Universidade Federal de Santa Catarina

Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos

Centro de Ciências Agrárias

Professora Marilde T. Bordignon Luiz

BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS

Material de apoio para aulas teóricas

Lembre-se: Este material é apenas um apoio para as aulas teóricas, tem como objetivo auxiliar a

pesquisa em livros e o acompanhamento das aulas. Não deve ser utilizado como única fonte de

informações para seus estudos.

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SUMÁRIO

1. CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS ................................................................................ 3 2. ÁGUA ..................................................................................................................................... 38

3. CARACTERÍSTICA DOS TECIDOS VEGETAIS COMESTÍVEIS ............................ 48

4. CORANTES ......................................................................................................................... 58

5. AMINOÁCIDOS, PEPTÍDIOS E PROTEÍNAS .............................................................. 72

6 OVOS .................................................................................................................................. 103

7. LEITE ................................................................................................................................. 108

8. QUÍMICA DO TECIDO ANIMAL – CARNE ............................................................... 115

9. REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 127

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1. CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS

TÓPICOS:

1.2. Fibras;

1.3. Oligossacarídeos;

1.4. Polissacarídeos em alimentos;

1.4.1. Carboidratos obtidos de plantas terrestres;

1.4.2. Carboidratos obtidos de plantas aquáticas;

1.4.3. Carboidratos obtidos de exudados de plantas terrestres;

1.4.4. Carboidratos obtidos por processos microbiológicos;

1.4.5. Carboidratos obtidos de sementes de plantas terrestres;

1.5. Reação de Maillard.

1.1. MONO, DISSACARÍDEOS, OLIGOSSACARÍDEOS (exercício de revisão)

1.2. FIBRAS

Fibras: Carboidratos complexos de origem vegetal que não são digeridos pelo intestino

humano. Incluem vários polissacarídeos de parede celular até polissacarídeos modificados

quimicamente como a carboximetilcelulose (CMC).

FIBRA DIETÉTICA/OLIGOSSACARÍDEOS

Toda a célula vegetal é envolvida por uma matriz de polímeros de açúcar que exerce funções

diversas na planta. Tais polímeros são ingeridos a partir de todos os alimentos naturais de

origem vegetal e, também alguns alimentos processados nos quais esses polissacarídeos são

aplicados com fins específicos de alterar suas propriedades físico-químicas.

FIBRA SOLÚVEL/INSOLÚVEL

As fibras solúveis e insolúveis apresentam efeitos fisiológicos diferentes.

A fibra solúvel pode formar dispersão em água, e forma um gel viscoso no trato intestinal.

Devido à capacidade de formar gel, este tipo de nutriente tem a propriedade de retardar a

evacuação gástrica, o que torna mais eficiente a digestão e absorção dos alimentos resultando

numa maior saciedade.

A fibra insolúvel aumenta o volume das fezes. Isso ocorre pois as fibras não se degradam no

organismo e podem reter água dentro de uma matriz. Partículas de fibras grossas geram maior

massa fecal.

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Exemplos:

- Solúvel (pectina, gomas, hemiceluloses);

- Insolúvel (celulose, ligninas).

Polissacarídeos são considerados como fibras, quando apresentam características como:

- Fisiológica: não absorvidos no intestino delgado;

- Estrutural: são polissacarídeos;

- Analítica: são determinados por métodos oficiais de fibra determinam quantitativamente.

1.3. OLIGOSSACARÍDEOS

Estes carboidratos não são considerados como fibras apesar de não serem absorvidos.

OLIGOFRUTANOS

São componentes naturais de frutas, hortaliças, cereais, legumes, mel e leite. Glicosídeos que

contém entre 3 e 10 resíduos de açúcar.

Os oligossacarídeos não assimiláveis se comportam como fibra alimentar e são fermentados no

cólon quase exclusivamente por bifidobactérias. Destacam-se oligofrutanos e oligossacarídeos

(FOS). FOS são componentes muito utilizados em novos alimentos funcionais e sua produção

continua crescendo. Ex. inulina, oligofrutose e frutanos sintéticos.

INULINA E OLIGOFRUTOSE

Comportam-se como fibra dietética do ponto de vista nutritivo e são considerados ingredientes

naturais na maioria dos países europeus.

a) Inulina

Mistura de oligômeros de diferentes graus de polimerização (GP) que ocorre naturalmente em

produtos vegetais tais como cebola, alho, alcachofra e raízes de chicória.

Estrutura: Mistura de polímeros de frutose, unidos por ligação β -1,2 grau de polimerização de

2 a 60.

b) Oligofrutose

Obtenção: Hidrólise enzimática (inulinase) parcial da inulina , grau de polimerização- 2

e 10 unidades.

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Estrutura: Mistura de fruto-oligossacarídio. Composta de cadeias lineares de unidades de

frutose, ligadas entre si por ligacoes β (2-1).

c) Frutanos Sintéticos

Obtenção: Síntese enzimática à partir da sacarose.

São considerados alimentos novos.

1.4. POLISSACARÍDEOS EM ALIMENTOS

1.4.1.Carboidratos estruturais de plantas terrestres

AMIDO

Designação:

Fécula - Quando extraído de órgãos subterrâneos, raízes, tubérculo e bulbos.

Amido - Quando extraído de órgãos aéreos de vegetais (frutos, sementes e caules).

Uso:

Constitui importante reserva de nutrição de todas as plantas superiores (sementes, tubérculos,

rizomas e bulbos).

Ocorre também em algas.

Pelo fato de ser facilmente hidrolisado e digerido é um dos elementos mais importantes da

alimentação humana.

Muito utilizado em vários segmentos da indústria Alimentos, metalúrgica, mineração,

construção, cosmética, farmacêutica, papel, papelão têxtil.

