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2574.2 Monossacarídeos
Fig. 4.3. Espectro de ressonância de prótons de D-glicose (em D2O)
t
ÿ
são solúveis em pequena quantidade em etanol e são
conformações, o ângulo de rotação para um recém
no
por exemplo, idose que, além da piranose, também é
peso. Como o valor rotacional difere para
Constantes de rotação específicas, designadas como [ÿ] para
Existe uma mutarrotação simples neste exemplo,
os valores rotacionais de compostos com diferentes
(formas ÿ- e ÿ-piranose), a taxa de reação
(4.21)
(4.20)
conhecido como mutarrotação. Quando um equilíbrio
onde l é o comprimento do tubo do polarímetro em
decímetros e c o número de gramas da fibra óptica
pesos moleculares:
principalmente na forma de furanose. Assim, a ordem de
um comprimento de onda e temperatura selecionados são
calculados a partir do ângulo de rotação, ÿ, pela equação:
solução preparada de um isômero muda até que um
anômeros e também para piranose e furanose
luz da linha D de sódio a 20–25ÿC, estão listados na Tabela
4.8 para alguns mono e oligossacarídeos importantes. A
constante de rotação específica [ÿ]
ao contrário de mutações complexas de outros açúcares,
(4.22)
onde M representa a molécula do composto
segue a cinética de primeira ordem:
açúcar ativo em 100 ml de solução. A rotação molecular,
[M], é adequada para comparação de
insolúvel em solventes orgânicos como éter, clorofórmio ou
benzeno.
existe apenas entre dois isômeros, como acontece com a glicose
sua cinética de mutarrotação é mais complexa.
equilíbrio é estabelecido. Este fenômeno é
4.2.2.2 Rotação Óptica, Mutarotação
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Maltotriose +160
Dextrina
ÿ-Schardinger
Oligossacarídeos
D-Frutose
+151
+ 66,5
ÿ-
[ÿ]Da
ÿ3
ÿ-
D-manose
[ÿ]Da
ÿ-
D-ramnose
+105
+55,4
+190,6
ÿ92
ÿ133,5
+80,2
+150,7
+52,8
+52,7
+112
+18,7 Maltulose +64
gentianose
+123
+34,2
Panose
ÿ-
heptulose
ÿ- +112
Dextrina
ÿ-Schardinger-
ÿ-
+146
+101
ÿ-
Tabela 4.8. Rotação específica de vários mono e oligossacarídeos
+31
D-Glicose
Temperatura: 20–25 ÿC.
+53,6
Palatinose
Composto
Melibiose + 143 See More
Maltose
ÿ-
Celobiose
ÿ-
+34,6
+14,2
+33,4
+10
+154
D-Galactose
258 4 Carboidratos
Sacarose ÿ-
Schardinger
D-mano-2-
estaquiose
ÿ-
Cestose
Maltopentaose +178
+180
Oligossacarídeos
(incluindo dissacarídeos)
ÿ-
ÿ-
+28
ÿ-
L-Arabinose
+173
D-xilose
Melezitose +88,2
ÿ-
ÿ-
+162
Gentiobiose
+ 97,2
Composto
Maltotetraose +166
Dextrina
ÿ-
(contínuo)
D-Ribose
+29,4
+14,5
+29,3
ÿ17
ÿ7,0
ÿ23,7
+18,8
+93,6
Maninotriose +167
Lactose
Rafinose
ÿ-
Monossacarídeos
+130
a
gentiobiose.
são doces. ÿ-D-Manose tem um sabor doce-amargo
Os açúcares diferem em qualidade de doçura e
importância na elucidação das relações entre
aumenta.
lactose e álcoois de açúcar, como sorbitol,
substância (concentrações isodoces). O valor do limiar
antigo está relacionado com a afinidade do sabor doce
escolhido. As tabelas 4.9, 4.10 e 4.11 listam alguns açúcares
4.2.3 Propriedades Sensoriais
maltose e malto-oligossacarídeos) e glicose. Açúcar
invertido, glicose contendo frutose
substância é de maior importância: intensidade do sabor
concentração mais baixa na qual a doçura ainda é
entre compostos doces.
Os adoçantes mais importantes são a sacarose
sabor, e alguns oligossacarídeos são amargos, por exemplo
intensidade do gosto. A sacarose é diferenciada de
a estrutura química de um composto e sua
concentrações. A intensidade do sabor do oligossaco
Mono e oligossacarídeos e seus correspondentes álcoois
de açúcar, com algumas exceções,
manitol e xilitol, também são importantes.
quimiorreceptores para a substância doce e é de
valores limite de doçura e doçura relativa
charides cai regularmente conforme o comprimento da cadeia
xaropes (xarope de milho rico em frutose), frutose,
percebida) ou por comparação com uma referência
A sacarose é a substância de referência geralmente
(sacarose), xarope de amido (uma mistura de glicose,
A intensidade do sabor pode ser medida determinando o
limiar de reconhecimento do açúcar (o
outros açúcares pelo seu sabor agradável mesmo em altas
gosto. Para fins práticos, o uso de uma referência
depende da concentração e varia muito
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0,02
0,065
0,072
0,038
0,011
mol/l %
Açúcar invertido
Fig. 4.4. Dependência da temperatura da doçura relativa de
alguns açúcares (com base na sacarose 100 em cada
Lactose
D-ramnose
Tabela 4.9. Sabor valores limiares de açúcares na água
3,5
6,5
15,7
25,9
34,6
Açúcar/
álcool
69
9.8
mol/l %
2,60
28.2
100
41
114
63
69
95
39
46
D-Frutose
Relativo
33
Galactitol
5,0
10,0
15,0
8.5
67
0,94
1,63
4,19
2,89
0,81
D-Glicose
1,8
3,6
8,3
13,9
20,0
27,8
39,0
48,2
259
D-xilose
Doçura
Sacarose
22
2.0
25.4
Limite de reconhecimento Limite de detecção
D-Sorbitol
Tabela 4.10. Doçura relativa de açúcares e álcoois de açúcar para sacarose
Rafinose
4.2 Monossacarídeos
Xilitol
Doçura
9,3
17,2
D-Galactose
102
D-galactose, –··–··– maltose) (de acordo com Shallen Berger
e Birch, 1975)
1.17
Tabela 4.11. Concentração (%) de soluções aquosas isodoces de açúcares e álcoois de açúcar
Maltose
0,8
1,7
4,2
8,6
13,0
16,1
0,36
Açúcar/
álcool
1,0
59
Frutose 0,052
Glicose 0,090
Lactose 0,116
Maltose 0,080
Sacarose 0,024
D-manose
Sacarose
D-Sorbitol
Xilitol
Relativo
18.5
Açúcar
0,24
solução aquosa a 10%.
temperatura; — D-frutose, – – – D- glicose, –·–·–
Lactose
1.36
D-Manitol
D-Glicose
48,8
51
D-Frutose
20,0
30,0
40,0
parâmetros de recepção gustativa: temperatura, pH e
A ÿ-D-frutopiranose é o isômero mais doce e
a presença de doce ou não doce adicional
sua concentração diminui à medida que a temperatura
compostos.
aumenta (Fig. 4.5).
valores de ness. Somente valores médios são dados com
A dependência da temperatura do sabor em intensidade
é especialmente pronunciada no caso de
desvios omitidos. O limite de reconhecimento
D-frutose (Fig. 4.4). Baseia-se na variação
valores de sacarose citados na literatura variam
intensidade de doçura dos diferentes isômeros:
de 0,01 a 0,037 mol/l.
A qualidade e a intensidade do sabor dependem não
apenas na estrutura de um composto, mas em outros
a
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sistema doador/aceptor (sistema AH/B), que pode
ser complementado por um sítio hidrofóbico X.
Este sistema AH/B/X interage com um sistema
complementar do local do receptor gustativo
localizado nas papilas gustativas. Com base em
estudos da qualidade do sabor de derivados de
açúcar e açúcares desoxi, os seguintes sistemas AH/B/X foram propostos
Um pré-requisito para um composto ser doce é a
presença em sua estrutura de um próton
Além disso, existe uma inter-relação entre o teor de
açúcar de uma solução e a avaliação sensorial dos
compostos aromáticos voláteis presentes. Até
mesmo a cor da solução pode afetar a avaliação do
sabor. As Figuras 4.6–4.9 esclarecem esses
fenômenos, com suco de frutas e frutas enlatadas
como amostras selecionadas de alimentos.
A conclusão geral é que a composição e a
concentração de umagente edulcorante devem ser
ajustadas para cada formulação alimentar para
proporcionar uma percepção sensorial ideal.
Fig. 4.5. Dependência da temperatura do equilíbrio de
mutarrotação da D-frutose, (— ÿ-D-fruto-piranose, – – – ÿ-
D-frutofuranose, –·–·– ÿ-D-frutofuranose) (de acordo com
Shallenberger e Birch, 1975 )
Fig. 4.8. Avaliação sensorial das categorias “prazer
geral”, “azedo” e “amargo” versus doçura em intensidade.
B mirtilo (ÿ—ÿ) e P (•—•) suco de cranberry (de acordo
com Sydow, 1974)
260 4 Carboidratos
Fig. 4.6. Avaliação sensorial do “sabor frutado” de
pêssegos enlatados em diferentes proporções de
sacarose/xarope de amido (•—•60ÿ,ÿ—ÿ50ÿ Brix) (de
acordo com Pangborn, 1959)
Fig. 4.7. Avaliação sensorial de cerejas em conserva
preparadas com diferentes edulcorantes 1, 2, 3: 60, 50,
40% sacarose, 4: 0,15% ciclamato, 5: 0,05% sacarina, 6:
10% sacarose + 0,10% ciclamato, 7: 10 % de sacarose
+ 0,02% de sacarina (de acordo com Salunkhe, 1963)
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(4.26)
4.2.4 Reações Químicas e Derivados
4.2.4.1 Redução a Álcoois de Açúcar
O nome do álcool é derivado do nome do açúcar em cada
caso, substituindo o sufixo -ose ou -ulose pelo sufixo -itol.
Os álcoois de açúcar de importância no processamento de
alimentos são o xilitol, o único dos quatro pentitóis
(mesoribitol, D,L-arabitol, mesoxilitol) usado, e apenas D-
glucitol (sorbitol) e D-manitol das dez formas
estereoisoméricas de hexitóis [meso-alitol, meso-galactitol
(dulcitol), D,L-glucitol (sorbitol), D,L-iditol, D,L-manitol e D,L-
altritol]. Eles são usados como substitutos do açúcar em
formulações de alimentos dietéticos para diminuir wa
Os monossacarídeos podem ser reduzidos aos correspondentes
(4.24)
Com enantiômeros de asparagina, a forma D é doce,
enquanto a forma L é insípida. Aqui, ao contrário da D e L-
glicose, apenas a forma D interage com o sistema AHR/BR/
XR complementar:
lagoa de álcoois por NaBH4, eletroliticamente ou via
hidrogenação catalítica. Dois novos álcoois são obtidos a
partir de cetoses, por exemplo, frutose, uma vez que um
novo centro quiral é formado:
ter atividade em “alimentos de umidade intermediária”,
como amaciantes, como inibidores de cristalização e para
melhorar as características de reidratação de alimentos
desidratados. O sorbitol é encontrado na natureza em
muitas frutas, por exemplo, peras, maçãs e ameixas.
Palatinitol (uma mistura de glucopiranosil glucitol e glu-
para ÿ-D-glucopiranose e ÿ-D-frutopiranose, respectivamente:
(4.25)
(4.23)
ÿ-D-glucopiranose e ÿ-L-glucopiranose são doces. Modelos
moleculares mostram que o AH/B/X
sistema de ambos os componentes do açúcar se encaixa
igualmente bem com o sistema receptor complementar AHR/
BR/XR (Fórmula 4.24):
Conforme descrito em 8.8.1.1, o sistema AH/B/X foi
ampliado para explicar as grandes diferenças na estrutura
e no poder edulcorante que podem existir em compostos
de diferentes classes de substâncias.
4.2 Monossacarídeos
Fig. 4.9. Valores de limiar de gosto amargo de limonina (ÿ
—ÿ) e naringina (×10ÿ1•—•) em solução aquosa de
sacarose (de acordo com Guadagni, 1973)
261
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mais ácida (cf. 4.2.1.3), pode-se considerar que
que, após a oxidação em C-6 ser concluída, são
ácido ônico (por exemplo, aldose ÿ ácido aldônico).
ou nome trivial: ácido múcico) é obtido a partir
liberação de ácido é necessária, como em fermento em pó, cru
4.2.4.2 Oxidação a Aldônico, Dicarboxílico
produzido por métodos biotecnológicos pela
ácido aldônico. A última forma prevalece em pH > 3.
(4.28)
e Ácidos Urônicos
O ácido dicarboxílico pode, dependendo de sua configuração,
formar mono ou dilactonas.
(4.29)
oxidação do grupo aldeído C-1 e a
em meio tamponado neutro ou alcalino, as aldoses são
salsichas fermentadas ou produtos lácteos.
função carbonila em C-1, com o objetivo de obter ácidos
urônicos (ácidos aldeídocarboxílicos),
Uma possibilidade adicional para a síntese de ácido urônico
é a redução de monolactonas dos corres
açúcar original + o sufixo -ácido árico, por exemplo, aldose
grupo lactol exclusivamente. A ÿ-piranose é oxidada
durante a oxidação. Uma maneira adequada é temporariamente
vice-versa provavelmente procede através de uma forma bicíclica
intermediária intermediária.
mais rapidamente do que a forma ÿ. Como a forma ÿ é
bloquear os grupos HO vicinais pela formação de cetal
O nome do ácido é obtido adicionando o sufixo–
ÿ ácido aldárico). Assim, o ácido galáctico (comum
(4.30)
desbloqueado em condições ácidas suaves:
A glucono-ÿ-lactona é utilizada na alimentação quando uma lenta
copyranosyl manitol) é um álcool de açúcar. Isso é
galactose:
o ânion piranose é a forma reativa. O produto da oxidação é
a ÿ-lactona que está em equilíbrio com a ÿ-lactona e a forma
livre de
rearranjo da sacarose (1 ÿ 2 para 1 ÿ 6), seguido de redução.
O maltitol, produto redutor do dissacarídeo maltose, está
sendo considerado para uso mais amplo em formulações de
alimentos.
O tratamento da aldose com agentes oxidizantes mais
vigorosos, como o ácido nítrico, provoca
Sob condições suaves, por exemplo, com água de bromo
A oxidação do grupo CH2OH retendo o
grupo CH2OH, resultando na formação de um ácido
dicarboxílico (nomenclatura: nome do caule do
oxidado a ácidos aldônicos. A oxidação envolve o
só é possível protegendo o grupo carbonilo
(4.27)
Pondo ácidos aldáricos:
A transição das lactonas da forma ÿ para a forma ÿ e
262 4 Carboidratos
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(4.33)
Vários ácidos urônicos ocorrem em abundância na
natureza. Alguns são constituintes de polissacos de
importância no processamento de alimentos, como
agentes formadores de gel e espessantes, por exemplo,
pectina (ácido D-galacturônico) e ácido algínico derivado
de algas marinhas (ácido D-manurônico, ácido L-
gulurônico).
(4.32)
4.2.4.3.1 Reações em Meios Fortemente Ácidos
(4.31)
Além desses limites de pH, ocorrem conversões mais
ou menos extensas, dependendo das condições.
Dependendo de sua configuração, os ácidos urônicos
podem formar anéis de lactona nas formas piranose ou
furanose.
4.2.4.3 Reações na Presença de Ácidos e Alcalis
Enolizações e subsequente eliminação de água com
retenção da cadeia C predominam em meio ácido. Em
meio básico, predominam as enolizações com posterior
fragmentação (reações retro-aldólicas) e reações
secundárias dos fragmentos (adições aldólicas).
glicosídeos, as ligações glicosídicas intramoleculares
podem ser facilmente estabelecidas quando a
conformação do açúcar é adequada. A ÿ-idopiranose,
que ocorre na conformação 1C4, é facilmente alterada
para 1,6-anidroidopiranose, enquanto a mesma reação
com a ÿ-D-glucopiranose (conformação 4C1) ocorre
apenas sob condições mais drásticas, por exemplo,
durante a pirólise da glicose , amido ou celulose. O
aquecimento do xarope de glicose acima de 100 ÿC
pode formar 1,6-anidrogluco-piranose, mas apenas em
traços:
ltose e gentiobiose, são obtidos a partir da glicose:
Na ausência de componentesde amina, os
monossacarídeos são relativamente estáveis na faixa de pH 3-7.
Outra síntese de ácido glucurônico aplicada
industrialmente envolve primeiro a oxidação e depois a
hidrólise do amido:
Na formação dos produtos de reversão, supõe-se que
na presença de ácidos fortes forma-se um cátion oxônio
que, como agente alquilante, reage com os grupos
hidroxila nucleofílicos com a clivagem do H+ (Fórmula
4.34 ) .
Tais reações do tipo reversão são observadas, por
exemplo, na hidrólise ácida do amido.
O inverso da hidrólise de glicosídeos (cf. 4.2.4.5), ou
seja, a re-formação de glicosídeos, ocorre em ácidos
minerais diluídos. Todos os possíveis dissacarídeos e
oligossacarídeos superiores, mas preferencialmente isoma
Além da formação de moléculas intermoleculares
4.2 Monossacarídeos 263
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(4.34)
A formação desses compostos pode ser explicada por
enolizações e reações de desidratação dos carboidratos.
É notável que em alguns compostos, o grupo aldeído de
uma aldose é formalmente retido em C-1 (furfural, 5-
hidroximetilfurfural, 5-metilfurfural) e em outros
componentes, o grupo aldeído é reduzido a um grupo
metil. Como explicado mais adiante, isso indica o curso
da formação em cada caso.
As etapas na formação de 5-hidroximetil furfural (HMF)
a partir de 1,2-enediol são mostradas na Fórmula 4.37.
HMF também é usado como um indicador para o
aquecimento de alimentos contendo carboidratos, por
exemplo, mel. A eliminação de água (adição retro-
Michael ) em C-3 e subsequentemente em C-4 leva a
uma 1,2-diulose (3,4-didesoxiosona), que após ciclização
a um hemiacetal, um di-hidrofurano, libera outra molécula
de água, produzindo HMF. Da mesma forma, por
exemplo, furfural pode ser feito a partir de pentoses e 5-
metilfurfural a partir da ramnose 6-metilpentose. O 2-
hidroxiacetilfurano, que é preferencialmente formado a
partir da frutose, pode ser obtido a partir do 2,3-enediol
correspondente por eliminação de água em C-4, seguido
de C-5 (Fórmula 4.38).
A via de reação no ácido começa lentamente com a
enolização para intermediários importantes chamados
dióis eno. A glicose dá origem ao 1,2-enediol e a frutose
também ao 2,3-enediol (Fórmula 4.36). Começando
com os enedióis, o curso posterior da reação é mostrado
abaixo.
Reações de desidratação. O aquecimento de
monossacarídeos sob condições ácidas, por exemplo,
durante a pasteurização de sucos de frutas e cozimento
de pão de centeio, dá origem a um grande número de
compostos furanos e piranos (exemplos na Fórmula 4.35).
(4.35)
264 4 Carboidratos
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2654.2 Monossacarídeos
(4.39)
(4.38)
(4.36)
(4.37)
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266 4 Carboidratos
(4.41)
a produção de produtos alcalinos cozidos. Além das reações
de enolização, que também podem ocorrer em condições
ácidas, mas ocorrem muito mais rapidamente em condições
alcalinas, a degradação do esqueleto de carboidratos é uma
característica importante das reações de degradação
catalisadas por bases. Glu cose, manose e frutose estão em
equilíbrio através do 1,2-enediol comum. Também está
presente uma pequena quantidade de psicose, que é derivada
da frutose por 2,3-enolização:
(4.40)
A oxidação do enediol ocorre na presença de oxigênio ou
outros agentes oxidantes, por exemplo, Cu2+, resultando
em ácidos carboxílicos. Em tal reação com a glicose, os
principais produtos são D-arabinônico e
Nesse dissacarídeo, a frutose está presente principalmente
na forma de piranose (IIa) e, em pequena quantidade, na
forma de furanose (lIb).
4.2.4.3.2 Reações em Solução Fortemente Alcalina
A utilização da lactulose na nutrição infantil está sendo
considerada, pois atua como um fator bífido e previne a
obstipação.
Com o 2,3-enediol, não só a eliminação de água em C-4, mas
também a eliminação do grupo hidroxila em C-1 é possível
(Fórmula 4.39). Esta via de reação dá, entre outros compostos,
3,5-dihidroxi-2-metil-5,6-dihidropiran-4-ona, que também é
usado como um indicador para o aquecimento de alimentos.
A formação de dois enedióis diferentes
As condições de reação alcalina ocorrem nos alimentos, por
exemplo, no isolamento da sacarose da beterraba e em
é a razão para o espectro mais amplo de produtos de cetoses,
como a frutose, do que de aldoses. Na presença de compostos
amino, todas as reações mencionadas aqui ocorrem muito
facilmente também na faixa de pH 3-7. Como os aminoácidos
livres estão presentes em muitos alimentos, as reações
mostradas aqui também ocorrem em conexão com as vias
discutidas em 4.2.4.4.
Nesta reação de isomerização, conhecida como rearranjo de
Lobry de Bruyn-van Ekenstein , um tipo de açúcar pode ser
transformado em outro açúcar com rendimentos muito
diferentes. A reação desempenha um papel na transformação
de uma aldose em uma cetose. Por exemplo, na presença
de aluminato de sódio como catalisador, a lactose (4-O-ÿ-D-
galactopiranosido D-glucopiranose, I) é rearranjada em
lactulose (4-O-ÿ-D-galacto-piranosido-D- frutose):
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2674.2 Monossacarídeos
a molécula e desde a eliminação de água e
2-oxopropanal (metilglioxal). Começando de
tartarato de bismuto; ou usando a solução de Benedict , em
caminhos que levam a compostos de cadeia curta são
Hidroxialdeídos e hidroxicetonas são
(4.42)
mesmo o espectro de produtos de clivagem primária é
grande. Esses produtos primários são altamente
(4.43)
formado pela clivagem da cadeia devido à reação retroaldol
sob condições não oxidativas usando diluição
outros hidroxiácidos também são formados devido à
enolização que ocorre ao longo da molécula.
alcalino mesmo no frio.
possível (Fórmula 4.44). Entre outros compostos, 2-
oxopropanal, monohidroxiacetona,
pode ser formado por reações retro-aldólicas (a),
clivagens (c).
a presença de álcali é usada tanto para
e dihidroxiacetona (Fórmula 4.43), e o
este último facilmente sofre eliminação de água para dar
e determinação quantitativa de açúcares redutores ( reação
de Fehling com alcatrão cúprico alcalino; reação de
Nylander com trivalente alcalino
Como a enolização não está restrita a nenhuma parte do
reações redox não são restritas em quantidade,
qual o íon cúprico forma um complexo com o íon citrato).
1-desoxi-2,3-hexodiulose, várias degradações
ácidos fórmicos além de formaldeído e D arabinose
(Fórmula 4.42). Dependendo da reação
condições, particularmente o tipo de álcali presente,
alcalino em temperaturas elevadas ou concentrado
Por exemplo, a frutose pode produzir gliceraldeído
O processo não estequiométrico de oxidação do açúcar em
clivagens de ÿ-dicarbonil (b) e ÿ-dicarbonil
ácido acético, gliceraldeído ou ácido glicérico
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268 4 Carboidratos
álcool 5-metil-2-furfurílico
2,5-Dimetil-4-hidroxi-3-(2H)-furanona
3-hidroxi-2-butanona
álcool furfurílico
ÿ-butirolactona
4-hidroxi-2-butanona
Hidroxiacetona
3,5-Dimetil-2-hidroxi-2-ciclopenten-1-ona
3-Etil-2-hidroxi-2-ciclopenten-1-ona
1-hidroxi-2-butanona
2-Hidroxi-3-metil-2-ciclopenten-1-onaTabela 4.12. Produtos de reação voláteis obtidos da
frutose por uma degradação alcalina (pH 8–10)
3,4-Dimetil-2-hidroxi-2-ciclopenten-1-ona
Ácido acético
(4.44)
Os compostos formados no xarope de frutose de pH
8-10 aquecido por 3 h estão listados na Tabela 4.12.
As ciclopentenolonas são substâncias aromáticas
típicas do tipo caramelo. A formação
Entre outros compostos, os fragmentos C-3 também
são precursores para a formação de 4-hidroxi-2,5-
dimetil-3(2H)-furanona (II, furaneol), que pode ser
formado, por exemplo, a partir de 2-hidroxipropanal
e seus produto de oxidação, 2-oxopropanal (I na
Fórmula 4.47). A substituição de 2-oxobutanal por 2-
oxopropanal produz o homólogo etilfuranool. De
maneira semelhante, 3-hidroxi 4,5-dimetil-2(5H)-
furanona (sotolon) pode ser formado a partir de 2,3-
butanodiona (diacetil) e glicolaldeído (Fórmula 4.48).
de 2 moléculas de monohidroxiacetona (ou o isômero
2-hidroxipropanona). A ligação dos átomos de C 6 e
2 leva então a um carbociclo que produz o composto
alvo na eliminação de água. Analogamente, a
substituição de l-hidroxi-2-butanona ou 3-hidroxi-2-
butanona por uma molécula de hidroxiacetona pode
dar origem a 2-hidroxi-3-etil- ou 2-hidroxi-3,4-dimetil-2-
ciclopenten-1-ona.
reativo e fornecem um grande número de produtos
secundários por condensações aldólicas (retro-
reações) e reações intramoleculares de Cannizzaro .
Os ácidos sacarínicos são produtos específicos da
reação de monossacarídeos em álcalis fortes,
particularmente de metais alcalino-terrosos. Eles são
obtidos em cada caso como pares diastereoméricos
por rearranjos de ácido benzílico de desoxi
hexodiuloses de acordo com a Fórmula 4.48a. De
fato, 1-desoxi-2,3-hexodiulose produz ácido sacarínico,
3-desoxi-1,2-hexodiulose produz ácido
metassacarínico e 4-desoxi-2,3-hexodiulose produz
ácido isossacarínico (Fórmula 4.48b).
de 2-hidroxi-3-metil-2-ciclopenten-1-ona como um
exemplo é mostrado na Fórmula 4.46. O composto
1,3,5-tridesoxi-2,5-hexulose é formado como
intermediário via condensação aldólica
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2694.2 Monossacarídeos
(4.47)
(4,48a)
(4.48b)
(4.48)
(4.46)
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270 4 Carboidratos
Do lado do açúcar, os reagentes são principalmente
glicose, frutose, maltose, lactose e, em menor extensão,
pentoses redutoras, por exemplo, ribose. Do lado do
componente amino, os aminoácidos com um grupo
amino primário são mais importantes do que aqueles
com um secundário porque sua concentração nos
alimentos é geralmente maior. Exceções são, por
exemplo, produtos de malte e milho que possuem alto
teor de prolina. No caso das proteínas, os grupos ÿ-
amino da lisina reagem predominantemente.
No entanto, produtos secundários de reações com o
grupo guanidino da arginina também são conhecidos.
De fato, foram detectadas imidazolinonas e pirimidinas,
que são formadas a partir de arginina e compostos
reativos ÿ- e ÿ-dicarbonil obtidos a partir da degradação
do açúcar.
classificada sob o termo reação de Maillard ou
Produtos de cor marrom com aroma típico de caramelo
são obtidos pela fusão do açúcar ou pelo aquecimento
do xarope de açúcar na presença de catalisadores
ácidos e/ou alcalinos. As reações envolvidas foram
abordadas nas duas seções anteriores. O processo
pode ser direcionado mais para a formação do aroma ou
mais para o acúmulo de pigmento marrom. O
aquecimento do xarope de sacarose em uma solução
tamponada aumenta a fragmentação molecular e,
assim, a formação de substâncias aromáticas. Formam-
se principalmente dihidrofuranos, ciclopentenolonas,
ciclohexenolonas e pironas (cf. 4.2.4.3.2). Por outro lado,
o aquecimento do xarope de glicose com ácido sulfúrico
na presença de amônia fornece polímeros intensamente
coloridos (“sucre couleur”). A estabilidade e a solubilidade
desses polímeros são aumentadas pela adição do ânion
bissulfito às ligações duplas:
As reações consecutivas de N-glicosídeos correspondem
parcialmente àquelas já delineadas para conversões
catalisadas ácido/base de monossacarídeos. No
entanto, começando com intermediários contendo N,
que com a função de nitrogênio possuem um catalisador
dentro da molécula, essas reações ocorrem em alta
velocidade em condições substancialmente mais
amenas, que estão presentes em muitos alimentos.
