MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE CARBOIDRATOS NOS ALIMENTOS.docx

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARABA CENTRO DE CINCIAS DA SADE DEPARTAMENTO DE CINCIAS FARMACUTICASAnlise de Protenas e CarboidratosJoo Pessoa 09/04/2013CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS CONCEITO - O termo carboidrato deriva da terminologia hidratos de carbono determinados pela frmula Cx (H2O)y, que contm C, H, e O, estes ltimos na mesma proporo que na gua. Os carboidratos so sintetizados na natureza pelas plantas, atravs do processo de fotossntese, a partir do dixido de carbono e gua. Com ajuda da energia solar, os vegetais verdes tomam o anidro carbnico da atmosfera e a gua do solo, produzindo carboidratos, atravs da seguinte reao: CO2 + H2O 6 HCHO + O2 Funo da clorofila unir-se ao Carbono e catalizar a reao. FUNES: So fceis combustveis energticos de que os animais necessitam para desenvolver seus movimentos. Representam 80% do total calrico utilizado pela humanidade ( 75 - 80 % deste valor representado pelo amido). Nos EUA, do total calrico , 46% representado pelos CHO (47% de amido e 52% pela sacarose), 42% de lipdios e 12% de protenas. CHO complexos devem ser hidrolizados a CHO simples para serem absorvidos pelo organismo. Fornece energia para ser transformada em trabalho no corpo e fornece calor para regular temperatura corporal. CHO so essenciais para a completa oxidao das gorduras do corpo. Se ausentes h acmulo de cidos (acidose) provenientes do metabolismo intermedirio das gorduras, sendo portanto anticidos. So economizadores de protenas. Se os CHO esto disponveis, o corpo no utiliza as protenas como fonte de energia e elas sero aproveitadas para suas funes especficas (+ nobres). So utilizadas como alimentos (substrato) da flora microbiana sintetizadora de diversas vitaminas. So responsveis pela reao de escurecimento em muitos alimentos. Propriedades reolgicas na maioria dos alimentos de origem vegetal (polissacardeos). Podem ser utilizados como adoantes naturais. So utilizados como matria-prima para alimentos fermentadosPROPRIEDADES DOS CARBOIDRATOS - Geralmente slidos cristalinos, incolores e tem sabor doce. So compostos naturais bastantes comuns e a sacarose talvez o adoante mais antigo que se conhece. - So facilmente solveis em gua. - Reduzem facilmente, solues alcalinas de Cu2+ a Cu+ - Reagem com oxidantes brandos formando cidos glicnicos e cidos glicricos. - Cetonas reagem com oxidantes mais enrgicos, formando dois c. dicarboxlicos; - Quando aquecidos em solues cidas sofrem desidratao, por um mecanismo que tem como produto final um furaldedo; - Alguns CHO formam estruturas rgidas em plantas (celulose, lignina, hemicelulose)., a mesma funo dos ossos dos animais.MTODOS DE DETERMINAO DE CARBOIDRATOS NOS ALIMENTOS Os testes qualitativos para acares esto baseados no seguinte: 1. reaes coloridas provenientes da condensao de produtos de degradao dos acares em cidos fortes com vrios compostos orgnicos; 2. As propriedades redutoras do grupo carbonila. Entre os mtodos quantitativos disponveis para determinao de acares totais de acares redutores, os mais utilizados em alimentos so: 1. Munson-Walker: mtodo gravimtrico baseado na reduo de cobre pelos grupos redutores dos acares; 2. Lane-Eynon: mtodo titulomtrico tambm baseado na reduo de cobre pelos grupos redutores dos acares 3. Somogyi: mtodo microtitulomtrico baseado tambm na reduo do cobre. 