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Profa. Nádia Fátima GibrimUNIP - 2015/1

São os componentes mais abundantes eamplamente distribuídos nos alimentos.

Principal fonte de energia para a célula.

Compostos de carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio(O) e água.

Exemplos: Glicose, frutose, galactose, sacarose,lactose, amido, dextrina, celulose e hemicelulose,com destaque para a glicose e a sacarose.

São compostos de função mista poliálcool-aldeído ou poliálcool-cetona;

produzem por hidrólise referidos compostos de função mista.

Vegetais produzem açúcares na fotossíntese, apartir de CO2 e água.

Os açúcares sofrem combustão, reagindo com o oxigênio e formando CO2 e água, na respiração celular combustão dos açúcares libera energia.

A maior parte dos carboidratos é de origem vegetal,

encontrados em cereais, batatas, leguminosas, arroz,

beterraba

Alimentos de origem animal: CHOs

Exceção: leite (teor relativamente de lactose.

Constituem a principal fonte de energia para o homem,

cerca de 4 Kcal/g.

Ingeridos em excesso: podem ser convertidos em

gordura que é armazenada no nosso corpo.

Nutricional – fonte de energia(Fornecer energia através da glicose, que dentro das células é transformada em glicogênio e seu excesso em triglicerídios);

Adoçantes naturais;

Matéria prima de fermentados, inclusive alcoólicos;

Responsáveis pelo escurecimento em muitos

alimentos;

Preserva as proteínas dos tecidos

De acordo com o carboidrato predominante, osalimentos podem ser classificados em:

Açucarados - maior predominância de hexoses esacarose. Mel, xaropes, caldas, caramelos, balas,bombons e frutos.

Feculentos - maior presença de amido.

Féculas, farinhas, pães, massas, grãos e tubérculos.

Mistos - contém hexoses, sacarose e amido.

Biscoitos, doces, pães doces, bolos e outros.

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Teores de carboidratos em alguns alimentos

frutas 6-12% sacarose

milho 15% amido

trigo 60% amido

farinha de trigo 70% amido

condimentos 9-39% açúcares redutores

açúcar branco comercial 99% sacarose

açúcar de milho 87,5% glicose

mel 75% açúcares redutores

maça 5-12% açúcares redutores

tomate 25% açúcares redutores

trigo 0,1-2% açúcares redutores

arroz 0,1-0,2% açúcares redutores

Grau de doçura de um carboidrato (em relação à sacarose)

Açúcar Grau de doçura (%)

Lactose 16

Glicose 31

Maltose 65

Mel 80

Açúcar mascavo 90

Sacarose 100

Frutose 172

Açúcar invertido 122

Classificação com base na digestibilidade

Sacarose

Frutas, Mel

Geléias

Leite

Açúcares

Cereais

Batatas

Raízes

Vegetais

Amido

Digeríveis

Celulose

Hemicelulose

Insolúveis

Pectinas

Gomas

Mucilagens

Solúveis

Não digeríveis

Carboidratos

Classificação por tamanho da molécula

Carboidratos

Monossacarídios

Dissacarídios

Oligossacaridios

Polissacarídios

Glicose

Frutose

Galactose

Monossacarídios

Açúcares

simples

Sacarose

Lactose

Maltose

Dissacarídios

Dois açúcares

Rafinose

Estaquiose

Oligossacarídios

3-10 açúcares

Vegetal

Amido, Fibras

Animal

Glicogênio

Polissacarídios

Complexos

Carboidratos

Mel

Fruta

Leite

Açucar

Leite

Malte

Soja

(não metabolizado)

São açúcares simples, cuja hidrólise não resultaem moléculas de açúcares menores.

Os mais abundantes são as hexoses, como aglicose, cujo principal papel é energético.

São as unidades de formação dos açúcares maiscomplexos.

Podem ser considerados como agentes redutorespor poder serem oxidados com íons férrico(Fe3+) ou cúprico (Cu2+).

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Características

Fórmula molecular C6H12O6.

