QUÍMICA DOS ALIMENTOS

Umidade em alimentos

Teor de umidade: quantidade de água

presente no alimento (livre, adsorvida, ligada).

Teor de sólidos totais: todos os constituintes exceto a água

%ST = 100 - %U

Importância da determinação umidade

Preservação de produtos:

Ex: frutas e vegetais desidratados, grãos e cereais, leite em pó.

Processamento:

Ex: geleias e doces, produtos de trigo.

Embalagem:

Ex: leite e sucos concentrados, produtos desidratados.

Padrão de identidade de produtos:

Ex: queijos, produtos cárneos, cereais, etc.

Calculo do valor nutricional.

Teor de umidade de alguns alimentos

ALIMENTOS % DE UMIDADE

Produtos lácteos fluidos

Leite em pó

Queijos

Manteiga

Creme de leite

Sorvetes

Margarinas e maionese

Frutas

Hortaliças

Carnes e peixes

Cereais

Macarrão

Pão e outros produtos de padaria

87-91

4

40-75

15

60-70

65

15

65-95

85

50-70

<10

9

35-45

Parâmetros estabelecidos para umidade em alguns alimentos

Produto Parâmetros para

umidade (g/100g) Regulamento técnico

pertinente (PIQ)

Café torrado e moído

< 5,0

RDC nº 277/2005, Anvisa

Produtos de frutas secas ou desidratadas

< 25,0 RDC nº 272/2005, Anvisa

Leite em pó integral < 3,5

Portaria nº 369/1997, MAPA

Lingüiça fresca

< 70,0

Instrução normativa nº 04/2000, MAPA

Lentilha

< 14,0

Portaria nº 65/1993, MAPA

Farinhas, amidos, cereais e farelos < 15,0

RDC nº 263/2005, Anvisa

Tipos de métodos Métodos diretos: • a água é removida e quantificada; • princípios físicos e físico-químicos; Exemplos: gravimétricos (secagem), destilação azeotrópica, titulação de Karl-Fischer, cromatografia gasosa, refratometria. Métodos indiretos: • a água não é removida; • a água é quantificada por parâmetros que se modificam em função do teor de água; Exemplos: condutividade, espectroscopia (infravermelho e ressonância magnética nuclear).

Métodos físicos

Ressonância nuclear magnética.

Espectroscopia no infravermelho próximo.

Índice de refração.

Densidade.

Crioscopia.

Condutividade elétrica.

RMN

NIR REFRATÔMETRO

CRIOSCÓPIO

Métodos de secagem em estufa

SIMPLES

Com circulação de ar

á vácuo

Secagem em estufa – recipientes para amostras

Pesa-filtro Pesa-filtro

Cápsula de porcelana Cápsula de alumínio

Exemplo – Determinação da umidade em queijo por secagem em estufa

Outros métodos por secagem

Cinzas e Minerais

Cinza é o resíduo inorgânico que permanece após a queima da matéria orgânica, que é transformada em CO2, H2O e NO2.;

As vezes as cinzas não têm a mesma composição que a matéria mineral originalmente presente no alimento, devido a:

perdas por volatilização. Exemplos: • Hg de 100 a 550 °C, Cd > 450 °C, Zn e Pb de 300 a 1000 °C interações entre constituintes da amostra

Cinzas e Minerais

Constituição das cinzas:

• grandes quantidades de Na, K, Ca e Mg;

• pequenas quantidades de Al, Fe, Cu, Mn e Zn;

• quantidades traços de As, I, F e outros.

• Os elementos se encontram nas cinzas nas formas de óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos e cloretos, dependendo das condições de incineração e da composição do alimento.

Teor de cinzas de alguns alimentos

Produto % de sais minerais

Leite 0,7 - 6,0

Queijo 3,0

Cereais 0,3 a 3,3

Ossos 17

Carne e produtos cárneos 0,5 a 6,7

Carne + Ossos 5 - 6

Frutas frescas 0,3 a 2,1

Hortaliças frescas 0,4 a 2,1

Peixes e produtos marinhos 1,2 a 3,9

Óleos e gorduras vegetais 0,0

Manteiga e margarina 2,5

Aves 1,0 – 1,2

Açúcares e xaropes 0,0 - 1,2

Leguminosas 2,2 a 4,0

Nozes 1,7 a 3,6

Teor de cálcio de alguns alimentos

Alimento Cálcio (mg/100g)

