UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DISCIPLINA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS
Carboidratos
Profa. Valéria Terra Crexi
2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO
As reações que provocam
escurecimento nos alimentos podem ser
Oxidativas ou não Oxidativas
2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO
-Escurecimento Oxidativo ou enzimático
reação entre oxigênio e um substrato fenólico catalisado pela enzima polifenoloxidase
Não envolve carboidrato
2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO
-Escurecimento não oxidativo ou não enzimático
muito importante em alimentos
Caramelização e/ou
Reação de Maillard (interação de proteínas com carboidratos)
Mecanismo Requerimento de
Oxigênio
Requerimento de NH
pH ótimo Produto final
Maillard Não Sim > 7,0 Melanoidinas
Caramelização
Não Não 3,0 a 9,0 Caramelo
degradação de ácido ascórbico
Sim Não 3,0<pH<5,0
Melanoidinas
Tabela 1: Mecanismo das reações de escurecimento não enzimático
As reações de escurecimento não enzimático em alimentos estão associadas com aquecimento e armazenamento e podem ser subdivididas em três mecanismos.
2.1 Reação de Caramelização
Caramelização:
Série de reações que ocorre durante o aquecimento de carboidratos que resultam no seu escurecimento
- Degradação de açúcares
Pirólise a temperaturas maiores de 1200C
CARAMELOS (produtos de degradação de alto peso moleculares e escuros)
Caramelos podem ser usados como agentes flavorizantes e corantes
Exemplo:
Sacarose é aquecida em solução com ácido ou sais de amônio para produção de aromas e corantes de caramelo
Usada: refrigerantes tipo “cola” e cervejas
Tipos de pigmentos
Caramelo de cor parda - ∆ solução de sacarose com bissulfito de amônio.
Usos:bebidas ácidas e em xaropes.
Caramelo avermelhado -∆ glicose com sais de amônio.
Usos:em produtos de confeitaria e xaropes.
Caramelo de cor pardo-avermelhada - ∆ açúcar sem sais de amônio.
Usos: cervejas e outras bebidas alcoólicas.
Caramelização da sacarose (a mais importante)
160°C - separação: glicose + frutose.
200°C - 3 fases bem distintas - IDEAL.
1ª) requer cerca 35’ de ∆ - perda de 1 molécula de água/ molécula de sacarose.
2ª) ∆ adicional de 55’ - perda de 8% peso - aparecimento do pigmento CARAMELANO - solúvel em água e sabor amargo.
3ª) ∆ ∆∆ ∆ adicional de mais 55’ - pigmento CARAMELENO - insolúvel em água.
OBS: O ∆ adicional - HUMINA - PM, pigmento escuro, ⇑insolúvel em água, sabor amargo - gosto pouco agradável.(deve-se eviitar)
2.2 Reação de Maillard
Desejável em alimentos:
Confere sabor, aroma e cor
café, pão, bolos
Indesejável em alimentos:
leite em pó, ovos e derivados desidratados
Perda de nutrientes como os aminoácidos
Resultado da reação:
Produtos diferentes que irão conferir sabor e aroma ao alimento.
Escurecimento devido a MELANOIDINAS
Resultado da reação:
Produtos diferentes que irão conferir sabor e aroma ao alimento.
Escurecimento devido a MELANOIDINAS
MELANOIDINAS- polímeros insaturados, e cuja cor é mais intensa quanto maior for seu peso molecular
Cor pode variar de marrom-claro até preto
Reação de Maillard
A reação ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos.
Compreende três fases:
* Inicial
* Intermediária
* Final
Reação de Maillard
•Inicial
Reação inicial ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos, na proporção 1:1
Produtos incolores, sem sabor e aroma
Reações envolvidas:
Condensação EnolizaçãoRearranjo de Amadori ou de Heyns
Reação de Maillard •Inicial Condensação – união de duas moléculas (açúcar redutor e o aminoácido) com perda de água
Reação de Maillard
•Inicial
Bases de Schiff (compostos instáveis)
são isomerizadas formando ALDOSILAMINAS (aldoses) e CETOSILAMINAS (cetoses)
1- Anel se abre e produz ENOL (substância instável)
2- Conforme se movimento a par de elétrons da dupla ligação do enol, um composto será formado
Enolização
•Inicial
Rearranjo de Amadori ou de Heyns
Rearranjo de Amadori
reação catalisada por ácidos e bases
Produto inicial é uma ALDOSE e o produto final uma CETOSE
ALDOSILAMINAS (ALDOSE) – reestruturação interna (Reestruturação de AMADORI) convertendo-se a CETOSAMINAS
•Inicial
Rearranjo de Amadori ou de Heyns
Rearranjo de Heyns
CETOSILAMINAS (CETOSE) convertem-se em ALDOSILAMINAS (ALDOSE AMINA)
Reação ocorre de forma mais lenta que o de Amadori
Reação de Maillard
•Intermediária (degradação de cetosaminas e degradação de Strecker)
a) Degradação de CETOSAMINAS
-Percepção de aromas-Cor torna-se amarela-Desenvolve-se o poder redutor em solução e o pH diminui
Reação de Maillard
•Intermediária
O produto final da fase inicial, uma CETOSESAMINA, pode passar por vários tipos de reações: Entre estas reações temos:
Decomposição de CETOSAMINAS (rearranjo de Amadori) formando compostos α- dicarbonila insaturados ou redutonas (intermediários das Melanoidinas)
Reação de Maillard
•Intermediária
Redutonas são componentes com características de agente redutor sendo facilmente oxidáveis
Essas reagem com aminas que levam a formação de cetonas, aldeidos e ácidos voláteis as quais contribuem para o sabor e o aroma
Reação de Maillard
•Intermediária
b) Degradação de Strecker
- Compostos dicarbonílico reagem com aminoácidos produzindo sua degradação
Produtos:
aldeídos, dióxido de carbono e novos compostos carbonila
* A produção de CO2 pode ser tão intensa, que em tanques de melaço expostos à luz solar podem explodir, devido ao aumento de pressão
Reação de Maillard
•Final
Etapa em que ocorre o desenvolvimento de cor, aroma e sabor. Diferentes sabores e aromas são produzidos nessa reação em função de diferentes aminoácidos.