(4,50)
o escurecimento não enzimático será discutido.
(4,50)
4.2.4.3.3 Caramelização
A amônia catalisa as mesmas reações que os alcalinos
e alcalino-terrosos. Produtos intermediários reativos
podem polimerizar ainda mais em pigmentos marrons
(“sucre couleur”) ou formar vários derivados de imidazol,
pirazina e piridina.
Os N-glicosídeos são amplamente distribuídos na
natureza (ácidos nucleicos, NAD, coenzima A). Eles são
formados nos alimentos sempre que os açúcares
redutores ocorrem juntamente com proteínas, peptídeos,
aminoácidos ou aminas. Eles são obtidos mais facilmente
em temperaturas mais altas, baixa atividade de água e
armazenamento mais longo.
4.2.4.4 Reações com Aminocompostos ( Reação
de Maillard)
Nesta seção, a formação de N-glicosídeos, bem como
as inúmeras reações consecutivas
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2714.2 Monossacarídeos
• Compostos voláteis que muitas vezes são substâncias
aromáticas potentes. A reação de Maillard é importante
para a formação do aroma desejado ao cozinhar, assar,
assar ou fritar. É igualmente significativo para a geração
de sabores desagradáveis nos alimentos durante o
armazenamento, especialmente no estado desidratado,
ou no tratamento térmico para fins de pasteurização,
esterilização e torrefação.
• Substâncias aromatizantes, especialmente substâncias
amargas, que são parcialmente desejadas (café), mas
também podem causar um sabor desagradável, por
exemplo, em carne grelhada ou peixe
(substâncias amargas assadas). • Compostos com
propriedades altamente redutoras (reductonas) que
podem contribuir para a estabilização dos alimentos
contra a deterioração oxidativa.
• Pigmentos marrons, conhecidos como melanoidinas, que
contêm quantidades variáveis de nitrogênio e têm pesos
moleculares e solubilidades em água variados. Pouco
se sabe sobre
Se a frutose reage de maneira correspondente com uma
amina ou um aminoácido (Fórmula 4.51), forma-se uma
aminoaldose, chamada de composto de Heyns (2-amino-2-
desoxialdose). Uma vez que a adição da amina à frutose ou
a adição do átomo de H ao aminoenol intermediário pode
ocorrer de dois lados, um par enantiomérico é obtido em
cada caso.
Compostos Amadori com diferentes resíduos de aminoácidos
foram detectados em muitos alimentos aquecidos e
armazenados, por exemplo, em frutas e vegetais secos,
produtos lácteos, grãos de cacau ou molho de soja. Os
compostos Amadori também são encontrados no soro
sanguíneo, especialmente de pacientes que sofrem de
Diabetes mel litus. Como aminoácidos secundários, os
compostos de Amadori e Heyns podem ser detectados
analiticamente por análise de aminoácidos (cf. seção de proteínas).
• Perdas de aminoácidos essenciais(lisina, argi nove,
cisteína, metionina). • Compostos
com potencial mutagênico próprio
A D-Glucose será usada como exemplo para ilustrar o
curso das reações que ocorrem na fase inicial da reação de
Maillard . As estruturas de cadeia aberta serão usadas para
simplificação, embora as formas hemiacetais estejam
predominantemente presentes em solução.
laços.
Compostos nucleofílicos como aminoácidos ou aminas
adicionam-se facilmente à função carbonila de reduzir
carboidratos com a formação de iminas ( bases de Schiff).
Devido ao grupo hidroxilo presente na posição ÿ (Fórmula
4.50), as iminas podem rearranjar-se através dos 1,2-
eneaminols correspondentes ao 1,2-enediol (cf. Fórmula
4.36). Esse rearranjo leva a uma aminocetose chamada de
composto Amadori (1-amino-1-desoxicetose) em homenagem
ao seu descobridor.
• Compostos que podem causar reticulação de proteínas.
Aparentemente, as reações deste tipo também
desempenham um papel in vivo (diabetes).
(4.51)
a estrutura desses compostos. Estudos foram conduzidos
em fragmentos obtidos após pirólise no ponto Curie ou
após oxidação com ozônio ou periodato de sódio. O
escurecimento é desejado em panificação e torrefação,
mas não em alimentos que tenham uma cor fraca típica
ou outra cor própria (leite condensado, sopas secas
brancas, sopa de tomate).
Essas reações resultam em: 4.2.4.4.1 Fase Inicial da Reação de Maillard
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272 4 Carboidratos
A imina (Fórmula 4.52) formada pela reação da glicose
com a amina é facilmente convertida no hemiaminal
cíclico, ÿ- e ÿ-glucosilamina.
No entanto, os N-glicosídeos deste tipo são
relativamente instáveis porque sofrem mutação muito
facilmente, ou seja, são facilmente hidrolisados via
imina de cadeia aberta ou são convertidos nos
respectivos anômeros ÿ e ÿ. No entanto, o rearranjo
de Amadori leva à furanose, que como um hemiacetal,
tem uma estabilidade à mutarrotação comparável à
dos carboidratos.
4.2.4.4.2 Formação de Desoxiosonas
Como compostos ÿ-dicarbonílicos reativos, eles
produzem muitos produtos secundários. As fórmulas
4.54–4.57 resumem as reações de degradação
começando com o composto Amadori .
Os compostos Amadori podem reagir ainda mais com
uma segunda molécula de açúcar, resultando na
formação de glicosilamina e subsequente conversão
em di-D-cetosilaminoácidos ("aminoácidos dicetose")
por um rearranjo de Amadori :
Análoga à frutose (cf. Fórmula 4.37), a amino l-
desoxicetose pode ser convertida em 2,3-eneaminol,
bem como em 1,2-eneaminol (Fórmula 4.54) por
enolização. Análoga ao 1,2-enediol correspondente, a
eliminação da água e a hidrólise do cátion imina dão
origem à 3-desoxi-1,2-diulose, também chamada de 3-
desoxiosona (Fórmula 4.55).
Os produtos Amadori são apenas intermediários
formados durante a reação de Maillard . Apesar de
sua estabilidade limitada, esses produtos podem ser
usados sob certas condições como um indicador
analítico da extensão do tratamento térmico de alimentos. Diferente
Como o 2,3-enediol correspondente, o 2,3-eneaminol
tem duas opções diferentes de eliminação ÿ. A Fórmula
4.56 mostra a eliminação do aminoácido por uma
reação retro-Michael com
Nas reações de degradação do açúcar ácido (pH <3)
e alcalino (pH >8), os compostos Amadori são
degradados em compostos 1-, 3- e 4-desoxidicarbonil
(desoxiosonas) na faixa de pH 4–7.
(4.52)
(4.54)
estruturas.
As razões para a estabilidade parcial de tais
Os compostos Amadori em comparação com as iminas
podem ser explicados pela estrutura molecular cíclica
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2734.2 Monossacarídeos
(4.54)
(4,55)
Como todos os compostos ÿ-dicarbonil, as desoxiosonas
podem ser estabilizadas como quinoxalinas por uma
reação de aprisionamento com o-fenilenodiamina
(Fórmula 4.58) e subsequentemente determinadas
quantitativamente usando técnicas de cromatografia
líquida. Desta forma, as deoxiossonas foram detectadas
pela primeira vez como intermediários na degradação de carboidratos.
(4.56)
Os produtos secundários estáveis da reação de Maillard ,
que são isolados de muitas misturas de reação diferentes
e têm estruturas conhecidas, podem ser geralmente
atribuídos a uma desoxisona definida por uma série de
etapas de reação plausíveis (enolização, eliminação de
água, clivagem retroaldol, substituição substituição de
uma função amino por uma função hidroxi, etc.).
Do grande número de produtos secundários conhecidos
hoje, alguns exemplos típicos serão tratados aqui para
cada desoxisona.
formação de l-desoxi-2,3-diulose, também chamada de 1-
desoxiosona. Além disso, a 4-desoxi-2,3-diulose, também
chamada de 4-desoxiosona, pode ser formada pela
eliminação de água no C-4 do 2,3-eneaminol (Fórmula
4.57). Ao contrário das vias mencionadas anteriormente,
o resíduo de aminoácido permanece ligado ao
carboidrato nessa via de reação. Conforme mostrado no
esquema de reação, todas as três desoxiosonas ocorrem
em diferentes formas hemiacetais cíclicas.
Como no caso das deoxiosonas, as concentrações dos
compostos de Amadori e Heyns variam, dependendo das
condições da reação (valor de pH, temperatura, tempo,
tipo e concentração dos edutos). Como resultado, há uma
mudança no espectro do produto e, consequentemente,
na cor, sabor, odor e outras propriedades do alimento
em cada caso.
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274 4 Carboidratos
A Fórmula 4.59 mostra exemplos de produtos obtidos
na decomposição de 3-desoxi osonas. Os compostos
mais conhecidos são 5-hidroximetilfurfural de hexoses
(HMF, II na Fórmula 4.59) e furfural de pentoses (I na
Fórmula 4.59). Tomando como base as estruturas
furanoides da 3-desoxiosona (Fórmula 4.55), a 3,4-
didesoxiosona é obtida após abertura do anel,
enolização e eliminação de água (Fórmula 4.60). A
eliminação de água da forma hemiacetal da 3,4-
didesoxiosona produz HMF diretamente. Tendo em
conta a eliminação de água necessária para formar a
3-desoxisona (cf. Fórmula 4.55), o 5-hidroximetilfurfural
forma-se a partir da hexose pela eliminação
estequiométrica de 3 moles de água.
Na presença de concentrações mais elevadas de
amoníaco, aminas primárias ou aminoácidos, a 3-
desoxiosona origina preferencialmente 2-formil-5-
hidroximetilpirrole (III na Fórmula 4.59) ou os derivados
N-alquilados correspondentes em vez de HMF. O
intermediário de reação mais importante é a 3,4-
didesoxiosona (cf. Fórmula 4.60), que pode reagir com
compostos amino com a eliminação de água para dar
o pirrol correspondente (Fórmula 4.61) ou derivados
de piridina (Fórmula 4.62). A reação
Outros produtos secundários da 3-desoxiosona são
compostos com estrutura piranona. De fato, a ÿ-
piranona (VI na Fórmula 4.59) está sendo discutida
como o intermediário mais importante. Pode ser
formado a partir da forma piranose hemiacetal da 3-
desoxisona (Fórmula 4.64). Este composto foi
identificado apenas na forma de acetal completo (por
exemplo, com carboidratos na secagem) porque
apenas essa estrutura torna possível um produto final
relativamenteestável. Os compostos mencionados
possuem átomos de hidrogênio ácidos na posição 4,
permitindo facilmente reações de condensação com
aldeídos e polimerização ou formação de corantes
marrons.
(4.58)
Outro composto obtido a partir da 3-desoxiosona por
meio de uma reação relativamente complexa é a
maltoxazina (VII na Fórmula 4.59), que foi identificada
no malte e na cerveja. Este composto pode ser formado
a partir de 3,4-didesoxiosona, que primeiro sofre uma
reação de Strecker com o aminoácido secundário
prolina com descarboxilação para dar o derivado 1-
pirrolina (Fórmula 4.65). A enolização, a formação de
um composto carbocíclico de cinco membros e a
adição nucleofílica do grupo hidroximetila ao cátion
pirrolina produz a maltoxazina tricíclica. Em geral, a
formação desses compostos carbocíclicos é favorecida
na presença de aminoácidos secundários como a
prolina.
4.2.4.4.3 Produtos Secundários de 3-Desoxiosonas
(4.57)
As 3-desoxiosonas formam predominantemente
pirazinas e imidazóis com amônia. Os seguintes
compostos foram isolados da coloração de açúcar (cf.
Fórmula 4.66).
com amônia desempenha um papel, especialmente na
produção de açúcar couleur.
Se a formação de pirrol ocorre com um aminoácido,
este produto pode reagir posteriormente (Fórmula
4.63) para produzir uma lactona bicíclica (V na Fórmula 4.59).
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(4.62)
(4.61)
(4.59)
(4,60)
2754.2 Monossacarídeos
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(4.66)
4.2.4.4.4 Produtos Secundários de 1-Desoxiosonas
(4.64)
Ao contrário das 3-desoxiosonas que vêm sendo
estudadas há muito tempo, as 1-desoxiosonas foram
detectadas apenas alguns anos atrás. A Fórmula
4.67 mostra compostos conhecidos derivados de 1-
desoxi osona. Como as 1-desoxiosonas ocorrem formalmente
(4,65)
por redução em C-1 do carboidrato (cf.
Na reação produzindo 3-hidroxi-5-hidroxi metil-2-
metil-(5H)-furan-4-ona (IV na Fórmula 4.67), este
composto pode ser formado diretamente pela
eliminação de água do hemiacetal furanóide de 1-
deoxiosona (Fórmula 4.68). Verificou-se que a
isomerização do composto 4-hidroxi 3-oxo não
ocorre nas condições relevantes para os alimentos.
Por outro lado, é interessante que ocorra degradação
significativa para norfuraneol (Fórmula 4.68). O
norfuraneol também é formado como o principal
produto da reação na degradação das 1-desoxiosonas
das pentoses.
Fórmula 4.56), todos esses compostos contêm um
grupo metil ou acetil na posição 2 dos derivados de
furano ou pirano. As estruturas do produto mostram
que além da eliminação de água em C-1 levando a 1-
desoxisona, outras desidratações ocorreram em C-2,
C-5 e/ou C-6.(4.63)
276 4 Carboidratos
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Com um valor de limite de odor relativamente baixo, o
furaneol tem um odor intenso de caramelo. É interessante
que o furaneol também seja biossintetizado em plantas,
por exemplo, em morangos (cf. 18.1.2.6.9) e abacaxis
(cf. 18.1.2.6.10).
A formação de outro produto de degradação da 1-
desoxiosona, acetilformoína (III na Fórmula 4.67) é
mostrada na Fórmula 4.70. Em comparação com a
formação de furanona na síntese de acetilformoína (cf.
Fórmula 4.68),
(4.69)
a eliminação de água em C-6 do esqueleto de
carboidrato ocorre antes da ciclização para o derivado
de furano. Embora a eliminação adicional de água não
seja mais fácil, sugere-se que explique a formação de
ácido metileno redutico (Fórmula 4.70).
O composto 4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2H)-furanona
(furanool, I na Fórmula 4.67) é o correspondente produto
de degradação da 6-desoxi-L-manose (ramnose)
(Fórmula 4.69).
Como resultado da presença de um elemento de
estrutura enediol na posição ÿ para a função oxo nas
estruturas de cadeia aberta da acetilformoína, este
composto pertence ao grupo de substâncias chamadas
reductonas. Substâncias deste tipo, por exemplo,
também a vitamina C (ácido ascórbico), são fracamente
ácidas (Fórmula 4.71), redutoras (Fórmula 4.72) e
apresentam propriedades antioxidantes. Estes últimos
são atribuídos à possível formação de radicais
estabilizados por ressonância (Fórmula 4.73) e também
ao desproporcionamento de dois radicais com
O furaneol também pode ser formado a partir de hexose
fosfatos sob condições redutoras (cf. 4.2.4.4.6) e de
fragmentos C-3 (cf. Fórmula 4.47).
(4.67)
(4.68)
2774.2 Monossacarídeos
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(4.73)
(4,74)
(4.71)
(Fórmula 4.77). De fato, a formação de isomaltol livre é
possível pela hidrólise do
(4.72)
O composto 3,5-dihidroxi-2-metil-5,6-di-hidropiran-4-ona
(V na Fórmula 4.67) também é formado a partir dos
hemiacetais piranóides da 1-desoxi-2,3-hexodiulose
(Fórmula 4.75). Em comparação, o maltol é
preferencialmente formado a partir de dissacarídeos
como maltose ou lactose (Fórmula 4.76) e não de di-
hidroxipiranona por eliminação de água. A formação de
maltol a partir de monossacarídeos é insignificante. Uma
comparação da decomposição de 1-desoxiosonas da
estrutura cíclica correspondente da piranona mostra
claramente (cf. Fórmula 4.75 e 4.76) que o carboidrato
ligado glicosicamente no dissacarídeo direciona o curso
da eliminação de água em outra direção (Fórmula 4.76).
É a estabilização dos intermediários em maltol quase
aromático que torna possível a quebra da ligação
glicosídica com a formação de maltol. Paralelamente à
formação do maltol, derivados de isomaltol que ainda
contêm a segunda molécula de carboidrato também são
formados a partir de dissacarídeos
(4,70)
278 4 Carboidratos
reformação da estrutura redutora (Fórmula
4.74). Reductones reduzem Agÿ, Au3ÿ, Pt4ÿ
aos metais, Cu2ÿ a Cuÿ, Fe3ÿ a Fe2ÿ e Br2 ou
I2 a Br ou I, respectivamente. Reductonas estão
presentes como mono-ânions em valores de pH
<6. O di-ânion que ocorre em condições
alcalinas é facilmente oxidado na presença de O2.
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(4,77)
No entanto, o glucosil-isomaltol é formado a partir
da maltose em quantidades muito menores. Neste
caso, a formação de maltol domina. O resíduo
galactosil favorece claramente a formação do
furanóide 1-desoxisona a partir da lactose,
enquanto o piranóide 1-desoxisona é
preferencialmente formado a partir da maltose (cf. Fórmula 4.76 e 4.77).
ligação glicosídica. O ÿ-Galactosil-isomaltol foi
detectado como o principal produto no leite aquecido.
(4,75)
(4,76)
Um composto de cadeia aberta, o éster de ácido
lático do ácido ÿ-hidroxipropiônico (VIII na Fórmula
4.67) também pode ser formulado a partir de 1-
desoxiosona via 1,5-didesoxiosona. A hidratação
desse composto ÿ-dicarbonílico e a subsequente
quebra da ligação entre C-2 e C-3 produzem
diretamente o éster de ácido lático (Fórmula 4.78).
Entre os compostos mencionados, a acetilformoína
é um dos comparativamente
(4,78)
4.2 Monossacarídeos 279
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formado na degradação de carboidratos na ausência
de componentes de amina. Se for formado por
Fórmula 4.79) e na presença de aminoácidos
secundários, carbocíclicos relativamente estáveis
aminas primárias, aminoácidosou amônia para dar
4,5-didesoxiosona por enolização reage com
derivados de pirrol e piridina (Fórmula 4.83).
compostos (Fórmula 4.80).
o produto Amadori de acordo com a Fórmula 4.57, o
aminoácido permanece na reação
(4.82)
com outros componentes amino. Na presença
principalmente de aminas primárias (aminoácidos),
e 0,03 mmol/l).
aminoácidos são formados (pirrolinonas,
Conforme mostrado na Fórmula 4.38, o 2-hidroxiacetil
furano é um dos produtos da reação da 4-desoxi
osona. No entanto, este composto é preferencialmente
em favor do correspondente pirrole e piri
diniumbetaine (Fórmula 4.84). A razão para
4.2.4.4.5 Produtos Secundários de 4-Desoxiosonas
isso é que as estruturas triketo formadas a partir
Os tons redutores de pirrolidino- e dipirrolidino-
hexose foram caracterizados como substâncias amargas
(4,79)
compostos instáveis que sofrem reações
aminas, a formação de 2-hidroxiacetilfurano
(e também furosina) é significativamente suprimido
obtido a partir de misturas aquecidas de prolina/
sacarose (190 ÿC, 30 min, razão molar 3:1; csbi: 0,8
(4,80)
produto, produzindo furosina (Fórmula 4.82). Em
Os seguintes compostos foram detectados em
misturas de reação contendo prolina e hidroxi
prolina. A sua formação deve proceder através do
(4.81)
a presença de maiores concentrações de
1-desoxiosonas também:
280 4 Carboidratos
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(4,85)
convertido em 2-(2-furoil)-5-(2-furil)-1 Himida zole, conhecido
como FFI, que foi previamente isolado de hidrolisados
ácidos de proteína/glicose
Com amônia, o aminoacetilfurano é facilmente
(4,84)
(4,83)
misturas de reação:
2814.2 Monossacarídeos
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(4,87)
4.2.4.4.6 Reações Redox
(4,86)
da água dos hemiacetais cíclicos. Isso é mostrado na
Fórmula 4.85 para a formação direta de
a formação de aldeídos ( aldeídos de Strecker), CO2 e ÿ-
aminocetonas na descarboxilação oxidativa dos ÿ-
aminoácidos (Fórmula 4.88).
maltol do produto Amadori .
Os aldeídos, que possuem um átomo de C a menos que os
aminoácidos, possuem um potencial de aroma considerável,
dependendo do aminoácido degradado.
Ocorre em alimentos com concentrações mais altas de
aminoácidos livres e sob condições de reação mais
drásticas, por exemplo, em temperaturas mais altas ou sob
pressão.
4.2.4.4.7 Reação Strecker
Vários produtos de oxidação e condensação (R1 = OH,
CONHR; R2 = OH, NHR) foram isolados de uma solução
neutra aquecida. Pode-se supor pelas estruturas mostradas
que as ligações cruzadas de proteínas são possíveis se, por
exemplo, R1 e R2 representarem o grupo ÿ-amino da lisina
(Fórmula 4.83).
As reações dox também desempenham um papel importante
na formação das substâncias aromáticas 2-acetil-1-pirrolina
e 2-acetiltetrahidropiridina, que mostraram exibir leve
oxidabilidade de ÿ-eneaminols (cf. 5.3.1.6). Além disso, tais
processos também desempenham um papel na formação
de carboximetillisina (ver 4.2.4.4.9).
As reações entre compostos ÿ-dicarbonílicos, como as
deoxiosonas obtidas na reação de Maillard , e aminoácidos
são classificadas sob o termo reação de Strecker . Esta
reação leva a
Em conclusão, deve ser mencionado aqui que estudos mais
recentes também assumem a eliminação direta
No decorrer da reação de Maillard , são formadas
deoxiosonas e redutonas, por exemplo, acetilformoína (cf.
III, Fórmula 4.67). Eles podem reagir para dar compostos
enol e triceto por meio de uma adição com
desproporcionamento (Fórmula 4.86).
Reações redox deste tipo podem explicar a formação de
produtos que não são possíveis de acordo com as reações
descritas até agora. De fato, descobriu-se recentemente
que, por exemplo, a glicose 6-fosfato e a frutose-1,6-
difosfato, que ocorrem no fermento de padeiro e no músculo,
formam 4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2H) -furanona em grande
extensão. Uma vez que a formação de hexoses (ou fosfatos
de hexose) não é explicável, a redução do intermediário
acetilformoína (Fórmula 4.87) deve ter ocorrido. Como
mostrado, esta redução pode ocorrer através da própria
acetilformoína ou de outras redutonas, por exemplo, ácido
ascórbico. Tal re-
282 4 Carboidratos
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(4,89)
a degradação de hidratos de carbono, bem como os
redutores, podem sofrer reações de Strecker . O
espectro do produto é significativamente aumentado
devido às reações redox dos intermediários resultantes.
(4,88)
Os aldeídos Strecker importantes para o seu aroma
são o metional, o fenilacetaldeído, o 3- e o 2-
metilbutanal e o metilpropanal (cf. 5.3.1.1). Outros
compostos que se formam através da degradação
de Strecker e influenciam o aroma dos alimentos
são H2S, NH3, 1-pirrolina (cf. 5.3.1.6) e cisteamina
(cf. 5.3.1.4). Recentemente, os correspondentes
ácidos de Strecker também foram encontrados,
especialmente na presença de oxigênio. Eles podem
ser formados pela oxidação do intermediário
eneaminol (Fórmula 4.88). Todos os compostos ÿ-
dicarbonílicos obtidos no carro
O curso complexo de uma reação de Strecker é
representado na Fórmula 4.89 com a formação de 2-
hidroxi-3-metil-ciclopent-3-enona. Além do caminho
mostrado na Fórmula 4.46, esta reação também é
importante. Quando aminoácidos com grupos
funcionais na cadeia lateral estão envolvidos,
reações ainda mais complexas são possíveis (cf.
5.3.1.4–5.3.1.8).
2834.2 Monossacarídeos
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aquecendo o produto Amadori de prolina e
estrutura pirrolinona. O sistema de reação prolina/furfural
indicou ainda que a abertura do anel
também chamadas de melanoidinas.
norfuraneol com o grupo aldeído do furfural.
foram identificados em um sistema de reação contendo
(4,90)
(4,92)
Como resultado das cores predominantemente marrons (pão
com furfural e de acetilformoína com furfural
ilustrado em V, Fórmula 4.93. Outros compostos coloridos
podem ser obtidos pela condensação de
3,5-di-hidroxi-2-metil-5,6-di-hidropiran-4-ona
em reações modelo levou à formação dos produtos
amarelos II e III (Fórmula 4.91).
demonstraram que esses produtos escurecedores exibem
parcialmente propriedades antimutagênicas e
anticarcinogênicas. Como resultado do curso complexo da
reação, no entanto, só raramente foi possível
apenas como acetal completo, por exemplo, em soluções alcoólicas.
Um corante de pirrolina de cor vermelha (IV, Fórmula 4.92)
(4,93)
e alanina. Este corante é formado por 4 moléculas
experimentos com 13C mostraram que um aberto
primeiros compostos coloridos identificados em reações
modelo de xilose/aminas e furfural/norfuraneol
reações entre intermediários nucleofílicos/eletrófilos da
reação de Maillard resultam na
Fórmula 4.94). Ambos os corantes também foram obtidos
glicose na presença de furfural. A laranja
formação dos componentes coloridos, que são
é o composto I na Fórmula 4.90. Discute-se que esse
composto é formado por meio de reações de condensação
do composto CH-ácido
molécula da cadeia de furfural é inserida no
composto colorido VIII e o composto vermelho IX
prossegue através de um corante de cianina com a estrutura
Reações de condensaçãosemelhantes de 3-desoxiosona
4.2.4.4.8 Formação de compostos coloridos
crosta, carne) formada pelo aquecimento de
(4,91)
xilose/alanina/furfural (Fórmula 4.94).
carboidratos com componentes de amina, a reação da
banha de Mail também é chamada de escurecimento não
enzimático. Estudos bioquímicos clínicos recentemente
No entanto, ambos os compostos podem ser estabilizados
Em geral, assume-se hoje que a condensação
identificar compostos coloridos até agora. Um dos
de furfural e 1 molécula de alanina. Marcação
poderia ser identificado em uma reação modelo de furfural
com furfural (VI, Fórmula 4.94) e de 3-hidroxi-4-metil-3-
ciclopenten-1,2-diona (met ileno reductic acid) com furfural
(VII,
284 4 Carboidratos
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parte da furosina já existente é destruída.
Os compostos mais conhecidos são o Amadori
fosfato pela eliminação de H2O, H2S ou
pode ser formado a partir do composto anterior via
4.2.4.4.9 Modificações de Proteínas
para ligações cruzadas de proteínas com o lado nucleofílico
condições padronizadas ou preferencialmente usando
enzimas. Exemplos mostrando as concentrações
cadeias de lisina ou cisteína (cf. 1.4.4.11). No
na formação de ligações cruzadas de proteínas. um conhecido
produtos, especialmente as cadeias laterais de lisina e
o intermediário 4-desoxiosona (Fórmula 4.96).
no caso de produtos lácteos tratados termicamente, furosina
determinada quantitativamente por análise de aminoácidos.
