Prévia do material em texto
ANA PAULA BERNARDES E NAICE MONTEIRO Autoria BROMATOLOGIABROMATOLOGIABROMATOLOGIA Caro aluno, Nossa metodologia tem por objetivo a aprendizagem e a comu-nicação bidirecional entre os atores educacionais. Para que os objetivos propostos sejam alcançados, você conta com um percurso de aprendizagem que busca direcionar a construção de seu conhecimento por meio da leitura, da contextualização prática e das atividades individuais e colaborativas. A proposta pedagógica é baseada em uma metodologia dialógica de trabalho que objetiva: valorizar suas experiências; incentivar a construção e a reconstrução do conhecimento; estimular a pesquisa; oportunizar a refl exão teórica e aplicação consciente dos temas abordados. Compreenda seu livro Metodologia BROMATOLOGIA 3 Compreenda seu livro Metodologia Com base nessa metodologia, o livro apresenta a seguinte estrutura: PERGUNTA NORTEADORA Ao fi nal do Contextualizando o cená- rio, consta uma pergunta que esti- mulará sua refl exão sobre o cenário apresentado, com foco no desenvol- vimento da sua capacidade de análi- se crítica. TÓPICOS QUE SERÃO ESTUDADOS Descrição dos conteúdos que serão estudados no capítulo. BOXES São caixas em destaque que podem apresentar uma citação, indicações de leitura, de fi lme, apresentação de um contexto, dicas, curiosidades etc. RECAPITULANDO É o fechamento do capítulo. Visa sintetizar o que foi abordado, reto- mando os objetivos do capítulo, a pergunta norteadora e fornecendo um direcionamento sobre os ques- tionamentos feitos no decorrer do conteúdo. PAUSA PARA REFLETIR São perguntas que o instigam a refl etir sobre algum ponto estudado no capítulo. CONTEXTUALIZANDO O CENÁRIO Contextualização do tema que será estudado no capítulo, como um cenário que o oriente a respeito do assunto, relacionando teoria e prática. OBJETIVOS DO CAPÍTULO Indicam o que se espera que você aprenda ao fi nal do estudo do ca- pítulo, baseados nas necessidades de aprendizagem do seu curso. PROPOSTA DE ATIVIDADE Sugestão de atividade para que você desenvolva sua autonomia e siste- matize o que aprendeu no capítulo. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS São todas as fontes utilizadas no capítulo, incluindo as fontes mencio- nadas nos boxes, adequadas ao Projeto Pedagógico do curso. BROMATOLOGIA 4 Boxes AFIRMAÇÃO Citações e afi rmativas pronunciadas por teóricos de relevância na área de estudo. ASSISTA Indicação de fi lmes, vídeos ou similares que trazem informações complementares ou aprofundadas sobre o conteúdo estudado. BIOGRAFIA Dados essenciais e pertinentes sobre a vida de uma determinada pessoa relevante para o estudo do conteúdo abordado. CONTEXTO Dados que retratam onde e quando aconteceu determinado fato; demonstra-se a situação histórica do assunto. CURIOSIDADE Informação que revela algo desconhecido e interessante sobre o assunto tratado. DICA Um detalhe específi co da informação, um breve conselho, um alerta, uma informação privilegiada sobre o conteúdo trabalhado. ESCLARECIMENTO Explicação, elucidação sobre uma palavra ou expressão específi ca da área de conhecimento trabalhada. EXEMPLO Informação que retrata de forma objetiva determinado assunto. BROMATOLOGIA 5 Sumário Capítulo 1 - Análise de alimentos Objetivos do capítulo .......................................................................................................19 Contextualizando o cenário ............................................................................................20 1.1 Métodos de análise .....................................................................................................21 1.1.1 Escolha do método de análise ..................................................................................................................... 21 1.1.2 Fluxograma geral para as análises quantitativas e qualitativas ..........................................................22 1.1.3 Aplicação das análises de alimentos.........................................................................................................24 1.2 Coleta e preparo da amostra .................................................................................... 25 1.2.1 Coleta da amostra ........................................................................................................................................26 1.2.2 Preparo da amostra para a análise ...........................................................................................................26 1.2.3 Conservação da amostra ............................................................................................................................29 1.3 Sistema de garantia de qualidade das análises de alimentos ................................ 29 1.3.1 Confi abilidade dos resultados ....................................................................................................................30 1.3.2 Análise estatística dos resultados ............................................................................................................30 1.3.3 Pontos críticos de controle ........................................................................................................................32 1.3.4 Avaliação da efi ciência do método analítico escolhido .........................................................................35 Proposta de Atividade ..................................................................................................... 36 Recapitulando ................................................................................................................. 36 Referências bibliográfi cas .............................................................................................. 38 BROMATOLOGIA 7 Sumário Capítulo 2 - Água Objetivos do capítulo ...................................................................................................... 39 Contextualizando o cenário ............................................................................................40 2.1 Introdução ...................................................................................................................41 2.1.1 Propriedades físicas da água .....................................................................................................................42 2.1.2 A molécula de água .....................................................................................................................................43 2.1.3 Diagramas de fases da água líquida .........................................................................................................43 2.2 Interação da água com sólidos ................................................................................ 45 2.2.1 Água livre ......................................................................................................................................................45 2.2.2 Água ligada ..................................................................................................................................................45 2.2.3 Ligação da água com sólidos .....................................................................................................................46 2.3 Atividade de água e a conservação de alimentos ................................................... 47 2.3.1 Defi nição e determinação da atividade de água ....................................................................................49 2.3.2 Isoterma de adsorção e de desorção da água ........................................................................................50 2.3.3 Relação atividade de água e conservação de alimentos ....................................................................... 51 2.4 Métodos analíticos para a determinação da umidade em alimentos .................... 52 2.4.1 Métodos por secagem ................................................................................................................................532.4.2 Métodos por destilação ..............................................................................................................................53 2.4.3 Métodos químicos .......................................................................................................................................54 2.4.4 Métodos físicos ............................................................................................................................................54 Proposta de Atividade ..................................................................................................... 55 Recapitulando ................................................................................................................. 55 Referências bibliográfi cas ...............................................................................................57 BROMATOLOGIA 8 Sumário Capítulo 3 - Minerais Objetivos do capítulo ...................................................................................................... 58 Contextualizando o cenário ............................................................................................ 59 3.1 Introdução ..................................................................................................................60 3.1.1 Defi nição de minerais ................................................................................................................................. 60 3.1.2 Solubilidade dos minerais em meio aquoso ............................................................................................ 61 3.1.3 Propriedades químicas e funcionais dos minerais nos alimentos .......................................................62 3.2 Aspectos nutricionais dos minerais ......................................................................... 65 3.2.1 Composição dos minerais nos alimentos .................................................................................................66 3.2.2 Agentes antinutrientes presentes nos alimentos .................................................................................69 3.2.3 O efeito quelado .......................................................................................................................................... 72 3.3 Fatores que afetam a composição dos minerais nos alimentos ............................. 73 3.3.1 Fatores que afetam a composição de minerais em alimentos de origem vegetal e animal ........... 73 3.3.2 Fortifi cação e enriquecimento de alimentos .......................................................................................... 73 3.3.3 Efeitos do processamento .......................................................................................................................... 75 3.4 Métodos analíticos para a determinação de cinzas em alimentos ........................ 75 3.4.1 Cinza total .................................................................................................................................................... 76 3.4.2 Análise dos elementos individuais ............................................................................................................ 76 3.4.3 Cinza solúvel e insolúvel em água ............................................................................................................ 76 3.4.4 Cinza insolúvel em ácido .............................................................................................................................77 Proposta de Atividade ..................................................................................................... 78 Recapitulando ................................................................................................................. 78 Referências bibliográfi cas .............................................................................................. 79 BROMATOLOGIA 9 Sumário Capítulo 4 - Vitaminas Objetivos do capítulo ......................................................................................................80 Contextualizando o cenário .............................................................................................81 4.1 Introdução .................................................................................................................. 82 4.1.1 Defi nição de vitaminas ................................................................................................................................82 4.1.2 Vitaminas hidrossolúveis ............................................................................................................................83 4.1.3 Vitaminas lipossolúveis ..............................................................................................................................85 4.2 Causas gerais de variação/perdas de vitaminas em alimentos .............................86 4.2.1 Alterações de vitaminas na pós-colheita .................................................................................................86 4.2.2 Perda de vitaminas na limpeza, lavagem e moagem dos alimentos ................................................... 87 4.2.3 Efeitos no branqueamento e tratamento térmico do alimento ............................................................88 4.2.4 Perda das vitaminas durante a conservação do alimento ....................................................................89 4.3 Otimização da retenção de vitaminas em alimentos ..............................................90 4.3.1 Otimização dos tratamentos térmicos para a preservação das vitaminas ........................................ 90 4.3.2 Previsão de perdas e medidas para evitar .............................................................................................. 91 4.3.3 Efeito das embalagens na preservação das vitaminas durante a conservação do alimento ...........92 4.4 Métodos analíticos para a determinação de vitaminas em alimentos .................. 92 4.4.1 Determinação da vitamina C ......................................................................................................................92 4.4.2 Determinação da vitamina D .....................................................................................................................96 4.4.3 Determinação da vitamina E ...................................................................................................................... 97 4.4.4 Determinação do ácido fólico ...................................................................................................................99 Proposta de Atividade ................................................................................................... 100 Recapitulando ............................................................................................................... 100 Referências bibliográfi cas .............................................................................................101 BROMATOLOGIA 10 Sumário Capítulo 5 - Carboidratos Objetivos do capítulo .................................................................................................... 102 Contextualizando o cenário .......................................................................................... 103 5.1 Introdução ................................................................................................................ 104 5.1.1 Defi nição ......................................................................................................................................................105 5.1.2 Obtenção .....................................................................................................................................................106 5.1.3 Tipos ............................................................................................................................................................. 107 5.2 Monossacarídeo .......................................................................................................1075.2.1 Estrutura química e propriedades ...........................................................................................................108 5.2.2 Reação de Maillard ..................................................................................................................................109 5.2.3 Reação de caramelização ......................................................................................................................... 110 5.2.4 Propriedades funcionais em alimentos ................................................................................................. 112 5.3 Oligossacarídeos ...................................................................................................... 113 5.3.1 Estrutura química e propriedades .......................................................................................................... 113 5.3.2 Oligossacarídeos importantes em alimentos ........................................................................................ 115 5.3.3 Hidrólise ..................................................................................................................................................... 116 5.3.4 Propriedades funcionais em alimentos ..................................................................................................117 5.4 Polissacarídeos ........................................................................................................ 119 5.4.1 Estrutura química e propriedades .........................................................................................................120 5.4.2 Amido ..........................................................................................................................................................120 5.4.3 Celulose ......................................................................................................................................................123 5.4.4 Gomas .........................................................................................................................................................123 Proposta de Atividade ....................................................................................................124 Recapitulando ................................................................................................................124 Referências bibliográfi cas ............................................................................................ 126 BROMATOLOGIA 11 Sumário Capítulo 6 - Proteínas e enzimas Objetivos do capítulo .....................................................................................................127 Contextualizando o cenário ...........................................................................................128 6.1 Introdução ................................................................................................................ 129 6.1.1 Estrutura da proteína ................................................................................................................................129 6.1.2 Forças envolvidas na estabilidade das proteínas ................................................................................. 131 6.1.3 Proteínas de origem animal e vegetal ....................................................................................................133 6.1.4 Propriedades nutritivas das proteínas ...................................................................................................136 6.2 Desnaturação proteica e solubilidade ....................................................................137 6.2.1 Agentes desnaturantes físicos e químicos ............................................................................................138 6.2.2 Propriedades funcionais das proteínas .................................................................................................139 6.2.3 Hidrolisados proteicos .............................................................................................................................140 6.3 Alterações físicas, químicas e nutricionais das proteínas durante o processamento 140 6.3.1 Alterações na qualidade nutricional ....................................................................................................... 141 6.3.2 Efeito do tratamento térmico .................................................................................................................. 141 6.3.3 Alterações químicas dos aminoácidos ...................................................................................................142 6.3.4 Alteração nas propriedades funcionais .................................................................................................142 6.4 Uso de enzimas em alimentos .................................................................................145 6.4.1 Poder catalítico das enzimas .................................................................................................................. 147 6.4.2 Infl uência ambiental na atividade enzimática ...................................................................................... 147 6.4.3 Atividades enzimáticas relacionadas à qualidade da cor dos alimentos .........................................149 6.4.4 Atividades enzimáticas relacionadas ao sabor e à textura dos alimentos ......................................149 Proposta de Atividade ................................................................................................... 150 Recapitulando ............................................................................................................... 150 Referências bibliográfi cas .............................................................................................152 BROMATOLOGIA 12 Sumário Capítulo 7 - Lipídeos Objetivos do capítulo .....................................................................................................153 Contextualizando o cenário ...........................................................................................154 7.1 Introdução .................................................................................................................155 7.1.1 Defi nição ...................................................................................................................................................... 155 7.1.2 Principais componentes dos lipídeos ......................................................................................................156 7.1.3 Propriedades físico-químicas ..................................................................................................................156 7.1.4 Lipídeos de alimentos e saúde ................................................................................................................. 157 7.2 Processamento de lipídeos ......................................................................................158 7.2.1 Refi no de lipídeos .......................................................................................................................................159 7.2.2 Alterações do conteúdo de gordura ........................................................................................................165 7.3 Funcionalidade dos lipídeos em alimentos .............................................................167 7.3.1 Textura ......................................................................................................................................................... 167 7.3.2 Aparência .................................................................................................................................................... 167 7.3.3 Sabor............................................................................................................................................................168 7.4 Deterioração dos lipídeos .......................................................................................168 7.4.1 Reações hidrolíticas .................................................................................................................................168 7.4.2 Reações de oxidação .................................................................................................................................169 7.4.3 Fatores que infl uenciam a velocidade de oxidação .............................................................................. 170 7.4.4 Métodos analíticos para a determinação da oxidação de lipídeos .................................................... 170 Proposta de Atividade ....................................................................................................173 Recapitulando ................................................................................................................173 Referências bibliográfi cas .............................................................................................175 BROMATOLOGIA 13 Sumário Capítulo 8 - Aditivos alimentares e toxicologia de alimentos Objetivos do capítulo .....................................................................................................176 Contextualizando o cenário ........................................................................................... 177 8.1 Defi nição de aditivo alimentar .................................................................................178 8.1.1 Classes funcionais ...................................................................................................................................... 178 8.1.2 Características, propriedades funcionais e toxicologia dos aditivos e coadjuvantes permitidos no Brasil ................................................................................................................................................................ 179 8.1.3 Coadjuvantes de tecnologia de fabricação ............................................................................................180 8.2 Importância do uso de aditivos em alimentos ....................................................... 181 8.2.1 Usos permitidos e limites estabelecidos pela legislação pertinentes para os aditivos nas diferentes classes de alimentos ...........................................................................................................................................182 8.2.2 Aplicação em alimentos ...........................................................................................................................184 8.2.3 Legislação ...................................................................................................................................................186 8.2.4 Normas para aprovação de novos aditivos ............................................................................................ 187 8.3 Fundamentos da toxicologia dos alimentos .......................................................... 188 8.3.1 Defi nição .....................................................................................................................................................189 8.3.2 Contaminação dos alimentos durante a produção, transporte, processamento e armazenamento ......189 8.3.3 Detecção de toxinas e contaminantes em alimentos ..........................................................................189 8.3.4 Intoxicações crônicas e agudas pela ingestão de alimentos .............................................................190 8.4 Substâncias tóxicas naturalmente presentes ou adicionadas aos alimentos ...... 191 8.4.1 Naturalmente presentes ...........................................................................................................................192 8.4.2 Adição não intencional .............................................................................................................................193 8.4.3 Adição Intencional ....................................................................................................................................193 8.4.4 Geração de compostos tóxicos durante processamento ou armazenamento ..................................194 Proposta de Atividade ................................................................................................... 195 Recapitulando ............................................................................................................... 195 Referências bibliográfi cas ............................................................................................ 196 BROMATOLOGIA 14 APRESENTAÇÃOAPRESENTAÇÃO A disciplina de Bromatologia abordará aspectos analíticos fundamentais a uma análise de alimentos, trazendo informações que perpassam pelos tipos de análises químicas e aspectos estatísticos aplicados à análise bromatológica, até o estudo dos principais com- ponentes dos alimentos, começando pelo estudo da água, suas particularidades e dis- posição nos alimentos, seguido pela abordagem dos macronutrientes, micronutrientes e aditivos alimentares. Cada capítulo traz um cenário de aplicação prática do tema, ofere- cendo aos leitores uma visão aprofundada do assunto de forma refl exiva ao capítulo que o precede. A Bromatologia é uma disciplina apresentada no currículo-base do curso de Nutrição, com objetivo de integrar conhecimentos básicos nas áreas de saúde, Biologia e Química, dando ao estudante a oportunidade de produzir relações e internalizar concei- tos sobre composição dos alimentos, suas modifi cações químicas e como estas afetam o consumo alimentar e a saúde humana. BROMATOLOGIA 16 Dedico este trabalho primeiramente a Deus por me amparar com saúde e capacidade intelectual para realizar meu trabalho; aos meus pais (in memorian), aos meus amigos e familiares que me apoiam e estão sempre ao meu lado; a minha orientadora do mestrado que confi ou no meu trabalho e me ensinou muito; e à DP Content por acreditar no meu trabalho. A todos, os meus mais sinceros agradecimentos e admiração. A professora Ana Paula Bernardes é mestre em Ciências da Nutrição, pela Universidade Federal de São Paulo, e graduada em Nutrição, pela Universi- dade Anhanguera. Possui grande expe- riência com análises físico-químicas de alimentos, com atuação no laboratório de Bromatologia e Microbiologia de ali- mentos da Unversidade Federal de São Paulo. Também tem experiência na área de Nutrição clínica e saúde pública. Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/4009514993250995 A autora BROMATOLOGIA 17 A todos os estudantes e profi ssionais da área de Alimentos e Nutrição, pequenas peças da grande engrenagem do conhecimento. A Professora Naice Eleidiane Santana Monteiro é doutora em Alimentos e Nu- trição pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), possui mestrado em Alimentos e Nutrição pela Universi- dade Estadual de Campinas (UNICAMP). Graduada em Nutrição pela Pontifícia Universidade Católica de Campinas (PUC-CAMPINAS). Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/1432559918026906 A autora BROMATOLOGIA 18 Objetivos do capítulo Identifi car os diferentes métodos usados para a análise de alimentos; Avaliar os pontos críticos em um laboratório de análise de alimentos; Julgar a confi abilidade dos resultados obtidos após as análises. MÉTODOS DE ANÁLISE • Escolha do método de análise • Fluxograma geral para as análises quantitativas e qualitativas • Aplicação das análises de alimentos SISTEMA DE GARANTIA DE QUALIDADE DAS ANÁLISES DE ALIMENTOS • Confi abilidade dos resultados • Análise estatística dos resultados • Pontos críticos de controle • Avaliação da efi ciência do método analítico escolhido COLETA E PREPARO DA AMOSTRA • Coleta da amostra • Preparo da amostra para a análise • Conservação da amostra TÓPICOS DE ESTUDO Por: Naice Eleidiane Santana Monteiro BROMATOLOGIA 19 Alimentos estão sujeitos a alterações por reações químicas, físicas e microbiológicas, que podem ser identificadas por meio de análises de rotina, através de métodos convencionais ou instrumentais. Embora aparelhos sofi sticados sejam de grande valia na execução de análises de alimentos de maior complexidade da amostra, ou que contenham componen- tes específi cos a serem avaliados, a precisão e a confi abilidade dos resultados analíticos também passa pelas habilidades e qualifi cações do analista e método utilizado. Os resultados analíticos de um laboratório de análise de alimentos são frequentemente usados como evidência de conformidade a regulamentos e normas sanitárias. Portanto, é necessário que seja tomado o máximo de cuidado para garantir adequada amostragem e aplicação do método de análise correto, que contribuem ao desempenho efi ciente e efi caz das determinações analíticas. A introdução de um programa de garantia de qualidade e acreditação inter e intra-laboratorial, permite que o laboratório melhore seu desempenho e garanta confi abilidade, precisão e repetibilidade de seus resultados. Para tanto, respal- dar-se em prescrições de métodos ofi ciais de amostragem e de análises podem apoiar esse esforço. Diante do cenário, vamos refl etir: qual a importância das análises bromatológicas na fi scalização de alimentos? Contextualizando o cenário BROMATOLOGIA 20 Métodos de análise1.1 A Bromatologia estuda a composição dos alimentos do ponto de vista químico. Na com- posição de alimentos, há especial ênfase no estudo dos chamados componentes centesi- mais, presentes em concentrações maiores que 1%, como água, carboidratos, gordu- ras, proteínas e minerais. Em situações es- pecífi cas, faz-se necessária a determinação de componentes individuais nos alimentos, como vitaminas, alguns metais (principalmen- te metais pesados como chumbo e mercúrio), açúcares (como a lactose), aminoácidos espe- cífi cos (fenilalanina e metionina), afl atoxinas, compostos fenólicos, entre outros. Para cada tipo de alimento a ser analisado, pode ser necessário determinar um ou vários componentes. A natureza da amostra e o modo como as informações obtidas serão utilizadas podem ditar o método de análise. Por exemplo, amostras de controle de processos em uma indústria são geralmente analisadas por méto- dos rápidos, com uso de equipamentos sofi sticados e que, portanto, demandam maior custo (métodos instrumentais, como cromatografi a líquida de alta efi ciência (HPLC), cromatografi a gasosa acoplada a espectrometria de massas (CG/MS), por exemplo), enquanto informações de valor nutritivo para rotulagem nutricional requerem o uso de métodos de análise mais de- morados e endossados por organizações científi cas (métodos convencionais como Kjeldahl, Soxhlet, cinzas, umidade etc.). Tais métodos geralmente utilizam vidraria e reagentes de uso comum em laboratório, lançando mão de técnicas gravimétricas (peso) e volumétricas (indica- dor de cor) que imputam menor custo. Escolha do método de análise1.1.1 A escolha do método de análise dependerá do produto a ser analisado, uma vez que a com- plexidade das amostras alimentícias faz com que vários componentes da matriz estejam se in- terferindo entre si. Portanto, em muitos casos, um determinado método pode ser apropriado para um tipo de alimento e não fornecer bons resultados para outro. BROMATOLOGIA 21 Quadro 1. Fatores considerados na escolha do método para análise de alimentos Fatores Classifi cação Tipos de método Quantidade Maior (> 1%) Convencionais Menor (0,01-1%) Convencionais Micro (< 0,01%) Instrumentais Traço (ppm e ppb) Exatidão (~ 99,9%) Presença do composto na amostra > 10% Convencionais < 10% Instrumentais Composição química Composição Simples Convencionais Complexa Instrumentais Ppm: parte por milhão; ppb: parte por bilhão. A escolha do método de análise dependerá da complexidade da matriz alimentar, em que vários componentes interferem entre si, além da viabilidade dos recursos disponíveis. Pontos interessantes para serem levantados como critérios de escolha para análise de alimentos são: precisão e exatidão, aplicabilidade do método à rotina do laboratório, tamanho amostral, facili- dade na aquisição dos reagentes, disponibilidade dos equipamentos, custos, tempo de análise e procedimentos de segurança necessários ao uso do método. Fluxograma geral para as análises quantitativas e qualitativas 1.1.2 Os objetivos práticos de uma análise de alimentos consistem em conhecer a composição da matéria-prima e/ou do produto acabado, determinar padrão de identidade e qualidade de alimentos, além de controlar e garantir a qualidade em diferentes momentos da estocagem ou processamento de um alimento. ESCLARECIMENTO: Uma análise de alimentos se subdivide em qualitativa e quantitativa: análises que determinam “quais” componentes existem na amostra e “quanto” destes compo- nentes estão presentes, respectivamente. Em uma análise qualitativa, os resulta- dos aparecerão como: ausente/presente, positivo/negativo ou reagente/não rea- gente; enquanto em uma análise quantitativa um valor numérico, seguido de uma unidade de medida, será obtido como resultado. determinam “quais” componentes existem na amostra e “quanto” destes compo- Uma análise de alimentos se subdivide em qualitativa e quantitativa: análises que determinam “quais” componentes existem na amostra e “quanto” destes compo- nentes estão presentes, respectivamente. Em uma análise qualitativa, os resulta- dos aparecerão como: ausente/presente, positivo/negativo ou reagente/não rea- nentes estão presentes, respectivamente. Em uma análise qualitativa, os resulta- dos aparecerão como: ausente/presente, positivo/negativo ou reagente/não rea- gente; enquanto em uma análise quantitativa um valor numérico, seguido de uma Uma análise de alimentos se subdivide em qualitativa e quantitativa: análises que Uma análise de alimentos se subdivide em qualitativa e quantitativa: análises que Uma análise de alimentos se subdivide em qualitativa e quantitativa: análises que Uma análise de alimentos se subdivide em qualitativa e quantitativa: análises que determinam “quais” componentes existem na amostra e “quanto” destes compo- Uma análise de alimentos se subdivide em qualitativa e quantitativa: análises que determinam “quais” componentes existem na amostra e “quanto” destes compo-determinam “quais” componentes existem na amostra e “quanto” destes compo- nentes estão presentes, respectivamente. Em uma análise qualitativa, os resulta- dos aparecerão como: ausente/presente, positivo/negativo ou reagente/não rea- determinam “quais” componentes existem na amostra e “quanto” destes compo-determinam “quais” componentes existem na amostra e “quanto” destes compo- nentes estão presentes, respectivamente. Em uma análise qualitativa, os resulta- dos aparecerão como: ausente/presente, positivo/negativo ou reagente/não rea-dos aparecerão como: ausente/presente, positivo/negativo ou reagente/não rea-dos aparecerão como: ausente/presente, positivo/negativo ou reagente/não rea- gente; enquanto em uma análise quantitativa um valor numérico, seguido de uma BROMATOLOGIA 22 Os resultados de uma análise de alimentos são obtidos após uma série de etapas opera- cionais, na qual geralmente é possível obter dados de cunho qualitativo e quantitativo após processamento dos dados e avaliação estatística. Essas etapas podem diferir de acordo com o alimento analisado ou a técnica empregada. Diagrama 1. Análise qualitativa e quantitativa de alimentos Separações Medidas Processamento de dados Avaliação estatística Reações químicas Mudanças físicas Sistema de processamento da amostra Amostragem Fonte: STEWART; WHITAKER, 1984. (Adaptado). É possível destacar cinco etapas primordiais para que uma análise bromatológica ocorra: Amostragem: obtenção de porção representativa do material a ser analisado, em peso ou volume; Processamento da amostra: tratamento realizado na amostra previamente à análise (moa- gem, filtração,eliminação de gases etc.); Reações químicas: processo de tratamento para extração do componente de interesse, geralmente feito com solventes orgânicos ou água, a depender do método analítico e compo- sição da amostra; Separações: eliminação de espécies interferentes, por transformação dos compostos inter- ferentes em espécies inócuas (redução, oxidação e complexação) ou por isolamento por meio de separação de fases; Medidas: procedimento analítico que resulta na aferição da quantidade relativa do compo- nente na amostra; BROMATOLOGIA 23 Processamentos de dados: expressão dos resultados do experimento com indicações do grau de incerteza, como média seguida de desvio-padrão, por exemplo. A análise de compostos em alimentos, na grande maioria dos casos, segue as etapas do fl uxograma apresentado, mas existem determinações diretas, que não necessitam de pré-preparo da amostra, como separações ou reações químicas prévias, sendo geralmente utilizados métodos instrumentais para essa fi nalidade. Por exemplo, a espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS), uma poderosa técnica para determi- nação rápida e direta de níveis de traços e ultratraços de metais pesados, como mercúrio, chumbo e cádmio em alimentos, além de determinações diretas mais simples, tais como aferição de pH, condutividade, densidade e acidez, por exemplo, em que a aferição aconte- ce logo após a amostragem. Aplicação das análises de alimentos1.1.3 As análises de alimentos são fundamentais para um efi caz controle de qualidade durante a fabricação e a estocagem de alimentos processados. Além disso, também é imprescindível na caracterização de alimentos in natura e produtos alimentícios, quando se deseja realizar a ro- tulagem nutricional de alimentos, principalmente em produtos com alegação de propriedades funcionais e/ou de saúde em sua rotulagem. As análises de alimentos têm aplicação em três grandes áreas: indústrias, universidades e institutos de pesquisa e os órgãos governamentais. Nas indústrias de alimentos, os fabricantes realizam análises bromatológicas para garantir estabilidade, qualidade e segurança do produto, desde a matéria-prima até sua colocação no mercado. Para isso, é necessário implementar uma gama de testes analíticos químicos, além da caracterização físico-química com análises de pH, acidez e composição centesimal. Pode, ainda, haver necessidade da inclusão de análises específi cas para contaminantes de alimentos, alergênicos e compostos bioativos. ESCLARECIMENTO: Em uma indústria, a matéria-prima é comprada e paga tendo em vista as análises realizadas no recebimento, que atestam sua qualidade. O produto fi nal processado deve possuir qualidade e uniformidade antes de ser colocado no mercado. Para tanto, é necessário aplicação das análises químicas e controle analítico nas várias fases do processamento. realizadas no recebimento, que atestam sua qualidade. O produto fi nal processado realizadas no recebimento, que atestam sua qualidade. O produto fi nal processado Em uma indústria, a matéria-prima é comprada e paga tendo em vista as análises realizadas no recebimento, que atestam sua qualidade. O produto fi nal processado deve possuir qualidade e uniformidade antes de ser colocado no mercado. Para tanto, é necessário aplicação das análises químicas e controle analítico nas várias Em uma indústria, a matéria-prima é comprada e paga tendo em vista as análises Em uma indústria, a matéria-prima é comprada e paga tendo em vista as análises Em uma indústria, a matéria-prima é comprada e paga tendo em vista as análises Em uma indústria, a matéria-prima é comprada e paga tendo em vista as análises Em uma indústria, a matéria-prima é comprada e paga tendo em vista as análises realizadas no recebimento, que atestam sua qualidade. O produto fi nal processado deve possuir qualidade e uniformidade antes de ser colocado no mercado. Para realizadas no recebimento, que atestam sua qualidade. O produto fi nal processado realizadas no recebimento, que atestam sua qualidade. O produto fi nal processado deve possuir qualidade e uniformidade antes de ser colocado no mercado. Para deve possuir qualidade e uniformidade antes de ser colocado no mercado. Para deve possuir qualidade e uniformidade antes de ser colocado no mercado. Para tanto, é necessário aplicação das análises químicas e controle analítico nas várias deve possuir qualidade e uniformidade antes de ser colocado no mercado. Para tanto, é necessário aplicação das análises químicas e controle analítico nas várias tanto, é necessário aplicação das análises químicas e controle analítico nas várias tanto, é necessário aplicação das análises químicas e controle analítico nas várias BROMATOLOGIA 24 Há grande investimento da indústria em pesquisa de novos produtos alimentícios e no me- lhoramento de produtos já existentes, o que muitas vezes requer estabelecimento e adapta- ção de novos protocolos em análise de alimentos, que sejam capazes de trazer respostas aos questionamentos que surgem durante a pesquisa de desenvolvimento e inovação da indús- tria. Em análises de rotina na indústria, são geralmente utilizados métodos instrumentais, pela rapidez e maior precisão e exatidão dos resultados. Nas universidades e nos institutos de pesquisa, os processos analíticos são utilizados na adaptação e pesquisa de novas metodologias analíticas a fi m de prover o desenvolvimento e a melhoria de produtos e preparações alimentícias, além do controle de qualidade, que visa a aprovar ou reprovar a comercialização dos mesmos. A metodologia empregada deve ser sen- sível, efi ciente e de baixo custo. Nos órgãos governamentais, as principais utilizações dos processos analíticos são a fi scali- zação, o controle de qualidade dos produtos alimentícios e a padronização de novos produtos com vistas à regulamentação e ao cumprimento das legislações. Assuntos regulatórios na área de alimentos exploram os campos do processamento, registro do produto e legislação com o objetivo de tratar das certifi cações de autorização necessárias à comercialização de um produ- to ou serviço em território nacional. Um profi ssional da área de alimentos pode atuar na área de assuntos regulatórios como auditor, vinculado à esfera federal, estadual ou municipal, ou como auditado, vinculado à indústria. Dentre as principais atribuições do profi ssional nessa área de regulamentação, estão: acom- panhamento da legislação nas regiões em que a empresa deseja distribuir seus produtos; inter- pretação e avaliação de dados científi cos; capacidade de apresentar a documentação de registo aos órgãos regulamentadores, como as agências Anvisa (Agência Nacional de Vigilância Sanitá- ria) e Mapa (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento), no âmbito alimentício, além de realizar quaisquer negociações subsequentes necessárias para obter ou manter a autorização para entrada ou permanência de um produto/serviço no mercado. É importante que esse pro- fi ssional mantenha estreito relacionamento com a área de pesquisa e desenvolvimento, uma vez que dados de segurança e efi cácia vão embasar o registro do produto. A metodologia de análise empregada deve ser precisa, exata e, preferencialmente, validada por órgãos ofi ciais. Coleta e preparo da amostra1.2 Para a maioria das análises bromatológicas, pode haver a necessidade de converter o ali- mento a ser analisado em algo representativo da matriz alimentar. Dessa forma, a amostra- gem é o ponto inicial. BROMATOLOGIA 25 A amostragem compreende uma série de operações feitas para obter do material em estu- do uma porção relativamente pequena, de tamanho apropriado para o trabalho em laborató- rio, mas que represente a composição média do produto ou lote em estudo. Devido à variabilidade inerente aos produtos alimentícios, a amostragem é fundamental para obtenção de resultados representativos. Cada alimento tem uma forma específica de amostragem, compreendendo, no geral, três etapas: • Coleta de porções de um lote ou vários lotes do material a ser analisado; • Redução da amostra bruta para quantidade/volume adequado para trabalhar em escala laboratorial; • Homogeneização da amostra analítica. Coleta da amostra1.2.1 O principal objetivo da amostragem é obter uma porção que seja representativa do todo. A quantidade total da qual a amostra é obtida é chamada população, e a difi culda- de na amostragem dependerá da homogeneidade dessa população ou conjunto inicial de amostragem. O material a ser analisado pode estar a granel ou embalado em caixas, latas ou outros recipientes. Um lote de grande volume deve ter porções recolhidas em vários pontos, dando origem à amostra bruta. A maneira específi ca de fazê-lo depende do mate- rial em questão e deve-se ter padronização quanto ao procedimento a ser seguido. Para pequenos lotes ou embalagem única, todo o material pode ser coletado como amostra bruta. Em lotes maiores, a amostragem deve compreender de 10 a 20% do número de em- balagens contidas no lote ou 5 a 10% do peso total do alimento a ser analisado. Em lotes muito grandes, toma-se a raiz quadrada do número de unidades do lote. Por exemplo, a amostragem de um caminhão ou de uma grande pilha de mercadoria deve ter as amostras coletadas em vários pontos da carga ou pilha, com pelo menos cinco amostras de diferen- tes tamanhos reunidas de forma proporcional ao todo, levando-se em conta que, em caso de alimentos em grãos, a distribuição desigual requer que sejam coletadas amostras de várias camadas para obtenção da amostra média. Preparo da amostra para a análise1.2.2 O preparo da amostra refere-se ao tratamento que ela deve receber antes de ser analisada. A redução da amostra bruta dependerá do tipo de produto a ser analisado. O Quadro 2 apre- senta alguns tratamentos de acordo com tipo de amostra. BROMATOLOGIA 26 Quadro 2. Preparo da amostra para redução de tamanho e análise Alimentos Exemplos Preparos Líquidos Óleos, leite, sucos. Misturar por agitação ou repetida troca de recipientes. Retirar alíquotas necessárias de diferentes partes do recipiente (fundo, meio, superfície), misturando as porções no fi nal. Sólidos (pó ou granulosos) Cereais, sementes, leguminosas, farinha, sal. Quarteamento ou divisão sucessiva em amostrador apropriado. Semissólidos Queijo duro, chocolate. Ralar as amostras e utilizar o quarteamento. Alimentos úmidos Carnes, peixes e vegetais. Picar ou moer a amostra e misturar para posterior quarteamento. A estocagem deve ser sob refrigeração. Alimentos semi-viscosos e pastosos Frutas, vegetais e enlatados. Picar em liquidifi cador, misturar e retirar as alíquotas para análises. Alimentos com emulsão Manteiga, margarina. Aquecer a 35 °C em frasco com tampa, homogeneizar e retirar as alíquotas para análises. Frutas (ex. maçã, goiaba, pera e banana) Cortar ao meio nos sentidos longitudinal e transversal, repartindo em quatro partes. Duas partes opostas devem ser descartadas e as outras duas devem ser juntadas e homogeneizadas em liquidifi cador, seguido da retirada de alíquota para análise. DICA: Para realizar o quarteamento, o material é despejado sobre uma folha de papel e amassado até formar um quadrado, que deve ser dividido em quatro partes iguais. Deve-se numerar essas partes, descartando-se duas partes opostas, por exemplo, 1 e 3, e os segmentos 2 e 4 devem ser reunidos para a análise. O quarteamento pode ser repetido até obtenção da amostra no tamanho desejado. Para realizar o quarteamento, o material é despejado sobre uma folha de papel e amassado até formar um quadrado, que deve ser dividido em quatro partes iguais. amassado até formar um quadrado, que deve ser dividido em quatro partes iguais. Deve-se numerar essas partes, descartando-se duas partes opostas, por exemplo, 1 e 3, e os segmentos 2 e 4 devem ser reunidos para a análise. O quarteamento amassado até formar um quadrado, que deve ser dividido em quatro partes iguais. amassado até formar um quadrado, que deve ser dividido em quatro partes iguais. Para realizar o quarteamento, o material é despejado sobre uma folha de papel e amassado até formar um quadrado, que deve ser dividido em quatro partes iguais. Deve-se numerar essas partes, descartando-se duas partes opostas, por exemplo, 1 e 3, e os segmentos 2 e 4 devem ser reunidos para a análise. O quarteamento Figura 1. Procedimento para quarteamento de amostras. 