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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Departamento de Ciência dos Alimentos
Curso de Bacharelado em Química de Alimentos Disciplina de Seminários em Alimentos
Ácido Ascórbico – características, mecanismos de atuação e aplicações na indústria de alimentos
Vinicius Rodrigues Pereira
Pelotas, 2008
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VINICIUS RODRIGUES PEREIRA
Ácido Ascórbico – características, mecanismo de atuação e aplicações na indústria de alimentos
Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de Bacharelado em Química de Alimentos da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial da disciplina de Seminários em Alimentos.
Orientador: Valdecir Carlos Ferri
Pelotas, 2008
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“Quando verificares, com tristeza, que nada sabes, terás feito teu primeiro
progresso no aprendizado”
Jigoro Kano.
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PEREIRA, Vinicius Rodrigues. Ácido Ascórbico – características, mecanismos de atuação e aplicações na indústria. 2008. 39f. Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de Bacharelado em Química de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.
Resumo
As vitaminas são substâncias orgânicas que atuam em quantidades mínimas em diversos processos metabólicos. Distinguem-se de outros constituintes dietéticos por não representarem fonte de energia nem desempenharem funções de reconstituir uma parte deformada do corpo humano. Uma das vitaminas mais importantes é a vitamina C. Facilmente encontrada em vegetais folhosos, legumes e frutas, esta vitamina é fundamental para a nutrição humana, devido aos efeitos conhecidos que esta trás na prevenção e tratamento do escorbuto, e na redução dos sintomas da gripe, entre outros benefícios à saúde ainda em estudo. É encontrada na forma de ácido L-ascórbico, o qual é a sua principal forma biologicamente ativa. A excepcional facilidade com que essa vitamina é oxidada faz com que ela funcione como um bom antioxidante: um composto que pode proteger outras espécies químicas de possíveis oxidações, devido a seu próprio sacrifício. Fato este que a torna um excelente aditivo utilizado na agroindústria. A vitamina C funciona como agente preservativo. Para evitar a ação do tempo nos alimentos, as indústrias se valem de agentes que preservam a integridade do produto, aumentando a sua data de validade. O ácido ascórbico é comumente utilizado como antioxidante para preservar o sabor e a cor natural de muitos alimentos, como frutas e legumes processados e laticínios. Também é usado como aditivo em carnes defumadas, realçando a cor vermelha e inibindo o crescimento de microrganismos. A possibilidade de unir a eficiência de um antioxidante com a função nutricional torna o acido ascórbico um dos compostos mais utilizados na indústria de alimentos.
Palavras-chave: ácido – L – ascórbico. Vitamina C. Antioxidante.
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Lista de Figuras
Figura 1 – Estrutura molecular do ácido ascórbico.....................................................9
Figura 2 – Interação entre as hidroxilas na molécula do ácido ascórbico por ponte
de hidrogênio..........................................................................................10
Figura 3 – Reação de oxidação do ácido ascórbico a ácido deidroascórbico e de
hidrólise deste último ao ácido 2,3 diceto - L -gulônico.........................11
Figura 4 – Síntese química do ácido ascórbico a partir da glicose...........................14
Figura 5 – Representação da conversão do oxigênio triplete a singlete ..................16
Figura 6 – Etapas da autoxidação lipídica................................................................17
Figura 7 – Mecanismo de ação para os antioxidantes primários .............................20
Figura 8 – Representação da reação de oxidação do acido ascórbico ...................26
Figura 9 – Estabilização do radical livre DPPH.........................................................32
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Lista de Tabelas
Tabela 1 – Teor de vitamina C em alguns alimentos................................................12
Tabela 2 – Níveis de ácido ascórbico comumente utilizados na indústria de
alimentos.............................................................................................29
Tabela 3 – Ingestão Diária Recomendada (IDR) de Vitamina C...............................32
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Sumário
1 Introdução...............................................................................................................7 2 Características........................................................................................................9 2.1 Propriedades Físico-Química.............................................................................9 2.2 Estrutura da Molécula.........................................................................................9 3 Principais Fontes Naturais..................................................................................12 4 Síntese do Ácido Ascórbico...............................................................................13 5 Oxidação...............................................................................................................15 5.1 - Reações Hidrolíticas.......................................................................................15 5.2 - Oxidação Enzimática......................................................................................15 5.3 – Fotoxidacão....................................................................................................15 5.4 – Autoxidação....................................................................................................16 6. Função Antioxidante...........................................................................................19 6.1 Antioxidante.......................................................................................................19 6.2 Classificação.....................................................................................................19 7 Mecanismo de Atuação Antioxidante do Ácido Ascórbico .............................22 8 Estabilidade..........................................................................................................23 9 Escurecimento......................................................................................................25 9.1 Tipos De Escurecimento..................................................................................25 9.2 Oxidação Ácido Ascórbico...............................................................................26 10 Aplicação Industrial..........................................................................................28 10.1 Legislação........................................................................................................29 11 Metodologia Analítica........................................................................................31 12 Aspectos Nutricionais - Benefícios da Vitamina C.........................................33 13 Conclusão...........................................................................................................37 14 Referências ........................................................................................................38
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1 Introdução
Vitaminas são compostos orgânicos, necessários em quantidades mínimas
para promover o crescimento, manter a vida e a capacidade de reprodução. A
ingestão diária de vitaminas necessária para garantir o funcionamento adequado do
organismo é especificada como Dose Diária Recomendada (DDR) (RIBEIRO;
SERAVALLI, 2007).
De acordo com Ribeiro e Seravalli (2007) o termo vitamina foi utilizado pela
primeira vez por Casimir Funk, que, por experimentos com concentrados ricos em
amina, obtidos a partir de cascas e da película do polimento de arroz, verificou a
redução dos sintomas da doença conhecida como beribéri, provocada pela
ausência de uma determinada amina. O termo foi criado para indicar uma amina
essencial à vida. Posteriormente, outros compostos foram identificados com
estruturas químicas diferentes, que não aminas, porém essenciais à vida.