Aplicações na indústria de alimentos como: espessante, gelificante, modificador textura,

elaboração de xarope de glicose

Vantagens: baixo custo, disponibilidade, facilidade de armazenamento e manipulação

Desvantagens: baixa estabilidade gelo-degelo, em meio ácido, calor, cisalhamento.

Estrutura:

Constituído de dois polímeros: amilose e amilopectina

A proporção de cada polímero varia de acordo com o grau de maturação das plantas, o que

influencia na viscosidade e no poder de gelificação do amido.

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- Amilose

Polissacarídeo linear, formado pôr unidade de D-glicopiranose unidos entre si por ligações

glicosídicas (1-4).

Desenhe a estrutura

Amilopectina

Figura 1. Estrutura da amilopectina

Fração altamente ramificada do amido. É formada por várias cadeias constituídas de 20 a 25

unidade de -D-glicopiranose (unidas por ligação 1 - 4 ), essas cadeias por sua vez, estão unidas

entre si por ligações (1 - 6). A proporção numérica de ligações 1,6 e 1,4 é de

aproximadamente 1: 20. Tamanho variável, mas normalmente possui um alto peso molecular.

Estrutura ramificada do tipo galho de árvores.

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Solubilidade

O amido é praticamente insolúvel em água fria. Podendo absorver até 30% do seu peso,

com pequeno volume do grão. Quando aquecido aumenta a quantidade de água absorvida. Com

isso o volume dos grânulos aumenta, passando a ocupar todo o espaço possível. Durante este

processo parte da amilose de menor peso poderá passar a solução. Chega-se a um sistema que

toda a água estará ligada às cadeias de amilose e amilopectina, ou presa nos espaços entre os

grãos, formando uma solução com amilose. A viscosidade do sistema aumenta até o máximo e a

transparência também. Temos agora um sol viscoso de amido. Se o aquecimento for prolongado

e temperatura acima de 100°C, a viscosidade do sol pode diminuir pela destruição dos grânulos,

ou seja, as estruturas naturais desaparecem e sobram somente as moléculas livres hidratadas.

Gelatinização:

Figura 2. Trocas observadas no grão de amido durante o aquecimento

Fonte: Wong 1997.

Temperatura de gelatinização: É a temperatura, em que as ligações de hidrogênio mais fracas

entre as cadeias de amilose e de amilopectina são rompidas e os grãos de amido, começam a

intumescer e formar soluções consideravelmente viscosas.

Cada amido apresenta um intervalo de temperatura de gelatinização característico,

correspondente ao ponto de máxima viscosidade do sol. Este intervalo é medido a partir do

início do desaparecimento das zonas cristalinas do grão até o seu fim, visível em microscópio

com luz polarizada.

Fatores que afetam a formação e característica do gel

- Natureza do amido;

- Concentração;

- pH (em meio ácido a hidrólise pode impedir a formação do gel, em meio alcalino quebra da

cadeia por -eliminação, pode produzir efeito semelhante ao ácido);

- Açúcar (afeta o gel devido a sua competição pela água, em altas concentrações 30%, em

concentrações baixas melhora a formação do gel);

Esfriar Envelhecer

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- Sais (devido ao caráter não iônico é pouco afetado por sais, nas concentrações baixas

encontradas nos alimentos).

Retrogradação do amido:

Definição: Reorganização das moléculas de amilose e amilopectinas no gel de amido.

Ocorrência (estrutura):

Figura 3. Trocas observadas no amido durante o processo de retrogradação.

Fonte : Wong, 1997.

Quando uma solução de amido é resfriada à temperatura ambiente, ou mesmo a

temperatura mais baixa, haverá a formação de gel ou de precipitados microcristalinos,

dependendo da concentração das soluções e da velocidade do resfriamento. Esses precipitados

cristalinos são formados devido à tendência a formação de ligações intermoleculares da fração

linear. No processo da retrogradação há sempre liberação de moléculas de água anteriormente

ligadas às cadeias de amilose, e esse fenômeno é denominado sinerese. Com eventual saída de

líquido e queda da viscosidade.

As ramificações da amilopectina impedem ou dificultam a aproximação dessas cadeias, o que

faz com que a amilopectina permaneça em solução.

AMIDOS MODIFICADOS

(Ver estruturas em Linden, 1996)

As necessidades industriais de amidos com propriedades especiais estimularam à produção de

amidos modificados.

Essas modificações visam obter produtos: com cadeias menores, ou tenham suas ramificações

alteradas, ou ainda que elas sejam interligadas ou com substituintes volumosos etc.

Cada amido modificado pode adquirir diversas propriedades específicas, para uso específico na

indústria de alimentos.

As modificações podem ser realizadas por: métodos químicos, enzimáticos e modificações

genéticas.

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a) Amidos reticulados

A reticulação permite realizar uma reestruturação das cadeias moleculares unindo umas as

outras. Obtendo-se uma rede molecular reforçada que permite assim atuar sobre o perfil

reológico do amido.

Com a reticulação é possível fixar a viscosidade desejada.

O tratamento permite aumento da resistência dos amidos ao aquecimento em meio ácido. A

existência de pequeno número de pontes é suficiente para modificar o amido.

Agentes formadores de pontes:

- Derivados cloroepóxidos: epicloridrina;

- Derivados fosfatados: trimetafosfato de sódio (TMFS);

- Dianidridos de ácidos: anidrido misto adípico, acético ou cítrico-acético;

- Derivados aldeídicos: formol.

São utilizados como espessantes (molhos, sopas, alimentos para crianças).

b) Amidos estabilizados

A introdução de grupos éster ou éter estabiliza a viscosidade principalmente em baixas

temperaturas.