Leite integral 123

Leite desnatado 134

Queijo parmesão 992

sardinha 167

Feijão carioca cru 123

Castanha do Pará 146

Couve manteiga refogada 177

Espinafre cru 98

Ovo de galinha cru 42

Determinação de cinzas e minerais 1. Obtenção das cinzas (totais, alcalinidade, solúveis e insolúveis): • Queima seca; • Queima úmida. 2. Análise elementar: • Titulometria; • Espectrofotometria (colorimetria); • Turbidimetria; • Emissão de chama; • Absorção atômica (chama, forno de grafite, gerador de hidreto); • ICP-OES (Espectrometria de emissão ótica indutivamente acoplada ao plasma).

Necessidade de controle ambiental, de materiais e reagentes, incluindo a água,

devido a possíveis contaminações.

Importância da obtenção das cinzas para determinação dos minerais

Tratamento da amostra depende da complexidade da matriz e do

limite de quantificação a ser atingido; Objetivos: • Degradar e solubilizar a matriz para liberar os metais presentes para

a análise; • Extrair os metais para um solvente mais adequado a técnica de

quantificação; • Concentrar metais que se encontram presentes em baixas

concentrações na matriz; • Separar analitos que possam interferir na quantificação; • Diluir a amostra para o efeito da matriz não ser significativo; • Separar diferentes formas químicas (especiação).

Determinação das Cinzas

Queima Seca Queima Úmida

Queima Seca

Mufla

Cadinho porcelana

Cadinho Platina

Cadinho quartzo

Análise elementar

1. Titulometria: Consiste essencialmente em determinar o volume de uma solução

de concentração conhecida, que se requer para a reação quantitativa com um dado volume de solução da substância em análise.

Exemplo: • Determinação de cloreto, por volumetria, utilizando solução de

nitrato de prata na presença de concentração conhecida.

NaCl + AgNO3 AgCl (s) + NaNO3 (aq)

AgNO3 + K2CrO4

Ag2CrO4 (s) + 2 KNO3 (aq)

Determinação de cloretos em alimentos

Absorção Atômica

Lâmpada de catodo oco

CARBOIDRATOS

Introdução

• São macronutrientes cujos maiores

representantes pertencem ao reino

vegetal, seja na forma de carboidrato

complexo (amido e/ou celulose) ou na

forma de açúcar (dissacarídeos) como a

sacarose, além da glicose e da frutose, os

monossacarídeos mais comuns da dieta.

Introdução

Suas funções principais nos seres vivos são:

energética (oxidação de glicose)

reserva alimentar (amido e glicogênio)

estrutural (celulose e quitina)

genética (pentoses fazem parte do DNA e

RNA)

Fonte primária de energia para o organismo - liberação de energia química para a formação de ATP

Monossacarídeos

Tabela 1. Fontes e papel nutricional dos principais monossacarídeos

Monossacarídeos Fonte Função

D-ribose Formado nos processos

metabólicos

Componente dos ácidos nucléicos e

coenzimas ácido ribonucléico

(RNA), flavoproteínas

D-glicose Sucos de frutas, hidrólise do

açúcar, cana-de-açúcar, maltose e

lactose

“açúcar” dos corpo: fluidos

sangüíneos e dos tecidos;

combustível celular

D-frutose Frutas, sucos, mel, hidrólise da

sacarose da cana-de-açúcar

Transformação para glicose no

fígado e no intestino para servir

como combustível básico do

organismo

D-galactose Hidrólise da lactose (açúcar do

leite)

Mudança para glicose no fígado;

combustível celular; sintetizada na

glândula mamária para produzir

lactose do leite; constituinte dos

glicolípides e glicoproteínas

• Classificação: aldoses e cetoses.

• Propriedades: açúcares são geralmente sólidos cristalinos,

incolores e têm sabor doce.

• São facilmente solúveis em água, e suas soluções são opticamente

ativas.

Oligossacarídeo • São polímeros compostos de resíduos de monossacarídeos unidos

por ligações glicosídicas, em número que variam de duas até,

aproximadamente, dez unidades.