Neste processo, todos os intermediários que
de carboidratos, por exemplo, é a formação
das proteínas. As estruturas da importante lisina
(4,94) modificações estão resumidas na Fórmula 4.95.
de desidroalanina de serina, cisteína ou serina
levam à furosina são degradados e um desconhecido
(4,95)
Portanto, a hidrólise deve ocorrer sob
fosfato. A desidroalanina pode então conduzir
produto Nÿ-frutoselisina e furosina, que
As cadeias laterais das proteínas podem sofrer modificações
pós-traducionais no curso da
processos térmicos. A reação também pode resultar
presença de carboidratos ou sua degradação
arginina estão sujeitas a modificação, que é acompanhada
por uma redução no valor nutricional
reação que ocorre principalmente na ausência
é liberado pela hidrólise ácida das proteínas e
Para detectar a extensão do tratamento térmico, por exemplo, em
da furosina nos alimentos são apresentados na Tabela 4.13.
Produtos de confeitaria
400–8500
Leite em pó
produtos
Tabela 4.13. Concentração de furosina no leite aquecido
Comida para bebé (em pó)
1800–12.000
Leite (ultra-aquecido)
200–6000
leite estéril
9300–18,900
Leite cru
500–1800
285
Leite (pasteurizado)
5.000–12.000
produtos
35–55
Macarrão
48–75
Furosina (mg/kg de proteína)
4.2 Monossacarídeos
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reação com metilglioxal (I, Fórmula 4.98),
exibido na Fórmula 4.99. É interessante que
glioxal reage com os N-átomos 1 e 2 de
pontes de metilglioxal N-2 e N-3.
detectado em reações modelo. (cf. Fórmula 4.100).
parceiro de reação é, de acordo com a Fórmula 4.61,
A carboximetillisina também é formada a partir de Nÿ
frutoselisina e também é usada como um indicador
A pirralina é encontrada em altas concentrações,
especialmente em alimentos que foram submetidos a fortes
contendo alimentos. Este composto pode ser produzido
de diversas formas a partir da oxidação
no grupo guanidino, por exemplo, por reação com
Compostos ÿ-dicarbonílicos de carboidratos
Nÿ-frutoselisina ou a reação do glioxal com
A piridosina (Fórmula 4.95) também é formada por
na Fórmula 4.97 leva em consideração
tratamento térmico, por exemplo, biscoitos e pastéis
Fórmula 4.98). A síntese de GLARG é
claramente menores que os da furosina (Tabela 4.13).
os resíduos de pirrol de 2 moléculas de pirralina.
clivagem de compostos ÿ-dicarbonílicos.
quantidades menores que a furosina (proporção ca. 3:1). Isso é
foram, entre outros, os formados a partir da
3-desoxiosona (II, Fórmula 4.98), um pentano
A pirralina (Fórmula 4.95) também é formada como uma
modificação do aminoácido lisina nas proteínas. O
assumiu que 1-desoxiosona é o precursor.
Os dímeros correspondentes já foram
o grupo guanidino (Fórmula 4.99), enquanto
Entre os compostos identificados, apenas ornithino
imidazolinona (I, Fórmula 4.98) foi quanti
O aminoácido arginina também pode ser modificado
do grau de tratamento térmico da proteína
(4,96)
3,4- didesoxiosona obtida a partir de 4-desoxiosona.
diona (III, Fórmula 4.98) e glioxal (IV,
a cadeia lateral da lisina. O caminho da reação mostrado
mecanismos de degradação de carboidratos com
a degradação de Nÿ-frutoselisina, mas em
A ligação cruzada de proteínas também é possível via
(Tabela 4.14). As concentrações no leite são
degradação. Os compostos caracterizados
220–230
7000–9000 20–25
6.000–20.000
Alimentos
540–3680Crosta de pão branco
leite estéril
286 4 Carboidratos
massa de pretzel
Mordiscando
biscoitos
salgadinhos
Mordiscando biscoitos
Tabela 4.14. Concentrações de pirralina em alimentos
Tabela 4.15. Concentrações de ornitino-imidazolinona
970–1320
<2–5
(OIZ) em alimentos
9.000–13.000
25.000–28.000 60–70
perda de arginina
30–135
leite UHT
25–110
produtos alcalinos
Grãos de café
(torrado)
Leite condensado
migalhas de pão branco
15–40
Alimentos Pirralina (mg/kg de proteína)
OIZ
60–80
20–30
(mg/kg proteína) (%)
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Além da modificação das cadeias laterais de aminoácidos
em cadeias de proteínas individuais, também pode ocorrer
a ligação cruzada de duas cadeias de proteínas. Algumas
das estruturas são mostradas na Fórmula 4.100.
A formação de pentosidina é assumida como mostrada na
Fórmula 4.101. A formação do produto Amadori com o
grupo ÿ-amino da lisina é seguida pela eliminação da água
em C-2 e C-3 da pentose com a formação da 4,5-diulose,
que se condensa com o
determinado tativamente em diferentes alimentos. Os
dados (Tabela 4.15) mostram que, especialmente em
produtos alcalinos, cerca de 60-70% da arginina presente
na farinha reage à imidazolinona.
A pentosidina foi encontrada pela primeira vez em proteínas
fisiológicas. É fortemente fluorescente e é formado pela
ligação de um resíduo de arginina com um resíduo de lisina
por meio de uma pentose. As concentrações de pentosidina
nos alimentos são comparativamente baixas (Tabela 4.16).
(4,99)
(4,97)
(4,98)
2874.2 Monossacarídeos
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(4.101)
grupo guanidino da arginina. O recentemente
identificado composto Bisarg (Fórmula 4.100) é
um produto de condensação de 2 moléculas cada
uma de arginina, glioxal e furfural. Além das
propriedades de reticulação de proteínas, a
intensa cor marrom alaranjada do Bisarg deve ser mencionada.
(4.100)
Tabela 4.16. Concentrações de pentosidina em alimentos
Leite condensado
0,1–2,6
Alimentos
0,3–0,6
288 4 Carboidratos
Crosta de pão
Concentração (mg/kg de proteína)
0,4–2,6
pretzel de sal
10,8–39,9
9.3–22.8
Café torrado
leite estéril
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Um acesso altamente estereoespecífico aos glicosídeos é
possível pela bromação C-1 de açúcares acetilados.
(4.102)
Na reação do açúcarperacetilado com HBr, devido ao forte
efeito anomérico, forma-se quase exclusivamente ÿ-
halogeneto (cf. Fórmula 4.103).
O grupo lactol de monossacarídeos aquecidos em álcool na
presença de um catalisador ácido é substituído por um
grupo alcoxi ou ariloxi, denominado aglicona ( síntese de
Fischer), para produzir alquil- e arilglicosídeos. Supõe-se
que a reação inicial envolve a forma aberta.
4.2.4.4.10 Inibição da Reação de Maillard
Com a maioria dos açúcares, os furanosídeos são formados
na primeira etapa da reação. Eles então se equilibram com
os piranosídeos. A transição de furanósido para piranósido
ocorre mais provavelmente através de um íon carboxônio
aberto, enquanto a isomerização do piranósido é através de
um cíclico (cf. Reação 4.102). Furanosídeos são obtidos
parando a reação em um momento adequado. O estado de
equilíbrio no álcool é, como na água, de
As medidas para inibir a reação de Maillard nos casos em
que ela é indesejável envolvem a redução do valor do pH,
manutenção das temperaturas mais baixas possíveis e
prevenção de teores críticos de água (cf. 0.3.2) durante o
processamento e armazenamento, uso de açúcares não
redutores e adição de sulfito. A Figura 4.10 demonstra,
pelo exemplo da desidratação da podridão do carro, as
vantagens de executar um processo de dois estágios para
reduzir a reação de Maillard .
dependente de fatores conformacionais. O álcool como
solvente e sua porção R aumentam o efeito anomérico e,
portanto, o ÿ-piranósido torna-se uma forma mais favorável
do que a ÿ-piranose em soluções aquosas de açúcar livre
(Tabela 4.7). No sistema D-glicose/metanol na presença de
HCl 1%, 66% do metilglicosídeo está presente como ÿ-
piranósido, 32,5% como ÿ-piranósido e apenas 0,6% e 0,9%
estão em ÿ- e ÿ-furanósido formulários. Nas mesmas
condições, D-manose e D-galactose são 94% e 58%,
respectivamente, nas formas de ÿ-piranósido.
(4.103)
4.2.4.5 Reações com Compostos Hidroxi (O-Glicosídeos)
4.2 Monossacarídeos 289
Fig. 4.10. Aumento de compostos Amadori na secagem
ao ar em duas etapas de cenouras influenciadas pelo teor
de umidade da cenoura. — 10, 20, 30 min a 110 ÿC; ÿÿÿ
60 ÿC; avaliação sensorial: 1) limiar de detecção 2) limite
de qualidade (segundo Eichner e Wolf, em Waller e
Feather, 1983)
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também verdadeiro para arilglicosídeos, no entanto, devido a estérica
A esterificação de monossacarídeos é conseguida por
reação do açúcar com um haleto de acila ou um ácido
efeitos, o isômero ÿ-piranósido é sintetizado
hidrólise.
e são os constituintes, como glicolipídios,
segue, dando origem a 2-desoxi-2-nitroso glicosilcloreto.
Este último, na presença de
de muitos alimentos.
A hidrólise por álcalis é alcançada somente sob
A taxa de hidrólise depende da aglicona
a hidrólise está relacionada com a estabilidade
conformacional. Glicosídeos com alta estabilidade conformacional
forma catiônica. Devido à influência estérica do
reduzido a ÿ-glicosídeo:
e o próprio monossacarídeo. O mais favorecido
são hidrolisados mais lentamente (cf. dados compilados em
condições drásticas que decompõem simultaneamente os
monossacarídeos.
D-glicose, resultados de ÿ-glicosídeos.
anidrido, é realizada em solução de piridina:
Os grupos acil têm um papel protetor em alguns
reações sintéticas. Acetatos de nitrilo de ácido glucónico
4.2.4.6 Ésteres
o isômero mais resistente à hidrólise. Isso é
(4.104)
derivados de açúcar para separação por cromatografia
gasosa e identificação de açúcares. Uma vantagem
uma síntese altamente estereosseletiva de cosídeos ÿ-gly.
O composto é primeiro desalogenado
em um glical. Em seguida, adição de cloreto de nitrosila
preferencialmente e assim o isômero ÿ resiste melhor
glicoproteínas, glicosídeos flavanóides ou saponinas,
A influência da fração de açúcar na taxa de
álcool, elimina o HCl e fornece um 2-desoxi-2-oximino-ÿ-
glicosídeo. A reação com etanal produz o composto 2-oxo,
que é então
Este então reage, provavelmente através de sua glicosila
grupo acetilado em C-2, o 1,2-trans-glicosídeo
O-glicosídeos são facilmente hidrolisados por ácidos.
anidrido. Acetilação, por exemplo com ácido acético
(4.106)
é obtido preferencialmente, por exemplo, no caso de
Tabela 4.17).
forma de alquilglicosídeo, ÿ-piranósido, geralmente é
A hidrólise ácida é iniciada pela protonação do glicosídeo.
A eliminação do álcool é seguida pela adição de água:
(acetatos de aldonitrila) são analiticamente adequados
Acetilglicosil halogenetos também são usados para
(4.105)
O-glicosídeos são amplamente distribuídos na natureza
a
b
b
b
2.4
Metil-ÿ-D-glucopiranósido
Metil-ÿ-D-glucopiranósido
290 4 Carboidratos
Metil-ÿ-D-manopiranósido
Fenil-ÿ-D-glucopiranósido
5.2
9.2
Tabela 4.17. Taxa relativa de hidrólise de glicosídeos (a:
1,0
Hidrólise
Metil-ÿ-D-galactopiranósido
53,7
1,0
Composto
a
a
Metil-ÿ-D-glucopiranósido
Metil-ÿ-D-glucopiranósido
1.9
b
b 5.7
Fenil-ÿ-D-glucopiranósido
Metil-ÿ-D-manopiranósido
bMetil-ÿ-D-galactopiranósido
HC1 2 mol/l, 60 ÿC; b: HCl 0,5 mol/l, 75 ÿC)
condição Krel
13.2
1.8
a
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Os ésteres do ácido fosfórico são importantes produtos
intermediários do metabolismo, enquanto os ésteres do
ácido sulfúrico são constituintes de alguns polissacarídeos.
(4.107)
4.2.4.7 Éteres
Exemplos de ésteres de ácidos orgânicos são vacciniina
em mirtilo (6-benzoil-D-glicose) e o composto do tipo tanino,
corilagina (1,3,6-trigaloil D-glicose):
Ésteres de açúcar ou ésteres de álcool de açúcar com
ácidos graxos de cadeia longa (láurico, palmítico, esteárico
e oleico) são produzidos industrialmente e são muito
importantes como agentes tensoativos. Estes incluem
ésteres de ácidos graxos de sorbitano (cf. 8.15.3.3) e os de
sacarose (cf. 8.15.3.2), que têm usos diversificados no
processamento de alimentos.
A hidrólise de grupos acil pode ser alcançada por
interesterificação ou por uma reação de amonólise:
A esterificação seletiva de um determinado grupo HO
também é possível. Por exemplo, a glicose pode ser
seletivamente acetilada na posição 3 pela reação de 1,2,5,6-
di-O-isopropilideno-ÿ-D-glucofuranose com anidrido de
ácido acético, seguido de hidrólise do dicetal:
Os ésteres de açúcar também são amplamente encontrados na natureza.
(4.109)
Isso sugere a presença de uma ligação 1,2 entre os dois
açúcares e as estruturas de piranose e furanose para
glicose e frutose, respectivamente:
(4.110)
desses compostos é que eles simplificam um
cromatograma, pois não há picos anoméricos:
(4.108)
(4.111)
A metilação dos grupos HO do açúcar é possível usando
dimetilsulfato ou metiliodeto como agente de metilação.
Os éteres metílicos são importantes na análise da estrutura
do açúcar, pois fornecem dados sobre o tamanho do anel
e as posições de ligação.
Os éteres trimetilsilílicos (éteres TMS) são instáveis contra
a hidrólise e a alcoólise, mas têm estabilidade térmica
notável e, portanto, são adequados para análise de açúcar
por cromatografia gasosa. Tratamento de um açúcarcom
hexametildissilazano e
A sacarose permetilada, por exemplo, após hidrólise ácida
fornece 2,3,4,6-tetra-O-metil D-glicose e 1,3,4,6-tetra-O-
metil-D-frutose.
4.2 Monossacarídeos 291
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(4.113)
monossacarídeo e qualquer grupo HO de um segundo
são oxidados adicionalmente por bromo para estável
forma furanose, consome 3 moles de periodato
um monossacarídeo e sufixo f ou p para furanose ou
A reação de separação do glicol deve ser considerada
um método opcional ou complementar para
sultos. O primeiro é indicado como um lado glicosilglico,
o último como uma glicosilglicose, com dados adicionais
para direção e posições de ligação. Exemplos são
sacarose e maltose:
de oxidante) enquanto, em forma de anel de piranose,
Compostos com até cerca de 10 resíduos monossacarídeos
são designados como oligossacarídeos.
Quando uma ligação glicosídica é estabelecida apenas
entre os grupos lactol de dois monossacarídeos,
consome 4 moles de periodato.
Clivagem oxidativa de grupos dihidroxi vicinais
A conclusão final quanto às posições de ligação do açúcar
a reação de permetilação aplicada em
quando um grupo lactol e um grupo HO alcoólico estão
envolvidos, um dissacarídeo redutor
Os monossacarídeos formam glicosídeos (cf. 4.2.4.5).
tetraacetato ou periodato é importante para
consumo, a quantidade de ácido fórmico produzida (no
caso da sacarose, 1 mol; maltose,
Um método abreviado de nomenclatura é
usar uma designação ou símbolo de três letras para
2 moles) e os outros fragmentos de carbonilo que
elucidação estrutural. Frutose, em um composto de 5 membros
Quando isso ocorre entre o grupo lactol de um
monossacarídeo, resulta um dissacarídeo.
(a divisão de cada grupo ÿ-glicol requer 1 mol
trimetilclorossilano, em piridina como solvente, fornece
um derivado de açúcar com todos os grupos HO sililados:
(4.112)
ácidos carboxílicos e depois liberados por hidrólise.
piranose. Por exemplo, sacarose e maltose
4.2.4.8 Clivagem de Glicóis
A sacarose consome 3 moles (cf. Reação 4.113) e a
maltose 4 moles de periodato.
e a estrutura do anel é desenhada a partir do periodato
ou grupos hidroxi-amino de um açúcar com chumbo
4.3.1 Estrutura e Nomenclatura
elucidação de carboidratos.
então um dissacarídeo não redutor é formado, e
292 4 Carboidratos
4.3 Oligossacarídeos
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(4.119)
(4.114)
A ramificação também ocorre em oligossacarídeos. Ocorre
quando um monossacarídeo é ligado a
(4.116)
H-bonds desempenham um papel significativo na
estabilização do conformador. Celobiose e conformações da lactose
(4.115)
são bem estabilizados por uma ligação H formada entre o
grupo HO de C-3 no resíduo de glicose e o oxigênio do anel
do resíduo glicosil. As conformações em soluções aquosas
parecem ser semelhantes às do estado cristalino:
do seguinte modo:
A fórmula abreviada para este trissacarídeo é
(4.118)
(4.120)
Um cálculo de energia conformacional para todos os
confôrmeros com pares ÿ,ÿ permitidos fornece um diagrama
ÿ,ÿ com linhas correspondentes às energias
isoconformacionais. As conformações de baixa energia
calculadas dessa maneira concordam com os dados obtidos
experimentalmente (difração de raios X, NMR, ORD) para
oligo e polissacarídeos.
(4.117)
pode ser escrito como O-ÿ-D-Fru f(2 ÿ 1)ÿ-D-Glcp e O-ÿ-D-
Glcp(1 ÿ 4)D-Glcp, respectivamente.
Na maltose cristalina e nas soluções não aquosas deste
açúcar, estabelece-se uma ponte de hidrogénio entre os
grupos HO no C-2 do glucosilo e no C-3 dos resíduos de
glucose (4.119). Entretanto, em solução aquosa, um
confôrmero parcialmente presente é estabilizado por
ligações H estabelecidas entre o grupo CH2OH do resíduo
glicosil e o grupo HO de C-3 no resíduo glicose (4.120).
Ambos os confôrmeros correspondem aos dois mínimos de
energia no diagrama ÿ,ÿ.
As conformações de oligo e polissacarídeos, como
peptídeos, podem ser descritas fornecendo os ângulos ÿ e
ÿ:
dois resduos glicosil. O nome do segundo resíduo glicosil é
inserido entre colchetes.
Duas ligações H são possíveis na sacarose, a primeira
entre os grupos HO no C-1 da frutificação.
Um trissacarídeo que representa um bloco de construção
dos polissacarídeos de cadeia ramificada ami lopectina e
glicogênio é dado como exemplo:
2934.3 Oligossacarídeos
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desde a rotação da D-glicose para a direita (daí sua
um grupo lactol livre e, portanto, carece de propriedades
redutoras, mutarrotação e capacidade de reagir com álcoois
e aminas.
amido com ÿ-amilase. Esta glucanotransferase
A clivagem enzimática da ligação glicosídica é
(4.122)
que segue a hidrólise de passeios disaccha redutores,
sobre a configuração no anomérico
grupos para a extremidade não redutora de maltodex trins
e formando glicosídeos cíclicos com 6-12
enquanto a clivagem de ÿ-glicosídeos diminui:
e também por toda a porção glicosil, enquanto o
contra álcalis. A hidrólise da sacarose é denotada
como uma inversão e a mistura equimolar resultante de
glicose e frutose é chamada de açúcar invertido.
resíduo de aglicona pode variar dentro dos limites.
resíduo de frutose e o oxigênio do anel do resíduo de
glicose:
monossacarídeos.
unidades de glicopiranose. O principal produto, a ÿ-
ciclodextrina, consiste em sete unidades de glicose e é
C-átomo. Uma vez que o ÿ-anômero tem um maior
Os oligossacarídeos de importância alimentar, juntamente
com os dados sobre sua ocorrência, estão compilados na
Tabela 4.18. O físico e o sensorial
assim como as propriedades de reação, embora a diferença
(4.123)
preparado pela ação da ciclomaltodextrina glu
canotransferase (EC 2.4.1.19), obtido de
é positivo, enquanto é negativo no hidrolisado,
nome dextrose) é superado pelo valor do
Bacillus macerans, em maltodextrinas. As maltodextrinas
são, por sua vez, produzidas pela degradação de
4.3.2 Propriedades e Reações
entre passeios de oligossaccha redutores e não redutores
devem ser mencionados. Estes últimos não possuem
frutose de rotação esquerda (levulose):
Como glicosídeos, os oligossacarídeos são facilmente
hidrolisados por ácidos, embora sejam relativamente estáveis.
especificado pela configuração no anomérico C-1
rotação na série D do que o ÿ-anômero, clivagem de ÿ-
glicosídeos aumenta a rotação específica
tose e o C-2 dos resíduos de glicose, e o
quebra a ligação ÿ-1,4, transferindo glicosil
As conclusões podem ser tiradas da mutarrotação,
segundo entre o grupo HO no C-6 do
(4.124)
Os métodos usados para elucidar as posições de ligação
em um oligossacarídeo (metilação, clivagem oxidativa de
glicóis) foram descritos em
As ciclodextrinas listadas na Tabela 4.18 são
(4.121)
propriedades foram cobertas com monossacarídeos,
um composto não higroscópico e levemente adocicado:
O termo é baseado em uma mudança de rotação específica
durante a hidrólise. Na sacarose a rotação
294 4 Carboidratos
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mel, cerveja
Raízes O-ÿ-D-Galp-(1 ÿ 2)-O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 2)-ÿ-D-Fruf Umbelliferae
melezitose
gentianose
O-ÿ-D-Galp-(1 ÿ 6)-D-Glcpbeterraba, mel
Gentiobiose
[O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)]4-D-Glcp ÿ-
Schardinger-Dextrina, Ciclohexaglucano (ÿ,1 ÿ 4) ÿ-Schardinger-
Dextrina, Cicloheptaglucano (ÿ,1 ÿ 4) ÿ- Schardinger-Dextrina,
Ciclooctaglucano (ÿ,1 ÿ 4)
atividade da sacarase, mel
O-ÿ-D-Fruf-(2 ÿ 1)-ÿ-D-Glcp
leguminosas
produção de glicose a partir do amido
295
Maltotetraose
Sophorose
maltulose
lactulose
Estrutura
O-ÿ-D-Galp-(1 ÿ 6)-O-ÿ-D-Galp-(1 ÿ 6)-D-Glcp Maná
O-ÿ-D-Galp-(1 ÿ 6)-O-ÿ-D-Galp-(1 ÿ 6)-
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 6)-O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)-D-Glcp Produto de degradação de amilo pectina, mel
Difundido em plantas
Panose
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 6)-O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 2)-ÿ-D-Fruf Rizoma de genciana
Produto microbiano da sacarose
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 1)-ÿ-D-Glcp
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)-D-Glcp
Bacillus macerans
O-ÿ-L-Rhap-(1 ÿ 2)-D-Glcp
Produto de conversão de maltose,
isomaltose
Rafinose
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 2)-O-ÿ-D-Fruf-(1 ÿ 2)-ÿ-D-Fruf Produto da ação da sacarase sobre
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 3)-D-Glcp
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)-O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)-D-Glcp Produto da degradação do amido,
Ergot (Claviceps purpurea),
Leite
Tabela 4.18. Estrutura e ocorrência de oligossacarídeos
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 2)-D-Glcp
em xarope de amido
xarope de amido
isocestose
Ocorrência
Neocestose
(alcachofra, soja)
O-ÿ-D-Galp-(1 ÿ 6)-O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 2)-ÿ-D-Fruf Beterraba sacarina, cana-de-açúcar, amplamente
Palatinose
Glicosídeos (naringina, neohes
peridina)
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 6)-D-Glcp
Glicosídeos (hesperidina)
Bloco de construção de celulose
(6-Cestose)
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 2)-ÿ-D-Fruf
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 3)-O-ÿ-D-Fruf-(2 ÿ 1)-ÿ-D-Glcp Maná, néctar
Trealose
Maltose
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)-D-Fruf
rosa umbelífera
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 6)-D-Fruf
Beterraba sacarina, cana-de-açúcar, pasta
Glicosídeos (amigdalina)
sacarose como substrato
Nome
estaquiose
sacarose como substrato
(1-Cestose)
mel, cerveja
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)-D-Glcp
Neotrealose
distribuído em plantas
maltotriose
Rutinose
O-ÿ-D-Galp-(1 ÿ 4)-D-Glcp
Extrato de Koji
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)-O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)-
O-ÿ-D-Fruf-(2 ÿ 6)-O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 2)-ÿ-D-Fruf Produto da ação da sacarase sobre
Trissacarídeos
Melibiose
Produto de conversão da lactose
dissacarídeos
Oligossacarídeos superiores
xarope de amido
O-ÿ-L-Rhap-(1 ÿ 6)-D-Glcp
Encontrado no licor mãe durante
4.3 Oligossacarídeos
amplamente em plantas
Maltopentaose
Maninotriose
Neohesperidose
Fucosidolactose
Nigéria
Grãos de cacau
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 6)-D-Glcp
Cestose
tetrassacarídeos
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 2)-O-ÿ-D-Fruf-(6 ÿ 2)-ÿ-D-Fruf Sacarose submetida a levedura
O-ÿ-D-Galp-(1 ÿ 4)-D-Frup
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 4)-D-Glcp
xarope de amido
O-ÿ-D-Glcp-(1 ÿ 1)-ÿ-D-Glcp
cogumelos jovens
Lactose
Bloco de construção de amido, açúcar
Celobiose
Crescimento de
O-ÿ-D-Fucp-(1 ÿ 2)-O-ÿ-ÿ-Galp-(1 ÿ 4)-D-Galp Leite humano
Sacarose
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Os monossacarídeos podem ser unidos em um padrão
linear (como na celulose e amilose) ou de forma
ramificada (amilopectina, glicogênio, guaraná). A
frequência dos locais de ramificação e o comprimento
das cadeias laterais podem variar muito (glicogênio,
guaran). A sequência de resíduos de monossacarídeos
pode ser periódica, um período contendo uma ou várias
unidades estruturais alternadas (celulose, amilose ou
ácido hialurônico), a sequência pode
A molécula de ÿ-ciclodextrina é um cilindro (Fig. 4.11)
que tem uma borda de hidroxila primária (C6) de um lado
e uma borda de hidroxila secundária (C2, C3) do outro.
As superfícies feitas de anéis de piranose são
hidrofóbicas. De fato, a água de hidratação é facilmente
deslocada dessa cavidade hidrofóbica por compostos
apolares estereoquimicamente adequados, que são
mascarados dessa maneira.
Esta fórmula mostra que a conformação da cadeia
esticada é devida a uma geometria em zigue-zague de
ligações de monômeros envolvendo pontes de oxigênio.
No processamento de alimentos, a ÿ-ciclodextrina é,
portanto, um agente adequado para estabilizar vitaminas
lipofílicas e substâncias aromáticas e para neutralizar o
sabor de substâncias amargas
A unidade estrutural monossacarídica conforma
4.4.1 Classificação, Estrutura
ção e as posições e tipos de ligações na cadeia
determinam a conformação da cadeia
Os polissacarídeos (glicanos) podem consistir em um
tipo de unidade estrutural de açúcar (homoglicanos) ou
em vários tipos de unidades de açúcar (heteroglicanos).
Os polissacarídeos, assim como os oligossacarídeos,
consistem em monossacarídeos ligados uns aos outros
por ligações glicosídicas. Sua hidrólise ácida produz
monossacarídeos. A hidrólise química e enzimática
parcial, além da hidrólise total, são importantes para a
elucidação estrutural. A hidrólise enzimática fornece
oligossacarídeos, cuja análise elucida sequências de
monossacarídeos e as posições e tipos de ligações.
