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.

  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.

REAÇÃO DE MAILARD

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.

 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.

EFEITO DO pH

 A reatividade dos aminoácidos envolvidos na reação de Mailard é diferente entre si.

 Presença de açúcar redutor é essencial para a interação da carbonila com grupos amina livre.

 Reatividade: pentose > hexose > dissacarídeo

TIPOS DE AMINA PRESENTE

TIPOS DE AÇÚCARES PRESENTES

  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).

TEOR DE UMIDADE

 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.

SULFITO

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.

Frutas 6%-12% De sacarose

Milho e batata 15% De amido

Trigo 60% De amido

Farinha de trigo 70% De amido

Condimentos 9%-39% De açúcares redutores

Açúcar branco comercial 99,5% De sacarose

Açúcar de milho 87,5% De glicose

Mel 75% De açúcares redutores

TABELA DE CONTEÚDO DE CARBOIDRATOS NOS ALIMENTOS

MÉTODOS

1. Amostragem

2. Eliminação de interferentes

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

Determinação de açúcares totais e de açúcares redutores

Munson-Walker

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

Cobre a óxido cuproso

Iodo (adicionado em excesso)

reduz

oxidado

O excesso de iodo é titulado com tiossulfato de sódio.

Reagentes padronizados com uma solução conhecida de açúcar.

MÉTODOS CROMATOGRÁFICOS

Açúcares são determinados

individualmente

Cromatografia em papel

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

Atividade óptica

 Determinação de seu ângulo de desvio constante (αD).

Polarímetros

Fonte de luz

Filtro polarizador fixo

Um tubo

Contendo a amostra

Filtro polarizador para análise

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, deve-se 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]20

D= + 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]20

D 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 não-absorvível, não fermentável e atóxico, utilizado como laxativo mecâncio devido à capacidade de aumentar o volume e hidratação do bolo fecal.

POLISSACARÍDEOS DE VEGETAIS SUPERIORES

AMIDO

Principal forma de armazenamento de carboidratos no vegetal.

Amilose

Amilopectina

  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 Maltose Amilase 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.

METILCELULOSE: substituição de algumas hidroxilas da celulose por metoxilas.

CARBOXIMETILCELULOSE (CMN): substituição de algumas hidroxilas pro grupos carboximetílicos.

CELULOSES MODIFICADAS

Agentes espessantes ou estabilizantes de emulsões.

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