ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA QUMICA

Disciplina: Qumica Orgnica e Bioqumica Experimental

EXPERINCIA N5: DETERMINAO DA CONCENTRAO DE ACARES EM SUCOS DE FRUTAS

Data da realizao do experimento: 10/04/2012 Turma: EQM_T01 Prof. Responsvel: Msc. Geverson Faanha da Silva Uso do Professor Uso do Professor Uso do Professor Nota do grupo

Aluno: Dayvison Coelho dos Reis Aluno: Sarah Caroline Souza Costa Aluno: Alfredo Santarem Alexandrino

Manaus, AM

2012

1. INTRODUO A glucose, frutose e sacarose, acares solveis que fazem parte de um grande nmero de alimentos, apresentam caractersticas estruturais que possibilitam a sua determinao qualitativa e quantitativa. Os acares mais simples designam-se monossacardeos. Entre estes destaca-se a glicose ou glucose, a frutose e a galactose.Os monossacardeos so polilcoois que contm um grupo aldedo ou um grupo cetona. Os mais importantes so os que contm 6 tomos de carbono.Os monossacardeos podem existir agrupados, originando molculas maiores, como a sacarose e a lactose (dissacardeos) ou ainda em molculas muito maiores, como a celulose, o amido e o glicognio. Estes ltimos, devido ao seu tamanho so denominados por polissacardeos (1). A frutose um monossacardio, pois composta por seis tomos de carbono unidos em ligaes covalentes simples, apresentando grupamentos hidroxila, formados por hidrognio e oxignio e um grupamento carbonila, formado por ligao dupla entre o carbono e o oxignio. A posio desse grupamento que determinar, aps a hidrlise do monossacardio, se ele dar origem cetona ou aldedo. A frutose, contendo o grupamento carbonila no final da cadeia, quando hidrolisada, fornecer cetona, e ser denominada cetohexose (2).

Assim como a glucose, a frutose tambm se apresenta em duas formas: cadeias abertas (acclicas) e cadeias fechadas (hemiacetal) (2). As vantagens da utilizao da frutose so o aumento da absoro de ferro em crianas (3) e a tolerncia por indivduos diabticos. Por esse motivo, a frutose vem sendo recomendada como adoante alternativo para diabticos, pois promove a diminuio no nvel de glicose plasmtica e, diferentemente da glicose, pode ser metabolizada independentemente da insulina. A grande aplicao da frutose est na indstria alimentcia, contudo h aplicaes fora do contexto alimentar, que correspondem a produo de hidroximetilfurfural e cido levulnico (4).

Dissacardeos

so

cadeias

orgnicas

constitudas

por

duas

unidades

de monossacardeos unidos por uma ligao glicosdica. Tpica desta classe a sacarose, ou acar de cana, a qual consiste de dois acares, D-glicose e D-futose, cada uma com seis tomos de carbono unidas covalentemente entre si. A sacarose, possui intenso sabor doce. Sendo, esse dissacardeo, extremamente importante em funo da freqncia e quantidade com que encontrado na natureza, bem como pelo seu papel na alimentao humana (5).

Molcula de Sacarose O acar comum como conhecido a sacarose, composto de molculas de glicose e frutose. Se aquecermos o acar na presena de gua ocorrer a reao qumica chamada hidrlise (5).

Equao do processo:

C12H22O11(sacarose) + H2O(gua) = C6H12O6 (glicose) + C6H12O6 (frutose) O procedimento provoca a quebra da sacarose em dois acares que formam a sua molcula: glicose e frutose. Quando esta reao ocorre com a adio de um cido, surge uma espcie de xarope que foi batizado de acar invertido. O termo "invertido" decorre de uma caracterstica fsica da sacarose: ela inverte o plano da luz polarizada quando submetida anlise no aparelho polarmetro (aparelho ptico que permite identificar se uma substncia possui poder rotatrio e se dextrgira ou levgira) (5). H muitos anos o estudo da sacarose como matria-prima para a produo de insumos para a indstria qumica e a produo de novos derivados com maior valor agregado tem despertado o interesse dos pesquisadores e de polticas especficas para este setor. Esse ramo da qumica to importante que passou a ser conhecido como sucroqumica, que entendida como

o ramo da cincia e da tecnologia cujo objetivo acrescentar ao mercado novas utilizaes da sacarose e seus derivados, seja por processos de transformaes radicais na estrutura carbnica ou por processos que envolvem modificaes nos grupos hidroxila (6).