Essa conformação é típica para resíduos ÿ-D
glucopiranosil ligados em 1,4 (Fig. 4.12 a), como ocorre,
por exemplo, em fibras de celulose:
contêm segmentos mais curtos ou mais longos com
resíduos organizados periodicamente separados por
segmentos não periódicos (alginato, carragenina,
pectina), ou a sequência pode ser não periódica ao longo
de toda a cadeia (como no caso dos componentes de
carboidratos nas glicoproteínas).
4.4.2 Conformação
(4.125)
A cadeia pode ser um pouco encurtada ou comprimida
para permitir a formação de ligações H entre os resíduos
vizinhos e assim contribuir para a estabilização
conformacional. No tipo de fita, conformação esticada,
com o número de monômeros, por sua vez, denotado
como n e o passo (avanço) na direção axial por unidade
de monômero como h, o intervalo de n é de 2 a ±4,
enquanto h é o comprimento de uma unidade de
monômero. Assim, a cadeia dada na Fig. 4.12 a tem n =
ÿ2,55 e h = 5,13 Å.
de um polissacarídeo. Além das conformações irregulares,
são conhecidas conformações regulares que refletem a
presença de pelo menos uma sequência periódica parcial
na cadeia. Algumas conformações típicas serão
explicadas na discussão a seguir, com exemplos de
glucanos e alguns outros polissacarídeos.
Também pode ocorrer uma conformação do tipo fita
fortemente plissada, conforme mostrado por um segmento de
4.4.2.1 Conformação tipo fita estendida ou esticada
296 4 Carboidratos
Fig. 4.11. Representação esquemática do cilindro
oco formado pela ÿ-ciclodextrina
4.4 Polissacarídeos
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(4.127)
h pode estar próximo de seu valor limite de 0. A
conformação de um ÿ(1 ÿ 3)-glucano, com n = 5,64
as ligações monoméricas. A amilose ( resíduos ÿ-D
glucopiranosil ligados em 1,4) também tem essa
geometria e, portanto, uma conformação helicoidal:
Essa conformação é típica para unidades ÿ-D
glicopiranose ligadas em 1,3 (Fig. 4.12, b), como ocorre em
e a mesma conformação plissada é mostrada
Os íons Ca2+ podem estar envolvidos para estabilizar a
conformação. Neste caso, duas cadeias de alginato são
reunidas em uma conformação que se assemelha a uma
plantas (líquenes):
a conformação helial pode ser estabilizada de várias
maneiras. Quando o diâmetro da hélice é grande,
compostos de inclusão (clatrato) podem ser formados
por umacadeia de alginato (unidades de ÿ-L-gulo
piranosiluronato ligadas a 1,4 ):
Deve-se enfatizar que em todos os exemplos o
uma cadeia de pectina (unidades de uronato de ÿ-D-
galactopiranosil ligadas a 1,4 ):
O número de monômeros por volta (n) e o
altamente variável em uma conformação helicoidal oca.
A fórmula mostra que a conformação helicoidal
geometria como uma característica comum.
cadeias esticadas, com menor diâmetro de hélice,
da cadeia é imposta por uma geometria em forma de U de
4.4.2.2 Conformação tipo hélice oca
O valor de n está entre 2 e ±10, enquanto
e h = 3,16 Å, é mostrado na Fig. 4.12, b. O
o polissacarídeo liquenina, encontrado em
(4.126)
caixa de ovo (tipo de caixa de ovo de conformação):
(4.128)
(4.130)
(4.129)
linear, conformação tipo fita tem um ziguezague
passo na direção axial por resíduo (h) é
(Fig. 4.13, a; cf. 4.4.4.14.3). Mais estendido ou
297
Fig. 4.12. Conformações de alguns ÿ-D-glucanos.
Idades de ligação: a1 ÿ 4, b1 ÿ 3, c1 ÿ 2 (de acordo com Rees,
1977)
4.4 Polissacarídeos
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A grande flexibilidade dessa conformação do tipo glicano é
baseada na natureza da ponte de ligação entre os
monômeros. A ponte tem três ligações rotacionais livres e,
além disso, os resíduos de açúcar estão mais distantes:
manter as pontes de oxigênio. É mais difícil prever a
conformação de um heteroglicano com uma sequência
periódica de vários monômeros, o que implica diferentes
tipos de conformações.
Tal caso é mostrado por -carragenina, em que as unidades
ÿ-D-galactopiranosil-4-sulfato têm uma geometria em forma
de U, enquanto os resíduos 3,6-anidro-ÿ-D galactopiranosil-2-
sulfato têm uma geometria em zigue-zague :
(4.133)
Os exemplos considerados até agora demonstraram que é
possível prever uma conformação homoglicana com base
na geometria das ligações das unidades monoméricas que
Aqui, o valor n varia de 4 até -2 e h é 2–3 Å. A conformação
reproduzida na Fig. 4.12, c tem n = 2,62 e h = 2,79 Å. A
probabilidade de uma forma tão desordenada se associar a
conformações mais ordenadas é baixa. Os polissacarídeos
deste tipo conformacional desempenham apenas um papel
insignificante na natureza.
podem formar hélices duplas ou triplas (Fig. 4.13, b; cf.
4.4.4.3.2 e 4.4.4.14.3), enquanto cadeias fortemente
esticadas, para estabilizar a conformação, têm uma
associação plissada em ziguezague e são não encalhado
(Fig. 4.13, c).
Isso é típico para glicanos com unidades ÿ-D glucopiranosil
ligadas em 1,6, porque exibem uma variabilidade
particularmente grande na conformação.
as possibilidades variam de um tipo de faixa de fita
compactada e encurtada a um tipo de hélice esticada. As
análises de difração de raios X provaram que existe uma
hélice esticada, mas como uma hélice de fita dupla para
estabilizar a conformação (cf. 4.4.4.3.2 e Fig. 4.19).
Essa conformação ocorre, por exemplo, com resíduos ÿ-D-
glucopiranosil ligados em 1,2 (Fig. 4.12, c). Isso se deve à
geometria enrugada das ligações da ponte em O do
monômero:
(4.132)
4.4.2.5 Conformações dos Heteroglicanos
4.4.2.6 Interações entre cadeias
Foi descrito na seção introdutória (cf. 4.4.1) que a sequência
de monossacarídeos organizada periodicamente em um
polissacarídeo pode ser interrompida por segmentos não
periódicos. Tal
(4.131)
Os cálculos mostraram que a conformação
4.4.2.3 Conformação do Tipo Amassado
4.4.2.4 Conformação fracamente unida
ÿ
298 4 Carboidratos
Fig. 4.13. Estabilização de conformações helicoidais. a
Compostos de clatratos, b hélices duplas ou triplas
enroladas, c “aninhamento” (de acordo com Rees, 1977)
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Inicialmente, uma sequência periódica de unidades
alteradas de ÿ-D-galactopiranose-4-sulfato (I, conformação
4C1) e ÿ-D-galactopiranose-2,6-disulfato (II, conformação
4C1) é construída na biossíntese de carragenina:
Desta forma, forma-se um gel com uma rede
tridimensional na qual o solvente
(Fig. 4.15,a); um feixe múltiplo de duplas hélices (Fig.
4.15,b); uma associação entre conformações do tipo fita
esticada, como um modelo de caixa de ovo (Fig. 4.15,c);
algumas outras associações semelhantes (Fig. 4.15,d);
ou, por último, formas que consistem em combinações
de dupla hélice e fitas (Fig. 4.15,e).
ÿ
ÿ
está imobilizado. As propriedades do gel, por exemplo,
sua força, são influenciadas pelo número e distribuição
de resíduos de ÿ-D-galactopiranosil-2,6-dissulfato, ou
seja, por uma propriedade estrutural regulada durante a
biossíntese de polissacarídeos.
O exemplo do mecanismo de formação de gel de
-carragenina, envolvendo uma interação cadeia-cadeia
de segmentos de sequência de conformação ordenada,
interrompidos por segmentos enrolados aleatoriamente
que respondem a uma sequência de cadeia desordenada,
pode ser aplicado geralmente a géis de outras
macromoléculas. Além de um comprimento de corrente suficiente, o
O pré-requisito estrutural para a capacidade de
endurecimento do gel é a interrupção de uma sequência
periódica e sua conformação ordenada. A interrupção é
conseguida pela inserção na cadeia de um resíduo de
açúcar de geometria de ligação diferente (carrageninas,
alginatos, pectina), por uma distribuição adequada de
grupos carboxila livres e esterificados (glicuronanos) ou
pela inserção de cadeias laterais. As associações
intercadeias durante a gelificação (formação de rede),
que envolvem segmentos de conformação ordenada,
podem então ocorrer na forma de uma dupla hélice
interferências de sequência resultam em distúrbios
conformacionais. Isso será explicado mais detalhadamente
com a -carragenina, mencionada acima, uma vez que
lançará luz sobre o mecanismo de gelificação de
macromoléculas em geral.
(4.134)
Quando a biossíntese da cadeia é concluída, uma
reação catalisada por enzima elimina o sulfato da maior
parte da ÿ-D-galactopiranose-2,6-disulfato (II),
transformando a unidade em 3,6-anidro-ÿ D-
galactopiranose-2 -sulfato (III, conformação 1C4). Esta
transformação está associada a uma mudança na
geometria da ligação. Alguns resíduos II permanecem
na sequência, atuando como sítios de interferência.
Enquanto o segmento não perturbado e ordenado de
uma cadeia pode se associar ao mesmo segmento de
outra cadeia, formando uma dupla hélice, os segmentos
não periódicos ou desordenados não podem participar
de tais associações (Fig. 4.14).
299
Fig. 4.14. Representação esquemática de um processo de
configuração de gel (de acordo com Rees, 1977)
Fig. 4.15. Agregação entre cadeias entre formações
regulares. a Dupla hélice, b feixe de dupla hélice, c ovo-
caixa, d fita-fita e e dupla hélice, interação fita
4.4 Polissacarídeos
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de pesos moleculares iguais e concentrações iguais, soluções
de polissacarídeos ramificados
interações cadeia-cadeia lateral (interpenetração,
A Tabela 4.19 apresenta uma visão geral dos usos na tecnologia de
alimentos.
4.4.3.3 Polissacarídeos Ramificados
a cadeia e também para a interaçãocadeia-cadeia.
a maioria dos géis derrete a temperaturas elevadas,
pela maior extensão linear da molécula.
4.4.3 Propriedades
Como consequência, os polissacarídeos ocorrem em muitos
são encontrados com cadeias lineares altamente plissadas.
vegetais) ou substâncias nutritivas assimilativas
produtos são descritos com mais detalhes na seção 4.4.4,
onde polissacarídeos individuais são
Compostos com uma única unidade estrutural monossacarídica
neutra e com um tipo de idade de ligação (como ocorre na
celulose ou na amilose) são denotados como polissacarídeos
perfeitamente lineares. Eles
concentrações muito altas (goma arábica), ou pode
têm uma viscosidade mais baixa. Presume-se que o
• Substâncias esqueléticas formadoras de estrutura (perda
celulósica, hemicelulose e pectina em plantas; quitina,
As funções delineadas dos polissacarídeos são
Os polissacarídeos ramificados (amilopectina, glicogênio) são
mais solúveis em água do que seus perfeitamente
Freqüentemente, a conformação é tão ordenada que um
estado de cristalinidade parcial se desenvolve. Grandes diferenças
a viscosidade reflete o “volume efetivo” do
alguns derivados de celulose fixados em um gel.
Esses volumes são geralmente maiores para linear do que
4.4.3.1 Observações Gerais
produtos alimentares e, mesmo assim, muitas vezes retêm
emaranhamento). Assim, os polissacarídeos ramificados
são geralmente insolúveis em água e podem ser solubilizados
apenas sob condições drásticas, por exemplo, em alta
polissacarídeos ramificados, uma vez secos, são prontamente
é mostrado por propriedades de celulose, amilose ou
com bom poder de inchamento e solubilidade em
mucopolissacarídeos em animais).
têm viscosidades excepcionalmente altas, mesmo em baixas
(cereais, batatas, legumes). As polissacas isoladas são
amplamente utilizadas no processamento de alimentos, seja
na forma nativa ou modificada, como: agentes espessantes
ou gelificantes (amido, alginato, pectina,
abordado. Aqui, apenas um breve relato será dado
A tendência dos polissacarídeos ramificados para
macromolécula. O “volume efetivo” é o
• Substâncias assimilativas de reserva (amido, dextrinas,
inulina nas plantas; glicogênio nos animais).
concentrações (goma de guaraná). Alguns polissacarídeos,
mesmo em baixa concentração, entram em
4.4.3.2 Polissacarídeos perfeitamente lineares
com base em suas propriedades altamente variáveis. Eles
contrapartes lineares, uma vez que a interação cadeia-cadeia
é menos pronunciada e há uma maior
são adequados como aglutinantes ou adesivos.
em propriedades são encontrados dentro desses grupos de
macromoléculas ÿ-1,3-glucano.
água quente e fria (amido, goma de guaraná). O
reidratado. Em comparação com suas contrapartes lineares
relacionar suas propriedades com suas estruturas em
precipitado é baixo. Eles formam uma pasta pegajosa
temperatura, ou por clivagem de ligações de H com álcalis ou
outros reagentes adequados. Precipitam prontamente da
solução (exemplo: retrogradação do amido). A razão para
essas propriedades é a existência de um pré-requisito
estrutural ideal para
goma de guaraná); estabilizadores para emulsões e
dispersões; substâncias formadoras de película e de
revestimento para proteger alimentos sensíveis de alterações indesejadas; e
• Substâncias que ligam a água (ágar, pectina e alginato em
plantas; mucopolissacarídeos em animais).
um gel termorreversível (alginatos, pectina). Enquanto
volume de uma esfera com diâmetro determinado
uma maneira geral.
em concentrações mais altas, provavelmente devido ao lado
grau de solvatação das moléculas. Soluções de
polissacarídeos quando há mudança na unidade estrutural,
tipo de ligação ou peso molecular. Esse
variam desde formas insolúveis (celulose) até aquelas
Os polissacarídeos são amplamente e abundantemente
distribuídos na natureza, cumprindo funções como:
para moléculas ramificadas (Fig. 4.16). Exceções
seu papel natural como substâncias esqueléticas (frutas e
Estas propriedades e sua utilização em alimentos
a formação de uma conformação ordenada dentro
cargas inertes para aumentar a proporção de substâncias de
lastro não digeríveis em uma dieta (cf. 15.2.4.2).
soluções podem exibir baixas viscosidades mesmo em
300 4 Carboidratos
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Os polissacarídeos com grupos carboxila (pectina,
alginato, carboximetilcelulose) são muito solúveis
como sais alcalinos na faixa de pH neutro ou alcalino.
4.4.3.5 Polissacarídeos
com Grupos Carboxil
4.4.3.4 Polissacarídeos Linearmente Ramificados
As moléculas são carregadas negativamente devido
aos ânions carboxilato e, devido às suas forças de
carga repulsivas, as moléculas são relativamente
esticadas e resistem às associações intermoleculares.
A viscosidade da solução é alta e depende do pH. A
fixação ou precipitação do gel ocorre em pH ÿ 3,
pois a repulsão eletrostática deixa de existir. Além
disso, os grupos carboxila não dissociados dimerizam através de
Polissacarídeos linearmente ramificados, ou seja,
polímeros com uma longa cadeia “backbone” e com
muitas cadeias laterais curtas, como guaran ou alquil
celu, possuem propriedades que são uma combinação
daquelas de moléculas perfeitamente lineares e
ramificadas. A longa cadeia “backbone” é responsável
pela alta viscosidade da solução. A presença de
numerosas cadeias laterais curtas enfraquece muito
as interações entre as moléculas, como demonstrado
pela boa solubilidade e taxas de reidratação das
moléculas e pela estabilidade mesmo de soluções
altamente concentradas.
Algin, carragena, ágar, goma arábica, goma karaya, goma xantana
Estabilização de sorvete contra formação de cristais de
gelo, fusão, separação de fases; melhoria da consistência (suavidade)
Prevenção da retrogradação do amido em pães e bolos, retenção de
água na massa
4.4 Polissacarídeos
Gelificação de balas de goma, jujubas, glacê, glacê, geleias de
sobremesa à base de água
Tabela 4.19. Exemplos de usos de polissacarídeos em alimentos
Algina, carragenina, ágar, goma arábica, goma tragacanta, goma xantana,
goma de guaraná, farinha de alfarroba, amidos modificados,
carboximetilcelulose, metilcelulose
pectina, algina
Pectina, algina, carragena, ágar, goma arábica, amidos modificados
Carragenina, ágar-ágar, goma tragacanto, goma karaya, goma-
guaran, farinha de alfarroba, algina,
carboximetilcelulose
Carragena, algina, pectina, carboximetilcelulose
Ligação de água, estabilização de emulsões em produtos cárneos
(carne enlatada, linguiça)
Estabilização de sedimentos em sucos de frutas, obtendo
“corpo” em bebidas em pó
Pectina, algina, carragenina, goma de guaraná, farinha de alfarroba,
carboximetilcelulose, amidos modificados
Algin, carragena, ágar
carragena
Estabilização e espessamento, prevenção de sinérese, estabilidade
congelamento-descongelamento de sopas, molhos, molhos para salada,
maionese, ketchup; obtenção de “corpo” em produtos com baixo teor de
gordura e baixo teor de amido
Goma arábica, goma ghatti, goma xantana
Estabilização de espuma de proteína em cerveja, chantilly, merengues,
marshmallows de chocolateEstabilização de emulsões em branqueadores de café, margarinas com baixo
teor de gordura
Goma tragacanto, algina, goma karaya, goma xantana, goma
guaraná, farinha de alfarroba, carboximetilcelulose, alginato
de propileno glicol, amidos modificados
Agar, goma guaraná, farinha de alfarroba, carragenina, goma
xantana
Aglutinação de água, melhoria da consistência, aumento do
rendimento de queijos macios, queijos cremosos, preparados
de queijo
301
Área de aplicação/alimentos
Espessamento e gelificação de polpas de fruta (confeitos, compotas,
geleias, polpas de fruta para gelados e iogurtes)
Polissacarídeos adequados
Espessamento e gelificação do leite em pudins com e sem
aquecimento, cremes; melhoria da consistência
Geleias para produtos de carne, peixe e vegetais
Estabilização de emulsões/suspensões em leite condensado e
achocolatado
Agar, goma karaya, goma guaraná, farinha de alfarroba
Estabilização de emulsões aromáticas em pó,
encapsulamento de substâncias aromáticas
Algina, pectina, alginato de propileno glicol, goma arábica, goma xantana,
goma guaraná, metilcelulose
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Agar é uma mistura complexa heterogênea de polissacarídeos
relacionados com o mesmo esqueleto
A solubilidade em água, viscosidade e estabilidade de
soluções são todas aumentadas pela ligação de sub neutro
são nitidamente estáveis.
4.4.4.1.1 Ocorrência, Isolamento
com Substituintes Ácidos
1 ÿ 4 e 1 ÿ 3 ligações:
grau de substituição, traz substancial
com grupos fortemente ácidos
as propriedades apresentadas pela metil, etil e
hidroxipropilcelulose correspondem às do guaraná
por um processo de extração com água quente. purificação é
possível pelo congelamento do gel.
Polissacarídeos com resíduos fortemente ácidos,
molécula. Um maior grau de substituição aumenta a
hidrofobicidade das moléculas e,
Pontes H. No entanto, um cátion divalente é necessário
mudanças em suas propriedades.
(ácidos sulfúrico, fosfórico, como em furcellaran,
solúveis em água e formam soluções altamente viscosas. Ao
contrário dos polissacarídeos com carboxila
4.4.4 Polissacarídeos individuais
aberturas.
4.4.3.7 Polissacarídeos modificados
estrutura da cadeia. Os principais componentes do
4.4.4.1 Ágar
4.4.3.7.2 Derivatização
grupos, em meio fortemente ácido, essas soluções
cadeia são ÿ-D-galactopiranose e 3,6-anidro ÿ-L-
galactopiranose, que se alternam através
com substituintes neutros
(4.135)
Agar é um produto gelatinoso isolado de algas marinhas
(classe de algas vermelhas, Rhodophyceae), por exemplo,
Ge lidium spp., Pterocladia spp. e Gracilaria spp.,
A ligação de grupos ácidos a um polissacarídeo (grupos
carboximetil, sulfato ou fosfato) também resulta em maior
solubilidade e viscosidade pelas razões já descritas. Alguns
polissacarídeos derivatizados, quando umedecidos,
apresentam consistência pastosa.
constituintes de cadeias polissacarídicas lineares. Assim, o
e goma de alfarroba. O efeito é explicado por
4.4.3.6 Polissacarídeos
Modificação de polissacarídeos, mesmo para um baixo
interferência dos substituintes alquil na cadeia em interações,
o que facilita a hidratação do
4.4.3.7.1 Derivatização
presentes como ésteres ao longo das cadeias poliméricas
para obter a configuração do gel em uma solução neutra.
assim, aumenta a sua solubilidade em sol orgânico
carragena ou amido modificado), também são muito
4.4.4.1.2 Estrutura, Propriedades
Fig. 4.16. Representação esquemática do “efetivo
302 4 Carboidratos
tipos de polissacarídeos
volumes” de linhas lineares, ramificadas e linearmente ramificadas
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No entanto, com um aumento nos níveis de cátions
multivalentes (por exemplo, cálcio), há um aumento paralelo
na viscosidade (“fluxo curto”). Assim, a viscosidade pode
Algumas espécies de Laminaria, Ascophyllum e Sargassum
também são utilizadas. As algas são extraídas com álcalis.
O polissacarídeo é geralmente precipitado do extrato por
ácidos ou sais de cálcio.
4.4.4.2.2 Estrutura, Propriedades
4.4.4.1.3 Utilização
A grande diferença entre as temperaturas de gelificação e
fusão, devido à histerese, é uma característica distinta e
única do ágar.
O ágar é amplamente utilizado, por exemplo, na preparação
de meios nutritivos em microbiologia. Sua aplicação na
indústria alimentícia baseia-se em suas principais
propriedades: é essencialmente indigerível, forma géis
termorresistentes e possui atividade emulsificante e
estabilizante. Agar é adicionado a sorvetes (sobremesas
congeladas de suco de frutas, açúcar, água ou leite) e
sorvetes (a cerca de 0,1%), muitas vezes em combinação
com goma de tragacanto ou goma de alfarroba ou gelatina.
paredes. A principal fonte de produção industrial é a alga
gigante, Macrocystis pyrifera.
Os pesos moleculares dos alginatos são de 32 a 200 kdal.
Isso corresponde a um grau de polimerização de 180–930.
Os valores de pK do grupo carboxila são 3,4–4,4. Os
alginatos são solúveis em água na forma de álcalis,
magnésio, amônia ou sais de amina. A viscosidade das
soluções de alginato é influenciada pelo peso molecular e
pelo contra-íon do sal. Na ausência de cátions di e
trivalentes ou na presença de um agente quelante, a
viscosidade é baixa (propriedade de “fluxo longo”).
Uma quantidade de 0,1–1% estabiliza o iogurte, alguns
queijos e doces e produtos de panificação (recheios de
pastelaria). Além disso, o ágar retarda o envelhecimento
do pão e fornece a textura de gel desejada em conservas
de aves e carnes. Por último, o agar tem um papel em
dietas vegetarianas (produtos substitutos da carne) e em
sobremesas e produtos de cereais instantâneos pré-tratados.
A proporção dos dois açúcares (ácidos nurônico/gulurônico)
é geralmente de 1,5, com algum desvio dependendo da
fonte.
4.4.4.2.1 Ocorrência, Isolamento
A fixação do gel ocorre após o resfriamento. O ágar é o
agente gelificante mais potente, pois a gelificação é
perceptível mesmo a 0,04%. O endurecimento e a
estabilidade do gel são afetados pela concentração de ágar
e seu peso molecular médio. Uma solução de 1,5% forma
um gel a 32–39 ÿC, mas não derrete abaixo de 60–97 ÿC.
Os alginatos ocorrem em todas as algas marrons (Phaeo
phyceae) como um componente esquelético de suas células
As cadeias são esterificadas em baixa extensão com ácido
sulfúrico. O teor de sulfato diferencia a fração de agarose
(principal componente gelificante do ágar), na qual cerca
de cada décima unidade de galactose da cadeia é
esterificada, e a fração de agaropectina, que possui maior
grau de esterificação de sulfato e, além disso, possui ácido
ligado na forma de cetal [4,6-(1 carboxietilideno)-D-
galactose]. A proporção dos dois polímeros pode variar
muito. O ácido urônico, quando presente, não ultrapassa
1%. O ágar é insolúvel em água fria, ligeiramente solúvel
em etanolamina e solúvel em formamida. O ágar precipitado
por etanol a partir de uma dispersão aquosa morna é, no
estado úmido, solúvel em água a 25 ÿC, enquanto no
estado seco é solúvelapenas em água quente.
Alginatos extraídos de Laminaria hyperborea têm proporções
de 0,4–1,0. A hidrólise parcial do alginato produz fragmentos
de cadeia que consistem predominantemente em ácido
manurônico ou gulurônico, e também fragmentos onde os
dois resíduos de ácido urônico se alternam em uma
proporção de 1:1. Os alginatos são copolímeros lineares
constituídos pelas seguintes unidades estruturais:
(4.137)
Os blocos de construção de alginato são os ácidos ÿ-D-
manurônico e ÿ-L-gulurônico, unidos por 1 ÿ 4 ligações:
4.4.4.2 Alginatos
(4.136)
4.4 Polissacarídeos 303
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necessário para a formação de gel uniforme. É obtido por uma
mistura de alginato de Na, fosfato de cálcio e glucono-ÿ-lactona,
ou por uma mistura de alginato de Na e sulfato de cálcio.
O alginato é um poderoso agente espessante, estabilizador e
formador de gel. Em um nível de 0,25–0,5%, melhora e
estabiliza a consistência de recheios para produtos assados
(bolos, tortas), molhos para salada e chocolates ao leite e evita
a formação de cristais de gelo maiores em sorvetes durante o
armazenamento.
4.4.4.3.1 Ocorrência, Isolamento
Dependendo da concentração de íons de cálcio, os géis são
termorreversíveis (baixa concentração) ou não (alta
concentração). A Figura 4.18 mostra um corte esquemático de
um gel de alginato de cálcio.
As algas marinhas vermelhas (Rhodophyceae) produzem dois
tipos de galactanas: ágar e polissacarídeos semelhantes a
ágar, compostos de resíduos de D-galactose e 3,6- anidro-L-
galactose, e carrageninas e polissacarídeos relacionados,
compostos de D-galactose e 3 ,6-anidro-D-galactose que são
parcialmente sulfatados como 2-, 4- e 6-sulfatos e 2,6-disulfatos.
Os resíduos de galactose são alternativamente ligados por 1 ÿ
3 e 1 ÿ 4 ligações.
Além disso, os alginatos são usados em uma variedade de
produtos de gel (pudins instantâneos frios, gel de frutas, gel de
sobremesa, anéis de cebola, imitação de caviar) e são
aplicados para estabilizar o suco de frutas frescas e a espuma da cerveja.
4.4.4.2.3 Derivativos
ser ajustado conforme desejado. O congelamento e
descongelamento de uma solução de Na-alginato contendo
íons Ca2+ pode resultar em um aumento adicional na
viscosidade. As curvas na Fig. 4.17 mostram o efeito na
viscosidade das concentrações de três preparações de alginato:
tipos de viscosidade baixa, moderada e alta. Esses dados
revelam que uma solução de 1%, dependendo do tipo de
alginato, pode ter uma faixa de viscosidade de 20 a 2.000 cps.
A viscosidade não é afetada em uma faixa de pH de 4,5–10.
Ele sobe em um pH abaixo de 4,5, atingindo um máximo em
pH 3-3,5.
As carrageninas são isoladas das espécies Chondrus (Chondrus
crispus, o musgo irlandês), Eucheuma, Gigartina, Gloiopeltis e
Iridaea por calor
O alginato de propileno glicol é um derivado de importância
econômica. Este éster é obtido pela reação do óxido de
propileno com ácido algínico parcialmente neutralizado. É
solúvel até pH 2 e, na presença de íons Ca2+ , forma géis
macios, elásticos, menos quebradiços e sem sinérese.