• Entre os oligossacarídeos, os mais importantes são os

dissacarídeos, e entre eles encontram-se a maltose, a celobiose, a

lactose e a sacarose, sendo que apenas os dois últimos são

encontrados livres na natureza; a maltose e a celobiose são obtidas

por hidrólise do amido e celulose, respectivamente.

Oligossacarídeo

Formação da ligação glicosídica entre um carbono anomérico α e o

grupo hidroxila na posição 4, formando uma ligação α-1,4.

Dissacarídeos redutores

MALTOSE:

• É formada quando 2 moléculas de glicose unidas por ligação alfa.

• Elemento básico da estrutura do amido, podendo ser obtida por

hidrólise ácida ou enzimática.

• É hidrolisada pela maltase.

Dissacarídeos redutores LACTOSE: • Açúcar comum do leite • Hidrolisada por -galactosidase - ligação glicosídica em posição • É o menos doce dos dissacarídeos, aproximadamente 1/6 da doçura

da sacarose

Dissacarídeos não redutores

SACAROSE:

• Açúcar de cana ou açúcar de beterraba - fotossíntese

• Dissacarídeo mais importante

• O grupo aldeído da glicose e o cetona da frutose estão envolvidos na ligação glicosídica, por isto a sacarose não é redutora.

• Hidrolisada por -glucosidade e invertase: ligação glicosídica é -D-glucose - -D-frutose

INVERSÃO DA SACAROSE:

• A sacarose é hidrolisada por ácidos diluídos ou enzimas, resultando na reação do “açúcar invertido”.

• Vantagens: O xarope de açúcar invertido reúne:

a elevada solubilidade da frutose à difícil cristalização da glicose, aumentando seu poder edulcorante (sabor doce) e diminuindo os riscos de cristalização (vasto uso na indústria alimentícia).

Polissacarídeos • Macromoléculas naturais ocorrendo em quase todos os organismos

vivos

• Condensação de muitas unidades de monossacarídeos, unidas entre si por ligações glicosídicas

Funções:

• Estrutura das paredes celulares de plantas superiores (celulose, hemicelulose, pectina) ou de animais (quitina, mucopolissacarídeos)

• Reservas metabólicas de plantas (amidos, dextranas) e de animais (glicogênio)

• Protetoras de plantas, devido à sua capacidade de reter grandes quantidades de água.

Amido • A mais importante reserva de nutrição de todas as plantas

• Estrutura do amido: amilose e amilopetina

• Variação de acordo com as espécies vegetais e grau de maturação

• Influenciam a viscosidade e o poder de formação de gel

Amilose:

Corresponde de 15 a 20% da molécula de amido

Macromolécula constituída de 250 a 300 resíduos de D-

glicose, ligadas por pontes glicosídicas α-1,4, que conferem a

molécula uma estrutura helicoidal.

Amido

Amilopectina:

Macromolécula, menos hidrossolúvel que a amilose, constituída

de aproximadamente 1400 resíduos de α-glicose ligadas por

pontes glicosídicas α-1,4, ocorrendo também ligações α-1,6. A

amilopectina constitui, aproximadamente, 80% dos

polissacarídeos existentes no grão de amido

Amido

MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO

Métodos de análise

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

Preparo da amostra

preparo da amostra:

- sólida – moagem

- Remoção de lipídeos e clorofila (geralmente removidos por extração com éter de petróleo).

- Clarificação: Uso de agentes clarificantes (metais pesados), cuja função é de precipitar as substâncias que irão interferir na análise do açúcar como pigmentos solúveis, aminoácidos e proteínas, lipídeos, compostos fenólicos.

Elimina a turbidez (proteína e amido solúvel), que afetam polarimetria e titulação.

Agentes clarificantes: solução de acetato de chumbo, ácido fosfotungístico e ácido tricloroacético, ferricianeto de potássio e sulfato de zinco.

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

Análise de carboidratos – método Fehling

quando um açúcar redutor é tratado por uma solução alcalina, a quente, o açúcar é degradado e alguns dos seus produtos de degradação reduzem os íons cúpricos a um precipitado de óxido cuproso;

soluções de Fehling-Soxhlet.

Análise de carboidratos – método Fehling

Análise de carboidratos – método Fehling

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

2 – Método do ferrocianeto alcalino

• Foi desenvolvido para determinação de açúcares em sangue

(1923) e modificado para alimentos (1929).

