de Heyns

Rearranjo de Heyns

CETOSILAMINAS (CETOSE) convertem-se em ALDOSILAMINAS (ALDOSE AMINA)

Reação ocorre de forma mais lenta que o de Amadori

Reação de Maillard

•Intermediária (degradação de cetosaminas e degradação de Strecker)

a) Degradação de CETOSAMINAS

-Percepção de aromas-Cor torna-se amarela-Desenvolve-se o poder redutor em solução e o pH diminui

Reação de Maillard

•Intermediária

O produto final da fase inicial, uma CETOSESAMINA, pode passar por vários tipos de reações: Entre estas reações temos:

Decomposição de CETOSAMINAS (rearranjo de Amadori) formando compostos α- dicarbonila insaturados ou redutonas (intermediários das Melanoidinas)

Reação de Maillard

•Intermediária

Redutonas são componentes com características de agente redutor sendo facilmente oxidáveis

Essas reagem com aminas que levam a formação de cetonas, aldeidos e ácidos voláteis as quais contribuem para o sabor e o aroma

Reação de Maillard

•Intermediária

b) Degradação de Strecker

- Compostos dicarbonílico reagem com aminoácidos produzindo sua degradação

Produtos:

aldeídos, dióxido de carbono e novos compostos carbonila

* A produção de CO2 pode ser tão intensa, que em tanques de melaço expostos à luz solar podem explodir, devido ao aumento de pressão

Reação de Maillard

•Final

Etapa em que ocorre o desenvolvimento de cor, aroma e sabor. Diferentes sabores e aromas são produzidos nessa reação em função de diferentes aminoácidos.

* Os aminoácidos definem o sabor e aroma, independente do tipo de açúcar redutor.

Reação de Maillard

•Final

Os compostos carbonila podem reagir entre sí, com os aldeídos ou com substâncias aminas e produzir compostos aromáticos

Ex: PIRAZINA

Dimetilpirazina constituinte do aroma da batata chips

Reação de Maillard

•Final

MELANOIDINAS

pigmentos responsáveis pela cor (resultado das reações de polimerização e condensação)

Reação de Maillard

•Final

Perda de aminoácidos essenciais e valor nutritivo

Reações de Maillard e de Strecker (qdo muito intensos)

Produzem sabores adversos e substâncias tóxicas que podem contribuir na formação de NITROSAMINAS (compostos cancerígenos)

Fatores que afetam a reação de Maillard

a) Temperatura

Temperaturas maiores que 700C – inicio da reação

Continua em temperaturas da ordem de 200C e durante o processamento ou armazenamento.

Elevação da temperatura resulta em rápido aumento da velocidade de escurecimento

b) pH

Velocidade máxima em pH próximo a neutralidade (pH 6-7)

Primeiras reações: degradação das CETOSAMINAS e aparecimento dos pigmentos

Acidificação de um alimento (pH abaixo de 6,0)

- Retarda ou impedirá o desenvolvimento do escurecimento

b) pH

pH abaixo de 5,0

Em valores de pH abaixo de 5,0 e na presença de ácido ascórbico, ocorre a reação de escurecimento provocada pela oxidação do ácidos ascórbico (vitamina C).

pH muito baixo

Ocorre rápida degradação de carboidratos independente da presença de aminoácidos

c) Tipo de Açúcar

Presença de açúcar redutor

interação da carbonila com os grupos amina livres

Sacarose (em alimentos ácidos) = glicose e frutose

•Os dissacarídeos não redutores somente são utilizados na reação após hidrólise da ligação glicosídica

•Natureza do açúcar – pentoses mais reativa que hexoses

d) Atividade de água

aw>0,9 a velocidade da reação diminui (diluição dos reagentes)

aw < 0,2 – 0,25 a velocidade tende a zero (ausência de solvente necessário para permitir a movimentação de íons e moléculas)

aw 0,5 a 0,8 maior escurecimento (aumenta a velocidade da reação , aumenta a mobilidade)

e) Catalisadores

A velocidade de reação é acelerada por ânions como citrato, fosfato e por íons metálicos como cobre bivalente em meio ácido.

f) Tipo de Aminoácidos

glicina é o aminoácido mais ativo

Quanto mais longa e mais complexa a estrutura menor a capacidade de reação

Inibição da reação de Maillard

-Uso de açúcares não redutores,

Exemplo, sacarose, em condições nas quais não possa ser hidrolisada

- Redução da atividade de água ou aumento através da diluição

ausência de solvente necessário para permitir que os íons e moléculas se movimento

diluição dos reagentes aw > 0,9

- Remoção de açúcares redutores por enzimas

Exemplo, tratamento com a enzima glicose oxidase em ovos produzindo ácidos glucônico a partir de glicose

-Evitar temperatura altas

processo de armazenamento

- Adição de SO2

Inibe o escurecimento enzimático

Atua como inibidor da reação de Maillard

Bloqueando a reação da carbonila dos carboidratos com o grupo amina dos aminoácidos

Evitando a condensação destes compostos pela formação irreversível de sulfonados

Propriedades Funcionais

a) Ligação com água

Uma das principais propriedades

Hidroxilas capazes de fazer pontes de hidrogênio

Varia em função da estrutura do carboidrato

b) Higroscopicidade

* Capacidade de absorver água do ambiente

Ligam-se a água através de sua hidroxilas

Absorvem água do ar atmosférico

c) Umectância

Capacidade de controlar a atividade de água do alimento

Carboidratos ligam água do alimento

Exemplo: produção de doces e geléias, reduzem a atividade de água e aumentam a vida- -de-prateleira

d) Texturização

Elevada solubilidade dos açúcares em água

Devido à capacidade dos açúcares de ligarem água, podem ser adicionados aos alimentos e modificarem sua textura.

Normalmente adicionados na forma de cristais ou de xaropes

Efeitos estruturais dos açúcares nos alimentos:

estado físico e interações com a água

Os açúcares podem formar:

* Soluções supersaturadas, conferindo consistência de sólido e transparência (estado vítreo)

* Cristalizar

A diferença de solubilidade entre o açúcares pode ser usada na fabricação de caramelos duros com tempo variável de duração na boca.

A adição de um maior teor de glicose num caramelo duro diminui sua velocidade de dissolução

Açúcar g/100g de água (200C)Sacarose 204Frutose 375Glicose 107Maltose 83Lactose 20