C

C

C

C

C

CH2

H O

HO H

OHH

HO

HO

H

H

HO

Glicose

C

C

C

C

CH2

OHH

HO

HO

H

H

HO

O

CH2 OH

Frutose

Glicose

É oxidada na célula na forma de energia e

armazenada nos músculos na forma de

glicogênio.

Sob condições normais, o sistema nervoso

central pode usar apenas a glicose como a

principal fonte de energia.

Frutose

Levulose, açúcar da fruta é encontrada

junto com a glicose e a sacarose no mel, frutas

e no xarope de milho.

O mel é o mais doce dos açúcares (frutose e

glicose em iguais proporções).

Os refrigerantes são quase completamente

adoçados com xarope de milho, rico em

frutose.

Galactose

Não é encontrada na forma livre na natureza,

mas é produzida a partir da lactose (açúcar do

leite) pela hidrólise no processo de digestão.

Em muitos momentos, quando o organismo

não utiliza um composto ele pode ser

armazenado e reutilizado, quando e onde for

necessário.

Pode ser um polihidróxi-aldeído (aldose) ou uma polihidroxi-cetona (cetose).

Estereoisomeria

• Estereoisômeros com imagens especulares sãotambém chamados de enantiômeros (ex: L-gliceraldeído e D-gliceraldeído).

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Açúcares – possuem C assimétricos.

O poder rotatório específico é a medida desta atividade.

Indica a direção (“+” = dextrorrotatória, “-“ = levorrotatória) e a grandeza, em graus, do desvio que ocorre pela passagem da luz polarizada numa camada com um dm de espessura de uma solução que contém um grama da substância oticamente ativa por mL.

A medida é realizada em POLARÍMETRO.

Reação de Fehling (Método químico)

Se baseia na redução da solução alcalina de CuSO4

em presença de tartarato de sódio e potássio.

O sulfato de cobre em meio alcalino (solução deFehling) é reduzido a óxido cuproso formando umprecipitado vermelho.

O ponto final da reação é indicado pelo azul demetileno que é reduzido à sua forma incolor por umexcesso de açúcar redutor.

2 Cu2+ Cu2OAçúcar (agente redutor)

Dissacarídios

Consistem de dois monossacarídios unidos

entre si por ligações glicosídicas e formados

com eliminação de água.

Os mais comuns na natureza são a maltose, a

lactose e a sacarose.

Dissacarídios

Maltose glicose + glicose

Lactose glicose + galactose

Sacarose glicose + frutoseCanaBeterraba

Leite

Cereais

Dissacarídios

A maltose (malte e cevada) ocorre em grãos nagerminação;

Pode ser obtido através da hidrólise parcial do amido,sendo a glicose o produto final da hidrólise da maltose.

Lactose: é o principal açúcar encontrado no leite(açúcar do leite).

Não existe em vegetais e está limitado quase queexclusivamente às glândulas mamarias de animais lactantes.

É o menos doce dos dissacarídios, aproximadamente 1/6 dadoçura da sacarose.

Sacarose

É o dissacarídio mais importante.

A hidrólise da sacarose, catalisada por ácidos e por

enzimas, fornece quantidades iguais de glicose e

frutose.

Provém somente dos vegetais e é encontrada no

açúcar da cana, açúcar da beterraba e mel.

Com a mudança dos hábitos alimentares e a

expansão de alimentos processados, a sacarose

contribui com 30 a 40% do total de quilocalorias de

carboidratos na dieta.

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Inversão da sacarose

O açúcar invertido, na forma em que é comercializado,possui uma taxa de 60% de inversão e uma concentraçãoem torno de 76 oBrix.

É uma mistura, em solução concentrada de 40% desacarose, 30% de glicose e 30% de frutose - quebra daligação glicosídica, que une glicose e frutose - tratamentoácido a quente (ácido fosfórico).

Grande vantagem em relação aos outros adoçantes,especialmente em relação a sacarose, quando esta écomercializada sob a forma de açúcar líquido.

Forma química mais estável.

C12H22O11 (sacarose) + H2O (água) = C6H12O6 (glicose) + C6H12O6 (frutose)

Aspectos nutricionais do açúcar invertido

Produtos à base de açúcar invertido têm suaassimilação mais rápida que a sacarose, que éfunção também do seu grau de inversão.

