CARBOIDRATOS

Bromatologia

Profa. Tatiana S. Fukuji

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A produção de carboidratos ocorre nas plantas verdes pelo processo denominado fotossíntese;

6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

Definição: Carboidratos são os polihidroxialdeídos, polihidroxicetonas, polihidroxiácidos, polihidroxiálcoois, seus derivados e polímeros desses compostos unidos por ligações hemiacetálicas

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CARBOIDRATOS

fotossíntese

Metabolismo animal

CARBOIDRATOS

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CLASSIFICAÇÃO

Monossacarídeos : açúcares simples (1 unid de polihidroxialdeído, polihidroxicetona, polihidroxiácido ou polihidroxiálcool)

* Qto ao n° C: trioses, tetroses, pentoses...

Oligossacarídeos: polímeros monossacarideos c/ 2 a 10 unid,

unidos por ligações glicosídicas.

Ex.: dissacarídeos, trissacarídeos...

Polissacarídeos: polímeros monossacarideos c/ + 10 unid.

CARBOIDRATOS

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MonossacarídeosMonossacarídeos

São os menores e mais simple carboidratos, correspondem a menor unidade estrutural de um carboidrato.

D-glucose (+ abundante) tem 6 C e 5 OH(centros quirais)

Gliceraldeídouma aldotriose

Dihidroxicetonauma cetotriose D-Glicose

uma aldohexoseD-Frutose

uma cetohexose

CARBOIDRATOS

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MonossacarídeosMonossacarídeos

D-Riboseuma aldopentose

2-desoxi-D-Riboseuma aldopentose

Os monossacarídeos apresentam isomeria ótica

CARBOIDRATOS

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Os monossacarídeos têm centros assimétricos

todos têm C quiral (assimétrico): exceto a dihidroxicetona

gliceraldeído contém um 1 centro quiral: enantiômeros (D-gliceraldeído e L-gliceraldeído)

moléculas com n centros quirais, terá 2 n estereoisômeros

a maioria das hexoses encontradas nos organismos vivos são D-isômeros

os átomos de C de um açúcar são numerados começando-se pela extremidade da cadeia mais próxima do grupo carbonila

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CARBOIDRATOS

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CARBOIDRATOS

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CARBOIDRATOSCARBOIDRATOS

CARBOIDRATOS

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CA

RB

OID

RA

TO

S

CARBOIDRATOS

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Os monossacarídeos têm centros assimétricos

Epímeros: quando dois açucares diferem na configuração ao redor de um único átomo de carbono.

D-Manose(epímero no C 2)

D-Glicose D-Galactose(epímero no C 4)

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CARBOIDRATOS

CARBOIDRATOS

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Os monossacarídeos comuns ocorrem em formas cíclicasOs monossacarídeos comuns ocorrem em formas cíclicas

Os açúcares, especialmente os de 5 C, existem como moléculas cíclicas

ciclização

interação entre grupos funcionais em carbonos distantes (C1 e C5 ) para formar hemiacetal cíclico (aldohexoses)

interação entre C2 e C5 para formar um hemicetal cíclico (nas cetohexoses)

carbono anomérico: átomo de carbono da carbonila (hemiacetal ou hemicetal) após ciclização.

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Os monossacarídeosOs monossacarídeos

CiclizaçãoCiclização D-Glicose

Mutarrotação

α-D-glicopiranose β-D-glicopiranose

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Os monossacarídeos comuns ocorrem em formas cíclicasOs monossacarídeos comuns ocorrem em formas cíclicas

o açúcar cíclico pode assumir duas formas diferentes:

OH da carbonila p/ direita anômeros

OH da carbonila p/ esquerda

mutarrotação: propriedade das formas e interconverterem-se em solução aquosa.

Ex: D-glicose: -D-glicose (1/3) + -D-glicose(2/3) + peq. qte. de estrutura linear

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Os monossacarídeos comuns ocorrem em formas cíclicasOs monossacarídeos comuns ocorrem em formas cíclicas

Aldohexoses podem formar:

anéis piranosídicos: piranose (+ estável)

anéis furanosídicos: furanose (- estável)

Cetohexoses:

formam e e anéis furanosídicos

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α-D-glicopiranose β-D-glicopiranose

α-D-frutofuranose β-D-frutofuranose

Pirano

Furano

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Os monossacarídeos simples Os monossacarídeos simples são agentes redutoressão agentes redutores

Os monossacarídeos podem ser oxidados por

agentes oxidantes como íons férrico (Fe+3) ou

íons cúprico (Cu+2)

C da carbonila: oxidado a ác. carboxílico

Açúcares redutores: açúcares capazes de

reduzir os íons férrico (Fe+3) a íons ferroso

(Fe+2) ou os íons cúprico (Cu+2) a íons

cuproso (Cu+); base da reação de fehling.

reações de óxido-redução: fornecem energia

para que os organismos realizem seus

processos vitais.

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Outros reagentes usados em laboratório:

Reagente de Tollen: usa o complexo iônico prata amônia (AgNH3)2, como agente oxidante.

um espelho de prata será depositado na parede do tubo de ensaio se um açúcar redutor estiver presente, como resultado do íon Ag+ do complexo iônico ser reduzido ao metal prata livre.