1 2 4 3 BROMATOLOGIA 27 Equipamentos de amostragem: Amostrador tipo Riffl e A amostra é jogada com uma pá dentro do amostrador e se dividirá em canaletas alterna- das, sendo distribuídas em duas caixas em quantidades iguais. O material de uma das caixas é reservado e o da outra é descartado. Figura 2. Amostrador do tipo Riffl e. Figura 3. Amostrador do tipo Boerner. Amostrador tipo Boerner A amostra é colocada em funil e cai pelas laterais de um cone, onde existem três aberturas. A amostra cai em outro cone com 36 canais e em seguida cai em duas caixas em quantidades iguais, devendo o material de uma das caixas ser reservado e o da outra descartado. Esse processo deve ser repetido quantas vezes forem necessárias até o tamanho ideal da amostra. BROMATOLOGIA 28 O tipo de preparo da amostra dependerá da natureza do alimento, analito e método analí- tico que se pretende utilizar. Para a quantifi cação de determinados analitos, é necessária uma preparação prévia, para que se consiga uma extração efi ciente do componente desejado, e essa desintegração pode ser: do tipo mecânica, através de moagem da amostra em moinhos do tipo martelo (alimentos secos), moedores do tipo carne (alimentos úmidos) ou liquidifi cadores e pro- cessadores; desintegração enzimática, geralmente utilizada em amostras vegetais, para solubi- lização de componentes com alto peso molecular (polissacarídeos e proteínas) através de ce- lulases, pectinases e proteases; desintegração química, reagentes como ureia, piridina e vários ácidos, usados para dispersão e solubilização dos componentes alimentícios. As análises de umi- dade em alimentos úmidos e determinação de proteínas por Kjeldahl são exemplos de uso da preparação prévia da amostra por desintegração mecânica e química, respectivamente. Conservação da amostra1.2.3 A amostra para análise deve estar homogênea, conservada ao abrigo de umidade, luz e contaminação. Para tanto, a refrigeração pode ser necessária. A preservação das amostras é sempre necessária, mesmo quando a análise não pode ser realizada em seguida ao processo de preparo da amostra. Como métodos de preservação da amostra, destacam-se: Inativação enzimática: por temperatura ou adição de reagentes químicos, para preservar componentes do material original quanto à perda de suas características sensoriais e nutricionais; Diminuição das mudanças lipídicas: para evitar oxidação lipídica, deve-se resfriar a amos- tra imediatamente após preparo ou congelá-la; Controle do ataque oxidativo: a fi m de reduzir alterações oxidativas, recomenda-se a preser- vação das amostras a baixa temperatura em nitrogênio líquido (N) para a maioria dos alimentos; Controle do crescimento microbiológico: os métodos utilizados para redução ou eliminação microbiana são congelamento, secagem e uso de conservantes de forma isolada ou combinada. O melhor método de preservação dependerá do tipo de alimento, da natureza da contami- nação, do período e das condições de estocagem e tipo de análise. Sistema de garantia de qualidade das análises de alimentos1.3 O sistema de garantia da qualidade ou qualidade assegurada corresponde ao conjunto de atividades planejadas e sistematizadas que garantirão que um produto ou serviço atenderá a um padrão de qualidade, englobando processos pré-analíticos, analíticos e pós-analíticos. O padrão de qualidade pode contemplar fatores como armazenamento adequado da amos- BROMATOLOGIA 29 tra, usode métodos confi áveis e apropriados ao tipo de amostra analisada, além de analistas capacitados. No entanto, os parâmetros mencionados não são sufi cientes, uma vez que a ga- rantia da qualidade só é alcançada tendo-se total e absoluto controle sobre todas as etapas do processo, sendo necessária a implementação de um sistema de gestão da qualidade para tanto. Um sistema de gestão da qualidade deve determinar objetivos do que deve ser considerado qualidade, aferidos pelo alcance de indicadores e metas de forma a produzir, dirigir e controlar essa qualidade. Os processos de validação, verifi cação de desempenho, cálculo de incertezas, além do controle intra-laboratorial, visam a atingir a qualidade dos resultados analíticos, con- ferindo-lhes rastreabilidade, confi abilidade e comparabilidade. Confi abilidade dos resultados1.3.1 O processo de validação é um estudo experimental e documental que, quando conduzido da forma correta, pode demonstrar que o procedimento analítico avaliado é adequado à fi nali- dade proposta, trazendo confi abilidade aos resultados obtidos. Essa confi abilidade dependerá de fatores como especifi cidade, exatidão, precisão e sensibilidade do método e das análises estatísticas envolvidas na interpretação dos dados gerados nas análises químicas. Análise estatística dos resultados1.3.2 O controle estatístico das análises bromatológicas é uma ferramenta de qualidade indispen- sável na área de alimentos, fazendo com que seja possível extrapolar os resultados obtidos em uma pequena quantidade de amostra para todo o lote comprado ou produzido. Como fatores que trazem confi abilidade às análises químicas, podemos destacar: Especifi cidade: o método é específi co quando é capaz de identifi car o analito, sendo capaz de distingui-lo nas suas diferentes formas ou presença de interferências. É importante que o interferente não seja somado ao composto de interesse ou possa ser distinguível o bastante para ser descontado. No caso da necessidade de descontar o interferente, é preciso com- preender o efeito dessa interferência na medida de interesse. ESCLARECIMENTO: Analito é o componente de uma amostra a ser determinado. Interferente é um componente adicional que causa erro na análise por aumento ou diminuição da quantidade que está sendo medida. Analito é o componente de uma amostra a ser determinado. Interferente é um Analito é o componente de uma amostra a ser determinado. Interferente é um Analito é o componente de uma amostra a ser determinado. Interferente é um componente adicional que causa erro na análise por aumento ou diminuição da Analito é o componente de uma amostra a ser determinado. Interferente é um Analito é o componente de uma amostra a ser determinado. Interferente é um Analito é o componente de uma amostra a ser determinado. Interferente é um componente adicional que causa erro na análise por aumento ou diminuição da Analito é o componente de uma amostra a ser determinado. Interferente é um componente adicional que causa erro na análise por aumento ou diminuição da componente adicional que causa erro na análise por aumento ou diminuição da componente adicional que causa erro na análise por aumento ou diminuição da componente adicional que causa erro na análise por aumento ou diminuição da BROMATOLOGIA 30 Um bom modo de compreender o efeito dessa interferência durante o trabalho analítico é realizar o branco do método, que corresponde a uma amostra que contém todos os constituin- tes exceto o analito, sendo que sua resposta deve ser subtraída da resposta da amostra real para o cálculo da quantidade de analito na amostra. Esse tipo de subtração de interferência traz a estimativa completa da contribuição do branco para a resposta analítica. Também é possível realizar o branco para reagente, mas esse tipo de branco não foi subme- tido às etapas de preparo da amostra, então ele é preparado da mesma forma que as soluções de trabalho sem a adição dos analitos. Exatidão: afere a proximidade do resultado do valor verdadeiro. A exatidão pode ser afe- rida por várias metodologias, dentre as mais utilizadas estão os padrões de referência, que são compostos comerciais e podem ser usados para calibração dos equipamentos; método da recuperação da substância fortificada, por determinação da porcentagem de recuperação do analito de interesse, adicionado à amostra em quantidade conhecida, ou pela comparação en- tre os valores obtidos pelo método proposto com os valores obtidos para as mesmas amostras aferidas em outro método validado (método com precisão e exatidão definidas), por teste de calibração, sendo que a cada dez análises realizadas um padrão de concentração conhecida e diferente dos usados para construir a curva de calibração deve ser analisado, dentre outros. Precisão: a precisão de um método é determinada pela proximidade entre várias medidas subsequentemente efetuadas. Essa proximidade é usualmente calculada pela média aritmé- tica (soma das n medidas dividida por n), desvio-padrão (DP) e coeficiente de variação (CV, expresso em %). Figura 4. Comparação entre exatidão e precisão: (a) boa precisão e boa exatidão; (b) boa precisão e exatidão ruim; (c) boa exatidão e precisão ruim; (d) exatidão e precisão ruins. Fonte: NIELSEN, 2010, [n.p.]. (Adaptado). a b c d BROMATOLOGIA 31 Como calcular média, DP e CV? Média x’ = x1 + x2 + x3 + ... + xn n Onde: x’ = média x1, x2, x3, ..., xn = medidas analíticas n = número de medidas DP – Desvio-padrão O desvio-padrão pode ser medido de dois modos: σ = ± Σ(x - μ)2n Onde: μ = média σ = desvio-padrão Para n > 10 medidas Ou S = ± Σ(x - x’)2n - 1 Onde: S = desvio-padrão x ’ = média Para n < 10 medidas CV – Coefi ciente de variação CV = σμ . 100 ou CV = S x’ . 100 Sensibilidade: é a habilidade de discriminar pequenas diferenças na concentração de um analito, ou seja, é a menor quantidade do composto que se pode medir na amostra, sem erro. A sensibilidade pode ser aumentada ampliando-se a resposta da medida, por exemplo, au- mentando o índice de refração de uma amostra líquida, por meio do emprego de solventes orgânicos ou adição de solutos inertes (não reagentes), ou ajustando-se as confi gurações do equipamento em métodos instrumentais. Pontos críticos de controle1.3.3 Em um laboratório de análise de alimentos, os principais pontos críticos de controle são relacionados aos itens do ensaio, que incluem: BROMATOLOGIA 32 Coleta e preparo da amostra – é necessário atentar-se para o volume mínimo represen- tativo da amostra, tipo de amostrador, pré-lavagem apropriada dos frascos de amostragem, preservantes adequados (solventes, refrigeração), tempo máximo de armazenamento antes da determinação analítica (imediatamente após coleta, após horas ou após dias) e condições especiais de armazenamento (temperatura, umidade e luminosidade). Amostras de alimentos são geralmente bastante perecíveis; portanto, alterações como decomposição, perda de umi- dade, separação de fase, contaminação microbiológica, presença de sujidades e infestação por insetos não devem ocorrer para uma adequada coleta e preparo da amostra. Um controle de qualidade dessa etapa inicial, mas fundamental à completude da análise, deve considerar amostragem, transporte, armazenamento e preservação, além das documentações envolvi- das, inclusive no que diz respeito ao controle da contaminação. Método de análise da amostra – o método ideal deve ser prático, rápido, eficaz e preferen- cialmente de baixo custo, com boa especificidade, exatidão, precisão e sensibilidade. Entretan- to, dificilmente um único método é capaz de reunir todas essas qualidades, sendo necessário que o analista priorize as características do método em função dos objetivos da análise. Por exemplo, um analista recebeu uma geleia de frutas naturais; no rótulo está descrito que o abacaxi fez parte da formulação da geleia. Ele então quer ter ideia da quantidadeda enzima bromelina que ainda existe nesta amostra. Para triagem inicial dessa amostra, podemos esco- lher um método menos exato e preciso, consequentemente mais rápido e econômico. Para tanto, os equipamentos e instrumentos devem ser rotineiramente calibrados, verifica- dos e limpos, com frequência e critérios estabelecidos por certificações atreladas a agências de fiscalização e legislações. Quadro 3. Classificação dos métodos de análise Tipos do método Definições Oficiais Agência ou Órgão de Fiscalização (Anvisa no Brasil). Padrões ou de referência Grupos que desenvolvem métodos colaborativos. Rápidos Uso prévio a métodos de maior exatidão e custo. Rotina Oficiais ou padrões que podem ser modificados de acordo com a necessidade. Automatizados Métodos citados acima quando realizados em instrumentos automatizados. Modificados Métodos oficiais ou padrões que foram simplifi- cados ou adaptados para diferentes matrizes ou remoção de interferentes. BROMATOLOGIA 33 PAUSA PARA REFLETIR Como podemos verificar se um método é adequado à nossa amostra de interesse? Métodos de análises são comparados entres si levando em conta precisão e exatidão, e como se comportam em relação à repricabilidade, repetibilidade e reprodutibilidade, que po- dem ser definidas como: • Repricabilidade: mede a variabilidade entre replicatas, sendo expresso em desvio-padrão; • Repetibilidade: grau de concordância entre medidas repetidas para uma mesma amos- tra, sob as mesmas condições de mensuração, mesmo analista, instrumento e condições da análise, realizada em diferentes espaços de tempo, mas no mesmo laboratório. É expressa em desvio-padrão em estudos intra-laboratoriais; • Reprodutibilidade: grau de concordância entre medidas repetidas para uma mesma amostra, sob variadas condições de mensuração, variando, por exemplo, o analista em dife- rentes laboratórios. É expressa em desvio-padrão em estudos interlaboratoriais. Erros – o ato de medir é essencialmente um ato de comparação, que envolve erros de di- versas origens, como do instrumento, do operador e do próprio processo de medida. Podem ser classificados em: • Erros determinados: dos quais se pode conhecer a sua fonte, sendo independentes das leis do acaso, e produzem-se sempre no mesmo sentido, podendo ser anulados ou corrigidos. Esses erros se subdividem em erros de método, erros operacionais (erro nas leituras instru- mentais, preparação inadequada de padrões, amostragem errônea, contaminação química da vidraria, erros de diluição), erros pessoais (identificação imprópria das amostras, erros de registro de dados, erros no cálculo dos resultados, erros na interpretação dos resultados) e erros devido a instrumentos e reagentes (impurezas, produtos vencidos ou de má qualidade); • Erros indeterminados: são erros que não podem ser controlados, e geralmente se ma- nifestam na forma de pequenas variações nas medidas de uma amostra, quando feitas su- cessivamente pelo mesmo analista, com todas as precauções necessárias e em condições de análise praticamente idênticas. Embora não seja possível corrigi-los, é importante considerá- -los durante o tratamento estatístico dos dados, admitindo que erros indeterminados seguem uma distribuição normal (distribuição de Gauss). Um exemplo de erro indeterminado é o que pode ocorrer na leitura da escala de uma vidraria volumétrica, como a bureta. A bureta (instrumento que mede volume escoado) tem erro absoluto igual a 0,03 mL. Uma leitura de volume escoado igual a 16,17 mL corresponde a 16,17 mL ± 0,03 mL; ou seja, algo entre 16,14 mL e 16,20 mL. BROMATOLOGIA 34 Figura 5. Reação de titulação. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 08/10/2019. (Adaptado). Leitura da bureta – 50ml ± 0,03 mL Valor lido: 16, 17 Faixa: 16, 14-16, 20 mL Instrumentação – requer o uso de um instrumento apropriado para serem aplicados os métodos escolhidos, além de constante calibração e verifi cação quanto ao desgaste pelo uso. Analistas – as qualifi cações exigidas para que um analista execute com exatidão e precisão as aferições deve levar em conta capacidade de validação dos resultados através de exame intra-laboratorial e interlaboratorial de uma mesma amostra. Para tanto, é importante imple- mentação de procedimentos operacionais padronizados (POPs) e constante capacitação. Avaliação da efi ciência do método analítico escolhido1.3.4 Desenvolver, adaptar ou implementar um método analítico envolve processos de avaliação que estime sua efi ciência na rotina do laboratório. O objetivo de medir a efi ciência do método analítico é obter indicadores de que o método escolhido é adequado à necessidade de análise de nossas amostras, o que trará maior desempenho, controle de tempo e custos, além de es- tabelecer uma linguagem única no ambiente de trabalho. Para tanto, pode-se utilizar material de referência, comparando os resultados de um método novo aos resultados obtidos através de um composto referência em termos de concentração e pureza, aplicar análises estatísticas, de maneira a defi nir precisão, exatidão e sensibilidade do método, e propor análises interlabo- ratoriais, nas quais o método novo seja testado por diferentes laboratórios, em meio a um es- tudo colaborativo, podendo auxiliar a avaliar efi cácia do método e estabelecer suas condições PAUSA PARA REFLETIR Quais fatores difi cultam as análises de alimentos? E como deve ser o planejamento de uma análise de alimentos? BROMATOLOGIA 35 de uso. É importante que durante o planejamento de uma análise química sejam previstos objetivos, geral e específicos, assim os resultados do experimento devem, antes de qualquer coisa, satisfazer esses objetivos iniciais. Proposta de Atividade Agora é a hora de pôr em prática tudo o que você aprendeu neste capítulo! Elabore um es- tudo dirigido destacando as principais ideias abordadas ao longo do capítulo. Ao produzir seu estudo dirigido, considere as leituras básicas e complementares realizadas. Para te auxiliar, seguem perguntas norteadoras que devem ser respondidas de forma crítica. • Qual é o objetivo do estudo da Bromatologia? Exemplifique com aplicações práticas. • Qual é a diferença dos métodos analíticos convencionais e instrumentais? • Descreva como deve ser escolhido um método para análise de alimentos. • O que são média e desvio-padrão? • O que são analito e matriz? • Quais são os tipos de erros que podem ocorrer ao analisarmos uma amostra alimentícia? • Como se deve proceder o processo de amostragem de um saquinho de feijão (1 kg)? E de um caminhão contendo uma carga de feijão de 2.000 kg? (Considere que o feijão está embala- do em saquinhos). • Planeje as etapas necessárias para um experimento de determinação do teor de proteínas em um lote de 2 kg de peito de frango congelado. Recapitulando Nesta aula, você conheceu a importância e as aplicações das análises bromatológicas, sen- do-lhe apresentadas as etapas de uma análise química de alimentos, com foco na escolha do tipo de método de análise e etapas do fluxograma para aplicação na rotina analítica. Recomen- dações sobre coleta, preparo, armazenamento e transporte de amostra foram enfatizados, como etapas fundamentais à obtenção de dados confiáveis. No processo de garantia da qualidade das análises de alimentos, critérios estatísticos para medir a variabilidade dos dados e o tratamento matemático básico para auxílio na escolha da forma de amostragem, assim como do método de análise, são pontos críticos de controle. A avaliação da eficiência do método analítico a ser escolhido é o ponto de partida para que se obtenha qualidade na análise de alimentos, com geração de dados representativos e fidedig- nos ao que se propõe avaliar. BROMATOLOGIA 36 Respondendo à pergunta norteadora, o objetivo de uma análise de alimentos é verificar se o produto alimentício que é colocado na mesa do consumidor atende aos padrões de iden- tidade e qualidade discriminados no rótulo, além deavaliar se foi preparado, processado e armazenado em boas condições de higiene e saúde aderentes à legislação sanitária vigente, de forma que alterações não comprometam características físico-químicas e sensoriais. Assim, análises de alimentos são de extrema importância para acreditação de matérias-primas e ve- rificação do cumprimento de legislações em produtos e/ou serviços colocados no mercado de consumo, havendo, para tanto, a necessidade de execução de métodos analíticos precisos e exatos e, de preferência, oficiais nas amostras de interesse. Sobre as Pausas para refletir, quando pensamos na melhor maneira de escolher um método de análise de alimentos, devemos levar em conta os objetivos, composição química e quanti- dade da amostra que dispomos, além de verificarmos a disponibilidade de equipamentos para o experimento. Adicionalmente, o procedimento experimental pode ser testado em função de métodos oficiais em relação à exatidão e à precisão. Dentre as dificuldades que encontramos para a execução de uma análise de alimentos, podemos pontuar a complexidade das amos- tras, número grande de compostos de interesse na amostra, distribuição não uniforme, pere- cibilidade e variabilidade de amostras para um mesmo alimento. BROMATOLOGIA 37 Referências bibliográficas CECCHI, H. M. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. 2. ed. Campinas: Editora Unicamp, 2010. INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Métodos físico-químicos para análise de alimentos. São Paulo: Instituto Adolfo Lutz, 2008 NIELSEN, S. S. Introduction to Food Analysis. 4. ed. Lafayette: Springer, 2010. Disponível em: <http://154.68.126.6/library/Food%20Science%20books/batch1/Food%20Analysis%20 Fourth%20Edition.pdf>. Acesso em: 25 set. 2019. STEWART, K. K.; WHITAKER, J. R. Modern Methods of Foods Analysis. Westport: The AVI Pu- blishing Company, Inc., 1984. BROMATOLOGIA 38 Objetivos do capítulo Identifi car a importância da água na composição dos alimentos e seu papel nos processos químicos, bioquímicos e microbiológicos; Analisar as formas em que a água se apresenta no alimento e a infl uência disso nas características nutricionais e tecnológicas dos alimentos; Conhecer os diferentes métodos para a determinação de umidade em alimentos. INTRODUÇÃO • Propriedades físicas da água • A molécula de água • Diagramas de fases da água líquida ATIVIDADE DE ÁGUA E A CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS • Defi nição e determinação da atividade de água • Isoterma de adsorção e de desorção da água • Relação atividade de água e conservação de alimentos MÉTODOS ANALÍTICOS PARA A DETERMI- NAÇÃO DA UMIDADE EM ALIMENTOS • Métodos por secagem • Métodos por destilação • Métodos químicos • Métodos físicos INTERAÇÃO DA ÁGUA COM SÓLIDOS • Água livre • Água ligada • Ligação da água com sólidos TÓPICOS DE ESTUDO Por: Naice Eleidiane Santana Monteiro BROMATOLOGIA 39 O termo atividade de água (aw) refere-se às moléculas de água disponíveis, que dão suporte ao crescimento de microrganismos. Teor de umidade não é a mesma coisa que atividade de água, embora alimentos úmidos, geralmente, possuam maior atividade de água. Essa regra é quebrada por alimentos como gelo (0 °C) e carne fresca, que possuem diferentes valores de umidade, mas com níveis de atividade de água muito próximos (1,00 e 0,985, respectivamente), devido à proporção de água ligada. Conhecer umidade e aw faz parte do controle de fatores intrínsecos e extrínsecos do alimento, e são fato- res fundamentais para aumentar a vida de prateleira, além de garantir que o produto permaneça por mais tempo seguro do ponto de vista microbiológico, mantendo suas características nutricionais e sensoriais estáveis. Para tanto, métodos analíticos físicos e químicos podem auxiliar essas determinações. Assim, nesse contexto, lançamos o se- guinte questionamento: como é possível medir a atividade da água? Contextualizando o cenário BROMATOLOGIA 40 Introdução2.1 A água é um solvente universal, essencial para os seres vivos. Ela possui diversas funções nos organismos, entre elas a regulação da temperatura corporal, transporte de nutrientes, ser um ambiente de reações químicas, veículo, produto de lubrifi cação, facilitador da homeostasia de macromoléculas etc. Ela é um componente estrutural, que em organismos vegetais e ani- mais distribui-se em compartimentos: o intracelular e o extracelular. Nos alimentos, a água é responsável por propriedades organolépticas, como textura e cor, sendo também um veículo para alterações químicas, bioquímicas e microbiológicas, como o crescimento e o desenvolvimento de microrganismos e ação de enzimas líticas da própria matriz alimentar. CURIOSIDADE: A água se desloca ativa e continuamente entre os diferentes compartimentos do organismo, regulando a composição destes pelo gradiente osmótico (movimen- tação de moléculas de uma região à outra), com tendência natural ao equilíbrio. A água se desloca ativa e continuamente entre os diferentes compartimentos do A água se desloca ativa e continuamente entre os diferentes compartimentos do A água se desloca ativa e continuamente entre os diferentes compartimentos do organismo, regulando a composição destes pelo gradiente osmótico (movimen-organismo, regulando a composição destes pelo gradiente osmótico (movimen- tação de moléculas de uma região à outra), com tendência natural ao equilíbrio. A água se desloca ativa e continuamente entre os diferentes compartimentos do organismo, regulando a composição destes pelo gradiente osmótico (movimen- A água se desloca ativa e continuamente entre os diferentes compartimentos do organismo, regulando a composição destes pelo gradiente osmótico (movimen- A água se desloca ativa e continuamente entre os diferentes compartimentos do A água se desloca ativa e continuamente entre os diferentes compartimentos do O teor de água ou umidade está intrinsicamente relacionado com estabilidade, composição e qualidade, que variam nos diferentes alimentos, como pode ser observado na Tabela 1. Tabela 1. Teores de água em alimentos de consumo habitual Alimento Teor de água (%) Atividade de água Leite desnatado 91 0,99 Ovo 75 0,6 Banana 74 0,98 Peixe 74 0,98 Carne bovina 59 0,98 Queijo prato 45 0,92 Pão branco 35 0,94 Manteiga 16 0,95 Arroz (cru) 15 0,56 Bolacha água e sal 3 0,41 Açúcar (branco) 1 0,64 Fonte: FELLOWS, 2006. (Adaptado). BROMATOLOGIA 41 Propriedades físicas da água2.1.1 Por ser uma substância comum, que está inserida em nossa rotina diária, com frequên- cia não reconhecemos ou valorizamos as propriedades da água. Em temperatura ambiente, a água possui forma física líquida, característica decorrente da formação de pontes de hidrogê- nio. Quando comparamos os pontos de fusão (PF) e pontos de ebulição (PE) da água com os de outros compostos com moléculas de tamanho similar, observamos que, mesmo despendendo baixas quantidades de energia, as ligações de hidrogênio modifi cam substancialmente as propriedades dos compostos de que elas participam. Assim, se não fosse pela capacidade de formar e desfazer pontes de hidrogênio, a água não teria um ponto de ebulição alto, da ordem de 100 ºC, o que a tornaria gasosa a temperatura ambiente e, desse modo, a vida na Terra como nós conhecemos não seria possível. A quantidade de água afetará parâmetros relacionados: • À estocagem: quanto maior a atividade de água, mais rápida a deterioração; • Ao grau de proteção necessário: alimentos com maior concentração de água necessita- rão de embalagens para prevenir perda de umidade, enquanto alimentos com baixa concen- tração de água podem ser isolados para não absorverem água, o que alteraria suas caracterís- ticas sensoriais; • Ao processamento: determinados tipos de processamento podem reduzir a atividade de água, tais como congelamento, desidratação, adição de sal ou adição de açúcar. Tabela 2. Constantes físicas da água e compostos de massa semelhante SubstânciaFórmula química Massa molecular PF °C PE °C Metano CH4 16 -184 -161 Amônia NH3 17 -78 -33 Água H20 18 0 100 Fluoreto de hidrogênio HF 20 -92 19 Sulfeto de hidrogênio H2S 34 -86 -61 Metanol CH3OH 44 -98 65 BROMATOLOGIA 42 A molécula de água2.1.2 A molécula da água é formada por dois átomos de hidrogênio unidos por orbitais sp3 a um átomo de oxigênio, com estrutura tetraédrica, pequeno volume e baixo peso molecular. A água é um composto polar, considerado solvente universal devido a sua capacidade de for- mar pontes de hidrogênio com solutos diversos, capacidade de solvatação ou hidratação e formação de interações eletrostáticas com íons através das cargas parciais que se orientam em camadas concêntricas, além de alto momento dipolar e elevada constante dielétrica que facilita a participação desse componente em ligações covalentes, dipolo-dipolo e íons-dipolo. Diagramas de fases da água líquida2.1.3 Os diagramas de fases são representações gráfi cas (esquemas) que podem fornecer in- formações sobre transformações físicas que ocorrem na relação entre parâmetros invariá- veis (composição) e parâmetros variáveis do processo (temperatura, pressão), resultando na possibilidade de ocorrer diferentes estados físicos (fases) quando o sistema se encontra em condições de equilíbrio. No Gráfi co 1 podemos observar que cada ponto representa um estado do sistema, determinado pela relação entre temperatura e pressão. Figura 1. Molécula de água. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 20/09/2019. (Adaptado). ÁGUA H2O BROMATOLOGIA 43 ESCLARECIMENTO: O vapor pode ser obtido ao aquecer o gelo em pressões inferiores do ponto triplo (0,6105 kPa). Ao manter-se a pressão constante com elevação da temperatura, à condição de saturação, o gelo passa a sublimar (passagem direta do estado sólido ao gasoso). Este processo fundamenta o método de secagem por liofi lização. (0,6105 kPa). Ao manter-se a pressão constante com elevação da temperatura, à O vapor pode ser obtido ao aquecer o gelo em pressões inferiores do ponto triplo (0,6105 kPa). Ao manter-se a pressão constante com elevação da temperatura, à (0,6105 kPa). Ao manter-se a pressão constante com elevação da temperatura, à condição de saturação, o gelo passa a sublimar (passagem direta do estado sólido ao gasoso). Este processo fundamenta o método de secagem por liofi lização. O vapor pode ser obtido ao aquecer o gelo em pressões inferiores do ponto triplo O vapor pode ser obtido ao aquecer o gelo em pressões inferiores do ponto triplo O vapor pode ser obtido ao aquecer o gelo em pressões inferiores do ponto triplo O vapor pode ser obtido ao aquecer o gelo em pressões inferiores do ponto triplo (0,6105 kPa). Ao manter-se a pressão constante com elevação da temperatura, à condição de saturação, o gelo passa a sublimar (passagem direta do estado sólido (0,6105 kPa). Ao manter-se a pressão constante com elevação da temperatura, à (0,6105 kPa). Ao manter-se a pressão constante com elevação da temperatura, à (0,6105 kPa). Ao manter-se a pressão constante com elevação da temperatura, à (0,6105 kPa). Ao manter-se a pressão constante com elevação da temperatura, à condição de saturação, o gelo passa a sublimar (passagem direta do estado sólido condição de saturação, o gelo passa a sublimar (passagem direta do estado sólido condição de saturação, o gelo passa a sublimar (passagem direta do estado sólido condição de saturação, o gelo passa a sublimar (passagem direta do estado sólido Gráfico 1. Fases da água p(atm) Sólido Líquido Vapor 100 0 (°C) 1 C A B D 0 O diagrama de fases apresenta três possibilidades de estado: sólido, líquido e vapor, apresentando linhas de equilíbrio (contornos de fase) que se referem a linhas que marcam condições sob as quais múltiplas fases podem se equilibrar. A linha de pressão de vapor (AD), linha de pressão de fusão (CD) e linha de pressão de sublimação (BD) separam as três fases. Por exemplo, a linha-limite entre água líquida e gelo representa que determinada quantidade da solução se apresenta em condições líquidas e sólidas. A intersecção das linhas de equilíbrio denomina-se ponto triplo e marca condições nas quais os três estados podem existir. No diagrama da água, há um único ponto triplo (D), correspondendo à única temperatura e pressão na qual águas sólida, líquida e gasosa (va- por) podem coexistir em equilíbrio estável. BROMATOLOGIA 44 Interação da água com sólidos2.2 A água é o maior constituinte da maioria dos produtos alimentícios e também o solvente de maior relevância. Ela solubiliza os demais constituintes para transportá-los, absorvê-los ou expe- li-los do interior das células, permitindo reações químicas, enzimáticas e crescimento microbia- no, mesmo na presença de fatores limitantes, como pH e temperatura. O modo como a água to- tal (umidade) está no alimento determina suas propriedades físicas, podendo estar nas formas: • Água livre: presente em espaços intergranulares e poros da matriz alimentícia, manten- do as propriedades físicas do alimento e dispersando e dissolvendo componentes; • Água absorvida: ligada superfi cialmente a macromoléculas, como carboidratos (amido, pectina, celulose) e proteínas por força de Van der Waals e pontes de hidrogênio; • Água de hidratação ou ligada: ligada quimicamente a outros compostos, como, por exemplo, compostos hidratados (lactose monohidratada, Na2SO4 ⋅ 10H2O), não pode ser eli- minada em métodos de determinação de umidade, nem estando disponível para reações químicas e enzimáticas e para o crescimento de microrganismos. Água livre2.2.1 O teor de água livre varia de acordo com a composição do alimento. Essa água é fra- camente ligada ao substrato, mantendo suas propriedades físicas e, portanto, atua como agente dispersante de coloides, açúcares e como solvente de sais, promovendo reações quí- micas e crescimento microbiano. É eliminada com relativa facilidade. Água ligada2.2.2 Em contato com o soluto e outros constituintes, essa água exibe mobilidade reduzida, ocluída nas paredes celulares ou no protoplasma, e é mantida quimicamente ligada a proteínas e a sais hidratados. Quando associada a grupos hidrofílicos de polissacarídeos e proteínas, é indisponível para reações químicas, crescimento microbiano ou para atuar como solvente. PAUSA PARA REFLETIR Considerando que leite e maçã possuem teor de água em torno de 90%, por que as proprieda- des físicas desses dois alimentos são tão diferentes? BROMATOLOGIA 45 Quadro 1. Categorias de água ligada e suas propriedades Propriedades Descrição geral Ponto de congelamento Capacidade solvente % de água total (umidade) Água vicinal Interage fortemente com sítios espe- cífi cos dos constituintes não aquosos por associações água-íon e água-dipo- lo, geralmente encontrando-se próxi- ma a grupos hidrofílicos. Não se congela a -40 ºC. Nula 0,4-0,5% Água multicamada Ocupa sítios remanescentes da primei- ra camada, formando várias camadas adicionais em torno dos grupos hidro- fílicos dos constituintes não aquosos. Predominam as ligações hidrogênio água-água e água-soluto, quimicamen- te mais fracas. A maior parte não se congela a -40 ºC. Leve a moderada 2-3% Água constitucional Fortemente ligada aos constituintes não aquosos do alimento, ocupando regiões exteriores desses constituin- tes. Predomina as ligações hidrogênio água-água, com propriedades simila- res às das águas de soluções salinas diluídas, seu fl uxo macroscópico en- contra-se impedido. Congela-se com moderada redução do ponto de congelamento. Grande Cerca de 96% Ligação da água com sólidos2.2.3 As diferenças na intensidade com que a água se associa aos constituintes não aquosos em alimentos torna-a mais ou menos susceptível a atividades de degradação (crescimento de microrganismos e reações químicas de hidrólise). A interação das moléculas com a água pode ser classifi cada em interações hidrofílicas (afi nidade pela água) e hidrofóbicas(aver- são pela água). Ambas são interações fracas, o que é justifi cado por sua funcionalidade usual (seletividade, autosselantes e fl exibilidade). A interação por pontes de hidrogênio é a ligação mais comum da água com sólidos, bus- cando a associação com cargas neutras. Quando uma substância polar (hidrofílica) é adicio- nada à água, as pontes de hidrogênio entre moléculas e água são quebradas e reestabeleci- das com as moléculas do soluto. A adição de moléculas apolares desequilibra o meio, uma vez que as pontes de hidrogênio quebradas entre moléculas de água não conseguem refazer a ligação com o soluto, devido ao caráter hidrofóbico. BROMATOLOGIA 46 A adição de substâncias hidrofóbicas à água promove a formação de hidratos e micelas. Os hidratos clatratos são compostos cristalinos semelhantes ao gelo, formados por pontes de hidrogênio unidas entre si para formar cavidades capazes de aprisionar grupos hidrofó- bicos. Geralmente, as moléculas aprisionadas possuem baixo peso molecular e apresentam forma e tamanho que favorecem o aprisionamento ao hidrato. Uma vez desestabilizada a solução com adição de moléculas como proteínas e lipídeos, a formação de micelas diretas é instigada pelas interações entre caudas hidrofóbicas, orga- nizando-se de forma esférica de modo que grupos polares fi quem nas superfícies e grupos apolares se voltem para dentro da esfera, interagindo mediante forças do tipo Van der Walls. Para que isso ocorra, é importante que haja um agente emulsifi cante adicionado ao meio (composto anfi fílico). Em situações de solvente apolar, as micelas formadas serão do tipo reversa, com parte hidrofílica voltada para o interior. Dependendo da forma como a água presente está ligada em um alimento, os métodos para determinar a umidade desse alimen- to podem variar. CONTEXTO: Compostos anfi fílicos possuem parte da molécula hidrofílica e outra parte hidro- fóbica, promovendo propriedades detergentes, surfactantes e emulsifi cantes aos sistemas a que são adicionados. Compostos anfi fílicos possuem parte da molécula hidrofílica e outra parte hidro-Compostos anfi fílicos possuem parte da molécula hidrofílica e outra parte hidro-Compostos anfi fílicos possuem parte da molécula hidrofílica e outra parte hidro- fóbica, promovendo propriedades detergentes, surfactantes e emulsifi cantes aos Compostos anfi fílicos possuem parte da molécula hidrofílica e outra parte hidro- fóbica, promovendo propriedades detergentes, surfactantes e emulsifi cantes aos Atividade de água e a conservação de alimentos2.3 A atividade de água (aw) é defi nida como a água do alimento disponível para participar de reações químicas, enzimáticas e meio para crescimento microbiano (água livre). O cres- cimento de microrganismos como bactérias, fungos e leveduras é diretamente proporcional à atividade de água, tornando-a, por isso, fundamental para conservação de alimentos. Para a água pura, o valor da atividade de água é igual a 1. Em alimentos com atividade de água superior a 0,90, o meio é propício para desenvolvimento microbiológico, mas reações químicas e enzimáticas podem ter sua velocidade diminuída com a diluição de reagentes. O au- mento das concentrações dos reagentes em alimentos com menor atividade de água (0,4-0,8) favorece reações químicas e enzimáticas, enquanto aw ≤ 0,6 limita o crescimento microbiano. A medida da atividade de água nos alimentos é essencial para que se preveja o desenvol- vimento microbiológico, se avalie a vida útil e estabilidade física do alimento, assim como rea- ções químicas e enzimáticas. BROMATOLOGIA 47 Quadro 2. Valores de atividade de água mínimos para crescimento microbiano e produção de toxinas alimentares Microrganismo Aw crescimento Aw produção de toxinas Clostridium botulinum tipo E 0,95-0,97 0,97 Clostridium botulinum tipo A 0,93-0,95 0,95 Clostridium perfringers 0,93-0,95 Salmonella sp. Staphylococcus aureus 0,86 0,87-0,90 enterotoxina A Penicillium viridicatum 0,83 0,83-0,86 ocratoxina A Aspergillus parasiticus 0,82 0,87 Penicillium cyclopium 0,81-0,85 0,87-0,90 ocratoxina Aspergillus flavus 0,78-0,80 0,83-0,87 aflatoxina Aspergillus ochraceus 0,77-0,83 0,83-0,87 ocratoxina A Bactérias halóficas 0,75 Bolores xerofílicos 0,65 Fungos osmofilicos 0,60 Fonte: CUNHA, 2016. Além da contaminação microbiológica, devemos considerar que a vida de prateleira de um alimento dependerá de fatores extrínsecos e intrínsecos. Como fatores extrínsecos comuns ao meio (processamento, armazenamento e distribuição) podemos apontar: • Pressão e temperatura; • Controle de temperatura; • Umidade relativa do meio (UR); • Contagem microbiana ambiental; • Composição da atmosfera dentro das embalagens; • Tratamento térmico posterior (por exemplo, reaquecendo ou cozinhando antes do consumo); • Manuseio do consumidor. Como fatores intrínsecos, destacam-se as propriedades do alimento, como: • Atividade de água (aw); • Valor de pH e acidez total; • Potencial de oxi-redução (balanço de agentes oxidantes e redutores em um meio); • Nutrientes do alimento; • Contagens de microrganismos (bactérias e fungos); • Agentes bioquímicos do alimento e conservantes adicionados à formulação do produto (enzimas, reagentes químicos usados, sal). BROMATOLOGIA 48 No processo de deterioração de alimentos, a umidade é o fator de maior relevância, uma vez que, mantendo esse parâmetro em níveis baixos, os demais fatores terão seus efeitos diminuídos, como diminuição da contaminação microbiana e redução do poten- cial oxi-redução e do pH. Assim, parâmetros de umidade são essenciais desde a colheita até o processamento do alimento. PAUSA PARA REFLETIR Como a vida de prateleira de um alimento se relaciona com atividade de água e contaminação microbiológica? Defi nição e determinação da atividade de água2.3.1 A atividade de água representa a água e sua energia disponível em um sistema. Con- siderando que a água livre volatiliza muito mais do que a água ligada com vistas a atingir um ambiente de equilíbrio, e que em um ambiente fechado a temperatura ambiente o úni- co tipo de água que será evaporada será a água livre, pode-se inferir a atividade de água de um alimento pela equação: aw = PwP°w Onde: aw = atividade de água Pw = pressão de vapor da água em equilíbrio em um alimento P°w = pressão de vapor da água pura, A umidade relativa do ar em equilíbrio (ERH) relaciona-se com a atividade de água de um alimento (aw = ERH/100) quando este não ganha nem perde umidade e está em equilíbrio com o ambiente. Assim, alimentos com atividade de água < 0,4 tendem a absorver umidade, alimentos com aw entre 0,4 e 0,8 podem perder ou absorver umidade dependendo de suas características e alimentos cuja aw é > 0,8 tendem a perder umidade. É importante compreen- der, entretanto, que o alimento só irá absorver ou perder umidade se a umidade relativa do ar for superior ou inferior à do alimento ou se o alimento não estiver bem armazenado. Se a umidade relativa do ar e a aw do alimento forem iguais, eles estarão em equilíbrio, ou seja, o alimento não perderá e nem ganhará umidade. Em uma análise de atividade de água (aw), o método e/ou equipamento utilizado deve ser preciso, reprodutível, rápido, de fácil manipulação e calibração, adaptável a vários tipos de produtos, com aferição em todas as faixas de atividade de água. BROMATOLOGIA 49 O método tradicional (método estático) utilizado para aferição da atividade de água consiste na amostragem do alimento (2-3 g) e pesagem em cadinho de alumínio previamente tarado. O cadinho contendo a amostra deve ser colado em um dissecador vedado, com umidade co- nhecida (EHR), gerada por solução salina hipersaturada e temperatura controlada (dentro de estufa). As amostras devem ser pesadas em intervalos de tempo pré-determinados até que o peso se estabilize, sinalizando que o equilíbrio entre amostra e ambiente foi atingido. A aw do alimento deve sercalculada pela diferença entre o peso fi nal e o inicial da amostra. O uso do método tradicional permite o levantamento da isoterma de adsorção do alimento. Isoterma de adsorção e de desorção da água2.3.2 As isotermas de sorção são curvas que relacionam a atividade de água com a umidade rela- tiva de equilíbrio, sendo de grande importância para predizer processos de secagem e arma- zenamento de alimentos, de forma a adequar os parâmetros para atingir maior efi ciência. As isotermas podem ser de adsorção, quando o alimento ganhar água, ou de desorção, quando o alimento perder água. Gráfico 2. Histerese das isotermas de sorção Fonte: PARK, 1992. (Adaptado). 