- Entre os ésteres predominam os acetatos e ésteres fosfóricos;

- Entre os éteres – amidos hidroxietilados e hidroxipropilados (apresentam boas

propriedades de retenção de água a baixa temperatura (alimentos congelados ou ultra

congelados);

c) Amidos específicos

Com ou sem cargas

Amidos aniônicos – Comparáveis a CMC, o Carboximetil amido (utilizado como espessante:

cola para papel, pastas de impressão, setor têxtil).

Amidos catiônicos - Derivados de aminos terciários e quaternários são mais comuns (fabricação

de papel).

Amidos hidrófobos – Introdução de um grupo alquil de cadeia longa (reação de um anidrido de

ácido por exemplo).

Amidos bipolares – Introdução de um grupo lipofílico do tipo acetil sucinato de sódio, o caráter

bipolar usar como estabilizante de emulsões. (substituindo a gordura).

d) Hidrolisados de amidos

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Obtenção

Enzimática – utilizando glicosil-hidrolases específicas.

Química – que apresenta a vantagem de ser rápida e completa (observamos defeito de cor e

sabor enriquecimento do sal que é utilizado para neutralização).

AMIDO

Liquefação

ou

Dextrinização

MALTO-DEXTRINAS

Sacarificação

XAROPE DE GLICOSE

Cristalização

Isomerização

Glicose

Xarope de

glicose que

contém frutose

Frutose

Figura 4. Principais tipos de produtos obtidos da hidrólise do amido

Fonte: Linden, 1996.

Maltodextrinas, xaropes de glicose e hidrolisados

Equivalente em dextrose : Maltodextrinas, xaropes de glicose e hidrolisados são caracterizados

por Equivalente em dextrose - DE .

DE (equivalente de dextrose) - medida do conteúdo de açucares redutores expresso como

glicose.

11

Exemplo

Amido - DE = 0

Dextrose - DE = 100

Hidrolisados - DE 97

Xaropes de glicose - DE = 20 – 97

Malto dextrina = DE 20

Esta definição é limitada, pois com diferentes procedimentos tecnológicos obteremos diferentes

produtos de hidrólise do amido.

Podemos ter produtos com composições diferentes tendo globalmente o mesmo DE.

Maltodextrina

Obtenção: São polímeros da D-glicose produzidas por hidrólise ácida ou enzimática (-

amilases) do amido de milho.

Estrutura: Segundo FDA - Maltodextrinas são polímeros não doces de açucares que consistem

de unidades de D-glicose ligados primariamente por ligações 1-4 tendo DE 20

Usos:

- Conferir viscosidade;

- Aumentar teor de sólidos solúveis;

- Inibir a cristalização;

- Controlar ponto de congelamento;

- Aumenta a mastigabilidade “gomas de mascar”;

- Diminui o sabor açucarado;

- Suprime a cristalização superficial da sacarose (pontos brancos) em sorvetes;

- Alimentos infantis;

- Alimentos dietéticos;

- Sonda enfermo.

DE próximo a 20: Utilizadas como substitutos de gordura

DE próximo a zero: substitutos de açucares

Dextrina

Estrutura:

Estrutura semelhante á do amido, porém com menor massa molar.

Obtenção:

Processo: físico- químico

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Enzimático: Por ação de amilases

Características

Quando comparadas ao amido são mais solúveis em água, produzem soluções menos viscosas.

Não formam complexo com iodo.

Usos

- Adesivo para fins variados;

- Cartonagens, envelopes, selos;

- Papel higiênico;

- Indústrias têxteis e produtos farmacêuticos;

- Filmes.

-

Na indústria de alimentos:

- Cervejaria;

- Panificação;

- Indústria de suco e bebidas à base de cacau, licores destilados.

Xaropes e hidrolisados de glicose

Obtenção:

Hidrólise Enzimática – realizada por uma mistura de amilase, isoamilase e glicoamilase de

xaropes de glicose cujo DE é elevado pode alcançar 97 ( 97% glicose).

Hidrólise ácida - Xaropes de glicose DE – 20-65

e) Ciclodextrinas

Obtenção: Obtida através de degradação enzimática do amido em mistura de dextrinas

Conceito: Compostos macrocíclicos que consistem de resíduos de glicopiranose ligados através

de ligações alfa (1- 4) obtendo-se alfa, beta e gama ciclodextrina as estruturas contém 6, 7 e 8

unidades de glicose respectivamente.

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Estrutura

Figura 5. Representação esquemática da β- CD

Fonte: Quím. Nova v. 30, 2007.

Formação de Complexos: A molécula de ciclodextrina pode formar complexos de inclusão,

devido a sua cavidade não-polar, formando complexos com muitas substâncias. As moléculas

“hóspedes” são encapsuladas total ou parcialmente, a ciclodextrina cabe o papel de hospedeiro

ou de receptor. A estrutura permite a formação de complexos de inclusão estáveis, com uma

grande variedade de substâncias orgânicas, como também com sais e halogênios.

A formação do complexo resulta em modificações de propriedades como solubilidade,

propriedades organolépticas, estabilidade entre outras.

Uso: Devido a estas características especiais estes compostos possuem diversas aplicações

industriais

- Estabilização de substâncias voláteis, de emulsões, de compostos aromáticos, etc.;

- Supressão de moléculas indesejáveis (amargor de medicamentos e alimentos, de colesterol de

alimentos);

- Modificações da atividade química de uma molécula, por proteção de alguns de seus grupos

funcionais;

- Modificação da solubilidade;

- Proteção frente à oxidação.

f) Amido Resistente

A partir da década de 80, os pesquisadores começaram a observar que uma quantidade

significativa de amido não era digerida. Esta fração foi denominada de amido resistente (AR) e

passou a ser reconhecida como responsável por determinados efeitos fisiológicos atribuídos à

fibra alimentar.