Quanto maior for a taxa de inversão dasacarose, mais rápida será a assimilação dafrutose e da glicose

Reações de Escurecimento

Promovem escurecimento dos alimentos e podem ser:

Oxidativas ou enzimáticas não envolve carboidratos

Não-oxidativas: caramelização e reação de Maillard.

Reações de escurecimento não enzimático estão associadas com aquecimento e armazenamento de alimentos.

Reação de caramelização

Ocorre entre açúcares redutores e não redutores quando aquecidos e a temperatura ultrapassa a temperatura de fusão dos açúcares.

Envolve a degradação do açúcar na ausência deaminoácidos ou proteínas.

Os açúcares no estado sólido são relativamenteestáveis ao aquecimento moderado, mas emtemperaturas acima de 120oC, formam-se diversosprodutos de degradação de alto PM e escuros,denominados caramelos.

Caramelização: escurecimento resultante doaquecimento direto de carboidratos, particularmenteaçúcares e xaropes de açúcares.

Se dá pela degradação de açúcares em ausência deaminoácidos ou proteínas e pode ocorrer tanto emmeio ácido quanto em meio básico.

Reações: hidrólise, degradação, eliminação e condensação.

Formação de polímeros insaturados.

Reação de caramelização Reação de Maillard

Reação desejável em café, cacau, carne cozida, pão,bolos, pois confere aroma e cor característicos.

Também indesejável em leite em pó, ovos ederivados desidratados.

A reação ocorre entre açúcares redutores eaminoácidos com produção de melanoidinas,polímeros insaturados, cuja cor varia de marromclaro até preto.

A reação de Maillard compreende três fases:Inicial, Intermediária e Final.

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Reação de Maillard

Há também a formação de compostos voláteisresponsáveis pelo cheiro característico do produtoque, provêm de uma parte do processo denominadadegradação de Strecker.

Desencadeada por altas temperaturas, é conhecidacomo "escurecimento não-enzimático“.

Caracterizada pela junção do grupo carbonila dosaçúcares redutores com o grupo amínico dasproteínas, de peptídios ou de aminoácidos.

Etapas

Ocorrem combinações;

Rearranjos (arranjos de Armadori), que são a isomerização da aldosilamina;

Formação da base de Schiff;

Degradação de Strecker;

Reações intermediárias (formação furfural ou o hidroximetilfurfural, este é polimerizado, originando as melanoidinas).

As alterações ocorridas durante a reação de Maillard, reduzem a solubilidade e o valor nutritivo das proteínas.

Oligossacarídeos

São carboidratos que por hidrólise fornecem 2-10 unidades de monossacarídeos (ligados por ligações glicosídicas).

2 monossacarídeos dissacarídeo + água

Podem ser homogêneos ou heterogêneosHomogêneos de glicose: celobiose, maltose, isomaltose (redutores – reduzem íons de cobre e prata).

Polissacarídios

São polímeros de alto peso molecular (várias mol.

Glicose), com estruturas complexa e variada.

Fazem parte das estruturas de paredes celulares de

plantas e algas marinhas (celulose, hemicelulose e

pectina), e de animais (quitina, mucopolissacarídios);

São reservas metabólicas de plantas (amido,

dextranas, frutanas) e de animais (glicogênio), entre

outras.

Geram monossacarídeos após hidrólise por ácidos ou enzimas específicas.

Tipos

Homogêneos resultantes da condensação de um

grande número de moléculas de um mesmo açúcar

(amido, celulose)

Heterogêneos formados pela condensação de

diferentes tipos de açúcares (gomas, mucilagens e

pectinas).

Os produtos resultantes são, em ambos os casos,

macromoléculas lineares ou ramificadas.

Solubilidade em águaSolúveis: gomas, mucilagens e pectinas;

Insolúveis: componentes da estrutura celular dosvegetais, são representados pela celulose e algumashemiceluloses.

Polissacarídeos de bactériasDextranas: polímeros ramificados de glicose, de

alto peso molecular, elaborados por enzimas debactérias.

Gêneros: Leuconostoc, Lactobacillus e Streptococcus.