Géis, fibras ou filmes são formados pela adição de Ca2+ ou
ácidos a soluções de Na-alginato. Uma reação lenta é
4.4.4.3 Carrageninas
4.4.4.2.4 Utilização
304 4 Carboidratos
Fig. 4.17. Viscosidade de soluções aquosas de alginato.
Alginato com (a) alta, (b) média e (c) baixa viscosidade
Fig. 4.18. Representação esquemática de um gel de
alginato de cálcio (reticulação por formação de caixa de
ovo, cf. Fórmula 4.120; de acordo com Franz, 1991)
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Os pesos moleculares de ÿ- e -carrageninas
essencialmente totalmente sulfatado na posição 4, enquanto
seguido de secagem ou precipitação isolada. ÿ
conformação em forma de fita.
anidro-D-galactose e sulfato ligado a éster em
ÿ
ao polímero. Posição 6 da segunda galactose
70% da posição 2 de ambos os resíduos. o alto
sulfato ou -2,6-disulfato. Uma sequência típica de
contém como bloco de construção básico ÿ-D Galp-(1 ÿ
4)-ÿ-D-Galp (cf. Fórmula 4.139),
A Tabela 4.20 compila os dados dessas frações
polissacarídeos. Eles podem ser separados por
ÿ
(4.139)
são 200-800 kdal. A solubilidade em água aumenta
os resíduos de anidrogalactose podem ser sulfatados
A sequência favorece a formação de uma hélice de fita
dupla (Fig. 4.19).
extração de água sob condições alcalinas suaves,
ÿ
4.4.4.3.2 Estrutura, Propriedades
as frações principais são ÿ (gelificantes e insolúveis em K+
uma razão molar de 6:5:7. Os resíduos de galactose são
resíduo é esterificado com ácido sulfúrico como é ca.
teor de sulfato favorece a formação de um ziguezague
A ÿ-carragenina é composta por D-galactose, 3,6-
ÿ- (ou -)carrgeenan é:
que é unida através de uma ligação 1,3-glicosídica
e seus constituintes monossacarídeos. Dois
(não gelificante, K+-solúvel).
na posição 2 ou substituído por ÿ-D-galactose-6-
(4.138)
-Carragenina
As carrageninas são uma mistura complexa de vários
fração) e
precipitação fracionada com íons de potássio.
(de acordo com Rees, 1977)
305
ÿ-Carragenina
D-galactose-2,6-disulfato
Furcellaran
3,6-anidro-D-galactose
-Conformação carragena. uma dupla hélice,
carragena
3,6-anidro-D-galactose
3,6-anidro-D-galactose 2-
sulfato
D-galactose-2,6-disulfato,
-Carragenina
D-Galactose-D-galactose 2-
sulfato, D-galactose-4-sulfato,
3,6-anidro-D-galactose
-Carragenina
ÿ
ÿ-Carragenina
D-Galactose-4-sulfato,
Fig. 4.19.
b bobina única é apresentada para esclarecer a conformação
4.4 Polissacarídeos
Bloco de construção de monossacarídeo
D-Galactose-2-sulfato,
3,6-anidro-D-galactose
D-galactose-6-sulfato,
ÿ
Tabela 4.20. Blocos de construção de carrageninas
D-Galactose-4-sulfato,
D-Galactose-4-sulfato,
µ-carragenina
D-Galactose-4-sulfato,
D-galactose-6-sulfato,
ÿ
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Como observado em todas as macromoléculas lineares com
A utilização da carragenina no processamento de alimentos
baseia-se na capacidade do polímero de gelificar, aumentar
a viscosidade da solução e estabilizar emulsões e várias
dispersões. Um nível tão baixo quanto 0,03% no leite com
chocolate evita a separação das gotas de gordura e
estabiliza a suspensão das partículas de cacau. As
carrageninas impedem a sinérese no queijo fresco e
melhoram as propriedades da massa e permitem uma maior
incorporação de leite em pó na panificação. A propriedade
gelificante na presença do sal K+ é utilizada em sobremesas
e carnes enlatadas. A textura da fibra proteica também é
melhorada.
cargas ao longo da cadeia, a viscosidade aumenta
exponencialmente com a concentração (Fig. 4.20).
A sedimentação de proteínas no leite condensado é evitada
por carrageninas que, como a caseína, impedem a
coagulação das proteínas do leite pelos íons cálcio.
Soluções aquosas de ÿ-carragenina, na presença de íons
amônio, potássio, rubídio ou césio, formam géis
termicamente reversíveis. Isso não ocorre com íons de lítio
e sódio.
As carrageninas também são usadas para estabilizar
sorvetes e clarificar bebidas.
na posição6, do que nas posições 2 ou 4. Portanto, a força
do gel de ÿ-carragenina depende principalmente do conteúdo
de grupos sulfato esterificados na posição 6.
4.4.4.3.3 Utilização
A adição de carubina, que não é gelificante, à ÿ-carragenina
produz géis mais rígidos, mais elásticos e com menor
tendência à sinérese. A carubina aparentemente impede a
agregação das hélices de ÿ-carragenina.
ÿ
O grupo 6-sulfato pode ser removido por aquecimento de
carrageninas com álcali, produzindo resíduos de 3,6-
anidrogalactose. Essa eliminação resulta em um aumento
significativo da resistência do gel.
4.4.4.4 Furcellaran
As carrageninas e outros polissacarídeos ácidos coagulam
as proteínas quando o pH da solução é inferior aos pontos
isoelétricos das proteínas. Isso pode ser utilizado para
separar misturas de proteínas.
4.4.4.4.1 Ocorrência, Isolamento
à medida que aumenta o teor de sulfato de carragenina e
diminui o teor de resíduo de açúcar anidro.
Isso sugere fortemente que a capacidade de endurecimento
do gel é altamente dependente do raio do contra-íon
hidratado. O último é de cerca de 0,23 nm para o primeiro
grupo de cátions, enquanto o lítio hidratado (0,34 nm) e os
íons de sódio (0,28 nm) excedem o limite. A ação dos
cátions é visualizada como um arranjo de zíper entre
segmentos alinhados de sulfatos poliméricos lineares, com
cátions de baixo raio iônico travados entre resíduos de
sulfato alternados. A capacidade de endurecimento do gel
provavelmente também se deve a um mecanismo baseado
na formação de estruturas parciais de dupla hélice entre
várias cadeias. A extensão da formação da dupla hélice
intermolecular e, portanto, a força do gel, é maior quanto
mais uniformes forem as sequências da cadeia. Cada
substituição de um resíduo de 3,6-anidrogalactose por outro
resíduo, por exemplo, galactose-6-sulfato, resulta em uma
torção dentro da hélice e, portanto, uma diminuição na força
de gelificação. A conformação helicoidal também é afetada
pela posição dos grupos sulfato.
Furcellaran (ágar dinamarquês) é produzido a partir de algas
marinhas vermelhas (algas Furcellaria fastigiata). A
produção começou em 1943, quando a Europa foi cortada
de seus fornecedores de ágar. Após o pré-tratamento
alcalino das algas, o polissacarídeo é isolado usando água
quente. O extrato é então concentrado sob vácuo e
semeado com solução de 1–1,5% de KCl. O
A viscosidade da solução depende do tipo de carragenina,
peso molecular, temperatura, íons presentes e concentração
de carragenina.
O efeito é mais pronunciado com sulfato em
306 4 Carboidratos
Fig. 4.20. Curvas de viscosidade de soluções aquosas
de carragenina. A: Eucheuma spinosum, C: Chondrus
crispus, B: A e C na proporção de 2:1, 40 ÿC, 20 rpm
(segundo Whistler, 1973)
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Furcellaran também é utilizado em produtos de carne
processada, como pastas de carne para barrar e recheios
de pastelaria. Facilita a precipitação de proteínas durante a
fabricação da cerveja e, assim, melhora a clarificação final
da cerveja.
A solubilização em HCl 0,1 mol/l e a subsequente precipitação
com etanol produzem o ácido livre.
4.4.4.5.2 Estrutura, Propriedades
4.4.4.4.2 Estrutura, Propriedades
A goma arábica exibe marcadas propriedades emulsificantes
e formadoras de filme, que são causadas não apenas por
sua estrutura, mas também pela leve mistura (ca. 2%) de
uma proteína. Acredita-se que os resíduos de serina e
treonina dessa proteína estejam ligados covalentemente ao
carboidrato.
4 ,
4.4.4.5 Goma Arábica
A atividade interfacial da goma arábica é baixa em
comparação com a das proteínas. A proporção de goma
arábica em relação ao óleo usado nas formulações deve ser apropriada
4.4.4.4.3 Utilização
4.4.4.5.1 Ocorrência, Isolamento
A goma arábica é um exsudado de árvore de vários Aca
Furcellaran, com leite, dá bons géis e por isso é usado como
aditivo em pudins.
ÿÿ
Furcellaran é composto de D-galactose (46–53%), 3,6-anidro-
D-galactose (30–33%) e porções sulfatadas de ambos os
açúcares (16–20%).
Também é adequado para recheios de bolos e glacês.
A estrutura do furcellaran é semelhante ao
rageenan. A diferença essencial é que o ragenano
tem um éster de sulfato por dois resíduos de açúcar,
enquanto o furcellaran tem um resíduo de éster de sulfato
por três a quatro resíduos de açúcar. Os açúcares sulfatos
identificados são: D-galactose-2-sulfato, -4-sulfato e -6-
sulfato, e 3,6-anidro-D galactose-2-sulfato. A ramificação
da cadeia polissacarídica não pode ser excluída. O
furcellaran forma géis aquosos termicamente reversíveis por
um mecanismo que envolve a formação de dupla hélice,
semelhante ao -carragenina.
cia , principalmente Acacia Senegal, e é obtido como
resultado de danos na casca das árvores. É coletado como
gotas secas ao ar com diâmetros de 2 a 7 cm. O rendimento
anual por árvore é em média de 0,9 a 2,0 kg. O maior
produtor é o Sudão, com 50-60.000 t/ano, seguido por vários
outros países africanos. A goma arábica é conhecida desde
o antigo Egito como “kami”, um adesivo para tintas
pigmentadas.
Na presença de sacarose, gelifica rapidamente e mantém
boa estabilidade, mesmo contra ácidos de qualidade
alimentar. Furcellaran tem a vantagem sobre a pectina em
marmeladas, uma vez que permite um endurecimento
estável do gel em uma concentração de açúcar mesmo
abaixo de 50-60%. A quantidade necessária de polissacarídeo
é de 0,2 a 0,5%, dependendo do teor de açúcar da
marmelada e da força desejada do gel. Para manter a
extensão da hidrólise baixa, uma solução aquosa fria de
2-3% de furcellaran é misturada em uma pasta quente e
cozida de frutas e açúcar.
A capacidade de gelificação é afetada pelo grau de
polimerização do polissacarídeo, quantidade de 3,6- anidro-
D-galactose e pelo raio dos cátions presentes. K+, NH+ Rb+
e Cs+ de géis muito estáveis e fortes. O Ca2+ tem um efeito
menor, enquanto o Na+ impede a fixação do gel. A adição
de açúcar afeta a textura do gel, que passa de uma textura
quebradiça para uma textura mais elástica.
-carro
A goma arábica é uma mistura de polissacarídeos
intimamente relacionados, com uma faixa de peso molecular
médio de 260 a 1160 kdal. As principais unidades estruturais,
com proporções molares para o exsudato de goma A.
senegal entre parênteses, são L-arabinose (3,5), L-ramnose
(1,1), D-galactose (2,9) e ácido D-glucurônico (1,6). A
proporção varia significativamente dependendo da espécie
Acacia. A goma arábica tem uma cadeia central principal
construída de resíduos ÿ-D-galactopiranosil ligados por 1 ÿ
3 ligações, em parte carregando cadeias laterais ligadas na
posição 6 (cf. Fórmula 4.140).
-carro
os fios de gel separados são concentrados posteriormente
por congelamento, o excesso de água é removido por
centrifugação ou prensagem e, por último, o polissacarídeo
é seco. O produto é um sal de K e contém, além disso,8–
15% de KCl ocluso.
ÿ
4.4 Polissacarídeos 307
A goma arábica ocorre neutra ou como um sal
levemente ácido. Os contra-íons são Ca2+, Mg2+ e K+.
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cerca de 1:10 é usado em uma emulsão estabilizada por concentrações (Fig. 4.21). Esta propriedade é diferente
proteínas do leite. o de muitos outros polissacarídeos, que fornecem soluções altamente
viscosas mesmo em baixas concentrações (Tabela 4.21).A goma arábica é muito solúvel em água e soluções
(4.140)
de até 50% de goma pode ser preparado. a solução
aproximadamente 1:1. Em contraste, uma proporção de óleo de proteína de a viscosidade da ção começa a subir acentuadamente apenas em altas
Goma Tragacanta Arábica
3025
302.500
59
1114
8260
39.660
121.000
25.060
Alginato de metila de
sódio
200
936
4163
17
Guaran
214
3760
29.400
Concentração (%) Chiclete
39
512
3850
12.750
67.575 510.000
Tabela 4.21. Viscosidade (mPas) de polissacarídeos em solução aquosa conforme afetado pela concentração (25 ÿC)
54
906
10.605
44.275
111.000
183.500
41
57
397
4411
25.356
51.425
carragena
7
Goma de
celulose de alfarroba
111.150
1
2
3
4
5
6
10
20
30 40 50
308 4 Carboidratos
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4.4.4.6 Goma Ghatti
L-ramnose também foi detectada. Os açúcares são
parcialmente acetilados (5,5% de grupos acetil com base
no peso seco). Foram detectados três elementos estruturais
característicos (cf. Fórmula 4.141).
A goma arábica é usada como emulsificante e estabilizante,
por exemplo, em produtos de panificação. Retarda a
cristalização do açúcar e a separação da gordura em
produtos de confeitaria e a formação de grandes cristais de
gelo em sorvetes, podendo ser usado como estabilizador
de espuma em bebidas. A goma arábica também é aplicada
como fixador de sabor na produção de encapsulados, em pó
4.4.4.6.1 Ocorrência
4.4.4.6.3 Utilização
Este polissacarídeo ácido ocorre como um sal de Ca/Mg. A
goma ghatti é solúvel em água até ca. 90% e dispersível.
Embora produza soluções mais viscosas que a goma
arábica, é menos solúvel.
A goma ghatti é um exsudato da árvore Anogeissus latifolia
encontrada na Índia e no Ceilão.
Como a goma arábica, a goma ghatti pode ser usada para
a estabilização de suspensões e emulsões.
4.4.4.6.2 Estrutura, Propriedades
(4.141)
concentrados de aroma. Por exemplo, os óleos essenciais
são emulsionados com uma solução de goma arábica e
depois secos por pulverização. Nesse processo, o
polissacarídeo forma uma película ao redor da gota de óleo,
que protege o óleo contra a oxidação e outras alterações.
4.4.4.5.3 Utilização
Os blocos de construção são L-arabinose, D-galactose, D-
manose, D-xilose e ácido D-glucurônico.
309
Fig. 4.21. Curva de viscosidade de uma solução aquosa de goma
arábica (de acordo com Whistler, 1973) (25,5 ÿC, viscosímetro
de campo de Brook)
4.4 Polissacarídeos
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A goma tragacanto é um exsudato vegetal coletado de
arbustos da espécie Astragalus cultivados no Oriente
Médio (Irã, Síria, Turquia).
4.4.4.7.2 Estrutura, Propriedades
(4.142)
A goma de tragacanto consiste em uma fração solúvel
em água, o chamado ácido tragacantico, e o componente
de expansão insolúvel, bassorin. O ácido tra gacantico
contém 43% de ácido D-galacturônico, 40% de D-xilose,
10% de L-fucose e 4% de D-galactose. Como a pectina,
é composta por uma cadeia principal de ácido
poligalacturônico que carrega cadeias laterais feitas do
açúcar restante
A goma karaya, também chamada tragacanto indiano, é
um exsudato de uma árvore indiana da Sterculia ureus e
outras espécies de Sterculia .
4.4.4.7.1 Ocorrência
Os blocos de construção são D-galactose, L-ramnose,
ácido D-galacturônico e ácido L-glucurônico. Os açúcares
são parcialmente acetilados (13% de grupos acetil com
base no peso seco). A molécula consiste em três cadeias
principais que são polímeros de diferentes unidades
dissacarídicas (cf. Fórmula 4.143). As cadeias principais
carregam cadeias laterais e também são ligadas
covalentemente através das cadeias laterais.
4.4.4.8.2 Estrutura, Propriedades
4.4.4.8 Goma Karaya
4.4.4.7 Goma Tragacanto
Seu peso molecular é de cerca de 840 kdal. As moléculas
são altamente alongadas (450×1,9 nm) em solução
aquosa e são responsáveis pela alta viscosidade da
solução (Tabela 4.21). Conforme mostrado na Fig. 4.22,
a viscosidade é altamente dependente da taxa de
cisalhamento.
resíduos (Fórmula 4.142). Bassorin consiste em 75% de
L-arabinose, 12% de D-galactose, 3% de éster metílico
do ácido D-galacturônico e L-ramnose.
4.4.4.8.1 Ocorrência
4.4.4.7.3 Utilização
A goma tragacanto é usada como agente espessante e
estabilizador em molhos para salada (0,4–1,2%) e em
recheios e coberturas em produtos de panificação. Como
aditivo em sorvetes (0,5%), proporciona uma textura macia.
Fig. 4.22. O efeito da taxa de cisalhamento na viscosidade de
soluções aquosas de tragacanto. uma forma de flocos de
tragacanto, 1%; b tragacanto, forma de fita, 0,5% (de acordo com
Whistler, 1973)
310 4 Carboidratos
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adição ao polissacarídeo guaraná, farinha de guar
Como resultado da forte ligação cruzada, este
fibra bruta e 0,5–0,8 cinzas. A planta é cultivada para
forragem na Índia, Paquistão e nos Estados Unidos
a leguminosa Cyamopsis tetragonoloba.
espumas (cerveja, chantilly, merengues), e como
mais de 3%.
queijo), um agente aglutinante (produtos de carne como
(4.144)
incha muito mesmo em água fria. Suspensões
cadeia principal por uma ligação ÿ(1 ÿ 6) (cf. Fórmula
4.126).
4.4.4.9 Goma Guaraná
A goma guarana consiste em uma cadeia de unidades ÿ-D
manopiranosil unidas por 1 ÿ 4 ligações.
e fornece “corpo”.
A goma de guaraná forma soluções altamente viscosas
(Tabela 4.21), cuja viscosidade é dependente da taxa de
cisalhamento (Fig. 4.23).
polissacarídeo é insolúvel em água e resistente
(4.143)
um espessante (sopas, molhos, molhos para salada,
maionese, ketchup). Aumenta o congelamento-descongelamento
Estados Unidos (Texas).
A semente é descascada e o germe removido. Em
contém 10-15% de umidade, 5-6% de proteína, 2,5%
A farinha de guar é obtida a partir do endosperma da semente de
carne enlatada, salsichas), um estabilizador de proteína
têm uma consistência pastosa em concentrações de
4.4.4.9.1 Ocorrência, Isolamento
4.4.4.8.3 Utilização
A goma karaya é usada como aglutinante de água (mole
a enzimas e microorganismos. no entanto
4.4.4.9.2 Estrutura, Propriedades
Cada segundo resíduo tem uma cadeia lateral, um resíduo
D-gal actopiranosil que está ligado ao
estabilidade de produtos, previne a sinérese de géis,
3114.4 Polissacarídeos
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4.4.4.11.2 Estrutura, Propriedades
A farinha de alfarroba é utilizada como espessante,
aglutinante e estabilizante em conservas de carne, molhos
para salada, embutidos, queijos macios e sorvetes.
Também melhora a capacidade de retenção de água da
massa, especialmente quando se utilizafarinha com baixo teor de glúten.
A goma de guaraná é utilizada como agente espessante e
estabilizante em molhos para salada e sorvetes (nível de
aplicação 0,3%). Além da indústria alimentícia, é
amplamente utilizado nas indústrias de papel, cosmética e
farmacêutica.
O polissacarídeo consiste em D-galactose (1), D-xilose (2)
e D-glicose (3), com as respectivas proporções molares
dadas entre parênteses. L-Arabinose também está presente.
A estrutura sugerida é apresentada na Fórmula 4.145.
4.4.4.10 Goma de Alfarroba
4.4.4.10.3 Utilização
A alfarroba (alfarroba; pão de São João) provém de uma
sempre-viva cultivada na região do Mediterrâneo desde
tempos remotos. Sua vagem longa, comestível e carnuda
também é usada como forragem. As sementes secas eram
chamadas de “quilate” pelos árabes e serviam como
unidade de peso (aprox. 200 mg). Ainda hoje, o quilate é
usado como unidade de peso para pedras preciosas,
diamantes e pérolas, e como medida de pureza do ouro (1
quilate = 1/24 parte do ouro puro).
4.4.4.10.1 Ocorrência, Isolamento
4.4.4.11.1 Ocorrência, Isolamento
4.4.4.10.2 Estrutura, Propriedades
O peso molecular do galactomanano é próximo de 310
kdal. As propriedades físicas correspondem às da goma de
guar, exceto que a viscosidade da solução não é tão alta
(cf. Tabela 4.21).
material, 23-25% germe e 42-46% endosperma.
As sementes são moídas e o endosperma é separado e
utilizado como a farinha de guar descrita acima. A farinha
comercial contém 88% de galac tomanoglicano, 5% de
outros polissacarídeos, 6% de proteína e 1% de cinzas.
O principal polissacarídeo da alfarroba é semelhante ao da
goma de guaraná: uma cadeia linear de 1 ÿ 4 unidades ÿ-D-
manopiranosil ligadas, com resíduos ÿ-D-gal actopiranosil
1 ÿ 6 unidos como cadeias laterais. A relação manose/
galactose é de 3 para 6; isso indica que, em vez de cada
segundo resíduo de manose, como na goma de guaraná,
apenas a cada 4 a 5 é substituído na posição C-6 por uma
molécula de galactose.
O tamarindo é uma das árvores mais importantes e
amplamente cultivadas da Índia (Tamarindus indica; data
da Índia). Suas vagens marrons contêm sementes ricas em
um polissacarídeo que é facilmente extraído com água
quente e, após a secagem, recuperado em forma de pó.
O polissacarídeo forma um gel estável em uma ampla faixa
de pH. Menos açúcar é necessário para atingir a força de
gel desejada do que nos géis de pectina correspondentes
(Fig. 4.24). Os géis exibem apenas um baixo fenômeno de
sinérese.
4.4.4.9.3 Utilização
As sementes de alfarroba consistem em 30-33% de casca
4.4.4.11 Farinha de Tamarindo
Fig. 4.23. Viscosidade da solução aquosa de guar a 1% a 25
ÿC versus taxa de cisalhamento (rpm.). Viscosímetro: Haake
ro tovisco (de acordo com Whistler, 1973)
312 4 Carboidratos
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4.4.4.12.1 Ocorrência, Isolamento
Em geral, o polissacarídeo é altamente ramificado.
A arabinogalactana, devido à sua boa solubilidade e
baixa viscosidade, é utilizada como emulsificante e
estabilizante e como substância carreadora em óleos
essenciais, formulações de aromas e adoçantes.
O peso molecular é de 50 a 70 kdal. A molécula tem
forma quase esférica, de modo que sua solução aquosa
se comporta como um fluido newtoniano .
4.4.4.12.2 Estrutura, Propriedades
O polissacarídeo da semente de tamarindo é um
substituto adequado para a pectina na produção de
doces e geleias. Pode ser usado como agente
espessante e estabilizador na produção de sorvetes e
maioneses.
O polissacarídeo consiste em unidades ÿ-D-
galactopiranosil de cadeia linear unidas por 1 ÿ 3
ligações e, em parte, possui cadeias laterais de resíduos
de galactose e arabinose ligadas às posições 4 e 6. A
estrutura sugerida é dada na Fórmula 4.146.
4.4.4.12 Arabinogalactana de Larch
4.4.4.12.3 Utilização
(4.146)
O extrato é geralmente seco em tambor.
contêm um arabinogalactan solúvel em água de 5-35%
do peso seco da madeira. Pode ser isolado de madeira
lascada por um processo de extração em contracorrente,
usando água ou ácidos diluídos.
4.4.4.11.3 Utilização
Madeiras coníferas relacionadas ao larício ( espécie de larix;
semelhante ao pinheiro, mas perde suas folhas em forma de agulha)
A viscosidade é excepcionalmente baixa. A uma
temperatura de 20 ÿC, a viscosidade de uma solução a
10% é de 1,74 cps, uma solução de 30% de 7,8 cps em
pH 4 ou 8,15 cps de pH 11 e uma solução de 40% de 23,5 cps.
(4.145)
Esses dados mostram que a viscosidade praticamente
não é afetada pelo pH. A solução adquire uma
consistência de pasta espessa apenas em concentrações
superiores a 60%.
4.4 Polissacarídeos
Fig. 4.24. Força do gel de (a) farinha de tamarindo e (b)
pectina de limões versus concentração de sacarose (de
acordo com Whistler, 1973)
313
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(4.147)
A extração é obtida em pH 1,5–3 a 60–100 ÿC.
O processo é cuidadosamente controlado para evitar a
hidrólise de ligações glicosídicas e éster. O extrato é
concentrado em um produto líquido de pectina ou é seco
por pulverização ou secagem em tambor em um produto
em pó. As preparações purificadas são obtidas por
precipitação da pectina com íons que formam sais de
pectina insolúveis (por exemplo, AI3+), seguida de
lavagem com álcool acidificado para remover os íons
adicionados, ou por precipitação alcoólica com
isopropanol e etanol.
são esterificados em extensão variável com metanol,
enquanto os grupos HO nas posições 2 e 3 podem ser
acetilados em pequena extensão. A estabilidade da
pectina é maior em pH 3-4. A ligação glicosídica hidrolisa
em um meio ácido mais forte. Em
A reação de eliminação ocorre mais facilmente com
unidades de ácido galacturônico possuindo um grupo
carboxila esterificado, uma vez que o átomo de H no C-5
é mais ácido do que com resíduos contendo carboxila livre.
A pectina é uma mistura de polissacarídeos com uma
estrutura complicada contendo pelo menos 65% de ácido
galacturônico (GalA). Três elementos estruturais estão
envolvidos na composição de uma molécula de pectina:
um homogalacturonano (cf.
A pectina é amplamente distribuída nas plantas. É
produzido comercialmente a partir de cascas de frutas
cítricas e de bagaço de maçã (resíduo triturado e
prensado). É de 20 a 40% do teor de matéria seca na
casca de frutas cítricas e de 10 a 20% no bagaço de maçã.
4.4.4.13.2 Estrutura, Propriedades
Fórmula 4.147) consistindo de (1 ÿ 4) ÿ-D-GalA ligada,
um galacturonano com cadeias laterais arranjadas de
forma diferente (blocos de construção: apiose, fucose,
arabinose, xilose) e um ramnogalaco turonano com um
esqueleto constituído pelas unidades dissacarídicas [ ÿ
4)-ÿ-D-GalA-(1 ÿ 2)-ÿ-L-Rha-(1 ÿ] e com seus resíduos
de ramnose ligados por cadeias de arabinana e
galactana. Nas pectinas, os resíduos de GalA
As pectinas de alto éster requerem uma quantidade
crescente de açúcar com o aumento do graude
esterificação. O tempo de gelsetting para pectinas de
alto éster é maior do que para produtos de pectina de
baixo grau de esterificação (Tabela 4.22).
4.4.4.13 Pectina em meio alcalino, ambas as ligações, éster e glicosídica,
são divididas na mesma extensão, esta última por uma
reação de eliminação (cf. Fórmula 4.148).4.4.4.13.1 Ocorrência, Isolamento
Além do grau de esterificação, a formação do gel
também é influenciada pela distribuição dos grupos éster
na molécula de pectina.
(4.148)
grupos.