As vitaminas distribuem-se em dois grandes grupos: a) hidrossolúveis que
são solúveis em água e b) as lipossolúveis que são solúveis em gorduras. As
hidrossolúveis funcionam, em sua maioria, como coenzimas (enzimas que
necessitam de uma molécula orgânica como um co-fator e se modificam
quimicamente no curso das reações enzimáticas) com atuação metabólica bem
esclarecida, são facilmente absorvidas, sendo que seu armazenamento corporal é
limitado e devem ser ingeridas em intervalos curtos. Já as vitaminas lipossolúveis,
têm poucas de suas ações fisiológicas bem conhecidas, sabe-se que são
absorvidas com as gorduras (o que exige presença de sais biliares no intestino),
armazenam-se no fígado e sua ingestão pode ocorrer em intervalos de tempo mais
longos que as hidrossolúveis (BOBBIO; BOBBIO, 1995)
São exemplos de vitaminas hidrossolúveis o complexo vitamínico B,
vitamina B1, niacina e niacinamida, vitamina B2, vitamina B6, ácido pantotênico,
vitamina B12 e vitamina C (ácido ascórbico). Exemplos de vitaminas lipossolúveis
são o Retinol (vitamina A), vitamina E, vitamina D e vitamina K.
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Vitamina C é o nome comum dado ao ácido 2,3-enediol-L-gulônico que é
um poderoso antioxidante, pois impede a oxidação, isto é, a perda de elétrons. As
moléculas do ácido ascórbico (vitamina C) sofrem oxidação antes que outras
moléculas se oxidem, impedindo e protegendo essas outras moléculas da oxidação.
O nome "ascórbico" provêm do prefixo a- (que significa "não") e da palavra
latina scorbuticus (escorbuto), uma doença causada pela deficiência de vitamina C.
O ácido ascórbico ocorre amplamente em tecido de plantas (onde a função
é desconhecida) e também é sintetizado por quase todos os mamíferos, não sendo,
portanto, uma vitamina essencial para eles, exceto para os primatas, os porcos da
índia e para alguns morcegos vegetarianos. Este último grupo utiliza as frutas como
fonte de vitamina (COULTATE, 2004).
A vitamina C funciona como agente preservativo em alimentos. Para evitar
a ação do tempo nos alimentos, as indústrias se valem de agentes que preservam a
integridade do produto, aumentando a sua vida útil.
Nos alimentos o controle do processo oxidativo é feito através do emprego
de substâncias que apresentam a propriedade de retardar a oxidação lipídica,
denominadas antioxidantes, e são normalmente utilizadas no processamento de
óleos e gorduras e em alimentos que os contêm.
Os aspectos toxicológicos dos antioxidantes têm sido uma das áreas de
maior controvérsia nos debates sobre a segurança dos aditivos alimentares.
Resultados de estudos a longo prazo realizados nos últimos anos demonstraram
que compostos como BHA e BHT, que são antioxidantes sintéticos podem produzir
tumores em animais experimentais. O que torna maior a procura por produtos
naturais, como por exemplo a utilização da vitamina C (BIANCHI; ANTUNES, 1999).
Este trabalho tem o objetivo de analisar características, mecanismos de
atuação e alterações do ácido ascórbico que devido especialmente a sua
aceitabilidade como um nutriente o torna um valioso aditivo alimentar, mais para
propósitos tecnológicos do que por suas características nutricionais.
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2 Características
2.1 - Propriedades Fisico-Quimicas
O ácido ascórbico é um sólido branco ou amarelado, cristalino com ponto
de fusão de 190 a 192 °C , massa molecular 176.13 g/mol, densidade 1.65 g/cm³ ,
acidez (pKa): 4.17 (primeira), 11.6 (segunda) bastante solúvel em água e etanol
absoluto, insolúvel nos solventes orgânicos comuns, como clorofórmio, benzeno e
éter, tem sabor ácido com gosto semelhante ao suco de laranja. No estado sólido é
relativamente estável. No entanto, quando em solução, é facilmente oxidado, em
reação de equilíbrio ao ácido L – dehidroascórbico (BOBBIO; BOBBIO, 1995).
2.2 - Estrutura da Molécula
O ácido ascórbico possui fórmula química C6H8O6, cuja estrutura pode ser
observada na Fig. 1.
Figura 1 – Estrutura molecular do acido ascórbico
Fonte: FIORUCCI, 2003.
.
10
Essa vitamina pertence a um grupo orgânico chamado de lactonas que são
ácidos carboxílicos que se transformam em ésteres cíclicos, ou seja, ésteres de
cadeia fechada que perderam água espontaneamente.
Sua molécula polar com quatro hidroxilas (OH), sendo duas delas na
posição C=C podem interagir entre si por pontes de hidrogênio, resultando num
aumento de acidez da vitamina C, que apresenta uma boa solubilidade em água,
representado na fig.2.
Figura 2 – Interação entre as hidroxilas na molécula do ácido ascórbico por ponte
de hidrogênio
Fonte: ÁCIDO ÁSCORBICO, 2008.
A vitamina C é também um poderoso antioxidante pela facilidade de
oxidação devido a presença do grupo fortemente redutor em sua estrutura,
denominado de redutona, a qual se refere também as hidroxilas do grupo C=C
(BOBBIO; BOBBIO, 1992).
É encontrada nas plantas em três formas: reduzida a ácido L-ascórbico,
ácido mono-dehidroascórbico que é um intermediário instável e ácido L-
dehidroascórbico. Este pode ser perdido irreversivelmente para ácido 2,3
dicetogulônico, que não apresenta atividade vitamínica como apresentado na Fig.3.
11
Figura 3 – Reação de oxidação do ácido ascórbico a ácido deidroascórbico e de
hidrólise deste último ao ácido 2,3 diceto - L - gulônico.
Fonte: TAVARES, 2003.
O ácido L-ascórbico está amplamente distribuído na natureza em altas
concentrações, além de apresentar 100 % de atividade de vitamina. O ácido L-
dehidroascórbico possui cerca de 75 a 80 % de atividade de vitamina C, existindo
normalmente um equilíbrio entre as duas formas, sendo o teor de vitamina C total
resultante do somatório dos teores de ambos os ácidos (TAVARES,2003).