Amido resistente (AR) a hidrolise enzimática, pode ser fisiologicamente definido como a soma

do amido e produtos da degradação do amido não digerido/absorvido no intestino delgado de

indivíduos saudáveis, podendo ser fermentado no intestino grosso.

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Tabela 1. Classificação nutricional do amido in vitro

Tipo de amido Exemplo de ocorrência Provável digestão no

intestino delgado

1. Amido rapidamente digerível

Alimento amiláceo

recentemente cozido

Rápida

2. Amido lentamente digerível

Principalmente cereal cru Lenta, mas completa

3. Amido resistente

Tipo I: Amido

fisicamente inacessível

Preso dentro da matriz do

alimento. As enzimas amilolíticas

não tem acesso. Este tipo de

amido é afetado amplamente pela

mastigação e pelo processamento

dos alimentos, como a trituração e

moagem.

Grão de semente

parcialmente moído

Resistente

Tipo II: Grânulos Amido

Resistente

Amido granular nativo. Sua

resistência é dada por sua

compactação e estrutura

parcialmente cristalina, que pode

ser alterada pela gelatinização.

Batata e banana cruas

Resistente

Tipo III: Retrogradado

Pode ser formado através de

processamento de alimentos, por

métodos que utilizam teor de

umidade alta, cozimento e/ou

autoclavagem, podendo ser usado

como ingrediente para reduzir o

teor calórico, reduzir o

índiceglicêmico e/ou aumentar o

teor de fibras alimentares de

alimentos processados

Batata cozida e resfriada,

pão e “corn flakes”

Resistente

Fonte: Lajolo et al, 2008

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PECTINA

Obtenção

Hidrocolóide natural presente, em frutas como componentes das paredes celulares.

Protopectina: insolúvel devido ao seu alto M.M. e interação com outros componentes da parede

celular

Pectina Comercial: Se obtém da polpa de maçã e frutas cítricas.

A quantidade de pectina encontrada nas frutas é variável, conforme o tipo de fruta e seu estágio

de maturação.

Estrutura

A pectina é um polissacarídio constituído de 150-500 unidades de ác. galacturônico (MM

30.000-100.000). Parcialmente estereficado com grupos metóxi, como mostra a Figura 10.

Figura 6. Estrutura da Pectina

Fonte : Fennema, 1996.

A cadeia contém também restos de l ramnose, ramificada com cadeias lateral compostas de -D-

galactopiranose e -D-arabinofaranose.

Classificação da Pectina Comercial

De acordo com o grau de esterificação (metoxilação) temos:

Pectinas de Alta Metoxilação (ATM - HM)

Pectina rica em grupos metoxi grau de esterificação superior a 50%.

O

OH

C O

CCH3

O

OH

OO

C O

OH

O

OH

OOO

OH

C O

NH3

OHOH

C O

OH

grupo

carboxilo

metilado

grupocarboxiloamidado

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Mecanismo de gelificação: A pectina HM é estabilizada por meio de interações hidrofóbicas dos

grupos ester metílico e mediante a formação de ligações de hidrogênio intermoleculares, pH 2,5.

Pectinas de baixa metoxilação (BTM - LM) Pectina pobre em grupos metoxi, grau de esterificação inferior 50%.

Mecanismo de gelificação: Sua geleificação é controlada introduzindo íons Ca++

no sistema (

pH 2,5 - 6,5) em um meio com 10 -20 % de sólidos solúveis.

Métodos de Dissolução

Legislação

Enzimas pectinolítica

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CELULOSE

Obtenção

A celulose é insolúvel em solventes aquosos e muito resistentes a degradações químicas é

extraída essencialmente em solventes alcalinos e ácidos diluídos a quente.

Estrutura

Figura 7. Estrutura da celulose

Fonte: Fenemma, 1996.

M.M. = Próximo a 2.000.000 - Unidades D-piranoglicose, unidades entre elas por ligações beta -

1 – 4.

Insolúvel em água

Em meio ácido é parcialmente hidrolisada formando microcristais que pode ser adicionada ao

alimento

Uso

Uso como fibras dietéticas

DERIVADOS SINTÉTICOS DA CELULOSE

A celulose pode ser convertida em:

- Ésteres (nitrato de celulose, acetato de celulose etc.)

- Éteres (metilcelulose, carboximetilcelulose etc).

a) Carboximetilcelulose - O-carboximetilada - CMC

Obtenção

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É obtida por tratamento da celulose com solução de NaOH e monocloroacetato de Na

(ClCH2COONa). Grupos OH da celulose reagem com NaOH

R-OH + NaOH R-ONa + H20

R-ONa + ClCH2-COONa R-OCH2-COONa + Na

Estrutura:

Figura 8. Estrutura da Carboximetilcelulose

Fonte: Fenemma, 1996.

Solubilidade

A presença de substituintes como o grupo CH2-COOH na cadeia da celulose permite mais

facilmente a penetração da água e confere solubilidade em água fria.

Estável pH 5-11 devido a grupos carboxílicos. Pode precipitar em pH abaixo de 3,0

Uso

- Bebidas e molhos;

- Em produtos lácteos do tipo creme gelados, obtém-se uma textura untuosa e regular,

ocorrendo o crescimento de cristais de gelo;

- Viscosidade reduzida a pH abaixo de 5,0;

- Estabilizante de emulsões;

- Espessante pós para pudins, sorvetes refrescos sobremesas, gelados comestíveis leites

aromatizados, produtos dietéticos.

b) Metilcelulose ( O-metilada)

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Obtenção:

Preparado da mesma forma que CMC, o material resultante da ação do NaOH é tratado com

cloreto de metila

Estrutura:

Figura 9. Estrutura da Metilcelulose

Fonte : Fennema, 1996

c) Hidroxipropilmetilcelulose ( O-hidroxipropilada)

Estrutura

Figura 10. Estrutura da Hidroxipropilmetilcelulose

Fonte: Fennema, 1996.

