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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
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