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3 Principais Fontes Naturais
A vitamina C se encontra presente em todas as células animais e vegetais
principalmente na forma livre e, também, unida às proteínas. Segundo a literatura,
estão no reino vegetal as fontes importantes do ácido ascórbico representadas por
vegetais folhosos, legumes e frutas. Estas indicações servem apenas como
orientação, sendo que os valores reais dependem muito das variáveis seguintes
como tipo de planta, estado de terra, clima, permanência na fruta desde a colheita,
preparação, entre outros. O seus teores em alguns alimentos estão representados
na tab.1 (FIORUCCI, 2003).
Tabela 1 – Teor de vitamina C em alguns alimentos.
Alimento Vitamina C ( mg / 100g) Limão verde 63,2 Limão maduro 30,2 Laranja pêra fresca 40,9 Abacaxi 73,2 Acerola 1150 Maça nacional 15 Manga – rosa madura 71,4 Abobrinha 24 Espinafre 55,2 Acelga 42,5 Flores de brócolis cru 82,7 Flores de brócolis cozidas 24,6 Couve de bruxelas 102 Folha mandioca 311 Caju 219 Goiaba 218 Salsa 146 Pimentão 140 Pimenta – malagueta 121 Cheiro verde 101 Kiwi 74 Morango 70 Tomate 23 Cereja 15
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4 Síntese
Ás vezes, o ácido ascórbico sintético pode ser idêntico ao ácido ascórbico
presente em alimentos naturais. Geralmente é produzido a partir de um açúcar
natural, uma dextrose (glicose, açúcar de mel, açúcar de milho). Este açúcar de
fórmula química C6H12O6 se converte em L-ácido ascórbico (C6H8O6) por reação de
oxidação onde quatro átomos de hidrogênio são removidos para formar duas
moléculas de água (COULTATE, 2004).
Os répteis e aves mais primitivos sintetizam o ácido ascórbico nos rins, já a
maiorias das aves e grande parte dos mamíferos sintetizam o ácido ascórbico no
fígado, aonde a enzima L-gulonalactona oxidase converte a glicose em ácido
ascórbico. Os humanos, alguns primatas e os porcos da índia não são capazes de
sintetizar a L-gulonalactona oxidase devido a um defeito genético, e são por tanto
incapazes de “fabricar” ácido ascórbico no fígado. Especula-se que estes seres
vivos não possuem tal capacidade com a finalidade de aumentar as reservas de
glicose, precursor do ácido ascórbico no organismo. Esta mutação genética ocorreu
há aproximadamente 63 milhões de anos e proporcionaria conseqüências letais
para os primatas se não fossem animais vegetarianos que vivem em um ambiente
tropical onde muitos produtos alimentícios contêm ácido ascórbico (ÁCIDO
ASCÓRBICO, 2008).
Embora o ácido ascórbico seja um nutriente essencial nos alimentos para
o ser humano, na realidade é um metabólico natural do fígado na maioria dos
animais. Existem muitas rotas diferentes para a síntese do acido ascórbico, e as
mais usadas comercialmente são representadas na Fig. 4, que demonstra todo o
esquema de reações que ocorrem na síntese do acido ascórbico a partir da glicose.
14
Figura 4 – Síntese química do acido ascórbico a partir da glicose Fonte: COULTATE, 2004.
15
5 Oxidação
A oxidação basicamente envolve a adição de um átomo de oxigênio ou a
remoção de um átomo de hidrogênio das moléculas que constituem os alimentos. A
rancificação pode ocorrer por diversos caminhos como reações hidrolíticas,
oxidação enzimática, fotoxidação e autoxidação.
5.1 Reações Hidrolíticas
As reações hidrolíticas são catalisadas pelas enzimas lipase ou pela ação
de calor e umidade, com formação de ácidos graxos livres.
5.2 Oxidação Enzimática
A oxidação por via enzimática ocorre pela ação das enzimas lipoxigenases
que atuam sobre os ácidos graxos poliinsaturados, catalisando a adição de oxigênio
à cadeia hidrocarbonada poliinsaturada. O resultado é a formação de peróxidos e
hidroperóxidos com duplas ligações conjugadas que podem envolver-se em
diferentes reações degradativas (RAMALHO, 2005).
5.3 Fotoxidacão
O mecanismo de fotoxidacão de gorduras insaturadas é promovido
essencialmente pela radiação UV em presença de fotossensibilizadores (clorofila,
mioglobina, riboflavina e outros) que absorvem a energia luminosa de comprimento
de onda na faixa do visível e a transferem para o oxigênio triplete (3O2), gerando o
estado singlete (1O2). O oxigênio singlete reage diretamente com as ligações duplas
por adição formando hidroperóxidos diferentes dos que se observam na ausência
de luz e de sensibilizadores, e que por degradação posterior originam aldeídos,
álcoois e hidrocarbonetos. Levando-se em conta que o oxigênio é mais solúvel em
16
compostos de baixa polaridade como os lipídeos, podemos admitir que um alimento
haverá em um dado instante maior concentração de oxigênio junto aos lipídeos que
no restante do alimento. Este fato, aliado a um maior tempo de vida das moléculas
de 1O2 singlete, quando dissolvidas nos lipídeos, permite-nos admitir que a espécie 1O2 singlete, ainda que em baixa concentração em relação ao 3O2 triplete terá
possibilidade de reagir com átomos de carbono insaturados de um ácido graxo
(ARAÚJO, 1999).
5.4 Autoxidação
É o principal mecanismo de oxidação dos óleos e gorduras. Para que
ocorra a reação de oxidação, é necessário a presença de oxigênio e de uma certa
energia inicial. Se oxigênio, normalmente na forma triplete, passar para o estado
excitado, oxigênio singlete, a energia inicial necessária para a ocorrência da reação
torna-se disponível. Esta passagem do oxigênio triplete para o singlete ocorre na
presença de fotossensibilizadores como clorofila, mioglobina ou hemoglobina e luz.
Normalmente há traços de oxigênio singlete nos alimentos. A reação de
transformação do oxigênio está esquematizada na Fig. 5.