Solúvel em água fria e estável em ácido e bases entre pH 3 e 11;

Gelifica a quente reversivelmente entre temperatura 75 - 85C.

Uso

Propriedades semelhantes a metilcelulose, dependendo a escolha do preço e necessidades

particulares de cada produto alimentício.

20

1.4.2. CARBOIDRATOS OBTIDOS DE PLANTAS AQUÁTICAS

CARRAGENA

Obtenção

Polissacarídeo obtido de diversas espécies de algas vermelhas, mediante extração alcalina a

quente posterior dessecação e precipitação.

Estrutura

São galactanas sulfatadas de estrutura bastante ramificada.

De acordo com sua localização de grupos sulfatos na cadeia temos 3 tipos, Figura 11

- (capa) ;

- (iota) ;

- (lambda) .

Figura 11. Estrutura das carragenas.

Fonte: Fennema, 1996.

Ânion sulfato

A função do ânion sulfato é manter a carragena em solução.

Diminuindo o conteúdo em sulfato favorece a troca de estrutural do polissacarídeo, passando de

um enrolamento ao acaso para outro helicoidal.

A estrutura menos sulfatada (Carragena kappa) forma géis opacos.

Estrutura com maior percentagem de sulfato como a carragena iota tende a permanecer em

solução formam géis claros e elásticos que não sofrem sinerese (ver Tabela 2).

Interação com proteínas Carragenas formam complexos estáveis com proteína láctea, através de interações eletrostáticas

entre ânions sulfato e as cargas positivas localizadas na superfície das micelas da caseína.

Interação carragena e k caseína

A -caseína em pH neutro apresenta uma extensa região positiva entre os aas 20-115. Entre as

proteínas do leite e -caseína é a única que interage com a carragena, é sugerido que interação

eletrostática ocorre nesta região.

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A interação da molécula de carragena com a micela deixa livre na solução os segmentos não

absorvidos da cadeia de polissacarídeo, formando anéis ou caudas. Os segmentos livres se

associam para formar uma rede que constitui o gel.

O efeito é sinérgico.

Uso - Derivados lácteos - natas (conc. 0,1 - 0,5%);

- Em concentrações baixas (0,01-0,004 %) a carragena e proteínas leite forma gel fraco,

propriedade que se usa para suspender o cacau na hora de fabricar leites

achocolatados,em achocalatados evita a separação gordura (emulsão), queijo fresco

(evita sinérese), leite condensado (evita separação proteínas);

- Produtos de padaria - Melhora propriedades reológicas, possibilita maior adição de leite;

- Carnes - Melhora capacidade gelificante interações com sais de potássio;

- Estabilização de gelados e clarificação de bebidas.

Tabela 2. Estruturas e propriedades funcionais da carragena

Capa () (iota) (lambda).

Unidades que se repetem

galactose-4-sulfato-

3,6anidrogalactose

Grau de esterificação

25% de éster sulfato

34% de 3,6 AG

Íon necessário para

geleificação

K+

Textura do gel

forte, rígido e opaco

Sinerese

+

Estabilidade no

descongelamento

-

Estabilidade em meio ácido

+

Estabilidade ao corte

-

galactose-4-sulfato-

3,6anidrogalactose 2

sulfato

32% de éster sulfato

30% de 3,6-AG

Ca+

elástico e claro

-

+

+

+

galactose-2-sulfato-galactose-2,6 dissulfato

35% de éster sulfato

pouco 3,6 AG

não geleifica

não geleifica

-

+

+

-

Fonte:Wong, 1995.

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ALGINATO

Obtenção

Extraído de algas pardas (marrons)

Estrutura

Polímero linear constituído de unidades de:

- Ácido -D-manurônico - (àc.D-manopiranosilurônico (M));

- Ácido L-gulurônico - (àc. L-glulopuranosilurônico (G));

- Unidos por ligações 1,4;

- Grau de polimerização que oscila entre 100 a 1000.

Os resíduos de D-manuronato e L-guluronato, Figura 12, formam as seguintes seqüências:

1.Blocos de ác. Manurônico – M-M-M-M

2.Blocos de ác. Gulurônico - G-G-G-G-G

3.Blocos alternantes -M-G-M-G-M

Cada bloco contém em torno de 20 resíduos do açúcar. Blocos do tipo homogêneos são mais

resistentes a hidrólise que os alternantes.

Figura 12. Estrutura do alginato

Fonte: Fennema, 1996.

Solubilidade

O ác. Algínico é insolúvel em água, para aumentarmos a sua solubilidade são transformados em

sais de metais alcalinos (Na e K).

Geleificação Soluções de alginato gelificam rapidamente em presença de íons Ca

++, (Figura 13).

Ácido L-gulurônico Ácido -D-manurônico

23

Para obter um gel uniforme é melhor utilizar sais com menor solubilidade como citrato, tartarato

de cálcio ou dihidrato de fosfato de dicálcio. Empregam-se também sais insolúveis em soluções

neutras (carbonato de Ca, fosfato dicálcico anidro).

Mecanismo da geleificação: Consiste na interação entre os íons Ca++

e os blocos de

poliguloronato.

Figura 13. Interação do poligalacturonato com cálcio para formar uma estrutura “caixa de ovos”.