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Os dissacarídeos contêm uma ligação glicosídicaOs dissacarídeos contêm uma ligação glicosídica

LLigação O-glicosídica: formada quando um grupo OH de açúcar reage com o átomo de carbono anomérico de outra molécula de açúcar.

Carbono anomérico envolvido na ligação glicosídica: não pode mais ser oxidado por íons férrico ou cúprico (não é mais agente redutor)

Extremidade redutora: carbono anomérico livre.

Ligação glicosídica: sofrem hidrólise na presença de ácido ou base.

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α-D-glicose β-D-glicose

Maltose α-D-glicopiranosil-(1,4)-D-glicopiranose

Glc(α1→4β)Glc = Maltose(açúcar redutor)

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Gal(β1→2β)Glc = Lactose(açúcar redutor)

Lactose (forma β)β-D-galactopiranosil-(1,4)-β-D-glicopiranose

Sacaroseα-D-glicopiranosil-(2,1) -β-D-frutofuranosídeo

Trealoseα-D-glicopiranosil-(1,1)-α-D-glicopiranosídeo

Glc(α2→1β)Fru = Sacarose(açúcar não-redutor)

Glc(α1→1α)Glc = Trealose(açúcar não-redutor)

Sacarose: encontrada na cana-de-açúcar e na beterraba. É o açúcar mais comum, açúcar branco, formado por glicose e frutose. Tem rápida absorção e metabolização, eleva glicemia e fornece energia imediata para a atividade física, contribui para a formação das reservas de glicogênio.

Lactose: principal açúcar presente no leite, sendo de 5 a 8% no leite humano e de 4 a 5% no leite de vaca. Possui saber menos doce, 15% do sabor adoçante da sacarose

Maltose: formada por duas moléculas de glicose, é resultado da quebra do amido presente nos cereais em fase de germinação e nos derivados do malte

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CARBOIDRATOS

Importância nos alimentos

Trissacarídeos: também podem ser enconrados livres na natureza. A rafinose por exemplo pode ser encontrada na casca de sementes de algodão. Ela é formada pela ligação glicosídica entre frutose, galactose e glicose.

Tetrassacarídeos: a estaquiose é completamente distribuída no reino vegetal, principalmente nas leguminosas (feijão, ervilha e soja). É formada por 1 frutose, 1 glicose e 2 galactoses.

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REAÇÃO DE HIDRÓLISE

Inversão da sacarose: é a hidrólise da ligação glicosídica da sacarose que ocorre em condições fracamente ácidas a baixas temperaturas e presença de pequenos filmes de água. Acompanhamento da reação por polarímetro:Sacarose + H2O Frutose + Glicose

[α]D=+ 66,5º [α]D=- 94,2º [α]D=+ 52,5º

a rotação ótica inverte de positiva na sacarose, para negativa na forma hidrolisada. Produto conhecido como açúcar invertido

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H+ ou enzima

REAÇÃO DE ESCURECIMENTO

Promovem escurecimento dos alimentos e podem ser:

Oxidativas ou enzimáticas → não envolve carboidratos Não-oxidativas caramelização reação de MaillardReações de escurecimento não enzimático estão

associadas com aquecimento e armazenamento e podem ser divididas em três mecanismos:

- Reação de maillard- Carameliação- Oxidação de ácido ascórbico

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Mecanismos de reações de escurecimento não enzimático

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Mecanismo

Requerimento de O2

Requerimento de - NH2

pH ótimo Produto final

Maillard Não Sim > 7,0 Melanoidinas

Caramelização

Não Não 3,0 a 9,0 Caramelo

Oxidação de ácido ascórbico

Sim Não 3,0<pH<5,0

Melanoidinas

REAÇÃO DE CARAMELIZAÇÃO Se dá pela degradação de açúcares em

ausência de aminoácidos ou proteínas e pode ocorrer tanto em meio ácido quanto em meio básico.

Envolve temperaturas elevadas acima de 120°C e tem como produtos finais compostos escuros de composição química complexa.

Envolve várias reações: hidrólise, degradação, eliminação e condensação.

Formação de polímeros insaturados. A velocidade de reação é maior em meio

alcalino, sendo também facilitada pela adição de pequenas quantidades de ácidos e de certos sais (sais de amônio)

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REAÇÃO DE MAILLARD

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

Reação indesejável em leite em pó, ovos e derivados desidratados.

A reação ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos com produção de melanoidinas, polímeros insaturados, cuja cor varia de marrom claro até preto.

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

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Fase inicial: A reação inicial ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos, na proporção de 1:1 e resulta em produtos incolores e sem aroma.

Fase intermediária: inicia-se a percepção de aromas. A cor torna-se amarelada. Desenvolve-se o poder redutor em solução e o pH diminui. O produto final da fase inicial, um cetose amina, pode sofrer vários tipos de reações e seguir diferentes caminhos.

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As redutonas são componentes com características de agentes redutores, sendo, portanto, facilmente oxidáveis. A degradação de Strecker ocorre em compostos dicarbonílicos por sua interação com aminoácidos.

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Fase FinalDesenvolviment

o de cor, aroma e sabor. Diferentes sabores e aromas são produzidos nessa reação, em função de diferentes aminoácidos.

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