Mtodos de Determinao de Acares Entre os vrios mtodos quantitativos disponveis para determinao de acares totais e de acares redutores esto: Musson-Walker; Lane-Eynon; Somogy e Nelson; mtodos cromatogrficos e mtodos pticos (7). a) Musson-Walker: mtodo gravimtrico baseado na reduo e precipitao decobre pelos grupos redutores dos acares. Com o valor da massa de Cu2O obtido na reduo recorrese a tabela de Hammond e se retira o valor da massado acar correspondente. b) Lane-Eynon: mtodo que utiliza a titulao e tambm est baseado na reduo de cobre pelos grupos redutores dos acares. c) Somogy e Nelson: mtodo que utiliza a microtitulao e tambm est baseado na reduo do cobre. d) Mtodos Cromatogrficos: papel, camada delgada, coluna, gasosa e cromatografia lquida de alta eficincia e) Mtodos pticos: Refratometria, Polarimetria e Densimetria

Refratometria O fundamento da refratometria bem simples. Quando uma luz penetra num liquido ela muda de direo; isto chamado de refrao. O ngulo de refrao, medido em graus, indica mudana de direo do feixe de luz. Um refratmetro obtm e transforma os ngulos de refrao em valores de ndices de refrao (nD). O refratmetro um instrumento simples que pode ser usado para medir concentraes de solues aquosas, consumindo apenas umas poucas gotas da soluo. Sua aplicao estendese pelas reas de alimentos, agricultura, qumica e em industrias de manufaturados. O ndice de refrao uma propriedade fsica importante de slidos, lquidos e gases. A medida de ndice de refrao pode ser usada para determinar a concentrao de uma soluo pois o ndice de refrao dela varia com a concentrao.

A escala Brix calibrada pelo nmero de gramas de acar contidos em 100 g de soluo. Quando se mede o ndice de refrao de uma soluo de acar, a leitura em percentagem de Brix deve combinar com a concentrao real de acar na soluo. As escalas em percentagem de Brix, apresenta as concentraes percentuais dos slidos solveis contidos em uma amostra (soluo com gua). Os slidos solveis contidos o total de todos os slidos dissolvidos na gua, comeando com acar, sais, protenas, cidos, etc.. A leitura do valor medido a soma total desses (8).

2. OBJETIVO

2.1) Objetivo Geral - Determinar teor de sacarose e frutose atravs de construo de curva analtica

2.2) Objetivo Especfico -Construir curvas analticas, determinado pelo ndices refraes em funo das concentraes, para sacarose e frutose; -identificar teores aucare de refrigerantes (Coca-cola e Fanta laranja), suco natural de laranja, nctar de caixa (Uva e Laranja) e fruta Uva; -Identificar as 6 substncias desconhecidas como sacarose ou frutose com as suas respectivas concentraes; -Operar o equipamento Refratmetro Abbe.

3. MATERIAIS E MTODOS

3.1) Materiais 1. Refratmetro Abb; 2. Vidro de relgio (1); 3. Esptula (1); 4. Bales volumtricos 100+0,08 ml (6); 5. Conta gotas (7); 6. Bquer de 50 ml (5); 7. Balana Analtica 250+0,0001g; 8. Rolo de leno macio; 9. Pipeta de 1+0,006ml (1); 10. Pisseta com gua destilada (1). 3.2) Amostras Analisadas 1. Sacarose (C12H22O11); 2. Frutose (C6H12O6);

3. gua destilada; 4. Refrigerante: Coca-cola e Fanta Laranja; 5. Nctares de caixas: Uva e Laranja; 6. Suco Natural: Laranja; 7. Fruta: Uva; 8. Amostras desconhecias (6).