Fonte: Wong, 1995.

A associação entre o ác. poligalacturônico e íons cálcio proporciona uniões que permitem o

estabelecimento de uma rede tridimensional de polímeros de alginato (modo caixa de ovos

“Huevera” )

Possui propriedades semelhantes à pectina.

Usos:

- Estabilizante em sorvetes e queijos;

- Produtos lácteos - creme de leite esterilizado, sorvetes, leites aromatizados;

- Geléias artificiais;

- Pós p/ mingaus, pudins refresco;

- Coberturas para salada, refrescos;

- Recheios e revestimento de produtos de confeitaria.

ALGINATO DE PROPILENO GLICOL

Para estabilizar alimentos ácidos esterifica-se parcialmente os grupos carboxílicos com óxido de

propileno formando alginato de propilenoglicol (Figura 14).

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Figura 14. Formação do alginato de propilenoglicol

Aumenta o caráter lipofílico da goma sendo usado em emulsões tipo óleo-água e como

estabilizante de espumas (cervejas e bebidas carbonatadas)

AGAR AGAR

Obtenção A goma agar é obtida a partir de algas vermelhas da classe Rhodophyceae, sendo as mais

importantes delas a Gelidium cartilagineum, Gracilaria confervoides, e Pteroclaia capillacea.

Estrutura

Esta goma constituída de galactose e anidrogalactose parcialmente esterificada com ácido

sulfúrico,

Uso

Considerada como um dos agentes gelificantes mais importantes,produz uma gel perceptível em

concentrações baixas (0,04 %).

Não é solúvel em água fria, mas se dissolve completamente em água quente, e o gel se inicia na

faixa de 35 – 40ºC, resultando num gel forte, claro e termoreversível que só se liqüefaz a

temperaturas maiores que 85ºC.

As propriedades gelificantes dessa goma, a resistência térmica de seus géis e a marcada

diferença entre as suas temperaturas de gelificação e fusão, são as razões fundamentais para sua

seleção.

A concentração da ordem de 0,12% melhora a maciez de sorvetes e, na fabricação de queijos,

sua utilização melhora a sua textura e qualidade dos cortes.

óxido de propileno

CH3 - CH - CH2 + RCOO H+CH3 - CH - CH2 - O - C - R

OOH

OAlginato de propilenoglicolgrupo carboxilato

do alginato

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1.4.3. CARBOIDRATOS ESTRUTURAIS DE EXSUDATO DE PLANTAS

TERRESTRES

GOMA ARÁBICA - GOMA ACÁCIA (E 414)

Obtenção É um exsudato de árvores de Acacia senegal, var. kerensis , sub família Mimosoideae família

Leguminosae.

Estrutura Complexo heteroglicano MM. 250.000 - 1.00.000 dalton

Altamente ramificada, com diferentes frações de arabinogalactano responde pela funcionalidade.

Quimicamente é um polissacarídeo complexo contendo cálcio, potássio e magnésio.

Contém seis tipos de resíduos de açúcar galactose, ramnose, arabinopiranose, arabinofuranose,

ácido glucurônico e metil glucurônico e pequena quantidade de proteína, a qual confere ação

emulsificante estabilizadora de emulsões.

Uso

- Utilizada desde 2650 a.C. para colar bandagens durante a mumificação;

- constitui-se em fonte de fibras solúveis para dieta;

- baixa viscosidade é possível formar soluções de aproximadamente 55% de goma acácia;

- pode ser adicionada em soluções com até 10% de fibra solúvel sem modificar a textura;

- atua como emulsificante, mantendo estável a fase oleosa mesmo em alta diluição, e como

inibidora de cristalização de açúcares;

- é indicada também para produtos aerados com baixo teor de gordura como manteiga,

margarina, confeitos, coberturas e sobremesas geladas (estabiliza espumas);

- substitutos de gorduras em molhos para saladas;

- em bebidas estabiliza essências;

- boas propriedades de filme;

- facilidade a adesão de temperos à superfície de “snak foods”;

- protege vitaminas lipossolúveis da oxidação e permite a lenta liberação do sabor;

- não pode ser empregada em produtos que requerem alta viscosidade;

- pode ser utilizada em alimentos dietéticos como substituto de amido, pois reduzem a

cristalização da sacarose e estabilizam a emulsão das gorduras.

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GOMA CARAIA (E 416)

Obtenção: Exsudado de Sterculia urens.

Estrutura: Heteropolissacarídio de elevada M.M. contendo L ramnose, D-galatose, ác. D-

galacturônico.

Uso: Usada como estabilizante de emulsões e como agente encapsulante.

GOMA TRAGACANTE (E 413)

Obtenção: Exsudato da Astragalus gummifer.

Estrutura – Estabilidade: Heteropolissacarídeo - ác. D-galacturônico, D-galactose, D-xilose, l-

arabinose, íons, Ca, Mg, K.

Uso: Usada como estabilizante de emulsões.

1.4.4.CARBOIDRATOS OBTIDOS POR PROCESSOS MICROBIOLÓGICOS -

GOMAS MICROBIANAS

GOMA XANTANA (E 415)

Obtenção Pode ser obtido de diversas espécies de Xantomonas sendo a fermentação do

Xanthomonas campestris a mais utilizada comercialmente.

Cultivo aeróbico de Xanthomonas campestris em um meio que contenha carboidratos e outros

nutrientes.

A goma é precipitada com isopropanol, dessecada e moída.

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Estrutura

Figura 15. Estrutura da goma xantana

Fonte. Wong, 1995.

- Heteropolissacarídeo

- M.M. em torno 200.000

Estabilidade: A cadeia lateral protege a ligação glicosídica do esqueleto. Grande estabilidade

quanto à hidrólise química ou enzimática.