Figura 5 – Representação da conversão do oxigênio triplete a singlete.
Fonte: OETTERER, 2004.
A autoxidacão dos lipídios está associada à reação do oxigênio com ácidos
graxos insaturados, pois a reação com ácidos graxos saturados e conseqüente
17
formação de radicais livres é energeticamente desfavorável (Fig.6). Somente sob
condições drásticas de temperatura, dificilmente encontradas nas práticas normais
da tecnologia de alimentos. A formação do radical livre por ruptura homolítica da
ligação C-H de uma cadeia carbônica saturada poderia ocorrer já que esta ruptura
exigiria aproximadamente 100 kcal/mol. Entretanto, a presença de duplas ligações
na cadeia carbônica do ácido graxo baixa a energia necessária para a ruptura
homolítica das ligações C-H na posição alílica para aproximadamente 60 kcal/mol
(BOBBIO;BOBBIO, 1992).
Figura 6 - Etapas da autoxidação lipídica.
Fonte: RAMALHO, 2005.
A reação em cadeia neste tipo de oxidação ocorre em três etapas:
• Iniciação – ocorre a formação dos radicais livres do ácido graxo devido à retirada
de um hidrogênio do carbono alílico na molécula do ácido graxo, em condições
favorecidas por luz e calor.
• Propagação – os radicais livres que são prontamente susceptíveis ao ataque do
oxigênio atmosférico, são convertidos em outros radicais, aparecendo os produtos
primários de oxidação (peróxidos e hidroperóxidos) cuja estrutura depende da
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natureza dos ácidos graxos presentes. Os radicais livres formados atuam como
propagadores da reação, resultando em um processo autocatalítico.
• Término – dois radicais combinam-se, com a formação de produtos estáveis
(produtos secundários de oxidação) obtidos por cisão e rearranjo dos peróxidos
(epóxidos, compostos voláteis e não voláteis).
Para evitar a autoxidação de óleos e gorduras há a necessidade de diminuir
a incidência de todos os fatores que a favorecem, mantendo ao mínimo os níveis de
energia (temperatura e luz) que são responsáveis pelo desencadeamento do
processo de formação de radicais livres, evitando a presença de traços de metais
no óleo, evitando ao máximo o contato com oxigênio e bloqueando a formação de
radicais livres por meio de antioxidantes, os quais, em pequenas quantidades,
atuam interferindo nos processos de oxidação de lipídios (ARAÚJO, 1999).
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6 Função Antioxidante
6.1 Antioxidantes
Com a finalidade de inibir ou retardar a oxidação lipídica de óleos, gorduras
e alimentos gordurosos são empregados compostos químicos conhecidos como
antioxidantes. Segundo a Anvisa (Agencia Nacional de Vigilância Sanitária),
antioxidantes são substâncias utilizadas para preservar alimentos através do
retardo da deterioração, rancidez e descoloração decorrentes da autoxidação.
Na seleção de antioxidantes, são desejáveis as propriedades de: eficácia
em baixas concentrações (0,001 a 0,01%); ausência de efeitos indesejáveis na cor,
no odor, no sabor e em outras características do alimento; compatibilidade com o
alimento e fácil aplicação; estabilidade nas condições de processo e
armazenamento e o composto e seus produtos de oxidação não podem ser tóxicos,
mesmo em doses muitos maiores das que normalmente seriam ingeridas no
alimento. Além disso, na escolha de um antioxidante deve-se considerar também
outros fatores, incluindo legislação, custo e preferência do consumidor por
antioxidantes naturais (RAMALHO, 2005). 6.2 Classificação dos Antioxidantes
Os antioxidantes podem ser classificados em primários, sinergistas,
removedores de oxigênio, biológicos, agentes quelantes e antioxidantes mistos.
As moléculas orgânicas e inorgânicas e os átomos que contêm um ou mais
elétrons não pareados, com existência independente, podem ser classificados como
radicais livres. Essa configuração faz dos radicais livres moléculas altamente
instáveis, com meia-vida curtíssima e quimicamente muito reativas.
Os antioxidantes primários são compostos fenólicos que promovem a
remoção ou inativação dos radicais livres formados durante a iniciação ou
propagação da reação, através da doação de átomos de hidrogênio a estas
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moléculas, interrompendo a reação em cadeia. A Fig. 7 mostra o mecanismo de
ação antioxidante.
Figura 7 – Mecanismo de ação para os antioxidantes primários
Fonte: RAMALHO, 2005.
O átomo de hidrogênio ativo do antioxidante é abstraído pelos radicais
livres R• e ROO• com maior facilidade que os hidrogênios alílicos das moléculas
insaturadas. Assim formam-se espécies inativas para a reação em cadeia e um
radical inerte (A•) procedente do antioxidante. Este radical, estabilizado por
ressonância, não tem a capacidade de iniciar ou propagar as reações oxidativas. Os
antioxidantes principais e mais conhecidos deste grupo são os polifenóis, como
butil-hidroxi-anisol (BHA), butil-hidroxitolueno (BHT), terc-butil-hidroquinona (TBHQ)
e propil galato (PG), que são sintéticos, e tocoferóis, que são naturais. Estes últimos
também podem ser classificados como antioxidantes biológicos (BIANCHI,1999).
Os sinergistas são substâncias com pouca ou nenhuma atividade
antioxidante, que podem aumentar a atividade dos antioxidantes primários quando
usados em combinação adequada com eles. Alguns antioxidantes primários quando
usados em combinação podem atuar sinergisticamente.
Os removedores de oxigênio são compostos que atuam capturando o
oxigênio presente no meio, através de reações químicas estáveis tornando-os,
conseqüentemente, indisponíveis para atuarem como propagadores da
autoxidação. Ácido ascórbico, seus isômeros e seus derivados são os melhores
exemplos deste grupo. O ácido ascórbico pode atuar também como sinergista na
regeneração de antioxidantes primários.
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Os antioxidantes biológicos incluem várias enzimas, como glucose oxidase,
superóxido dismurtase e catalases. Estas substâncias podem remover oxigênio ou
compostos altamente reativos de um sistema alimentício.