• Redução do ferrocianeto por açúcar redutor. Pode titular

diretamente usando azul de metileno (indicador)

• Ou o excesso de iodo é titulado com tiossulfato.

2K3Fe(CN)6 + 2KI 2K4Fe(CN)6 + I2

Fe+3 Fe+2

3- 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

4- Métodos cromatográficos

Açúcares determinados individualmente: separação dos diversos tipos.

Podem isolar, fracionar, identificar e determinar quantativamente.

a) Cromatografia de papel e camada delgada: Servem para isolar e

identificar.

De papel: não dá boa resolução e é demorado.

Camada delgada – tempo de corrida é menor, melhor resolução.

Limitados para identificação quantitativa (vários passos).

b) Cromatografia gasosa: Separação, identificação e determinação de

açúcares.

Carboidratos são pouco voláteis, dificulta o uso da CG.

c) Cromatografia de coluna: extensão predeterminada- secionada em

zonas. Alta capacidade de separação.

Análise de carboidratos - CLAE

5- Métodos físicos

a)Refratometria

refratômetro – mede o índice de refração (quando a radiação eletromagnética passa de um meio para outro ela muda de direção, refrata);

utilizada em alimentos onde a composição é predominantemente de água e açúcar (mel, xarope, geléias, sucos); mede o teor de sólidos solúveis (açúcares totais);

teor de Grau Brix – tabela de conversão (índice de refração – teor de açúcares).

b)Polarimetria

Carboidratos são opticamente ativos- quirais;

Mede a rotação óptica de solução pura de açúcar. Não é destrutivo, rápido e preciso.

5- Métodos físicos

c)Densimentria

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

Análise de carboidratos – método espectrofotométrico

Fibras

São substâncias de origem vegetal, carboidratos (ou derivados dos mesmos) com exceção da lignina e que resistem à ação das enzimas digestivas humanas, chegando intactas ao cólon e aí são parcialmente hidrolisadas e fermentadas pela microbiota bacteriana.

Classificação das fibras

Método Fibra Alimentar

Lipídeos

• Componentes do alimento insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos;

• Característica de solubilidade comum aos lipídeos, preferencialmente a uma característica estrutural. Contudo:

• triacilgliceróis são muito hidrofóbicos;

• mono e digliceróis possuem partes hidrofílicas e hidrofóbicas em suas moléculas, sendo solúveis em solventes pouco polares.

• Triacilgliceróis são a categoria mais prevalente nos alimentos.

•Triacilglicerol

•Éster de glicerol e ácidos palmítico,

oléico e linolênico

Teor de lipídeos de alguns alimentos

Determinação de lipídeos

Tipos de métodos

1. Extração com solvente a quente

• Éter etílico ou éter de petróleo:

• método Soxhlet (processo semi-contínuo);

• método Goldfish (processo contínuo).

2. Extração com misturas de solventes a frio

• Clorofórmio, metanol e água:

• método Bligh-Dyer.

• Clorofórmio e metanol, 2:1:

• Método Folch.

Tipos de métodos

1. Extração de lipídeos ligados a outros componentes:

• hidrólise ácida (métodos Gerber e Babcock);

• hidrólise alcalina (métodos Rose-Gottlieb e Mojonnier –extração com solvente em processos descontínuos ).

2. Métodos instrumentais:

• Cromatográfia gasosa.

Método Soxhlet – Extração com solvente

Método de Gerber – Hidrólise ácida

Cromatografia gasosa – Perfil de ácidos graxos em azeite

• Extração a frio por Bligh-Dyer;

• Metilação com BF3;

• Análise por CG – DIC (detector de ionização em chama)

Perfil de ácidos graxos

Perfil de ácidos graxos

Perfil de ácidos graxos

Proteínas As proteínas são polímeros constituídos por

20 aminoácidos unidos pela ligação peptídica, e tem alto PM;

A ligação peptídica é de natureza covalente, onde o grupamento carboxílica (COOH) é unido ao grupo amina (NH3) com perda de H2O.

Teor de proteína nos alimentos

Análise de proteínas – método Kjeldahl

Análise de proteínas – método Kjeldahl

Análise de proteínas – método Kjeldahl

Análise de proteínas - eletroforese

Análise de proteínas – CLAE/UV