Estável frente a diferentes condições:

- Temperatura: estável frente a uma grande faixa de temperatura 0 a 100 C (inclusive a

microondas);

- pH: estável em ampla faixa de pH;

- Gelo-degelo: estável em ciclos de gelo e degelo.

Solubilidade: Solúvel em água quente ou fria, produzindo alta viscosidade.

Uso

- Molhos para saladas;

- bebidas;

- geléias;

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- produtos cárneos;

- enlatados;

- confeitos;

- sopas;

- produtos lácteos;

- Outros.

GOMA GELANA (E 418)

Obtenção: Fermentação aeróbica de Sphingomonas elodea (substâncias glicídicas, pH 7,0,

temperatura 30oC) bastante comparáveis as condições utilizadas na produção de goma xantana.

Estrutura:

- Macromoléculas lineares, tetrassacarídio (glicose, ácido glucurônico, ramnose, proporção

molar 2:1:1);

- Forma nativa (acetilada) - high acyl;

- Forma substituída (desacetilada) low acyl (tratamento com alcali). Remoção dos grupos

acil.

1.4.5. CARBOIDRATOS OBTIDOS DE SEMENTES DE PLANTAS TERRESTRES

Galactomananos são polissacarídeos de reserva característicos de sementes pertencentes à

família Leguminosae que possuem endosperma e são classificados como gomas originárias de

sementes.

São solúveis em água e formam dispersões viscosas e estáveis.

São constituídos por manose, que formam uma cadeia principal de manano, ramificada com

resíduos de galactose ligadas à cadeia principal.

Os galactomananos estão presentes em sementes de diversas espécies em todo mundo mas suas

principais fontes comerciais são a goma guar, goma caroba ou locusta e goma tara.

GOMA “LOCUSTA” - LBG

Obtenção: Isolada de sementes de uma leguminosa da subfamilia Caesalpinaceae (Ceratonia

siliqua) que cresce no mediterrâneo. Incluindo Itália, Grécia, Espanha Portugal Turqia e Algéria.

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Figura 16. Modelo esquemático da semente

Fonte

Estrutura:

Manose e galactose (relação 4:1).

MM mais ou mentos- 300.000.

Devido ao seu caráter neutro é estável na faixa de pH 3,5 a 11.

Gelificação:

Isoladamente não forma gel, mas exibe um sinergismo com xantana e kapa-carragena e agar.

Uso:

- Atua como: espessante e estabilizante de emulsões e sinerese;

- Comumente utilizada em produtos de lacticínios tais como sorvetes, queijos cremosos

como também em molhos, geléias, sobremesas e misturada com outros polissacarídeos a

finalidade de evitar a sinerese em géis.

GOMA GUAR (E 412)

Obtenção: É obtida do endosperma moído de sementes de Cyamopis tetragonolobus. Cresce na

India e no Paquistão e algumas partes do sudoeste dos EUA A semente da guar consiste de três

partes: germe, endosperma e casca.

Estrutura: Alto MM.- 220.00. É uma galactomanana, formada por uma cadeia linear de manose

(lig. 1,4) com resíduos de galactose como cadeia lateral, na proporção de uma unidade de

galactose para duas de manose.

Características:

- Não forma gel;

- atua como espessante e estabilizantes;

- forma soluções altamente viscosas quando tratada em água fria;

- é instável a ph muito baixo;

- baixa concentração confere cremosidade;

- sob condições normais exibe excelentes propriedades gelo-degelo;

- hidrata rapidamente em água fria - formando soluções altamente viscosas.

Uso:

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- Sobremesas geladas;

- Produtos de lacticínios;

- Molhos;

- Sopas;

- Produtos de panificação;

- Outros.

Em combinação com outros hidrocolóides como carragena ou jataí é utilizada para prevenir a

formação de cristais durante ciclos de congelamento/descongelamento, conferindo estrutura

cremosa e macia ao produto.

GOMA TARA (E 417)

Figura 17. Semente de goma tara.

Fonte:

Originária do endosperma da semente da árvore peruana Tara (Caesalpinea spinoza) da família

das Caesalpinaceae leguminosas., similar à caroba, da qual se extrai o LBG, trata-se de um

polissacarídeo composto de manose e galactose. A planta de Tara é uma leguminosa é robusta e

resistente à seca e chega a 2 a 5 m de altura.

Uma vantagem da Tara é seu sinergismo com outras gomas, como xantana, carragena e a ágar-

ágar. A interação com a xantana, por exemplo, permite a formação de um gel elástico, forte e

termicamente reversível,. Um blend entre tara e xantana pode substituir uma tradicional mistura

feita com a LBG com vantagem: a gelificação fica até três vezes mais potente.

Estrutura

Polissacarídio, constituído por unidades de galactose e manose, unidos por ligações glicosídicos

(galactomananos). O componente principal consiste em uma cadeia linear de unidades de (1-

>4)--D-manopiranose com unidades de -D-galactopiranose com ligações (1->6). A proporção

entre manose e galactose é de 3:1.

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Propriedades: Evita as reações indesejáveis de sinerese e outras alterações, é considerado um substituto ou

complemento outras gomas. Tem uma grande capacidade de absorção de água em água fria se

dispersa lentamente; quando é aquecido se Solúvel em água al 60% a 25ºC, alcançando total

solubilidade a 98ºC

Viscosidade: A viscosidade de dispersões ou soluções de goma de tara depende da temperatura,

tempo, concentração, pH, velocidade de agitação e tamanho da partícula do pó.

Uso: Goma de Tara se usa principalmente para espessar soluções aquosas e para controlar a

mobilidade de materiais dispersados ou dissolvidos.