Os agentes quelantes/seqüestrantes complexam íons metálicos,
principalmente cobre e ferro, que catalisam a oxidação lipídica. Um par de elétrons
não compartilhado na sua estrutura molecular promove a ação de complexação. Os
mais comuns são ácido cítrico e seus sais, fosfatos e sais de ácido etileno diamino
tetra acético (EDTA).
Os antioxidantes mistos incluem compostos de plantas e animais que têm
sido amplamente estudados como antioxidantes em alimentos. Entre eles estão
várias proteínas hidrolisadas, flavonóides e derivados de ácido cinâmico (ácido
caféico) (CAVALCANTE, 2006).
22
7 Mecanismo de Atuação Antioxidante do Acido Ascórbico
O ácido ascórbico atua como um antioxidante, por estar disponível para
uma oxidação energeticamente favorável. Como ele é facilmente oxidado pelo ar,
este sofre a oxidação em preferência ao alimento, preservando a sua qualidade.
Muitos oxidantes (tipicamente, das espécies de oxigênio reativos) como o radical
hidroxil (formado a partir da água oxigenada), contêm um elétron não emparelhado,
e, com isso, são muito reativos e prejudicais para as pessoas, plantas, alimentos,
etc. em nível molecular. Isto se deve a sua interação com os ácidos nucléicos,
proteínas e lipídios As espécies de oxigênio reativas são reduzidas a água,
enquanto que as formas oxidadas do ácido ascórbico (monodehidroascórbico e
dehidroascórbico) são relativamente estáveis e não reativas (ARAÚJO,1999).
A vitamina C atua na fase aquosa como um excelente antioxidante sobre os
radicais livres, mas não é capaz de agir nos compartimentos lipofílicos para inibir a
peroxidação dos lipídeos. Por outro lado, estudos in vitro mostraram que essa
vitamina na presença de metais de transição, tais como o ferro, pode atuar como
uma molécula pró-oxidante e gerar os radicais H2O2 e OH-. Geralmente, esses
metais estão disponíveis em quantidades muito limitadas e as propriedades
antioxidantes dessa vitamina predominam in vivo.
O ácido ascórbico, como antioxidante em alimentos, funciona de diversas
maneiras; na remoção do oxigênio, prevenindo, portanto, a oxidação de
constituintes sensíveis do alimento e na regeneração de antioxidantes, além de
atuar sinergisticamente com os agentes complexantes e, ou, na redução de
produtos indesejáveis da oxidação (RAMALHO, 2005).
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8 Estabilidade do Ácido Ascórbico
O ácido ascórbico é uma das vitaminas que mais pode ser alterada no
processamento dos alimentos, contribuindo para isso o fato de ser hidrossolúvel, a
ação do calor, da luz, do oxigênio, de álcalis, da oxidase do ácido ascórbico, bem
como traços de cobre e ferro. Sua conservação é favorecida em meio ácido.
(TAVARES, 2003).
Camargo et al. (1984) recomendam, para melhor conservação da vitamina
nos alimentos, o armazenamento em baixa temperatura, rápido pré-aquecimento
(para destruir as enzimas oxidantes), além do mínimo contato com o oxigênio
atmosférico. Segundo eles, a pasteurização, o cozimento, a desidratação e a
evaporação destroem parcialmente a vitamina C, devido a sua alta solubilidade.
Relatam ainda que os sucos de citros e de tomate enlatados ou congelados contêm
os mesmos teores de vitamina C das frutas “in natura”.
Fennema (1993), citando diversos autores, relata que o ácido ascórbico é
muito sensível a diversas formas de degradação. Entre numerosos fatores que
podem influir nos mecanismos degradativos cabe citar a temperatura, a
concentração de sal e açúcar, o pH, o oxigênio, as enzimas, os catalisadores
metálicos, a concentração inicial do ácido e a relação ácido ascórbico/ácido
dehidroascórbico.
De modo geral, a estabilidade da vitamina C aumenta com a redução da
temperatura e a maior perda se dá durante o aquecimento dos alimentos, existem
casos de perda durante o congelamento ou armazenamento a baixas temperaturas.
Também há perdas vitamina C na lixiviação de alimentos, sendo a perda ainda
maior quando a lixiviação é feita com aquecimento (BOBBIO; BOBBIO, 1995).
Em pH maior que 4, o ácido dehidroascórbico sofre rearranjo irreversível a
material biológico inativo. O ácido dehidroascóbico também é rapidamente
convertido a ácido 2,3-dicetogulônico por um processo catalisado por Cu++ e outros
íons metálicos de transição. Portanto, a perda de ácido ascórbico presente em
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vegetais e frutas é acelerada quando esses alimentos são cozidos em recipientes
de cobre ou de ferro (COULTATE, 2004).
A vitamina C é rapidamente decomposta pelo calor. Em conseqüência
dessa característica, o seu isolamento é um tanto difícil, e vegetais cozidos por
tempo elevado e alimentos obtidos por processamento industrial intenso contêm
vitamina C em pequena quantidade (FIORUCCI, 2002).
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9 Oxidação do Ácido Ascórbico e escurecimento
9.1 Tipos de escurecimento
Basicamente o escurecimento que ocorre nos alimentos é dividido em dois
grupos, classificados de acordo com a ação enzimática, ou seja, o escurecimento
enzimático e o escurecimento não enzimático.
O escurecimento iniciado pela oxidação enzimática de compostos fenólicos
pelas polifenóis oxidase (PPOs), muito comum em frutas e certos legumes, é
denominado escurecimento enzimático. Esta reação ocorre geralmente em tecido
vegetal quando há rupturas da célula e a reação não é controlada. O produto inicial
de oxidação é uma quinona, que rapidamente se condensa formando pigmentos
escuros insolúveis, denominados melaninas, esta quinona formada também pode
reagir (não enzimaticamente) com outros compostos fenólicos, aminoácidos e
proteínas, formando também melanina (ARAÚJO, 1999).
O escurecimento não enzimático é definido como um conjunto de reações
complexas que aparecem em diversos alimentos com a formação de pigmentos
escuros, além de modificações favoráveis ou não, no odor e sabor dos alimentos.