A um pH de cerca de 3, e na presença de íons Ca2+
também em pHs mais altos, a pectina forma um gel
termicamente reversível. A capacidade de formação de
gel, em condições comparáveis, é diretamente
proporcional ao peso molecular e inversamente
proporcional ao grau de esterificação. Para a formação
de gel, as pectinas de baixo éster requerem valores de
pH muito baixos e/ou íons de cálcio, mas gelatinizam na
presença de um teor de açúcar relativamente baixo.
314 4 Carboidratos
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casos, como cereais, o amido é incorporado
e, assim, acelerar a liberação do grânulo
depois se desintegrou. O gérmen, devido ao seu alto teor de oleosidade
parecem torná-los um substituto adequado para
dutos.
O amido é isolado principalmente das fontes listadas
de muitos alimentos, é também a fonte de hidratos de carbono
mais importante na nutrição humana. Além disso,
seu isolamento é relativamente simples. A planta
etapa de processamento). A água de maceração contém
lavados com água e depois sedimentados de
de leguminosas (ervilhas, lentilhas) tornaram-se mais
conexões ainda não são completamente compreendidas
cremes.
Em alguns casos, por exemplo, tubérculos de batata, grânulos de amido
um processo contracorrente com água a 50 ÿC
(cf. 14.3.2.2.4). A proteína e o amido são então
forma, tamanho, distribuição de tamanho, composição,
presença de íons Ca2+ . A pectina também é usada para
conteúdo <1%, sacarose 58–75% e pH 2,8–3,5.
4.4.4.14.1 Ocorrência, Isolamento
na matriz protéica do endosperma, daí o grânulo
conteúdo, tem uma densidade baixa e é facilmente separado
amidos quimicamente modificados em uma série de produtos
Amidos de várias origens têm características individuais,
Como a pectina pode formar um gel, ela é amplamente utilizada em
na Tabela 4.23. O amido obtido de milho, batata-doce, mandioca
e trigo na forma nativa e modificada representou 99% da
produção mundial em 1980. Alguns outros amidos também
estão disponíveis
a suspensão de “leite de amido” e seca. em outro
material é desintegrado, os grânulos de amido são
0,2% de SO2 para soltar a matriz protéica
e aumentar o rendimento de amido. O grão de milho é
interessante porque eles têm propriedades que
em uma base molecular.
o amido e seus derivados são importantes industrialmente, por
exemplo, nas indústrias de papel e têxtil.
O amido é amplamente distribuído em várias plantas ou órgãos
como um carboidrato de reserva. como ingrediente
por 36-48 h é necessário para amaciar o milho (embeber
ocorrem livres, depositados em vacúolos celulares; por isso,
capaz comercialmente. Recentemente, amidos obtidos
e cristalinidade dos grânulos. O existente
4.4.4.13.3 Utilização
estabilizar bebidas lácteas azedas, iogurtes e gelo
Em produtos com baixo teor de açúcar, a pectina de baixo éster é usada em
o isolamento é um processo mais exigente. Por isso,
por flotação. É a fonte para isolamento de óleo de milho
propriedades características que remontam ao
produção de marmelada e geléia. As condições padrão para
formar um gel estável são, por exemplo: pectina
4.4.4.14 Amido
arroz ceroso
8
Lentilha
4
Kouzu
Milho
Normal
Matéria-prima
4.4 Polissacarídeos
Batata doce
milho negro
Batata
Tabela 4.22. Tempo de gelificação de pectinas com diferentes graus de esterificação
20–70
Cana comestível
Mandioca
100–135
Tempo de gelificaçãoa
aDiferença entre o tempo em que todos os pré-requisitos para a gelificação são
raiz de Lotus
taro
feijão mungo
Arroz
Outras matérias-primas
72–75
68–71
62–66
10
% da produção mundial.
palmeira sagu
Tabela 4.23. Matérias-primas para amido
Gelificação rápida
Matérias-primas de importância
industrial
milho ceroso
Gelificação lenta
315
tipo de pectina
Produção de amido 1980a
Araruta
Castanha d'água
Grau de esterificação (%)
77
180–250
preenchido e o tempo de fixação real do gel.
(s)
Trigo
a
Machine Translated by Google
Grânulos de amido normais contêm 70-80% de
amilopectina, enquanto alguns cultivares de milho e
milheto, conhecidos como milho ceroso ou milheto ceroso,
contêm quase 100% de amilopectina.
métodos físicos, o modelo mostrado na Fig. 4.25 está em
discussão para as regiões cristalinas do grânulo de amido.
Contém hélices duplas de amilopectina (cf. 4.4.4.14.4),
hélices mistas de amiloperda/amilopectina, hélices V de
amilose com lípidos incluídos (cf. 4.4.4.14.3), amilose livre
e lípido livre.
Com a ajuda de diagramas de difração de raios X, os
amidos nativos podem ser divididos em tipos A, B e C.
4.4.4.14.2 Estrutura e Propriedades
As regiões cristalinas consistem principalmente em ami
lopectina. Embora este achado fosse inicialmente
surpreendente devido à estrutura ramificada da amilopectina
(cf. 4.4.4.14.4), ele foi deduzido do fato de que a amilose
pode ser dissolvida do grânulo sem perturbar o caráter
cristalino e que mesmo sem amilose os amidos, como o
amido de milho ceroso, são semicristalinos. O grau de
cristalinidade depende do teor de água. É de 24% para
amido de batata seco ao ar (19,8% de água), 29-35% para
o produto umedecido (45-55% de água) e apenas 17%
para amido seco via P2O5 e subsequentemente reidratado.O amido é uma mistura de dois glucanos, amilose e
amilopectina (cf. 4.4.4.14.3 e 4.4.4.14.4).
Com base nos resultados obtidos em diferentes
A amilose pode ser isolada do amido, por exemplo, por
cristalização de uma dispersão de amido, geralmente na
presença de sais (MgSO4) ou por precipitação com um
composto orgânico polar (álcoois, como n-butanol, ou
ácidos graxos inferiores, como caprílico ou cáprico), que
forma um complexo com a amilose e, assim, aumenta sua
precipitação.
A maioria dos amidos contém 20-30% de amilose (Tabela
4.24). Foram desenvolvidas novas cultivares de milho
(amylomaize) que contêm 50-80% de amilose.
No caso da farinha de trigo, faz-se primeiro uma massa,
da qual se retira por lavagem uma suspensão de amido
cru. Após a separação das partículas de fibra desta
suspensão, o amido é fracionado por centrifugação. Além
do amido primário relativamente puro, obtém-se um amido
secundário de grão mais fino que contém pentosanos. O
amido é então seco e posteriormente classificado. O
resíduo, o glúten (cf. 15.1.5), serve, por exemplo, como
matéria-prima na produção de condimentos alimentares
(cf. 12.7.3.5) e no isolamento do ácido glutâmico. Se for
seco com cuidado, ele retém sua qualidade de cozimento
e é usado como melhorador de farinha. Nocaso do centeio,
o isolamento do amido é impedido pelo teor relativamente
alto de agentes intumescentes. Amido isolado de tubérculos
de várias plantas em países tropicais está disponível no
mercado sob uma variedade de nomes (por exemplo,
amido de canna, maranta e tacca).
separados em hidrociclones. A separação é baseada na
diferença de densidade (proteína < amido).
distribuição de tamanho e forma (Tabela 4.24). Além de
amilose e amilopectina, eles geralmente contêm pequenas
quantidades de proteínas e lipídios. Eles são examinados
usando vários métodos físicos, incluindo microscopia de
luz, dispersão de luz de pequeno ângulo, microscopia
eletrônica, difração de raios-X, dispersão de nêutrons de
pequeno ângulo e dispersão de raios-X de pequeno ângulo.
Com base em experimentos de difração de raios X, os
grânulos de amido são considerados como tendo um
caráter semicristalino, o que indica um alto grau de
orientação das moléculas de glucano. Cerca de 70% da
massa de um grânulo de amido é considerada amorfa e
ca. 30% como cristalino (Tabela 4.24). As regiões amorfas
contêm a maior quantidade de amilose, mas também uma
parte considerável da amilopectina.
Esses grânulos são simples ou compostos e consistem
em camadas concêntricas ou excêntricas de densidade
variável. Eles são de tamanho variável (2–150 µm),
O subproduto protéico é comercializado como ração animal
ou utilizado para a produção de um hidrolisado protéico
(tempero). O amido recuperado é lavado e seco.
O verdadeiro sagu é o produto obtido da medula da
palmeira sagu.
de Grânulos de Amido
Uma forma adicional, denominada tipo V, ocorre em
grânulos inchados (Fig. 4.26). Enquanto os tipos A e B são
modificações cristalinas reais, o tipo C é uma forma mista.
O tipo A está amplamente presente em amidos de cereais,
e o tipo B em batatas, amilomaize e em amidos
retrogradados (amido resistente, cf. 4.4.4.16.3). O tipo C
não é observado apenas em misturas de amidos de milho
e batata, mas também é encontrado em vários amidos de
leguminosas.Grânulos de amido são formados nos amiloplastos.
Quando suspensos em água fria, os grânulos de amido
secos ao ar incham com um aumento de diâmetro de 30 a
40%. Se esta suspensão for aquecida, irreversível
316 4 Carboidratos
Machine Translated by Google
32–
34
33–
35
4–12
A
veia
0,58
57–
70h
A
m
ylom
aize
m
g
de
iodo/
100
m
g
de
am
ido.
h
26
s,on(si)
d
sação
sem
i-
s,s
E
rvilha
lisa
eu,
pll
legum
inosas
0–1
1
4–24
A
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2100
69–
75g
24
49
G
rau
de
polim
erização
da
clivagem
,
determ
inado
pela
degradação
das
ram
ificações
com
pululanase
ou
isoam
ilase.
25–
26
P
ercentagem
e
polim
eri-
tem
peratura
Tabela
26
24
C
om
base
no
cum
de
am
ilose
e
am
ilopectina.
g
M
ilho.
26
a
17
25
38f
sorgo
ceroso
1100
38
C
evada
5–15
3–8
M
ilho
53–
65
57–
70
56–
62
62–
70
67–
87
63–
72
61–
78
55–
65
56–
62
F
onte
27
19
56
polim
eri-
p,s
c
23
5–35
15–
100
fava
3200
20
22g
l =
lenticular,
p
=
poliédrica,
s
=
esférica,
o
=
oval,
n
=
em
form
a
de
rim
,
el
=
elíptica,
si
=
sim
ples,
c
=
com
posta.
E
rvilha.
Ligação
de
iodo
constante
p
raízes
e
tubérculos
C
ereal
1300
36
T
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58–
66
52–
64
(µm
)
S
hapea
23
21
P
eso
do
am
ido
inchado,
com
base
no
seu
peso
seco;
perda
de
polissacarídeos
solúveis
é
considerada.
T
apioca.
19–
20
grau
de
sação
p,s
63–
75
30–
40
S
orgo
1800
1300
20–
25
39
0,59
grau
p
ervilha
enrugada
14–
32
22–
28
28
22–
29
28
52–
80
27
2–38
2–5
5–25
12–
40
P
ainço
m
ilho
ceroso
68–
74gelatinização
23
A
m
ilose
inchada
a
95ÿC
b
e
f
64
M
andioca
b
am
ilopectina
p
B
atata
21–
34
5–10
17–
31
940
1850
1300
C
ristalinidade
(%
)
arroz
ceroso
0,21
0,74
64–
67
D
iâm
etro
20–
22
4.4 Polissacarídeos 317
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algum tempo em temperaturas abaixo da temperatura de
gelatinização, processo conhecido como têmpera,
batata e fécula de trigo. No aquecimento úmido, o
70 ÿC, cf. Tabela 4.24), chamada de gelatinização
capacidade de intumescimento de ambos os amidos diminui,
lado, há uma diminuição na solubilidade apenas de
sulfóxido, ou danificado mecanicamente, por exemplo, por seco
uma solução através de difusão adicional de água. Em
a mudança resultante no espectro de difração de raios X do
tipo B para o tipo A, usando amido de batata como
temperatura. Os grânulos de amido absorvem 20–40 g
As mudanças nas propriedades físicas causadas por
O curso da gelatinização depende não apenas
a amilose se difunde para fora do grânulo e vai
cadeias nos cristalitos são principalmente interrompidas,
processos de tratamento deste tipo podem, no entanto, variar
e talvez alguns daqueles nas regiões amorfas também. É
provável que o inchaço
derreter e formar uma rede de polímero. esta rede
da amilose dos cristalitos, que são
a origem botânica do amido e a temperatura utilizada, mas
também o teor de água do
característica de cada tipo de amido (50–
1-3% da água sofre apenas ligeiras alterações
60% da água gelatiniza completamente em temperaturas tão
baixas quanto 70 ÿC.
Na gelatinização, a água primeiro se difunde no grânulo,
regiões cristalinas e depois derrete com a ajuda
mesmo efeito ocorre quando o amido é suspenso em
Se uma suspensão aquosa de amido for mantida por
a temperatura de gelatinização é aumentada, aparentemente
devido à reorganização da estrutura de
outros solventes, por exemplo, amônia líquida ou dimetil
de hidratação e, finalmente, o inchaço dá origem a
o grânulo. O tratamento do amido com baixos teores de água
e temperaturas mais altas resulta na estabilização dos
cristalitos e, consequentemente, na diminuição da capacidade
de intumescimento. A Figura 4.28 mostra
dos amidos. Isso é mostrado na Tabela 4.25 para
embora em graus diferentes. No outro
um exemplo.
Nesse processo, pontes de hidrogênio entre a glicose
de água/g de amido, a viscosidade da suspensão subindo
abruptamente. Ao mesmo tempo, uma parte
em solução. Finalmente, o grânulo estoura. No
esmerilhamento.
primeira etapa da gelatinização, o amido cristaliza
consideravelmente, dependendo da origem botânica
as regiões amorfas facilitam a dissolução
assim desestabilizado. Tal como acontece com o aquecimento em água, o
se decompõe em temperaturas mais altas (ca. 100 ÿC),
resultando em uma solução de amilose e amilopectina.
a uma temperatura de 180 ÿC, enquanto o amido com
suspensão (Fig. 4.27). Assim, o amido seco com
mudanças ocorrem a partir de uma certa temperatura,
; lipídio livre; amilose livre
Fig. 4.25. Modelo de uma região cristalina em um grânulo de
amido (segundo Galliard, 1987). amilopectina dou
amido, Va: livre de água, Vh: hidratado) (de acordo com
Galliard, 1987)
lipídio
amilopectina
318 4 Carboidratos
hélice ble ; dupla hélice mista de amilose e
Fig. 4.26. Diagramas de difração de raios X de amidos:
; V-hélice de amilose e fechadotipo A (cereais), tipo B (legumes) e tipo V (inchado
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aumenta. A explicação apresentada para explicar
dessas descobertas é que a amilose amorfa
estado lixiviável.
amidos diferentes.
Uma curva de gelatinização para fécula de batata é
apresentada na Fig. 4.29. O número de gelatinizado
A fécula de batata apresenta um máximo muito alto
o amido não incha, embora ca. 35% de
inchaço. A posterior desintegração do
amido, presente parcialmente na forma de hélices
com lipídios enclausurados, transforma-se em uma forma mais facilmente
grânulo inchado é acompanhado por uma queda na
viscosidade. A forma da curva varia muito para
de fécula de batata é convertido em uma massa ordenada,
de uma suspensão de amido. As curvas de viscosidade em
a queda seguinte é pequena, ou seja, os grânulos são
mais estável. Nestas condições, amilomaize
A Fig. 4.30 mostra que, como mencionado acima, a viscosidade
inicialmente aumenta devido ao grânulo de amido
menos solúvel, enquanto a amilose do cereal
grânulos de amido foi determinado por microscopia.
derrubar. Amido de milho ceroso apresenta comportamento semelhante,
(ÿ4000 unidades Brabender ), seguido por uma subida íngreme
exceto que o máximo não é tão alto. No amido de milho
normal, o máximo ainda é menor, mas
Outra forma de monitorar a gelatinização em função da
temperatura é medir a viscosidade
fécula de batata, enquanto a do amido de trigo claramente
tipo B e o de amido tratado (24,2% de água) para
calorimetria e refração dupla) (de acordo com Galliard, 1987)
40,35
Início da gelatinização (ÿC) 60,5
4.4 Polissacarídeos
19.05
Tabela 4.25. Propriedades físico-químicas de amidos antes (1) e após (2) tratamento térmico no estado úmido (T =
Capacidade de intumescimento a 80 ÿC (relação)
Fig. 4.28. Diagramas de difração de raios X de batata
amido antes (1) e após (2) tratamento térmico
Solubilidade a 80 ÿC (%)
Amido de trigo
Vulnerabilidade enzimática
(% dissolvida)
62
7,15
2,59
89,1
0,44
determinado por análise térmica diferencial, diferencial
68
62,30
10.10
2
61
de amido nativo (18,3% de água) corresponde ao
o tipo A (de acordo com Galliard, 1987)
60
12 1
108,7102,00
0,57
Fim da gelatinização (ÿC)
319
100 ÿC, t = 16 h, H2O = 27%)
79
Propriedade
Fig. 4.27. Temperatura de gelatinização de amidos
diferentemente hidratados (— amido de batata, ÿ·ÿ amido de trigo,
Capacidade de ligação de água (%)
56,5
fécula de batata
31h00
74
5,94
5,93
182,6
48,55
(102 ÿC/16 h) com teor de água de 40%. O padrão
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resfriar uma pasta de amido. A tendência à retrogradação é
aumentada em baixas temperaturas, es
Portanto, tanto o desengorduramento quanto a adição de lipídios
são importantes como modificação física
de uma pasta de amido geralmente aumenta em rápida
(v1), que muda em ordem inversa à fração de volume do soluto,
é considerado e se
ou estados menos encolhidos estão ligados a mudanças em
em resfriamento rápido sem misturar.
Em aw/ V1, em vez de aw, o efeito das diferentes substâncias
dissolvidas é unificado (Fig. 4.32, inferior). A razão é que os
compostos poli-hidroxi
não podem ser totalmente descritos porque dependem muito
das condições em cada caso, por exemplo, mesmo em
Os géis de amilose tendem a retroceder. Este termo denota a
transição amplamente irreversível do
a presença de compostos de baixo peso molecular.
agentes. Depende também do peso molecular
aumentada por compostos polihidroxi (glicerol,
causar uma grande mudança em cinco e uma pequena mudança em
variação de aw no caso dos sais.
aminoácidos livres, monoglicéridos ou ésteres de ácidos gordos
de hidroxiácidos, lípidos formam compostos de inclusão com
amilose (cf. 4.4.4.14.3). Como di- e
apresentado na Fig. 4.32 (topo) em função da atividade da
água, que é reduzida pela dissolução
série batata < milho < trigo. As transições descritas de estados
iniciais muito deficientes em água
Este estado também pode ser alcançado diretamente lentamente
a amilose entra em solução. A viscosidade
substâncias (aw, cf. 0.3.1). Além da atividade da água solvente,
se sua fração de volume
através de estados muito inchados ou soluções para mais
triglicerídeos, também reduzem a capacidade de intumescimento
e a solubilidade por inibição da difusão de água.
métodos de amidos.
as interações entre os glucanos e as mudanças conformacionais.
Atualmente, essas mudanças
a temperatura de gelatinização é plotada contra
resfriamento com mistura, enquanto um gel de amido é formado
principalmente perto de 0 ÿC, valores de pH neutro, alta
concentração e pela ausência de tensoativo
estado solubilizado ou altamente inchado para um estado
insolúvel, encolhido, microcristalino (Fig. 4.31).
Sabe-se que a temperatura de gelatinização é
açúcar) e diminuída por sais (NaCl, CaCl2), como
e no tipo de amido, por exemplo, aumenta no
Os lipídios também influenciam as propriedades do amido. Como
aw, enquanto uma pequena mudança em ve está ligada a uma grande
para Banks e Muir, 1980)
(de acordo com Banks e Muir, 1980). Viscoamilografia Brabender.
40 g de amido/460 ml de água, temperatura
amido
programação: iniciar a 50 ÿC, aquecido a 95 ÿC a uma taxa
320 4 Carboidratos
Fig. 4.31. Comportamento das moléculas de amilose durante o
resfriamento de uma solução aquosa concentrada
de 1,5ÿ C/min. Mantido a 95 ÿC por 30 min — batata, - - -
Fig. 4.29. Curva de gelatinização da fécula de batata (segundo
Fig. 4.30. Propriedades de gelatinização de vários amidos
milho ceroso, ÿÿÿ milho normal e ••• amilomaize
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O tamanho molecular da amilose é variável.
por seis duplas hélices é preenchido com água (36 H2O/
célula unitária). O tipo A é muito semelhante ao tipo B,
exceto que o canal central é ocupado por outra dupla
hélice, tornando o empacotamento mais próximo. Nesse
tipo, apenas oito moléculas de água por célula unitária
são inseridas entre as duplas hélices. A transição do
tipo B para o tipo A alcançada pelo aquecimento úmido
já foi descrita (4.4.4.14.2, Fig. 4.28).
O grau de polimerização no amido de trigo situa-se
entre 500 e 6000, enquanto na batata pode subir até
4500. Isso corresponde a um peso molecular de 150-750
kdal. Experimentos de difração de raios X conduzidos
em fibras de amilose orientadas tornam possível a
atribuição dos tipos de amido mencionados acima a
elementos estruturais moleculares definidos. Fibras
orientadas do tipo A foram obtidas por corte e
estiramento de filmes finos de acetilamilose a 150 ÿC,
desacetilação em álcali alcoólico e condicionamento a
80% de umidade relativa do ar e 85 ÿC. As fibras do
tipo B foram obtidas de maneira correspondente,
condicionando o material desacetilado à temperatura
ambiente por três dias a 80% e por mais três dias a
100% de umidade relativa do ar, seguido de pós-
tratamento em água a 90 ÿC por 1 h . Os padrões de
difração obtidos com essas fibras orientadascorresponderam aos dos tipos A e B fornecidos pelos
pós de amido nativo, permitindo o desenvolvimento de
modelos estruturais.
É difícil alinhar o arranjo antiparalelo postulado das
duplas hélices com os requisitos da biossíntese, onde
um arranjo paralelo pode ser esperado. É possível que
os presentes dados experimentais não excluam tal
arranjo.
Os elementos estruturais do tipo B são duplas hélices à
esquerda (Fig. 4.34a), que são empacotadas em um
arranjo paralelo (Fig. 4.33). Uma volta da dupla hélice
tem 2,1 nm de comprimento, o que corresponde a 6
resíduos de glicose, ou seja, três resíduos de cada
cadeia de glucana. Pontes de hidrogênio entre as
moléculas de amilose estabilizam a dupla hélice. O
canal central cercado
Amilose é um polímero de cadeia de resíduos ÿ-D-
gluco piranosil ligados 1 ÿ 4:
A hidrólise enzimática da cadeia é conseguida por ÿ-
amilase, ÿ-amilase e glucoamilase. Freqüentemente, a
ÿ-amilase não degrada a molécula completamente em
maltose, uma vez que uma ramificação muito baixa é
encontrada ao longo da cadeia com ligações ÿ(1 ÿ 6).
(4.149)
4.4.4.14.3 Estrutura e Propriedades da Amilose
4.4 Polissacarídeos 321
Fig. 4.32. Temperatura de gelatinização do amido de
batata em função da atividade de água aw (em cima)
e do logaritmo natural do quociente de atividade aw
para fração volumétrica vl de água (em baixo); •
glicerol, ÿ maltose, sacarose, glicose, ÿ ribose, ÿ NaCl,
CaCl2 (de acordo com Galliard, 1987)
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É mostrado por um clatrato de ÿ-naftol que até 8 resíduos são
permitidos (Fig. 4.34, f). Uma vez que a hélice é internamente
hidrofóbica, o “hóspede” fechado também deve ser de
natureza lipofílica. A molécula fechada contribui
significativamente para a estabilidade de uma dada
conformação. Por exemplo, observa-se que a conformação V,
após a remoção do composto “convidado”, muda lentamente
em uma atmosfera úmida para uma conformação B mais
estendida.
Os amidos de cereais são estabilizados pelas moléculas
lipídicas encerradas, de modo que seu poder de expansão é baixo.
Essa transição conformacional também ocorre durante o
envelhecimento do pão ou de outros produtos de panificação.
O inchaço melhora na presença de álcoois (etanol, álcool
amílico, álcool terc-amílico).
O pão recém-assado mostra um espectro V de amido
gelatinizado, mas o pão envelhecido normalmente tem o
espectro B de amido retrogradado. A Figura 4.35 ilustra
ambas as conformações na forma de projeções cilíndricas.
Enquanto na V amilose, como já delineado, O-2 dos resíduos
i e O-6 dos resíduos i + 6 entram em contato próximo através
de pontes H, no padrão B as moléculas de água inseridas
aumentam a distância da fita dupla ao longo do eixo de
progressão (h) de 0,8 nm para a hélice V a 1 nm para a hélice
B.
Obviamente, esses álcoois estão desalojando e removendo
os lipídios “convidados” das hélices.
A Fig. 4.34 pode, dependendo das condições, mudar para
outras conformações helicoidais.
A dupla hélice mencionada acima e mostrada na
Na presença de KOH, por exemplo, uma hélice mais estendida
resulta em 6 resíduos de glicose por volta helicoidal (Fig. 4.34,
b) enquanto, na presença de KBr, a hélice é ainda mais
esticada para 4 resíduos por volta (Fig. 4.34, c). Compostos
de inclusão (clatrato) são formados na presença de pequenas
moléculas e estabilizam a conformação de amido V (Fig. 4.34,
d); ele também tem 6 resíduos de glicose por volta helicoidal.
A estabilização pode ser conseguida por pontes H entre O-2
e O-3 de resíduos vizinhos dentro da mesma cadeia e entre
O-2 e O-6 dos resíduos i e i + 6 vizinhos na superfície da
hélice . Muitas moléculas, como iodo, ácidos graxos, ésteres
de ácidos graxos de ácidos hidroxicarboxílicos (por exemplo,
estearilacto), monoglicerídeos, fenóis, arilhalogenetos, n-
butanol, t-butanol e ciclohexano são capazes de formar
compostos de clatrato com moléculas de amilose. O diâmetro
da hélice, até certo ponto, está de acordo com o tamanho da
molécula hospedeira; varia de 13,7 Å a 16,2 Å. Enquanto o
complexo de iodo e o de n-butanol têm 6 resíduos de glicose
por volta em uma conformação V, em um complexo com t-
butanol a volta da hélice é aumentada para 7 resíduos de
glicose/volta (Fig. 4.34, e).
322 4 Carboidratos
Fig. 4.33. Células unitárias e disposição das duplas hélices (seção transversal) em A-amilose (esquerda) e B-amilose (direita)
(de acordo com Galliard, 1987)
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Uma média de 20 a 60 resíduos de glicose estão
presentes nas ramificações de cadeia curta e cada uma delas
Resíduos da cadeia principal:
4.4.4.14.4 Estrutura e Propriedades da
Amilopectina (4.150)
A amilopectina é um glucano ramificado com cadeias
laterais ligadas na posição 6 da glicose
Fig. 4.35. Amilose: conformação V (a) e formação B (b)
em uma projeção cilíndrica (segundo Ebert, 1980)
4.4 Polissacarídeos
Fig. 4.34. Conformação da amilose (para explicação ver
texto) (de acordo com Rees, 1977)
323
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Os filmes de amilose podem ser usados para embalagens de
alimentos, como invólucros ou tubos comestíveis, como
exemplificado por uma variedade de produtos de café ou chá solúvel.
A degradação enzimática da amilopectina é semelhante à da
amilose. A enzima ÿ-amilase degrada a molécula até os pontos
de ramificação.
O núcleo resistente restante é designado como “dextrina-limite”.
A utilização da amilopectina também é diversificada. É usado
em grande parte como espessante ou estabilizador
O amido é um importante agente espessante e aglutinante e
é amplamente utilizado na produção de pudins, sopas, molhos,
molhos para saladas, preparações dietéticas para lactentes,
recheios de massas, maionese, etc. material para isolamento
de xarope de amido e glicose (cf. 19.1.4.3).