3.3 Procedimentos Experimentais

3.3.1) Curva Analtica

Foram preparadas cinco solues para as amostras de sacarose e frutose com as seguintes concentraes ao qual foi feita uma soluo me de 25 % (2,5g), em um volume de 10,0ml em seguida utilizou-se desta soluo para as concentraes restantes de 20, 15, 10 e 5% para um volume de 1,0ml, de acordo com frmula 01. Frmula 01: C1V1=C2V2 Aps a realizao das 5 concentraes diferentes, os valores dos ndices de refrao das amostras foram lidas determinada por Refratmetro do tipo Abb, com a colocao de duas a trs gotas, com auxlio de um conta-gotas, o ndice foi lido aps a i n t e r s e c a o d a l i n h a d e s e p a r a o d a s z o n a s c l a r a e escura com o centro do reticulado (centralizao do ponto X), aps a cada leitura o compartimento de amostra foi limpo com gua destilada e leno de papel. Com ndices adquiridos realizou-se a leitura da gua pura, ou seja, obtendo-se 6 pontos para a construo da curva analtica para a sacarose e frutose. Os resultados foram anotados para construo do grfico com o objetivo de se obter a equao geral da reta.

3.3.2) Leitura das Amostras

As leituras das 6 amostras desconhecidas (Foto 01), refrigerantes (Coca-cola e Fanta laranja) (Foto 02), suco natural de laranja (Foto 03), nctar de caixa (Uva e Laranja) (Foto 04) e fruta Uva foram lidas pelo mesmo procedimento descrito anteriormente, os resultados do ndice de refrao, temperatura e brix foram anotados para o clculo de teor em porcentagem.

Foto 01: Amostras desconhecidas

Foto 03: Suco de natural de Laranja

Foto 02: Amostras de refrigerantes

Foto 04: Nctares de caixa:Laranja e Uva

4. RESULTADOS E DISCUSSO O ndice de refrao uma propriedade fsica importante de slidos, lquidos e gases e este varia de acordo com a concentrao de uma substancia em um destes estados fsicos (9). O ndice de refrao til na caracterizao e identificao de lquidos ou para indicar a pureza destes liquidos. Este ndice definido como sendo a razo entre a velocidade da luz no vcuo e na substncia analisada, ou seja, quando um feixe de luz se desloca em um meio homogneo e incide sobre a superfcie de outro meio, este ser refratado e mudar de direo em relao trajetria original. Este fenmeno regido pela lei da refrao onde a relao do seno do ngulo de incidncia para o ngulo de refrao sempre uma constante (9).

3.3.3) Correo do ndice de refrao e grau Brix com a temperatura

Antes da construo da curva analtica, precisou-se fazer a correo dos ndices de refrao e do Brix atravs de tabela (01) e equaes (01). Tabela 01 - Correo do teor de slidos solveis totais (SST) para a temperatura de 20C

TEMPERATURA (C) SUBTRAIR 15 0,39 16 0,31 17 0,23 18 0,16 19 0,08 20 0,0 ADICIONAR 21 0,08 22 0,16 23 0,24 24 0,32 25 0,40 26 0,48 27 0,56 28 0,64

Utilizou-se a frmula abaixo para calcular o ndice de refrao a 20 C a partir do valor medido na temperatura do laboratrio (10), de acordo a equao 01 abaixo:

nd 20 = nd t + 0.00045 (t - 20) nd 20 = ndice de refrao a 20 C nd t = ndice de refrao medido a temperatura (t) do laboratrio t = temperatura no momento da medida A aplicao da refratometria para medir o teor de slidos solveis de aucares, reside no fato de que para uma mesma concentrao os ndices de refrao so aproximadamente iguais, permitindo ento a determinao indireta. As tabelas relacionando Brix com o ndice de refrao foram normalizadas pelo ICUMSA em 1974 (Rosenbruch & Emmerich) e a equao usada apresentada abaixo: (9) Brix = 0,0087 + 699,82353 (n20D 1,3330) 1801,9215 (n20D 1,3330)2 + 4696,422 (n20D 1,3330) 3 6427,26 (n20D 1,3330)4 Onde: 1,3330 = ndice de refrao da gua destilada a 20C.

3.3.4) Plotagem do grfico: ndice refrao em relao a concentraesForam realizadas a construo das curvas de sacarose e frutose, atravs dos resultados obtidos em uma tabela.