Muito embora a reação de escurecimento não oxidativa ocorra entre
açúcares redutores e aminoácidos ou proteínas, a degradação do açúcar, bem
como a degradação oxidativa do ácido ascórbico e a adicional condensação com
compostos carbonílicos formados ou com grupos aminas presentes, produz
pigmentos escuros. O escurecimento não enzimático é provocado pela reação entre
carbonila e os grupos amina livre, com formação de pigmentos escuros
denominados melanoidinas.
As reações de escurecimento não enzimático em alimentos estão
associadas com aquecimento e armazenamento e podem ser subdivididas em três
mecanismos, que são: reação de Maillard, caramelização e oxidação do ácido
ascórbico (GAVA, 1984).
26
9.2 Oxidação do Ácido Ascórbico
A principal causa de degradação da vitamina C é a oxidação, aeróbica ou
anaeróbica, ambas levando à formação de furaldeídos, compostos que polimerizam
facilmente, com formação de pigmentos escuros. É também destruída pela luz e
calor (ARAÚJO, 1999).
A vitamina C oxida-se rapidamente em solução aquosa por processos
enzimáticos e não enzimáticos, especialmente quando exposta ao ar, calor e à luz.
A reação é acelerada por íons metálicos (Cu++e Fe3+), e em meio de baixa umidade
a destruição é função da atividade de água. Na ausência de catalisadores, o ácido
ascórbico reage lentamente com o oxigênio.
A oxidação do acido ascórbico é um tipo de escurecimento que ocorre
numa situação particular. O alimento deve conter ácido ascórbico ou vitamina C e
ser suficientemente ácido na faixa de pH 2,0 a 3,5. Geralmente ocorre em sucos de
frutas como o limão, laranjas e pomelos.
O ácido ascórbico possui 1 grupo carbonila, ele deve passar a ácido
dehidroascórbico no início da reação. Este contém 3 grupos carbonilas. Esta
substância recebe 2 H+ e chega ao ácido 2,3 dicetogulônico que perde 2 moléculas
de água e 1 de CO2 chegando ao furfural (OETTERER, 2004).
O aparecimento do furfural já indica a tendência à polimerização e
formação das melanoidinas com escurecimento conforme expresso na fig. 8.
Figura 8 – Representação da reação de oxidação do acido ascórbico.
Fonte: RIBEIRO; SERAVALLI, 2007.
27
Segundo Oetterer (2004), este furfural é um aldeído muito ativo, poderá
combinar-se com grupos amino e chegar à reação de "Maillard", mas neste caso,
esta reação é típica de meio alcalino, portanto não poderá ocorrer em sucos, mas
pode aparecer em repolhos desidratados.
Certas enzimas, tais como a peroxidase e ácido ascórbico oxidase
presentes nos alimentos também aceleram a oxidação do ácido ascórbico. Essas
enzimas devem ser inativadas para prevenir as perdas oxidativas do ácido
ascórbico. A oxidação indireta do ácido ascórbico ocorre pela ação das quinonas
oriundas da oxidação de compostos fenólicos pelas PPOs. A velocidade da
oxidação aeróbica é dependente do pH; é mais rápida e a degradação é maior em
meio alcalino. Em pH muito ácido, o íon hidrogênio catalisa a decomposição do
ácido ascórbico pela hidrólise do anel da lactona e, com a adicional descarboxilação
e desidratação, ocorre a formação do furfural e dos ácidos (PAULA, 2007).
A oxidação aeróbica do ácido ascórbico produz além do dehidroascórbico,
a água oxigenada.
A destruição anaeróbica do ácido ascórbico deve ser também levada em
consideração. A velocidade desta reação é independente do pH, exceto na faixa de
3,0 e 4,0, em que há um ligeiro aumento da oxidação. Dentre os aceleradores desta
reação estão a frutose, frutose – 6 – fosfato, sacarose e frutose caramelizada,
sendo o produto final da reação o furfural e o CO2 (SCHERER, 2008).
Os sucos armazenados sob congelamento sem desidratação podem ser
armazenados por um ano. Ao ambiente oxidam facilmente devido a esta reação.
Como em todos os processos pode-se intensificar ou evitar as reações. As
reações podem ocorrer concomitantemente em um alimento desde que haja
condição de favorecimento delas ou de predominância de uma sobre a outra. Entre
os fatores para ocorrência ou controle estão a temperatura, umidade, pH.
28
10 Aplicação Industrial
Além do seu papel nutricional, o ácido ascórbico é comumente utilizado
como antioxidante para preservar o sabor e a cor natural de muitos alimentos, como
frutas e legumes processados e laticínios. O ácido ascórbico ajuda a manter a cor
vermelha da carne defumada, como o toucinho, e previne a formação de
nitrosaminas a partir do nitrito de sódio usado como inibidor do crescimento de
microrganismos em carnes. Essa prevenção da perda de cor e sabor ocorre porque
o ácido ascórbico reage com o “indesejável” oxigênio em alimentos.
A vitamina C também é usada como aditivo nutricional em bebidas, cereais
matinais, conservas e refrigerantes enlatados e, por essa razão, o ácido ascórbico é
manufaturado em larga escala (FIORUCCI, 2002).
Inibe a oxidação em vinho, cerveja, leite e derivados. Atua na melhoria das
características reológicas da massa. A adição de 2 a 6g de ácido ascórbico/ 100 kg
de farinha melhora a força e o volume da massa (estabilidade e retenção do gás). O
efeito do acido ascórbico está relacionado com a rápida conversão da glutationa
endógena para a forma de dissulfeto durante a movimentação da massa. O glúten
se torna mais macio na presença da glutationa, com a adição da vitamina C, parte
desta glutationa é removida da reação, resultando em um glúten mais forte e,
consequentemente, mais resistente (WONG,1989).
A prevenção do escurecimento em frutas e vegetais, na presença de
vitamina C se dá através da redução dos compostos do tipo quinonas em
compostos fenólicos. Após a exaustão do ácido ascórbico, as quinonas se
acumulam, polimerizam, formando pigmentos escuros.
Também atua sinergisticamente com os antioxidantes fenólicos sintéticos,
como BHA, galato de propila e tocoferóis.