A organização das moléculas de amilopectina nos grânulos de
amido é mostrada na Fig. 4.37: é radial, com a extremidade
redutora voltada para fora.
O tratamento com amilose de batatas fritas diminui sua
suscetibilidade à oxidação. A boa propriedade gelificante de
uma amilose dispersável a torna um ingrediente adequado
para pudins ou molhos instantâneos.
Uma camada de amilose pode ser utilizada como cobertura
protetora para frutas (tâmaras ou figos) e frutas desidratadas
e cristalizadas, evitando que grudem umas nas outras.
No entanto, há uma rápida queda de viscosidade em meio
ácido e na autoclavagem ou aplicação de força de cisalhamento
mecânico mais forte.
as cadeias ramificadas são unidas pela ligação de C-1 a C-6
da próxima cadeia. Os modelos estruturais propostos (Fig.
4.36) sugerem que a amilopectina também possui hélices
duplas organizadas em paralelo. Como mencionado acima, a
porção principal da estrutura cristalina de um grânulo de amido
é aparentemente derivada da amilopectina. O modelo estrutural
II na Fig. 4.36 mostra claramente da esquerda para a direitaa
sequência de seções mais compactas (cristalinas) e menos
compactas (amorfos). Neste modelo, é feita uma distinção
entre cadeias A mais curtas que estão livres de cadeias laterais
O grau de polimerização da amilopectina (trigo) situa-se na
faixa de 3 × 105–3 × 106 unidades de glicose, o que
corresponde a uma massa molecular de 5 × 107–5 × 108. Um
resíduo de ácido fosfórico é encontrado para uma média de
400 resíduos de glicose.
e cadeias B mais longas que carregam cadeias laterais. Nas
cadeias B, seções com cadeias laterais sucessivas compactas
(cluster) alternam com seções sem ramificação.
4.4.4.14.5 Utilização
A amilopectina, quando aquecida em água, forma uma solução
transparente, altamente viscosa, viscosa, pegajosa e coerente.
Ao contrário da amilose, não há tendência à retrogradação.
Não há fenômenos de envelhecimento ou envelhecimento e
nem gelificação, exceto em concentrações muito altas.
Figura 4.37. Disposição das moléculas de amilopectina em
um grânulo de amido
324 4 Carboidratos
Fig. 4.36. Modelos estruturais (I, II) para amilopectina com
dupla hélice paralela. III é um segmento ampliado de I ou II
(de acordo com Banks e Muir, 1980)
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absorvidos no intestino delgado são chamados de resistentes
amido (RS). RS pode, no entanto, ser metabolizado por
Quando os grânulos de amido são danificados por moagem ou
4.4.4.15.2 Amidos Extrudados
menos amido digestível. Os resultados são apenas
20 ciclos). A proporção ótima de amilose/água é
água fria, diminuição da temperatura de gelatinização em 5–
10 ÿC e aumento da vulnerabilidade enzimática. Em massa
de pão feita de
a absorção de água é mais rápida e maior e a amilose
As propriedades do amido e as da amilose e da amilopectina
podem ser melhoradas ou “adaptadas” por métodos físicos e
químicos para adequar ou ajustar as propriedades a uma
determinada aplicação ou produto alimentício.
As ÿ-amilases utilizadas correspondem.
Tipo IV, amido modificado pela reação de Maillard
Formação RS (cf. 15.2.4.1).
4.4.4.15 Amidos Modificados
degradação maior.
Tipo III RS consiste em 60-70% de agregados duplo he licais
ÿ(1-4)poliglucano e apenas 25-
Apenas amilose, e não amilopectina, está envolvida
o alto teor da conformação em dupla hélice, semelhante à da
amilose tipo B,
ácido e ácido butírico são formados, estimulando o
Descobriu-se que especialmente o ácido butírico afeta
positivamente a saúde. Faz-se uma distinção entre
4 formas de RS: Tipo I, amido encerrado em células
Amido e seus produtos de degradação que não são
lista a gama de suas aplicações.
grânulos de amido nativo (por exemplo, em bananas, batatas),
a temperatura e no teor de água e lipídios. De fato, 20% do
RS é obtido na autoclavagem do amido de milho. O
rendimento pode ser aumentado para cerca de
Vários métodos têm sido propostos para a
determinação de RS, por exemplo, RS é igual a amido total
40% por aquecimento sob pressão e resfriamento (ca.
O diagrama de difração de raios X muda na extrusão do
amido. O tipo V aparece primeiro, seguido
pela aplicação de pressão em vários teores de água, a porção
amorfa é aumentada, resultando em melhor dispersibilidade
e intumescimento em
farinha contendo amido danificado, por exemplo, o
as bactérias do cólon. Ácido acético, propiônico
1:3,5 (g/g). Lipídios complexados pela amilose inibem
comparável se as condições de incubação e o
ou caramelização (formação de ligações glicosídicas
crescimento das células do epitélio intestinal.
que não são hidrolisados pela ÿ-amilase).
e como um adesivo ou agente de ligação. Tabela 4.26
4.4.4.14.6 Amido Resistente
30% das estruturas cristalinas. É assumido que
limita a atividade das ÿ-amilases.
no Tipo III RS. A formação do RS depende
(por exemplo, grãos moídos grosseiramente ou leguminosas), Tipo II,
Tipo III, frações de amido produzidas em retrogradação (por
exemplo, em batatas cozidas, pão ralado) e
4.4.4.15.1 Amidos Mecanicamente Danificados
Amido ceroso em ebulição fina Coberturas protetoras de alimentos
Amido ceroso,
éter carboximetílico
Enlatados esterilizados e congelados
Éster de ácido acético de
amido ceroso
comida enlatada
amido molhos marrons, caldo,
farinhas) e lanches
4.4 Polissacarídeos
alimentos, encapsulamento de aromas
estabilizador, tratamento de úlcera
frutas, pudins, salada
Produtos de panificação, pasta
Enlatados esterilizados e congelados
comida, comida infantil
(patê) recheios, esterilizados
Tabela 4.26. Utilização de amilopectina e seus derivados
molho, sopas, para barrar
Éster de ácido sulfúrico de
amido ceroso
Utilização
(também em mistura com alimentos enlatados e congelados,
misturas de pudim
Ceroso reticulado
Amido ceroso,
éter hidroxipropílico
Recheios de pasta branca e
amido normal e sopas, caldos, cereais tufados,
Esterilizado e congelado
Agente espessante, emulsão
(inibidor de pepsina)
Amido ceroso pré-gelatinizado
ou amilopectina isolada
enlatados esterilizados ou congelados
325
Estabilizador de emulsão
cremes para sanduíches, alimentos
infantis
Amido
Amido ceroso não modificado Molho para salada, esterilizado
pão, molho para salada,
Ésteres de amido ceroso
succínico e ácido adípico
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(4.152)
(4.151)
4.4.4.15.3 Dextrinas
4.4.4.15.5 Amido de Ebulição Fina
Os derivados também são obtidos em reação com as
epicloridrinas correspondentes. O grau de substituição pode
ser controlado em uma ampla faixa ajustando os parâmetros
do processo. Produtos de baixa substituição contêm até 0,1
mol de grupo alquil/mol de glicose, enquanto aqueles com
alto grau de substituição têm 0,8–1 mol/mol de glicose. A
introdução de grupos hidroxialquil, muitas vezes em
combinação com uma pequena extensão de reticulação
(ver abaixo), melhora muito o poder de intumescimento e a
solubilidade do amido, reduz a temperatura de gelatinização
e aumenta substancialmente a estabilidade de congelamento-
descongelamento e a transparência da pasta de soluções
altamente viscosas . Portanto, esses produtos são utilizados
como espessantes para alimentos refrigerados (recheios de
torta de maçã e cereja, etc.) e alimentos enlatados
esterilizados termicamente (cf. Tabela 4.26).
Esses produtos incham instantaneamente, mesmo em água
fria e em etanol. As dispersões de 1 a 3% de amido de
carboximetilo têm uma consistência de pomada (pomada),
enquanto as dispersões de 3 a 4% fornecem uma
consistência de gel. Esses produtos são de interesse como
espessantes e agentes formadores de gel.
Reação do amido com ácido monocloroacético em
Esses amidos são utilizados como espessantes e como
filmes protetores (ver Tabela 4.26).
Quando uma suspensão de amido de 30-40% reage com
óxido de etileno ou óxido de propileno na presença de
hidróxidos de álcali e/ou alcalino-terroso encontrados
A hidrólise ácida parcial produz um produto de amido que
não é muito solúvel em água fria, mas é facilmente solúvel
em água fervente. A solução tem uma viscosidade mais
baixa doque o amido não tratado e permanece fluida após
o resfriamento. A retrogradação é lenta.
Ésteres de ácidos orgânicos de amido, como os de ácido
acético, ácidos graxos de cadeia longa (C6–C26), succínicos,
4.4.4.15.4 Amido Pré-gelatinizado
als (pH 11–13), derivados de hidroxietil ou hidroxipropil
são obtidos (R = H, CH3):
Os amidos extrusados são facilmente dispersíveis, mais
solúveis e têm uma viscosidade mais baixa. A degradação
parcial da amilose adequadamente aquecida mostra que as
mudanças químicas também ocorrem em temperaturas de
185–200 ÿC. Além da maltose, apareceram isomaltose,
gentiobiose, soforose e 1,6-anidroglucopiranose.
4.4.4.15.6 Éteres de Amido
(4.153)
por sua conversão para um tipo E em temperaturas mais
altas (>185 ÿC) e reforma do tipo V no resfriamento. O tipo
E aparentemente difere do tipo V apenas no espaçamento
das V hélices da amilose.
O aquecimento das suspensões de amido, seguido de
secagem, fornece produtos que incham em água fria e
formam pastas ou géis quando aquecidos. Esses produtos
são usados em alimentos instantâneos, por exemplo, pudim
e como auxiliares de panificação (ver Tabela 4.26).
4.4.4.15.7 Ésteres de Amido
O aquecimento do amido (<15% de água) a 100–200 ÿC
com pequenas quantidades de catalisadores ácidos ou
básicos causa uma degradação mais ou menos extensa.
São obtidos pós brancos e amarelos que fornecem soluções
transparentes ou turvas, altamente pegajosas de viscosidade
variável. Esses produtos são usados como adesivos em
doces e como substitutos de gordura.
O éster monofosfato de amido é produzido por aquecimento
a seco do amido com ortofosfato alcalino ou tripolifosfato
alcalino a 120–175 ÿC:
uma solução alcalina produz carboximetilamido:
326 4 Carboidratos
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nem se torna um gel opaco.
o trato digestivo de animais, mas animais herbívoros
A temperatura de gelatinização do grânulo de amido
(Fig. 4.38). A estabilidade do amido permanece alta em
obtidos têm em média um grupo carboxila
estabilidade congelamento-descongelamento. Esses amidos são utilizados
4.4.4.16.1 Ocorrência, Isolamento
A celulose é o principal constituinte da célula vegetal
4.4.4.15.9 Amidos Oxidados
ácidos adípico ou cítrico, são obtidos em reações
sopas em pó, molhos, pudins, refrigerados
(4.154)
(4.157)
alimentos enlatados esterilizados pelo calor e em margarinas.
Os ésteres de amido também são adequados como
sais. As propriedades de espessamento e clareza da pasta
ou para aprisionamento ou encapsulamento de aroma (cf.
Os amidos reticulados são obtidos pela reação do amido (R
OH) com moléculas bi ou polifuncionais
paredes, onde geralmente ocorre junto com hemiceluloses,
pectina e lignina. Uma vez que as enzimas da celulase estão
ausentes no trato digestivo humano, a celulose, juntamente
com alguns outros polissacos inertes, constituem o carboidrato
indigerível do
ácidos) e sob condições de força de cisalhamento.
Derivados de amido reticulados são geralmente usados
ácido adípico):
hipoclorito a uma temperatura abaixo do amido
resposta amido nativo.
para molhos de salada e maionese. Ao contrário do amido
fervente fino, o amido oxidado não retrocede
(4.155) 4.4.4.16 Celulose
faixa de temperatura de gelatinização. Os produtos
Além disso, o amido esterificado tem uma melhor
como fibra dietética. As celulases também estão ausentes em
aumenta em proporção à extensão da reticulação, enquanto o
poder de expansão diminui
por 25–50 resíduos de glicose:
como espessantes e estabilizantes em produtos de panificação,
4.4.4.15.8 Amidos Reticulados
com os derivados reativos (por exemplo, acetato de vinila)
(4.156)
valores extremos de pH (como na presença de alimentos
ou aquecendo o amido com ácidos livres ou seus
alimentos vegetais (vegetais, frutas ou cereais), referidos
revestimentos protetores, por exemplo, para frutas desidratadas
Tabela 4.26).
do amido esterificado são melhores do que no cor
A hidrólise e a oxidação do amido ocorrem quando as
suspensões aquosas de amido são tratadas com sódio
reagentes, como trimetafosfato de sódio, oxicloreto de fósforo,
epicloridrina ou uma mistura de hidretos de ácidos acético e
dicarboxílico (por exemplo,
O amido oxidado é usado como carga de baixa viscosidade
quando é exigida alta estabilidade do amido.
Fig. 4.38. Curvas de viscosidade do amido de milho como afetadas
327
d 0,15% de epicloridrina (de acordo com Pigman, 1970)
por grau de reticulação. Instrumentos: Brabender amylograph; a
controle, b reticulado com 0,05%, c 0,10%,
4.4 Polissacarídeos
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(4.158)
A celulose cristaliza como cristais monoclínicos
semelhantes a bastonetes. As cadeias são orientadas
paralelamente à direção da fibra e formam o longo
eixo b da célula unitária (Fig. 4.39). As cadeias são
provavelmente um pouco pregueadas para permitir a
formação de pontes de hidrogênio intracadeia entre
O-4 e O-6, e entre O-3 e O-5 (cf. Fórmula 4.159).
As pontes de hidrogênio intermoleculares (estabilizando
as cadeias paralelas) estão presentes na direção do
eixo a, enquanto as interações hidrofóbicas existem
na direção do eixo c. As seções cristalinas
(4.159)
A celulose microcristalina é formada quando essas
ligações são hidrolisadas. Este produto de celulose
parcialmente despolimerizado com um peso molecular
de 30-50 kdal ainda é insolúvel em água, mas não
possui uma estrutura fibrosa.
4.4.4.17 Derivados de Celulose
A celulose consiste em resíduos ÿ-glucopiranosil
unidos por 1 ÿ 4 ligações (cf. Fórmula 4.158).
A celulose pode ser alquilada em vários derivados
com boas propriedades de intumescimento e
solubilidade melhorada. Tais derivados têm um amplo
campo de aplicação.
4.4.4.16.3 Utilização
os animais podem utilizar a celulose por causa da
microflora ruminal (que hidrolisa a celulose). A
importância da fibra dietética na nutrição humana
parece ser principalmente a manutenção da motilidade
intestinal (peristaltismo).
Essas seções são interrompidas por regiões de gel
amorfo, que podem se tornar cristalinas quando a
umidade é removida. As ligações lábeis a ácidos ou
álcalis também ocorrem aparentemente nestas regiões.
compreendem em média 60% de celulose nativa.
A celulose microcristalina é utilizada em produtos
alimentícios de baixa caloria e em molhos para
saladas, sobremesas e sorvetes. Sua capacidade de
hidratação e dispersibilidade são substancialmente
aumentadas pela adição em combinação com
pequenas quantidades de carboximetilcelulose.
A celulose tem um grau variável de polimerização
(denotado como DP; número de resíduos de glicose
por cadeia) dependendo de sua origem. O DP pode
variar de 1.000 a 14.000 (com pesos moleculares
correspondentes de 162 a 2.268 kdal). Devido ao seu
alto peso molecular e estrutura cristalina, a celulose
é insolúvel em água. Além disso, seu poder de
expansão ou capacidade de absorver água, que
depende em parte da fonte de celulose, é baixo ou
insignificante.
4.4.4.16.2 Estrutura, Propriedades
Fig.4.39. Célula unitária de celulose (segundo Meyer
e Misch)
328 4 Carboidratos
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e friabilidade do produto, possibilita uma maior
4.4.4.17.2 Carboximetilcelulose
(4.160)
Produtos substituídos mistos também são produzidos, por
exemplo, metilhidroxipropilcelulose ou
volume de água a ser trabalhado na massa
metilhidroxipropilcelulose é a sua primeira
temperatura. Mudando a proporção de metil
para massa ou cobertura para carnes (panure) diminui a
absorção de óleo na fritura. Sua adição a frutas e vegetais
desidratados melhora as características de reidratação e a
textura após a reconstituição. Alimentos sensíveis podem
ser preservados aplicando
Celulose
com o empacotamento cristalino normal do
a um gel a uma temperatura específica. Fixação de gel
temperatura dentro de uma ampla faixa.
durante o cozimento no forno. Uma vez que as celuloses substituídas
de forma diferente oferecem uma grande variedade de gelificantes
(metil, etil, hidroximetil, hidroxietil ou
mostra a dependência da temperatura de gelificação em
Nos produtos de panificação obtidos a partir de alimentos pobres em glúten ou
agentes em alimentos dietéticos de baixa caloria. Hidroxipropil
consistência.
A reação da celulose com cloreto de metila ou
centeio, a presença de metil e metilhidroxipropilcelulose
diminui a friabilidade
A carboximetilcelulose é obtida por tratamento
e solubilidades em água. Uma propriedade característica
em celulose (cf. Reação 4.160). O grau de
dos derivados em água. Substituintes de hidroxialquil
estabilizam a camada de hidratação ao redor do
metiletilcelulose. Os substituintes interferem
alquilcelulose como um revestimento ou filme protetor.
Derivados de celulose também podem ser usados como espessantes
aos substituintes hidroxipropil pode variar a gelificação
queda de viscosidade com o aumento da temperatura, ajuste
e, assim, melhora a extensão do inchaço do amido
usando a derivada mais adequada. A adição deles
celulose alcalina com ácido cloroacético.
é reversível. A temperatura de gelificação depende
4.4.4.17.1 Alquilcelulose, Hidroxialquil
cadeias de celulose, facilitando assim a solvatação da cadeia.
As propriedades acima dos derivados de celulose
temperaturas, cada aplicação pode ser atendida por
celulose é um poderoso estabilizador de emulsão, enquanto
óxido de propileno na presença de um forte al kali introduz
grupos metil ou hidroxipropil
hidroxipropil) e o grau de substituição, obtêm-se produtos
com poderes de dilatação variáveis
permitem sua aplicação diversificada (Tabela 4.27).
Dependendo da natureza do substituinte
sobre tipo e grau de substituição. Figura 4.40
A metiletilcelulose tem a propriedade de um creme de
chantilly: pode ser batida em uma espuma estável
macromolécula e, assim, aumentar a gelificação
a substituição (DS) depende das condições da reação.
para metilcelulose e duplamente derivatizada
o tipo de substituição e a concentração
farinhas sem glúten, como as de arroz, milho ou
Fig. 4.40. Comportamento gelificante de alquilceluloses
(segundo Balser, 1975). MC: metilcelulose, HG:
329
teor de cerca de 6,5%. O sufixo numérico é o vis
4.4 Polissacarídeos
hidroxipropilmetilcelulose com um hidroxipropil
cosidade (cps) de uma solução a 2%
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a
b
+
+
Carne e peixe
+ +
+
+
+
Derivado de celulose Efeito
+
Tabela 4.27. Aproveitamento de derivados de celulose (em quantidades de 0,01 a 0,8%)
+
Geleias de frutas
+ +
+ +
Vinho
comida de dieta
temperaturas; E: emulsificante; F: efeito suspensor; G: atividade de superfície; H: adsorção; e I: propriedade
de formação de filme.
Ab BCDEFGHI
+
+ + +
+produtos assados +
+ +
330 4 Carboidratos
Maionese, molhos +
+
+ +
+ + +
+
produto alimentar
+ +
Sucos de fruta
+ +
1: Carboximetilcelulose, Na-sal; 2: metilcelulose; 3: hidroxipropilmetilcelulose.
123
+
Cervejaria
+ +
Sorvete, biscoitos
A: Efeito espessante; B: ligação/retenção de água; C: endurecimento do gel frio; D: configuração de gel em maior
+ + +
produtos de batata +
+
+
bens. Por último, a Carboximetilcelulose melhora
grau de substituição (DS; 0,3–0,9) e de
molhos para salada e recheios e glacês para bolos
O termo hemiceluloses refere-se a substâncias
uma xiloglucana de feijão verde é apresentada em
das hemiceluloses no tecido do endosperma
fibrilas dentro das paredes celulares das plantas. Vários
arabinoxilanos (pentosanos, cf. 15.2.4.2.1), enquantocreme, estabilizando a textura lisa e macia.
solúvel em álcalis, enquanto os tipos DS mais altos (>0,4)
(4.161)
A carboximetilcelulose é um ligante inerte
retrogradação ou o indesejável envelhecimento em assados
Dicotiledoneas. Uma seção da estrutura de
ÿ-glucanos (cf. 15.2.4.2.2) predominam na cevada
a textura de muitos produtos alimentícios, como
4.4.4.18 Hemiceluloses
as características de estabilidade e reidratação de
Fórmula 4.161.
polimerização (DP; 500–2000). Tipos de baixa substituição
(DS ÿ0,3) são insolúveis em água, mas
muitos produtos alimentares desidratados.
As propriedades do produto dependem
geleias, recheios de pasta, queijos de barrar, Na classe Monocotyledoneae, a composição
Retarda a cristalização indesejada da sacarose
são solúveis em água. A solubilidade e a viscosidade são estudos, por exemplo, em maçãs, batatas e feijões,
(Tabela 4.27). Retarda a formação de cristais de gelo no gelo
que ocupam os espaços entre a celulose
varia muito, por exemplo, trigo e centeio contêm principalmente
mostram que os xiloglucanos dominam na classedependente do pH.
na fabricação de doces e inibe o amido e aveia.
e agente espessante usado para ajustar ou melhorar
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O peso molecular da goma xantana é >106 dal. Apesar
deste peso, é bastante solúvel em água. A solução
altamente viscosa exibe um comportamento
pseudoplástico (Fig. 4.41).
A viscosidade é, em grande medida, independente da
temperatura. Soluções, emulsões e géis, na presença
de goma xantana, adquirem alta estabilidade ao
congelamento-descongelamento.
A goma xantana, o polissacarídeo extracelular de
Xanthomonas campestris e alguns microrganismos
relacionados, é produzida em um meio nutritivo
contendo glicose, NH4Cl, uma mistura de aminoácidos
e minerais. O polissacarídeo é recuperado do meio por
precipitação de isopropanol na presença de KCl.
com piruvato como 4,6-O-(1-carboxietilideno)-D
-manopiranose (cf. Fórmula 4.162; GlcpA: ácido
glucurônico).
4.4.4.19.2 Estrutura, Propriedades
4.4.4.20 Escleroglucana
A “espinha dorsal” da escleroglucana é uma cadeia
ÿ-1,3-glucana que, em média, possui uma glicose ligada
(4.162)
A importância prática da goma xantana é baseada em
sua estabilização de emulsão e
As propriedades da goma xantana também podem ser
utilizadas em pudins instantâneos: uma mistura de
farinha de alfarroba, Na-pirofosfato e leite em pó com
goma xantana como aditivo fornece geleia instantânea
após reconstituição em água. As propriedades
tixotrópicas pseudoplásticas, devido à associação
intermolecular de moléculas de goma xantana de fita
simples, sãointeressantes na produção de molhos para
salada, ou seja, uma alta viscosidade na ausência de
uma força de cisalhamento e uma queda na viscosidade
para um estado fluido sob um cisalhamento força.
4.4.4.19.3 Utilização
4.4.4.19.1 Ocorrência, Isolamento
4.4.4.20.2 Estrutura, Propriedades
4.4.4.19 Goma Xantana
cadeia é acetilada na posição 6 e ca. 50% dos resíduos
de manose terminal ocorrem cetalizados
4.4.4.20.1 Ocorrência, Isolamento
A goma xantana pode ser considerada um derivado da
celulose. A cadeia principal consiste em 1,4 resíduos
de ÿ-glucopiranose ligados. Em média, cada segundo
resíduo de glicose carrega na posição 3 um trissacarídeo
da estrutura ÿ-D-Manp- (1 ÿ 4)-ÿ-D-GlcpA(1 ÿ 2)-ÿ-D-
Manp como lado corrente. A manose ligada ao principal
Espécies de Sclerotium , por exemplo, S. glucanicum,
produzem escleroglucano em um meio nutritivo de
glicose, nitrato como fonte de N e minerais. A carona
polissaca é recuperada do meio nutritivo por
precipitação alcóolica.
capacidade de suspensão (problemas de turbidez, emulsões
de óleos essenciais em bebidas). Devido à sua alta
estabilidade térmica, é útil como agente espessante em
conservas de alimentos. A adição de goma xantana aos géis
de amido melhora substancialmente sua estabilidade de
congelamento e descongelamento.
331
Viscosímetro: Brookfield modelo LVF
4.4 Polissacarídeos
Figura 4.41. Viscosidade da solução aquosa de goma xantana
afetada pela taxa de cisalhamento (de acordo com Whistler, 1973).
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Leuconostoc mesenteroides, Streptobacterium dextranicum,
Streptococcus mutans e algumas outras bactérias produzem
dextrana extracelular a partir da sacarose com a ajuda de
ÿ-1,6-glucana: D-frutose-2-glicosiltransferase (dextrana
sacarase, EC 2.4.1.5).
O polissacarídeo tem um peso molecular de cerca de 130
kdal e é muito solúvel em água. As soluções têm altas
viscosidades e exibem propriedades tixotrópicas
pseudoplásticas.
Pode ser utilizado em muitos alimentos como substituto do
açúcar e da gordura (cf. 8.16.1.2), por exemplo, bolachas,
iogurtes, sobremesas e doces. A inulina produz D-frutose
em hidrólise ácida ou enzimática. Os oligofrutanos têm
sabor levemente adocicado devido ao menor grau de
polimerização.
A inulina não é digerível no intestino delgado, mas é
degradada pelas bactérias no intestino grosso.
4.4.4.22.3 Utilização
Dextran é usado principalmente na medicina como um
substituto do sangue. Na indústria alimentícia é utilizado
como agente espessante e estabilizante, de que é exemplo
seu uso em produtos de panificação, confeitaria, bebidas
e na produção de sorvetes.
4.4.4.22.2 Estrutura
(4.163)
4.4.4.21 Dextran
4.4.4.21.3 Utilização
4.4.4.21.1 Ocorrência
polissacarideo. A inulina (M, 5000–6000) é solúvel em
água morna e resistente a álcalis.
A inulina ocorre como um carboidrato de reserva em muitas
famílias de plantas, por exemplo, scorzonera, topinambur,
chicória, centeio, cebola e bulbo de dália.
O dextrano é um ÿ-1,6-glucano (Fórmula 4.164; peso
molecular Mr = 4ÿ5 × 107 dal) com várias cadeias laterais
de glicose, que estão ligadas à cadeia principal da
macromolécula principalmente por meio de ligações 1,3,
mas, em parte, também por ligações 1,4 e 1,2.
4.4.4.22 Inulina e Oligofrutose
como uma cadeia lateral em cada terceiro resíduo de açúcar (cf. Em média, 95% dos resíduos de glicose estão presentes
na cadeia principal. Dextran é muito solúvel em água.
Resíduos individuais de ÿ-glicose na ligação 1,3 também
foram detectados no interior do4.4.4.21.2 Estrutura, Propriedades
Fórmula 4.163).
4.4.4.22.1 Ocorrência
A inulina contém cerca de 30 unidades furanoides de D-frutose
4.4.4.20.3 Utilização
(4.164)
em uma ligação ÿ-1,2. Este polissacarídeo linear possui
resíduos de ÿ-glicose em ligações 2,1 em suas extremidades.