4. Mtodos cromatogrficos: papel, camada delgada, coluna, gasosa e cromatografia lquida de alta eficincia 5. Mtodos ticos. Refratometria, Polarimetria, Densimetria Mtodo Lane-Eynon: a soluo de acar adicionado vagarosamente de uma bureta a uma mistura(1:1)em ebulio das duas solues de Fehling. Prximo ao ponto de viragem adicionado 1 mL de uma soluo aquosa de azul de metileno 2%, que um indicador que vai mudar a cor da soluo de azul para incolor no ponto de viragem. A soluo fica incolor, mas, como existe o precipitado cor de tijolo, a cor visvel da viragem de azul para vermelho tijolo. Existem dois fatores importantes a serem seguidos neste mtodo para maior exatido dos resultados. A soluo deve ficar constantemente em ebulio durante a titulao, porque o CuO formado pode ser novamente oxidado pelo O2 do ar, mudando a cor novamente para azul; A titulao deve levar no mximo 3 minutos, porque pode haver decomposio dos acares com o aquecimento prolongado. A relao entre o cobre reduzido e o acar redutor no estequiomtrica, o resultado obtido da tabelas ou padronizando-se a mistura de Fehling com uma soluo de acar com concentrao conhecida, e geralmente expresso em glicose.PROTENAS EM ALIMENTOS INTRODUO As protenas so os maiores constituintes de toda clula viva, e cada uma delas, de acordo com sua estrutura molecular, tem uma funo biolgica associada s atividades vitais. Nos alimentos, alm da funo nutricional, as protenas tm propriedades organolpticas e de textura. Podem vir combinadas com lipdeos e carboidratos. A tabela abaixo apresenta as quantidades de protena nos vrios tipos de alimentos (o contedo de protena = N x 6,25%): A palavra protena deriva do grego proteios, que significa ocupar o primeirolugar. As protenas contm C (50 a 55%); H (6 a 8%); O (20 a 24%); N (15 a 18%) e S (0,2 a 0,3%). Quimicamente so polmeros de alto peso molecular, cujas unidades bsicas so os aminocidos ligados entre si por ligaes peptdicas formando longas cadeias, em vrias estruturas geomtricas e combinaes qumicas para formar as protenas especificas, cada qual com sua prpria especificidade fisiolgica. Apesar da sua complexidade estrutural, as protenas podem ser hidrolisadas (quebradas) em seus constituintes aminocidos por enzimas ou por meio de fervura com cidos e lcalis sob certas condies. As protenas puras e secas so razoavelmente estveis, mas sob as condies em que so encontradas nos alimentos, elas tendem a se decompor temperatura ambiente, auxiliadas pela ao bacteriana, e podem formar produtos txicos para o corpo; assim, necessrio conservar refrigerados, alimentos proticos, como ovos, peixes, aves carne e leite. Os vegetais so capazes de sintetizar suas prprias protenas a partir de fontes inorgnicas de nitrognio, enquanto os animais necessitam ingeri-las na dieta. O metabolismo animal, a excreo e finalmente, a morte devolvem o nitrognio para o solo. Esse processo contnuo conhecido como o ciclo do nitrognio. As protenas vegetais geralmente so deficientes em um ou mais aminocidos essenciais. So encontrados quase que em todos os alimentos, tanto de origem animal (carne, ovos, leite), como de origem vegetal (cereais, a soja e razes ou tubrculos) e somente pequena quantidade proveniente das chamadas fontes no convencionais sendo que, nos primeiros, em geral, encontra-se uma maior quantidade e melhor qualidade, j que, nos animais, as protenas so consideradas como protenas de Alto Valor Biolgico (AVB). METODOLOGIA PARA DETERMINAO O termo protena bruta envolve um grande grupo de substncias com estruturas semelhantes, porm com funes fisiolgicas muito diferentes. O procedimento mais comum para determinar protena atravs da determinao de um elemento ou grupo pertencente protena. A converso para contedo de protena feita atravs de um fator. Os elementos analisados geralmente so carbono e nitrognio e os grupos so aminocidos e ligaes peptdicas. Baseado no fato de as protenas