As concentrações aplicadas na indústria estão expressas na tab. 2.
29
Tabela 2 – Níveis de ácido ascórbico comumente utilizados na indústria de alimentos
Produto Nível de acido ascórbico (%) Suco de frutas 0,005 – 0,02 Refrigerante 0,005 – 0,03 Óleo essencial 0,01 Vinho 0,005 – 0,015 Cerveja 0,002 – 0,006 Frutas congeladas 0,03 – 0,045 Frutas enlatadas 0,025 – 0,04 Carne curada 0,02 – 0,05 Vegetais enlatados 0,1 Fonte: ARAÚJO, 1999.
A produção mundial anual de ácido L-ascórbico é de 80.000 toneladas, das
quais 50% é destinada a industria farmacêutica, 25 % é utilizada no setor
agroindustrial como aditivo, e ainda 15% na fabricação de bebidas, o restante vai
para ração animal.
10.1 Legislação
Segundo a Anvisa (1994) para que o alimento seja considerado
“vitaminado” ou “rico em vitaminas é necessário que se enriqueça ou fortifique esse
alimento desde que 100 ml ou 100g do produto, pronto para o consumo, forneça no
mínimo 7,5% da IDR (Ingestão Diária Recomendada) de referência, no caso de
líquidos e 15 % da IDR de referência, no caso de sólidos. Esses alimentos de
acordo com o regulamento técnico de informação complementar, poderão ter o
“claim” de “Fonte de Vitamina”. Quando o consumo do alimento forneça 15% da IDR
para líquidos e 30% para sólidos, estes podem receber a denominação de “Alto teor
ou Rico em vitamina”.
De acordo com a legislação vigente o ácido ascórbico é permitido como
antioxidantes com limites máximo ( %) nos seguintes alimentos:
• Cervejas - 0,20;
• Conservas de carne - 0,20;
• Farinhas - 0,20;
• Margarinas - 0,20;
30
• Óleos e gorduras - 0,03;
• Polpas e sucos de frutas - 0,03;
• Refrescos e refrigerantes - 0,03.
31
11 Metodologia Analítica
As técnicas mais utilizadas nos métodos químicos são: titulometria,
polarografia, voltametria, fluorimetria, cromatografia líquida de alta eficiência e
espectrofotometria. A AOAC (official methods of analysis) recomenda o método
titulométrico utilizando 2,6 dicloroindofenol, este composto se apresenta numa cor
azulada quando oxidada, na reação com o ácido ascórbico ele é reduzido
apresentando-se na forma incolor. O método é simples, porém lento e os reagentes
empregados são instáveis, devendo ser padronizados antes do uso. Outro método
utilizado é com o iodo que através de reação de oxi-redução reage com o ácido
ascórbico, quando todo o ácido reagiu haverá um excesso de iodo que na presença
do indicador amido, formara um complexo azul, o que indicará o ponto final da
titulação (COULTATE, 2004).
Há também métodos utilizados para determinar a capacidade antioxidante.
Estes métodos podem ser baseados na captura do radical peroxila, poder de
redução do metal, captura do radical hidroxila, captura do radical orgânico e
quantificação de produtos formados durante a peroxidação de lipídios.
O ensaio espectrofotométrico utilizando o radical livre 2,2-difenil-1-picril-
hidrazil (DPPH) é um dos testes que permite fazer uma avaliação indireta da
capacidade seqüestradora de radicais livres e assim associá-la com a capacidade
antioxidante da substância em análise
Este método está baseado na captura do radical orgânico por
antioxidantes produzindo um decréscimo da absorbância realizada numa leitura em
espectrofotômetro previamente estabelecida a 515 nm.
O DPPH é um radical livre que pode ser obtido diretamente por dissolução
do reagente em meio orgânico (Fig. 9).
32
Figura 9 – Estabilização do radical livre DPPH Fonte: RUFINO, et al, 2007.
O sistema de quantificação para a determinação da capacidade
antioxidante do ácido ascórbico pode ser feito através da adição do DPPH como
padrão externo, sendo os resultados expressos em % inibição do radical livre =
[(ABS do branco – ABS da amostra) / ABS do branco] x 100, sendo ABS a
absorbância lida no espectrofotômetro (RUFINO, et al, 2007).
33
12 Aspectos Nutricionais - Benefícios da Vitamina C
Os compostos antioxidantes são capazes de neutralizar os radicais livres e
prevenir certas doenças tais como câncer, cataratas, patologias celebrais e artrite
reumatóide
Tem-se discutido muito a utilização da vitamina C, não apenas para a
prevenção do resfriado comum, mas principalmente para prevenir a incidência do
câncer, doenças cardiovasculares e outras patologias. A prevenção tem sido
estendida à intoxicação por vários agentes químicos e outros agressores, como
substâncias orgânicas, fármacos, agentes físicos, etc.
A ingestão diária de ácido ascórbico deve ser igual à quantidade excretada
ou destruída por oxidação. Um adulto sadio perde de 3% a 4% de sua reserva
corporal diariamente. Para manter uma reserva de 1500 mg ou mais no adulto, é
necessária a absorção de cerca de 60 mg ao dia (FIORUCCI, 2003)
A vitamina C tem sido há muito tempo motivo de grandes controvérsias. A
recomendação diária de vitamina C é de apenas 60 mg/dia. Muitos cientistas têm
discordado desses valores, incluindo Linus Pauling, cientista laureado com dois
Prêmios Nobel e que pessoalmente recomendava 3g/dia (3000 mg). É sabido que
as 60 mg são recomendadas para prevenção de escorbuto, mas não se sabe ainda
o que seria a dosagem ideal, para a potencialização máxima da saúde.
É reconhecido que a vitamina C pode se tornar tóxica quando ingerida em
excesso, a dosagem cuja toxicidade é conhecida seria a ingestão de 4 gramas por
Kg de peso corporal. Por exemplo, para uma pessoa de 70 Kg esta dosagem
corresponderia a 280g/dia, o que equivaleria ingerir 2,8 potes por dia de vitamina C
contendo 100 cápsulas de 1000 mg de vitamina C por cápsula. A tab.3 contém as
concentrações necessárias de vitamina C nas diversas faixas etárias.