* Os aminoácidos definem o sabor e aroma, independente do tipo de açúcar redutor.
Reação de Maillard
•Final
Os compostos carbonila podem reagir entre sí, com os aldeídos ou com substâncias aminas e produzir compostos aromáticos
Ex: PIRAZINA
Dimetilpirazina constituinte do aroma da batata chips
Reação de Maillard
•Final
MELANOIDINAS
pigmentos responsáveis pela cor (resultado das reações de polimerização e condensação)
Reação de Maillard
•Final
Perda de aminoácidos essenciais e valor nutritivo
Reações de Maillard e de Strecker (qdo muito intensos)
Produzem sabores adversos e substâncias tóxicas que podem contribuir na formação de NITROSAMINAS (compostos cancerígenos)
Fatores que afetam a reação de Maillard
a) Temperatura
Temperaturas maiores que 700C – inicio da reação
Continua em temperaturas da ordem de 200C e durante o processamento ou armazenamento.
Elevação da temperatura resulta em rápido aumento da velocidade de escurecimento
b) pH
Velocidade máxima em pH próximo a neutralidade (pH 6-7)
Primeiras reações: degradação das CETOSAMINAS e aparecimento dos pigmentos
Acidificação de um alimento (pH abaixo de 6,0)
- Retarda ou impedirá o desenvolvimento do escurecimento
b) pH
pH abaixo de 5,0
Em valores de pH abaixo de 5,0 e na presença de ácido ascórbico, ocorre a reação de escurecimento provocada pela oxidação do ácidos ascórbico (vitamina C).
pH muito baixo
Ocorre rápida degradação de carboidratos independente da presença de aminoácidos
c) Tipo de Açúcar
Presença de açúcar redutor
interação da carbonila com os grupos amina livres
Sacarose (em alimentos ácidos) = glicose e frutose
•Os dissacarídeos não redutores somente são utilizados na reação após hidrólise da ligação glicosídica
•Natureza do açúcar – pentoses mais reativa que hexoses
d) Atividade de água
aw>0,9 a velocidade da reação diminui (diluição dos reagentes)
aw < 0,2 – 0,25 a velocidade tende a zero (ausência de solvente necessário para permitir a movimentação de íons e moléculas)
aw 0,5 a 0,8 maior escurecimento (aumenta a velocidade da reação , aumenta a mobilidade)
e) Catalisadores
A velocidade de reação é acelerada por ânions como citrato, fosfato e por íons metálicos como cobre bivalente em meio ácido.
f) Tipo de Aminoácidos
glicina é o aminoácido mais ativo
Quanto mais longa e mais complexa a estrutura menor a capacidade de reação
Inibição da reação de Maillard
-Uso de açúcares não redutores,
Exemplo, sacarose, em condições nas quais não possa ser hidrolisada
- Redução da atividade de água ou aumento através da diluição
ausência de solvente necessário para permitir que os íons e moléculas se movimento
diluição dos reagentes aw > 0,9
- Remoção de açúcares redutores por enzimas
Exemplo, tratamento com a enzima glicose oxidase em ovos produzindo ácidos glucônico a partir de glicose
-Evitar temperatura altas
processo de armazenamento
- Adição de SO2
Inibe o escurecimento enzimático
Atua como inibidor da reação de Maillard
Bloqueando a reação da carbonila dos carboidratos com o grupo amina dos aminoácidos
Evitando a condensação destes compostos pela formação irreversível de sulfonados
Propriedades Funcionais
a) Ligação com água
Uma das principais propriedades
Hidroxilas capazes de fazer pontes de hidrogênio
Varia em função da estrutura do carboidrato
b) Higroscopicidade
* Capacidade de absorver água do ambiente
Ligam-se a água através de sua hidroxilas
Absorvem água do ar atmosférico
c) Umectância
Capacidade de controlar a atividade de água do alimento
Carboidratos ligam água do alimento
Exemplo: produção de doces e geléias, reduzem a atividade de água e aumentam a vida- -de-prateleira
d) Texturização
Elevada solubilidade dos açúcares em água
Devido à capacidade dos açúcares de ligarem água, podem ser adicionados aos alimentos e modificarem sua textura.
Normalmente adicionados na forma de cristais ou de xaropes
Efeitos estruturais dos açúcares nos alimentos:
estado físico e interações com a água
Os açúcares podem formar:
* Soluções supersaturadas, conferindo consistência de sólido e transparência (estado vítreo)
* Cristalizar
A diferença de solubilidade entre o açúcares pode ser usada na fabricação de caramelos duros com tempo variável de duração na boca.
A adição de um maior teor de glicose num caramelo duro diminui sua velocidade de dissolução
Açúcar g/100g de água (200C)Sacarose 204Frutose 375Glicose 107Maltose 83Lactose 20
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