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Polissacarídeos de algas

Goma xantana: elaborada pela bactéria Xanthomonas campestris.

Cadeia de glicose com ramificações de ácido glicurônico e manose.

Propriedades espessantes e geleificantes (indústria alimentícia e farmacêutica)

Gêneros: Laminaria, Macrocystis e Fucus (Fucusvesiculosus).

Carragenanas: polímeros de galactose sulfatados (aplicação terapêutica e dietética).

Ágar-ágar:

Formam dispersão coloidal em meio aquoso e quente;

Por resfriamento formam gel espesso não absorvível, não fermentável e atóxico.

Utilizado como laxativo mecânico devido à capacidade de aumentar o volume e a hidratação do bolo fecal.

Base para meios de cultura.

Polissacarídeos de vegetais superiores

Amido

Principal forma de armazenamento de CHOS nos vegetais.

Composto por amilose e amilopectina

Amilose: cadeia linear – Gli ligadas por ligação (1 4) – 300-2000 unidades.

Amilopectina: cadeia ramificada (em intervalos de 15 a 30 resíduos de Gli) – ligações (1 4) e (1 6).

Grãos de amido não são solúveis em água fria.

↑ Temperatura: rompem lig. Intermoleculares,formam-se pontes de H com H2O gelatinização(grão de amido incha e forma soluções viscosas)

Dextrinas: resultam da quebra parcial do amido. Sea hidrólise continua chega-se a maltose e depois Gli.

Encontradas em baixa quantidade na farinha de trigo,arroz e amido.

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Retrogradação do amido

Quando o amido gelatinizado é armazenado eresfriado, ele pode sofrer retrogradação.

Com o passar do tempo, as moléculas do amido vãoperdendo energia, as lig. de hidrogênio tornam-semais fortes e as cadeias começam a reassociar-senum estado mais ordenado.

Formam-se simples e duplas hélices resultando zonasde junção entre as moléculas, formando áreascristalinas.

Como a área cristalizada altera o índice de refração, o gel vai se tornando mais opaco à medida que a retrogradação se processa.

A amilose que foi exudada dos grânulos inchados forma uma rede, por associação com as cadeias que rodeiam os grânulos gelatinizados.

A viscosidade aumenta e às vezes pode ocorrer precipitação de cristais insolúveis de amido, levando a separação de fases.

Retrogradação do amido

A forte interação das cadeias de amido entre si força asaída da água do sistema, sendo esta expulsão chamada desinérese.

É um fenômeno complexo e depende de muitos fatorescomo temperatura de armazenamento e tempo, pH, fontede amido, presença de componentes não amido (lipídios,eletrólitos e açúcares) e condições de processamento.

A repetição de ciclos congelamento-degelo aceleramdrasticamente a retrogradação e sinérese.

A principal influência da retrogradação é na textura,aceitabilidade e digestibilidade dos alimentos que contémamido.

Retrogradação do amido Amido modificado

Ingrediente que dá cremosidade e corpo ao produto.

Modificação: o amido em pó é dissolvido, e emseguida é seco até obter o tamanho de partículadesejado, para que posteriormente forneça umamelhor dissolução e obtenção da textura adequada.

As técnicas e reagentes usados na manufatura, tantodos amidos modificados alimentícios, como nosindustriais, tem sido profundamente pesquisados etestados para melhorar sua funcionalidade.

Propriedades e aplicações dos amidos

fisicamente modificados

Principais características:viscosidade a frio

solubilidade a frio

absorção de água a frio

Principais aplicações:pudins

sopas

molhos

cremes

AMIDO

(suspensão 35 - 40%)

fluidez

viscosidade

solubilidade a quente

capacidade de formação de filme

estrutura granular

claridade

Principal aplicação = balas de goma

HCl, H2SO4 (0,5 - 3%)

(40 - 60°C)

Amido

modificado

Modificação química

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Maltodextrinas são

polímeros de glucose,

produzidas por

hidrólise enzimática

parcial do amido.