34
Tabela 3 - Ingestão Diária Recomendada (IDR) de Vitamina C
Idade mg / dia
lactentes 0 – 0,5 anos 30
crianças 0,5 – 1 anos 35
1 – 3 anos 40
4 – 6 anos 45
7 – 10 anos 45
adultos - 60
gestantes - 70
lactantes 0 – 6 meses 95
6 – 12 meses 90
Fonte: Anvisa, 1994.
Existem medicamentos que podem diminuir a concentração de vitamina C
no organismo, como por exemplo a pílula anticoncepcional, certos antibióticos e o
ácido acetilsalisílico (Aspirina). Também as operações, infecções, câncer, feridas
graves, diabetes mellitus, doenças intestinais ou estomacais, “stress” permanente e
consumo excessivo de álcool. É sabido também que os fumantes necessitam maior
quantidade de vitamina C, pois a nicotina reduz a taxa desta vitamina no organismo.
A vitamina C atua na prevenção e tratamento de diversas patologias tais
como:
Apoio ao sistema imunológico – O ácido ascórbico apóia o sistema imune (os
glóbulos brancos). A vitamina C fortalece não somente os glóbulos brancos
(linfócitos e macrófagos) como também a concentração de imunoglobulinas no
sangue.
Regulação do colesterol – Estudos na década de oitenta relatam que a vitamina C
poderia ter um papel importante na regulação da síntese do colesterol.
35
Vitamina C e o Chumbo – Em 1939, 34 trabalhadores que haviam absorvido
chumbo foram tratados com vitamina C. Recentemente, um estudo sobre animais
demonstrou que a vitamina C teria um efeito protetor contra a intoxicação por
chumbo sobre a função nervosa e muscular. Entre fumantes, o consumo de 1000
mg de vitamina C permitiu uma redução media de 81% das concentrações
sanguíneas de chumbo, enquanto que 200 mg ficaram sem efeito. Os autores
concluíram que um suplemento de vitamina C poderia representar um modo
econômico e prático de diminuir as concentrações de chumbo no sangue.
Autismo – Um suplemento de vitamina C reduz a gravidade dos sintomas em
crianças que sofrem de autismo.
Fertilidade – Entre homens inférteis, demonstrou-se que o consumo de vitamina C
melhora a qualidade do esperma (morfologia e mobilidade dos espermatozóides) e
aumenta o número de espermatozóides.
Doenças e disfunções imunológicas relacionadas com a idade – As doenças
relacionadas com a idade e as disfunções imunológicas associadas poderiam ser
menores com a ingestão de suplementos de vitamina C.
Síndrome de imunodeficiência adquirida (AIDS): estudos preliminares – Uma
das doenças onde tratamento eventual com doses farmacológicas de ascorbato é
mais controvertida é a AIDS. Essa controvérsia dura mais 16 anos, desde a
publicação de um estudo que mostrava que o ascorbato, em doses não tóxicas para
o homem, “freava” a replicação do vírus HIV. Outros estudos sustentaram estes
resultados, porém não se há realizado nenhum estudo clínico de envergadura.
Vitamina C e o câncer – Alguns estudos demonstram uma relação entre os níveis
baixos de vitamina C no plasma sangüíneo e um maior risco de certos tipos de
câncer ( ÁCIDO ASCÓRBICO, 2008).
A Vitamina C atua na formação de colágeno, fibra que compõe 80% da
derme e garante a firmeza da pele. Além disso, o ácido ascórbico inibe a ação da
tirosinase, uma enzima que catalisa a produção de melanina; por isso, tem ação
36
clareadora, ajudando a eliminar manchas. Também possui um papel fundamental
na reciclagem de vitamina E, outro importante antioxidante varredor de radicais
livres; importante para manutenção da umidade e elasticidade da pele e hidratação
geral esgota-se mais rápido nos casos de estafa, uso de fumo, álcool, açúcares
simples (mesmo os naturais, como o mel) e carboidratos refinados (CHEFTEL,
1976).
Outras funções da vitamina C: participa da síntese da carnitina (enzima) e
do colesterol; aumenta a absorção do ferro dos alimentos de origem vegetal,
melhora a função imunológica.
A vitamina C também está envolvida na absorção de ferro. Se por um lado
existe o fator positivo de sua ingestão produzir maior absorção de ferro pelas
pessoas que apresentam uma deficiência deste mineral ou atletas que necessitam
de dosagens 45 maiores, por outro lado, pode muitas vezes fazer com que o
excesso de ferritina no sangue aumente muito e conseqüentemente gere uma maior
produção de radicais livres (WONG, 1989).
Nas últimas seis décadas, o papel da vitamina C na prevenção e
tratamento da gripe tem sido motivo de debates fervorosos na comunidade
científica. O interesse pelo assunto cresceu com a publicação de um estudo sobre o
tema feito pelo Prêmio Nobel de Química Linus Pauling, em 1970. No livro "Vitamina
C e a Gripe Comum", o autor sugere que grandes doses de vitamina C serviriam
para evitar gripes e encurtar a sua duração. Novos artigos dizem que a vitamina C
apenas encurta a duração da gripe e diminui os sintomas, mas preveni-la, não é
papel da vitamina C.
A partir da análise de 55 pesquisas, os cientistas puderam afirmar que a
incidência de gripe não diminui quando os pacientes tomam até dois gramas de
vitamina C por dia como profilaxia. De acordo com o artigo, a vitamina C não é uma
medida profilática contra a gripe, mas reduz em média o tempo dos seus efeitos em
14% nas crianças e 8% em adultos (ÁCIDO ÁSCORBICO, 2008).
37
13 Conclusão
Devido suas características antioxidante e nutricional, o ácido ascórbico
torna-se um poderoso aditivo por meio de inúmeros mecanismos de atuação. A
possibilidade de unir essas funções faz com que o ácido ascórbico seja um dos
compostos mais utilizados na indústria de alimentos, ainda com tendência de
crescimento devido à procura do consumidor por produtos naturais.
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14 Referências
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