- Produtos lácteos: leite condensado, em pó, gelados, iogurte, queijo;

- Confeitaria: doces, fruta confeitada, caramelo, etc;

- Alimentos dietéticos: panificação, cremes etc;

- Molhos para salada: maionese, ketchup, molhos, etc;

- Cereais: cereais matinais;

- Bebidas: sucos, néctares de fruta, etc;

- Produtos cárneos: embutidos, etc;

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1.5. REAÇÃO DE MAILLARD

Na indústria de alimentos 3 principais reações relacionadas com o escurecimento são destacadas

- Escurecimento Enzimático;

- Escurecimento Não Enzimático;

- Caramelização.

ESCURECIMENTO ENZIMÁTICO

As enzimas como a Polifenol Oxidase, 1,2 benzonodiol, oxigênio óxido redutase (tironase),

polifenol oxidades, catecol, catalisam das importantes e diferentes reações utilizando como

substrato um grande número de fenóis.

Exemplos:

- Não desejável: em produtos como batatas, maças, bananas;

- Desejável: em chá preto, café.

A reação pode ser inibida por:

- Branqueamento;

- Sulfito de sódio, ácido ascórbico.

CARAMELIZAÇÃO

A reação de caramelização envolve a degradação de açúcar em ausência de AA ou proteínas,

ocorre somente pelo efeito da temperatura.

A reação é essencialmente iônica podendo se catalisada por ácido ou base.

ESCURECIMENTO NÃO ENZIMÁTICO – REAÇÃO DE MAILLARD

Uma das mais importantes reações dos alimentos. Tem um papel importante quanto a

pigmentação e numerosos produtos responsáveis por sabor e odor dos alimentos elaborados.

Efeitos indesejáveis:

- Aparecimento de cor escura;

- Odores estranhos. 3

Exemplos:

- alimentos líquidos (leite, suco de frutas...);

- alimentos desidratados (ovos, leite, frutas...);

- animais marinhos (ricos em ribose).

Efeitos desejáveis:

- Cor e aroma que caracterizam numerosos alimentos.

Exemplos: pão, batata frita, carnes assadas, cereais tratados com calor, “corn flakes”, café,

cerveja, chocolate.

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Alterações nos alimentos:

- Cor;

- Aroma;

- propriedades funcionais;

- diminui o valor nutricional (perdas dos aminoácidos: lisina, arginina, histidina e triptodono;

diminui a digestibilidade protéica);

- formação de compostos tóxicos.

Reação estudada a mais de 100 anos os produtos podem variar de acordo com o caminho da

reação. A figura 18 mostra os principais caminhos da reação.

Figura 18. Reação de Maillard

REAÇÃO DE MAILLARD

Açúcar redutor + aminoácido

(Reação de Maillard, 1912)

N-glicosilamina ou N-frutosilamina

Rearranjo de Amadori - Furfural - 5-hidroxifurfural

REDUTONAS E DE-HIDROREDUTONAS

Degradação de Strecker

Aldeídos + alfa-amino-cetonas

Acetoína

herociclização

Piridinas Tiazóis Pirazinas Pirrois Oxazóis Imidazóis AROMAS

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a) Etapas da reação

A primeira etapa é uma simples condensação entre o grupo amino não ionizado e o grupo

carbonílico de um açúcar redutor. N-glicosilamina (produto da condensação), perde rapidamente

uma molécula de água, sendo convertida para uma base de Schiff instável.

Degradação de Strecker – compostos dicarboxílicos reagem com o grupo amino de um aa.

Constam de uma série de reações, todavia não completamente elucidadas. Entre as aceitas

temos.

1. Formação de glicosaminas via base de Schiff entre o grupo carbonilo de açúcar redutor e

grupo amino de uma amina.

Reação reversível, catalisada por ácido, sendo favorecida por um conteúdo baixo de água.

2. Reorganização de Amadori.

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b) Reações secundárias

Duas vias de degradação (enolização 1,2 e 1,3) proporcionam compostos dicarbonílicos que são

intermediários chaves para reações subseqüentes e degradações de grande importância para os

atributos característicos dos alimentos.

Reação com Sulfito e bissulfito

O escurecimento não enzimático pode ser inibido diante a reação de produtos intermediários,

como os carbonilos α β insaturados com sulfito para formar ácidos sulfônicos estáveis.

Para inibir a reação de Maillard nos alimentos pode ser utilizado dióxido de enxofre.

A pH não inferior a 6 o grupo hidroxilo do C4 da forma enólica da 3 desoxiglicosulose pode ser

recolocado por bissulfito com possível inversão. A cetona α β insaturada como 3-en-glicosulona,

reage com bissulfito por adição, dando o mesmo produto 3,4 didexoxi-4-sulfo-D-glicosulosa.

Degradação de Strecker

Compostos dicarbonilo formados na reação de Maillard com o grupo α amino de um aminoácido

para dar base de Schiff. Sua forma enólica é um aminoácido que se descarboxila facilmente para

dar o enaminol.

O enaminol sofre autocondensação a polímeros escuros, ou hidrólise para dar amina ou aldeído.

O aldeído formado tem um átomo de carbono a menos que o aminoácido original. Os aldeídos

derivados dessa reação de Strecker são compostos com importantes repercussões sobre o sabor e

aroma dos alimentos.

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Formação de Melanoidinas

As melanoidinas são resultado da polimerização dos compostos carbonilos não saturados

formados pela reação de Maillard com as aminas.

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c) Fatores que afetam a velocidade a reação de maillard.

- Temperatura;

- pH;

- atividade de água;

- natureza do carboidrato;

- natureza do aminoácido;

- catalisadores.