terem porcentagem de nitrognio quase constante, em torno de 16%, o que se faz normalmente determinar o nitrognio e, por meio de um fator de converso, transformar o resultado em protena bruta. O procedimento mais comum para a determinao de protena atravs da determinao de um elemento ou um grupo pertencente protena. A converso para contedo de protena feita atravs de um fator. Os elementos analisados geralmente so carbono ou nitrognio, e os grupos so aminocidos e ligaes peptdicas. ANLISES ELEMENTARES A. Anlise de carbono digesto mais fcil do que para o nitrognio; menores erros no resultado por causa da maior quantidade em relao ao nitrognio; fator de correo mais constante que para o nitrognio: maior dificuldade em separar os carbonos pertencentes protena dos carbonos de outros componentes.B. Anlise de nitrognio a determinao mais utilizada; considera que as protenas tm 16% de nitrognio em mdia (vai depender do tipo de protena); fator geral na transformao de nitrognio para protena de 6.25. 16g N 100 g protenas ng N x g protenas n x 100 = n x 6,25 g protenas 16 Este fator de converso d erros quando o contedo em N de um alimento muito diferente de 16%. Nestes casos, existem os fatores de converso especficos para cada alimento: - trigo: 5,70; - leite: 6,38; - gelatina: 5,55. METODO DE KJELDAHL: DETERMINAO ATRAVS DO N TOTAL O mtodo foi proposto por Kjeldahl na Dinamarca em 1883, quando estudava protena em gros. O mtodo original sofreu vrias modificaes, mas continua sendo ainda o mais utilizado na determinao de protena. Este mtodo determina N orgnico total, isto , o N protico e no protico orgnico. Porm, na maioria dos alimentos, o N no protico representa muito pouco no total. A razo entre o nitrognio medido e a protena estimada depende do tipo de amostra e de outros fatores. Por exemplo, no trigo esta razo afetada pela variedade, condies de crescimento e quantidade e tipo de fertilizante utilizado. Para converter o nitrognio medido para protena, devemos multiplicar o contedo de nitrognio por um fator arbitrrio, que representa um fator mdio para o material em estudo, que 5,7 para trigo e 6,25 para alimentos em geral. O procedimento do mtodo baseia-se no aquecimento da amostra com cido sulfrico para digesto at que o carbono e hidrognio sejam oxidados. O nitrognio da protena reduzido e transformado em sulfato de amnia. Adiciona-se NaOH concentrado e aquece-se para a liberao da amnia dentro de um volume conhecido de urna soluo de cido brico, formando borato de amnia. O borato de amnia formado dosado com uma soluo cida (HCI) padronizada. Existe uma segunda maneira de recolher a amnia, em urna soluo cida (H2S04 padro) em excesso, e depois titular o cido que no reagiu com a amnia, com uma soluo bsica padronizada (NaOH). Esta segunda maneira tem a desvantagem de necessitar de duas solues padronizadas e tambm de fazer a determinao indiretamente. x=Reaes envolvidas na anliseDigesto com H2S04, K2S04 e catalisador metlicoH2SO4 Amostra (N orgnico) (NH4)2SO4 NaOH NH3 H3BO3 (NH4)3BO3. HCl NH4Cl + H3BO3Adio de excesso de H2S04 padro: com o cido no reagido, faz-se a titulao com NaOH padro.H2S04 Amostra (N orgnico) (NH4)2SO4NaOH NH3H2SO4 (NH4)2SO4 + H2SO4NaOH Na2S04+ H20.CLCULOS uma titulometria de neutralizao, onde: nmero de miliequivalente do cido = nmero de miliequivalente da base n de meq do HCl = n de meq do N mL do cido x normalidade do cido = peso N (g) / meq do N peso N (g) = mL do cido x normalidade do cido x 0,014 peso N (mg) = mL do cido x normalidade do cido x 14 % N x fator = % de protena total. Modificaes do mtodo de Kjeldahl A. Adio de catalisadores Wilforth (1885) sugeriu a adio de xidos de metais de