Tabela 02: Dados obtidos para a curva analticaSacarose BRIX C 0 4,1 9,4 13,3 17,5 21,7 IR T (C) IR 20 C 1,3323 25,8 1,33491 1,339 25,8 1,34161 1,3469 25,7 1,349465 1,3529 25,7 1,355465 1,3597 25,8 1,36231 1,3667 25,7 1,369265 Frutose Concentrao (%) 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

BRIX 0 5,7 12,1 17,7 24 24,9

IR 1,3323 1,3413 1,3511 1,3601 1,3706 1,3777

Concentrao T (C) IR 20 C (%) 0,0 25,8 1,33491 5,0 25,7 1,343865 10,0 25,7 1,353665 15,0 25,7 1,362665 20,0 25,7 1,373165 25,0 25,8 1,38031

O grfico 01 exibe a curva analtica e a equao da reta que ilustram a relao entre o ndice de refrao (eixo de ordenadas) e concentrao de sacarose (eixo da abscissas).

Curva Analtica-Sacarose1.375 1.37 1.365 1.36 1.355 1.35 1.345 1.34 1.335 1.33 0 5 10 15 Sacarose (%) 20 IR-ndice de Refrao

y = 0.0014x + 1.335 R = 0.9992

25

30

Grfico 01: Curva analtica-Sacarose

A curva analtica obtida tem a seguinte equao:y= 0,0014x + 1,335, equao 02

Onde: y= ndice de refrao e x = Frao molar

Isolando x da na equao obtm-se a seguinte expresso: x = y - 1,335 0,0014 O coeficiente de correlao (R2) da funo igual a 0,9992, que um valor bastante aceitvel o que demonstra a aplicabilidade da curva analtica. As concentraes a serem analisadas devem ser calculados isolando-se a abscissa x da equao 02, na qual devem ser substitudos os valores dos ndices de refrao das diferentes amostras.

Curva Analtica-Frutose1.39 IR-ndice de Refrao 1.38 1.37 1.36 1.35 1.34 1.33 0 5 10 15 Frutose (%) 20

y = 0.0019x + 1.335 R = 0.9984

25

30

Grfico 02: Curva analtica-Frutose A curva analtica obtida tem a seguinte equao:y = 0,0019x + 1,335, equao 03

Onde: y= ndice de refrao x= Frao molar Isolando x da na equao obtm-se a seguinte expresso: x=y-1,335 0,0019

O coeficiente de correlao (R2) da funo igual a 0,9992, que um valor bastante aceitvel o que demonstra a aplicabilidade da curva analtica. As concentraes a serem analisadas devem ser calculados isolando-se a abscissa x da equao 03, na qual devem ser substitudos os valores dos ndices de refrao das diferentes amostras. Obtendo-se as equaes de concentrao, adquiriu-se as concentrao das amostras aps a correo de temperatura (Tabela 03), tanto para sacarose e frutose constituindo um valor terico.Sacarose x=(y-1,335)/0,0014 Frutose x=(y-1,335)/0,0019

Tabela 03: Dados obtidos das amostras conhecidas com a devida correoAmostras 1-Suco natural de Laranja 2-Suco de Uva de caixa 3-Suco de Laranja de caixa 4-Fruta de Uva 5-Refrigerante Fanta 6-Refrigerante Coca IR 1,3444 1,3568 1,3503 1,3553 1,3464 1,3478 T (C) 24,4 24,5 24,6 25 24,1 24,8 IR 20 C 1,34638 1,358825 1,35237 1,35755 1,348245 1,34996 BRIX 7,8 15,7 11,6 14,8 9,1 10 BRIX(%)20C 8.12 16.02 11,92 15,12 9,42 10,32

O ndice de refrao de uma soluo de sacarose uma medida de teor de sacarose e o seu conceito estendido para indicar slidos solveis ou Brix em solues impuras este procedimento denominado Brix refratomtrico. As escalas em percentagem de Brix apresentam as concentraes percentuais dos slidos solveis contidos em uma amostra (soluo com gua). Os slidos solveis contidos em uma soluo o total de todos os slidos dissolvidos na gua, comeando com acar, sais, protenas, cidos, etc. (9).