40 30 20 10 0,0 0,2 Atividade de água Co nt eú do d e um id ad e (% ) Deso rção Adso rção 0,7 1,0 As regiões de uma isoterma de sorção são classifi cadas em: região de monocamada (aw até 0,2), policamada (aw entre 0,2 e 0,6) e condensação seguida da dissolução de materiais solúveis (aw acima de 0,6). A textura do alimento e sua atividade de água se elevam em função da umidade relativa, sendo seco e duro quando em baixa umidade, fi rme e fl exível em umidade intermediária, e úmido e macio em alta umidade. BROMATOLOGIA 50 ESCLARECIMENTO: A histerese, ou conservação das propriedades de um sistema na ausência de estí- mulo, é um fenômeno que ocorre devido à diferença entre as curvas de adsorção e desorção. A histerese, ou conservação das propriedades de um sistema na ausência de estí-A histerese, ou conservação das propriedades de um sistema na ausência de estí-A histerese, ou conservação das propriedades de um sistema na ausência de estí- mulo, é um fenômeno que ocorre devido à diferença entre as curvas de adsorção A histerese, ou conservação das propriedades de um sistema na ausência de estí-A histerese, ou conservação das propriedades de um sistema na ausência de estí-A histerese, ou conservação das propriedades de um sistema na ausência de estí- mulo, é um fenômeno que ocorre devido à diferença entre as curvas de adsorção A histerese, ou conservação das propriedades de um sistema na ausência de estí- mulo, é um fenômeno que ocorre devido à diferença entre as curvas de adsorção mulo, é um fenômeno que ocorre devido à diferença entre as curvas de adsorção mulo, é um fenômeno que ocorre devido à diferença entre as curvas de adsorção mulo, é um fenômeno que ocorre devido à diferença entre as curvas de adsorção Relação atividade de água e conservação de alimentos2.3.3 O valor máximo obtido para atividade de água é 1, referente à água pura. Alimentos com atividade de água superior a 0,9 funcionam como soluções de água livre associada aos nu- trientes do alimento, que podem se tornar disponíveis como substrato para crescimento de microrganismos, mas que podem ter retardo de reações químicas e enzimáticas se houver maior diluição dos componentes. Com o decréscimo da atividade de água (0,40-0,80), o meio torna-se favorável a reações químicas e enzimáticas pelas concentrações de soluto. Valores de atividade de água ≤ 0,6 inviabilizam o crescimento microbiano, sendo um meio propenso a processos como oxidação lipídica e escurecimento não enzimático. Figura 2. Relação entre atividade de água e velocidade das reações/crescimento microbiano. Ve lo ci da de d e re aç õe s de cr es ci m en to m ic ro bi an o Atividade de água Is ote rma de s orção E sc ur ec im en to n ão e nz im át ic o O xidação de lipídeos A tiv id ad e en zi m át ic a Cr es cim en to d e fu ng os Cr es c. d e le ve du ra s C re sc . d e ba ct ér ia s BROMATOLOGIA 51 Métodos analíticos para a determinação da umidade em alimentos 2.4 O conceito do teor de umidade está relacionado à constituição do alimento por substân- cias sólidas associadas à água, retida sob diferentes formas. A análise de umidade é uma das principais determinações analíticas realizadas em produtos alimentícios com o propósito de verifi car padrões de identidade e qualidade em alimentos. A matéria seca que permanece após remoção da água é comumente referida como sólidos totais. Esse valor analítico é de grande importância econômica para um fabricante de alimentos, porque a água é uma matéria-prima com menor custo dentro do processo. O teor de umidade é importante para determinar fatores como: • Aualidade na preservação de alguns produtos, afetando sua estabilidade (frutas desidra- tadas, leites em pó, ovos pasteurizados); • Identifi cação de fraude em alimentos, pela adição intencional de água para aumentar volume ou peso de alimentos, aumentando seu valor comercial, mas diminuindo seu valor nutricional; • Redução da umidade para facilitar embalagem de diferentes produtos (quanto maior a umidade do alimento, maior será a perda da resistência à compressão em embalagem de caixas de papelão); • Padrão de identidade e qualidade de alimentos na rotulagem (queijo cheddar deve ter ≤ 39% de umidade, farinha enriquecida deve ser ≤ 15% de umidade, suco de abacaxi deve ter sólidos solúveis ≥ 10,5 ˚Brix, < 8% de adi- ção de água a frangos e peixes congelados); • Cálculos do valor nutricional dos alimentos; • Expressão de resultados de outras de- terminações analíticas numa base uniforme, por exemplo, expressando a quantidade de macronutrientes em base seca, em vez de base de peso úmido. PAUSA PARA REFLETIR Por que em análises bromatológicas alguns resultados devem ser expressos em base seca e outros em base úmida? BROMATOLOGIA 52 Métodos por secagem2.4.1 A remoção da água por aquecimento é o método mais utilizado em alimentos, por meio do método de secagem em estufa. Esse método tem como principal característica a lenta evaporação da água. Pode-se levar de 3 a 24h para se obter os resultados da aná- lise. Para execução deste método, utiliza-se uma estufa, balança analítica e cadinhos de porcelana, sendo, portanto, um método de baixo custo e de simples execução. A exatidão da análise dependerá de vários fatores, como temperatura de secagem, área exposta da amostra, número e posição dos cadinhos dentro da estufa, formação de crosta na amos- tra e quantidade de vezes que o analista retira os cadinhos da estufa para pesar, uma vez que quando isso ocorre, há absorção da umidade relativa do ambiente. O analista deve lançar mão de técnicas para reduzir os erros da análise, como moer a amostra para facilitar evaporação da água, estabilizar a temperatura um pouco acima de 100 °C para evaporar a água à pressão atmosférica na estufa simples, ou usar estufa a vácuo para eliminar a variável da pressão quando possível, assim a temperatura de evaporação pode ser mais baixa (≅ 70 °C), preservando a amostra quanto à formação de crosta. O método de secagem em forno de micro-ondas é um método novo que, embora não seja padrão, é rápido e simples. O calor na amostra é distribuído uniformemente pela superfície e dentro do alimento, facilitando a evaporação da água e evitando a forma- ção de crosta na superfície, como ocorre na secagem em estufa. No preparo da amos- tra, esta deve ser misturada a cloreto de sódio e óxido de ferro, que, respectivamente, evita dispersão da amostra no cadinho e promove absorção da radiação potencializan- do a secagem. Como principal vantagem do método está a possibilidade de configurar no equipamento o poder da energia radiante e o tempo de secagem para diferentes tipos e quantidades de amostra, o que diminui erros e aumenta precisão e exatidão dos resultados. Métodos por destilação2.4.2 O método de determinação de umidade por destilação pelo princípio de Brown-Duvel (método direto) não é muito utilizado, principalmente como método de rotina, por ser um método demorado, embora tenha boa precisão. É indicado para grãos e condimentos que possuam matériavolátil, uma vez que a água passa para o solvente orgânico que, simulta- neamente, protege a amostra contra oxidação pelo ar e também não decompõe a amostra com a mesma intensidade causada por um método de secagem direta. BROMATOLOGIA 53 Métodos químicos2.4.3 O método Karl Fischer é o principal método usado para a determinação da umidade por titulação. O método consiste em titular a amostra dissolvida em metanol com um reagente Karl Fischer, constituído por iodo, dióxido de enxofre e amina. Na presença de água, os com- postos são consumidos e o volume gasto do reagente no ponto de viragem da titulação é transformado em porcentagem de peso de água existente na amostra. A titulação Karl Fischer atualmente é realizada em tituladores automáticos. O método de Karl Fischer pode ser utilizado para determinar umidade em gases, líquidos e sólidos, priorizando seu uso em amostras que não dão bons resultados pelo método de seca- gem em estufas a vácuo, como produtos com valores muito baixos de umidade e também em produtos com altos níveis de óleos voláteis. Métodos físicos2.4.4 Os métodos físicos para determinação de umidade em alimentos podem ser: • Secagem por radiação infravermelha: reduz o tempo de secagem em até 1/3 do total, uma vez que o calor penetra na amostra, desidratando-a de dentro para fora. O tempo de secagem será determinado pelo tipo e peso da amostra; • Cromatografi a gasosa: técnica rápida, executada em torno de cinco minutos, mas que requer equipamento sofi sticado, podendo ser aplicada em alimentos com larga faixa de umidade (8 a 65%), como cereais, frutas e derivados de frutas; • Ressonância nuclear magnética: equipamento sofisticado que oferece medidas rá- pidas e precisas, sem destruir a amostra, podendo determinar simultaneamente umida- de e lipídeos; • Índice de refração: método menos preciso, mas de custo inferior, uma vez que necessi- ta apenas de refratômetro. Baseia-se na medida do ângulo de refração da amostra; • Densidade: técnica bastante utilizada para amostras com alto teor de açúcar, obtendo-se seu teor de umidade pela medida da densidade da amostra. Por ser um método simples e de baixo custo, pode ser empregado em análises de rotina que requerem menor precisão; ESCLARECIMENTO: Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi- mentalmente através de mudança de cor da solução. Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi-Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi-Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi-Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi-Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi-Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi-Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi-Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi-Ponto de viragem refere-se ao ponto fi nal da titulação, sendo determinado experi- BROMATOLOGIA 54 • Condutividade elétrica: método rápido, porém pouco preciso. Baseia-se no princípio de que a quantidade de corrente elétrica que passa por um alimento é proporcional a seu teor de umidade. • Constante dielétrica: técnica pouco precisa, mas bastante utilizada para aferir teor de umidade em farinha, que se baseia no princípio de que amidos têm constante dielétrica igual a 10, enquanto a água tem constante dielétrica igual a 80, portanto a mudança na quantidade de água é proporcional à constante dielétrica do alimento. Em métodos elétricos, as medidas podem ser afetadas por fatores como textura do alimento, tipo de embalagem, composição, temperatura e distribuição de água na amostra. Proposta de Atividade Agora é a hora de pôr em prática tudo o que você aprendeu nesse capítulo! Elabore uma síntese destacando as principais ideias abordadas ao longo do capítulo. Ao produzir sua sín- tese, considere as leituras básicas e complementares realizadas. Recapitulando Nesse capítulo, o teor de umidade dos alimentos foi apresentado como importante para os fabricantes de alimentos e consumidores, devido ao fato de impactar a vida de prateleira de produtos alimentícios. Por meio do conteúdo estudado, foi possível identificar a importância da água na composição dos alimentos e seu papel nos processos químicos, bioquímicos e microbiológicos, analisar as formas em que a água se apresenta e a influência disso nas carac- terísticas nutricionais e tecnológicas dos alimentos, além de conhecer os diferentes métodos para a determinação de umidade. A umidade é um fator importante na qualidade, preservação e resistência dos alimentos à deterioração. Ela é essencial para o cálculo do conteúdo de outros constituintes alimentares de maneira uniforme, por meio do teor em base seca, que corresponde à matéria seca que per- manece após a remoção de umidade, comumente referida como sólidos totais. Embora o con- teúdo de umidade não seja indicado em um rótulo nutricional, ele deve ser determinado para calcular o conteúdo de macronutrientes. Pode-se chegar ao teor de umidade dos alimentos por uma variedade de métodos, com diferentes aplicações, vantagens e desvantagens, saben- do-se que a obtenção de dados precisos e exatos é geralmente um desafio que depende do tipo de alimento analisado e da habilidade do analista em reproduzir o método. Já a atividade de água pode ser aferida colocando-se a amostra em uma estufa, com tempo e temperatura BROMATOLOGIA 55 controladas. A perda de água, referente à água livre do alimento, obtido pela diferença de peso da amostra inicial e final, demonstrará o teor de umidade Vimos ainda que a base seca é a porção que sobra de qualquer alimento após a retirada de toda a sua umidade e varia entre alimentos. Por exemplo, o milho em grão seco, normalmente utilizado nas rações de animais, tem cerca de 90% de matéria seca, pois para cada 100 gramas de milho, cerca de 10 g é água e 90 g são nutrientes (base seca). No entanto, uma silagem de milho tem teor de base seca menor, de cerca de 30%. Na composição de alimentos, é muito comum expressar valores de nutrientes em base seca, mas alimentos que possuem maior quantidade de água do que nutrientes podem ser melhor expressos em base úmida, como por exemplo leite e sucos de frutas. A grande importância de se conhecer a porcentagem de matéria seca de um alimento é que nutrientes como energia, proteína, minerais e vitaminas fazem parte dela. Assim, o nutricionista deve considerá-la ao formular um suplemento ou qualquer dieta. Então, ao se analisar 1 kg de milho em grão e 1 kg de silagem de milho, percebe-se que o grão de milho tem mais nutrientes do que a silagem, já que 90% do milho em grão é matéria seca (nutrien- tes), enquanto apenas 30% da silagem é matéria seca. Por isso, para formular um produto alimentício com os mesmos valores nutricionais, grão de milho e silagem devem ser usados em proporções diferentes. BROMATOLOGIA 56 Referências bibliográficas BARBOSA-CÁNOVAS, G. V.; FONTANA, A. J.; SCHMIDT, S. J.; LABUZA, T. P. Water Activity in Foods Fundamentals and Applications. New Jersey: Blackwell Publishing Ltd, 2008. BOBBIO, P. A.; BOBBIO, F. O. Química do Processamento de Alimentos. 2. ed. São Paulo: Va- rela, 1992. BRAGA, A. V. U. Caracterização de atividade de água e cinética de dessorção de água em alimentos. 2015. Dissertação de Mestrado (Mestrado em Tecnologia de Alimentos). Universi- dade Estadual de Campinas, 2015. Disponível em: <http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/ REPOSIP/256425>. Acesso em: 30 set. 2019. CECCHI, H. M. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. 5. ed. Campinas: Editora da Unicamp, 2013. CUNHA, H. V. F. A diferença entre Atividade de Água (Aw) e o Teor de Umidade nos alimentos. Food SafetyBrazil, 2016. Disponível em: <https://foodsafetybrazil.org/diferenca-entre-ativida- de-de-agua-aw-e-o-teor-de-umidade-nos-alimentos/>. Acesso em: 30 set. 2019. FELLOWS, P. J. Tecnologia do Processamento de Alimentos Princípios e Prática. São Paulo: Artmed, 2006. PARK, K. J.; NOGUEIRA, R. I. Modelos de ajuste de isotermas de sorção de alimentos. Engenha- ria Rural, Piracicaba, ESALQ/USP, v. 3, n. 1, 1992, p. 81-86. PARK, K. J. B.; PARK, K. J.; CORNEJO, F. E. P.; DAL FABBRO, I. M. Thermodynamic considerations of the isotherms. Rev Bras Prod Agroindustriais, Campina Grande, v. 10, n. 1, 2008, p. 83-94. Dis- ponível em: <http://www.deag.ufcg.edu.br/rbpa/rev101/Art1010.pdf>. Acesso em: 30 set. 2019. RAHMAN, S. Food Properties Handbook. 2. ed. Nova York: CRC Press, 2009. RIBEIRO, E. P.; SERAVALLI, E. A. G. Química de Alimentos. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2003. BROMATOLOGIA 57 Objetivos do capítulo Conhecer as formas em que se apresentam os minerais nos alimentos (inorgânica ou quelada); Analisar a infl uência da sua forma na absorção, na funcionalidade e na determinação analítica; Determinar as cinzas em alimentos. INTRODUÇÃO • Defi nição de minerais • Solubilidade dos minerais em meio aquoso • Propriedades químicas e funcionais dos minerais nos alimentos FATORES QUE AFETAM A COMPOSIÇÃO DOS MINERAIS NOS ALIMENTOS • Fatores que afetam a composição de minerais em alimentos de origem vegetal e animal • Fortifi cação e enriquecimento de alimentos • Efeitos do processamento MÉTODOS ANALÍTICOS PARA A DETERMINAÇÃO DE CINZAS EM ALIMENTOS • Cinza total • Análise dos elementos individuais • Cinza solúvel e insolúvel em água • Cinza insolúvel em ácido ASPECTOS NUTRICIONAIS DOS MINERAIS • Composição dos minerais nos alimentos • Agentes antinutrientes presentes nos alimentos • O efeito quelado TÓPICOS DE ESTUDO Por: Ana Paula Bernardes BROMATOLOGIA 58 Os minerais são elementos importantes para a nossa vida, auxiliando nosso organismo em várias funções vitais. Veremos neste capítulo as funções, quantidades, perdas, inte- rações, análises, dentre outros assuntos pertinentes à Bromatologia Mineral. Dito isto, considere o seguinte cenário: você é bromatologista em um laboratório de aná- lises de alimentos. Em um dado momento, chega até você um leite em pó para que seja realizada uma análise com o objetivo de determinar se o alimento tem a quantidade de cálcio por porção descrita na fi cha técnica, que o próprio fabricante lhe forneceu junto com o produto. Você realiza a análise e verifi ca que o leite não apresenta a quantidade de cálcio por porção descrita na fi cha técnica. Assim, sabendo das técnicas alimentares que a indústria pode usar, qual seria o seu parecer para o fabricante do leite para que ele possa atingir a quantidade de cálcio por porção preconizada na fi cha técnica? Contextualizando o cenário BROMATOLOGIA 59 Introdução3.1 Os minerais estão presentes na natureza de diversas formas, em várias combinações com outros elementos. No corpo humano, os minerais estão agrupados com elementos orgânicos, sendo os principais deles os aminoácidos. Neste capítulo iremos nos aprofundar em vários aspectos relacionados aos minerais, desde sua presença na natureza até sua metabolização e absorção no organismo humano. CURIOSIDADE: Dentre os tipos de minerais, os macrominerais devem ser ingeridos na quanti- dade de 0,1 a 1,0 g/dia, e os microminerais devem ser ingeridos em quantidades inferiores a 0,1 g/dia. Dentre os tipos de minerais, os macrominerais devem ser ingeridos na quanti-Dentre os tipos de minerais, os macrominerais devem ser ingeridos na quanti-Dentre os tipos de minerais, os macrominerais devem ser ingeridos na quanti- dade de 0,1 a 1,0 g/dia, e os microminerais devem ser ingeridos em quantidades Dentre os tipos de minerais, os macrominerais devem ser ingeridos na quanti- dade de 0,1 a 1,0 g/dia, e os microminerais devem ser ingeridos em quantidades Dentre os tipos de minerais, os macrominerais devem ser ingeridos na quanti- dade de 0,1 a 1,0 g/dia, e os microminerais devem ser ingeridos em quantidades Dentre os tipos de minerais, os macrominerais devem ser ingeridos na quanti-Dentre os tipos de minerais, os macrominerais devem ser ingeridos na quanti- Defi nição de minerais3.1.1 Na ciência dos alimentos, consideramos mineral todo componente com exceção de carbo- no, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Estes estão em pequenas quantidades nos alimentos, mas desempenham funções primordiais para os seres vivos. No planeta Terra existem cerca de 90 elementos químicos, destes, 25 são classifi cados como essenciais à vida humana e de outros seres vivos, ou seja, diferente de outros elementos quí- micos, os minerais não podem ser sintetizados e, se forem retirados da alimentação, podem trazer muitos prejuízos à saúde. Como se classifi cam os minerais O nosso corpo é composto por cerca de 4 a 5% de minerais, sendo o cálcio responsável por metade deste valor. Outro mineral importante para o organismo humano é o ferro, que está envolvido em atividades como transporte de oxigênio para as células, por exemplo. Algumas funções básicas dos minerais no corpo humano são: • Conduzir os impulsos nervosos; • Realizar a manutenção celular; • Ativar e regular a ação de várias enzimas; • Controlar o equilíbrio ácido-base; • Contrair a musculatura; • Auxiliar na regulação de processos metabólicos. BROMATOLOGIA 60 Quadro 1. Classificação dos minerais Eletrólitos Macrominerais Microminerais Importantes para a manutenção do equilíbrio hidroeletrolítico. Exemplos: Sódio – Na+ Potássio – K+ Cloro – Cl- Necessários em maior quantidade no corpo humano. Exemplos: Cálcio – Ca+ Magnésio – Mg+ Fósforo – P- Enxofre – S Necessários em menor quantidade no corpo humano. Exemplos: Ferro – Fe+ Zinco – Zn- Manganês – Mn- Cromo – Cr - Fonte: ROSA et al., 2006. Solubilidade dos minerais em meio aquoso3.1.2 Os minerais chegam ao nosso organismo por meio da alimentação e da suplementação. Quando são obtidos via alimentação, a forma de preparo escolhida pode interferir no teor de minerais do alimento, a depender da solubilidade que seus minerais apresentam em água. Ao cozinhar ou armazenar um alimento na geladeira para comer no dia seguinte ou quando são preparados alimentos em conserva, por exemplo, podemos perder alguns minerais como cálcio, ferro e magnésio, entre outros. Nos casos em que a solubilidade aquosa do mineral é grande, indicamos que o cozimento seja realizado no método a vapor, a fi m de que haja menos perda do mineral na água. Tabela 1. Médias da perda de peso por cozimento (%) e erros padrão (±) do peito e da coxa de frangos Métodos de cocção Perda de peso por cozimento (%) Peito Coxa Cozido em água (CA) 28,40b ± 1,05 22,34c ± 1,07 Forno convencional (FC) 27,04c ± 1,05 22,71c ± 1,07 Frito em óleo (FO) 29,18b ± 1,05 25,37b ± 1,07 Grelhado (GR) 23,46d ± 1,05 18,37d ± 1,07 Microondas (MO) 32,49b ± 1,05 28,89a ± 1,07 Médias seguidas de mesma letra na coluna são estatisticamente iguais teste Scott-Knott 5% de signifi cância. BROMATOLOGIA 61 Propriedades químicas e funcionais dos minerais nos alimentos 3.1.3 Os minerais se apresentam quimicamente como inorgânicos – geralmente um metal com- binado com outros grupos de elementos químicos, como carbono, óxido, sulfato e fósforo. Os alimentos são a melhor forma de obtenção dos minerais, mas, em alguns casos, só por meio da alimentação não é possível obter a quantidade necessária para suprir as necessida- des diárias do organismo, fazendo-se necessária a suplementação. Os minerais podem passar por um processo conhecido como quelação, em que são en- volvidos por aminoácidos, formando uma esfera na qual o mineral fi ca no centro, impedindo que haja reação com outras substâncias. Esses elementos naturais são, então, transformados em formas orgânicas e podem ser absorvidos sem problemas pelas vilosidadesintestinais, passando para a corrente sanguínea, unidos a aminoácidos como ferro, cálcio e magnésio. Vários estudos mostram que a absorção de minerais com o envolvimento de aminoácidos específi cos é superior ao consumo de suplementos minerais não quelados. • Cálcio: o cálcio é um mineral muito presente no organismo humano. Em nosso corpo, temos cerca de 1.100 a 1.200 g de cálcio, dos quais 90% concentram-se no esqueleto e o restante reparte-se entre os tecidos e o plasma sanguíneo. Por ser um mineral muito pre- sente na constituição dos ossos, sua defi ciência pode causar sérios problemas de saúde, como, por exemplo, a osteoporose, patologia que atinge principalmente indivíduos idosos. Apesar de estar muito presente nos ossos, o cálcio é um mineral de pequena concentração nas células. Em situações de falta de oxigênio, por exemplo, pode ocorrer uma sobrecarga de cálcio dentro da célula, pois a membrana não preenche mais o papel de barreira face ao cálcio intracelular. Essa grande entrada de cálcio gera rapidamente canais nas membranas, que se abrem quando o equilíbrio da célula é perturbado. A invasão de cálcio acarreta graves consequências para a célula, como vasoconstrição, diminuição da deformidade dos glóbulos vermelhos (ocorre um aumento da viscosidade do sangue) e uma tendência à agregação das plaquetas sanguíneas. • Cobre: outro mineral importante é o cobre, um antioxidante que compõe algumas enzi- mas que atuam na produção de energia para a célula, formando melanina e tecidos conec- tivos. No corpo humano, o cobre está presente em cerca de 80 mg e seu órgão de estoque principal se dá no fígado; quando há excesso, o estoque ocorre no cérebro. Cerca de 1/3 está nos músculos e esqueleto e o transporte acontece por meio de uma proteína (ceruloplas- mina) e quando o transporte fi ca saturado a absorção do cobre pelo intestino é reduzida. A carência de cobre é rara. BROMATOLOGIA 62 • Cromo: apesar de ser um mineral essencial, pouco se sabe sobre as funcionalidades do cromo no organismo. Sabe-se que o cromo desempenha um papel de ativador das enzimas, das proteínas e dos ácidos nucleicos (na espermatogênese, formação de espermas), mas sua principal atuação ocor- re no metabolismo da glicose por potencializar os efeitos da insulina. A falta de cromo no organismo pode causar resistência à insulina por impedir que a glicose seja capturada e levada até a célula. • Ferro: o ferro é um mineral muito importante para o correto funcionamento de várias funções no corpo humano. É o constituinte da hemoglobina (pigmento dos glóbulos vermelhos que transportam oxigênio) e fica localizado no centro do núcleo pirrolidínico (heme). Junto com outros constituintes, o ferro forma a mioglobina que estoca oxigênio no músculo e doa citocromas que garantem a respiração celular, além de ativar várias enzimas, como a catalase, que ativa a destruição de peróxidos – radicais livres prejudiciais à saúde. De todo o ferro que ingerimos, de 5 a 10% é absorvido no duodeno e no jejuno, sendo captado pela ferritina, proteína que estoca e sequestra o ferro e que pode transformar o bivalente em trivalente ativo. Outra molécula de transporte é a transferrina, sintetizada no fígado e que carrega o ferro junto com a ferritina. A transferrina é responsável por fornecer o ferro aos reticulócitos, células percursoras dos glóbulos vermelhos. Sua dosagem permite avaliar a quantidade de ferro no or- ganismo, sendo que 1 g de ferritina pode estocar até 8 mg de ferro. A deficiência de ferro ocorre devido a perdas excessivas do mineral em casos como: hemorragias e ulcerações digestivas, hipermenorreias, má absorção por conta de diarreias ou gastrectomia. A falta de ferro pode ocasionar diminuição das defesas, maior risco de infecções e alterações nas estruturas epiteliais. • Fósforo: o fósforo é um mineral que está presente em maior parte no esqueleto, combinado com o cálcio e outros 10% que são encontrados em outros tecidos, como músculos, fígado e baço. O fósforo depende da vitamina D para agir e é fonte de adenosina trifosfato ATP. A carência de fósforo não é tão comum; quando ocorre, pode ser por alimentação parenteral exclusiva, alcoolismo crônico, jejum ou desnutrição prolongados, perdas digestivas (diarreias, vômitos, pancreatite crônica) e uso de antiácidos gástricos por tempo prolongado. • Flúor: o flúor também desempenha papel importante nas células e nos tecidos. Os tecidos mi- nerais detêm 99% de flúor do organismo, assim como a maioria dos ossos. A concentração média de flúor nos ossos varia de 1 a 5 g. A absorção do flúor se dá no estômago e intestino delgado por difusão passiva ligada por gradiente de concentração. A carência de flúor não é comum. • Iodo: o iodo integra dois fatores hormonais da glândula tireoide (tirosina e triiodotironina) e atua, na maioria dos órgãos, na termogênese do sistema nervoso, além de ajudar nos sistemas cardio- vascular e musculoesquelético nas funções renais e respiratórias. O principal sintoma de deficiência de iodo é o aumento da glândula tireoide. Os sintomas do hipotireoidismo são cutâneos, podendo manifestar-se por pálpebras inchadas, cabelos quebradiços, metabolismo reduzido, amenorreia, im- potência sexual, entre outros. BROMATOLOGIA 63 • Magnésio: atua na regulação das enzimas, resultando em mais de 300 reações enzi- máticas. Uma parte do magnésio se fi xa nos ossos sob a forma de fosfatos e bicarbonatos, outra parte compõe a massa muscular e outra está no sangue ligada às proteínas. A defi - ciência de magnésio está associada a problemas cardiovasculares. • Manganês: o manganês é um mineral que constitui diversas enzimas e é ativador de várias outras. Ele ativa as enzimas que participam do metabolismo dos carboidratos, ami- noácidos e colesterol e auxilia na formação de cartilagens e ossos. O défi cit deste mineral pode interferir no crescimento, causar anormalidades do esqueleto e problemas reprodu- tivos, menor tolerância à glicose e alterações no metabolismo de carboidratos e gorduras. • Potássio: o potássio auxilia no metabolismo e na síntese de proteínas e glicogênio, além de desempenhar um grande papel no estímulo neuromuscular e na regulação do teor de água no corpo. O líquido intracelular tem mais de 90% de potássio e, no plasma sanguíneo, este representa boa parte do potássio total. A ausência de potássio sérico representa uma defi ciência global do mineral no corpo. Com exceção da fase de crescimento do ser humano, as necessidades de potássio são mínimas e supridas pela alimentação. Quando este está com baixa concentração no plasma, chamamos de hipocalemia, cujos sintomas são fraqueza, cãibra muscular, constipação intestinal e dor abdominal, além de poder levar ao óbito. • Sódio: o sódio, junto com o cloreto, forma o cloreto de sódio, popularmente conheci- do como sal de cozinha. Essa dupla está entre os principais fl uidos do líquido extracelular que são importantes para a manutenção da membrana. O sódio participa da absorção de aminoácidos, glicose e água. As necessidades mínimas de sódio do organismo são supridas pela alimentação, e nossos rins têm a capacidade de reabsorver o sódio já fi ltrado anterior- mente. Raramente ocorre carência desse mineral, mas situações como grande retenção de líquido ou constante perda de sódio podem levar à redução de sua concentração plas- mática, conhecida como hiponatremia. O excesso de sódio também é prejudicial, poden- do causar, principalmente, hipertensão arterial, uma doença crônica que pode surgir sem sintoma algum. CURIOSIDADE: Em nossas células, temos os níveis de sódio e potássio que criam uma diferença eletroquímica: o potencial de membrana. Esse potencial é mantido principalmen- te pela bomba sódio-potássio ATPase, que usa a energia para jogar o sódio para fora da célula e o potássio para dentro. É essencial para a transmissão do impulso nervoso, contração dos músculos e funcionamentodo coração. eletroquímica: o potencial de membrana. Esse potencial é mantido principalmen-eletroquímica: o potencial de membrana. Esse potencial é mantido principalmen- Em nossas células, temos os níveis de sódio e potássio que criam uma diferença eletroquímica: o potencial de membrana. Esse potencial é mantido principalmen- te pela bomba sódio-potássio ATPase, que usa a energia para jogar o sódio para fora da célula e o potássio para dentro. É essencial para a transmissão do impulso Em nossas células, temos os níveis de sódio e potássio que criam uma diferença eletroquímica: o potencial de membrana. Esse potencial é mantido principalmen- te pela bomba sódio-potássio ATPase, que usa a energia para jogar o sódio para Em nossas células, temos os níveis de sódio e potássio que criam uma diferença eletroquímica: o potencial de membrana. Esse potencial é mantido principalmen- te pela bomba sódio-potássio ATPase, que usa a energia para jogar o sódio para fora da célula e o potássio para dentro. É essencial para a transmissão do impulso eletroquímica: o potencial de membrana. Esse potencial é mantido principalmen-eletroquímica: o potencial de membrana. Esse potencial é mantido principalmen- BROMATOLOGIA 64 • Selênio: é responsável pela síntese de hormônios tireoidianos, apresenta função an- tioxidante e auxilia as enzimas que dependem dele para seu bom funcionamento. A ação catalítica do selênio é reforçada na presença de vitamina E. A carência desse mineral é rara. • Zinco: o zinco está presente em mais de 100 enzimas, que dependem deste elemen- to para desempenhar suas funções. Ele também intervém no funcionamento de alguns hormônios e é indispensável para a síntese de proteínas, além de auxiliar no bom fun- cionamento do sistema imune. Nosso corpo aproveita de 5 a 10% do zinco contido na alimentação, e a falta deste mineral provoca atraso na maturidade sexual, problemas de crescimento, entre outros. • Enxofre: o enxofre possui função energética, plástica e de desintoxicação, sendo indis- pensável para a síntese de colágeno, e constitui todas as proteínas celulares. O organismo humano possui 140 mg de enxofre, e a falta deste mineral pode causar problemas de pele, rinite e alergias. • Molibdênio: o molibdênio é um mineral que está presente em pequenas quantidades no organismo. É rapidamente absorvido no estômago e no intestino delgado. Ele aparece como cofator de três enzimas, que têm como função metabolizar os aminoácidos cistina e metionina, quebrar os nucleotídeos para formação de ácido úrico e auxiliar na metaboliza- ção de toxinas. No organismo humano, o molibdênio está presente no fígado, nos rins e nas glândulas suprarrenais. A carência deste mineral é raramente diagnosticada em humanos. • Silício: o silício é um mineral que se tornou muito importante por estar presente nos ossos, nas cartilagens e no tecido conjuntivo. Com a idade, sua concentração diminui prin- cipalmente na pele e nos vasos arteriais. • Vanádio: o vanádio atua nas funções de crescimento e fertilidade, sendo também um cofator de enzimas, como a adenilciclase e transaminases. Aspectos nutricionais dos alimentos3.2 Os alimentos são nossa fonte principal de ingestão de energia, vitaminas e minerais. Para que possamos ingerir calorias, proteínas, lipídeos, vitaminas e minerais que estão presentes nos alimentos, todo um ciclo acontece. Primeiro, as condições do solo em que o vegetal é plan- tado conta muito para a qualidade nutricional do alimento. Segundo, o tipo de colheita a que o alimento foi submetido pode trazer maiores ou menores perdas nutricionais. Além disso, é im- portante observar o modo como o alimento é armazenado para que seus aspectos nutricionais sejam preservados ao máximo. Por fi m, o preparo do alimento também conta muito para que possamos ingerir uma boa fonte de nutrientes. BROMATOLOGIA 65 Composição dos minerais nos alimentos 3.2.1 Vimos as funções dos minerais no orga- nismo humano. Agora, veremos quais são as principais fontes alimentares destes nutrien- tes e suas recomendações diárias. Cálcio As fontes de cálcio são predominante- mente o leite e seus derivados, mas também encontramos o mineral nos vegetais de folha verde escura, no salmão e na sardinha. A ne- cessidade diária é de 1.300 mg para crianças de 9 a 18 anos de idade, 1.000 mg para adultos de 19 a 50 anos e 1.200 mg para idosos. Quantidade de cálcio por porção em alguns alimentos: • Leite (200 mL) = 260 mg; • Brócolis (½ xícara) = 35 mg; • Espinafre (½ xícara) = 115 mg. Cobre A recomendação diária é de 2 a 5 mg. Quantidade de cobre por porção em alguns alimentos: • Lentilha cozida (1 xícara) = 332 µg; • Chocolate amargo (30 g) = 198 µg; • Amêndoas (30 g) = 198 µg. Cromo A recomendação diária é de 25 a 35 µg. Quantidade de cromo por porção em alguns alimentos: • Suco de uva (200 mL) = 6,52 µg; • Bife de carne vermelha (85 g) = 2 µg; • Banana (1 unidade média) = 1 µg. Ferro A recomendação diária é de 8 a 18 mg. Quantidade de ferro por porção em alguns alimentos: • Bife de carne vermelha (85 g) = 2,31 mg; • Lentilha cozida (1 xícara) = 3,30 mg; • Tofu sólido (½ xícara) = 6,22 mg. BROMATOLOGIA 66 Figura 1. Tofu em cubos, alimento rico em ferro. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 07/11/2019. Fósforo O fósforo está presente em vários alimentos. Sua recomendação diária é de 700 mg. Quantidade de fósforo por porção em alguns alimentos: • Frango assado (85 g) = 155 mg; • Ovo cozido (1 unidade) = 104 mg; • Salmão (85 g) = 252 mg. Flúor A quantidade de flúor necessária na alimentação é pequena, e suas fontes são chás e pei- xes de água salgada. Sua recomendação diária é de 4 µg. Quantidade de flúor por porção em alguns alimentos: • Chá-preto e de Camellia sinensis (planta usada para compor chás-verdes e vermelhos) (100 mL) = 0,1-0,6 mg; • Sardinha enlatada com espinho (100 g) = 0,2-0,4 µg; • Frango (100 g) = 0,6-0,10 mg. Iodo Leite e seus derivados, assim como alho-poró, cebola, alho, rabanete e ameixa, também são boas fontes de iodo. Sua recomendação diária é de 150 µg para crianças de até 14 anos. Gestantes e lactentes têm uma recomendação diária aumentada de 220 µg e 290 µg, respec- tivamente. Quantidade de iodo por porção em alguns alimentos: • Sal iodado (1 g) = 77 µg; • Bacalhau (85 g) = 99 µg; • Leite (200 mL) = 56 µg. BROMATOLOGIA 67 Manganês É encontrado em cereais integrais, nozes, leguminosas, abacaxi e chás. A recomendação diária é de 2,3 mg para homens e 1,6 mg para mulheres, ambos com mais de 19 anos. Quantidade de manganês por porção em alguns alimentos: • Suco de abacaxi (100 mL) = 1,24 mg; • Chá-preto (1 xícara) = 0,18-0,77 mg; • Batata-doce cozida (½ xícara) = 0,55 mg. Potássio As frutas e vegetais são, em geral, ótimas fontes alimentares de potássio, mas também os peixes, damasco, carnes e aves possuem uma quantidade considerável. A recomendação diária é de 4.700 mg. • Tomate (1 unidade) = 273 mg; • Laranja (1 unidade) = 237 mg; • Ameixa seca (½ xícara) = 633 mg. Sódio O sódio é amplamente encontrado em produtos alimentares, principalmente nos industrializa- dos, tais como enlatados, salgadinhos, biscoitos e o sal de cozinha. Recomenda-se um consumo de 2 mg de sódio ao dia, o que equivale 5 mg de cloreto de sódio (o famoso sal de cozinha). Quantidade de sódio por porção em alguns alimentos: • Salsicha (1 unidade) = 0,46 g; • Batata chips (1 pacote peq.) = 1,0 g; • Presunto (85 g) = 1,3 g. Selênio Castanhas de caju e carnes fornecem quantidades significativas de selênio. A recomendação diá- ria varia de acordo com cada país. No Brasil, recomenda-se um consumo diário de 55 µg. Quantidade de selênio por porção em alguns alimentos: • Carne de caranguejo (85 g) = 40 µg; • Frango (85 g) = 20 µg; • Salmão (85 g) = 40 µg. Zinco Boas fontes de zinco são carnes, peixes, aves, leite e derivados, nozes e feijão. A recomendação diária é de 12 mg para mulheres e 15 mg parahomens. Quantidade de zinco por porção em alguns alimentos: • Ostra cozida (6 unid. médias) = 43,4 mg; • Carne de porco (85 g) = 2,2 mg; • Iogurte de frutas (1 xícara) = 1,8 mg. BROMATOLOGIA 68 Agentes antinutrientes presentes nos alimentos3.2.2 O termo antinutriente é utilizado para descrever compostos presentes em uma extensa va- riedade de alimentos que interferem na digestão, absorção e utilização de nutrientes. Polifenóis (taninos) Polifenóis são naturalmente encontrados em plantas. Como exemplo, podemos citar os fl avo- noides, taninos derivados do ácido cafeico. A maioria dessas substâncias recebe a classifi cação de antioxidantes naturais, já que em alimentos e plantas possuem propriedades terapêuticas. Os taninos causam efeitos adversos na digestibilidade das proteínas, por isso são considera- dos antinutrientes. Os taninos podem reduzir a digestão de proteínas, carboidratos e minerais; a atividade de enzimas digestivas também pode ser diminuída, além de danifi car a mucosa do sistema digestório e exercer possíveis efeitos tóxicos no sistema. São classifi cados em dois tipos: os hidrolisáveis, denominados galotaninos e elagitaninos, e os condensados, que não são hidro- lisáveis e são formados por polímeros de proantocianidinas. Os galotaninos são encontrados na maioria das frutas e são formados por polímeros do ácido gálico. Os elagitaninos são formados por ácido elágico, encontrado em frutas vermelhas. Os taninos condensados são encontrados em cascas de árvores ácidas e em folhas. Nas legu- minosas, pesquisas evidenciam que os taninos podem ser prejudiciais à dieta por causar reações como o escurecimento enzimático e diminuição da palatabilidade. Os taninos agem sequestran- do minerais e impedindo que estes sejam absorvidos pelo sítio de absorção da célula. Alguns minerais sequestrados pelos taninos são o cálcio, o ferro e o zinco. Figura 2. A mandioca possui de 0,62 a 1,1% de taninos em sua composição. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 07/11/2019. BROMATOLOGIA 69 Nitratos e nitritos Os nitratos (NO3) e nitritos (NO2) podem ser encontrados naturalmente em alimentos de ori- gem vegetal e animal, além da água (pelo uso de fertilizantes na agricultura). As principais fontes alimentares de nitrato e nitrito são vegetais, carnes vermelhas e brancas, processados e defuma- dos. A principal fonte de nitratos são as plantas; as folhas verdes escuras são responsáveis por 70% do nitrato total ingerido enquanto os nitritos estão presentes nos produtos processados. Devemos salientar que as concentrações normais de nitrato e nitrito nos alimentos naturais de- pende do uso de fertilizantes. São considerados antinutrientes por reagirem com aminas secundárias e terciárias no ali- mento, dando origem a compostos N-nitrosos, as nitrosaminas que têm potencial carcinogênico, teratogênico e mutagênico. No trato gastrointestinal, pode ocorrer a conversão de nitrato em nitrito por meio da ação de bactérias redutoras. Além disso, podem ser transformados em nitro- saminas no estômago. Oxalatos São encontrados nos vegetais. Nós não os metabolizamos, mas os excretamos através da uri- na. Cerca de 75% de todos os cálculos renais são compostos por oxalato e outros detritos, como cálcio e hiperoxalúria. O oxalato é encontrado em tecidos vegetais, formando uma combinação de fontes solúveis de oxalato de sódio e oxalato de potássio. Alguns alimentos possuem uma elevada quantidade de oxalatos, como o espinafre e a carambola, que possuem cerca de 180 a 730 de oxalatos em uma porção de 100 g, por isso não são recomendados para pessoas com tendência à formação de cálculos renais. Figura 3. Oxalato de cálcio. Fitatos Os fi tatos vêm do ácido fítico e se formam naturalmente no processo de maturação das se- mentes e dos grãos de cereais. Cerca de 75% do ácido fítico está associado com componentes das fi bras solúveis presentes nas sementes. Alguns estudos demonstram que feijão e soja apre- sentam cerca de 1,5% e 1,2% de ácido fítico, respectivamente. BROMATOLOGIA 70 O que determina a quantidade de fitato encontrada em determinado alimento é o ambiente em que ele foi plantado, o que envolve aspectos como pH do solo e uso de fortificação com fósforo na planta, por exemplo. No organismo humano, os fitatos formam compostos quelantes com íons de cálcio e magnésio. Eles interagem de forma negativa com minerais como cálcio, ferro e zinco, dificul- tando sua absorção. Por esse motivo, não é recomendável que uma pessoa ingira, na mesma refeição, um alimento rico em fitato junto a um rico em cálcio, por exemplo, pois os fitatos dificultarão a absorção de cálcio. Quando os fitatos se unem, formam complexos resistentes à ação do trato intestinal, resultando na diminuição da biodisponibilidade dos minerais. Para reduzir o teor de fitatos dos grãos, pode-se deixá-los de molho na água por algumas horas antes de prepará-los. A fermentação dos grãos ativa a enzima fitase que reduz o teor de fitato em até 85%. Existem estudos que afirmam que os fitatos podem apresentar benefícios para a saúde humana, agindo, por exemplo, como antioxidantes e reduzindo os radicais livres. Figura 4. Fitase. Inibidores de proteases Inibidores de enzimas digestivas são muito encontrados nos alimentos. Os mais comuns são os inibidores das enzimas proteolíticas tripsina e quimiotripsina, e da enzima amilolítica produzi- da pelo pâncreas α-amilase. Nas leguminosas, os inibidores de tripsina e lectinas são conhecidos como aglutinina de soja (SBA). Na soja in natura, a SBA é resistente às enzimas digestivas e se liga ao epitélio afetando as vilosidades, sendo prejudicial aos processos de digestão, absorção e utilização de nutrientes. Dentre os vários efeitos fisiológicos atribuídos aos fatores antitrípsicos, destacam-se a comple- xação com a tripsina e a quimiotripsina secretadas pelo pâncreas, impedindo a ação proteolítica destas enzimas. HO HO OH Mg Fe Zn Ca Fitase Mioinositol + IP5 + IP4 + IP3 + IP2 + IP1 Ortofosfato inorgânico + Livres Ca2+, Fe3+, Mg2+, Zn2+ + O O P P P P P P O O O O O O O O O O O O O O O O- O O O BROMATOLOGIA 71 O efeito quelado3.2.3 Os minerais podem se apresentar de duas formas diferentes: podem estar ligados a sais orgâ- nicos ou inorgânicos. Ao entrar em contato com o ambiente ácido do estômago, a digestão come- ça a acontecer dissociando o mineral desta estrutura, seja ela orgânica ou inorgânica. Continuando o processo de digestão, este mineral adquire uma carga iônica que favorece sua união a outras partículas com carga, como restos alimentares, gorduras, fi bras etc. Essas partículas sequestrarão o mineral, impedindo que ele seja usado pelo organismo; os minerais que conseguirem escapar deste sequestro continuam pelo tubo digestório até chegarem em sua área de absorção. No jejuno haverá uma competição de vários minerais diferentes para se ligarem ao seu sítio de absorção, resultando em uma grande perda de muitos minerais que não conseguem ser aproveitados. Os minerais quelados são minerais ligados a duas moléculas do aminoácido glicina, formando um anel que protege o mineral até sua absorção. Os minerais quelados apresentam 20 vezes mais biodisponibilidade que os minerais comuns. A suplementação de minerais quelados em comprimi- dos e/ou cápsulas têm crescido nos últimos tempos. No jejuno, os minerais quelados são absorvi- dos por transporte ativo nas membranas celulares sem ocorrer competição entre eles. PAUSA PARA REFLETIR Sabendo da ação dos fi tatos sobre os minerais, você recomendaria a ingestão de cereais integrais, que são ricos em fi tatos, junto com leite em uma mesma refeição a uma pessoa que está precisando de cálcio? Figura 5. Mineral quelado. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 11/11/2019. (Adaptado). Mineral M Anel de aminoácidos Anel de aminoácidos BROMATOLOGIA 72 Fatores que afetam a composição dos minerais nos alimentos 3.3 Quando pensamosem nutrientes e vemos suas funções, logo buscamos saber quais são seus alimentos-fonte para compor uma dieta equilibrada. Mas não podemos nos es- quecer de que vários fatores irão interferir na composição dos minerais nos alimentos, dentre eles o solo em que o alimento foi plantado, o uso de praguicidas durante o plantio, a colheita, o armazenamento e o tipo de preparo. Todos esses fatores irão determinar a qualidade do alimento que será ingerido. Os alimentos de origem vegetal passam pela mesma problemática, já que os animais também dependem de uma alimentação equili- brada e de um modo de criação adequado para serem boas fontes de nutrientes. Fatores que afetam a composição de minerais em alimentos de origem vegetal e animal 3.3.1 Nos alimentos de origem animal, a composição dos minerais depende de como foi a ali- mentação e a criação do animal. Em caso de defi ciência de algum mineral na alimentação ofer- tada, podem ocorrer distúrbios na saúde do animal, afetando a sua produtividade. Nos alimentos de origem vegetal, o que pode afetar a composição de minerais são fatores naturais, como, por exemplo, a quantidade de sais minerais que havia no solo da região onde o alimento foi plantado, a adubação utilizada, os pesticidas e a quantidade de sol e chuva a qual a planta foi exposta. Fortifi cação e enriquecimento de alimentos3.3.2 De acordo com a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), alimento enriquecido ou fortifi cado é aquele em que há a adição de um nutriente com a fi nalidade de reforçar seu valor nutricional, seja para repor quantitativamente os nutrientes destruídos durante o processamento do alimento ou adicionando com nutrientes em um nível acima do nor- mal. A fortifi cação de alimentos é usada para corrigir defi ciências e garantir que a ingestão de vitaminas e minerais atinja as recomendações diárias (BRASIL, 2005). Para começar a falar de suplementação de minerais, podemos destacar a fortifi cação de alimentos com ferro. Um dos minerais com maior índice de defi ciência no Brasil e no mundo é o ferro. Os mais afetados são as crianças e as mulheres (grávidas ou não). Os produtos fortifi cados, ou seja, com ferro adicionado, são os produtos lácteos e os cereais, BROMATOLOGIA 73 PAUSA PARA REFLETIR É certo que um fabricante que fornece produtos para a rede pública de ensino fortifi que seu leite com cálcio e ferro argumentando defi ciência desses dois minerais e que o leite atinge o público mais carente dessa suplementação? CURIOSIDADE: Estudos realizados em países em desenvolvimento demonstram que a carência de al- guns minerais pode estar diretamente relacionada à produtividade do país. Observou-se que trabalhadores com esse tipo de defi ciência tinham sua produtividade física afetada, prejudicando diretamente a economia do país. A suplementação de alimentos industria- lizados muito consumidos pela população de determinado país é uma maneira de redu- zir os índices de carência de minerais fundamentais como o ferro, por exemplo. guns minerais pode estar diretamente relacionada à produtividade do país. Observou-se Estudos realizados em países em desenvolvimento demonstram que a carência de al- guns minerais pode estar diretamente relacionada à produtividade do país. Observou-se que trabalhadores com esse tipo de defi ciência tinham sua produtividade física afetada, prejudicando diretamente a economia do país. A suplementação de alimentos industria- lizados muito consumidos pela população de determinado país é uma maneira de redu- zir os índices de carência de minerais fundamentais como o ferro, por exemplo. guns minerais pode estar diretamente relacionada à produtividade do país. Observou-se que trabalhadores com esse tipo de defi ciência tinham sua produtividade física afetada, Estudos realizados em países em desenvolvimento demonstram que a carência de al- guns minerais pode estar diretamente relacionada à produtividade do país. Observou-se que trabalhadores com esse tipo de defi ciência tinham sua produtividade física afetada, prejudicando diretamente a economia do país. A suplementação de alimentos industria- lizados muito consumidos pela população de determinado país é uma maneira de redu- guns minerais pode estar diretamente relacionada à produtividade do país. Observou-se que trabalhadores com esse tipo de defi ciência tinham sua produtividade física afetada, considerados os principais veículos de alimentos fortifi cados com ferro. Esses alimentos apresentam a vantagem de serem bastante consumidos, principalmente por crianças. O cálcio também é muito utilizado para o enriquecimento de alimentos. A fortifi cação por cálcio tem como público-alvo mulheres adultas, visando minimizar perdas ósseas associadas à idade e, como consequência, uma possível osteoporose. Os produtos normalmente fortifi - cados com cálcio são o leite e seus derivados. É importante lembrar, entretanto, que a suple- mentação de cálcio pode reduzir a absorção de outros minerais, como ferro, fósforo e zinco, gerando competição entre os minerais durante o processo de da absorção. No Brasil, existem leis que regulamentam a fortifi cação de alimentos, elaboradas pela An- visa. A Portaria nº 31, de 13 de janeiro de 1998, da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministé- rio da Saúde, fi xa algumas características mínimas de qualidade para alimentos com adição de nutrientes essenciais; defi ne alimento fortifi cado, enriquecido, adicionado de nutrientes como todo alimento ao qual for adicionado um ou mais nutrientes essenciais contidos naturalmente ou não no alimento. Tem por objetivo reforçar o seu valor nutricional e prevenir ou corrigir ca- rências demonstradas em um ou mais nutrientes, na alimentação da população ou em grupos específi cos da mesma. Essa portaria classifi ca os alimentos adicionados de nutrientes em dois grupos: alimentos enriquecidos/fortifi cados ou alimentos adicionados de nutrientes, que são os alimentos para fi ns de programas institucionais e alimentos para fi ns comerciais. A por- taria também defi ne os requisitos de qualidade, determinando que a adição de nutrientes leve em conta as interações negativas com nutrientes ou outros componentes do alimento. BROMATOLOGIA 74 Métodos analíticos para determinação de cinzas em alimentos 3.4 A análise de cinzas permite observar o conteúdo mineral de uma amostra. Em ter- mos industriais, é possível checar se aque- la amostra possui mais ou menos minerais do que o esperado. Caso sejam constatadas alterações, essas devem ser investigadas e localizadas. Alguns dos motivos de altera- ções podem ser a adição de areia em alguns alimentos, o que aumenta o conteúdo de cinzas, ou o acréscimo de água no leite. Pode-se notar que apenas a determinação de cinzas é capaz de detectar várias fraudes. Os alimentos indicados para essa análise são os açúcares e as farinhas. Efeitos do processamento3.3.3 Muitos alimentos que ingerimos passam por uma série de processos. Estes processos po- dem causar a perda de minerais, que começa a ocorrer muitas vezes durante o benefi ciamento das sementes, depois de serem plantadas e sofrerem todas as interferências do meio, de pes- ticidas e do tempo. As plantas, então, crescem e é chegada a hora da colheita. Nesta fase, já se iniciam reações químicas e físicas que alteram a qualidade do alimento, podendo ser ocasionadas por injúrias nos tecidos vegetais, como descascamento, corte e centrifugação, normalmente utilizadas du- rante o processamento mínimo. Ao chegar na indústria, esses alimentos que já tiveram uma perda mineral no plantio e na colheita sofrem mais uma perda, pois muitos alimentos são matérias-primas para outros pro- dutos alimentícios que surgirão. O ato de triturar ou processar alguns alimentos faz com que sofram mais perdas. Após serem trituradas, essas matérias-primas geralmente passam por algum método de cocção, o que resulta em mais perdas e, porfi m, ocorrendo a junção de ingredientes para formar deter- minado produto. Neste momento, dependendo do mineral, podem haver interações negativas entre os minerais presentes, causando ainda mais perdas. Geralmente, quando um alimento tem um valor nutritivo de determinado mineral para atingir a indústria, adiciona-se este mine- ral ao produto para minimizar essas perdas que ocorrem durante o processo. BROMATOLOGIA 75 Cinza total3.4.1 Segundo o Manual de Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz, o método para obtenção de cinzas totais segue o procedimento a seguir. Materiais: cadinho de porcelana de 50 mL, forno mufl a, banho-maria (para amostra líqui- da), dessecador com sílica gel, chapa elétrica, balança analítica, espátula e pinça de metal. Procedimento: pese 5 g da amostra em um cadinho. Se for uma amostra líquida, co- loque em banho-maria. Depois, seque na chapa elétrica, deixe em baixa temperatura e incinere na mufl a a 550 °C até eliminar totalmente o carvão. Se a amostra borbulhar, adi- cione algumas gotas de óleo vegetal para ajudar na carbonização. As cinzas têm que fi car brancas ou acinzentadas; se isso não ocorrer, espere esfriar e adicione 0,5 mL de água e incinere novamente. Esfrie no dessecador e pese em balança analítica. Repita esse ciclo até a amostra ter um mesmo peso (observação: podemos usar cadinhos de outros metais resistentes ao calor, desde que as cinzas obtidas não sejam empregadas para posterior análise de metais). Cálculo: N PCinzas por cento m/m = x 100 Onde: N é o número em g de cinzas e P é o número em g da amostra. Análise dos elementos individuais3.4.2 Quando a cinza é obtida por via úmida, ela pode ser utilizada para análise individual de cada elemento mineral nela contido. Para isso, os métodos empregados nesta análise são: absorção atômica, emissão de chamas, colorimetria, turbidimetria e titulometria. Com exce- ção da titulometria, todos esses métodos são caros por exigirem equipamentos sofi sticados, que em sua maioria não são fabricados no Brasil e demandam manutenção de alto custo. As- sim, só alguns laboratórios de análises de alimentos realizam esses tipos de teste no Brasil. Cinza solúvel e insolúvel em água3.4.3 As cinzas solúveis e insolúveis em água são uma metodologia utilizada para a determinação da quantidade de frutas e geleias em conservas. Segundo o Instituto Adolfo Lutz, o método indicado para a determinação de cinzas insolúveis em água é o seguinte: Materiais: proveta de 50 mL, funil de vidro de 5 cm de diâmetro, estufa, forno mufl a, bastão de vidro, dessecador com sílica gel e chapa elétrica. BROMATOLOGIA 76 Cinza insolúvel em ácido3.4.4 As cinzas insolúveis em ácido são outro importante método analítico utilizado para veri- fi car adulterações em alimentos. Procedimento: adicione 30 mL de água ao cadinho que está com as cinzas. Mexa com o bastão de vidro e deixe por 15 minutos em banho-maria. Depois, use o papel-filtro para as cinzas. Lave o cadinho, o filtro e o bastão com 100 mL de água quente. Em um Erlen- meyer de 250 mL, coloque o líquido filtrado e deixe reservado para outra amostra, caso necessário. O que ficou em papel-filtro, transfira para o cadinho já usado na amostra, coloque na estufa a 105 °C e depois carbonize em chapa elétrica e incinere em mufl a a 550 °C. Retire da mufla e coloque no dessecador. Refaça o processo repetindo o aquecimento na mufla por 30 minutos e resfriando por uma hora no dessecador até que o peso não volte a oscilar. Reserve o resíduo para utilizar na determinação da alcalinidade de cinzas insolúveis em água. Cálculo: 10 PAlcalinidade em solução molar por cento v/m = V x Onde: V é o número em g de cinzas insolúveis em água e P é o número em g da amostra. Cinzas solúveis em água Subtraia do número de g de cinzas por % obtido de cinzas totais o número de g de cinzas insolúveis por % obtido de cinzas insolúveis em água. Considere a diferença como cinzas solúveis em água por cento. Materiais: proveta de 50 mL, béquer de 250 mL, chapa elétrica e duas buretas de 25 mL. Reagentes: ácido clorídrico 0,1 M, indicador alaranjado de metila (metilorange). Solução de hidróxido de sódio 0,1 M. Procedimento: transfira o resíduo das cinzas insolúveis que está no papel-filtro para um béquer de 250 mL e aqueça até atingir o ponto de ebulição em chapa elétrica. Deixe esfriar em temperatura ambiente e então adicione duas gotas de indicador alaranjado de metila. Titule o excesso de ácido clorídrico com solução de hidróxido de sódio 0,1 M até o desaparecimento da cor alaranjada (a solução deverá ficar amarela). Cálculo: V x F x 10 PAlcalinidade em solução molar por cento v/m = Onde: V é a diferença entre o número em mL de ácido clorídrico 0,1 M adicionado e o número em mL de solução de hidróxido de sódio 0,1 M gasto na titulação, e P é o número em g da amostra. BROMATOLOGIA 77 Proposta de Atividade Agora é a hora de pôr em prática tudo o que você aprendeu nesse capítulo! Elabore uma síntese destacando as principais ideias abordadas ao longo do estudo. Ao elaborar sua sín- tese, considere as leituras obrigatórias e complementares realizadas. Recapitulando Nesse capítulo, aprendemos muitas coisas sobre a presença dos minerais nos alimentos. Vimos que no planeta Terra temos aproximadamente 90 elementos químicos e que, destes, 25 são essenciais para o ser humano. Além disso, vimos que os minerais se dividem em ma- crominerais, necessários em maior quantidade para o organismo humano, e microminerais, necessários em menor quantidade. Discutimos a atuação de cada um dos minerais em nosso organismo, as complicações que a carência de cada um pode causar, suas dependências e interações durante o processo de digestão e absorção. Ressaltamos também que, para que não ocorra déficit de algum mine- ral, estudos mostram a necessidade diária de consumo de cada mineral e a quantidade de cada um em uma porção de alimentos-fonte. Conhecemos também os agentes que podem competir com alguns minerais, dificultando ou impedindo sua absorção. Descobrimos o que é o efeito quelado e como ele pode auxiliar na biodisponibilidade desses nutrientes. Estudamos os diversos fatores que podem afetar a composição dos minerais nos alimen- tos de origem vegetal e animal, e o que fazer quando um alimento perde determinado mi- neral durante o processo de fabricação ou precisa ter sua quantidade aumentada em algum alimento devido a alguma política de saúde. Vimos os métodos de análise de alimentos para verificar fraudes alimentares e a quantidade de cada mineral contida nos alimentos. No início do capítulo, a pergunta norteadora trouxe um cenário comum em laboratórios de análises de alimentos. Assim, para atingir a quantidade de cálcio preconizada na ficha téc- nica, onde constam as informações nutricionais do alimento, o fabricante deve fortificar seu leite com cálcio, seguindo as quantidades máximas estabelecidas pela Anvisa. Respondendo à primeira pausa para refletir, vale destacar que a ingestão de alimentos ricos em fitatos com leite não é recomendada, pois os fitatos irão dificultar a absorção de cálcio. Quanto à segunda pausa, não é adequado que um fabricante que forneça produtos para a rede pública fortifique seu leite com cálcio e ferro, pois o ferro irá dificultar a absorção de cálcio pelo organismo. BROMATOLOGIA 78 Referências bibliográficas ALVES, N. E. G. et al. Efeito dos diferentes métodos de cocção sobre os teores de nutrientes em brócolis (Brassica oleracea L. var. italica). Revista do Instituto Adolfo Lutz, v. 70, n. 4, 2011, p. 507-513. BEVENIDES, C. et al. Fatores antinutricionais nos alimentos: uma revisão. Segurança Alimen- tar e Nutricional, Campinas, v. 18, n. 2, 2011, p. 67-79. BOLZAN, R. C. Bromatologia. Frederico Westphalen: Rede e Tec. Brasil, 2013. BRASIL. Ministério da Saúde. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Métodos Físico-Quí- micos para Análise de Alimentos. 4.ed. Instituto Adolfo Lutz, São Paulo, 2005, p. 105-109. FOOD INGREDIENTS BRASIL. Enriquecimento de alimentos com nutrientes. n. 31, 2014, p. 27-33. Disponível em: <http://revista-fi.com.br/upload_arquivos/201606/2016060964368001466789368. pdf>. Acesso em: 20 ago. 2019. FOOD INGREDIENTS BRASIL. Dossiê: os minerais na alimentação. n. 4, 2008, p. 1-18. Disponí- vel em: <http://www.revista-fi.com/materias/52.pdf>. Acesso em: 18 ago. 2019. GAVA, A. J. Princípios de tecnologia do alimento. Barueri: Nobel, 1984. Disponível em: <ht- tps://books.google.com.br/books?hl=ptBR&lr=&id=l_uUf0KEY0YC&oi=fnd&pg=PA13&dq=in- toxica%C3%A7%C3%A3o#v=onepage&q=intoxica%C3%A7%C3%A3o&f=false>. Acesso em: 18 ago. 2019. HAN, O. et al. Phosphatesinhibit uptake and transport of iron and zinc by a human intestinal cell line. Journal of Nutrition, [s.l.], ed. 124, n. 4, 1994, p. 580-587. OPALINSKI, M. et al. Adição de níveis crescentes de complexo enzimático em rações com soja integral desativada para frangos de corte. Archives of Veterinary Science, [s.l.], v. 11, n. 3, 2006, p. 31-35. ROSA, F. C. et al. Efeito de métodos de cocção sobre a composição química e cholesterol em peito e coxa de frangos de corte. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v. 30, n. 4, 2006, p. 707- 714. ZHOU, J. R. et al. Reduction of phytic acid in soybean products improves zinc bioavailability in rats. Journal of Nutrition, [s.l.], v. 122, n. 12, 1992, p. 2.466-2.473. BROMATOLOGIA 79 Objetivos do capítulo Reconhecer os fatores que infl uenciam a presença de vitaminas nos alimentos; Conhecer os mecanismos que levam à perda de vitaminas em alimentos; Identifi car os fatores que infl uenciam nos mecanismos deperda das vitaminas durante o processamento dos alimentos; Determinar a vitamina C em alimentos. INTRODUÇÃO • Defi nição de vitaminas • Vitaminas hidrossolúveis • Vitaminas lipossolúveis OTIMIZAÇÃO DA RETENÇÃO DE VITAMINAS EM ALIMENTOS • Otimização dos tratamentos térmicos para a preservação das vitaminas • Previsão de perdas e medidas para evitar • Efeito das embalagens na preservação das vitaminas durante a conservação do alimento MÉTODOS ANALÍTICOS PARA A DETERMINAÇÃO DE VITAMINAS EM ALIMENTOS • Determinação da vitamina C • Determinação da vitamina D • Determinação da vitamina E • Determinação do ácido fólico CAUSAS GERAIS DE VARIAÇÃO/PER- DAS DE VITAMINAS EM ALIMENTOS • Alterações de vitaminas na pós- colheita • Perda de vitaminas na limpeza, lavagem e moagem dos alimentos • Efeitos no branqueamento e tratamento térmico do alimento • Perda das vitaminas durante a conservação do alimento TÓPICOS DE ESTUDO Por: Ana Paula Bernardes BROMATOLOGIA 80 As vitaminas são essenciais para o bom funcionamento do nosso organismo, partici- pando de diversos processos fi siológicos. A fonte das vitaminas são os alimentos. No en- tanto, até o alimento chegar ao nosso prato, ele já passou por uma cadeia de produção extensa e, com isso, acaba ocorrendo a perda das vitaminas. Ainda que nós não preci- semos de grandes quantidades destes elementos da natureza, cada vitamina apresenta uma característica e uma função, e por isso são divididas em dois grupos diferentes. Diante desse fato, quais são os dois grupos em que as vitaminas são agrupadas? Contextualizando o cenário BROMATOLOGIA 81 Introdução4.1 As vitaminas são compostos orgânicos essenciais para que o organismo humano funcione de forma adequada. Nós precisamos das vitaminas e as obtemos através da alimentação. Por esse motivo, uma dieta desequilibrada tem como consequência uma ingestão inadequada de vitaminas, o que pode ocasionar em diversas doenças. Figura 1. Vitaminas e suas fontes alimentares. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 28/11/2019. (Adaptado). Vitaminas Defi nição de vitaminas4.1.1 As vitaminas são substâncias essenciais para o metabolismo normal dos seres vivos, con- tribuindo para o funcionamento correto do corpo, na forma de cofatores, com isso auxiliando na manutenção da saúde. A necessidade diária destes elementos geralmente é quantifi cada em microgramas e depende de outros fatores como idade, sexo, estado fi siológico e atividade física do indivíduo. Em alguns estágios da vida, o requerimento desses nutrientes aumenta em períodos como gestação, lactação, trabalho intenso e algumas doenças. Nós não sintetizamos as vitaminas por vias anabólicas, portanto precisamos adquiri-las através da alimentação. As avitaminoses (defi ciência de vitaminas) induzem ao mau funcionamento do organis- mo, causando o aparecimento de diversas doenças como beribéri, escorbuto, raquitismo, xeroftalmia, entre outras. Contudo, o excesso também pode ser um problema, as chama- das hipervitaminoses. BROMATOLOGIA 82 Vitaminas hidrossolúveis4.1.2 As vitaminas hidrossolúveis têm como características em comum não serem fonte de calo- rias, serem pouco armazenadas pelo organismo e possuírem solubilidade em meio aquoso. As vitaminas que estão neste grupo são as do complexo B e a vitamina C. As vitaminas que hoje compõem o complexo B eram conhecidas como vitamina B. Isso porque pesquisadores per- ceberam que elas possuíam características diferentes e não poderiam ser consideradas como uma só. Note que as necessidades diárias utilizadas são apontadas de acordo com as DRIs (Dietary Reference Intakes), para adultos na faixa etária de 19 a 30 anos. Assim, são vitaminas hidrossolúveis: • Vitamina B1 (tiamina) – está ligada a um anel pirimidínico, relacionado ao tiazol por uma ponte metálica. A principal função da tiamina é ser coenzima para o metabolismo de macronu- trientes. Em combinação com o fósforo, a tiamina forma a coenzima tiamina pirofosfato (TPP), que atua como cocarboxilase. Essa forma se faz necessária para a descarboxilação oxidativa do piruvato. Como resultado, forma-se o acetato e a acetilcoenzima A, que é muito importante no ciclo de Krebs. Sua defi ciência causa o beribéri e a síndrome de Wernicke-Korsakoff . Sua toxici- dade não é conhecida. As fontes alimentares são as carnes magras, o fígado, o coração, os rins, a gema de ovo, os cereais integrais e algumas leguminosas. A necessidade diária é de 1,1 a 1,2 mg; • Vitamina B2 (ribofl avina) – está no grupo dos pigmentos fl uorescentes amarelos deno- minados fl avinas. O anel da fl avina se liga a um de álcool relacionado à ribose. A ribofl avina é essencial na formação de eritrócitos (células vermelhas do sangue) para que aconteça a neo- glicogênese e também atua na regulação das enzimas tiroidianas. Sua defi ciência causa lesões no canto da boca e lábios, descamação da língua e dermatite seborreica. Sua toxicidade não é detectada via oral, sendo que, em dietas parenterais, pode haver cristalização nos rins. Suas fontes alimentares são: o leite e seus derivados, a gema de ovo, a berinjela, o agrião, o fígado e os rins. A necessidade diária é de 1,1 a 1,3 mg; • Vitamina B3 (niacina) – são duas substâncias, a nicotinamida e o ácido nicotínico. A nicoti- namida é um componente do NAD (nicotinamida adenina dinucleotídeo), que é catabólico, e o NADP (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), que é anabólico. No mínimo 200 enzimas são dependentes de NAD E NADP, enzimas que estão envolvidas no metabolismo de carboi- Nos alimentos, o teor das vitaminas é bastante variado, dependendo de fatores como o solo em que o alimento plantado e o modo de preparo. As vitaminas são classifi cadas em dois tipos: lipossolúveis e hidrossolúveis, de acordo com as características físico-químicas e fi siológicas de cada uma. BROMATOLOGIA 83 dratos e ácidos graxos e aminoácidos. Sua deficiência pode causar pelagra e a toxicidade pode ocorrer por ácido nicotínico, causando vasodilatação, queimação e coceira na pele. Suas fontes de niacina são as carnes magras, as leveduras de cerveja, o amendoim, as aves e os peixes. A necessidade diária é de 14 a 16 mg; • Vitamina B5 (ácido pantotênico) – faz parte da coenzima A, elaestá envolvida em reações de liberação energética dos carboidratos e no metabolismo dos ácidos graxos. Sua carência causa insônia, cãibras, sensação de ardência nos pés, baixa produção de anticorpos e fadiga. Suas fontes alimentares são os ovos, o fígado, as leveduras, o couve-flor e o brócolis. A neces- sidade diária é de 5 mg; • Vitamina B6 (piridoxina) – engloba três compostos relacionados, sendo eles as piridinas, sendo a piridoxina um álcool, o pirodoxal, um aldeído, e a piridoxamina, uma amina. A pirido- xina é encontrada de forma ativa nas células chamadas piridoxal fosfato (PLP), uma coenzima que age no metabolismo de lipídeos, proteínas e carboidratos. Sua deficiência é rara, mas pode ocorrer anemia microcítica, dermatite seborreica, depressão, confusão mental e convul- sões. Sua toxicidade pode causar lesões dermatológicas, neuropatias periféricas e fraqueza muscular. Suas fontes alimentares estão ligadas à porção proteica dos alimentos, tendo como principais fontes as carnes vermelhas e de porco, os cereais integrais, o abacate e a batata. A necessidade diária é de 1,3 mg; • Vitamina B7 (biotina) – vários sistemas de enzimas dependem da biotina, porque ela age como coenzima no processo de fixação do dióxido de carbono e na síntese e oxidação de áci- dos graxos. As enzimas que mais precisam de biotina são as carboxilases. Suas fontes são o leite, o fígado e a gema de ovo. A necessidade diária é de 30 µg; • Vitamina B9 (ácido fólico, folato, folacina) – as coenzimas ligadas à folacina têm como principal função a transferência de unidades de carbono para substâncias envolvidas na sínte- se do DNA e RNA, além da metionina e serina. A carência desta vitamina causa anemia perni- ciosa e deficiência do tubo neural. Sua toxicidade não é conhecida, mas pode mascarar a defi- ciência de vitamina B12. Suas fontes são o feijão e os vegetais verdes, como espinafre, aspargo e brócolis. A necessidade diária é de 400 mg; • Vitamina B12 (cobalamina) – é um fator muito importante no metabolismo dos ácidos nucleicos, sendo essencial para o bom funcionamento das células no trato gastrointestinal, no tecido nervoso e na medula óssea. Sua deficiência gera anemia megaloblástica, neuropatia e hiperhomocisteinemia, mas não é detectada nenhuma toxicidade. Suas fontes alimentares comtemplam as vísceras, o leite cru e os ovos. A necessidade diária é de 2,4 µg; • Vitamina C – considerada um excelente antioxidante, atua como cofator e substrato de várias enzimas. Sua deficiência causa escorbuto, deficiência do sistema imune e cicatrização. BROMATOLOGIA 84 Figura 2. Molécula da vitamina C. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 28/11/2019. (Adaptado). HO HO HO OH H O O Vitaminas lipossolúveis4.1.3 São vitaminas solúveis em solventes orgânicos, que não possuem valor energético. As qua- tro vitaminas classifi cadas como lipossolúveis contêm em sua composição carbono, hidrogê- nio e oxigênio: • Vitamina A – é um termo que se refere a três compostos que exigem determinada ati- vidade metabólica. São eles: álcool retinol, aldeído e ácido retinóico. A principal função desta vitamina é a sua participação no processo visual, apesar de atuar em outras partes do organis- mo, fazendo a manutenção de partes como a pele e as mucosas, assim como na reprodução. Sua defi ciência causa xeroftalmia e cegueira noturna. Sua toxicidade causa dor de cabeça, náuseas e aumento da pressão no fl uído cérebro espinhal. O excesso de vitamina A pode ser fatal. É uma vitamina muito importante também para as crianças, com sua defi ciência poden- do causar cegueira e até morte, para pré-escolares com idade de um a três anos. A RDA (Re- commended Dietary Allowances) recomenda uma ingestão diária de 300 µg de vitamina A. Suas fontes alimentares incluem a gema de ovo, os vegetais amarelo-alaranjados (cenoura, laranja, abóbora cabotina e mamão). A necessidade diária: 700 a 900 µg; • Vitamina D – caracteriza-se por possuir duas formas ativas no organismo humano, o er- gocalciferol (D2), presente em vegetais e formulações vitamínicas, e o colecalciferol (D3), sinte- tizado pelo corpo após a exposição ao sol. A vitamina D tem uma forma hormonal que auxilia no metabolismo normal de minerais, principalmente cálcio e fósforo, em três partes do corpo: o intestino delgado, os ossos e os rins. A carência de vitamina D pode levar à osteomalácia em adultos e ao raquitismo em crianças. Sua toxicidade causa náuseas, hiporexia, dores de cabeça e abdominais, cãibras e hipercalemia. A necessidade diária: 5 µg; Sua toxicidade causa gastroenterite e diarreia osmótica. Suas fontes alimentares são as frutas cítricas, e os vegetais e folhas crus. A necessidade diária é de 75 a 90 mg. BROMATOLOGIA 85 • Vitamina E – este é o termo utilizado para descrever oito elementos encontrados na natu- reza. Estes estão divididos em dois grupos: os tocoferóis (alfa, beta, gama e delta) e os tocotrie- nóis (alfa, beta, gama e delta). Sua principal função é ser um antioxidante. Sua defi ciência pode causar anemia hemolítica e alterações neurológicas, mas não há toxicidade de vitamina E. Nos alimentos, ela está presente na forma de tocoferóis, com grandes concentrações nos germes de trigo, nas amêndoas, nos ovos, na manteiga, nas avelãs e nos óleos vegetais. A necessidade diária é de 15 mg; • Vitamina K – possui propriedades anti-hemorrágicas que derivam da naftoquinona. Pode ser sintetizada pelas bactérias intestinais menaquinonas, ou K2, participando também da for- mação óssea e regulação de algumas enzimas. Sua defi ciência causa problemas de coagulação sanguínea, mas não há toxicidade. Nos alimentos de origem vegetal, ela é encontrada como fi loquinonas, ou K1. Os vegetais verdes escuro são boas fontes alimentares. A necessidade diá- ria é de 90 a 120 mg; Causas gerais de variação/perdas de vitaminas em alimentos 4.2 As causas mais comuns de perda de vitaminas nos alimentos ocorrem desde a plantio do alimento, essa perda continua na colheita, no transporte do alimento, no processa- mento quando este alimento passa por alguma modificação na indústria alimentícia, no preparo deste alimento em casa. Por fim, as perdas vitamínicas podem ocorrer no arma- zenamento deste alimento após seu preparo, por exemplo, quando deixamos o alimento na geladeira. Alterações de vitaminas na pós-colheita4.2.1 As alterações que ocorrem após a colheita são bem signifi cativas. O alimento colhido sofre o primeiro impacto com o rompimento do vínculo entre o fruto e a terra que supria suas ne- cessidades nutricionais. Logo em seguida, esse alimento pode ser fi car horas embaixo do sol. Esses fatores ocasionam em mudanças no nível de oxigênio intracelular do fruto e na atividade das enzimas oxidativas. Após o término da colheita, eles são transportados para locais onde são armazenados até o seu destino fi nal, ocorrendo novas perdas envolvendo alterações fi siológicas e também fi sio- patológicas. O alimento acaba adoecendo, perdendo não somente de vitaminas, mas tempo de vida útil de consumo. BROMATOLOGIA 86 Também podem ocorrer perdas nutricionais de vitaminas com certa facilidade, principal- mente as perdas de vitaminas que são sensíveis à luz e que estão em contato com oxigênio, oxidando com mais facilidade. É o caso da vitamina C que, após a colheita, é perdida com grande intensidade. Perda de vitaminas na limpeza, lavagem e moagem dos alimentos 4.2.2 O processamento torna o alimento mais atraente aos olhos do consumidor, contribuindo para que haja um equilíbrio entre o que foi produzido e a quantidade de pessoas para alimen- tar, principalmente em grandes centros urbanos. Além disso, visa reduzir o desperdício de ali- mentos durante a safra, quando se produz muito alimento em um curto período de tempo, re- sultando no não aproveitamento de grande parte, já que os alimentos estão maduros e, como não são consumidos rapidamente, acabam estragando. Por isso,o processamento entra em ação para aumentar a vida de prateleira. Contudo, isso tem um preço: a perda dos nutrientes. Neste estágio, em que já ocorreu a perda na colheita (no caso dos vegetais), ocorre mais uma perda vitamínica signifi cativa em alimentos de origem animal e vegetal. Nos animais, essa varia- ção acontece devido a fatores como a raça do animal, sua alimentação e o local de sua criação. A perda é provocada por diversos métodos utilizados no processamento, desde os mais simples (salga, adição de açúcar, refrigeração, congelamento e fermentação), até os de comple- xidade intermediária (desidratação, acidifi cação e pasteurização) e os mais complexos (como liofi lização e esterilização). Através da limpeza e da lavagem, as principais vitaminas perdidas são as hidrossolúveis. Já o processo de moagem retira a casca, como no caso do arroz, e é neste elemento que está a maior parte das vitaminas. A perda de vitaminas, no entanto, ocorre em percentuais diferentes. Isso depende do ali- mento em questão, que pode proteger mais a vitamina ou facilitar sua perda, e o método de processamento empregado. As vitaminas que mais se perdem durante o processamento são a vitamina C e a tiamina (vitamina B1). PAUSA PARA REFLETIR Sabendo que um alimento fonte de vitamina C ao ser exposto ao oxigênio e à luz pode ter uma perda signifi cativa da vitamina, o que você recomendaria que uma pessoa fi zesse ao comer para que não fossem perdidas mais vitaminas? BROMATOLOGIA 87 Efeitos no branqueamento e tratamento térmico do alimento4.2.3 Alguns dos métodos mais utilizados para se conservar os alimentos são aqueles que empre- gam calor para reduzir a quantidade de microrganismos e enzimas. • Branqueamento – é um método que utiliza água fervente ou vapor por um tempo determi- nado. Consiste em inativar enzimas que deterioram o alimento com mais rapidez. O branquea- mento causa perda de vitaminas, sendo que a quantidade dependente do tempo que o alimento for exposto ao calor, ao vapor ou à água. No caso da água, a perda de vitaminas é maior do que quando o branqueamento é realizado em vapor, principalmente de vitaminas hidrossolúveis. A vitamina que mais sofre nesse processo é a vitamina C, que pode chegar a ter perdas de até 50% de seu teor em um alimento, por conta da oxidação, que ocorre antes que a enzima ascorbato oxidase seja inativada. Estudos relatam perdas signifi cativas das vitaminas B1 e B2; • Pasteurização – é um processo em que há o emprego de temperaturas mais amenas, até 100 °C. Este método elimina parcialmente as bactérias normais da fl ora e destrói totalmente as patógenas, além de inativar enzimas. A temperatura e o tempo também são utilizados na pasteurização, levando em consideração a carga de contaminação microbiana do alimento e a transferência de calor através dele. Quando se trata de perda vitamínica no processo de pasteurização, estudos mostram que vitaminas como a biotina e a vitamina E se mostraram estáveis ao calor, as vitaminas D, B2 e o ácido pantotênico tiveram uma perda leve durante o processo, e a vitamina C teve uma perda de 5% a 20% na pasteurização. Tabela 1. Percentual de perda vitamínica após a pasteurização de leite Vitaminas Leite pasteurizado (% de perdas) Vitamina A Não há Vitamina D 3 Vitamina E Estável Vitamina B1 10 Vitamina B2 0 Vitamina B6 0-5 Vitamina B12 0-10 Vitamina C 5-20 Ácido fólico 3-5 Ácido pantotênico 1-2 Biotina Estável Fonte: CORREIA et al., 2008. (Adaptado). BROMATOLOGIA 88 Figura 3. Sistema de pasteurização. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 28/11/2019. (Adaptado). • Esterilização – é um processo em que os alimentos são submetidos à aquecimento em temperaturas elevadas (100 °C para alimentos com pH menor que 4,5 a 120 °C por 15-20 mi- nutos para alimentos com pH acima de 4,5). O método também leva em conta a velocidade de penetração do calor no alimento, as propriedades térmicas que ele possui e o material no qual ele será envazado. Ele tem como objetivo reduzir a quantidade de microrganismos. Quan- do tratamos de perdas vitamínicas, a vitamina que mais se perde na esterilização é a vitamina C, chegando a perder ¼ de seu teor, seguida das vitaminas B6 e B9, que também têm uma perda considerável durante o tratamento. Perdas das vitaminas durante a conservação do alimento4.2.4 Após passar pelas etapas anteriores de colheita (no caso dos vegetais), limpeza e eliminação de microrganismos, o alimento está pronto para ser embalado e armazenado. Hoje, usamos os métodos de conservação para manter o alimento livre de microrganismos, para conservar as características do alimento e ter praticidade em um cotidiano corrido. O método de conservação a ser empregado vai depender do tipo de alimento que se preten- de conservar. Durante a conservação, não podemos esquecer as embalagens, que também auxiliam nesta etapa. Elas são classifi cadas segundo a função, o nível ou a estrutura dos mate- riais utilizados. As embalagens utilizadas com maior frequência, para conservar os alimentos, são as de material de vidro, plástico, papel ou as metálicas. BROMATOLOGIA 89 Estudos foram realizados para que os alimentos fossem acondicionados nas embalagens mais adequadas para a preservação dos nutrientes de cada alimento. Para minimizar a per- da de vitaminas durante a conservação, a indústria adiciona ao produto uma quantidade a mais da vitamina da qual ele é fonte. As vitaminas que mais podem sofrer perdas durante o processo de conservação são as fotossensíveis, já que reagem com facilidade à luz e podem se perder. São exemplos de vitaminas que podem ter sua perda aumentada durante a con- servação: a vitamina C, a tiamina, a ribofl avina e a vitamina E. Outro fator que pode interferir bastante na perda de vitamina é a temperatura em que este alimento está armazenado. Por mais que esteja sob a temperatura correta indicada pelo fabricante, o alimento terá perda de vitaminas. A vitamina mais sensível à temperatura é a vitamina C que, em um suco de laranja industrializado e armazenado em temperatura ambiente, perde cerca de 12,5% da vitamina e, em refrigeração, perde 8% de todo o seu teor no suco. Otimização da retenção de vitaminas em alimentos4.3 Para reter melhor as vitaminas nos alimentos, estudos mostram que alguns métodos são melhores que outros. Por exemplo, a vitamina C tem uma retenção efi caz quando o alimento é congelado. Outros métodos de tratamento térmico, como a pasteurização e a cocção, retêm melhor outras vitaminas, por exemplo, a vitamina E. O tipo de calor que é utilizado (seco ou úmido) e como este alimento será conservado posteriormente também conta muito para a retenção de vitaminas. Quando há perdas muito grandes em um alimento, a indústria tende a fazer a reposição dessa vitamina. Otimização dos tratamentos térmicos para preservação das vitaminas 4.3.1 Como vimos acima, os tratamentos térmicos são efi cazes para eliminar microrganismos, mas podem ser responsáveis por perdas das vita- minas nos alimentos. Cada processamento térmico tem suas vantagens em termos de preservar vitaminas. Assim, o que vai defi nir qual técnica utilizar dentro de cada método são variáveis como o tipo de alimento (se sob aquela temperatura ele vai conseguir eliminar os patógenos, além de preservar as vitaminas). BROMATOLOGIA 90 Tabela 2. Tratamentos térmicos e a porcentagem de perda das vitaminas Tratamento Alimento Tempo em min. Vitamina % de perdas Branqueamento água Repolho vermelho 4 C 25 Branqueamento vapor Repolho vermelho 4,5 C 13 Esterilização Leite 13 C 25 Esterilização Leite 13 B1 10 Pasteurização Leite 30 A Não há Pasteurização Leite 30 C 5-20 Fonte: CORREIA et al., 2008. (Adaptado). Previsão de perdas e medidas para evitar4.3.2 Infelizmente, não é possível prevenir as perdas de todos os nutrientes que um alimento car- rega. Cada nutriente tem seu alimento fonte, aquele em que a vitamina aparecerá em maiorteor. Este alimento tem seu melhor método de conservação para reduzir as perdas, a melhor embalagem e o melhor modo de conservação para prevenir mais perdas do que o necessário. Um alimento muito comum, mas que passa por várias etapas, é o leite, que é fonte de vá- rios minerais e vitaminas como A, E, B9 e C. Para conservar essas vitaminas e evitar perdas desnecessárias, ele passa pelo processamento térmico da pasteurização ou esterilização, sen- do, em seguida, embalado em embalagens de plástico não transparente ou embalagem com revestimento laminado por dentro. Ambas irão proteger e prevenir as perdas de um mesmo alimento, sendo que o que as difere é o tipo de tratamento que este alimento passou. Veja a seguir os tratamentos de conservação empregados de acordo com o alimento: PAUSA PARA REFLETIR Cada vitamina é preservada melhor de acordo com o método de conservação utilizado. Qual é o método de conservação que protege melhor de perdas vitamina C em acerola in natura? BROMATOLOGIA 91 Efeito das embalagens na preservação das vitaminas durante a conservação do alimento 4.3.3 As embalagens possuem um papel importante na conservação das vitaminas. Cada tipo se adequa melhor a um alimento. Até mesmo o processo de conservação interfere para a ade- quação da embalagem. As de vidro escuro, por exemplo, protegem os alimentos para que não entrem em conta- to com a luz. Esse tipo de embalagem é ideal para alimentos fonte de vitamina C. As emba- lagens cartonadas com alumínio por dentro protegem os alimentos pasteurizados conser- vando as vitaminas. Embalagens de plástico são utilizadas para alimentos que não têm uma perda de vitamina com tanta facilidade, elas protege mais de problemas ambientais como vento, água, sujeira. Métodos analíticos para a determinação de vitaminas em alimentos 4.4 Para a determinação de vitamina C em alimentos, são usualmente aplicados dois métodos. O método de Tillmans é utilizado para amostras com um baixo teor de vitamina C. O outro procedimento é a determinação da vitamina por espectofotometria. CURIOSIDADE: Segundo a Associação Nacional dos Aparistas de Papel (ANAP), o índice de recicla- gem de papelão e embalagens de papel atingiu a marca de 66,2% em 2017, o equi- valente a cinco toneladas de material reciclado. Ou seja, essas embalagens, além de proteger o alimento, ainda podem ser reutilizadas, se descartadas corretamente. gem de papelão e embalagens de papel atingiu a marca de 66,2% em 2017, o equi- Segundo a Associação Nacional dos Aparistas de Papel (ANAP), o índice de recicla- gem de papelão e embalagens de papel atingiu a marca de 66,2% em 2017, o equi- valente a cinco toneladas de material reciclado. Ou seja, essas embalagens, além de proteger o alimento, ainda podem ser reutilizadas, se descartadas corretamente. Segundo a Associação Nacional dos Aparistas de Papel (ANAP), o índice de recicla- gem de papelão e embalagens de papel atingiu a marca de 66,2% em 2017, o equi- Segundo a Associação Nacional dos Aparistas de Papel (ANAP), o índice de recicla- gem de papelão e embalagens de papel atingiu a marca de 66,2% em 2017, o equi- valente a cinco toneladas de material reciclado. Ou seja, essas embalagens, além de Segundo a Associação Nacional dos Aparistas de Papel (ANAP), o índice de recicla- gem de papelão e embalagens de papel atingiu a marca de 66,2% em 2017, o equi- Determinação da vitamina C4.4.1 O método de Tillmans, utilizado para determinar a vitamina C em amostras que possuem baixo teor da vitamina, pode ser aplicado em sucos de frutas. Este método é baseado na redu- ção do corante sal sódico de 2,6-diclorofenolindofenol, usando uma solução ácida de vitamina C. Para realizar esta análise, vamos precisar de: uma microbureta; um dessecador com sílica gel; uma balança analítica; um papel de fi ltro; pipetas volumétricas de 1,4 e 10 ml; pipetas gra- duadas de 5 e 10 ml; provetas de 50,100, 200 e 500 ml; um frasco Erlenmeyer de 250 ml; balões BROMATOLOGIA 92 volumétricos de 100 e 200 ml; e um funil e um bastão de vidro. Para esta análise são necessá- rios alguns reagentes. São eles: • Ácido ascórbico; • Sal sódico de 2,6-diclorofenolindofenol; • Solução índigo carmim a 0,5%; • Solução ácida. DICA: A utilização de reagentes pode ser feita com base no manual de Métodos físico–quí- micos para análise de alimentos, do Instituto Adolfo Lutz (2008). Métodos físico–quí-Métodos físico–quí-Métodos físico–quí-Métodos físico–quí- Para preparar este reagente, vamos precisar diluir 15 g de ácido metafosfórico em 40 ml de ácido acético e, depois, adicionar 450 ml de água, agitar essa mistura e fi ltrar. Para fazermos a solução-padrão de vitamina C, iremos utilizar 100 mg de vitamina C já dessecada, fazer a dissolução em 100 ml de solução ácida em balão volumétrico. Devemos diluir por 10 vezes a mesma solução ácida. Em 50 ml de água, dissolva 42 mg de bicarbonato de sódio e, depois, faça a adição de 50 mg de 2,6-diclorofenolindofenol. Agite até que o corante se dissolva e dilua até 200 ml com água em balão volumétrico e fi ltre. Agora, esta solução, chamada de solução de Tillmans, requer padronização. Para isso, será necessário um Erlenmeyer de 250 ml, onde você irá colocar com auxílio de uma pipeta 4 ml da solução diluída de vitamina C e 6 ml da solução ácida. Depois, deve-se adicionar 50 ml de água e titular com a solução de Tillmans, até a cor fi car estável por 15 segundos num tom rosa claro. Faça um branco, em que você deve substituir a solução de vitamina C por uma solução ácida, e desconte no cálculo do fator (F) da solução de Tillmans: mg da vitamina C usados na titulação ml gastos da solução de Tillmans = F A solução de Tillmans deve ser armazenada em frasco âmbar (escuro) na geladeira e, toda vez que for usá-la, será necessário padronizar com uma solução recém-preparada de vitamina C. Procedimento da análise com polpas e sucos de frutas: esprema a fruta e fi ltre em tecido fi no, limpo e seco ou em um fi ltro de papel. Use pelo menos 10 ml do que foi fi ltrado e adicione a mesma quantidade de solução ácida. Agite, fi ltre e titule uma alíquota de 10 ml do que foi fi ltrado, conforme está descrito na padronização da solução de Tillmans. Faça um branco com 10 ml da solução ácida, e com volume de água igual ao da solução do corante gasto na titu- BROMATOLOGIA 93 lação da amostra, e titule. Pode haver interferência de íons de Fe2+, Sn2+ e Cu2+ na amostra analisada. Nestes casos, antes de determinar a vitamina C, é necessário verificar a presença desses interferentes. Para isso, será necessário adicionar duas gotas da solução de azul de metileno 0,05% a 10 ml da mistura 1:1, constituída da amostra de suco e do reagente ácido. O que indica a presença dessas substâncias interferentes é o desaparecimento da coloração azul em 5 a 10 segundos. Outro modo de verificar íons interferentes é adicionando aos 10 ml de amostra mais 10 ml de HCl e cinco gotas de índigo carmim a 0,05%. Caso a coloração carmim desapareça em 5 a 10 segundos é porque há a presença de substâncias redutoras. Assim, o cálculo final da análise fica: V*F*100 A = ácido ascórbico mg/ 100 mL V = volume da solução de Tillmans gasto na titulação ; F = fator da solução de Tillmans; A = ml da amostra utilizada. Determinação espectrofotométrica de vitamina C por redução de íons cúpricos: outro método para a determinação de vitamina C é a espectrometria por redução de íons cúpricos, usado para quantificar o ácido ascórbico (vitamina C). Para realizar esta análise, serão neces- sários os seguintes equipamentos: um espectrofotômetro UV/VIS com cubetas de 1 cm de espessura, um liquidificador, um agitador mecânico, uma balança analítica, béqueres de 50 e 100 ml, pipetas graduadas de 1, 2, 5 e 10 ml, pipetas volumétricas de 1, 2, 5 e 10 ml, provetas de 50 e 100 ml, balões volumétricos de 50 e 100 ml, um funil de vidro, provetas de 25 e 50 ml com tampa, um frasco Erlenmeyerde 250 ml com tampa e um frasco Erlenmeyer de 25 ml. Vamos precisar dos seguintes reagentes: • Acetato de sódio; • 2,2’-Biquinoleína (cuproína); • Tolueno; • Álcool isoamílico; • Ácido sulfúrico; • Ácido ascórbico padrão; • Ureia; • Clorofórmio; • Álcool • Acetato de cobre (II) monohidratado; • Solução de ácido metafosfórico a 5% m/v; • Solução A (branco). BROMATOLOGIA 94 Para o preparo dos reagentes, siga os seguintes passos: pipete 2 ml de ácido metafosfórico a 5%, depois transfi ra para um balão volumétrico de 100 ml e complete o volume do balão com água. O preparo de uma solução-tampão de acetato de sódio e ácido acético (1 M, pH = 4,6 com 1,5% de ureia) requer que você pese 13,6 g de acetato de sódio (se for usar o acetato de sódio anidro, pese 8,2 g) e dissolva em 100 ml de água. Meça 6 ml de ácido acético, transfi ra para um balão volumétrico de 100 ml e complete o volume com água. Misture as duas soluções anteriores e adicione 3 g de ureia. Reagente de complexação (Solução C): faça a transferência de 95 ml da solução de aceta- to de cobre II 0,075%, que deve ter sido preparada antes em álcool isoamílico para um balão volumétrico de 100 ml. Complete o volume com 5 ml de solução de cuproína 0,4% em tolueno. Para usar esta solução na análise, ela deve ser recém-preparada. Solução-padrão I de ácido ascórbico a 1 mg/ml: pese a quantidade de 0,1 g de ácido as- córbico padrão e dissolva em 100 ml de água. Solução-padrão II a 20 µg/ml: transfi ra 2 ml da solução preparada anteriormente de ácido ascórbico de concentração de 1 mg/ml para um balão volumétrico de 100 ml e adicione 2 ml da solução de ácido metafosfórico a 5% e complete com água. CURIOSIDADE: Todos os solventes utilizados na preparação das soluções devem ser de alto grau de pureza, pois os contaminantes que possuem caráter redutor interferem na reação, podendo comprometer a análise. Todos os solventes utilizados na preparação das soluções devem ser de alto grau de Todos os solventes utilizados na preparação das soluções devem ser de alto grau de Todos os solventes utilizados na preparação das soluções devem ser de alto grau de pureza, pois os contaminantes que possuem caráter redutor interferem na reação, Todos os solventes utilizados na preparação das soluções devem ser de alto grau de pureza, pois os contaminantes que possuem caráter redutor interferem na reação, Todos os solventes utilizados na preparação das soluções devem ser de alto grau de pureza, pois os contaminantes que possuem caráter redutor interferem na reação, Todos os solventes utilizados na preparação das soluções devem ser de alto grau de Todos os solventes utilizados na preparação das soluções devem ser de alto grau de As soluções de ácido ascórbico devem ser protegidas da luz e do oxigênio, pois a vitamina C oxida com muita facilidade quando exposta à luz. Após realizar o preparo dos reagentes, vamos ao preparo das amostras, que serão dividi- das em líquidas e sólidas. Para amostras líquidas, é necessário que se pese 50 g de amostra, coloque no liquidifi cador e adicione 100 ml da solução de ácido metafosfórico a 5%, usando a velocidade máxima do liquidifi cador, por um período de 1 a 3 minutos. Depois de passar a amostra pelo liquidifi cador, transfi ra o extrato para um balão volumétrico de 10 ml e complete com água, agite, retire 30 ml da solução e descarte. Adicione em um balão de 5 ml de clorofór- mio e agite por 1 minuto, deixando depois em repouso, para as camadas se separarem. Para amostras sólidas, pese de 1 a 4 gramas da amostra e transfi ra para um Erlenmeyer, juntamente com 10 ml de ácido metafosfórico a 5% e 10 ml de ácido sulfúrico 0,05 M. Com auxílio de um agitador mecânico, agite por 30 minutos e transfi ra 10 g deste concentrado para BROMATOLOGIA 95 um balão volumétrico de 50 ml e complete o volume com água. Agite e retire 10 ml da solução e despreze o restante. Adicione 5 ml de clorofórmio em um balão e agite por 1 minuto, deixan- do-o em repouso para haver a separação das camadas. Depois, pipete 5 ml da camada aquosa para os tubos de reação, que são provetas com tampas. Adicione 1 ml da solução-tampão e 5 ml de complexante e agite com força por 90 segundos, deixando as camadas se separarem. Retire 3 ml da parte superior, que será composta por álcool isoamílico, e transfi ra para um Er- lenmeyer de 25 ml. Adicione 0,5 ml de álcool e agite levemente. Faça o preparo de um branco, pipetando 5 ml da solução A diretamente no tubo de reação e prossiga com a análise. Esta análise requer uma curva padrão que vai nos mostrar uma relação de concentração de soluto e absorbância (capacidade interna dos materiais de absorver radiações em uma frequência específi ca). Para fazer esta curva, será necessário o seguinte procedimento: pipete, diretamente, nos tubos de reação ou em provetas de 25 ml com tampa, alíquotas de 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 e 2,5 ml da solução-padrão II correspondente e respectivamente, a 10, 20, 30, 40 e 50 µg de ácido ascórbico, completando até chegar em 5 ml com a solução A. Adicione 1 ml de solução-tampão junto com 5 ml da solução complexante. Agite por 90 segundos, deixe que as camadas se separem, retire 3 ml da parte superior que terá álcool isoamílico e transfi ra para um Erlenmeyer de 25 ml. Adicione 0,5 ml de álcool, agite suavemente e repita o mesmo pro- cedimento com o branco constituído de 5 ml da solução A e sem a adição dos padrões. Faça a leitura das absorbâncias a 545 nm, usando o branco como referência e, com os resultados, você conseguirá construir uma curva-padrão. Assim, o cálculo fi nal da análise fi ca: A * 100 B = ácido ascórbico µg/100 g 100 = Ácido ascórbico em µg / 100 g; A = µg de vitamina C determinada na curva-padrão; B = gramas de amostra contida nos 5 mL do tubo de reação Determinação de vitamina D4.4.2 A determinação de vitamina D pode ser realizada por diversos métodos. A cromatografi a lí- quida de alta efi ciência, do inglês High-Performance Liquid Chromatography (HPLC), é um dos mé- todos de análise mais utilizados. Esta análise determina os dois tipos de vitamina D, D3 e D2. Os compostos presentes na amostra são extraídos da matriz através da saponifi cação, da extração líquido-líquido e, em seguida, essa concentração é isolada pelo método de HPLC semi-prepa- rativa de fase normal para depois ser separada e quantifi cada através de um método de HPLC analítico de fase reversa. Este método faz a detenção a um comprimento de onda de 265 nm. BROMATOLOGIA 96 Os reagentes-padrão utilizados nesta metodologia são: o ácido ascórbico, o etanol absoluto, o éter etílico, o éter de petróleo, a fenolftaleína, o hidróxido de potássio, o metanol para HPLC, o 2-Propanol para HPLC, o n-heptano para HPLC, o sulfato de sódio anidro, a água de grau e a água de grau 2. E, como padrão, são utilizados: Vitamina D3 (Colecalciferol) >98% e a Vitamina D2 (Ergocalciferol) >98%. Figura 4. Equipamento de HPLC analítico. Fonte: PARREIRA, 2013. (Adaptado). Reservatório de fase móvel Sistema de aquisição de dados Detetor Injetor automático Coluna Bomba Determinação de vitamina E4.4.3 A vitamina E é uma vitamina lipossolúvel que atua como antioxidante na estabilização de lipídios insaturados. Ela possui alguns compostos, como os tocoferóis que possuem a subclas- sifi cação de d-α tocoferol, com maior atividade biológica, e são considerados a forma mais disponível dessa vitamina. A metodologia de determinação de vitamina E em alimentos naturais, vai determinar os to- coferóis totais e, nos enriquecidos com a vitamina E, vai determinar o α-tocoferol. Esta