MALTODEXTRINAS Suspensão de Amido

(30 - 40% p/p; pH = 6,5; Ca++; alfa-amilase)

Gelatinização

110 - 140°C; 5 - 10 minvapor

Liquefação

(alfa-amilase; 90 - 95°C; 90 - 120

min)

Inativação da Enzima

(pH 3,5; 5 min; ebulição

Filtração

Maltodextrina

Spray Drying

PROPRIEDADES

- baixa higroscopicidade

- sabor suave

- baixo poder adoçante

- alta viscosidade (menor que a do amido)

- poder de retardar o crescimento de cristais de gelo

APLICAÇÕES

- produtos com redução de calorias, como substitutos de

gordura

- bebidas lácteas

- sucos

- balas duras

- encapsulador de aromas

Propriedades e Aplicações

MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO Método por diferença

Normalmente para a composição centesimal dos alimentos os

carboidratos são analisados por diferença (NIFEXT):

Carboidrato total = 100 - (proteína + umidade + cinzas +

gordura)

Ou

Carboidrato = 100 - (proteína + umidade + cinzas + gordura +

fibras)

Carboidratos complexos = carboidrato total - açúcares –

fibras.

Problema - incorporação de erros das outras determinações

Métodos Quantitativos

1. Métodos Cuprimétricos

Oxidação de açúcares redutores por soluções

alcalinas quente de Cu +2.

O açúcar degrada e reduz o Cu+2 (aq) em Cu2O (s).

Métodos gravimétricos ou volumetricos.

Reação cuprimétrica com açúcares

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1.1. Método Lane-Eynon (método cuprimétrico)

Açúcar redutor + reagente de Fehling A (sulfato de cobre) + Reagente de Fehling B(tartarato duplo de Na+ e K+ / hidróxido de sódio (COR AZUL)

Titulação à quente, usando azul de metileno como indicador

Formação do precipitado de Cu2O (cor vermelho tijolo)Determinação

dos açúcares

redutores

Inversão da sacarose + mesma reação

Titulação

Determinação dos açúcares totais =

Redutores e não redutores

Método

Volumétrico

1.2. Método Munson-Walker (método cuprimétrico)

Açúcar redutor + reagente de Fehling A (sulfato de cobre) +

Reagente de Fehling B ( tartarato duplo de Na+ e K+ / hidróxido de

sódio em EXCESSO

Formação de um precipitado:

O açúcar degrada e reduz o Cu+2 formando Cu2O

O precipitado de Cu2O é filtrado em cadinho de

porcelana poroso

Secagem e pesagem do precipitado

Uso de tabela que relacionam o peso de Cu2O com a quantidade de açúcar

Método

gravimétrico

1.3 Método Somogyi (método cuprimétrico)

Açúcar redutor + reagente de Fehling A + Fehling B em

EXCESSO

O açúcar degrada e reduz o Cu+2

formando Cu2O .

O Cu+2 em excesso é oxidado por KI em excesso formando I2

Titula-se o excesso de iodo com Na2S2O4.

Para pequenas

quantidades de

açúcar –

microtitulação

Métodos iodométricos

Específico para aldoses, as cetoses não são oxidadas.

A amostra dissolvidas é tratada com excesso de I2 e este titulado com solução de tiossulfato.

RCHO + I2 + 3NaOH RCOONa + 2NaI + 2H2O

a) Refratometria

Refratômetro mede o índice de refração (quando aradiação eletromagnética passa de um meio para outro elamuda de direção, refrata);

Utilizada em alimentos onde a composição épredominantemente de água e açúcar (mel, xarope, geléias,sucos); mede o teor de sólidos solúveis (açúcares totais);

Teor em Grau Brix tabela de conversão (índice derefração – teor de açúcares).

b) Polarimetria

Mede a rotação óptica de solução pura de açúcar. Não é

destrutivo, rápido e preciso.

Métodos físicos

c) Densimetria

Mede a densidade exata de soluções de açúcar e

aproximada em alimentos açucarados.

Determina concentrações de açúcar em soluções líquidas.

d) Espectroscopia de Infravermelho

Usado para estudo das estruturas dos carboidratos.

É complicado para açúcares simples – são praticamente

insolúveis nos solventes orgânicos usados