mercrio, cobre, ferro etc. para acelerar a digesto da amostra. Praticamente todos os metais da tabela peridica foram testados na digesto da amostra, porm mercrio, cobre e selnio foram os que apresentaram melhores resultados. Mercrio: superior ao cobre como catalisador, porm necessrio uma etapa a mais no mtodo para separar o complexo de mercrio-amnia formado. Esta separao feita pela precipitao do mercrio com tiossulfato de sdio. Cobre: o menos eficiente de trs catalisadores e s tem problema de limite de aplicao pela sua toxidez. Selnio: o mais polmico dos trs catalisadores. Tem efeito mais rpido do que o mercrio e no necessita de separao aps seu uso. Entretanto pode haver perda de N se ele for utilizado em excesso ou se a temperatura de digesto no for cuidadosamente controlada. As condies so mais crticas que para o mercrio e o cobre. Atualmente utilizada uma mistura dos trs catalisadores, pois assim no apresentam problemas na pequena concentrao em que so utilizados na mistura. B. Adio de sulfato de potssio Gunning, em 1889, sugeriu a adio deste reagente para aumentar o ponto de ebulio da mistura na digesto, acelerando assim o processo. O excesso de sulfato de potssio pode causar decomposio por excesso de aquecimento, com perda da amnia. A temperatura da digesto deve ficar entre 370 C e 410 C.C. cido brico No mtodo original, a amnia liberada da amostra recolhida em cido padronizado. Na modificao, o recolhimento feito em excesso de cido brico. O borato de amnia formado que vai ser titulado com um cido padronizado. Esta modificao vantajosa no sentido de que ser necessria somente uma soluo padronizada. Nem a quantidade (cerca de 50 mL), nem a concentrao (cerca de 4%) de cido brico necessitam ser precisas. METODO DE DUMAS O mtodo descoberto por Dumas (1831) determina N total, aps combusto da amostra a 700 800 C, por medida volumtrica do N gasoso. A medida difcil e sujeita a erros, porque a quantidade de amostra muito pequena e s vezes no representativa de todo o alimento. Existe um equipamento recentemente construdo que completa a anlise em 10 minutos e com boa preciso. ANLISE POR GRUPOS METODO POR BIURETO O mtodo por biureto foi proposto por Riegler em 1914, baseado na observao de que substncias contendo duas ou mais ligaes peptdicas formam um complexo de cor roxa com sais de cobre em solues alcalinas. A intensidade da cor formada proporcional quantidade de protena, e a medida feita num colormetro. Este mtodo tem as seguintes vantagens: Ser bastante especfico por no apresentar problemas de interferentes. simples, rpido e barato. Por envolver uma reao com a ligao peptdica, o mtodo determina protena, ao contrrio do mtodo de Kjeldahl que determina N total. Porm ele tem duas desvantagens que so: A necessidade de uma curva de calibrao tomada com um padro conhecido de protena, por exemplo, uma protena determinada por Kjeldahl. A cor formada no complexo no idntica para todas as protenas, porm os desvios causados so menores do que em outros mtodos colorimtricos. METODO POR FENOL (FOLLIN-CIOCALTEAU-LOWRY) Foi uma das primeiras determinaes colorimtricas de protena, realizada a partir de 1912. um mtodo bastante utilizado e que se baseia na interao das protenas com o reagente fenol e cobre em condies alcalinas. A reao colorimtrica envolve uma oxidao, catalisada por cobre, de aminocidos aromticos por um reagente heteropolifosfato (fosfotungstico-fosfomolibdico), desenvolvendo uma cor azul, que vai ser medida num colormetro e comparada com uma curva padro. O mtodo tem algumas vantagens e desvantagens. As vantagens sao: E de 10 a 20 vezes mais sensvel que a determinao por UV, e 100 vezes mais sensvel que o mtodo por biureto. bastante