análise vai se basear na redução de íons de ferro e em uma posterior quelação do ferro com α-dipiri- dila, para determinar os tocoferóis e os tocotrienóis. Devemos usar, nesta amostra, solventes puros e sem contaminação, com oxidantes e redutores, e ter atenção com relação ao tempo de reação e evitar exposição à luz. BROMATOLOGIA97 Nesta metodologia, iremos utilizar os seguintes materiais: um espectrofotômetro UV/VIS ou colorímetro (400 a 600 nm), com seus respectivos tubos, cubetas de vidro (se usar o espec- trofotômetro), uma placa aquecedora com agitadores magnéticos, uma balança analítica, um cronômetro, um cilindro de nitrogênio, um balão de 250 ml com boca esmerilhada adaptável a um refrigerante de refluxo, um condensador de refluxo, funis de separação âmbar de 250 e 500 ml, funis de vidro com 5 cm de diâmetro, balões volumétricos âmbar de 25, 50 ou 100 ml, provetas de 50 ml, pipetas graduadas de 5 e 10 ml, pipetas volumétricas de 1, 2, 5 e 10 ml e bastões de vidro e papel de filtro Whatman n. 4. Além disso, os reagentes utilizados serão: • Álcool isento de substâncias oxidantes; • Éter de petróleo; • Solução alcoólica de cloreto de ferro III a 0,25% m/v (preparada recentemente); • Solução alcoólica de α-dipiridila a 0,6% m/v; • Solução de EDTA a 0,35% m/v; • Solução de fenolftaleína; • Ácido pirogálico; • Hidróxido de potássio em lentilhas; • Sulfato de sódio anidro dl-α-Tocoferol; • Álcool absoluto; • Solução alcoólica de cloreto de ferro III 0,25% m/v; • Solução alcoólica de α-α′dipiridila 0,6% m/v. Esta amostra requer o uso de uma solução padrão de dl-α-tocoferol para sua confecção. Primeiramente, pese 100 mg de dl-α-tocoferol, transfira para um balão volumétrico de 100 ml e complete o volume do balão com álcool absoluto. Retire uma alíquota e dilua em álcool abso- luto para se obter uma concentração de 80 µg/ ml. Conserve esta solução na geladeira a 5 °C. Determine a absorbância a 292 nm (máxima absorção) e calcule a concentração de vitamina E com a equação: 0,01*A 0,76*P = vitamina E m/m A = Absorbância; P = massa em gramas da amostra em 100 ml de etanol. Esta análise divide as amostras em líquidas e sólidas. Para amostras sólidas, devemos homo- geneizá-las e armazená-las em local com baixa temperatura e sob proteção da luz. As amostras líquidas devem ser conservadas sob refrigeração, em uma temperatura menor que 8 °C, em embalagem hermética. Antes de iniciar a análise, deixe a amostra estabilizar em temperatura ambiente. As amostras ricas em gorduras precisam de aquecimento prévio e homogeneização antes de retirar uma amostra para análise. BROMATOLOGIA 98 Determinação de ácido fólico4.4.4 A determinação de ácido fólico em alimentos é realizada através da cromatografi a líquida de alta efi ciência. É um método rápido, com alta sensibilidade e boa precisão. Nesta análise, são utilizados os seguintes materiais: um cromatógrafo com desgaseifi cador, uma bomba qua- ternária, um injetor automático com capacidade de 1 a 100 µl, detectores de arranjo de diodos –DAD UV–visível e de fl uorescência dispostos em série. Esses dois aparelhos permitem a detec- ção ao mesmo tempo em vários comprimentos de ondas. Se for preciso separar os diferentes tipos de ácido fólico, podemos usar uma coluna cromatográfi ca Microsorb ODS-2, 5 µm, 250 mm x 4,6 mm d.i. Esta coluna é protegida por uma coluna de guarda Bondesil C18, 5 µm, 10 x 4,6 mm d.i. Os reagentes utilizados nessa análise são aqueles usados para realizar padrões de folatos: • 5-metil-5,6,7,8-tetraidrofolato de cálcio (5-MTHF); • tetraidrofolato (THF); • 5-formil-5,6,7,8-tetraidrofolato de cálcio (5-FTHF); • 10-formil-ácido-fólico (10-FAF); • 10-metil-ácido-fólico (10-MAF); • Acetonitrila, grau cromatográfi co; • Ácido acético; • Ácido tricloroacético; • Acetato de amônio. Os fi ltros Millipore, devem ter poros de 0,45 µm de diâmetro. Para começar, é preciso ho- mogeneizar o material, triturando com 9 ml de acetato de amônio(0,05 mol/L) e colocar em banho ultrassônico por 10 min, transferir a solução para um balão volumétrico de 10 ml. Para purifi car a extração, será necessário 500 µl de ácido tricloroacético (TCA) e completar com so- lução de acetato de amônio. Após essa etapa, fi ltrar a amostra em fi ltro comum e depois em membrana Durapore (HVLP 01300 Millipore), com poros de 0,45 µm, e o extrato injetado no cromatógrafo (100 µL). Um sistema de eluição por gradiente fará a separação dos folatos, com vazão de 0,5 ml/min, desenvolvido com 100% de solução acidifi cada (2% de ácido acético; pH ajustado para 2,8 com hidróxido de potássio, pode chegar a 76% de solução acidifi cada e 24% acetonitrila v/v em 25 minutos. Neste estágio, quatro formas de folato foram identifi cadas com a fl uorescência natu- ral desses compostos. A identifi cação dos folatos foi feita por comparar os tempos de retenção na mesma condição com os padrões analisados, por co-cromatografi a e pelos espectros obtidos com a utilização BROMATOLOGIA 99 do detector de arranjo de diodos e fluorescência. O grau de pureza dos picos é analisado pelo software do aparelho. Já a quantificação é realizada por padronizar externamente e construir uma curva analítica com cinco níveis de concentração, sendo cada ponto representado por uma de três determinações. Proposta de Atividade Agora é a hora de pôr em prática tudo o que você aprendeu nesse capítulo! Elabore uma síntese, destacando as principais ideias abordadas ao longo do capítulo sobre as vitaminas. Ao produzir sua síntese, considere as leituras básicas e complementares realizadas. Recapitulando Neste capítulo, aprendemos muitas coisas sobre a presença das vitaminas nos alimentos, vimos que as vitaminas são substâncias essenciais para nós, seres vivos, que a nossa neces- sidade diária de ingestão pode variar de acordo com o estado fisiológico que estamos viven- do no momento. A falta desses nutrientes gera as avitaminoses, que podem causar diversas doenças, e o contrário, as hipervitaminoses, também podem nos prejudicar bastante. Vimos que as vitaminas são classificadas em dois grupos: o das hidrossolúveis, vitaminas do comple- xo B e vitamina C, e as lipossolúveis, as vitaminas A, D, E, e K. Tratamos também das perdas vitamínicas que ocorrem nos alimentos, desde a colheita até o alimento chegar no nosso prato e ser consumido, os processos de conservação de alimentos mais comuns que a indústria usa, quais suas vantagens e seus impactos na perda de vitaminas dos alimentos. Se existem perdas, devemos ter métodos para reduzir essas perdas. Estudamos o que está sendo feito para ajudar nessa redução de perdas vitamínicas dos alimentos. Nesse processo, vimos que as embalagens são muito importantes para a preservação de vitaminas dos alimentos. Por fim, estudamos os métodos analíticos mais utilizados nos laboratórios de análise de alimentos para determinar as vitaminas C, D, E e o ácido fólico nos alimentos. Ao recomendar, então, que uma pessoa consuma alimentos que são uma fonte de vitamina C, é preciso orientá-la para que não deixe esse alimento muito tempo exposto principalmente ao oxigênio. Já para conservar melhor a vitamina C em acerolas in natura o ideal é que elas passem por processos de pasteurização e congelamento. A proposta de atividade pede para que você elabore um resumo do conteúdo do capítulo, aproveite esse exercício para realizar anotações do que você julgar importante para seu aprendizado sobre o tema. BROMATOLOGIA 100 Referências bibliográficas BRASIL. Ministério da Saúde. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Métodos Físico-Químicos para Análise de Alimentos, 4. ed. Instituto Adolfo Lutz. São Paulo: Ministério da Saúde. 2005, p. 667-675. BELLÓ, R. M.; SOUZA, R. B.; TERRA, M. F. Alimentos: métodos físicos e químicos de análise. Porto Alegre: Ed. da Universidade/UFRGS, 2002. BERTIN, R. L.; SCHULZ, M.; AMANTE, E. R. Estabilidade de vitaminas no processamento de ali- mentos: uma revisão. Centro de Pesquisa de Processamento de Alimentos [Boletim], Curitiba, v. 34, n. 2., p. 1-14, 2016. BOLZAN, R. C. Bromatologia. Santa Maria – RS: Rede E-tec Brasil, 2013. 81 p. Disponível em: <http://estudio01.proj.ufsm.br/cadernos/cafw/tecnico_agroindustria/bromatologia>. Acesso em: 29/10/2019.CATHARINO, R. R.; GODOY, Helena T.; LIMA-PALLONE, Juliana A. Metodologia analítica para deter- minação de folatos e ácido fólico em alimentos. Química Nova, v. 29, n. 5. São Paulo, set. 2006. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422006000500016> Acesso em: 30/08/2019. CORREIA, L. F. M.; FARAONI, A. S.; PINHEIRO-SANT’ANA, H. M. Efeitos do processamento indus- trial de alimentos sobre a estabilidade de vitaminas. Alimentos e Nutrição Araraquara, São Pau- lo, v. 19, n. 1, p. 83-95, 2008. DOMORADAN, S. Química de alimentos de Fennema. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2019. DUTRA-DE-OLIVEIRA, J. E.; MARCHINI, J. S. Ciências nutricionais: aprendendo a Aprender. 2. ed. São Paulo: Sarvier, 2008. INSTITUTO Adolfo Lutz. Métodos físico-químicos para análise de alimentos. São Paulo: Instituto Adolfo Lutz, 2008. PARREIRA, D. I. S. Validação de um método de cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) para doseamento da vitamina D em géneros alimentícios. Aplicação do método em diferentes matrizes alimentares. 2013. 116 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Química e Biológi- ca, Área Departamental de Engenharia Química, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Lisboa, 2013. Disponível em: <https://repositorio.ipl.pt/handle/10400.21/3309>. Acesso em: 29/10/2019. SILVA, P. S. Bioquímica dos alimentos. Porto Alegre: SAGAH, 2018. Disponível em: <https://vie- wer.bibliotecaa.binpar.com/viewer/9788595026605-1/2>. Acesso em: 29/10/2019. SANTOS, H. S.; CRUZ, S. M. W. Terapia Nutricional com Vitaminas Antioxidantes e o Tratamento Quimioterápico Oncológico. Revista Brasileira de Cancerologia, v. 47, n. 3, p. 303-308, 2001. SUCUPIRA, N. R. et al. Perdas Vitamínicas Durante o Tratamento Térmico de Alimentos. UNOPAR Científica: Ciências Biológicas e Saúde, [s.l.], v. 14, n. 2. p. 121-8. BROMATOLOGIA 101 Objetivos do capítulo Compreender a participação dos carboidratos em reações químicas e processos tecnológicos envolvendo alimentos; Conhecer as propriedades funcionais dos carboidratos nos alimentos; Determinar açúcares redutores em alimentos. INTRODUÇÃO • Defi nição • Obtenção • Tipos OLIGOSSACARÍDEOS • Estrutura química e propriedades • Oligossacarídeos importantes em alimentos • Hidrólise • Propriedades funcionais em alimentos POLISSACARÍDEOS • Estrutura química e propriedades • Amido • Celulose • Gomas MONOSSACARÍDEOS • Estrutura química e propriedades • Reação de Maillard • Reação de caramelização • Propriedades funcionais em alimentos TÓPICOS DE ESTUDO Por: Naice Eleidiane Santana Monteiro BROMATOLOGIA 102 Os carboidratos, quando hidrolisados, produzem poli-hidroxialdeídos e poliidroxice- tonas, que podem ser divididos em monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Apesar desses açúcares possuírem sabor doce devido a seu alto poder edulcorante, quando pensamos no “açúcar de mesa” estamos nos referindo a sacarose, um dissaca- rídeo usado como referência de comparação de doçura de outros açúcares e adoçantes artifi ciais. Açúcares não são importantes apenas por conferirem doçura, mas também características sensoriais específi cas, pois, quando as altas temperaturas do forno ou da fritura assam ou fritam massas, queijos e vegetais que possuem açúcares em sua com- posição, pode acontecer a reação de Maillard – reação entre carboidratos e proteínas que faz com que os alimentos fi quem dourados e com aromas característicos. É por isso que se pincela melado no peru de Natal ou gema de ovo batida sobre uma torta doce. Em alimentos ricos em carboidratos, as reações de Maillard, que ocorrem na presença de proteínas e calor, podem trazer características sensoriais desejáveis aos produtos alimentícios, conferindo cor, sabor e aroma a produtos cárneos, de panifi cação, café e cacau, por exemplo. A reação de caramelização, que ocorre pela degradação de carboidratos submetidos a altas temperaturas, também é desejável em algumas situações por formar compostos de coloração escura, que conferem cor e sabor ao alimento. Entretanto, a reação pode ser indesejável por conferir cor de caramelo em alimentos como leite em caixa ou leite em pó, sendo, além disso, prejudicial quando há queima dos carboidratos e perda proteica. Assim, diante desse cenário, surge o seguinte questionamento: Quais reações entre car- boidratos e demais nutrientes ocorrem enquanto o pão está no forno? Contextualizando o cenário BROMATOLOGIA 103 Introdução5.1 Ao estudar para um exame ou praticar exercícios físicos, o cérebro e os músculos necessi- tam de energia na forma de glicose ou glicogênio, respectivamente, para seu adequado fun- cionamento. Essas moléculas não são ingeridas diretamente, mas a partir de alimentos ricos em carboidratos, como arroz, macarrão, pães, mel e geleias de fruta. Ao serem ingeridos, os alimentos ricos em carboidratos são utilizados para produção de energia. O excesso é estoca- do na forma de lipídeos ou glicogênio (armazenado nos músculos e no fígado), que são poste- riormente quebrados para formar glicose quando necessário. Os carboidratos, também denominados glicídios, hidratos de carbono ou açúcares, são moléculas compostas de carbono, hidrogênio e oxigênio. São representados pelas siglas HC ou CHO e podem ser encontrados naturalmente em alimentos ou serem adicionados. Depois da água, os carboidratos são o principal componente químico de células e tecidos vegetais. Por- tanto, pode-se afi rmar que carboidratos têm grande relevância na alimentação, constituindo a base da dieta de várias populações, seja por sua abundância nos alimentos, seja por sua ampla distribuição, baixo custo e alto valor energético. Os carboidratos dietéticos incluem carboidratos simples (açúcares) classifi cados como monossa- carídeos e oligossacarídeos, e carboidratos complexos (amidos e fi bras), classifi cados como polissa- carídeos. Os monossacarídeos mais importantes são as hexoses, representadas pela glicose, frutose e galactose, compostos que contêm 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrogênio e 6 átomos de oxigênio, sendo representados pela fórmula C6H12O6. São geralmente classifi cados como aldoses ou cetoses, de acordo com existência na cadeia do grupo aldeído ou cetona, respectivamente. As pento- ses (C5H10C5) são formadas por cinco átomos de carbono, como a ribose e a desoxirribose. Aldoses são moléculas com a carbonila disposta na extremidade (função aldeído), enquanto cetoses possuem a carbonila (função cetona) em qualquer outro carbono (Fig. 1) Aldose (açúcar aldeído) Glicose Galactose Frutose Cetose (açúcar cetônico) Hexoses: açúcares com 6 carbonos (C6H12O6) H H H H H H H H H H OH OH OH OH H HO HO HO HO OH OH OH OH OHOH OH H H H H H H H H H H C C C C C C = O C C C C C C C C C CC C O O Figura 1. Exemplos de aldoses e cetose. Fonte: NELSON; COX, 2014. (Adaptado). BROMATOLOGIA 104 Defi nição5.1.1 Abrangendo um dos maiores grupos de compostos orgânicos encontrados na natureza, carboidratos são a fonte de energia dietética humana mais abundante, conferindo proprie- dades tecnológicas estruturais a alimentos e infl uenciando processos fi siológicos. O grupo dos carboidratos é constituído por compostos diversos com estrutura e propriedades específi cas, como sacarose, frutose e glicose, que conferem sabor doce aos alimentos, além de carboidra- tos responsáveis pela reserva energética animal (glicogênio), reserva energética vegetal (ami- do) e constituição estrutural das paredes celulares (celulose). A síntese de carboidratos ocorre em vegetais através do processo de fotossíntese, que, por meio do pigmento clorofi la e energia solar, catalisa a conversão de dióxido de carbono e água em moléculas de carboidratos e oxigênio. A reação inversa à fotossíntese (reação de res- piração) oxida carboidratos, provendo energia aos animais que o consomem e regenerando o dióxido de carbono, de forma a retroalimentar o ciclo. Grande parte doscarboidratos ingeri- dos são oriundos de vegetais. A lactose é a principal exceção. ESCLARECIMENTO: Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada átomo forma um número específi co de ligações químicas: o carbono forma até qua- tro, o hidrogênio uma e o oxigênio até duas. Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada átomo forma um número específi co de ligações químicas: o carbono forma até qua- Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada átomo forma um número específi co de ligações químicas: o carbono forma até qua- Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada Carboidratos são constituídos por carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O). Cada átomo forma um número específi co de ligações químicas: o carbono forma até qua-átomo forma um número específi co de ligações químicas: o carbono forma até qua- Figura 2. Esquema da síntese de carboidratos. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 24/10/19. (Adaptado). Energia solarEnergia solarEnergia solarEnergia solarEnergia solarEnergia solarEnergia solarEnergia solar ÁguaÁguaÁgua AçúcaresAçúcaresAçúcares Oxigênio O Oxigênio O Oxigênio O22 Dióxido d e carbono CO Dióxido d e carbono CO Dióxido d e carbono CO Dióxido d e carbono CO Dióxido d e carbono CO Dióxido d e carbono CO Dióxido d e carbono CO2 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 Luz Clorofi la Diagrama de Fotossíntese BROMATOLOGIA 105 Obtenção5.1.2 Carboidratos podem ser obtidos pela dieta, por meio da ingestão de grãos e cereais, que possuem cerca de 70% de seu valor calórico proveniente de glicídios. Em tabelas de composição de alimentos, o conteúdo de carboidratos é calculado pela dife- rença em relação ao conteúdo de água, proteínas, gorduras e cinzas. Os carboidratos foram inicialmente classifi cados, devido a sua fórmula química geral, como hidratos de carbono (Cx(H2O)x), entretanto, a não satisfação dessa característica para algumas moléculas quimicamente identifi cadas fez com que carboidratos começassem a ser defi nidos como poli-hidroxialdeídos, poli-hidroxicetonas, polihidroxiálcoois ou polihidroxiácidos, deriva- dos e polímeros desses compostos unidos por ligações hemiacetálicas ou ligações glicosídicas. Todos os hidratos de carbono apresentam o grupo -OH e as funções orgânicas cetona (C=O) ou aldeído (C-OH), que conferem a estes macronutrientes várias opções de transformações químicas importantes na elaboração de produtos alimentícios. Os monossacarídeos, ou açúcares simples, encontrados em frutas, arroz, biscoitos e re- frigerantes, são compostos por três carbonos e importantes agentes no metabolismo inter- mediário. Os carboidratos complexos, ou polissacarídeos, por sua vez, são obtidos princi- palmente por meio da ingestão de grãos, cereais integrais e vegetais. Carboidratos simples são mais facilmente digeridos e absorvidos pelo organismo, produzindo mais cedo a sensação de fome, enquanto alimentos com carboidratos complexos têm digestão e absorção mais lentas, promovendo saciedade por um período maior. Tabela 1. Conteúdo de carboidratos em alimentos Alimento % de carboidratos Tipo de carboidrato Frutas 6-12 Frutose Milho e batata 15 Amido Trigo 60 Amido Farinha de trigo 70 Amido Condimentos 9-39 Açúcares redutores Açúcar branco comercial 99,5 Sacarose Açúcar de milho 87,5 Glicose Mel 75 Açúcares redutores BROMATOLOGIA 106 Dentre as principais funções dos carboidratos, podemos destacar: função nutricional e de adoçantes naturais; fontes de carbono para microrganismos em produtos fermentados; com- ponentes da maioria dos alimentos de origem vegetal na forma de dissacarídeo e polissacarí- deos; e participantes de reações de escurecimento não enzimático em muitos alimentos. Tipos5.1.3 Os carboidratos podem ser classifi cados de acordo com seu peso molecular em: • monossacarídeos: compostos não hidrolisados de unidades mais simples e baixo peso molecular; • oligossacarídeos: polímeros compostos de resíduos de monossacarídeos (duas a dez uni- dades), associados por ligações glicosídicas; • polissacarídeo: polímeros de alto peso molecular, formados por diversos monossacarí- deos unidos por ligações glicosídicas. Monossacarídeo5.2 Compostos por três a seis carbonos, monossacarídeos são açúcares simples, contendo um grupo funcional carbonila (cetona ou aldeído) e vários grupos hidroxila, geralmente encontrados em alimentos na forma de hexoses. Os principais representantes dessa classe são glicose, fruto- se, manose e galactose. Açúcar redutor são carboidratos com ligações hemiacetal. São açúcares redutores por possuí- rem grupo carbonílico ou cetônico livres. Todo monossacarídeo é redutor, uma vez que não está estabelecendo ligação glicosídica com outro carboidrato. Podemos destacar como açúcares redutores os monossacarídeos glicose e frutose e alguns dissacarídeos, como a maltose, formada por duas unidades de glicose, e a lacto- se, formada por unidades de galactose e glicose. Figura 3. Fórmula estrutural de açúcares redutores e não redutores. Fonte: NELSON; COX, 2014. (Adaptado). Redutor Outro açúcar Hemiacetal (R´ = H ou = CH2OH) C C C OO H R´ Não redutor Acetal (R´= H ou = CH2OH) C C C OO R R´ BROMATOLOGIA 107 Estrutura química e propriedade5.2.1 A glicose, o mais comum dos monossacarídeos, é composta por uma aldose e cinco hidro- xilas (Fig. 4), seguido da frutose, composta por carbonila cetônica e 5 hidroxilas (Fig. 5). Os mo- nossacarídeos manose e galactose possuem composição semelhante à glicose, com diferença na conformação das hidroxilas. A glicose é encontrada em alimentos, como frutas e mel, além de fazer parte do sangue de mamíferos, sendo composto crucial para energia do cérebro e demais tecidos. PAUSA PARA REFLETIR Por que determinar açúcares redutores em alimentos? Figura 4. Molécula de glicose. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 24/10/19. (Adaptado). CH2OH OH OH OH O OH H H H H H A frutose é o monossacarídeo de maior poder edulcorante (doçura). É prioritariamente en- contrada na forma livre em frutas, mas também pode aparecer associada à glicose. Figura 5. Molécula de Frutose. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 24/10/19. (Adaptado). CH2OH H β-D-Frutose (cíclica) α-D-Glicose (cíclica) BROMATOLOGIA 108 Monossacarídeos apresentam fórmula molecular C6H12O6, diferindo entre si na estrutura. Es- ses compostos não sofrem hidrólise, pois são os carboidratos mais simples existentes. No entanto, possuem alta higroscopicidade devido à presença de grupos polares (hidroxilas) em sua estrutura. Por isso, alimentos que precisam manter a umidade, como produtos de confeitaria (pães, bolos, doces etc.), podem se benefi ciar dessa propriedade, uma vez que há formação de uma camada superfi cial que limita a perda de água do alimento, auxiliando na preservação de características sensoriais. A higroscopicidade também pode ser desfavorável em alimentos granulados ou em pó, que aglomeram suas partículas na presença de água, limitando a solubilidade de açúcares. ESCLARECIMENTO: Monossacarídeos são importantes para a indústria alimentícia por seu poder edul- corante. A frutose é o carboidrato com maior poder edulcorante (capacidade ado- çante 170 vezes maior do que o da sacarose). Monossacarídeos são importantes para a indústria alimentícia por seu poder edul-Monossacarídeos são importantes para a indústria alimentícia por seu poder edul-Monossacarídeos são importantes para aindústria alimentícia por seu poder edul- corante. A frutose é o carboidrato com maior poder edulcorante (capacidade ado- Monossacarídeos são importantes para a indústria alimentícia por seu poder edul-Monossacarídeos são importantes para a indústria alimentícia por seu poder edul-Monossacarídeos são importantes para a indústria alimentícia por seu poder edul- corante. A frutose é o carboidrato com maior poder edulcorante (capacidade ado- Monossacarídeos são importantes para a indústria alimentícia por seu poder edul-Monossacarídeos são importantes para a indústria alimentícia por seu poder edul-Monossacarídeos são importantes para a indústria alimentícia por seu poder edul- corante. A frutose é o carboidrato com maior poder edulcorante (capacidade ado-corante. A frutose é o carboidrato com maior poder edulcorante (capacidade ado- Em alimentos existem transformações químicas envolvendo carboidratos que provocam es- curecimento. Para que essas reações ocorram, é necessária a presença de açúcares redutores e calor. Essas transformações são chamadas de reação de caramelização (açúcar redutor + calor) e reação de Maillard (açúcar redutor + proteína + calor). As reações de escurecimento não enzimático podem ocorrer durante aquecimento e arma- zenamento, sendo agrupadas de acordo com os mecanismos descritos na Tabela 2. Tabela 2. Reações de escurecimento não enzimático Mecanismo Participação de O2 Requerimento de NH2 pH ótimo Produto fi nal Maillard Não Sim >7,0 Melanoidinas Caramelização Não Não 3,0 a 9,0 Caramelo Oxidação de ácido ascórbico Sim Não 3,0-5,0 Melanoidinas Fonte: BOBBIO; BOBBIO, 1992. Reação de Maillard5.2.2 A reação de Maillard, pertencente ao grupo das reações de escurecimento não enzimático, acontece pela reação entre um açúcar redutor e um aminoácido, gerando componentes po- liméricos de degradação com cor escura e alto peso molecular, denominados melanoidinas. BROMATOLOGIA 109 Além da intensa infl uência da composição do alimento, a reação é favorecida em temperaturas > 40 ºC, atividade de água na faixa de 0,4-0,7, pH preferencialmente alcalino (6-8), umidade re- lativa de 30% a 70% e presença de íons metálicos (Cu2+ e Fe2+) que catalisam a reação. As reações de escurecimento não enzimático podem tornar alimentos mais aceitáveis por produzir cor e sabor em produtos como café, cacau, carnes, pães e bolos; ou ser pre- judicial em leite, ovos e sucos armazenados (oxidação do ácido ascórbico), em razão da perda de proteínas do alimento ou produção de compostos de cor escura, cuja cor varia de marrom-claro a preto. A intensidade da cor é diretamente proporcional ao aumento do peso molecular das melanoidinas. Quando bem controlada, a reação de Maillard traz benefícios sensoriais ao gerar compostos voláteis, responsáveis pelo aroma e sabor (aldeídos e cetonas), bem como pela textura e cor (melanoidinas) em alimentos termicamente processados. Em sucos cítricos, o escurecimento não enzimático causado pela reação de Maillard não é im- portante, pois o pH muito ácido não favorece a reação. Entretanto, a oxidação do ácido ascórbico pode causar degradação dos açúcares presentes no suco, formando hidroximetilfurfural (HMF) e furfural, que podem ser decompostos em subprodutos de cor escura e odor desagradável. A reação de Maillard ocorre em três fases (inicial, intermediária e fi nal). Na fase inicial o grupamento carbonila dos carboidratos (açúcares redutores) reagem com um grupo amino, oriundo de uma proteína ou aminoácido livre produzindo uma glicosilamina N-substituída, compostos incolores, sem sabor ou aroma produzidos a partir de reações de condensação (base de Schiff ). Uma série de reações de enolização, desidratações, rearranjo de Amadori e isomerizações culminam na formação de polímeros acastanhados, as melanoidinas. A mudança de cor demarca a fase intermediária, em que se inicia a percepção de aroma, uma vez que o composto glicosilamina, gerado na primeira etapa, isomeriza-se passando de incolor a amarelado, com aumento do poder redutor e redução do pH. Há formação de deriva- dos de furfural, reductonas e degradação de Strecker, que ocorre em compostos dicarbonílicos após interação com aminoácidos, dando origem a aldeídos e CO2. Na fase fi nal da reação, há efetiva produção de diferentes cores, sabores e aromas no alimento. Tais características cor- respondem a diferentes aminoácidos, mas independem do açúcar redutor. Reação de caramelização5.2.3 Reação de escurecimento produzida pelo aquecimento do açúcar, na presença ou ausência de água e catalisadores ácidos ou base, que origina produtos de coloração amarronzada deno- minados de caramelo. Esses produtos são polímeros insaturados, gerados pelo aquecimento, BROMATOLOGIA 110 que provoca quebra das ligações glicosídicas, abertura do anel hemiacetálico, seguido do res- tabelecimento de novas ligações glicosídicas. O aquecimento do açúcar a temperatura superiores a 120 ºC, mas que não devem ultrapas- sar 200ºC produzem reações de hidrólise, degradação e condensação, que, dependendo do tempo e do uso de catalisadores, fornecem caramelos de diferentes viscosidades e colorações, que podem ser agregados a preparações alimentícias para conferir cor e sabor, como demons- trado pelo Quadro 1. Quadro 1. Compostos isolados na formação de caramelo e aplicação quanto a odor e sabor Composto Odor Sabor Aldeído fórmico Ardido - Ácido fórmico Ardido Ácido Ácido acético Pungente Ácido Aldeído glicólico - Doce Glioxal Pungente Doce Diacetila Manteiga - Furano Etéreo - Hidroximetil furfural - Amargo Isomaltol Queimado, frutas Azedo Maltol Caramelo Adoçado, amargo 4-OH-2,5diMe Caramelo - 3 (2H)furanona Abacaxi Doce 2-Furaldeído Pão Doce Fonte: BOBBIO; BOBBIO, 1992. A reação de caramelização é facilitada pela adição de saís e ácidos, porém em meio alcalino desenvolve-se mais rapidamente, sendo a reação dez vezes mais rápida em pH 8,0, do que em pH 5,9. Os principais substratos da reação são os monossacarídeos, devendo polissacarídeos e oligossacarídeos serem hidrolisados para participarem da reação. O uso de diferentes catalisadores permite a obtenção de caramelos em temperatura mais baixas, a partir de 130 °C e com alta intensidade de cor, como acontece na caramelização da sacarose na presença de ácidos e sais de amônio para produção de alimentos e bebidas, como cerveja e refrigerantes de cola. Existem diferentes tipos de caramelo que podem ser utilizados para propósitos específicos na elaboração de alimentos, são eles: • Caramelo da classe I: caramelo claro ou caramelo cáustico; BROMATOLOGIA 111 Propriedades funcionais em alimentos5.2.4 As propriedades funcionais dos carboidratos mais frequentemente encontrados ou adicio- nados em alimentos são geralmente afetadas pela elevada solubilidade em água. Monossa- carídeos possuem alta capacidade de se ligarem a moléculas de água, devido à grande quan- tidade de hidroxilas expostas, que promovem pontes de hidrogênio, fazendo com que seja possível alterar a textura de alimentos ricos em carboidratos sem aumentar atividade de água. Considerando a solubilidade de açúcares em água, as moléculas de sacarose, glucose e frutose podem ser adicionadas a alimentos na forma de açúcar cristal, xarope de glucose e açúcar invertido (glucose + frutose). Em temperatura de 30 °C, soluções de sacarose e açúcar invertido podem atingir concentração de 79% de sólidos, sem que haja cristalização, embora não seja aconselhável saturações acima de 70%. A elevada higroscopicidade de carboidratos, em especial dos monossacarídeos, responde pela ca- racterística de pegajosidade de alimentos ricos em açúcares, quando submetidos a variações de umi- dade do ambiente. Em alimentos altamente higroscópicos, a água absorvida forma uma camada de xarope na superfície do alimento, podendo comprometer sua aceitação. Diferentes solubilidades po- dem ser úteis para promover propriedades tecnológicasdiversas em alimentos, como por exemplo, a adição de glucose em um caramelo duro, contribuindo para diminuir a velocidade de dissolução. • Caramelo da classe II (caramelo sulfocáustico): de coloração marrom avermelhado, é usado para adicionar cor a cervejas e outras bebidas alcoólicas; • Caramelo da classe III (caramelo de amônio): de coloração marrom avermelhado, é usa- do em produtos de panifi cação, xaropes e pudins; • Caramelo da classe IV (caramelo de sulfi to-amônio): é usado em refrigerantes à base de cola, outras bebidas ácidas, xaropes, temperos secos, assados, doces e rações. Figura 6. Diferentes tonalidades de caramelo, que escurece em função do aumento da temperatura. Fonte: Shutterstock. Acesso: 24/10/19. BROMATOLOGIA 112 Oligossacarídeos5.3 Oligossacarídeos são polímeros compostos por resíduos de monossacarídeos unidos por liga- ções glicosídicas, dos quais os mais importantes são os dissacarídeos. Ligações glicosídicas são ligações covalentes que acontecem por meio da reação entre um carbono anomérico de um mo- nossacarídeo com um grupo hidroxila de outro monossacarídeo, e que podem ser quebradas pela hidrólise da ligação glicosídica, liberando dois monossacarídeos. Um oligossacarídeo funciona como uma cadeia intermediária, contendo de três a dez monos- sacarídeos interligados. Os mais importantes dissacarídeos são a maltose (glicose + glicose), a sacarose (glicose + frutose) e a lactose (glicose + galactose). A união de dois monossacarídeos irá resultar em um dissacarídeo, com a eliminação de uma molécula de água, como nesta reação genérica apresentada: C6H12O6 + C6H12O6 → C12H22O11 + H2O α-glicose + Frutose → Sacarose β-glicose + α-glicose → Maltose β-glicose + β-glicose → Celobiose α-glicose + α-galactose → Lactose Os oligossacarídeos são classifi cados em dois grandes grupos: • redutores: quando apenas um grupo hemiacetálico de um dos açúcares se envolve na ligação glicosídica; • não redutores: quando os grupos hemiacetálicos das duas moléculas de açúcares que compõem o dissacarídeo se envolvem na ligação glicosídica. CURIOSIDADE: As abelhas realizam a hidrólise da sacarose na produção do mel, cujo sabor doce deve-se principalmente à presença de frutose. Muitas vezes apenas observar sua aparência não é sufi ciente para detectar um mel adulterado. A fraude de méis por meio da adição de amido pode ser facilmente identifi cada fazendo-se uma análise para verifi cação da presença de carboidratos na amostra. deve-se principalmente à presença de frutose. Muitas vezes apenas observar sua deve-se principalmente à presença de frutose. Muitas vezes apenas observar sua As abelhas realizam a hidrólise da sacarose na produção do mel, cujo sabor doce deve-se principalmente à presença de frutose. Muitas vezes apenas observar sua aparência não é sufi ciente para detectar um mel adulterado. A fraude de méis por meio da adição de amido pode ser facilmente identifi cada fazendo-se uma análise As abelhas realizam a hidrólise da sacarose na produção do mel, cujo sabor doce deve-se principalmente à presença de frutose. Muitas vezes apenas observar sua aparência não é sufi ciente para detectar um mel adulterado. A fraude de méis por As abelhas realizam a hidrólise da sacarose na produção do mel, cujo sabor doce deve-se principalmente à presença de frutose. Muitas vezes apenas observar sua aparência não é sufi ciente para detectar um mel adulterado. A fraude de méis por meio da adição de amido pode ser facilmente identifi cada fazendo-se uma análise deve-se principalmente à presença de frutose. Muitas vezes apenas observar sua deve-se principalmente à presença de frutose. Muitas vezes apenas observar sua Estrutura química e propriedades5.3.1 Dentre os dissacarídeos, encontra-se a maltose, um açúcar redutor, também conhecido como açúcar do malte, não encontrado facilmente livre na natureza. Esse tipo de açúcar é ob- BROMATOLOGIA 113 tido pela hidrólise ácida do amido, por ação da enzima diástase (α e β amilase), que pode ser encontrada no grão germinado de cevada ou na digestão do amido pela amilase. A maltose é constituída por duas moléculas de glicose unidas por ligação da 1-4-glicosídica, sendo hidroli- sada no intestino pela enzima maltase (glicosidase), liberando as moléculas de glicose. Figura 7. Estrutura química da maltose. Fonte: Shutterstock. Acesso: 24/10/19. CH2OH CH2OH Maltose OH OH OH OH OH O O OHO H H H H H H H H A lactose (dissacarídeo redutor), denominada açúcar do leite e encontrada nas proporções de 4% a 6% no leite de vaca e 5% a 8% no leite humano, possui 1/6 da doçura da sacarose, constituída por uma ligação glicosídica 1-4 entre moléculas de glicose e galactose, sendo hidro- lisada pela enzima β-galactosidade. Em indivíduos nos quais a enzima lactase é produzida em menor quantidade ou não é produzida pelo organismo, a lactose é quebrada mais lentamente do que outros dissacarídeos, trazendo sintomas gastrointestinais indesejáveis. Figura 8. Estrutura química da lactose. Fonte: Shutterstock. Acesso: 24/10/19. Lactose CH2OH CH2OH O O O OH OH OH OH HO CH2OH BROMATOLOGIA 114 PAUSA PARA REFLETIR Qual a explicação para o termo “açúcar invertido”? A sacarose é o dissacarídeo mais importante do ponto de vista nutricional e tecnológico em alimentos. Conhecida como “açúcar de mesa” ou “açúcar comum”, é obtida principalmente de cana-de-açúcar e beterraba, sendo formada pelos monossacarídeos α-glicose e frutose. Principal açúcar não redutor, a sacarose é facilmente hidrolisada por enzimas invertase e α-glicosidase. A molécula de sacarose é constituída por uma unidade de glicose e uma de fru- tose, unidas por ligações glicosídicas β1-2. Figura 9. Estrutura química da sacarose. Fonte: Shutterstock. Acesso: 24/10/19. SucroseOH O OOH HO HO HO OH OH HO O OH Oligossacarídeos importantes em alimentos5.3.2 Moléculas de dissacarídeos são muito grandes e não atravessam diretamente as membra- nas celulares. Por isso, o organismo humano não consegue utilizar diretamente a sacarose ou qualquer outro dissacarídeo, sendo necessária sua metabolização. Para tanto, a sacarose é hidrolisada pela enzima invertase, produzindo uma mistura de frutose e glicose, na proporção 1:1, denominada açúcar invertido. O açúcar invertido tem grande importância na produção de alimentos, uma vez que a saca- rose em solução aquosa se cristaliza rapidamente, e assim não pode ser utilizada na produção de geleias, bombons ou frutas em calda. O açúcar invertido, por ser altamente solúvel em água e graças à presença de glicose e frutose, não cristaliza, possuindo alto poder adoçante, proveniente da frutose. Dessa forma, o uso em produtos alimentícios de soluções aquosas de sacarose associado à invertase pode melhorar características tecnológicas. BROMATOLOGIA 115 Hidrólise5.3.3 O organismo humano não consegue utilizar diretamente a sacarose ou qualquer outro dis- sacarídeo, porque suas moléculas são muito grandes e não atravessam membranas celulares. Para que os carboidratos possam ser utilizados, é necessária a quebra de polissacarídeos, oligossacarídeos e dissacarídeos a subunidades menores, os monossacarídeos, através da reação química de hidrólise. A hidrólise ocorre durante a digestão de alimentos, quando uma molécula de água fornece H e OH necessários para completar os monossacarídeos resultan- tes, como pode ser observado na Fig. 10. A enzima β-frutofuranosidase (E.C. 3.2.1.26), também chamada invertase, tem aplicação industrial não apenas na hidrólise da sacarose e obtenção do edulcorante frutose, no processo denominado inversão, mas também catalisando a transfrutosilação para produzir frutooligos- sacarídeos (FOS), como kestose (GF2), nistose (GF3) e 1Ffrutofuranosilnistose (GF4). Figura 10. Processo de hidrólise da sacarose. CH2OH OH OH OH OH OH OO O Sacarose O O H OH OH OH OH OH Glicose Frutose Água OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OHH2O CH2OH Um exemplo tecnológico da hidrólise da sacarose é encontrado na produção de bombons de cereja com calda. As cerejas são imersas em solução de sacarose em água, associada a invertase, sendo posteriormente recobertas por chocolate para formar um bombom. Algum tempo depois, a sacarose é hidrolisada em açúcar invertido, formando um recheio líquido ao redor da cereja. Semelhantemente ao açúcar invertido, na natureza as abelhas hidrolisam BROMATOLOGIA 116 Propriedades funcionais em alimentos5.3.4 Dissacarídeos são utilizados como componentes texturizantes de alimentos, que podem ser adicionados na forma de xaropes ou cristais. Os efeitos estruturais dos dissacarídeos em alimen- tos dependem de seu estado físico e da interação com a água, assim formam soluções supersatu- radas capazes de atingir consistência sólida, aspecto vítreo ou cristalizado. Assim, destacamos abaixo as propriedades que os carboidratos podem conferir aos alimentos. Umectância Umectância é uma importante propriedade hidrofílica de carboidratos, defi nida como a capa- cidade de controlar a atividade de água (aw) pela ligação de moléculas de água aos carboidratos disponíveis, prevenindo, assim, a perda de umidade dos alimentos e impedindo o ressecamento de massas como pães e bolos. Limitar a absorção de água pode ser algo extremamente desejável em alimentos como geleias e doces, para conservá-los e aumentar sua vida de prateleira. Em contrapo- sição, a propriedade de antiumectância é importante para impedir que alimentos absorvam água em excesso, sendo fundamental para o controle da tendência à adesão das partículas de alimentos como sopas solúveis, macarrões, refrescos em pó, gelatinas em pó, sal e temperos à base de sal. Os álcoois poliidroxilados, por serem hidrofílicos, são exemplos de compostos utilizados com a fi nalidade de umectância. Alguns umectantes também apresentam características de doçura, como sorbitol e o glicerol, podendo substituir parte dos açúcares em formulações alimentícias, adicionando menor valor calórico do que a sacarose. O glicerol pode ser utilizado em produtos como refrigerantes, balas, bolos, carnes e cremes à base de queijo; enquanto o sorbitol, por suas características umectantes e melhora de textura, pode ser utilizado em produtos que tendem ao endurecimento e ressecamento, como doces, chocolates e recheios cremosos. sacarose na produção do mel, originando glicose e frutose, em diferentes proporções e solubi- lidade que irão impactar na cristalização do produto. Figura 11. Hidrólise da sacarose na produção de bombons. Fonte: Shutterstock. Acesso: 24/10/19. BROMATOLOGIA 117 Textura Açúcares são componentes texturizantes em produtos alimentícios, e quando adicionados em altas concentrações podem solidificar ou cristalizar alimentos. A elevada solubilidade de carboidratos em água pode ser útil na elaboração de caramelos duros e do tipo mastigável (moles) com tempos variáveis de duração na boca. Os cristais precisam ter seu tamanho con- trolado, para que não sejam grandes, o que além de dificultar a mastigação, é considerado um defeito tecnológico, como, por exemplo, a sensação arenosa no doce de leite ou no leite condensado. O controle do crescimento dos cristais pode ser feito pela adição de açúcares na forma anomérica desejada ou pela agitação da massa a cristalizar, incorporando ar de modo a ter muitos núcleos de cristalização que crescerão pouco e de modo uniforme, além de tornar o produto mais leve e palatável (característica desejável em sorvetes e mousses). Doçura Grande parte dos açúcares conferem sabor doce aos alimentos, sendo essa propriedade intrín- seca e perceptível de diferentes maneiras, segundo a sensibilidade do degustador. Alguns açúcares como a ß-D-manose são amargos e agem mascarando a doçura quando presentes em misturas com outros açúcares. Com exceção da sacarose, edulcorante padrão com dulçor relativo a 100, a doçura diminui com o aumento das unidades de monossacarídeos agregadas. A doçura varia com o tipo e concentração do açúcar no alimento. Poliálcoois são menos calóricos que seus açúcares cor- respondentes, como apresentado na Tabela 3. Tabela 3. Graus de doçura dos carboidratos em soluções com concentração de 1% Carboidrato Classificação da doçura β-D -frutose 100-175 Açúcar invertido 130 Sacarose 100 α-D-glicose 40-79 β-D-glicose 80 α-D-lactose 16-38 β-D-lactose 48 Xilitol 90 D-manose 59 Sorbitol 63 Glicerol 54-77 Lactitol 35 Fonte: RIBEIRO, 2007. (Adaptado). BROMATOLOGIA 118 A temperatura e a isomeria do composto infl uenciam o poder edulcorante. Os valores des- tacados na tabela são referentes ao dulçor em condições de 35 a 50 °C. Em relação à forma isomérica, sabe-se que misturas de α e β-D-glicose em solução tendem a ser menos doces do que o uso da forma α-D-glicose isolada em cristal. A doçura é afetada pelo sinergismo entre carboidratos, como ocorre com o mel, cujo poder adoçante é o resultado de 34% de glicose, 41% de frutose e 2,4% de sacarose. Ligação com fl avorizantes Açúcares possuem capacidade de reter compostos voláteis aromáticos e pigmentos natu- rais, sendo tais características importantes para alimentos que passaram por processo de se- cagem convencional ou liofi lização. Dissacarídeos possuem maior capacidade fl avorizante do que monossacarídeos. Algumas dextrinas são capazes de formar redes que prendem o com- posto fl avorizante (aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos e ésteres), protegendo-os da degra- dação, evaporação e possíveis alterações durante seu armazenamento. Polissacarídeos5.4 São os componentes principais de sustentação da estrutura dos vegetais, não digeríveis pelo ho- mem, formados pela condensação de várias moléculas de monossacarídeos ou derivados unidos por ligações glicosídicas β-1,4. Por serem polissacarídeos de baixo peso molecular, são solúveis em água. Essa solubilidade diminui proporcionalmente com o aumento do peso do composto. A solu- bilidade de alguns polissacarídeos deve-se à facilidade de hidratação e transferência das pontes de hidrogênio. Os polissacarídeos denominados estruturais são mais insolúveis do que os demais. Os polissacarídeos podem ser divididos em dois grupos: Homoglicanas: polissacarídeos formados por uma única espécie de monossacarídeos. Exemplo: amido, glicogênio, celulose; Heteroglicana: polissacarídeos formados por diferentes espécies de monossacarídeos. Exemplo: hemicelulose. Dentre as principais funções, destacam-se formação da estrutura de animais (quitina) ou das pa- redes celulares de plantas e algas marinhas (celulose, hemicelulose e pectina). Alguns polissacarídeos atuam como reserva energética em animais (glicogênio) e plantas (amidos e dextranas) e formam gel ou solução viscosa em alimentos como agentes espessantes e estabilizante de emulsões. Glicogênio, amido e fi bras são três diferentes tipos de polissacarídeos essenciais para a nu- trição humana. O glicogênio é um polissacarídeo de reserva que atua armazenando energia no corpo dos animais, enquanto o amido faz o papel de armazenamento energético nas plantas, e as fi bras fornecem estrutura a troncos, talos, raízes e folhas de vegetais. BROMATOLOGIA 119 Estrutura química e propriedades5.4.1 São carboidratos de fórmula geral [C6(H2O)5]n, classifi cados em digeríveis, como amilose, a amilo- pectina e a maltodextrina, e não digeríveis, como fi bras solúveis (pectina, gomas e polissacarídeos de algas) e fi bras insolúveis (celulose), sendo coletivamente denominados de polissacarídeos. As fi bras são polissacarídeos estruturais de vegetais, diferindo dos amidos pelas ligações entre seus monossacarídeos, que não são quebradas pelo organismo humano. Consequen- temente, não contribuem com valor calórico. Em termos de estrutura química, as fi bras são classifi cadas como polissacarídeos não amidos, que incluem celulose, hemicelulose, pectinas gomas e mucilagens, e fi bras não polissacarídeos,como ligninas, cutinas e taninos, cada fi bra difere pelos tipos de monossacarídeos vinculados e as ligações que os unem. Em termos de características físicas, as fi bras são classifi cadas como solúveis e insolúveis. Fibras que absorvem água e formam géis viscosos, sendo facilmente digeridas pelas bactérias do cólon, são caracterizadas como fi bras solúveis ou fermentáveis. No processo de fermen- tação, as bactérias do trato gastrointestinal conseguem quebrar as fi bras em fragmentos que o corpo pode utilizar, que geralmente correspondem a ácidos graxos de cadeia curta. Como exemplo, incluem-se gomas e mucilagens, pectinas e algumas hemiceluloses. As fi bras insolúveis, encontradas principalmente em grãos e vegetais, não absorvem água, não possuindo as características de formar géis viscosos, não sendo rapidamente fermentá- veis, elas permanecem mais tempo no colón, favorecendo movimentos peristálticos do intes- tino, aliviando a constipação. Dentre essas fi bras destacam-se celulose, ligninas, amido resis- tente e muitas hemiceluloses. Amido5.4.2 É um homopolissacarídeo neutro constituído de glicose, formado por duas frações, amilo- se e amilopectina, sendo reserva dos vegetais e principal fonte de carboidratos da alimentação humana, presente na forma de grãos, sementes e tubérculos de diversas plantas, como arroz, milho, centeio, cevada, batata e mandioca. O amido é a fonte energética das plantas, e pode ser mobilizado em períodos de redução de atividade da fotossíntese. Embora batatas sejam associadas à grande quantidade de amido (15%), outros vegetais possuem maior quantidade deste carboidrato, como trigo (55%), milho (65%) e arroz (75%). Uma molécula de amido contém centenas de moléculas de glicose, seja nas cadeias rami- fi cadas (amilopectina) ou nas cadeias não ramifi cadas (amilose). A estrutura do amido pode BROMATOLOGIA 120 variar de 30 a 150 monossacarídeos ligados, sendo representado pela união de cadeias de amilose, composta por moléculas de glicose unidas entre si por ligações α-1,4, formando uni- dades de maltose, associadas a cadeias de amilopectina, que são ligações de glicose em α-1,4, com cadeias de glicose em α-1,6, de maneira que formam unidades de maltose, e em menor proporção unidades de isomaltose nos pontos de ramificação. Figura 12. Estrutura química das moléculas de amilose e amilopectina. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 24/10/19. (Adaptado). OH OH OH OH Amilose Amilopectina OH OH OH OH OH OH OHOH OH OH OHOH HO HO HO HO HO HO H H H HH H H HH H H HH H H HH H H HH H H H H H H H H H H H H H H O O O O O OO O O OO O O O n O As principais características tecnológicas do amido que determinam sua aplicação indus- trial são: dilatância, gelatinização, retrogradação, claridade das pastas, além da modificação de amidos por dextrinização. Dilatância: O grão de amido apresenta capacidade limitada de absorção de água fria, devi- do ao arranjo molecular do grânulo. Pode tornar-se um fluído dilatante, ou seja, a viscosidade aumenta quando a pressão (taxa de cisalhamento) é aumentada; em soluções de amido, quan- to maior a pressão menor a fluidez. Gelatinização: Quando soluções de amido são aquecidas, aumenta-se a capacidade de ab- sorver água, melhorando a digestibilidade. A gelatinização do amido em vários meios é atribuí- da à afinidade química de seus componentes, em particular, grupos hidroxilas ao solvente. Os grânulos de amido mudam de coloração após aquecimento a temperatura crítica, momento em que o grânulo começa a intumescer, expandindo três vezes seu volume final de forma irre- BROMATOLOGIA 121 versível, e perdendo suas características de cristalinidade e birrefringência, que é quando um grânulo de amido, visto à luz polarizada, apresenta em seu interior áreas de cristalização, ge- ralmente no meio do grânulo e na forma de uma cruz (cruz de malta). A gelatinização do amido se inicia em diferentes faixas de temperatura de cozimento, variando de acordo com o tipo de alimento de origem, conforme Tabela 4. Tabela 4. Propriedades de gelatinização do amido em diferentes grãos e cereais Origem Temperatura de gelatinização (ºC) Forma do grão Tamanho (nm) Cevada 51-60 Redondo Lenticular 20-25 2-6 Trigo 58-64 Redondo Lenticular 2-10 20-35 Aveia 53-59 Poliédrico 3-10 Milho 62-72 Redondo/poliédrico 15 Sorgo 68-78 Redondo 25 Arroz 68-78 Poligonal 3-8 Fonte: ORNELLAS, 2013. Iniciada a gelatinização, as pontes de hidrogênio continuam a se romper, o grânulo começa a inchar e a amilase passa a ser lixiviada, o que aumenta solubilidade do amido, claridade e viscosi- dade do gel, que pode usar como espessante em alimentos. Ao se prosseguir o aquecimento, as membranas que envolvem os grânulos de amido, liberando dextrina, composto semissolúvel. A partir deste ponto, a preparação vai tornando-se cada vez mais liquefeita, pois o amido começa a ser hidrolisado, uma vez que a temperatura máxima de gelatinização é alcançada. Retrogradação: A retrogradação ocorre durante refrigeração e armazenamento de géis de amido. O processo ocorre pela recristalização das moléculas de amilose, que tendem a formar pontes de hidrogênio com moléculas adjacentes. As moléculas de amilose quando associadas, formam uma área coesa ou zonas cristalinas, semelhantes às destruídas no processo de gela- tinização, devido à expulsão de água, que resulta na formação de géis mais duros. Os amidos de origens diversas se retrogradam a taxas diferentes, devido a porcentagem de amilose existente no grânulo. Soluções com teor baixo de amido (~2%) tornam-se progressiva- mente turvas, devido a agregação e insolubilidade das moléculas, enquanto soluções com alto teor de amido formam géis rígidos e opacos com a perda de calor, e conforme a retrogradação prolonga-se tendem a exsudarem água (sinérese). O processo de retrogradação é dependente de umidade, temperatura e pH, tendo como condições ótimas umidade entre 30% e 40%, pH próximo a 5 e temperatura ambiente. Embora BROMATOLOGIA 122 seja geralmente um fenômeno indesejável, por aumentar a fi rmeza de pães, separar fases de molhos e formar películas em cremes, a retrogradação pode ser útil na produção de amido resistente, uma vez que é indigerível sem perder suas propriedades tecnológicas, semelhante a fi bra solúvel. Claridade das pastas: Este parâmetro associa-se com a retrogradação do amido, sendo mais opacas as pastas com forte tendência à retrogradação. Assim, as características de trans- lucidez e opacidade podem ser obtidas utilizando-se soluções com diferentes graus de con- centrações de amido, sabendo-se que quanto maior o teor de amilose, maior a tendência a retrogradação. Dextrinização: Outro processo físico que pode alterar as propriedades do amido cru, pelo qual o amido é submetido a temperatura acima de 150°C em calor seco, tornando-o desidra- tado e amarelado. Esse processamento melhora a digestibilidade do amido e aumenta sua palatabilidade, sendo útil como base de molhos e farofas. Celulose5.4.3 É o polissacarídeo fi broso mais abundante na natureza, constituinte da parede celular de plantas, sendo encontrado em leguminosas, hortaliças e frutas, é um polissacarídeo de grande importância do ponto de vista industrial e econômico, descrito como polissacarídeo não amido. Assim como o amido, a celulose é composta por longas cadeias de glicose unidas entre si por ligações β-1,4, mas tais ligações não se ramifi cam, como ocorre no amido. O organismo humano não digere esse polissacarídeo, mas outros animais conseguem digerir, por possuírem uma mi- crobiota gastrointestinal produtora de enzimas celulases, capazes de quebrarem as ligações β-1,4. Gomas 5.4.4 Gomas são secreções resultantes de ação física, como corte, ferida ou picada de insetos que geram exsudados em plantas, que pela quebra da parece celular estimulam escoamento para o exterior sob a forma de geleias ou gomas quese solidifi cam rapidamente, podendo ser geradas também pela extração das gomas de sementes de plantas terrestres, algas, produtos da biossíntese de microrganismos ou modifi cação química de polissacarídeos naturais. Como outras fi bras, as gomas são compostas de vários monossacarídeos e seus derivados, sendo formada por polissacarídeos heterogêneos em sua composição. A hidrólise produz açúcares como arabinose, galactose, glucose, ramnose, xilose e ácidos urônicos. As gomas são hidrossolúveis e formam soluções viscosas, algumas formam géis e BROMATOLOGIA 123 precipitam na presença de etanol. A aplicação das gomas vai desde uso laxativo, como a goma psyllium e carragegina, por aumentarem peristaltismo intestinal até aplicação industrial no preparo de cosméticos (emulsões, pastilhas, fixador de cabelos e cremes) e alimentos (confei- tos, geleias, xaropes e maionese), como goma guar e arábica. Goma guar: Extraída das sementes de plantas terrestres como Cyamopsis tetragonolobus, essa goma possui alto peso molecular e é formada de cadeia linear de manose (β-1,4) com resíduos de galactose como cadeias laterais, na proporção de uma unidade de galactose para duas de manose, atuando como espessante e estabilizante e em baixas concentrações confere cremosidade a produtos alimentícios. Goma arábica ou acácia: Exsudato gomoso seco de caules e ramos de Acacia Senegal (L.) Willd., Fabaceae, ou outras espécies de Acácias africanas, sendo um heteropolissacarídeo complexo, con- tendo L-arabinose, L-ramnose, D-galactose e ácido D-glucurônico, tem larga aplicação farmacêuti- ca e agroalimentar em substituição da gelatina animal, para estabilizar emulsões, espessante e na microencapsulação de aromas e corantes, pela baixa viscosidade e alta solubilidade. Goma caraia ou indiana: Exsudato gomoso e seco de espécies de Sterculia, é um hetero- polissacarídeo de alto peso molecular, composto de L-ramnose, D-galactose e D-galacturônico. Essa goma possui alta capacidade absortiva, formando géis, podendo ser usada para estabi- lizar emulsões e como agente de encapsulamento. Em pH baixo, sua viscosidade diminui, ten- dendo a perder grupos acetílicos, que lhe confere cheiro de ácido acético. Proposta de Atividade Agora é a hora de pôr em prática tudo o que você aprendeu neste capítulo! Elabore um infográfico destacando as principais ideias abordadas ao longo do capítulo. Ao produzir seu infográfico, considere as leituras básicas e complementares realizadas. Dica: Infográficos são textos explicativos e informativos associados a elementos não ver- bais, tais como imagens, sons, gráficos, hiperlinks, de forma a sumarizar um pensamento. Recapitulando Neste capítulo estudamos os carboidratos sob uma visão química e tecnológica em ali- mentos. Os carboidratos são moléculas orgânicas abundantes na natureza, classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Dentre os carboidratos simples, os monossacarídeos glicose, frutose e galactose destacam-se, com a mesma fórmula química de hexose, mas estruturalmente diferentes, enquanto os dissacarídeos maltose, sacarose e BROMATOLOGIA 124 lactose, são compostos de unidades monossacarídicas unidas entre si por ligações glicosídi- cas. Os açúcares são encontrados frequentemente em cereais, embora lactose e galactose seja oriunda de leite. As reações de Maillard e caramelização são reações não enzimáticas entre grupos carbonila e grupos amina ou sem presença de aminoácidos, provocando modi- ficações sensoriais e nutricionais em alimentos. Os carboidratos complexos, denominados polissacarídeos, são cadeias longas de monos- sacarídeos, que originam formas de armazenamento e estrutura de vegetais como glicogê- nio, amido e fibras, respectivamente. As ligações β-1,4 existentes nas fibras, fazem com que elas não sejam digeríveis pelas enzimas do organismo humano, não fornecendo energia, mas agregando propriedades de saúde. Na primeira pausa para refletir, perguntamos por que determinar açúcares redutores em alimentos. A determinação é usada no controle de qualidade de alimentos ricos em carboi- dratos, para adequação a parâmetros e padrões da legislação vigente, bem como é útil no acompanhamento de processos industriais, como redução da sacarose e processos de fer- mentação, permitindo observar taxa de consumo de açúcar por microrganismos. Na segunda pausa, questionamos por que o açúcar invertido recebe esse nome. O nome açúcar invertido não tem relação com suas propriedades sensoriais ou nutricionais, mas, sim, químicas. O açúcar recebe esse nome por sua capacidade de desviar a luz para o lado oposto ao dos demais açúcares. Quando dissolvemos açúcar de mesa em água, a luz pola- rizada sofre um desvio para direita (dextrogiro), e quando a mistura é de água com açúcar invertido, o desvio é para esquerda (levogiro). Além disso, no início do capítulo indagamos que reações entre carboidratos e demais nutrientes ocorrem enquanto o pão está no forno. A reação de Maillard é a transformação química mais importante em produtos de panificação, sendo responsável pela cor dourada da casca de pães e formação de compostos voláteis, responsáveis pelo sabor característico. Essa reação ocorre entre açúcares redutores, como a glicose, e grupamentos amino (-NH2) de aminoácidos livres. Reações de caramelização também podem acontecer, porém em me- nores proporções e importância que a reação de Maillard. BROMATOLOGIA 125 Referências bibliográficas BOBBIO, P. A.; BOBBIO, F. O. Química do processamento de alimentos. 2. ed. São Paulo: Varela, 1992. CABRAL, B. Hidrólise de sacarose por invertase imobilizada em duolite A-568 por adsorção e ligação cruzada. 2012. 143 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-graduação em Engenharia Química. Universidade Federal de Uberlândia, 2012. Disponível em: <https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/15184/1/d.pdf>. Acesso em: 06 out. 2019. CECCHI, H. M.; Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. 5. ed. Campinas: Editora da Unicamp, 2013. NELSON, D. L.; COX, M. M.; Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto alegre: Artmed, 2014. ORNELLAS, L. H. O. Carboidratos. Técnica dietética: seleção e preparo de alimentos. 8. ed. São Paulo: Atheneu, 2013. RIBEIRO E. P.; SERAVALLI, E. A. G. Química de alimentos. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2003. SHIBAO, J.; BASTOS, D.H. Produtos da reação de Maillard em alimentos: implicação para saúde. Revista de Nutrição, Campinas, 2011, v. 24, n. 6, p. 895-904. WHITNEY, E.; ROLFES, S. Os carboidratos: açúcares, amidos e fibras. Entendendo os nutrien- tes. 10. ed. São Paulo, 2008. BROMATOLOGIA 126 Objetivos do capítulo Reconhecer as fontes e interações da proteína com outras moléculas em alimentos; Identifi car as alterações químicas e físicas; Identifi car as fontes e aplicação das principais enzimas e os papéis tecnológico e nutricional nos alimentos; Compreender o mecanismo de hidrólise usando enzimas. INTRODUÇÃO • Estrutura da proteína • Forças envolvidas na estabilidade das proteínas • Proteínas de origem animal e vegetal • Propriedades nutritivas das proteínas ALTERAÇÕES FÍSICAS, QUÍMICAS E NUTRICIONAIS DAS PROTEÍNAS DURANTE O PROCESSAMENTO • Alterações na qualidade nutricional • Efeito do tratamento térmico • Alterações químicas dos aminoácidos • Alteração nas propriedades funcionais USO DE ENZIMAS EM ALIMENTOS • Poder catalítico das enzimas • Infl uência ambiental na atividade enzimática • Atividades enzimáticas relacionadas à qualidade da cor dos alimentos • Atividades enzimáticas relacionadas ao sabor e à textura dos alimentos DESNATURAÇÃO PROTEICA E SOLUBILIDADE • Agentes desnaturantes físicos e químicos • Propriedades funcionais das proteínas • Hidrolisados proteicos TÓPICOS DE ESTUDO Por: Naice Eleidiane Santana Monteiro BROMATOLOGIA 127 Industrialmente, o colágeno é obtido pela raspagem da faceinterna do couro de bovi- nos e suínos que, juntamente a uma mistura de poli e oligopeptídeos derivados de sua hidrólise parcial, formam a gelatina. Essa quebra ocorre através de enzimas hidrolases que liberam aminoácidos como glicina, prolina e hidroxiprolina. A gelatina é composta por proteínas capazes de produzir géis claros e termorreversíveis, propriedades que, aliadas à sua textura elástica, boa dissolução e sabor agradável, conferem a produtos alimentícios excelentes características sensoriais, associadas a suas capacidades gelifi - cantes, espessantes e emulsifi cantes, entre outras aplicações. Tais características podem ser moldadas por alterações químicas e funcionais das proteínas, como a desnaturação proteica, mantendo a estrutura primária que contribui para a melhora da digestibilida- de dos alimentos em que este ingrediente é incorporado. Assim, diante de tal cenário, questiona-se: qual a relação da estrutura com a função biológica de uma proteína? Contextualizando o cenário BROMATOLOGIA 128 Introdução6.1 As proteínas merecem destaque máximo entre os macronutrientes da dieta, uma vez que sua versatilidade vai muito além de seu papel estrutural na formação de tecidos. As proteínas executam funções específi cas determinadas pelo gene que as expressam, como, por exemplo, provisão de energia ao organismo, catálise de reações biológicas, transporte de compostos para dentro e fora das células, constituição de receptores e compostos-alvo, como hormônios, anticorpos e proteínas de coagulação, dentre muitas outras funções. Na alimentação, as proteínas costumam ser associadas à carne vermelha, fazendo com que algumas pessoas pensem que o melhor modo de se obter força e resistência é pelo consumo de produtos cárneos. Entretanto, outros alimentos – como leite, ovos, leguminosas e muitos cereais e vegetais – também constituem boas fontes proteicas. A supervalorização da proteína em dietas pode defasar o consumo de outros nutrientes, igualmente importantes para a ma- nutenção da saúde. As proteínas possuem propriedades funcionais biológicas, destacando-se as proprieda- des nutritivas (composição em aminoácidos, digestibilidade, e índices de biodisponibilidade e de utilização de aminoácidos); físico-químicas e tecnológicas (solubilidade, hidrofi licidade, hidrofobicidade, formação de espuma, estabilidade de emulsão, geleifi cação, coesão-adesão); e também funcionais e fi siológicas (imunoestimulante, antitumoral, antibacteriana, antiviral, antiulcerogênica, anti-hipertensiva, anticolesterolêmica, entre outras). Nos alimentos, desta- cam-se as propriedades tecnológicas, conferindo, principalmente, características relacionadas à textura e sabor. Embora existam aproximadamente 250 aminoácidos na natureza, somente vinte deles ocor- rem regularmente e em grande quantidade nas proteínas. Estas se diferem umas das outras, porque cada uma tem uma sequência distinta de unidades de aminoácidos, interligados por ligações peptídicas, vindo a desempenhar propriedades e funções específi cas em alimentos e também no organismo humano. Estrutura da proteína6.1.1 Além dos átomos de carbono (C), oxigênio (O) e hidrogênio (H), que são encontrados nos três macronutrientes – carboidratos, proteínas e lipídios –, as proteínas possuem átomos de nitrogênio (N) em sua estrutura, que constituem os grupamentos amino (NH2), presentes nos aminoácidos. A estrutura básica de um aminoácido é composta por um átomo de carbono quiral, com um hidrogênio, um ácido carboxílico e um grupo amino ligados a ele. Considerando que os áto- BROMATOLOGIA 129 ESCLARECIMENTO: Carbono quiral é um átomo de carbono central com quatro ligações diferentes en- tre si. Carbono quiral é um átomo de carbono central com quatro ligações diferentes en-Carbono quiral é um átomo de carbono central com quatro ligações diferentes en-Carbono quiral é um átomo de carbono central com quatro ligações diferentes en-Carbono quiral é um átomo de carbono central com quatro ligações diferentes en-Carbono quiral é um átomo de carbono central com quatro ligações diferentes en-Carbono quiral é um átomo de carbono central com quatro ligações diferentes en-Carbono quiral é um átomo de carbono central com quatro ligações diferentes en- mos de carbono realizam quatro ligações, o grupo lateral (R) nessa quarta ligação irá sempre variar, distinguindo cada aminoácido dos demais, conforme a Fig. 1. Figura 1. Estrutura química geral de um aminoácido. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 02/12/2019. (Adaptado). Grupo lateral Grupo amino Grupo carboxílico H H H N CC O OH R Em função de sua estrutura, os aminoácidos são mais solúveis em água do que em solven- tes orgânicos, sendo decompostos em temperaturas superiores a 200°C e possuindo caráter acidobásico, uma vez que o grupamento carboxílico -COOH perde um próton, enquanto o gru- po amino (-NH2) pode receber um próton. Grupos laterais Os aminoácidos que ocuparão a posição R variam de um aminoácido para o outro. Assim, uma proteína, independentemente de sua função ou atividade biológica, é construída com o mesmo grupo de 20 aminoácidos primários. O aminoácido mais simples, glicina, foge à regra do carbono quiral ou assimétrico, possuin- do dois átomos de hidrogênio ligados ao carbono central; um desses átomos de hidrogênio funciona como grupo lateral. Um aminoácido mais complexo, como a alanina, possui um gru- pamento metil (-CH3), em substituição a um dos hidrogênios. BROMATOLOGIA 130 Devido ao centro quiral, a maior parte dos aminoácidos são isômeros, encontrados natural- mente na forma levogira (L). O processamento de proteínas, por alta temperatura ou alcalini- zação do meio, pode isomerizar os aminoácidos da forma levogira (L) para dextrogira (D), que são nutricionalmente melhor aproveitados. A maioria dos aminoácidos são não essenciais (entre 10 e 12 deles), pois podem ser sinteti- zados pelo organismo. A síntese ocorre a partir da recepção de nitrogênio para formação do grupo amino e fragmentos de carboidratos e lipídios através da dieta, que combinados forma- rão a estrutura aminoacídica. Os aminoácidos essenciais (um total de 8 a 9 aminoácidos) não são sintetizados pelo orga- nismo humano, mas, quando o são, a produção não ocorre em quantidades sufi cientes para atender às necessidades, devendo ser fornecidos pela dieta. Em circunstâncias especiais, ami- noácidos não essenciais podem se tornar essenciais. Por exemplo, em situações normais o corpo utiliza a fenilalanina para produzir tirosina, mas em indivíduos que não recebem o aporte desse aminoácido pela dieta ou não o metabolizam (como na doença genética fenilce- tonúria), a tirosina se torna condicionalmente essencial. Quadro 1. Aminoácidos Essenciais Não essenciais Histidina Alanina Isoleucina Arginina Leucina Asparagina Lisina Ácido aspártico Metionina Cisteína Fenilalanina Ácido glutâmico Treonina Glutamina Triptofano Glicina Valina Prolina – Serina – Tirosina Forças envolvidas na estabilidade das proteínas6.1.2 A união sequencial de aminoácidos por ligações peptídicas forma uma proteína. Uma ligação peptídica, como a que vemos na Fig. 2, forma-se pela conexão de um grupo OH da extremidade BROMATOLOGIA 131 carboxílica de um aminoácido reagindo com um átomo de hidrogênio da extremidade amino de outro aminoácido, produzindo então uma molécula de água e um dipeptídeo. Figura 2. Aminoácidos unidos por ligação peptídica, gerando um dipeptídeo. Fonte: NELSON; COX, 2006. (Adaptado). Figura 3. Aminoácidos como unidades formadoras de peptídios e proteínas. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 02/12/2019. (Adaptado). CH CHOH H H COO-NC + O R1 R2 H3N + CH CH H COO-NC O R1 R2 H3N + H2O H2O Através de reações de condensação, dois aminoácidos formam um dipeptídio que, se unidos a um terceiro aminoácido, resultará em um tripeptídio; e se novas reações de condensação con- tinuarem a acontecer, produzirão um polipeptídio.Conforme aminoácidos adicionais se integram à cadeia, proteínas de diversos comprimentos, contendo de dezenas a centenas de aminoácidos, podem ser criadas. Na formação de peptídios, as cadeias se enovelam através de pontes dissulfe- tos, ligações covalentes de grande estabilidade, que envolvem o aminoácido cisteína, cujo grupo lateral contém enxofre (S). Aminoácidos Peptídeo Proteína BROMATOLOGIA 132 PAUSA PARA REFLETIR Ao entender o que é desnaturação proteica, qual é sua importância nos alimentos? As proteínas são moléculas altamente hidratadas quando em associação, que pela variação da água livre e ligada do sistema, podem sofrer importantes alterações quanto à forma e valor nutri- tivo ou levar à desnaturação. Quanto às estruturas das proteínas (Fig. 4), temos: • Estrutura primária: cadeias lineares formadas pela ligação de aminoácidos; • Estrutura secundária: formada pela ligação do hidrogênio do grupo N-H de uma cadeia com o oxigênio do grupo C=O de outra – por exemplo, colágeno; • Estrutura terciária: resultado da dobra da estrutura primária sobre si, mediada por pontes de enxofre – como, por exemplo, mioglobina; • Estrutura quaternária: união de várias estruturas terciárias, como a hemoglobina. Figura 4. Estrutura conformacional de proteínas. Fonte: NELSON; COX, 2006. (Adaptado). Estrutura primária Gly Gly Leu Val Ala His Estrutura secundária Estrutura terciária Níveis de estrutura Estrutura quaternária Lys Lys Proteínas de origem animal e vegetal6.1.3 As proteínas da alimentação provêm de fontes animais (principalmente carnes, leite e ovos), vegetais (como cereais, soja, raízes e tubérculos) e de fontes não convencionais (que são obtidas de microrganismos, bactérias, leveduras e algas, como as Chlorellas). Excetuando-se as proteínas de origem animal, as demais apresentam aminoácidos essenciais limitantes, podendo ainda estarem associadas a fatores nutricionais, como compostos tóxicos ou inibidores de enzimas proteolíticas. BROMATOLOGIA 133 Alguns alimentos são completos do ponto de vista proteico, como leite, ovos, carnes e peixes (3-25% de proteínas), possuindo todos os aminoácidos essenciais; enquanto outros são incompletos, como soja, feijão, arroz ou milho (6-35% de proteínas), sendo deficientes em um ou mais dos aminoácidos essenciais. Esta limitação não diz respeito à quantidade de aminoácidos, mas sim aos tipos de aminoácidos presentes em cada ali- mento, como as carnes e seus produtos derivados, que possuem proteína de alto valor biológico (BOBBIO; BOBBIO, 1992). PAUSA PARA REFLETIR O que é a teoria do aminoácido limitante? Proteína animal Carne de mamíferos: Composta por 15-25% de proteínas miofibrilares e 60-80% de água, tem o restante de sua composição atribuída a lipídios, carboidratos, sais, pigmentos e vitami- nas. Na carne de mamíferos, as principais proteínas miofibrilares são actina (filamentos finos) e miosina (filamentos grossos), que correspondem a 55% da proteína total. Algumas proteínas do tecido conjuntivo, como colágeno e elastinas, são equivalentes a 15%, além de proteínas em menores quantidades, como tropomiosina e troponina, fundamentais para o processo de contração involuntário. As mesmas proteínas são encontradas nas carnes de peixes, crustáceos e aves. Entretanto, os tipos de aminoácidos e suas quantidades são diferentes para cada espécie. Rigor mortis: O músculo estriado é formado por proteínas fibrilares que se unem em feixes, nas proporções de 30 e 50% de actina e miosina, respectivamente, formando o complexo acto- miosina. Na presença de íons, cálcio, magnésio e ATP, realizam movimentos de contração e des- contração. Esse mecanismo complexo permeado por reações bioquímicas, acontecendo dentro do sarcoplasma da fibra muscular, determina propriedades de enrijecimento/amaciamento, cor e capacidade de retenção de água, importantes para a transformação do músculo em carne. No animal abatido, a irrigação sanguínea – fornecedora de oxigênio e nutrientes ao mús- culo – é interrompida. Porém, o sistema enzimático permanece operante por algum tempo. O músculo, em lugar de metabolizar glicogênio em CO2 e água (via aeróbica), lança mão da via anaeróbica, produzindo ácido láctico a partir da metabolização de glicogênio, na tentativa de manter a atividade de contração (ligação da actina com a miosina, formando a actomiosina) e relaxamento muscular (desintegração da actomiosina). Ao término da reserva de glicogênio, instala-se a contração muscular irreversível, denominada rigor mortis. BROMATOLOGIA 134 ESCLARECIMENTO: O ácido láctico, produzido no metabolismo anaeróbio do glicogênio muscular, é o responsável pela redução do pH ou acidifi cação da carne, fundamental para pre- servação e maior durabilidade de produtos cárneos. O pH fi nal adequado a uma carne é em torno de 5,5. responsável pela redução do pH ou acidifi cação da carne, fundamental para pre- O ácido láctico, produzido no metabolismo anaeróbio do glicogênio muscular, é o responsável pela redução do pH ou acidifi cação da carne, fundamental para pre-responsável pela redução do pH ou acidifi cação da carne, fundamental para pre- servação e maior durabilidade de produtos cárneos. O pH fi nal adequado a uma O ácido láctico, produzido no metabolismo anaeróbio do glicogênio muscular, é o O ácido láctico, produzido no metabolismo anaeróbio do glicogênio muscular, é o O ácido láctico, produzido no metabolismo anaeróbio do glicogênio muscular, é o O ácido láctico, produzido no metabolismo anaeróbio do glicogênio muscular, é o responsável pela redução do pH ou acidifi cação da carne, fundamental para pre- servação e maior durabilidade de produtos cárneos. O pH fi nal adequado a uma responsável pela redução do pH ou acidifi cação da carne, fundamental para pre-responsável pela redução do pH ou acidifi cação da carne, fundamental para pre-responsável pela redução do pH ou acidifi cação da carne, fundamental para pre-responsável pela redução do pH ou acidifi cação da carne, fundamental para pre- servação e maior durabilidade de produtos cárneos. O pH fi nal adequado a uma servação e maior durabilidade de produtos cárneos. O pH fi nal adequado a uma servação e maior durabilidade de produtos cárneos. O pH fi nal adequado a uma servação e maior durabilidade de produtos cárneos. O pH fi nal adequado a uma Animais fadigados ou estressados durante o abate consomem a reserva de glicogênio ainda em vida, não havendo redução de pH após o abate (situação que prejudica a durabilidade e o aspecto sensorial da carne). Os dois tipos de problemas sensoriais que podem acontecer são: • Geração de carne DFD (dark, fi rm, dry; carne escura, dura e seca); • Geração de carne PSE (pale, soft, exudative; carne pálida, macia e exsudativa). O tratamento térmico de alimentos proteicos por cocção, esterilização ou pasteurização pode provocar reação de Maillard, conversão do colágeno em gelatina e desnaturação proteica. Ele também colabora para a modifi cação de lipídios, promovendo sabores particulares para cada tipo de carne e afetando a textura, o pH e a capacidade de retenção de água da carne. Em alimentos ricos em proteínas, temperaturas acima de 40 ºC promovem desnaturação proteica, fazendo com que o arranjo tridimensional da cadeia polipeptídica seja rompido. Isso faz com que a proteína passe da estrutura quartenária, terciária ou secundária para a estrutu- ra primária, perdendo suas características e atividade biológica. Mas nem sempre a desnatu- ração proteica é um problema: a mudança de cor e textura que observamos ao fritarmos ou cozinharmos um ovo, por exemplo, provém da desnaturação proteica deste alimento, tornan- do-o apropriado ao consumo. Proteína vegetal As proteínas vegetais são raramente completas em sua composição, mas considerando as diferentes dietas e hábitos alimentares ao redor do mundo, tais proteínas constituem impor- tantes fontes por serem, em muitos casos, aprincipal ou a única opção. Nas dietas vegeta- rianas, é importante o uso de uma mistura de proteínas de origem vegetal para que todas as proteínas necessárias ao bom funcionamento do organismo sejam consumidas. Como exemplo clássico da raridade de composição completa das proteínas vegetais, pode- mos pontuar o arroz, pobre em lisina, mas excelente fonte de aminoácidos sulfurados, como metionina e cistina; enquanto o feijão é relativamente rico na maioria dos aminoácidos essen- ciais, especialmente em lisina, mas defi ciente em metionina e cistina. Assim, o consumo de arroz com feijão é símbolo de alimentos vegetais que ao serem consumidos juntos comple- mentam-se em termos proteicos. BROMATOLOGIA 135 As fontes vegetais mais utilizadas são trigo, arroz, soja, milho, feijão, tremoço, algodão, len- tilhas, grão-de-bico, ervilha e amendoim. A Tabela 1 apresenta os teores de proteínas: Tabela 1. Alimentos fontes de proteínas vegetais Semente % de proteínas Arroz 08 Milho 10 Trigo 11 Grão-de-bico 20 Algodão 20 Ervilhas 22 Feijão 22 Lentilha 23 Amendoim 28 Soja 35 Tremoço 37 Fonte: CECCHI, 2013. (Adaptado). Proteínas vegetais são importantes para estruturar produtos alimentícios, como, por exem- plo, a proteína de soja, que possui alta capacidade de retenção de água, inclusive superior à proteína do leite – a caseína. Quando associada a carnes, a proteína de soja confere peso e volume, devido à água retida. Além da reação de Maillard, que diminui o valor nutricional, as proteínas podem sofrer rea- ções que diminuem seu aproveitamento pelo organismo humano – como a formação de novas ligações amídicas ao longo da cadeia, que não podem ser rompidas pelas enzimas existentes no trato gastrointestinal humano, além de aminoácidos como lisina, cistina e arginina, que po- dem ser destruídos em meio alcalino. Propriedades nutritivas das proteínas6.1.4 As propriedades nutritivas de um alimento são defi nidas por sua composição de nutrientes essenciais, biodisponibilidade e ausência de fatores antinutricionais ou tóxicos. As proteínas são importantes componentes estruturais e de regulação metabólica, mas podem ser utiliza- das como fontes de energia e glicose, se necessário. As proteínas fornecem 4 kcal/g e podem ser convertidas em glicose, através de processos como a gliconeogênese. BROMATOLOGIA 136 A qualidade de uma fonte proteica pode ser determinada através de três características: quantidade de proteína total presente no alimento, quantidade de aminoácidos essenciais e digestibilidade da proteína. Proteína de alta qualidade fornece aminoácidos essenciais para promover o crescimento de crianças e a manutenção da saúde de adultos. A qualidade é de- terminada por comparação a uma proteína referência, que fornece todos os aminoácidos es- senciais ao organismo, sendo um padrão de comparação para aferir a qualidade de outras proteínas. A proteína do leite, caseína, é um exemplo de proteína referência. Para ser considerada referência, uma proteína deve suprir as necessidades de aminoáci- dos em crianças com idade pré-escolar. Se uma proteína suporta adequadamente as gran- des necessidades desse grupo etário, suportará as necessidades de crianças mais velhas e adultos. Uma proteína de alta qualidade contém todos os aminoácidos essenciais que o organis- mo humano requer, podendo ter ou não todos os aminoácidos essenciais. Proteínas de baixa qualidade não conseguem apoiar a síntese proteica isoladamente. No geral, alimentos de ori- gem animal (carnes, queijos, ovos e iogurte) possuem composição proteica de alta qualidade, enquanto alimentos vegetais (hortaliças, sementes, cereais e oleaginosas) possuem padrões diversos de aminoácidos, com ausência de um ou mais aminoácidos essenciais. Desnaturação proteica e solubilidade6.2 No desempenho de suas funções biológicas, as proteínas estão em suas estruturas confor- macionais, nas quais existem em meio natural (primária, secundária, terciária ou quaternária). A atuação de fatores agressores, como ácidos, bases, soluções salinas concentradas e calor, pode alterar a conformação original. A desnaturação proteica é uma modifi cação conforma- cional em que não há rompimento de ligações peptídicas existentes na estrutura primária, podendo ser irreversível ou reversível. Dentre os principais efeitos promovidos pela desnatu- ração estão: • Diminuição da solubilidade, pelo aumento da exposição de resíduos hidrofóbicos; • Mudança na capacidade de ligar água; • Perda de atividade biológica (como, por exemplo, capacidade de atuar como enzima ou anticorpo); • Exposição das ligações peptídicas, com consequente ataque das proteases; • Aumento da viscosidade intrínseca; • Aumento da reatividade química; • Difi culdade de cristalização. BROMATOLOGIA 137 Os agentes de desnaturação são classifi cados em físicos (calor, frio, ultravioleta, agitação, ultrassom, entre outros) e químicos (alterações de pH, ácidos, bases, ureia etc.). As proteínas podem ser classifi cadas quanto à sua solubilidade, conforme Quadro 2. Quadro 2. Solubilidade de proteínas Proteína Solubilidade Fontes Albuminas Aumenta com hidratação e com acréscimo de temperatura (0 até 40 ºC) e diminui com a desnaturação proteica Ovoalbulmina/lactoalbulmina Globulinas Geralmente insolúveis em água e solúveis em solução salina. As albuminas são solúveis em água em pH 6,6 Miosina, ovoglobulina e lactoglobulina Prolaminas Insolúvel em água e salina, solúvel em etanol Gliadina (trigo e centeio) e zeína (milho) Glutelinas Insolúvel em água e salina, solúvel em soluções ácidas e alcalinas Glutenina (trigo) Escleroproteínas Proteínas fi brosas insolúveis em água Colágeno e queratina Agentes desnaturantes físicos e químicos6.2.1 Durante o processamento de alimentos, as proteínas passam por graus diferentes de des- naturação, sendo o calor o agente desnaturante mais utilizado no processamento e preserva- ção de alimentos. As proteínas passam por graus variados de desnaturação durante o processamento. Isso pode afetar suas propriedades funcionais em alimentos, e, por isso, é importante entender os fatores que afetam a desnaturação proteica. A suscetibilidade da proteína à desnaturação dependerá do tipo de proteína, atividade de água, pH, força iônica e tipos de íons presentes. Em reações químicas, um aumento de 10 °C na temperatura duplica a velocidade de uma BROMATOLOGIA 138 reação. Entretanto, em reações de desnaturação proteica a velocidade pode aumentar 300 ve- zes, quando a temperatura se eleva os mesmos 10 °C, acima da temperatura de desnaturação. Temperaturas entre 50-100 °C promovem vibrações, rompendo pontes de hidrogênio e inte- rações Van der Waals, causando desnaturação irreversível de proteínas. Temperaturas abaixo de zero (-10 °C e -40 °C) também podem provocar desnaturação irreversível, embora algumas enzimas, como a α-galactosidade, em temperatura de -4 °C, mantenham sua atividade, não se desnaturando. Percebe-se que processos de congelamento mais rápidos são menos desnatu- rantes. Tratamentos de mecanismos como agitação, batimento e aplicação de pressão (>50kPa) na amostra conduzem à desnaturação das proteínas, em função da intensidade da força de cisa- lhamento aplicada. Radiação (eletromagnética, ionizante e ultravioleta) também podem alterar mudança conformacional em função do nível energético. A desnaturação por agentes químicos é normalmente irreversível, e geralmente associada à mudança de pH do meio (<3 ou >10), uso de solventes orgânicos e adição de compostos que rompam as pontes de hidrogênio e oxidação ou redução de grupos -SH e -S-S-, respectiva- mente. Agentes tensoativos e detergentes aniônicos também são agentes desnaturantes po- derosos, uma vez que agem rompendo interações hidrofóbicas e elevando forças de repulsão interna, causando desdobramento de proteínas. Propriedades funcionais das proteínas6.2.2 As propriedades funcionais das proteínas determinamsua utilização, sendo defi nidas como as propriedades físico-químicas que afetam o comportamento de sistemas alimentares du- rante processamento, preparo, armazenamento ou consumo. As principais propriedades de proteínas são relacionadas à qualidade e aceitação dos produtos alimentícios, podendo ser modifi cadas por agentes químicos, físicos ou biológicos. As principais propriedades funcionais de proteínas são: • Hidratação: interação entre água e proteínas, compreendendo propriedades como absor- ção, retenção de água, molhabilidade, formação de gel, viscosidade e solubilidade; • Interação entre proteínas: respondem por formação de gel, coagulação e redes, como glúten; • Superfície: capacidade de emulsifi cação, formação de espuma e películas. As características de polaridade dos aminoácidos, peso molar, estrutura e conformação da proteína são fatores importantes, assim como a interação com água, quanto à hidrofobicidade ou hidrofi licidade das proteínas. BROMATOLOGIA 139 Quadro 3. Propriedades funcionais de proteínas em sistemas alimentícios Tipo de alimento Modo de ação Função no alimento Bebidas Solvatação de proteínas Solubilidade em diversos valores de pH, estabilidade térmica e viscosidade Sopas, molhos Ligação com água Viscosidade, emulsifi cação e retenção de água Pães Adsorção Formação de rede Derivados de leite Hidrofobicidade Emulsifi cação, retenção de gordura, viscosidade, aeração, formação de gel, aeração e sabor Substitutos de ovos Formação de matriz Aeração e formação de gel Produtos cárneos Proteína age estruturando produtos Emulsifi cação, gelifi cação, coesão, absorção de água Coberturas Formar e estabilizar emulsões à base de lipídios Coesão, adesão Produtos de confeitaria Formação de fi lme e aeração Dispersibilidade, emulsifi cação Hidrolisados proteicos6.2.3 A hidrólise é o processo inverso da síntese proteica, pois a proteína ao ser hidrolisada libera os aminoácidos que lhe deram origem. No trato gastrointestinal, o meio ácido e as enzimas são os promotores desse processo. O processo de hidrólise enzimática de polímeros em alimentos tem sido utilizado para me- lhorar propriedades funcionais de proteínas, para uso como ingredientes alimentícios ou fi na- lidade clínica e nutricional, na incorporação em fórmulas enterais e parenterais. Proteínas do leite podem ser hidrolisadas em proteínas do soro e caseínas, para uso em alimentação infantil, devido ao alto valor nutricional. As proteínas do leite são hidrolisadas a aminoácidos e peptídeos de baixo peso molecular elevado, processo que aumenta a capacida- de de absorção e, principalmente, destrói epítonos alergênicos (regiões de ligação da IgE) para produção de fórmulas hipoalergênicas (PACHECO et al., 2005). Alterações físicas, químicas e nutricionais das proteínas durante o processamento 6.3 Processamento de alimentos é o nome dado ao conjunto de operações e processos usados para transformar matéria-prima de origem vegetal, animal ou mineral em produto alimentício BROMATOLOGIA 140 para consumo humano ou animal, alterando sua forma, dimensão, temperatura e composição química através de processos. Alterações na qualidade nutricional6.3.1 Geralmente, proteínas de origem vegetal possuem qualidade inferior às proteínas de origem animal, pelo tipo de aminoácido constituinte e por alimentos vegetais oferecerem menor quanti- dade proteica por peso de alimento. A combinação de alimentos vegetais com diferentes padrões de aminoácidos é uma importante estratégia para melhorar a qualidade nutricional de proteínas em produtos alimentícios ou dietas vegetarianas restritivas. A combinação aminoacídica produz proteínas complementares, que conciliam todos os aminoácidos essenciais necessários à saúde. A qualidade nutricional da preparação é maior do que nos alimentos isolados. Em dietas vegetarianas, a adequação de aminoácidos pode ser alcançada ao longo do dia ao se incorporar cereais, leguminosas, frutas, vegetais e hortaliças na alimentação. Entretanto, em dietas ou produtos alimentícios de composição restrita haverá defi ciência em termos de quantidade e qualidade da proteína. Os aminoácidos essenciais geralmente encontrados reduzidos em relação à quantida- de necessária para síntese proteica no organismo são lisina, metionina, treonina e tripto- fano (aminoácidos limitantes). A medida da qualidade da proteína pode ser avaliada pelo escore de aminoácidos corrigido pela digestibilidade da proteína (PDCAAS – Protein diges- tibility-corrected amino acid score), que compara a composição de aminoácidos em uma proteína com a necessidade nutricional de proteína, corrigindo-a com a digestibilidade. Para tanto, a proteína tem sua composição determinada, para posterior comparação com as necessidades máximas, grupo etário de crianças pré-escolares. A comparação demonstra o principal aminoácido limitante, que, se corresponder a 70% do total da pro- teína, receberá um escore de 70, multiplicado então pela porcentagem de digestibilidade proteica do alimento, determinando-se assim a PDCAAS. Efeito do tratamento térmico6.3.2 Alimentos proteicos, ao passarem por processamentos térmicos como pasteurização, es- terilização ou cocção, podem sofrer reações de Maillard (com a perda de aminoácidos essen- ciais durante formação das melanoidinas), conversão do colágeno em gelatina e desnaturação proteica. Temperaturas elevadas podem promover perda de aminoácidos sulfurados e forma- ção de compostos sulfurados, como ácido sulfídrico (H2S). Em produtos enlatados, o H2S pode BROMATOLOGIA 141 formar sulfeto de ferro e estanho, que provocarão escurecimento do alimento e formação de odores desagradáveis pela modifi cação de lipídios. Entende-se que a desnaturação proteica não altera o valor nutricional, e sim, a função biológica que a proteína pode desempenhar. Contudo, a digestibilidade proteica aumenta com a desnaturação proporcionada pela cocção, que também é essencial para a melhora da palatabilidade. O tratamento térmico por diminuição da temperatura, como congelamento lento, também pode ser prejudicial e provocar alterações indesejáveis em alimentos proteicos. Para a conser- vação sob refrigeração ou congelamento, os alimentos devem ser armazenados sob tempera- turas e velocidade de resfriamento adequadas para que não ocorra formação e crescimento de cristais de gelo. Estes cristais lesarão as paredes celulares, causando perda de água, al- teração das concentrações de soluto e pH da célula, podendo haver, com isso, desnaturação proteica e consequente desidratação. Produtos alimentícios cárneos congelados indevidamente podem perder líquidos e nutrien- tes, além de sofrer compactação das fi bras, resultando em um alimento mais rígido e seco, após preparo. Esses efeitos podem ser minimizados pelo congelamento rápido, que evita for- mação de cristais de gelo e alterações nos níveis intracelulares de água. Alterações químicas dos aminoácidos6.3.3 As propriedades físicas e químicas de aminoácidos que ditam a funcionalidade química de proteínas são: composição aminoacídica, forma estrutural, carga líquida e distribuição, relação hidrofobicidade-hidrofi licidade, fl exibilidade-rigidez e habilidade de reagir com outros nutrien- tes e componentes do alimento. Dentre as propriedades de aminoácidos, destacam-se suas características organolépticas, cuja maioria é incolor e de sabor adocicado, e físicas. Os aminoácidos são sólidos com solubilidade variável em água e que apresentam atividade óptica por possuírem carbono assimétrico, geralmente na forma levogira. Possuem proprie- dade acidobásica, uma vez que o grupo carboxílico (-COOH) confere características ácidas e o grupo amino (-NH2) básicas, sendo compostos anfóteros, ao reagirem com ácidos e bases formando sais orgânicos. Alteração nas propriedades funcionais6.3.4 Conforme as funções que desempenham, os aminoácidos podem ser agrupados em proteí- nas estruturais, deatividade biológica (enzimas) e com valor nutritivo. As propriedades funcio- BROMATOLOGIA 142 nais ditarão seu comportamento durante o processamento, preparo e armazenamento, bem como em parâmetros de qualidade e aceitação sensorial e se referem a qualquer propriedade física ou química que afete a função final ou característica do produto alimentício. As principais propriedades funcionais em alimentos são: hidratação, solubilidade, viscosi- dade, produção de espuma, geleificação e emulsificação. Como exemplos de aplicação das propriedades funcionais, observam-se as propriedades viscoelásticas da proteína do glúten, de promoção de texturas e suculência em proteínas da carne, formação de redes e de coalha- da em leite e derivados lácteos, devido à estrutura coloidal de micelas de caseína. Propriedade de hidratação: Dependem da composição de aminoácidos e sua conforma- ção, uma vez que o estabelecimento de pontes de hidrogênio com a água dependerá da pro- porção de aminoácidos hidrofílicos e hidrofóbicos existentes na cadeia. Proteínas com maior quantidade de cadeias laterais hidrofílicas têm maior capacidade de hidratação. A capacidade de a proteína reter água diminui à medida que a temperatura do alimento aumenta, devido à ruptura de pontes de hidrogênio, não predizendo a solubilidade da proteína – afetada por outros fatores termodinâmicos. Propriedade de solubilidade: Definida como porcentagem de proteína que se mantém em solução ou dispersão, sob condições específicas, não sedimentando sob força centrífuga moderada. As proteínas requerem alta solubilidade para que as demais propriedades, como capacidade de emulsionar, gelificar e espessar aconteçam. Proteínas insolúveis têm uso limita- do em alimentos, como a caseína, por exemplo. A solubilidade depende das propriedades físico-químicas da molécula, pH, força iônica, tem- peratura e tipo de solvente. Em pH distinto do ponto isoelétrico as proteínas são mais solúveis, pois a carga líquida faz com que haja repulsão entre as moléculas. Soluções com baixas concentrações de sais podem auxiliar na solubilidade, enquanto em al- tas concentrações há precipitação, devido ao excesso de íons em solução concorrendo com as proteínas pela água. A solubilidade de proteínas aumenta com aquecimento até 40 °C, havendo desnaturação proteica em temperaturas superiores, com consequente perda de solubilidade. Propriedade de viscosidade: Propriedade que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento. Está diretamente relacionada com o diâmetro das moléculas e suas característi- cas (como massa, volume, cargas, interação com água e com outras proteínas). A viscosidade é afetada pela diminuição dos tamanhos das moléculas, que podem ser modificados por pH, temperatura, concentração proteica e salina, implicando nas rupturas de pontes dissulfeto e de hidrogênio. Propriedade de formar espumas: Espumas são dispersões gasosas em líquidos com for- mação de bolhas. As proteínas da clara do ovo e do soro do leite podem formar e estabilizar BROMATOLOGIA 143 espumas para aeração em alimentos como pão de ló, merengues e sufl ês. As proteínas da clara do ovo, quando agitadas, aumentam seu volume, incorporando ar, e sua estabilização acontece quando grupos hidrofóbicos de globulinas, com afi nidade pelo ar, reduzem a ten- são superfi cial formando bolhas de ar, com auxílio das proteínas ovomucina e ovoalbulminas que formam, respectivamente, um fi lme insolúvel ao redor da bolha, mantendo-a estável quando aquecida. As espumas alimentícias podem se desestabilizar devido à perda de líquido (diferença de pressão e evaporação), difusão do gás das bolhas menores para as maiores e ruptura da lamí- nula que separa líquido e gás. Propriedade de geleifi cação: O gel é uma fase intermediária entre líquido e sólido, prepa- rado pelo aquecimento de proteínas, formando uma rede proteica ordenada, a partir de pro- teínas desnaturadas, por meio de ligações de pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas e interações eletrostáticas. A gelifi cação proteica tem aplicação na formação de géis viscoelásti- cos, na absorção de água, aumento da viscosidade, adesão entre partículas e estabilização de emulsões e espumas. As proteínas miofi brilares actina e miosina possuem alta capacidade de gelifi cação, infl uin- do na textura de carnes reestruturadas, assim como micelas de caseína, utilizadas no preparo de queijo e coalhada; e proteínas do ovo, utilizadas como ligantes em produtos cárneos. Propriedade emulsifi cante: Emulsões são dispersões de líquidos pouco solúveis ou inso- lúveis entre si em equilíbrio. As propriedades emulsifi cantes de proteínas são importantes na estabilização de alimentos como a maionese (óleo em água), manteiga (água em óleo), marga- rina (água em óleo), creme de leite e carne para embutidos, como mortadela e salsicha. Proteínas são bons agentes emulsifi cantes por serem moléculas anfi páticas, possuindo uma região hidrofílica e uma região hidrofóbica e reduzindo tensão superfi cial com a interação en- tre líquidos. A atividade emulsifi cante é perdida ou reduzida na presença de sais, em tempe- raturas elevadas e em soluções onde o pH é próximo ao ponto isoelétrico da proteína, com carga líquida e solubilidade também reduzidas. ESCLARECIMENTO: Ponto isoelétrico (pI) é o pH em que um aminoácido, polipeptídio ou proteína tem uma carga líquida igual a zero, ou seja, é o pH que designa o equilíbrio entre as car- gas negativas e positivas dos grupamentos iônicos de um aminoácido ou de uma proteína. O ponto isoelétrico das proteínas é infl uenciado pelo número de grupos ácidos e básicos livres, bem como sua posição na molécula. uma carga líquida igual a zero, ou seja, é o pH que designa o equilíbrio entre as car-uma carga líquida igual a zero, ou seja, é o pH que designa o equilíbrio entre as car- Ponto isoelétrico (pI) é o pH em que um aminoácido, polipeptídio ou proteína tem uma carga líquida igual a zero, ou seja, é o pH que designa o equilíbrio entre as car- gas negativas e positivas dos grupamentos iônicos de um aminoácido ou de uma proteína. O ponto isoelétrico das proteínas é infl uenciado pelo número de grupos Ponto isoelétrico (pI) é o pH em que um aminoácido, polipeptídio ou proteína tem Ponto isoelétrico (pI) é o pH em que um aminoácido, polipeptídio ou proteína tem Ponto isoelétrico (pI) é o pH em que um aminoácido, polipeptídio ou proteína tem Ponto isoelétrico (pI) é o pH em que um aminoácido, polipeptídio ou proteína tem Ponto isoelétrico (pI) é o pH em que um aminoácido, polipeptídio ou proteína tem uma carga líquida igual a zero, ou seja, é o pH que designa o equilíbrio entre as car- gas negativas e positivas dos grupamentos iônicos de um aminoácido ou de uma uma carga líquida igual a zero, ou seja, é o pH que designa o equilíbrio entre as car-uma carga líquida igual a zero, ou seja, é o pH que designa o equilíbrio entre as car- gas negativas e positivas dos grupamentos iônicos de um aminoácido ou de uma gas negativas e positivas dos grupamentos iônicos de um aminoácido ou de uma gas negativas e positivas dos grupamentos iônicos de um aminoácido ou de uma proteína. O ponto isoelétrico das proteínas é infl uenciado pelo número de grupos gas negativas e positivas dos grupamentos iônicos de um aminoácido ou de uma proteína. O ponto isoelétrico das proteínas é infl uenciado pelo número de grupos proteína. O ponto isoelétrico das proteínas é infl uenciado pelo número de grupos proteína. O ponto isoelétrico das proteínas é infl uenciado pelo número de grupos BROMATOLOGIA 144 Uso de enzimas em alimentos6.4 Enzimas são proteínas que funcionam como catalisadores biológicos, facilitando reações químicas sem serem alteradas no processo. Estruturalmente possuem um centro ativo (deno- minado apoenzima) e, em alguns casos, um grupo não proteico (denominado coenzima), que unidos denominam-se holoenzima – molécula onde o substrato irá ligar-separa formação do produto (Fig. 5). Figura 5. Ação enzimática. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 02/20/2019. (Adaptado). Substratos Sítio ativo Enzima Complexo enzima-substrato Enzima Produto Modelo chave-fechadura Essas proteínas não apenas quebram substâncias (hidrólise enzimática), mas também as constroem (síntese enzimática), como na síntese de glutamina pela glutamina sintetase e na transformação de um composto em outro, como a produção de glicose pela gliconeogênese, através da enzima alanina aminotransferase, por exemplo. A hidrólise enzimática ocorre na presença de enzimas que atuam como catalisadores, aumentando a velocidade das reações ao diminuírem sua energia de ativação, que é a energia necessária para início da reação. Além de serem catalisadores altamente potentes, as enzimas também possuem uma notá- vel especifi cidade, catalisando a conversão de apenas um tipo, classe ou grupo de moléculas de substratos em produtos. Por exemplo, a fosfatase alcalina pode remover um grupo fosfato de grande variedade de substratos, enquanto outras enzimas demonstram uma especifi ci- dade muito maior, descrita como uma especifi cação absoluta – como, por exemplo, a glicose oxidase, enzima que mostra uma especifi cidade quase que total para o substrato β-D-glicose e BROMATOLOGIA 145 praticamente nenhuma atividade com outros monossacarídeos. Veremos adiante que essa es- pecificidade é de suma importância em muitas análises que medem um substrato específico. As principais aplicações de enzimas no setor alimentício são na produção de álcool e deri- vados, vinicultura, amidos e açúcares, laticínios e derivados, panificação, biscoitaria e sucos de fruta. Quadro 4. Enzimas mais usadas pela indústria de alimentos Enzimas Substrato Aplicação industrial Carboidrases Amilase Amido Panificação Pectinase Pectina Clarificação de sucos Celulases Celulose Preparo do malte da cerveja Lactase Lactose Elaboração de produtos com redução total ou parcial de lactose Invertase Sacarose Produção de açúcar invertido Proteases Papaína/Bromelina Proteínas Amaciamento de carne Renina Proteínas Produção de queijos Lipases Lipase de Rhizopus sp. Triglicerídeos Elaboração de óleos e gorduras estruturadas Oxidorredutases Catalase Peróxido de hidrogênio Parâmetro de qualidade na indústria do leite Lipoxigenase Ácidos graxos Branqueamento de farinha de trigo Outro fator importante sobre as enzimas é que o aumento de soluto livre propicia a eleva- ção da atividade enzimática – em especial de lipases, que continuam em atividade mesmo sob baixa temperatura. A liberação de ácidos graxos livres da carne pode sofrer rancificação, de forma mais rápida do que lipídios não hidrolisados. Essas alterações provenientes do trata- mento térmico, atreladas a fatores como espécie do animal, sua alimentação, idade e teor de glicogênio prévio ao abate, podem comprometer a qualidade sensorial do produto alimentício, com perda de valor comercial (ainda que o valor proteico não sofra grandes modificações). BROMATOLOGIA 146 Poder catalítico das enzimas6.4.1 As enzimas podem acelerar reações na ordem de milhões de vezes. Esse alto poder ca- talítico vem da energia livre liberada na formação de ligações fracas quando da interação enzima-substrato, tornando possível a catalisação de um um conjunto de reações específi cas e evitar reações competidoras, podendo ser ativadas ou inibidas. A grande atividade catalítica das enzimas é melhor expressa pela constante de velocidade kcat, que é chamada de taxa de rotatividade, frequência de rotatividade ou número de rota- tividade. Esta constante representa o número de moléculas de substrato que podem ser con- vertidas em produto por uma única molécula enzimática por unidade de tempo, geralmente por minuto ou por segundo. As reações enzimáticas podem ser inibidas de forma reversível ou irreversível. Na forma reversível, a inibição pode ser competitiva (inibidor forma com a enzima o complexo enzi- ma-inibidor), não competitiva (um inibidor não competitivo pode se combinar com a enzima livre ou com o complexo enzima-substrato, interferindo na ação de ambos) e incompetitiva (inibidor se combina com complexo enzima-substrato, formando um complexo inativo que não gera produtos). Infl uência ambiental na atividade enzimática6.4.2 A atividade enzimática é infl uenciada principalmente pela temperatura, pH e tempo, ha- vendo necessidade de se quantifi car concentração de enzima e de substrato como fatores limitantes ao desenvolvimento da reação. A relação de afi nidade entre enzima e substrato será determinada pelo km da reação. Temperatura: Assim como em reações químicas, o aumento de temperatura acelera rea- ções enzimáticas; a cada 10 °C a velocidade de reação se duplica. Entretanto, a velocidade da reação possui um limite de aumento. Ao chegar a uma dada temperatura, a velocidade declina rapidamente, mesmo com aumento constante de temperatura. Isso ocorre porque temperaturas elevadas causam desnaturação da estrutura tridimensional, o que rompe a enzima, impossibilitando-a de formar o complexo enzima-substrato. Pode-se dizer que a velocidade de reação aumenta ou diminui por um fator de 2 a cada variação de 10 graus centígrados na faixa de 10° a 70 °C. A velocidade de reação é importante em produtos de panifi cação pois, assim que o pão entra no forno, a temperatura no seu in- terior é menor que na parte de fora. Assim, as enzimas agem no açúcar com grande rapidez na primeira metade do tempo de cocção, sendo destruídas com elevação da temperatura. BROMATOLOGIA 147 A temperatura pode influenciar na atividade da enzima, uma vez que temperaturas baixas diminuem a velocidade de atuação, sem desnaturar; enquanto as altas temperaturas desna- turam a enzima, fazendo com que ela não atue sobre o substrato do alimento, o que pode ser desejável ou não. A enzima polifenol-oxidase em frutas e vegetais, na presença de O2, formam compostos de coloração escuras (quinonas) que tornam o alimento menos aceitável ao consu- midor. Além disso, a supressão de oxigênio e a inativação enzimática pelo calor são meios de prevenir o acontecimento da reação. pH: As enzimas possuem valores de atividade ótimos em diferentes níveis de pH, de acordo com a especificidade de cada um. Há, para isso, sua ativação em uma estreita faixa de pH. O Gráfico 1 apresenta a curva do efeito do pH na atividade enzimática, em que é possível verifi- car a melhor atuação em pH 7,5, ponto máximo da curva. Gráfico 1. Influência do pH sobre atividade enzimática 1.0 0.8 0.6 0.4 A ti vi da de pH ótimo pH 0.2 0.0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Fonte: ALMEIDA et al., 2008. (Adaptado). Tempo: A atividade enzimática é influenciada diretamente pela ação do tempo. Quanto maior o tempo de contato da enzima com o substrato, maior quantidade de produtos serão produzidos enquanto houver substrato (fator limitante) BROMATOLOGIA 148 Atividades enzimáticas relacionadas à qualidade da cor dos alimentos 6.4.3 A cor é um dos atributos de qualidade mais importantes em alimentos, já que o consu- midor escolhe e compra alimentos pela aparência. O uso de matéria-prima de qualidade e técnicas que preservem as características do produto em seu estado fresco auxiliam na aceitação sensorial. Alimentos de origem vegetal (como frutas e hortaliças), ao serem processados ou sofre- rem algum distúrbio, como descascamento, corte ou amassamento, sofrem ação das enzi- mas polifenoloxidases que reagem com os substratos, compostos fenólicos do alimento (mo- no-fenol e o-difenol), na presença de oxigênio. A partir desta reação são geradas moléculas de quinonas que, ao serem polimerizadas, formam pigmentos escuros insolúveis denomina- dos melaninas. Enzimas polifenoloxidases (PFO) também podem ser denominadas de catecolase, tiro- sinase ou polifenolase. Possuem cobre como grupo prostético, ocorrendo principalmente em vegetais, mas também em mamíferose em crustáceos, como o caranguejo, lagosta e camarão. Em alguns produtos, a pigmentação escura pode fazer parte dos atributos sensoriais de- sejáveis, como café, cacau, chocolate, ameixa seca, uva-passa e chá preto. Em outros, afeta negativamente a aparência e sabor do produto, comprometendo seu valor nutricional, além de diminuir a vida de prateleira, como, por exemplo, frutas que sofreram danos físicos e vi- tamina de banana escurecida. Pode-se evitar a ação enzimática através de: calor, como branqueamento e pasteurização dos alimentos; supressão de oxigênio, pelo uso de embalagens à vácuo e atmosfera modi- fi cada pela adição de nitrogênio; adição de substâncias redutoras, como ácido ascórbico, ácido cítrico, sulfi tos e tióis; redução de pH do meio; e adição de agentes quelantes, como o EDTA para inativação enzimática. Atividades enzimáticas relacionadas ao sabor e à textura dos alimentos 6.4.4 Alguns alimentos vegetais podem ter sua textura melhorada por meio do uso de enzi- mas pécticas, como celulases, hemicelulases e pectinases, de forma a elevar o padrão de qualidade de alimentos. Um exemplo de uso de enzimas na melhora da textura é durante o processamento de palmito, onde se pode melhorar a qualidade do produto final, que BROMATOLOGIA 149 Proposta de Atividade Agora é a hora de pôr em prática tudo o que você aprendeu neste capítulo! Elabore um resumo crítico destacando as principais ideias abordadas ao longo do capítulo. Para a ela- boração do resumo crítico, defina um tema central, escolha quatro palavras-chave, contex- tualize o assunto que será discutido, analise criticamente e conclua com aplicações práticas. Ao produzir seu resumo crítico, considere as leituras básicas e complementares realizadas. Recapitulando Neste capítulo vimos que as proteínas estão em constante síntese e degradação, e para que esse processo ocorra de forma eficiente, a dieta deve suprir aminoácidos essenciais, por meio de proteínas de alta qualidade ou misturas de alimentos com proteína de baixo valor biológico, mas complementares, para que não haja limitação da síntese proteica. Em alimentos, alterações físicas, químicas e nutricionais das proteínas durante o processamento podem diminuir seu valor nutri- cional, mas também promover modificações sensoriais, agregando qualidade e valor comercial. Na pergunta norteadora, foi abordada a relação da estrutura com a função biológica de uma proteína. As propriedades funcionais das proteínas dependem da estrutura tridimensio- nal que ela apresenta. Um exemplo é o processo da visão humana, que está baseada no pro- cesso de isomerização cis-trans e mudança conformacional. A retina contém uma proteína fotorreceptora denominada rodopsina, constituída por uma molécula cis-11-retinal. Quando a rodopsina se combina com a opsina e é atingida por fótons de luz, ocorre transformação da estrutura cis em trans, e devido a essa mudança estrutural há emissão de um sinal elétrico transportado pelo nervo óptico ao cérebro. Simultaneamente, as proteínas se dissociam, e o isômero livre é convertido em cis-11-retinal, retroalimentando o ciclo. Na primeira pausa para refletir, questionou-se a respeito da desnaturação proteica. A des- naturação proteica consiste na alteração conformacional de uma proteína (estrutura tridimen- é rico nas fibras celulose, hemicelulose e lignina, aplicando enzimas que atuem seleti- vamente sobre esses substratos nos pedaços rijos e fibrosos, para que as partes duras não sejam descartadas nem incorporadas deliberadamente, de forma a incrementar o rendimento do processo. A atividade enzimática poder ser útil na construção de sabores nos alimentos – por exem- plo, a adição de proteases (consideradas um aditivo alimentar) pode hidrolisar proteínas, aumentando sua digestibilidade, além de potencializar sabor. BROMATOLOGIA 150 sional) através de condições físicas ou químicas, como alteração de pH do meio e aquecimento, que leva a proteína a desenovelar-se até a estrutura primária, perdendo sua função biológica. A desnaturação proteica é importante e desejável em determinados alimentos (por exemplo, carnes, ovos e leguminosas), pois afetam propriedades funcionais das proteínas, tais como a solubilidade, a capacidade de reter água, a viscosidade e a gelificação, melhorando digestibili- dade e palatabilidade. Na segunda pausa, refletiu-se sobre teoria do aminoácido limitante, que é uma forma de descrever e contextualizar um aminoácido limitante, imaginando a proteína como um barril e suas tábuas de diferentes comprimentos – os aminoácidos. Assim, a quantidade de água que poderá ser armazenada no barril será limitada pela tábua menor. Quando aumentamos o tamanho das tábuas menores (aminoácido limitante) ou diminuímos as tábuas maiores (ami- noácidos excedentes à exigência), elevamos a eficiência do barril em armazenar água (eleva-se a eficiência das proteínas no crescimento, produção e demais necessidades). BROMATOLOGIA 151 Referências bibliográficas ALMEIDA, V. V. et al. Catalisando a hidrólise da ureia em urina. Química Nova na Escola, [s.l.], n. 28, maio 2008. BELLÓ, R. M.; SOUZA, R. B.; TERRA, M. F. Alimentos: métodos físicos e químicos de análise. Porto Alegre: Ed. da Universidade/UFRGS, 2002. BOBBIO, P. A.; BOBBIO, F. O. Química do processamento de alimentos. 2. ed. São Paulo: Varela, 1992. CECCHI, H. M. Fundamentos teóricos e práticos em análise de alimentos. 5. ed. Campi- nas: Editora da Unicamp, 2013. DOMORADAN, S. Química de alimentos de Fennema. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2019. KOBLITZ, M. G. B. Bioquímica de alimentos: teoria e aplicações práticas. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 4. ed. São Paulo: Sar- vier, 2006. PACHECO, M. T. B. et al. Propriedades funcionais de hidrolisados obtidos a partir de con- centrados proteicos de soro de leite. Ciência e Tecnologia de Alimentos, [s.l.], v. 25, n. 2, p. 333-338, jun. 2005. RIBEIRO, E. P.; SERAVALLI, E. A. G. Química de alimentos. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2007. SILVA, P. S. Bioquímica dos alimentos. Porto Alegre: SAGAH, 2018. WHITNEY, E.; ROLFES, S. R. Nutrição 1: entendendo os nutrientes. Tradução da 10. ed. nor- te-americana. São Paulo: Cengage Learning, 2008. BROMATOLOGIA 152 Objetivos do capítulo Compreender as propriedades dos lipídeos e suas implicações durante o preparo de alimentos; Identifi car as principais reações de deterioração que os lipídeos podem sofrer durante o processamento e armazenamento dos alimentos; Conhecer as diferentes maneiras de se obter os lipídeos. INTRODUÇÃO • Defi nição • Principais componentes dos lipídeos • Propriedades físico-químicas • Lipídeos de alimentos e saúde FUNCIONALIDADE DOS LIPÍDEOS EM ALIMENTOS • Textura • Aparência • Sabor DETERIORAÇÃO DOS LIPÍDEOS • Reações hidrolíticas • Reações de oxidação • Fatores que infl uenciam a velocidade de oxidação • Métodos analíticos para a determinação da oxidação de lipídeos PROCESSAMENTO DE LIPÍDEOS • Refi no de lipídeos • Alterações do conteúdo de gordura TÓPICOS DE ESTUDO Por: Ana Paula Bernardes BROMATOLOGIA 153 Os lipídeos são fontes energéticas essenciais para nossa saúde. Eles nos fornecem 9 kcal/g e, junto com os carboidratos e as proteínas, formam o grupo dos macronutrientes, ele- mentos que precisamos ingerir em maior quantidade para manter nossa saúde. Esses elementos possuem diversas características que podem trazer benefícios à saúde, como o aumento do colesterol HDL, a absorção de vitaminas lipossolúveis e a síntese de hor- mônios, ou malefícios, como o aumento do colesterol LDL e VLDL, e problemas cardio- vasculares. Diante desse cenário, surge o seguinte questionamento: quais alimentos fontes de lipí- deos seriam mais recomendados para que um paciente colocasse em sua dieta diaria- mente, e quais seriam indicados para que ele evitasse? Contextualizando ocenário BROMATOLOGIA 154 Introdução7.1 O interesse pelo estudo dos lipídeos surgiu no século XIX, estando inicialmente relacionado às doenças causadas em seres humanos por este macronutriente. Com o avanço dos estudos, descobriu-se que esses elementos são insolúveis em água e, por esse motivo, precisam de lipoproteínas para transportar os lipídeos ao longo da corrente sanguínea. Defi nição7.1.1 Os lipídeos são formados por grupos de ácidos graxos carboxílicos com longas cadeias não ramifi cadas, formadas por uma quantidade de átomos de carbono que estão unidos por liga- ções simples ou duplas. Podemos encontrar os lipídeos sob a forma de óleos, ceras, esteroides e sabões. No organismo humano os lipídeos são armazenados sob a forma de triglicérides, que são moléculas de triésteres de ácidos graxos unidos a um álcool ou glicerol. CURIOSIDADE: Os lipídeos só despertaram a curiosidade dos cientistas quando se descobriu que placas de ateroma poderiam se formar nos seres humanos. Os pesquisadores ligaram isso à ingestão excessiva de gorduras, e, em 1847, começaram a estudar esse fenômeno para verifi car se suas impressões realmente tinham fundamento. placas de ateroma poderiam se formar nos seres humanos. Os pesquisadores Os lipídeos só despertaram a curiosidade dos cientistas quando se descobriu que placas de ateroma poderiam se formar nos seres humanos. Os pesquisadores placas de ateroma poderiam se formar nos seres humanos. Os pesquisadores ligaram isso à ingestão excessiva de gorduras, e, em 1847, começaram a estudar esse fenômeno para verifi car se suas impressões realmente tinham fundamento. Os lipídeos só despertaram a curiosidade dos cientistas quando se descobriu que placas de ateroma poderiam se formar nos seres humanos. Os pesquisadores Os lipídeos só despertaram a curiosidade dos cientistas quando se descobriu que placas de ateroma poderiam se formar nos seres humanos. Os pesquisadores ligaram isso à ingestão excessiva de gorduras, e, em 1847, começaram a estudar Os lipídeos só despertaram a curiosidade dos cientistas quando se descobriu que placas de ateroma poderiam se formar nos seres humanos. Os pesquisadores H H H H H H H H H 1 glicerol + 3 ácido graxo 1 óleo + 3 H2O H C COH O + O O O OH O OH O HO HO+ HO C O O O C C C15H31 C15H31 C15H31 C15H31 H2O H2O H2O C15H31 C15H31 C C C C CC C Figura 1. Síntese de triglicerídeos. BROMATOLOGIA 155 Os lipídeos se diferenciam por suas propriedades químicas e físicas. No entanto, possuem, como semelhança, o fato de todos serem solúveis em solventes orgânicos e insolúveis em água. As principais funções exercidas pelos lipídeos são: • Combustível energético no corpo humano, armazenado principalmente em jejum (95% está na forma de triglicerídeos); • Proteção mecânica dos ossos e órgãos, auxiliando na manutenção da temperatura corpórea; • Síntese de estrutura celular (como a membrana celular, por exemplo); • Síntese de hormônios; • Transporte de vitaminas lipossolúveis; • Mediação de respostas imunes dentro e fora da célula; • Participação no processo infl amatório e estresse oxidativo. Os lipídeos raramente são encontrados livres na natureza. Geralmente estão ligados, atra- vés de seu grupo principal de ácido carboxílico hidrofílico, a outras moléculas. Principais componentes dos lipídeos7.1.2 Os componentes dos lipídeos são divididos em: simples, compostos e derivados. • Lipídeos simples – ácidos graxos, gorduras neutrais: ésteres de ácidos com glicerol, mono- glicerídeos, diglicerídeos e triglicerídeos. Ceras representadas por ésteres e ésteres de esterol. • Lipídeos compostos – fosfolipídeos: compostos de ácidos graxos e base nitrogenada; gli- colipídeos: formados por ácidos graxos, monossacarídeos e base nitrogenada; lipoproteínas: partículas de lipídeos e proteína. • Lipídeos derivados – os lipídeos derivados são compostos por álcoois, esteróis e hidro- carbonetos. Propriedades físico-químicas7.1.3 Em relação às propriedades físicas, os lipídeos possuem estruturas cuja classifi cação pode ser de caráter anfi pático – lipídeos que têm uma parte que atrai a água (hidrofílica) e outra que a repele (hidrofóbica). Temos também o ponto de fusão, que depende da quantidade de carbonos presentes na cadeia e do número de dupla ligações que essa cadeia vai ter. Assim, quanto maior for o ponto de fusão, maior será a quantidade de energia para fazer os enlaces. Isso signifi ca que quanto mais insaturações a cadeia de lipídeos tiver, menor será seu ponto de fusão. Por isso, a gordura é sólida em temperatura ambiente e o óleo é líquido. BROMATOLOGIA 156 Por sua vez, com relação às propriedades químicas, na reação de esterifi cação, o ácido carboxilíco reage com um álcool e produz éster e água. Na saponifi cação, também chamada de hidrólise alcalina, dá-se o processo de reação que ocorre quando um éster que está em solução aquosa de base inorgânica origina um sal orgânico e álcool. Lipídeos de alimentos e saúde7.1.4 Os ácidos graxos saturados são formados por uma cadeia hidrocarbonada saturada, ou seja, todas as valências de carbono estão ligadas a átomos de hidrogênio somente com liga- ções simples, sem dupla ligação. Figura 2. Ácido graxo saturado. H H H H H H H H H H C C C C C O= Exemplos de ácidos graxos saturados são palmítico, butírico, láurico, cáprico e esteárico. As fontes alimentares são alimentos de origem animal (como leite e derivados, banha, touci- nho etc.) e óleo de coco. Os ácidos graxos insaturados são monocarboxílicos formados por uma cadeia hidrocar- bonada, com uma ou mais duplas ligações entre os carbonos. Quando há uma dupla ligação, é chamado de monoinsaturado; se há duas ou mais duplas ligações, é conhecido como po- li-insaturado: • Monoinsaturado: Palmitoleico, oleico e eláidico. As fontes alimentares são azeite de oliva, óleos vegetais (girassol, canola), abacate e oleaginosas, como castanhas, nozes e amêndoas. • Poli-insaturado: Linoleico, araquidônico, eicosapentaenoico, docosahexaenoico. As fon- tes alimentares são óleos vegetais (como óleos de algodão), milho, soja e linhaça, além dos peixes e seus óleos. BROMATOLOGIA 157 Figura 3. Ácido graxo insaturado. H H H H H H H H C C C C C O== Os ácidos graxos trans são um tipo de ácido graxo obtido através da hidrogenação dos óleos vegetais líquidos e das gorduras sólidas insaturadas, mais estáveis em temperatura ambiente. O processo de sua formação é caracterizado pela hidrogenação parcial de óleos vegetais, resultando na isomeração. Suas fontes alimentares são as margarinas, os biscoitos recheados e os produtos assados com alto teor de gordura. Os ácidos graxos essenciais são poli-insaturados e, nós, mamíferos, não os sintetizamos, pois não conseguimos inserir duplas ligações nos carbonos n-6, n-3 e n-9. Os n-3 são os ômega 3 alfa-linolênico, com fontes alimentares como pescados, atum, sardinha e arenque. Os n-6 são os ômega 6 linolênico, com fontes alimentares como óleos vegetais em geral, açafrão, milho, soja e algodão. Os n-9 são os ômega 9 oleico, com fontes alimentares como abacate, oleaginosas, canola e azeite de oliva. PAUSA PARA REFLETIR Quais são os exemplos de lipídeos que podemos citar como boas fontes para obter os ácidos graxos essenciais? Processamento de lipídeos7.2 Os lipídeos podem ser processados a frio ou a quente. O processamento a frio ocorre através do uso de pressão e de solventes. É feito em plantas e em oleaginosas, sendo que nessas, pode ocorrer a combinação da pressão com o solvente. Por sua vez, o processamen- to a quente ocorre através de tratamento térmico e pode ser empregado em plantas e ani- mais. Os dois processamentos têm por objetivo liberar os trigliceróis contidos nas plantas, oleaginosas ou animais. BROMATOLOGIA 158 Refi no de lipídeos7.2.1 Embora nem todos os seres consigam acumular lipídeos, várias espécies de vegetais e ani- maispossuem tecidos que armazenam as gorduras. Como exemplo desses tecidos, temos os ossos e a pele nos animais e polpas e sementes nos vegetais. Outras espécies de microrganis- mos, como as algas e os fungos, também possuem organelas para armazenar as gorduras ou óleos. Como temos uma diversidade de tecidos que armazenam as substâncias graxas, não temos apenas um processo de extração dessa gordura, mas vários processos que serão apli- cados de acordo com o tipo de tecido que se quer extrair a gordura ou óleo. O refi no é um conjunto de processos que visam a transformar os óleos brutos em comes- tíveis, melhorando, assim, a aparência, sabor e textura, e removendo as impurezas. Mesmo com algumas técnicas de extração disponíveis, temos duas técnicas que são básicas para se extrair o óleo ou gordura de algum tecido, seja ele vegetal ou animal: a prensagem mecânica e a extração por solvente ou autoclavagem. Geralmente, após esses processos, os óleos ou gor- duras extraídos passam por uma purifi cação para ajustar as suas propriedades físicoquímicas. Prensagem mecânica Esse é um dos processos mais antigos para se extrair óleos e gorduras. Ele visa à separação dos lipídeos e dos sólidos, perdendo o mínimo possível da gordura para a torta gerada após a ex- tração. Antes do processo de prensagem mecânica se iniciar, é necessário a aplicação de pré-tra- tamentos, como tirar a polpa e reduzir o tamanho, através de aquecimento dos vegetais, para aumentar o rendimento da operação. A extração é realizada por prensas contínuas onde o grão ou fruto entrará por parafusos do tipo rosca que irão comprimi-los e encaminhá-los para a fren- te. Na saída do equipamento de extração haverá um cone, que pode ser regulado para sair mais ou menos óleo (este processo vai determinar a pressão que o aparelho irá continuar o trabalho). Ao fi nal deste processo, fi cam dois subprodutos: a torta, que é constituída por uma parte só- lida, resultado da prensagem, e o óleo ou gordura brutos, ambos enviados para outras etapas, como a extração por solvente (no caso da torta), já que neste composto ainda há resíduo de óleo, e o óleo ou gordura extraídos serão enviados para o processo de fi ltragem para purifi cação. É importante esclarecer que esses óleos estão prontos para consumo logo após a pren- sagem, mas geralmente passam pelo processo de fi ltragem para remover partículas sólidas. Nesta etapa, ocorre a obtenção dos óleos virgens e extravirgens. A diferença entre os dois tipos de óleos está na acidez apresentada, a qual sofre infl uência da temperatura usada na extração dos óleos. A acidez fi nal deve ser expressa em ácido oléico não superior a 0,5 g por 100 g de azeite de oliva refi nado, e 1,5 g por 100 g da mistura de azeite de oliva refi nado mais o azeite extra. BROMATOLOGIA 159 Extração por solvente Alguns grãos, como o de soja e algodão, apresentam pouco óleo – menos de 20% do peso que o grão apresenta. Nestes casos, não é aplicada a prensagem mecânica e sim a extração por solvente. Os grãos são torrados e moídos para que o solvente possa penetrar com mais facilidade e retirar o óleo. O solvente mais usado neste processo é o hexano, por dissolver o óleo com facilidade, sem agir sobre outros compostos do grão. Tem temperatura de ebulição com aproximadamente 70 °C, o que auxilia na redução da decomposição do óleo. Para que o óleo seja solubilizado no solvente, devem ocorrer dois processos: a dissolução pelo simples contato das células desfeitas durante a prensagem (um processo rápido e fácil) e a difusão (processo mais lento, que dependente da mistura do óleo com o solvente, onde o óleo atravessa lentamente as paredes das células intactas que estão semipermeáveis). O óleo que vem do processo de extração por solvente é o óleo bruto que, para ser consu- mido, precisa passar por etapas de refino posteriormente. Refino do óleo bruto O refino dos óleos é realizado para melhorar a aparência, o odor e o sabor do óleo bruto, através de um conjunto de processos. Primeiramente, ocorre a degomagem, que tem por ob- jetivo a remoção de proteínas, substâncias coloidais (misturas com duas fases – sólida, líquida ou gasosa), e fosfatídeos (como a lecitina, por exemplo). Diagrama 1. Degomagem do óleo bruto Óleo bruto Água Borra Misturador Centrífuga Óleo degomado Fosfolipídeos Pigmentos Óleo bruto Metais Fonte: EMBRAPA, 2015. (Adaptado). BROMATOLOGIA 160 Diagrama 2. Neutralização do óleo degomado Após a degomagem, o óleo passa pela neutralização. Nessa etapa, são adicionadas solu- ções aquosas de álcalis, como o hidróxido de sódio ou o carbonato de sódio, para eliminar, do óleo degomado, os ácidos graxos livres e as impurezas (proteínas, ácidos graxos oxidados e produtos resultantes da decomposição de glicerídeos). Fonte: EMBRAPA, 2015. (Adaptado). Ainda que na degomagem seja removida grande parte dos pigmentos que estão no óleo, na neutralização também ocorre um processo branqueador. No entanto, os consumidores exi- gem que o óleo seja quase que incolor, e para isso é necessário o processo de branqueamen- to, que pode ser observado no Diagrama 3. Ácido Álcali Borra Misturador Misturador Centrífuga Centrífuga Secador Óleo degomado Óleo neutro seco F.F.A. Sabões Fosfatídeos Carotenoides Metais pesados Óleo neutro Sabões Fosfatídeos Óleo neutro BROMATOLOGIA 161 Diagrama 3. Processo de branqueamento do óleo Pigmentos Acidez Sabões Peróxidos Aldeídos Fósforo Metais pesados Óleo neutro Secagem Óleo neutro seco Branqueador Filtro Óleo branqueado Argila Vácuo Borra Fonte: EMBRAPA, 2015. (Adaptado). A última etapa do refino é a desodorização, que tem por objetivo remover sabores e odores ruins do óleo. As substâncias removidas são compostos que foram desenvolvidos na armaze- nagem e no processamento dos grãos do óleo, como aldeídos, cetonas, ácidos graxos oxida- dos, produtos de decomposição de proteínas, carotenoides, esteróis, fosfatídeos, entre ou- tros. Também são retiradas outras substâncias, como aquelas presentes no óleo naturalmente (hidrocarbonetos insaturados e ácidos graxos de cadeia curta e média), os ácidos graxos livres e os peróxidos. Hidrogenação A hidrogenação é um processo químico que elimina os grupos funcionais insaturados a partir da adição de átomos de hidrogênio. Esse procedimento tem muitas finalidades. A partir da obtenção da gordura hidrogenada, por exemplo, há a utilização na fabricação de diversos produtos alimentícios, como recheios, coberturas e margarinas. Para que este processo ocorra, são usados três catalisadores: a platina, o paládio e o níquel. Esta reação é um processo que chamamos de heterogêneo, ou seja, não acontece na solução, e sim na superfície das partículas do catalisador sólido. É necessária a presença de catalisado- res para a hidrogenação, já que sem eles essa reação só ocorre em condições bem específicas de temperatura e pressão. BROMATOLOGIA 162 A hidrogenação ocorre em algumas etapas. Na primeira, o hidrogênio é adsorvido na molé- cula do catalisador. Em seguida, o hidrogênio se insere na dupla ligação e o produto saturado se retira da superfície do catalisador. Nota-se, ainda, que esse processamento industrial pode ser realizado em tanques herméticos, empregando o níquel como catalisador e com tempera- turas entre 150 e 220 °C. Outra característica do procedimento na indústria de alimentos é a obtenção de alimentos com diferentes consistências, como margarinas, gorduras e outros alimentos semissólidos que, quando comparados aos óleos vegetais, são mais estáveis à oxidação. Gordura trans A principal fonte de ácidos graxos trans é a hidrogenação parcial de óleos que são utilizados na produção de margarinas e gorduras vegetais. Contudo, os ácidos graxos trans também po- dem resultar do processo de desodorização de óleo vegetal, de frituras ou ainda gerados por bactérias que fazem a isomeração da gordura no estômago dos ruminantes,por exemplo. Para transformar o isômero em trans, é usado um catalisador heterogênio, como o níquel metálico, por exemplo. Após o hidrogênio reagir na superfície do catalisador, são formados os hidretos, que permanecem juntos com as oleofitas; em seguida o hidreto reage com a oleofita, forman- do um radical alquila, que permanece coordenado na superfície. Nesse complexo formado não existe impedimento rotacional, porque todas as ligações são simples, ocorrendo uma rotação que leva a estruturas mais estáveis, depois acontece uma competição entre as duas reações em que o hidreto é eliminado, formando-se agora a olefina na configuração trans. Os ácidos graxos trans podem causar malefícios a nossa saúde, como aumento do risco de doenças cardiovasculares, aumento do LDL colesterol e redução nos níveis de HDL colesterol. Recomenda-se que o consumo humano de gordura trans não passe de 1% do total calórico a ser consumido em um dia, ou seja, se uma pessoa tem como média de consumo calórico pre- conizado de 2.200 kcal/dia ela deve consumir no máximo 2,2 g de gordura trans em um dia, para que não sofra com os malefícios que o excesso de ingestão pode causar. Processos alternativos à hidrogenação Conforme descrito, a gordura trans causa vários efeitos negativos à saúde. Contudo, após determinação da Anvisa, em 2003, para que houvesse divulgação dos teores de gordura trans descritos nos rótulos dos alimentos e sua redução por porção, a indústria de alimentos come- çou a realizar processos alternativos à hidrogenação, como a cristalização fracionada (onde se obtém gorduras com alto grau de saturação) e a interesterificação (onde se obtém gorduras com baixo grau de saturação). A cristalização é um processo onde os triglicerídeos saturados são separados dos insatura- dos pela diferença de temperatura de fusão. A primeira etapa consiste em diminuir a tempe- BROMATOLOGIA 163 ratura do material trocador de calor para que ocorra a cristalização parcial dos triglicerídeos saturados com pontos de fusão mais elevados. Em seguida, a mistura é separada por centri- fugação em fase sólida e líquida. Temos duas frações, oleína e pastosa, filtradas em um filtro- prensa para isolar a oleína da fração sólida, a estearina. Tal processo pode ser feito usando-se óleo puro ou adicionando solvente; o mais usado é o hexano, sendo que este solvente deverá ser removido da oleína. A interesterificação visa à produção de óleos com funções específicas, sendo que este é o principal método de gorduras plásticas. Ela não promove a isomeração das duplas ligações dos ácidos graxos, de tal forma que não afeta a saturação dos mesmos. Ela consiste na reação entre a gordura saturada e um óleo insaturado. A gordura saturada pode ser obtida através de um óleo que foi completamente hidrogenado ou passou pelo processo de cristalização fracio- nada, ou pode, ainda, ser de uma fonte natural – como sebo ou gordura de dendê. Diagrama 4. Passo para interesterificação Fase interesterificada Secagem sob pressão reduzida Inativação do catalisador Os ácidos graxos na interesterificação se manterão inalterados, mas ocorre a redistribui- ção desses ácidos nas moléculas dos triglicerídeos, resultando na modificação deles. Existem dois tipos de interesterificação, a química e a enzimática. Na interesterificação química, utiliza-se um catalisador (o mais comum é o metóxido de sódio), formando-se o gliceratode sódio, que vai reagir com triacilglicerol e formar um catali- sador ativo e o monoacilglicerol como subproduto. Na interesterificação enzimática, bioca- talisadores, como as lipases microbianas, por exemplo, promovem a mudança do grupo acil nas moléculas acilglicerídicas. BROMATOLOGIA 164 Alterações do conteúdo de gordura7.2.2 As alterações em óleos e gorduras ocor- rem em processos de frituras. Na fritura por imersão, por exemplo, podemos ver várias alterações nos óleos e gorduras. Este tipo de fritura possui duas formas de processos: a fritura contínua, onde o alimento é frito em uma etapa em que o óleo é aquecido conti- nuamente (geralmente são utilizados para fri- turas alimentos, como batatas e massas); e a fritura descontínua, onde o óleo ou gordura é aquecido por várias vezes; geralmente é co- mum em frituras caseiras, restaurantes, pastelarias etc. Na fritura contínua, ocorre uma reação de hidrólise com a formação de ácidos graxos livres que alteram as características sensoriais do alimento. Assim, o óleo tem um ponto de fuma- ça que determina a temperatura em que se inicia a degradação. Já na fritura descontínua, ocorrem mais reações: oxidação, hidrólise e polimeração, resultando na produção de várias moléculas e complexos voláteis, como a acroleína (que também pode ocorrer no processo contínuo), que, aliás, é responsável pelo aroma ruim no ambiente. Nesta fase, ainda, há um aumento do ponto de fumaça. As mudanças físicas que ocorrem são a formação de espuma, aumento da viscosidade e escurecimento. A espuma e a viscosidade estão relacionadas com a presença de compostos que são resultado da oxidação do óleo ou gordura, e o escurecimento ocorre pela presença de compostos não polares que derivam dos alimentos que são solubilizados no meio da fritura. As mudanças químicas que ocorrem com os óleos e gorduras durante a fritura são basicamen- te duas: as reações hidrolíticas, que são catalisadas pela ação do calor e da umidade com for- mação de ácidos graxos livres (monoacilglicerol e diacilglicerol), e a auto-oxidação, que é uma reação associada à reação que o oxigênio tem com os ácidos graxos insaturados. Essa reação ocorre em três etapas: na primeira formam-se radicais livres pela retirada de um hidrogênio do carbono da molécula do ácido graxo; na segunda etapa os radicais livres são convertidos em outros radicais, formando peróxidos, hidroperóxidos, hidróxidos e cetonas, que são produtos primários da oxidação e podem se decompor em pedaços pequenos ou fi car na molécula triacilglicerol dimérico e polimérico; e por fi m a combinação de radicais que formam produtos estáveis secundários da oxidação. BROMATOLOGIA 165 À medida que vamos utilizando óleo por várias vezes, as reações de oxidação vão se inten- sificando e a produção de moléculas complexas e compostos voláteis vão produzindo ainda mais odor desagradável. Nesta etapa a fritura está produzindo muita fumaça e, como conse- quência, o alimento tem sua vida de prateleira diminuída, apresentando sabor, aroma e apa- rência desagradáveis, e podendo ter absorvido um excesso de óleo e o centro do alimento não estar totalmente cozido. Como vimos anteriormente, a oxidação dos óleos e gorduras irá gerar vários compostos, como os peróxidos, que vão se transformar em aldeídos, cetonas, epóxidos, dímeros e polí- meros. Com a finalidade de inibir ou retardar a oxidação dos lipídeos, são empregados, prin- cipalmente na indústria de alimentos, compostos químicos como Butil-hidroxianisol (BHA), Butil-hidroxitolueno (BHT), Propil Galato (PG) e Terc-butil-hidroquinoma (TBHQ), que são antio- xidantes sintéticos. Esses antioxidantes doarão um próton a um radical livre e, com isso, ocor- rerá a regeneração da molécula do acilglicerol, interrompendo a oxidação por radicais livres. Cada um desses compostos químicos utilizados como antioxidantes funcionam melhor para um tipo de óleo ou gordura. O TBHQ é excelente e mais eficaz em óleos vegetais; o BHA é efetivo para gordura animal, mas o anterior também funciona bem nesse tipo de lipídeo. O BHT ou o PG também se mostram bons para óleos vegetais. Para avaliar a qualidade de óleos e gorduras, existem vários métodos que podem ser utili- zados. Dentre eles, há destaque para a determinação de CPT (compostos polares totais), com a medição, por um equipamento, da variação de temperatura do óleo de 40 a 200 °C. Este mé- todo de análise é muito reconhecido e confiável, e monitora o grau de degradação de óleos e gordurasusados em frituras. O teor de CPT máximo aceitável é de 25%. Outro método é a cro- matografia a gás, técnica oficial e internacionalmente conhecida para determinação dos CPT. Outros métodos também usados são a de- tecção condutométrica em EC, a Ressonân- cia Magnética Nuclear (RMN), o Fri-Check, que é um sistema rápido, caracterizado por analisar simultaneamente três medidas físi- cas (viscosidade, densidade e tensão super- ficial), os Testo 265 e 270, instrumentos que medem o CP direto no óleo, e o Oil Test, que é um teste colorimétrico rápido para monito- rar a qualidade de óleos e gorduras. Existem resoluções que regulamentam a temperatura ideal para frituras. A RDC n. 216 defi- ne que os óleos e gorduras submetidos a frituras não devem passar de 200 °C, e a RDC n. 270 BROMATOLOGIA 166 Funcionalidade dos lipídeos em alimentos7.3 Entre as diversas funcionalidades dos lipídeos, como a manutenção da temperatura corpó- rea, a proteção dos órgãos e a produção de energia (em conjunto com os carboidratos), sabe-se que eles possuem outros pontos positivos, como melhorar a textura, a aparência e o sabor dos alimentos. Textura7.3.1 Nos alimentos, os lipídeos conferem uma textura agradável, geralmente de crocância ou de homogeneidade a alimentos pastosos e cremosos. Contribui para a leveza de mas- sas e sorvetes. Aparência7.3.2 A aparência dos alimentos com lipídeos é mais atrativa. As gorduras têm a capacidade de deixar os alimentos mais homogêneos com uma aparência mais uniforme, além de dar brilho. DICA: Para saber um pouco mais sobre as características presentes na composição dos alimentos, leia o livro Química de alimentos de Fennema, de Damodaran, Parkin e Fennema (2014). Para saber um pouco mais sobre as características presentes na composição dos , de Damodaran, Parkin e Para saber um pouco mais sobre as características presentes na composição dos Para saber um pouco mais sobre as características presentes na composição dos Para saber um pouco mais sobre as características presentes na composição dos , de Damodaran, Parkin e PAUSA PARA REFLETIR Qual é o tipo de óleo mais indicado para fazer batata frita? regulamenta os padrões para se identifi car a qualidade dos óleos e gorduras vegetais quanto à acidez e índice de peróxidos no geral, mas não pode ser utilizada para óleos ou gorduras de frituras. A Anvisa, em 2004, criou uma norma de descarte de óleo utilizado em frituras. Esta norma estabelece que a quantidade de ácidos graxos livres não pode ser superior a 0,9%; o teor de CPT não pode ultrapassar 25%; e os valores de ácido linolênico, presente nas frituras, não ultrapassem o limite de 2,0% (este é um fator crítico que demonstra a estabilidade do óleo e o aparecimento de sabor indesejável no alimento já frito). BROMATOLOGIA 167 Sabor7.3.3 Uma outra função característica dos lipídeos diz respeito à intensifi cação do sabor dos alimentos. Isso ocorre pois eles são capazes de aumentar a palatabilidade de um prato. No entanto, também podem conferir um sabor mais forte de gordura. É o que acontece em ali- mentos como hambúrgueres, pizzas, cachorros-quentes, entre outros (Fig. 4). Deterioração dos lipídeos7.4 A deterioração dos lipídeos ocorre por meio de duas reações: a rancidez hidrolítica e a rancidez oxidativa. A rancidez oxidativa é a principal responsável pela deterioração de alimentos ricos em lipídeos, resultando em alterações na cor, sabor, aroma e até mesmo a consistência do alimento. Reações hidrolíticas7.4.1 As reações hidrolíticas são catalisadas por enzimas, como a lipase, e pela ação do calor e da umidade. O triglicerídeo, quando é hidrolisado, libera glicerol e ácidos graxos livres. Assim, quando ocorrem reações hidrolíticas, o que surge no lugar são compostos de baixo peso mo- lecular que geralmente conferem o mau odor, por exemplo. Em peixes, um alimento muito sensível para esse tipo de reação, as enzimas que realizam a reação são enzimas endógenas em diferentes níveis, dependendo da espécie do peixe, da temperatura, da maturação e do es- tado nutricional. O resultado dessa reação hidrolítica é a lipólise, resultando em ácidos graxos, glicerol, aminas e derivados fosfóricos. Figura 4. Alimentos com alto teor de gordura. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 14/12/2019. BROMATOLOGIA 168 O que acelera as reações hidrolíticas pode ser a água e o calor. Se o alimento for rico em água, deve-se evitar usar a mesma gordura por várias vezes (por exemplo, em frituras de imer- são). Quando o alimento possui ácidos graxos livres e esses são emulsifi cados em água, entre outros problemas, é possível que haja a geração de sabor e odor desagradáveis. As reações hidrolíticas podem ser inibidas pela inativação de enzimas, eliminação da água no lipídeo ou conservação em temperaturas baixas. Reações de oxidação7.4.2 As reações oxidativas podem ocorrer por várias vias. A enzimática, que ocorre através da ação de enzimas lipoxigenases que atuarão sobre os ácidos graxos poliinsaturados, catalisando a adição do oxigênio à cadeia hidrocarbonada poliinsaturada. Como resultado, formam-se peróxidos de hidro- peróxidos com ligações duplas que podem ser responsáveis por diferentes reações de degradação. Temos a foto-oxidação, que é promovida em gorduras insaturadas pela radiação UV na pre- sença de fotossensibilizadores como a clorofi la, ribofl avina, mioglobina, entre outros. Neste processo, ocorre a absorção de energia luminosa que transfere para o oxigênio tripleto 3 O2, gerando o que chamamos de estado singleto. Este oxigênio singleto reage diretamente com as duplas ligações, formando hidroperóxidos diferentes dos que se observam quando não há luz, ou sensibilizadores, e posteriormente vão originar aldeídos, álcoois e hicarbonetos. A auto-oxidação é outro processo de reação oxidativa, uma das principais que acontecem em óleos e gorduras. Está associada à reação do oxigênio com os ácidos graxos insaturados, e ocorre em três etapas: • Iniciação: etapa em que se formam os radicais livres pela retirada de um hidrogênio do carbono alílico da molécula do ácido graxo, sob condições de luz e calor; • Propagação: os radicais livres, na presença do oxigênio atmosférico, resultam em produ- tos primários de oxidação, que são os peróxidos e hidroperóxidos. A estrutura desses produ- tos vai depender dos ácidos graxos presentes; os radicais livres que foram formados irão agir como propagadores da reação e o resultado será um processo autocatalítico; • Término: etapa fi nal em que dois radicais livres se combinam com a formação de produtos secundários da oxidação, obtidos por cisão e rearranjo dos peróxidos (epóxidos, compostos voláteis e não voláteis). Para evitar a auto-oxidação dos óleos e gorduras, é preciso diminuir os fatores que favore- cem a reação. Por exemplo, é necessário proteger o óleo da luz e do calor, já que estes dois fatores são responsáveis pela formação de radicais livres. Além disso, é preciso evitar contato com o oxigênio e bloquear a formação de radicais livres com antioxidantes. BROMATOLOGIA 169 DICA: O livro Gordura sem medo, da jornalista Nina Teicholz, traz uma narrativa muito in- teressante sobre as gorduras, desmistifi cando algumas informações sobre esses macronutrientes. É um livro que vale a pena ler, para que possamos ter outra visão sobre as gorduras na alimentação. , da jornalista Nina Teicholz, traz uma narrativa muito in- teressante sobre as gorduras, desmistifi cando algumas informações sobre esses teressante sobre as gorduras, desmistifi cando algumas informações sobre esses macronutrientes. É um livro que vale a pena ler, para que possamos ter outra visão teressante sobre as gorduras, desmistifi cando algumas informações sobre esses , da jornalista Nina Teicholz, traz uma narrativa muito in- teressante sobre as gorduras, desmistifi cando algumas informações sobre esses teressante sobre as gorduras, desmistifi cando algumas informaçõessobre esses macronutrientes. É um livro que vale a pena ler, para que possamos ter outra visão Fatores que infl uenciam a velocidade de oxidação7.4.3 Alguns fatores podem infl uenciar a velocidade em que ocorrem as reações de oxidação lipídica. Dentre estes, temos: • Ácidos graxos livres: quanto maior a quantidade de ácidos graxos livres, maior a facilidade e aumento da velocidade oxidação. A quantidade de ácidos graxos insaturados também infl uen- cia na velocidade da oxidação, pois quanto mais ácidos graxos insaturados, maior será a veloci- dade de oxidação. As ligações cis são mais oxidáveis que as ligações trans; • Concentração de oxigênio: quanto maior a concentração de oxigênio disponível, maior será a velocidade de oxidação. A área de superfície também infl uencia no aumento da veloci- dade de oxidação, isso pelo tamanho da área que irá proporcionar uma exposição maior ao oxigênio, acelerando a oxidação; • Atividade de água presente nos alimentos: quanto maior a atividade de água, maior será a velocidade de oxidação, porém, também é alta quando a atividade de água é baixa, porque aumenta o contato entre os reagentes. Uma atividade de água intermediária deixa a velocida- de mais lenta e, neste caso, haverá uma diluição melhor dos compostos, difi cultando o aumen- to na velocidade da oxidação. Métodos analíticos para a determinação da oxidação de lipídeos 7.4.4 A determinação de lipídeos nos alimentos é feita, geralmente, por extração com solventes, e o éter é o mais usado. O aparelho comum para essa extração é o soxhlet, que torna o proces- so de extração mais simples. Depois temos métodos que utilizam a evaporação ou destilação do solvente. O resíduo é nosso resultado fi nal, mas não é formado apenas de lipídeos, e sim por todos os compostos que o solvente foi capaz de extrair da amostra. Então, temos ácidos graxos livres, ésteres de ácidos graxos, lecitinas, ceras, carotenoides, clorofi la e outros pigmen- tos, esteróis, fosfatídeos, vitaminas A e D, óleos essenciais, entre outros. Eles estão em quan- BROMATOLOGIA 170 tidades pequenas, não causando impacto significativo no resultado da determinação. Quando a concentração desses compostos se torna maior, a determinação deverá ser feita através do extrato de etéreo; uma extração completa se torna difícil em alimentos com alta concentração de açúcares, proteínas e umidade. Nesses casos, podemos aplicar outros métodos, como o método de Bligh & Dyer ou Folch, que é uma extração com solvente a frio, o método Gerber ou Weibull-Stoldt, uma hidrólise ácida, e uma hidrólise alcalina pelo método de Rose-Gottlieb e Mojonnier. Extração direta em soxhlet Material: aparelho extrator de soxhlet; bateria de aquecimento com refrigerador de bolas; balança analítica; estufa; cartucho de soxhlet ou papel de filtro de 12 cm de diâmetro; balão de fundo chato com boca esmerilhada de 250 a 300 ml; lã desengordurada; algodão; espátula; e dessecador com sílica gel. Reagente: O único reagente que será usado é o éter etílico. Procedimento: Devemos pesar de 2 a 5 g de amostra em um papel-filtro e amarrar com fio de lã previamente desengordurado. Para amostras líquidas, pipete a gramagem desejada em filtro de papel duplo e coloque na estufa a 105° C por uma hora. Em segui- da, transfira o cartucho ou papel-filtro amarrado para o soxhlet, acople, ao extrator, um balão de fundo chato previamente tarado na estufa a 105° C, para retirar a umidade. Adicione o éter até o meio do soxhlet, mantenha sob aquecimento em chapa elétrica; a extração deve ser contínua de oito horas (4 a 5 gotas por segundo) a 16 horas (2 a 3 gotas por segundo). Após esse período, retire o cartucho ou papel-filtro amarrado, destile o éter e transfira o balão com resíduo extraído para a estufa a 105° C.Deixe na estufa por uma hora e depois resfrie no dessecador até a temperatura ambiente, pese e coloque novamente na estufa por mais 30 minutos, retire da estufa e coloque no dessecador para esfriar até atingir temperatura ambiente, pese novamente e repita este procedimento até o peso constante. Cálculo: 100 · n P = lipídeos ou extrato estéreo por cento m/m N = n. de gramas de lipídeos P = n. de gramas da amostra Observação: Para alimentos que contenham alta proporção de carboidratos, pese a amos- tra sob papel de filtro e lave com cinco porções de 20 ml de água. Coloque na estufa a 105° C por uma hora para secar e continue com a extração, conforme as instruções. Lipídeos ou extrato etéreo com hidrólise ácida prévia – método A BROMATOLOGIA 171 Material: Aparelho extrator de soxhlet; bateria de aquecimento com refrigerador de bolas; espátula; pinça; balança analítica; estufa; cartucho de soxhlet ou papel de filtro de 12 cm de diâmetro; balão de fundo chato com boca esmerilhada de 250 a 300 ml; frasco Erlenmeyer de 250 ml com boca esmerilhada; condensador longo; vidro de relógio; e papel indicador de pH. Reagentes: éter de petróleo, ácido clorídrico 3 M, areia diatomácea (agente filtrante). Procedimento: Devemos homogeneizar a amostra e depois pesar 10 g, transfira, então, para um Erlenmeyer com boca esmerilhada de 250 ml e adicione o ácido clorídrico 3 M. Acople o Erlenmeyer ao condensador longo sob aquecimento, mantenha por uma hora sob ebulição, deixe esfriar e adicione uma pequena quantidade de areia diatomácea; ela será nosso auxiliar de filtração. Filtre usando duas folhas de papel-filtro, lave o resíduo com água até neutralizar o pH e despreze essa água do filtrado. Leve o papel-filtro com o resíduo para a estufa em um vidro de relógio a 105° C. Depois de seco, use outro filtro de papel para envolver o que está com resíduo e coloque em um extrator de soxhlet. Acople o balão de fundo chato tarado pre- viamente a 105° C na estufa, mantenha sob aquecimento em chapa elétrica por oito horas e retire o cartucho e destile o éter. Transfira o balão de fundo chato para a estufa por uma hora, resfrie em dessecador à temperatura ambiente, pese e repita a operação de aquecimento, colocando na estufa por 30 minutos e depois em um dessecador para que esfrie até a tempe- ratura ambiente. A operação deve ser repetida até o peso constante. Cálculo: 100 · n P = lipídeos ou extrato estéreo por cento m/m N = n. do peso em gramas do lipídeo P = n. de g da amostra usada para a análise Lipídeos ou extrato etéreo com hidrólise ácida prévia – método B Material: Balança analítica; aparelho extrator de soxhlet; bateria de aquecimento com refri- gerador de bolas; chapa elétrica; estufa; espátula; béqueres de 100, 250 e 500 ml; proveta de 100 ml; pérolas de vidro; vidro de relógio; frasco Erlenmeyer de 500 ml; funil de vidro; papel de filtro; cartucho de soxhlet; papel indicador de pH; balão de fundo chato com boca esmerilhada de 300 ml; pinça; e dessecador com sílica gel. Reagentes: Ácido clorídrico; éter de petróleo; solução de nitrato de prata 0,1 M; solução de HCl 4 M (1:2) – dilua 100 ml do ácido clorídrico com 200 ml de água e misture. Procedimento: Em um béquer de 100 ml, pese de 5 a 10 g de amostra. Usando 100 ml de água, transfira para um béquer de 50 ml, adicione cuidadosamente 60 ml de ácido clorídrico e algumas pérolas de vidro. Cubra o béquer com o vidro de relógio, coloque em uma chapa elé- trica e aqueça até a ebulição. Deixe na chapa por 30 minutos, depois adicione 160 ml de água BROMATOLOGIA 172 quente na amostra, lavando o vidro de relógio. Filtre a solução em papel-filtro já umedecido com um pouco de água, lave várias vezes o béquer até perceber que não há mais vestígio de gordura, depois lave o filtro com água quente até que a água da filtragem saia clara. Teste com papel indicador de pH. Em um vidro de relógio, coloque o papel com o resíduo embrulhado a outro filtro de papel e leve a estufa a 105° C para secar. Em seguida, transfira o cartucho seco para um aparelho de soxhlet, acople ao extrator e ao balão de fundo chato previamente taradoa 105° C. Adicione o éter de petróleo para um soxhlet e meio, acople ao resfriador de bolas e mantenha sob aquecimento em chapa por quatro horas. Retire o cartucho e destile o éter, transfira o balão com o resíduo para uma estufa a 105°C. Resfrie em dessecador até a temperatura ambiente, pese e repita a operação de aquecimento colocando na estufa por 30 minutos e resfriando antes de pesar e chegar no peso constante. Cálculo: 100 · n P = lipídeos ou extrato estéreo por cento m/m N = n. de g de lipídeos P = n. de g da amostra Proposta de Atividade Agora é a hora de pôr em prática tudo o que você aprendeu neste capítulo! Elabore uma síntese destacando as principais ideias abordadas ao longo do capítulo. Realizar esta atividade vai te ajudar a fixar o conhecimento e a sanar possíveis dúvidas que ainda tenham restado. Ao produzir sua síntese, considere as leituras básicas e complementares realizadas. Recapitulando Neste capítulo aprendemos muitas coisas sobre os lipídeos nos alimentos, suas funções no corpo humano e as transformações químicas que podem sofrer. Vimos que, por grama consumida, os lipídeos podem nos fornecer 9 kcal. Sendo assim, eles fazem parte dos macro- nutrientes. Os lipídeos têm por função servir de combustível energético para o corpo, sendo armazenado principalmente em jejum. Fazem a proteção mecânica dos ossos e órgãos, auxi- liando a manter a temperatura corpórea. Também estudamos as propriedades físico-químicas dos lipídeos, que são anfipáticos, e descobrimos que existem as três propriedades químicas: a esterificação, a saponificação e a antioxidação. Quando se trata dos lipídeos nos alimentos, vimos que existem algumas diferen- BROMATOLOGIA 173 ças entre eles, como os insaturados presentes nos óleos vegetais, que possuem uma ligação dupla entre os carbonos, e os saturados presentes nas gorduras, que possuem uma ligação simples entre as cadeias de carbono. Conhecemos também os lipídeos trans, que podem ser formados a partir da hidrogenação parcial dos óleos, assim como a legislação brasileira para o uso desse tipo de gordura no país. No caso dos lipídeos essenciais, aprendemos que não os produzimos, mas os obtemos por meio da alimentação, sendo de suma importância para nos- so organismo. Também vimos como os óleos e gorduras são extraídos e refinados para chegar com mais qualidade até o consumidor final. Por fim, estudamos os métodos analíticos mais utilizados nos laboratórios de análise de alimentos para extração de lipídeos, os aparelhos e reagentes utilizados nas análises. Conse- guimos, assim, adquirir bastante conhecimento acerca dos lipídeos. No início do capítulo questionamos sobre quais seriam os alimentos fonte de lipídeos que deveriam ser colocados na dieta e os que deveriam ser evitados pelos pacientes. Aqueles que devemos indicar são abacate, azeite de oliva, sardinha, salmão; e os que devemos pedir que eles evitem são alimentos que contêm gordura hidrogenada, como bolos industrializados, bis- coitos recheados, entre outros. Nesse caso, o primeiro grupo de alimentos são aqueles carac- terizados por serem fontes de ácidos graxos essenciais para o organismo. Em relação à melhor forma de fritura da batata, sabe-se que o melhor óleo é o de soja. Entre todos os óleos que temos hoje no mercado, ele é o que se porta melhor em termos de degra- dação em altas temperaturas. A proposta de atividade pede para que você elabore um resumo do conteúdo do capítulo. Aproveite esta atividade para realizar anotações do que você julgar importante para seu apren- dizado sobre o tema. BROMATOLOGIA 174 Referências bibliográficas ADITIVOS E INGREDIENTES. Lipídios: hidrogenação, interesterificação e fracionamento. Dispo- nível em: <http://www.insumos.com.br/aditivos_e_ingredientes/materias/86.pdf>. Acesso em: 06/09/2019. DAMODARAN, S.; PARKIN, K. L.; FENNEMA, O. R. Química de alimentos de Fen-nema. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2010. DUTRA-DE-OLIVEIRA, J. E.; MARCHINI, J. S. Ciências nutricionais: aprendendo a aprender. 2. ed. São Paulo. Sarvier, 2008. FREIRE, P. C. M.; MANCINI-FILHO, J.; FERREIRA, T. A. P. C. Principais alterações físico-químicas em óleos e gorduras submetidos ao processo de fritura por imersão: regulamentação e efeitos na saúde. Revista de nutrição, [s.l.], v. 26, n. 3, p.353-358, jun. 2013. MARTINS, G. B. C.; MELLO, V. M.; SUAREZ, P. A. Z. Thermal processes in fats and oils. Revista virtual de química, [s.l.], v. 5, n. 1, p.18-25, 2013. RAMALHO, V. C.; JORGE, N. Antioxidantes utilizados em óleos, gorduras e alimentos gorduro- sos. Química nova, [s.l.], v. 29, n. 4, p.755-760, jul. 2006. SILVA, F. A. M.; BORGES, M. F. M.; FERREIRA, M. A. Métodos para avaliação do grau de oxidação lipídica e da capacidade antioxidante. Química nova, [s.l.], v. 22, n. 1, p.94-103, fev. 1999. BROMATOLOGIA 175 Objetivos do capítulo Analisar o papel dos aditivos alimentares; Diferenciar os agentes tóxicos contaminantes diretos e indiretos de alimentos; Extrair e separar corantes naturais presentes nos alimentos. DEFINIÇÃO DE ADITIVO ALIMENTAR • Classes funcionais • Características, propriedades funcionais e toxicologia dos aditivos e coadjuvantes permitidos no Brasil • Coadjuvantes de tecnologia de fabricação FUNDAMENTOS DA TOXICOLOGIA DOS ALIMENTOS • Defi nição • Contaminação dos alimentos durante a produção, transporte, processamento e armazenamento • Detecção de toxinas e contaminantes em alimentos • Intoxicações crônicas e agudas pela ingestão de alimentos. SUBSTÂNCIAS TÓXICAS NATURAL- MENTE PRESENTES OU ADICIONADAS AOS ALIMENTOS • Naturalmente presentes • Adição não intencional • Adição Intencional • Geração de compostos tóxicos durante processamento ou armazenamento IMPORTÂNCIA DO USO DE ADITIVOS EM ALIMENTOS • Usos permitidos e limites estabelecidos pela legislação pertinentes para os aditivos nas diferentes classes de alimentos • Aplicação em alimentos • Legislação • Normas para aprovação de novos aditivos TÓPICOS DE ESTUDOPor: Ana Paula Bernardes BROMATOLOGIA 176 Os aditivos alimentares são ingredientes adicionados intencionalmente aos alimentos, sem objetivo de nutrir, mas com o objetivo de modifi car suas características físicas, quí- micas, biológicas ou sensoriais, durante a fabricação, processamento, preparação, tra- tamento, embalagem, acondicionamento, armazenagem, transporte ou manipulação de um alimento. São muito utilizados nos dias de hoje por sua facilidade em deixar os ali- mentos conservados por mais tempo, melhorar o sabor, entre outras características que agregam aos alimentos em que são empregados. Os benefícios são muitos, mas o uso in- discriminado destes compostos pode causar sérios danos à saúde. Diante desse contexto, perguntamos: por que devemos fi car atentos com o uso dessas substâncias? Contextualizando o cenário BROMATOLOGIA 177 Defi nição de aditivo alimentar8.1 Entende-se por aditivo alimentar qualquer ingrediente que é adicionado a um alimento sem nenhum propósito de nutrir, mas sim com propósito de mudar características físicas, químicas, biológicas e sensoriais durante a confecção deste alimento. Classes funcionais8.1.1 A transição nutricional proporcionou um impulsionamento na fabricação de produtos in- dustrializados e, nesse contexto, os aditivos são imprescindíveis na fabricação de alimentos industrializados. Com a função de conservar, modifi car ou intensifi car o sabor de determina- dos alimentos, eles são os grandes responsáveis pelo avanço ocorrido nos últimos anos na indústria alimentícia. Sem eles, os fast-foods que conhecemos hoje, os lanchinhos de pacote e uma infi nidade de comidas não seriam possíveis. Os aditivos são classifi cados em três grupos diferentes, de acordo com as funções que exercem nos alimentos. Na tecnologia de produção de alimentos temos os estabilizantes, emulsifi cantes, espessantes, agentes de corpo ou massa, gelifi cantes, agentesde fi rmeza, umectantes, antiumectante, melhoradores de farinha, glaceantes e fermentos químicos. Para conservação dos alimentos temos os conservantes, antioxidantes, acidulantes, reguladores de acidez e os sequestrantes. Para melhorar as características sensoriais dos alimentos, te- mos os corantes, edulcorantes, aromatizantes, estabilizadores de cor e realçadores de sabor. Figura 1. Os conservantes nos proporcionam a disponibilidade de alimentos em diversas épocas do ano. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 18/12/2019. BROMATOLOGIA 178 Características, propriedades funcionais e toxicologia dos aditivos e coadjuvantes permitidos no Brasil 8.1.2 A toxicologia dos alimentos é uma ciência que estuda se determinado aditivo é realmente seguro para o consumo humano e qual a quantidade máxima que poderá ser adicionada a um alimento sem causar danos à saúde, não só de quem irá se alimentar com aquele alimento, mas também de quem trabalha na produção do mesmo. Entre os aditivos de tecnologia dos alimentos, os estabilizantes são os que possibilitam características de emulsão e suspensão no alimento, sendo bastante utilizados em doces em conserva, por exemplo. Os emulsifi can- tes têm o papel de manter no alimento as substâncias de modo uniforme; os espessantes irão aumentar a viscosidade no alimento; os agentes de corpo ou massa, como são conhecidos, têm por fi nalidade aumentar o volume dos alimentos; os gelifi cantes são substâncias que pro- porcionam textura ao alimento através da formação de géis; os agentes de fi rmeza conferem a alimentos como frutas e vegetais mais fi rmeza ou crocância e interagem com os agentes ge- lifi cantes; os umectantes são utilizados para auxiliar o alimento a não perder sua umidade; já os antiumectantes são usados para reduzir as características higróscopicas dos alimentos, ou seja, reduzem a capacidade de absorção de água que o alimento pode ter; os melhoradores de farinha são utilizados para deixar as farinhas mais brancas; já os glaceantes são utilizados para conferir brilho à parte externa do alimento e, por fi m, os fermentos químicos são utilizados para aumentar o volume de massas através da liberação de gás. Entre os aditivos responsáveis pela conservação dos alimentos, vamos começar pelos con- servantes. Essas substâncias criam um retardamento nas alterações microbiológicas sofridas pelos alimentos, conservando-os por mais tempo. Os antioxidantes proporcionam um retardo na oxidação do alimento; os acidulantes são usados para intensifi car a acidez do alimento; os reguladores de acidez, por sua vez, são usados para modifi car ou manter o pH dos alimentos; os sequestrantes formam complexos de íons, impedindo que o alimento perca sua estabilida- de e também a oxidação de alimentos ricos em gordura. Quando o objetivo é melhorar as características sensoriais dos alimentos, temos os coran- tes, que têm por fi nalidade recuperar ou intensifi car a cor do alimento em que estão sendo aplicados; os edulcorantes, que são usados com objetivo de deixar o alimento mais doce; os aromatizantes, que conferem sabor ou realçam o sabor já existente no alimento; os estabili- zantes de cor, que mantêm ou recuperam e intensifi cam a cor do alimento. Por fi m, temos os realçadores de sabor, que servem para aumentar o sabor que o alimento já possui. A Tabela 1 apresenta alguns aditivos, sua classe, o INS (Sistema Internacional de Numera- ção de Aditivos Alimentares) e o código de rotulagem. BROMATOLOGIA 179 Tabela 1. Aditivos, classe, INS e rotulagem Classe do aditivo Aditivo INS Código de rotulagem Acidulantes Ácido cítrico Ácido lático Ácido tartárico INS 330 INS 270 INS 334 H. II H. VII H. IX Antioxidantes Butil-hidroxianisol (BHA)Butil-hidroxitolueno (BHT) Não especifi cado A. V A. VI Corantes Corantes artifi ciais Corantes artifi ciais Corantes naturais De acordo com a coloração do corante C. II C. I C. III Espessantes Goma guarGoma Xantana INS 412 INS 415 EP. VII EP. XIII Umectante GlicerolLactato de sódio INS 422 INS 325 U. I U. V DICA: Para saber mais sobre o INS, ou seja, sobre o código de cada aditivo, você pode consultar a tabela de aditivos da Anvisa – Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Lá você encontrará todos os aditivos liberados atualmente no Brasil. Para saber mais sobre o INS, ou seja, sobre o código de cada aditivo, você pode consultar a tabela de aditivos da Anvisa – Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Para saber mais sobre o INS, ou seja, sobre o código de cada aditivo, você pode Para saber mais sobre o INS, ou seja, sobre o código de cada aditivo, você pode Para saber mais sobre o INS, ou seja, sobre o código de cada aditivo, você pode consultar a tabela de aditivos da Anvisa – Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Coadjuvantes de tecnologia de fabricação8.1.3 Segundo a Anvisa (BRASIL, 1997): os coadjuvantes de tecnologia de alimentos são todas as substâncias que, com exce- ção dos equipamentos e utensílios usados na fabricação ou conservação de determi- nado alimento, não podem ser consumidos sozinhos como ingredientes alimentares e que são empregados de modo intencional para elaborar matérias-primas, alimen- tos ou seus ingredientes para obtenção de alguma fi nalidade tecnológica durante o tratamento ou fabricação do alimento. A seguir, temos alguns coadjuvantes de tecnologia de fabricação: • agentes de clarifi cação e fi ltração: têm como objetivo clarifi car e fi ltrar o alimento, auxi- liando na remoção de impurezas na hora da fi ltração. Exemplo: caseína, fi tato de cálcio, gela- tina e carvão ativo; • agentes de coagulação: são utilizados para facilitar a separação de substâncias e promo- ver a coagulação. Temos como exemplos os sulfatos de alumínio e ferroso e cloreto de ferro; • agentes de controle microbiológico: são utilizados para controlar ou inibir a multiplica- ção de microrganismos. Os exemplos são o ácido sulfúrico e dióxido e seus sais; Fonte: BRASIL, 2018. BROMATOLOGIA 180 • agentes de fl oculação: têm por objetivo facilitar a separação de outras substâncias do meio; • agentes com suporte para imobilização de enzimas: são usados para atuar imobilizan- do enzimas que possam deteriorar o alimento; • agentes degomantes: são agentes que removem ou separam gomas e mucilagens. Além de prepararem enzimas, que também são coadjuvantes na tecnologia de fabricação, favore- cem as reações químicas desejáveis. Podemos usar enzimas de origem animal, por exemplo, catalase, tripsina e quimotripsina, e as enzimas de origem vegetal, como a lactase, celulose, lipase e α-amilase; • solventes de extração e processamento: são capazes de dissolver os componentes de um alimento, facilitando sua separação e extração. A resina de troca iônica, membranas e pe- neiras moleculares são usadas para ajudar na separação, fracionamento e troca de componen- tes dos alimentos, além de serem bastante usadas em bebidas alcoólicas em geral; • nitrogênio: remove o oxigênio e o substitui antes do fechamento da embalagem, a fi m de prevenir a oxidação, rancifi cação e escurecimento; • dióxido de carbono: é fungicida e bactericida, pois desacelera e reduz a proliferação de bactérias aeróbicas; • lubrifi cantes e agentes de moldagem e desmoldagem: são usados principalmente em alimentos forneáveis, a fi m de evitar aderência e ajudar na moldagem. Outros métodos também são considerados como coadjuvantes na tecnologia de fabricação, como os métodos físicos, que envolvem os calores úmidos e secos, pasteurização, radiação, micro-ondas, pressão osmótica e dessecação. Temos também os métodos químicos, como áci- dos orgânicos e inorgânicos, agentes de superfícies e oxidantes, fenóis e derivados, aldeídos e derivados. A lavagem e descascamento do alimento também é coadjuvante na tecnologia de fabricação, assim como a refrigeração e o congelamento. Importância do uso de aditivos em alimentos8.2 Aditivos alimentares possuem uma gran-de importância. Com a adição de aditivos aos alimentos, temos uma maior variedade de produtos, gerando assim uma vida de prate- leira prolongada se comparado ao alimento in natura sem adição de nenhum aditivo. Os aditivos também têm um papel importante para um público que vem crescendo a cada BROMATOLOGIA 181 dia, que são os alérgicos e intolerantes a alguma substância e os que têm alguma doença que impede a ingestão de algum ingrediente. Usos permitidos e limites estabelecidos pela legisla- ção pertinentes para os aditivos nas diferentes classes de alimentos 8.2.1 A Anvisa preconiza que antes de qualquer aditivo ser autorizado, deve ser realizada uma avaliação toxicológica, que deve levar em consideração o efeito cumulativo, sinérgico e de pro- teção decorrente do uso deste aditivo alimentar. Caso a condição de uso se modifi que, essas substâncias devem ser reavaliadas. Não podemos esquecer que o uso de determinado aditivo deve ser limitado a alimentos específi cos em condições adequadas. A ingestão desses aditivos não deve ultrapassar as recomendações diárias. O uso de um aditivo será proibido quando houver evidências de que o aditivo não é segu- ro, quando interferir no valor nutricional do alimento, encobrir ou adulterar alguma matéria- -prima, houver falhas no processo de fabricação do alimento, induzir o consumidor a erro ou quando não estiver devidamente autorizado por alguma legislação específi ca. A permissão ao uso de aditivos de acordo com cada classe é dada pela RDC n. 239 de 26 de julho de 2018. Essa resolução indica o limite máximo do aditivo em g/100ml do produto em que ele será aplicado. Tabela 2. Aditivos de tecnologia de produção de alimentos, a preconização para alguns aditivos Aditivo Exemplos destes aditivos Estabilizantes Carbonato de cálcio - quanto for necessário; acetato de isobutirato de sacarose – 0,03g; alginato de propileno glicol – 0,10g; Xilitol - quanto for necessário. Emulsifi cantes Acetato de isobutirato de sacarose – 0,03g; monoestearato de sorbitana – 0,50g; ésteres graxos de sacarose – 0,50g; Monooleato de polioxietileno (20) sorbitana, polisorbato 80 – 0,50g. Espessantes Todos os autorizados pela Resolução RDC nº 45, de 2010 – quanto for necessário; Isomalt (isomaltulose hidrogenada) – quanto for necessário. Agentes de massa ou corpo Glicerina ou glicerol, xarope de maltitol, dextrose, todos os citados possuem uma adição da quantidade que for necessária. Umectantes Glicerol, glicerina – quanto for necessário. Glaceante Ácido esteárico – 3,00 g; Celulose em pó, quanto for necessário; alginato de sódio quanto for necessário. BROMATOLOGIA 182 Tabela 3. Aditivos de conservação adicionados aos alimentos, quantidade preconizada pela RDC de 26 de julho de 2018 Tabela 4. Aditivos que conferem as características sensoriais aos alimentos Aditivo Exemplos destes aditivos em quantidade de 100 ml Antioxidantes D-alfa-tocoferol – 0,03g; Propilgalato – 0,04g; Butilhidroxianisol (BHA) – 0,04g. Acidulantes Ácido tartárico – 0,20g; ácido fosfórico – 0,07g; todos os autorizados pela resolução RDC nº 45, de 2010 – quanto for necessário. Regulador de acidez Fosfato monocálcico, fosfato monobásico de cálcio – 0,50g; ácido fosfórico – 0,50g; tartarato dissódico – 0,50g Sequestrantes EDTA cálcio dissódico – 0,015cg; Pirofosfatodicálcio, difosfato dicálcio – 0,07cg; Polifosfato de sódio, metafosfato de sódio insolúvel, hexametafosfato de sódio, sal de Graham, tetrapolifosfato de sódio: 0,07cg. Aditivo Exemplos destes aditivos em quantidade de 100 ml Corantes Caramelo IV – processo sulfi to-amônia – 0,40g; Amarelo crepúsculo – 0,01g; Vermelho 40 – 0,01g. Edulcorantes Sucralose – 0,04g; aspartame – 0,075g; Sacarina e seus sais de cálcio, potássio e sódio – 0,08g Aromatizantes Todos os autorizados pela Resolução RDC n. 2, de 2007 – quantidade que for necessário. Realçadores de sabor Glutamato de sódio, glutamato monossódico – quanto for necessário; ácido inosínico – quanto for necessário; CURIOSIDADE: Os valores demonstrados nas tabelas acima são alguns exemplos de quantidades que a legislação brasileira permite em 100 ml de alimento. A resolução também abrange a recomendação para 100 g de alimento e para produtos destinados para crianças. Para obter mais informações sobre o assunto, acesse a RDC 26 de julho de 2018, assim como as anteriores, que tratam sobre a permissão de aditivos. que a legislação brasileira permite em 100 ml de alimento. A resolução também que a legislação brasileira permite em 100 ml de alimento. A resolução também Os valores demonstrados nas tabelas acima são alguns exemplos de quantidades que a legislação brasileira permite em 100 ml de alimento. A resolução também abrange a recomendação para 100 g de alimento e para produtos destinados para crianças. Para obter mais informações sobre o assunto, acesse a RDC 26 de julho abrange a recomendação para 100 g de alimento e para produtos destinados para crianças. Para obter mais informações sobre o assunto, acesse a RDC 26 de julho de 2018, assim como as anteriores, que tratam sobre a permissão de aditivos. Os valores demonstrados nas tabelas acima são alguns exemplos de quantidades que a legislação brasileira permite em 100 ml de alimento. A resolução também abrange a recomendação para 100 g de alimento e para produtos destinados para Os valores demonstrados nas tabelas acima são alguns exemplos de quantidades que a legislação brasileira permite em 100 ml de alimento. A resolução também abrange a recomendação para 100 g de alimento e para produtos destinados para crianças. Para obter mais informações sobre o assunto, acesse a RDC 26 de julho que a legislação brasileira permite em 100 ml de alimento. A resolução também que a legislação brasileira permite em 100 ml de alimento. A resolução também BROMATOLOGIA 183 Aplicação em alimentos8.2.2 Os aditivos são utilizados em alimentos de acordo com sua classe. Assim, aditivos de con- servação são adicionados aos alimentos com o intuito de ajudar a prolongar a conservação deste alimento. Os aditivos que conferem as características sensorias são adicionados para dar sabor ou realçar o sabor já existente no alimento. Aditivos naturais são produtos extraídos a partir de matéria-prima natural de animais ou vegetais, diretamente por métodos físicos, biológicos ou enzimáticos. Os aditivos idênticos ao natural são obtidos por síntese, ou isolados por processos químicos de matéria-prima animal, vegetal ou microbiológica, que apresentam estrutura química idêntica à substância presente na matéria-prima natural. Por fi m, os aditivos sintéticos são obtidos através de processos químicos. Aditivos de tecnologia de fabricação Emulsifi cantes: são usados pela indústria de alimentos para melhorar alguns aspectos do alimento, como: textura, volume, maciez, aeração e homogeneidade. Esses aditivos podem conferir ao alimento em que são empregados o efeito desejado. Isso porque eles conseguem modifi car a fase contínua do produto. Grande parte dos emulsifi cantes deriva de mono e dia- cilglicerois ou de álcoois. Os mais usados pela indústria de alimentos são os mono e diacilglice- rois acetilados, os mono e diacilglicerois fosfatados, os ésteres de propilenoglicol, os ésteres de sorbitana, os ésteres de sacarose, os ésteres de poliglicerol, os ésteres de lactato e a lecitina, além dos citados anteriormente. Espessantes: possuem função de espessar e estabilizar o alimento para obtenção da tex- tura desejada. Mesmo quando estão em pouca quantidade em um alimento são capazes de aumentar a viscosidade de solução, emulsões e suspensões. No Brasil os mais utilizados pela indústria de alimentos são carragena, goma guar, carboximetilcelulose, goma xantana, goma gelana e a dextrana. Agentes de corpo: ajudam a aumentar o volume do alimento em que são aplicados. Eles não agregam valor energético signifi cativo aos alimentos. Umectantes:são adicionados aos alimentos para evitar a perda de umidade. Às vezes são usados para substituir o açúcar. É o caso do sorbitol, que é usado para melhorar a textura e prevenir o endurecimento e ressecamento de doces, chocolates e recheios, e o glicerol, que é usado em bebidas, como os refrigerantes e outros alimentos como balas, bolos, carne e ração BROMATOLOGIA 184 animal seca. Quando a indústria de alimentos quer conferir sabor salgado a um alimento e pre- cisa usar um umectante, eles optam pelo lactato, principalmente em carnes, onde ele aumenta o rendimento do cozimento e a capacidade de reter água. Antiumectantes: têm como função impedir que o alimento absorva água e também redu- zem a agregação das partículas do alimento, evitando que elas se agreguem quando entram em contato com a água. Espumantes/antiespumantes: são aplicados em bebidas e ajudam a reduzir a formação de espuma nesses alimentos. Podem ser aplicados no processo de fabricação ou no produto final. Aditivos usados na conservação dos alimentos Esses aditivos são responsáveis por impedir ou retardar a alteração dos alimentos provoca- dos por microrganismos e enzimas. Os mais usados na indústria de alimentos são o dióxido de enxofre, ácido benzoico, ácido sórbico, ácido propiônico, nitratos e nitritos de sódio e potássio. Antioxidantes: retardam o surgimento de alterações oxidativas, impedindo que os óleos e gorduras, principalmente os insaturados, combinem com o oxigênio, o que resultaria em alimentos rançosos. Os antioxidantes sintéticos mais usados na indústria do Brasil são: buti- lhidroxianisol (BHA), butilhidroxitolueno (BHT), galato de propila (PG) e terc-butilhidroquinona (TBHQ). Os naturais mais utilizados são os tocoferóis, ácidos fenólicos e extratos de plantas como alecrim e sálvia. Acidulantes: são usados para aumentar a acidez dos alimentos, mas também podem ser usados como conservantes, para controle de pH e gosto, além de favorecer a estabilidade dos produtos finais. A indústria utiliza acidulantes orgânicos, como ácido cítrico e ácido láctico, e os inorgânicos, como o ácido fosfórico, que apresenta mais acidez e é usado em bebidas. Aditivos usados para conferir características sensoriais em alimentos Os corantes são substâncias que conferem, intensificam ou restauram a cor de um alimen- to. A indústria de alimentos distingue os corantes em naturais e artificiais. Como exemplos temos a zoamarelotartrazina (amarelo n. 5), amarelo crepúsculo (amarelo n. 6), Bordeaux S (amaranto ou vermelho n. 2) e Ponceau 4R (vermelho n. 4), a eritrosina (vermelho n. 3) e o ín- digo-carmim (azul n. 2). Há também os corantes naturais, como o urucum, que é o mais usado pela indústria brasileira, além do ácido carmínico, que deriva de corpos dessecados de fêmeas do inseto cochonilha. O principal pigmento presente na conchinilha é o ácido carmínico, e sua laca de alumínio e cálcio, chamada de carmim de conchinilha é facilmente reduzida a pó. Te- mos também os corantes sintéticos ou químicos, que são subdivididos em categorias como a categoria A, para os corantes aceitáveis em alimentos; categoria B, corantes cujos dados não são completos para serem incluídos na categoria A; CI, que possuem dados detalhados com relação a ensaios com animais para verificar sua toxicidade prolongada; CII, corantes dos quais BROMATOLOGIA 185 não se têm dados sobre sua toxicidade prolongada; CIII, que não possuem dados sobre efeitos prejudiciais; D não há dados se possuem toxicidade; E, são prejudiciais e não devem ser usa- dos em alimentos. Edulcorantes são usados para substituir a sacarose. Eles interagem com receptores gustativos e produzem a sensação de ingestão de doce. Como não são metabolizados, ou por serem usados em pequenas quantidades, não são calóricas ou seu valor calórico é insignificante. Dentro dos edulcorantes os adoçantes dietéticos podem ser classificados como sintéticos ou naturais, ou calóricos e não calóricos. Como exemplos de adoçantes naturais há o extraído das folhas de Stevia rebaudiana Bertoni, que tem o poder de ado- çar até 300 vezes mais do que o açúcar, mas tem um sabor residual amargo. Tem uma boa estabilidade no calor e boa faixa de pH. Quando se trata de adoçantes artificiais, os mais usados pela indústria alimentícia são o acesulfame-K, aspartame, ciclamato de sódio e sacarina, que são empregados em diversos produtos, como pudins, adoçantes de mesa, refrigerantes, gelatinas, sorvetes e, também, em medicamentos para encobrir ou mascarar as características sensoriais dos fármacos e em produtos de higiene bucal, para diminuir a incidência de cárie. Os aromatizantes servem para dar sabor e aroma aos alimentos industrializados, se aproxi- mando o máximo possível dos produtos naturais. Temos duas classifi cações de aromatizantes naturais, que por defi nição são chamados assim por terem sido fabricados a partir de matérias- primas naturais de origem vegetal ou animal. Os aromatizantes artifi ciais são obtidos através da síntese de matérias-primas artifi ciais, são de baixo custo e possuem um alto poder de aroma- tizar o alimento. Se aplicados em pequenas quantidades, os aromatizantes artifi ciais não pos- suem risco de toxicidade, mas em doses elevadas podem causar irritações e ações narcóticas. Os realçadores de sabor acentuam o sabor e em alguns casos também podem ser extraí- dos de matérias-primas naturais, como frutas e vegetais. Outro aditivo alimentar é o aroma artifi cial, sintetizado a partir de substâncias iguais ao aroma natural, como o aroma que imita a baunilha, por exemplo. Legislação8.2.3 A legislação de aditivos alimentares atual do Brasil e a fi scalização da produção e processa- mento de alimentos é feita através dos princípios que regem o Sistema Nacional de Vigilância Sanitária, que está estruturado nos órgãos de agricultura e saúde pública, a quem compete a execução da Política Nacional de Vigilância Sanitária, que é coordenada pela Anvisa (Agência Nacional de Vigilância Sanitária). BROMATOLOGIA 186 Para realizar o controle, a Anvisa tem um conjunto de diretrizes e regulamentos que foram elaborados a partir do Codex Alimentarius (palavra que signifi ca código alimentar), editado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) e Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura, a FAO (Food and Agriculture Organization), além de possuir um comitê estatal com cinco programas específi cos. Quando tratamos da ingestão diária de aditivos alimentares permitidos sem risco à saúde, a quantidade é expressa em miligramas por quilo de peso corporal da pessoa (mg/kg/dia). Quem estabelece esses valores é a FAO/OMS. Normas para aprovação de novos aditivos8.2.4 Para que um novo aditivo alimentar seja aprovado no Brasil, é necessário que este es- teja dentro das especifi cações estabelecidas no Codex Alimentarius e na União Europeia. Também são considerados para complemen- tar esses dois anteriores as regras estabeleci- das pela FDA (Food and Drug Administration) dos Estados Unidos. Segundo a Portaria n. 540 - SVS/MS, de 27 de outubro de 1997, a aprovação de novos adi- tivos deve levar em consideração se o aditivo passou por avaliações toxicológicas que mostram sua segurança, verifi cando aspectos como efeitos cumulativos, sejam eles sinérgicos ou de proteção. A Anvisa é bem clara quando deixa especifi cado que, para que um novo aditivo ou coadjuvante alimentar possa ser utilizado, deve estar prescrita a categoria de alimento a que ele pertence, suas funções e limites máximos para o consumo humano. Os processos de novos aditivos ou atualização dos já existentes pode ser iniciada pela própria Anvisa por acordos que constam no Mercosul, ou seguindo os procedimentos descritos no guia para pedidos de inclusão e extensão de uso de aditivos ali- mentares e coadjuvantes de tecnologia de fabricação na legislação brasileira. Como dito acima, existem algumasregras para adição de novos aditivos ou coadjuvantes alimentares. Se a categoria do alimento para a qual o uso do aditivo é proposto estiver em harmonia com o Mercosul, é necessário solicitar a revisão do bloco e a posterior inclusão do tema na pauta da Comissão de Alimentos do Subgrupo de Trabalho n. 3, antes de elaboração de parecer fi nal da Anvisa. Só é considerado como parecer fi nal do Mercosul quando o aditivo estiver na Lista BROMATOLOGIA 187 Geral Harmonizada de Aditivos do Mercosul (LGHA – MERCOSUL/GMC/RES Nº 11/06), caso con- trário o processo só pode ser publicado quando for discutido na Comissão de Alimentos do Subgrupo de Trabalho n. 3 do Mercosul. Além desses passos a serem seguidos, ainda têm que constar os estudos científi cos e laudos toxicológicos, a classe a que esse aditivo pertencerá, os nomes científi cos e comuns do aditivo, INS que será utilizado, fórmula química, peso molecular e, claro, a quantidade máxima diária de ingestão recomendada para humanos, que é calculada a partir do peso de um adulto de 60 kg ou a média de peso de um adulto brasileiro. Por fi m, são feitas as revisões de literatura e referências bibliográfi cas nacionais e internacionais. PAUSA PARA REFLETIR Às normas para aprovação de novos aditivos completa, você acrescentaria mais algum critério que julga importante? E qual seria este critério? Fundamentos da toxicologia dos alimentos8.3 A toxicologia de alimentos divide as contaminações em diretas e indiretas. As diretas são contaminações incontroláveis, como a produção de toxinas, a geração de compostos tóxicos nos alimentos e a incorporação de metais tóxicos além das dosagens de aditivos permitidas. As indiretas envolvem promotores de crescimento, quimioterápicos veterinários, praguicidas e incorporação dos compostos das embalagens. Figura 2. Toxicologista alimentar analisando os aditivos de um alimento. . Fonte: Shutterstock. Acesso em: 18/12/2019. BROMATOLOGIA 188 Defi nição8.3.1 A toxicologia é a ciência que estuda os efeitos de substâncias tóxicas no organismo dos seres vivos. Na toxicologia de alimentos, os alimentos são defi nidos como misturas químicas complexas com substâncias nutritivas, os macro e micronutrientes, e não nutritivas in natura, que são substâncias que estão presentes na planta ou animal mas não têm valor nutricional para agregar. Temos também as substâncias tóxicas processadas que são adicionadas duran- te o processamento, estocagem ou conservação. As substâncias tóxicas podem agir de dois jeitos no organismo humano, como agente tóxico que é capaz de produzir anormalidades no corpo humano em um curto período, ou antinutricional, quando a substância tóxica age como antienzima, antivitaminas, sequestrando minerais e impactando o metabolismo do ser vivo. Detecção de toxinas e contaminantes em alimentos8.3.3 Quando o alimento é industrializado, geralmente antes de ser comercializado ele passará por várias análises no laboratório de Bromatologia da fábrica de alimentos ou algum laborató- rio externo para detecção de qualquer alteração que o alimento possa ter desenvolvido duran- te o processo de produção. Alimentos contaminados podem ser ingeridos por várias pessoas, gerando uma intoxicação alimentar coletiva. Nesses casos, a Vigilância Sanitária é acionada, Contaminação dos alimentos durante a produção, transporte, processamento e armazenamento 8.3.2 Contaminação alimentar é defi nida pela presença de microrganismos patogênicos no alimen- to, sejam eles bactérias, fungos ou vírus, que podem causar danos à saúde humana. As conta- minações dos alimentos durante a produção podem ocorrer pela presença de bactérias, fungos e vírus, mas também podem ocorrer por meio dos equipamentos usados na produção, que podem se deteriorar e causar a contaminação do alimento por liberar algum metal pesado. Durante o transporte, podem ocorrer contaminações em decorrência de temperaturas ina- dequadas, que podem aumentar a chance de proliferação de microrganismos patogênicos no alimento. Já no processamento e armazenamento, embora hoje seja menos comum, ainda pode ocorrer contaminação por contato com a embalagem, que libera componentes tóxicos. Além disso, locais inadequados de armazenamento podem tanto oferecer temperaturas ina- dequadas de conservação como estarem sujeitos a pragas urbanas, como ratos e baratas, que também contaminam o alimento. BROMATOLOGIA 189 e os alimentos ingeridos por esses indivíduos são recolhidos, para que possam passar por uma análise a fi m de identifi car que toxina ou contaminante está presente naquele alimento. Além do recolhimento dos alimentos suspeitos, também é realizado um questionário com os pacientes para identifi car os sintomas, tempo desde a manifestação dos primeiros sintomas e quais outros alimentos foram ingeridos. Todos esses pontos são levantados no questioná- rio para que se possa criar um mapeamento do provável surto e, claro, medicar da melhor maneira possível esses pacientes. A fábrica ou o produtor que plantou este alimento podem receber uma visita da equipe da Vigilância Sanitária, para que eles façam um levantamento de possíveis pontos de contaminação no plantio, colheita, armazenamento ou transporte desses alimentos até o consumidor fi nal. A análise laboratorial para alimentos com contaminação por microrganismos vai ser realiza- da através de métodos microbiológicos de análise. Já os alimentos com suspeita de contamina- ção por outros agentes como agrotóxicos, praguicidas e pesticidas são submetidos a métodos cromatográfi cos, que são mais precisos para determinar níveis de nanogramas quando neces- sário, já que, muitos pesticidas são voláteis. Com todo o levantamento feito e o laudo do laboratório fi nalizado, é possível saber o que ocorreu, se a contaminação foi por toxinas ou contaminantes, onde ela ocorreu e qual a pena- lização para os responsáveis. Intoxicações crônicas e agudas pela ingestão de alimentos8.3.4 Antes de falarmos sobre intoxicação alimentar, precisamos saber a diferença entre intoxi- cação ou toxinfecção alimentar e infecção alimentar. A intoxicação alimentar ocorre quando a pessoa ingere um alimento contaminado por microrganismos patogênicos que liberam algu- ma toxina no alimento. Um exemplo é a toxina botulínica, causada pelo clostridium botulinium. Esta bactéria produz uma toxina que, quando ingerida, pode causar paralisação da muscula- tura respiratória e levar à morte. Já a infecção alimentar ocorre quando a pessoa ingere um alimento com microrganismos patogênicos e que, dependendo da quantidade ingerida, pode causar salmonelose, adquirida por meio da ingestão da bactéria salmonela, que está presente em aves e ovos crus. As intoxicações por ingestão de alimentos podem ocorrer por meio de diversas causas, como as micotoxinas, que são produtos do metabolismo dos fungos em alimentos em que as condições de armazenamento e ambientais são precárias; os metais pesados também podem ser responsáveis por casos de intoxicações alimentares. Temos como exemplo o cromo, que pode contaminar os alimentos em algum processo de corrosão de equipamentos, ou o mer- BROMATOLOGIA 190 cúrio, que compõe alguns fungicidas. Este é um tipo de intoxicação menos comum, sendo as principais contaminações deste tipo as ambientais, através da água e do solo. As intoxicações alimentares agudas mais comuns são as causadas pelos microrganismos, que possuem um tempo de incubação entre 12 e 48 horas após o consumo do alimento. Este tipo de intoxicação também pode levar à morte, dependendo de fatores como a saúde da pes- soa atingida e o tempo de exposição. As intoxicações por pesticidas e metais são degenerati- vas e podem demorar anos para serem descobertas, podendo causar câncer. Figura 3. Intoxicação por pesticidas pode contaminar trabalhadores e consumidores do produto fi nal. Fonte: Shutterstock. Acesso em: 18/12/2019. Substâncias tóxicas naturalmente