Tabela 04: Teor de concentrao de aucares em percentagemAmostras 1-Suco natural de Laranja 2-Suco de Uva de caixa 3-Suco de Laranja de caixa 4-Fruta de Uva 5-Refrigerante Fanta 6-Refrigerante Coca IR 20 C 1,34638 1,358825 1,35237 1,35755 1,348245 1,34996 Sacarose (%) 8,128571 17,01786 12,40714 16,10714 9,460714 10,68571 Frutose (%) 5,989474 12,53947 9,142105 11,86842 6,971053 7,873684

Os acares que so capazes de reduzir sais de cobre e de prata em solues alcalinas so conhecidos como acares redutores, assim todos os monossacardeos so redutores. A sacarose juntamente com a glicose e a frutose formam um conjunto chamado de aucares invertidos tambm redutores encontrados nos refrigerantes, importante na anlise da qualidade desse produto (11). Os acares representam os constituintes energticos do suco de uva. A quantidade de acar do suco de uva depende da cultivar e do nvel de maturao da uva. No entanto, a legislao brasileira estabelece um mnimo de 14 Brix. Os dois principais acares presentes no suco de uva so a glicose e a frutose em propores aproximadamente iguais. Esses acares so glicdios simples, facilmente assimilveis pelo organismo humano (12). Os valores obtidos na tabela 03 em relao ao valor do brix das amostras deram bastantes prximos aos valores calculados na tabela 05. Tabela 05: Clculos da porcentagem de carboidratosAmostras Suco de Uva de caixa (200ml) Suco de Laranja de caixa (200ml) Refrigerante Coca (350ml) Refrigerante Fanta (250ml) Carboidratos (g) 24 20 37 28 % 12 10 10,57143 11,2 Dados obtidos (%) 15,7 11,6 10 9

As concentraes foram calculadas pela seguinte expresso, obtendo os valore em porcentagem:

Concentrao= massa (g) x100 Volume(ml)

Os dados obtidos foram acima do valor calculado para a porcentagem de carboidratos de acordo com os valores fornecidos nas embalagens, isso se deve devido leitura feita para o Brix analisar a concentrao totais de solutos . Para os refrigerantes os componentes que podemos encontrar diversos tipos de acares como sacarose, glicose, frutose, lactose, maltose e raramente pentoses. Na anlise de alimentos a identificao do acar ou acares presentes quase sempre depende da natureza do produto.

Tabela 06: Dados das amostras desconhecidasAmostras 1 2 3 4 5 6 IR 1,3398 1,3395 1,3422 1,3434 1,3455 1,3462 BRIX T (C) 4,4 23,5 4,5 23,8 6,3 23,8 7,1 23,9 8,5 24 8,9 24,1 DESCONHECIDAS BRIX 20C IR 20 C Sacarose(%) 4,72 1,3414 4,55 4,82 1,3412 4,44 6,62 1,3439 6,36 7,42 1,3451 7,25 8,82 1,3473 8,79 9,22 1,3480 9,32 Frutose (%) 3,35 3,29 4,69 5,34 6,47 6,87

Conforme a tabela 06, as solues obtidas nas amostras 1 e 2 apresentaram um valor aproximado quanto as concentraes, de 4,72% e 4,82%, nas solues 3 e 4 constituram um valor de 6,62% e 7,42% e para as ultima amostras obteve-se valores de 8,82% e 9,22%. Os dados foram apresentados pelo valor do Brix que representa com a quantidade de soluto dissolvido em um solvente, de acordo com o obtido no foi possvel verificao da substncia contida nas amostras, devido os valores dos Brix estarem prximos no podendo-se aferir literatura.

5. CONCLUSO Os objetivos desta experincia, enunciados no comeo deste relatrio, foram parcialmente satisfeitos. Tendo apenas um nico problema na identificao das substncia, que no se pode afirmar a presena de sacarose ou frutose atravs da relao Brix (concentrao de soluto) com ndice de refrao. A metodologia para determinao da concentrao de acares via refratometria Brix apresentou-se valida para amostras que contenham suas substncias solidas dissolvidas em sua em sua maior quantidade em um tipo de acar o que corresponderia em concentrao obtida no grau Brix. Dentre as amostras coletadas foi possvel avaliar a presena do tipo acar, assim como a quantidade presente. Para as anlise das outras amostras foi possvel a verificao de solutos e a quantidade de sacarose e frutose, por conter os dois tipos de aucares. A porcentagem de soluto para os refrigerantes nctares apresentaram valores maiores, isso se deve pela presena de outros tipos de solutos contidos nas amostras. Faz-se necessria a avaliao destes produtos, pois so consumidos em grande escala, buscando com isso um controle da qualidade e o enquadramento em normas regulamentadoras para informaes descritas nos rtulos dos mesmos.

6. REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS (1) Cristina Czelusniak, Determinao de Acares Redutores e Totais em alimentos. Comparao entre Mtodo Colorimtrico e Titulomtrico, Disponvel em: http://www.revistas2.uepg.br/index.php/exatas/article/viewFile/772/677, acessado em abril de 2012. (2) NELSON, K. Y; LEHNINGER, A. L. Princpios de bioqumica. 3.ed. So Paulo: Sarvier;2000. (3) PESSOA, J. R. A.; VITOLO, M. Inulinase from kluyveromyces marxianus: culture medium composition and enzyme extraction. Brazilian Journal of Chemical Engineering,1999. (4) PESSONI, R. A. B.; OLMEDO, P. M. O.; CLEMENTE FILHA, A.C., FIQUEIREDORIBEIRO, R. C. L. Produo de concentrados de frutose por inulinases de Penicillium janczewskii e atividade sobre o nvel de glicose plasmtica em ratos diabticos. Cincia e Tecnologia de Alimentos, Campinas, 2004. (5) MOURA, M. R. L. Apostila de Carboidratos, Rio de Janeiro RJ, 2006. (6) FERREIRA, V.F.; ROCHA, D. .; SILVA F. C., Potencialidades e oportunidades na qumica da sacarose e outros acares. Quimica Nova, Vol. 32, 2009. (7) FERNANDA, C. N. Curvas Padres de Acares Solveis Totais (Mtodo de Antrona), Acares Redutores (Mtodo de DNS), Aminocidos (Mtodo de Ninhidrina)e Protenas (Mtodo de Bradford), disponvel em: http://www.dbi.ufla.br/ledson/lbmp/lbmp2007/Grupo_Joyce/Curvaspadrao.pdf acessado em abril de 2012. (8) RAFAEL, R. M, Refratometria. Disponvel em: http://www.fapepi.pi.gov.br/novafapepi/ciencia/documentos/REFRAT%D4METRO.PDF acessado em abril de 2012. (9) SOARES, A; BRAGA, A; COSTA, C; SILAS, G. Disponvel em: www1.univap.br/spilling/FQE2/FQE2_EXP11_Refratometria.pdf. acessado em abril de 2012. (10) NACHTIGAL, J. C; FACHINELLO, J. C. Parmetros para determinao do ponto de colheita. Disponvel em: http://www.cpact.embrapa.br/publicacoes/download/livro/fruticultura_fundamentos_pratica/12.2. htm, acessado em abril de 2012. (11) DEMIATE,I.M. Determinao de acares redutores e totais em alimentos. Comparao entre os mtodos colorimtrico e titulomtrico. Cincias exatas e da terra, C. Agrrias e Engenheiras, 2002. (12) RISSON, L. A; MENEGUZZO J. Suco de Uva, Embrapa Informao Tecnolgica Braslia, DF, 1 EDIO, 2007.

7. ANEXO 7.1) Questionrio 1. O mtodo e eficiente para determinar qual o tipo de acar que esta presente na amostra. Explique A refratometria Brix no e suficiente para se determinar a concentrao de cada tipo de acar presente na soluo, pois ela analisa de forma genrica a concentrao de slidos solveis totais que pode incluir ou no os aucares. A proporcionalidade das velocidades da luz no vcuo e no meio em estudo tem relao apenas com a quantidade desses slidos, ou seja, no h como se determinar outra propriedade intrnseca de cada acar ou soluto.

2. Existe dependncia do ndice de refrao e grau Brix com a temperatura. Explique Sim, a temperatura influencia na grau de agitao das molculas da soluo,caracterizada pela elevao de sua energia cintica,este aumento de desordem dificulta a permanncia de ligaes intermoleculares da soluo, facilitando com isso, a propagao da luz refratada,aumentando sua velocidade.como o ndice de refrao e calculado com a razo das velocidades do vcuo e a velocidade do meio , e o grau Brix possuem estas dependncias, a temperatura possue influencia nas leituras das concentraes. O que nos remete a as correes pr-estabelecidas empiricamente.