especfico, pois so poucas as substncias potencialmente interferentes, sendo a sacarose, em alta concentrao, um dos poucos interferentes. As desvantagens so: A intensidade da cor pode variar com a composio em aminocidos da protena analisada e tambm com as condies analticas. lento. Destri a amostra. Operaes mltiplas (muita manipulao). Necessita perodo de incubao entre a adio dos reagentes. Necessita de curva padro com protena conhecida. METODO POR ESPECTROFOTOMETRIA ULTRAVIOLETA A maioria das protenas possui absoro UV em 280 nm devido presena de tirosina, triptofano e fenilalanina, que so aminocidos aromticos, com anel benznico, e, portanto, com duplas ligaes conjugadas. As vantagens do mtodo so as seguintes: Rpido. Simples. No destrutivo. E as desvantagens so: Os resultados no so muito precisos porque eles vo depender da concentrao dos trs aminocidos na composio da protena. No tem interferncia com sais de amnia, mas os cidos nuclicos podem dar interferncia na anlise. A preparao da amostra para a leitura espectrofotomtrica muito longa. A determinao pode ser feita tambm pela medida da fluorescncia UV devido principalmente ao triptofano. Este mtodo foi desenvolvido a princpio para leite e produtos lcteos, porm atualmente tambm utilizado em produtos crneos e agrcolas. METODOS TURBIDIMTRICOS A medida baseada na turbidez causada pela protena precipitada por algum agente precipitante, como cido tricloroactico, ferricianeto de potssio e cido sulfosalislico. As vantagens do mtodo so: rpido. Simples para amostras lquidas, onde a protena est em soluo. As desvantagens so: No compensa ser utilizado para amostras slidas, onde a protena deve ser extrada para uma soluo. Os resultados variam com o tipo de protena. Pode haver precipitao de outras substncias com as protenas, causando interferncia no mtodo. O mtodo depende de calibrao com padres conhecidos de protenas determinados por outros mtodos. MTODO DYE-BINDING Este mtodo apareceu por volta de 1944, e seu uso em alimentos tem aumentado nos ltimos anos. Quando uma amostra tratada com excesso de corante (tipo indicador), o corante e a protena reagem quantitativamente para formar um complexo insolvel que pode ser separado por centrifugao ou filtrao. O excesso de corante no reagido em soluo medido colorimetricamente e, por diferena, obtm-se indiretamente a quantidade de protena da amostra. Uma relao entre a quantidade do corante de ligao e o contedo de protena de uma amostra permite a construo, para cada tipo de alimento, de uma tabela de converso onde as % de protena so lidas. O mtodo normalmente utilizado em amostras de gros de cereais, sementes oleaginosas,produtos vegetais e animais e laticnios. Existem equipamentos comerciais disponveis que tornam o mtodo rpido e sem a desagradvel manipulao dos reagentes corrosivos utilizados no mtodo de Kjeldahl. Estes equipamentos fazem, num mesmo conjunto. a reao colorimtrica, a filtrao do complexo insolvel e a medida colorimtrica da soluo filtrada. Os corantes utilizados no mtodo so: laranja G, laranja 12, vermelho A, preto bfalo e preto amino 10B. Este mtodo tem boa correlao com o mtodo oficial de Kjeldahl. So vrias as vantagens deste mtodo: Simplicidade. Rapidez. Exatido. Economia. A maior desvantagem que ele depende do equipamento prprio para atender as vantagens citadas acima. MTODOS FISICOS So vrios os mtodos fsicos disponveis, mas, como eles no so muito utilizados, sero apenas citados. So os seguintes: ndice de refrao; densidade especfica; viscosidade; tenso superficial; condutividade; polarizao.REFERNCIAS Prof. Raul Vicenzi Qumica Industrial de Alimentos - UNIJUI

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