O escleroglucano é usado como espessante de alimentos e,
com base em sua boa propriedade de formação de filme, é
aplicado como um revestimento protetor para alimentos secos.
332 4 Carboidratos
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(4.165)
as seguintes hidrolases são de especial importância.
ÿ
A catálise é acelerada pela gelatinização de
outros 1,4-ÿ-glucanos. O ataque ocorre dentro
amido.
As enzimas que clivam polissacarídeos são de
PVP forma complexos insolúveis com compostos fenólicos
A viscosidade de uma solução de amido diminui rapidamente
na hidrólise pela ÿ-amilase (amido
no processamento de farinha para bolos e doces
e agente espessante, e como um estabilizador, por exemplo, de
incubação mais longa, aparecem açúcares redutores e,
4.4.5.1.1
Essa glicoamilase começa na extremidade não redutora
É bastante solúvel em água e solventes orgânicos.
ÿ-maltose. Esta inversão, que pode ser detectada
removido. A amilopectina é clivada aleatoriamente; o
4.4.5.1.2
amido (cf. 4.4.4.14.2). Por exemplo, o inchado
a molécula, ou seja, esta enzima é comparável
de 1,4-ÿ-D-glucanas e libera sucessivamente unidades ÿ D-
glicose. Na amilopectina, ramificações ÿ-1,6
polarimetricamente, representa uma característica definida
de uma exoglicanase.
compostos e, portanto, é aplicado como agente clarificante
na indústria de bebidas (cerveja, vinho,
liquefação) e a cor do iodo desaparece. O
4.4.4.23 Polivinil Pirrolidona (PVP)
interesse por alimentos vegetais. Exemplos são processos
4.4.5 Degradação Enzimática
ÿ
2.4.2.5), efetuando retiradas sucessivas de maltose
Este composto é utilizado como se fosse um aditivo do tipo
polissacarídeo. Portanto, é descrito aqui. O peso molecular
do PVP pode
enzima aparentemente ataca a molécula no
A viscosidade da solução está relacionada com a
pontos de ramificação (cf. 4.4.4.14.4) são ultrapassados.
-D-glucosidase
(cf. 15.2.2.1), e na degradação de cereais em preparação
para a fermentação alcoólica
preparações vitamínicas. Sua tendência a formar películas é
finalmente, a ÿ-maltose é formada. A atividade do
Ao contrário da amilose, a amilopectina não é completamente
hidrolisada. Todas as reações param antes mesmo
peso molecular.
A ÿ-amilase é ativada por íons Ca2+ (cf. 2.3.3.1
são clivados ca. 30 vezes mais lento que as ligações ÿ-1,4.
4.4.4.23.1 Estrutura, Propriedades
de Polissacarídeos
substrato é degradado 300 vezes mais rápido por uma
amilase bacteriana e 105 vezes mais rápido por um fungo
às endopeptidases. Oligossacarídeos de 6–7
-amilase
ÿ
unidades da extremidade não redutora. A hidrólise é
hélice de amilose (cf. 4.4.4.14.3) e hidrolisa
variam de 10 a 360 kdal.
(cf. 20.1.4). Além disso, enzimas deste tipo são
utilizados em filmes protetores de alimentos (aumento da
solubilidade de partículas e fixação de aroma em chá instantâneo
enzima diminui rapidamente com o grau decrescente
-amilase
os pontos de ramificação são alcançados.
e 2.7.2.2.2).
4.4.4.23.2 Utilização
e produção de café).
usado na tecnologia de alimentos (cf. 2.7.2.2) e na análise
de carboidratos (cf. Tabela 2.16 e 4.4.6). O
Esta enzima catalisa a hidrólise de ligações glicosídicas
1,4-ÿ-D em polissacarídeos (mecanismo,
amilase do queo amido nativo.
unidades de glicose são liberadas da amilose. O
4.4.5.1.3 Glucan-1,4-
(Glucoamilase)
As amilases hidrolisam os polissacarídeos de
ligações glicosídicas “vizinhas” que são uma volta
que ocorrem no amadurecimento dos frutos (cf. 18.1.3.3.2),
suco de frutas). Além disso, serve como um vínculo
As dextrinas formadas inicialmente são posteriormente degradadas em
de polimerização do substrato.
A ÿ-amilase hidrolisa amido, glicogênio e
4.4.5.1 Amilases
ligada a uma inversão de Walden em C-1, dando origem a
3334.4 Polissacarídeos
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ligações em polissacarídeos, por exemplo, em amilopectina,
(4.167)
ligação em poligalacturonídeos (Tabela 4.28).
O segundo grupo pode ser ainda subdividido de acordo
com o substrato (pectina ou ácido péctico)
(pululanase)
4.4.5.2 Enzimas pectinolíticas
4.4.5.1.4
catalisar uma reação de transeliminação (ver
mostrado na Tabela 4.28. As endoenzimas fortemente
As poligalacturonases ocorrem em plantas e microrganismos.
Eles são ativados por NaCl e alguns
• Esterases de pectina que ocorrem amplamente em plantas
resulta em um aumento na absorção em
microorganismos. Eles são ativados por íons Ca2+
-glucosidase
as poligalacturonases (pH 5-6,5).
ácido péctico (Fórmula 4.166).
ÿ
glicogênio e pululano. Fragmentos lineares de amilose são
formados a partir da amilopectina.
e ao local de ataque (endo-/exo-enzima), conforme
Estes incluem hidrolases e liases que
(4.166)
Fórmula 4.167). A dupla ligação formada em
-Dextrina Endo-1,6-
As pectinas (cf. 4.4.4.13) em alimentos vegetais são atacadas
despolimerizar e reduzir rapidamente a viscosidade de
também por íons Ca2+ .
ÿ
e microorganismos e pectina desmetilada para
por uma série de enzimas. É feita uma distinção entre:
o produto da última reação mencionada
uma solução de pectina.
Pectina e pectato liases são produzidas apenas por
Esta enzima hidrolisa 1,6-ÿ-D-glucosídica
• Enzimas que atacam o glicosídico
235 milhas náuticas.
e diferem no pH ótimo (pH 8,5–9,5) de
Tabela 4.28. Enzimas que clivam a pectina e o ácido péctico
Poligalacturonase
4.2.2.10
pectato liase
Endo-
polimetilgalacturonase
Exo-poligalacturonato liase
ácido péctico
Endo-poligalacturonato liase
3.2.1.67
Pectina
pectina liase
3.2.1.15
ácido péctico
4.2.2.9 Ácido péctico
Pectina
Endo-polimetil
galacturolase
ácido péctico
Exo-
polimetilgalacturonase
Enzima CE No. Substrato
Exo-poligalacturonase
Endo-poligalacturonase
Pectina
4.2.2.2
Exo-poligalacturonase
334 4 Carboidratos
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4.4.5.4 Endo-1,3(4)-ÿ-glucanase
106). Durante o isolamento, essas partículas prontamente
se desintegram em enzimas, que realizam sinergicamente
a degradação da celulose, e componentes, que, entre
outras coisas, suportam a ligação do substrato. Pelo menos
três enzimas estão envolvidas na degradação da celulose
em celobiose e glicose:
4.4.6.1 Agentes Espessantes
Essa hidrolase também é chamada de laminarinase e
hidrolisa 1,3(4)-ÿ-glucanos. Esta enzima ocorre junto com
as celulases, por exemplo, no malte de cevada, e está
envolvida na degradação de ÿ-glucanos (cf. 15.2.4.2.2) na
produção de cerveja.
A identificação e determinação quantitativa de
polissacarídeos desempenha um papel importante no
exame de agentes espessantes, material de lastro, etc.
A clivagem redutora do polissacarídeo permetilado é
recomendada como uma alternativa suave à hidrólise.
Nesse processo, anidroalditolacetatos parcialmente
metilados são formados conforme mostrado na Fig. 4.42,
usando uma galactomanana como exemplo. Conclusões
sobre a estrutura do polissacarídeo podem ser tiradas do
resultado da análise qualitativa e quantitativa, que é
realizada por cromatografia gasosa/massa
A hidrólise de celulose microcristalina completamente
insolúvel é um processo complicado. Para isso, certos
microrganismos produzem partículas chamadas celusomos
(peso da partícula ca.
Conforme mostrado na Tabela 4.29, os fatores C1 e Cx ,
que são endo e exo-1,4-ÿ glucanases, respectivamente,
hidrolisam a celulose em celobiose. Uma vez que o fator
C1 é cada vez mais inibido por seu produto, uma celobiase
é necessária para que a degradação da celulose não seja
rapidamente interrompida. No entanto, a celobiase também
está sujeita à inibição do produto. Portanto, a degradação
completa da celulose só é possível se a celobiase estiver
presente em grande excesso ou se a glicose formada for
rapidamente eliminada.
(4.168)
Esses derivados do monossacarídeo
4.4.6 Análise de Polissacarídeos4.4.5.3 Celulases
as unidades estruturais são então analisadas qualitativa e
quantitativamente por cromatografia gasosa em colunas
capilares. Em casos mais difíceis, recomenda-se uma
separação preliminar de polissacarídeos ácidos e neutros
em um trocador de íons. A metanólise ou a hidrólise de
polissacarídeos contendo ácidos urônicos e açúcares
anidros são críticas devido às perdas desses blocos de
construção lábeis.
4.4.5.5 Hemicelulases
Primeiro, os agentes espessantes devem ser concentrados.
A degradação das hemiceluloses também ocorre via endo
e exohidrolases. A especificidade do substrato depende
dos blocos de construção do monossacarídeo e do tipo de
ligação, por exemplo, endo-1,4- ÿ-D-xilanase, endo-1,5-ÿ-L-
arabinase. Essas enzimas ocorrem em plantas e
microorganismos, frequentemente junto com as celulases.
O processo utilizado para este fim deve ser modificado
em função da composição do alimento. Em geral, os
agentes espessantes são extraídos da amostra
desengordurada com água quente. O amido extraído é
digerido por hidrólise enzimática (ÿ-amilase, glicoamilase)
e as proteínas são separadas por precipitação (por
exemplo, com ácido sulfosalicílico). Os polissacarídeos
remanescentes na solução são separados com etanol.
Um eletroferograma dos polissacarídeos dissolvidos em
um tampão de borato fornece uma pesquisa inicial dos
agentes espessantes presentes. Às vezes é difícil
identificar e, consequentemente, diferenciar os
polissacarídeos adicionados daqueles que estão
presentes endogenamente em muitos alimentos. Em
casos simples, é suficiente que o eletroferograma seja
apoiado por análise estrutural. Aqui, os polissacarídeos
são permetilados (cf. 4.2.4.7), depois submetidos a
hidrólise ácida, reduzidos com boro-hidreto de sódio (cf.
4.2.4.1) e convertidos em acetatos de alditol parcialmente
metilados por acetilação dos grupos OH (cf. 4.2. 4.6).
3354.4 Polissacarídeos
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Os métodos gravimétricos são os métodos de escolha
para a determinação de fibras dietéticas (cf.
4.4.6.2 Fibras Alimentares
15.2.4.2). Na amostra desengordurada, os
componentes digeríveis (1,4-ÿ-glucanos, proteínas)
são hidrolisados enzimaticamente (ÿ-amilase
termoestável, glucoamilase, proteinase). Após a centrifugação,
espectrometria. No exemplo aqui apresentado, o
derivado 4-O-acetil-1,5-anidro-2,3,6-tri O-metil-D-
manitol (a na Fig. 4.42) resulta do D ligado em 1,4
-manose, a unidade estrutural da cadeia principal. O
derivado 4,6-di-O acetil-1,5-anidro-2,3-di-O-metil-D-manitol (b) indica a unidade estrutural que forma o
ramo e o derivado 1,5-anidro 2 ,3,4,6-tetra-O-metil-D-
galactitol (c) indica a D-galactopiranose terminal da
cadeia lateral. O derivado 1,5-anidro-2,3,4,6-tetra O-
metil-D-manitol (d) produzido em pequenas quantidades
apresenta o final da cadeia principal formada pela D-
manopiranose. O aparecimento de glicose na análise
estrutural indica glucanos ou
glucanos modificados, por exemplo, amidos modificados
ou celuloses. A identificação de agentes espessantes
deste tipo é conseguida pela detecção específica dos
heterocomponentes, por exemplo, acetato ou fosfato.
336 4 Carboidratos
Figura 4.42. Despolimerização redutora de um galactomanano permetilado (de acordo com Kiwitt-
Haschemie et al., 1996) 1. Clivagem redutora com trietilsilano e trimetilsililmetanosulfonato/trifluoreto de
boro 2. Acetilação com anidrido acético e N-metilimidazol
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4.5 Referências
permanecendo com a dieta solúvel e insolúvel
as fibras insolúveis permanecem no resíduo. O
ou diálise. A proteína e a matéria mineral ainda
fibras é deduzido com a ajuda de correção
fatores.
fibras solúveis em água no sobrenadante são isoladas por
precipitação com etanol, ultrafiltração
a
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5 compostos de aroma
5.1 Prefácio
Aroma
Amêndoas,
queijo
Nonadienal
2-furfuriltiol Café
café
2-Acetil-1-pirrolina Torrada
como
Beterraba
340
Limões tipo limão
(R)-Limoneno Suco de laranja tipo cítrico
(framboesa cetona)
(E,Z)-2,6-
Avelãs
tipo
caramelo
Tabela 5.1. Exemplos de odores chave
como
como
Geosmina
trans-5-Metil-2-
hepten-4-ona
Biscoitos,
crosta
OcorrênciaComposto
queijo Camembert
Amargo
(filbertone)
cerveja escura,
H.-D. Belitz · W. Grosch · P. Schieberle, Química de Alimentos ©
Springer 2009
(R)-1-p-Menteno-8-tiol
framboesa- framboesa
cerejas amendoadas, ameixas
Pepino- Pepinos
terroso
4-Hidroxi-2,5-
dimetil-3(2H)-
furanona
Pão branco
benzaldeído
Neral/geranial 1-
(p-Hidroxi-fenil)-3-
butanona semelhante
tipo noz
assado
Grapefruit - Suco de toranja
(R)-(ÿ)-1-Octen-3-ol Cogumelo- Champignons,
Substâncias aromáticas são compostos voláteis que
substâncias, como o conceito de substâncias gustativas,
são consideradas como substâncias aromáticas são prima
muitas vezes presente em frutas e vegetais também.
Palavra inglesa “sabor”. alemão e alguns outros
não volátil à temperatura ambiente. Portanto, eles
são percebidos pelos locais receptores de odor do
enquanto em outro alimento pode causar um odor defeituoso
5.1.2 Compostos de Impacto de Aromas Naturais
componentes. Especialmente alimentos feitos por térmica
de acordo com o alimento e a classe de compostos
papilas gustativas da língua. Os quatro importantes
para um termo tão amplo e abrangente. Sabor
mais de 450 alimentos estão listados na edição de 1999
e os responsáveis pelos odores, estes últimos muitas vezes
abordados em seções separadas (cf., por exemplo,
cavidade. Eles alcançam os receptores quando atraídos
(detecção retronasal). O conceito de aroma
ção, que também está disponível como um banco de dados no
número são importantes para o aroma. compostos que
processos, sozinhos (por exemplo, café) ou em combinação
estimula o quinto gosto básico (cf. 8.6.1).
deve ser usado livremente, uma vez que um composto pode
A quantidade de substâncias voláteis presentes nos alimentos
no entanto, eles compreendem um grande número de
cacau ou chá), contêm mais de 800 voláteis
sabor, odor e sensação de textura fornecem uma
são compostos que proporcionam ambas as sensações.
Todos os compostos voláteis conhecidos são classificados
interagir apenas com os receptores gustativos localizados no
línguas não têm uma expressão adequada
órgão do olfato, ou seja, o tecido olfativo do nariz
contribuem para o odor ou sabor típico de um alimento,
ou sabor, ou ambos, resultando em um sabor desagradável.
5.1.1 Delineamento do Conceito
resulta de compostos que são divididos em
e publicado em uma compilação tabular (Nijssen,
percepções básicas de sabor são fornecidas por: azedo,
pelo nariz (detecção ortonasal) e
Internet.
é extremamente baixa (ca. 10–15 mg/kg). Em geral,
com um processo de fermentação (por exemplo, pão, cerveja,
L. M. et al., 1999). Um total de 7100 compostos em
Quando o alimento é consumido, a interação de
duas classes amplas: os responsáveis pelo paladar
compostos doces, amargos e salgados. Eles são
através da garganta após ser liberado pela mastigação
De todos os compostos voláteis, apenas um limitado
compostos.Uma grande variedade de compostos é
Os compostos responsáveis pelo sabor são geralmente
designadas como substâncias aromáticas. No entanto, lá
sensação geral que é melhor definida pela
8.10, 22.3, 1.2.6, 1.3.3, 4.2.3 e 8.8). glutamato
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existem diferenças entre os compostos aromáticos
individuais, com uma faixa de potência de odor de várias
ordens de magnitude.
compostos são dependentes de sua pressão de vapor,
que é afetada pela temperatura e
limiares de odor. A magnitude desse efeito é
influenciar o valor limiar do 4-vinilguaiacol.
os capítulos correspondentes.
provando a amostra (valor retronasal). Com
limiares também contribuem para o aroma quando misturados
principalmente aqueles que estão presentes nos alimentos
em concentrações superiores aos limiares de odor e/ou
sabor (cf. “Valor do Aroma”, 5.1.4). Compostos com
turas deles excedem esses limiares (para exemplos de
efeitos aditivos, ver 3.2.1.1, 20.1.7.8,
A menor concentração de um composto que
pagos àqueles compostos que fornecem o aroma
característico do alimento e são, consequentemente,
O limiar de detecção é menor, ou seja, a concentração na
qual o composto é detectável, mas
limiares podem ser (cf. 3.7.2.1.9).
são dadas neste capítulo. Com efeito, o exemplo
(cf. 18.1.2.6.3), é óbvio que os dois enantiômeros
(isômeros ópticos) diferem significativamente em
As concentrações limite (valores) para aroma
os limiares de odor de compostos na água
Os resultados na Tabela 5.3 mostram que HD3F não
No caso de alimentos importantes, a diferenciação
estabelecida. Os valores limite são frequentemente
da intensidade ou potência de substâncias odoríferas.
médio. Interações com outras substâncias produtoras de odores
No entanto, os valores limiares dos outros odores
5.1.3 Valor Limiar
algumas exceções, apenas os valores ortonasais
Os exemplos na Tabela 5.2 ilustram essa grande
determinada pelo olfato (valor ortonasal) e
Em um exemplo fornecido por nootkatone, um composto
de aroma essencial de óleo de casca de toranja
substâncias pode resultar em um forte aumento na
concentrações inferiores ao odor e/ou sabor
21.1.3.4).
é apenas o suficiente para o reconhecimento do seu odor é
dos compostos de carbonilo mostra quão grande
sua intensidade aromática (cf. 5.2.5 e 5.3.2.4) e,
demonstrado em um experimento modelo no qual
foram determinados na presença e ausência de
Entre as substâncias aromáticas, atenção especial é
a diferença entre orto e retronasal
chamado de limiar de odor (limiar de reconhecimento).
ocasionalmente, na qualidade do aroma ou no caráter.
4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2H)-furanona (HD3F).
entre os odorantes e os compostos voláteis remanescentes
progrediu muito. Achados importantes são apresentados
na seção “Aroma” em
chamados de odorantes-chave (character impact arom
compounds). Exemplos são dados na Tabela 5.1.
Os dados de concentração limite permitem a comparação
a qualidade do aroma ainda não pode ser inequivocamente
furanona (HD3F) no limiar de odor de substâncias aromáticas na
água
ÿ1
90
II, limiar de odor do composto em meio aquoso
(mg/l)
0,006
Etanol
Maltol
Furfural
Hexanol
Benzaldeído
Vanilina
Framboesa cetona
Limoneno
Linalol
Hexanal
2-Feniletanal
Metilpropanal
Etilbutirato (+)-
Nootkatone (-)-
Nootkatone
Filbertone
Metiltiol 2-
Isobutil-3-metoxipirazina 0,000002
IIb
5
valor de aroma A = 115) tão alto quanto em uma bebida de café.
9
0,004
0,35
0,001
2×10ÿ3 0,18
20
Tabela 5.2. Valores de limite de odor na água de alguns
4-Vinilguaiacol 100 2,3-
Butanodiona 15 2,3-
Pentanodiona 30 2-Furfuriltiol
0,012 ÿ-Damascenona
Composto
0,01
0,00005
100
1-p-Menthene-8-thiol 0,00000002
0,0045
5.1 Prefácio 341
Tabela 5.3. Influência de 4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2H)-
90
105
150
I, limiar de odor do composto em água.
3.0
0,001
Composto Valor limite (µg/1) Razão
7
Solução HD3F tendo uma concentração (6,75 mg/1,
compostos de aroma (20 ÿC)
2.5
0,02
0,001
EU
0,25
0,01
Valor limiar
1,0
0,00002
II a I
a
b
a
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Tabela 5.4. Comparação de valores limitea na água
n-butanol
0,000110,00008
• ÿ-pineno, ÿÿÿÿÿ éster metílico do ácido 3-metilbutírico,
3-Metilbutanol
ÿÿ ácido hexanóico, ÿ ÿ 2,4-hexadienal,
Fig. 5.1. Intensidade relativa do odor Irel (referência: n-buta nol)
em função da concentração do estimulante (de acordo com
Dravnieks, 1977).
Limite (mg/kg) em
70
Cerveja
Ar saturado com substância aromática foi diluído. •ÿ•ÿ
Água
0,05
e cerveja
0,5
0,25
0,00033
200
Composto
Odor e sabor.
sulfeto de dimetilo
ÿÿ hexilamina
(E)-2-Nonenal
342 5 Compostos de Aroma
misturas forneceram informações preliminares.
avaliação também deve ser considerada. Exames de
Eles mostram que, embora as intensidades dos compostos
com notas aromáticas semelhantes se somem, a intensidade
da mistura geralmente é menor do que a
E = k ·(SÿSo) n
Os exemplos apresentados na Fig. 5.1 mostram que
é aproximadamente um, as notas de odor de ambos
Como já indicado, compostos com alto
Stevens para estímulos fisiológicos, é formulado
estimulante.
substancialmente. Dentro de uma classe de compostos, o
a intensidade do odor é a do decenal (Fig. 5.2 b),
calculado de acordo com a definição:
de modo que a intensidade do odor de um componente
predomine, esse componente então determina em grande
parte ou completamente o perfil do odor.
são uma comparação dos valores limite na água
do valor do aroma fornece apenas um padrão aproximado
e cerveja (cf. Tabela 5.4), bem como em água e em
inicialmente. A dependência da intensidade do odor
soma das intensidades individuais (cf. 3.2.1.1). Paraformigas aumentam na presença de HD3F. este efeito
(cx: concentração do composto X no alimento,
(5.2)
o expoente n e, portanto, a dependência de
aldeídos podem ser reconhecidos no perfil de odor
“valores de aroma” podem contribuir para o aroma de
do seguinte modo:
composto pelos perfis de odor dos componentesOutros exemplos neste livro que mostram que o
compostos correspondentes são descritos em
gama de variações não é muito grande, por exemplo, n =
ou do hexenal (Fig. 5.2 e), aquela nota particular
Exemplos são (E)-2-hexenal e (E)-2-decenal
que têm perfis de odor claramente diferentes (cf. Fig.
etanol aquoso (cf. 20.2.6.9).
a concentração também deve ser levada em consideração.
substâncias que diferem claramente no seu aromaé maior no caso da ÿ-damascenona, o
ax: limiar de odor (cf. 5.1.3) do composto X em
E: intensidade de percepção, k: constante, S: concentração
de estimulante, So: concentração limiar de
a intensidade do odor na concentração pode variar
somados, somente quando as intensidades de odor sãolimiar de odor de um composto aumenta quando
Seção 5.2.2.
0,50ÿ0,63 para os alcanais C4–C9.
determina o perfil de odor da mistura.
Machado = (5.1)
5.2 a e 5.2 f). Se a razão das intensidades de odor
5.1.4 Valor do Aroma
De acordo com a lei universalmente válida de
observe, no entanto, que o perfil de odor de uma mistura évalor limite sendo aumentado por um fator de90.
a comida). Métodos para a identificação do
da mistura (Fig. 5.2 d). Mas se o dominador
alimentos. O “valor do aroma” Ax de um composto é
Aproximadamente igual. Se a razão de concentração foré influenciado por outras substâncias produtoras de odor
A avaliação de compostos voláteis com base
Além disso, efeitos aditivos que são difíceis de
a
cx
machado
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substâncias. A Figura 5.3 descreve as causas dos defeitos
de aroma nos alimentos. No caso de um
Os exemplos mostram claramente que os perfis de aroma
de alimentos que contêm as mesmas substâncias
aromáticas podem ser completamente diferentes devido
a diferenças quantitativas. Por exemplo, mudanças na
receita ou no processo de produção que causem alterações
nas concentrações do subaroma
contaminante odorífero, que entra no alimento através do
ar ou da água e depois fica enriquecido, pode ser bastante
difícil determinar sua origem se a concentração limite
para a percepção do odor for excedida apenas no
enriquecimento.
(5.3)
2,4,6-Tricloroanisole (IV) com um limite de odor
extremamente baixo (semelhante a mofo: 3,10ÿ5µg/kg,
água) é um exemplo de uma substância com sabor
desagradável (cf. 20.2.7) que é produzida por fungos
degradação e metilação de fungicidas pentaclorofenol.
Exemplos de alguns sabores desagradáveis que podem
surgir durante o processamento e armazenamento de
alimentos estão listados na Tabela 5.5. Exemplos de
metabólitos microbianos que podem estar envolvidos em
sabores semelhantes a pocilga e lamacentos são escatol
(I; fecal, 10 µ g/kgÿ), 2-metilisoborneol (II; terroso
lamacento, 0,03 µ g/kg ÿ ) e geosmina (III; terrosa, (-): 0,01
µ g/kgÿ; (+): 0,08 µg/kgÿ):
5.1.5 Sabores anormais, manchas alimentares
Até certo ponto, as substâncias aromáticas indesejadas
são ocultadas pelas típicas. Portanto, o limite acima do
qual um sabor desagradável se torna perceptível pode
aumentar consideravelmente em alimentos em comparação
com a água como veículo, por exemplo, até 0,2 µg/kg de
2,4,6-tricloroanisol em seco
frutas.
posturas podem interferir no equilíbrio em tais
Um sabor desagradável pode surgir por meio de
substâncias de aroma estranho, que normalmente não
estão presentes em um alimento, perda de odores
principais ou alterações na taxa de concentração de aroma individual
A mistura na Fig. 5.2, c fornece um novo perfil de odor
porque as características definidas do decenal (envelhecido,
parecido com tinta, rançoso) e do hexenal (como maçãs,
amêndoas, doce) não podem mais ser reconhecidas nela.
forma de obter um perfil aromático com características
inusitadas. ÿLimite de odor na água.
ID e IH : Intensidade do odor de cada concentração de (E)-2-
decenal e (E)-2-hexenal. Qualidade do odor: 1, quente; 2, como
lavagem limpa; 3, papelão; 4, oleoso, gorduroso; 5, obsoleto; 6,
pintura; 7, vela; 8, rançoso; 9, percevejo; 10, frutado; 11, maçã;
12, amêndoa; 13, ervas, verdes; 14, agudo, pungente; 15, doce;
16, banana; 17, floral.
5.1 Prefácio 343
Fig. 5.2. Perfis de odor de (E)-2-decenal (D), (E)-2-hexenal (H) e
misturas de ambos os aldeídos (de acordo com Laing e Willcox,
1983). As seguintes concentrações (mg/kg) dissolvidas em di-2-
etil-hexil-ftalato foram investigadas: 50 (D); 2 (H1); 3,7 (H2); 11
(H3) e 33 (H4).
A linha tracejada separa as qualidades de aroma de (E)-2-
decenal (lado esquerdo) e (E)-2-hexenal
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nota de toranja
trans)-6-(but-2 -eniliden)-1,5,5-
descarboxilação por Hafnia protea
(com riboflavina como sensibilizador)
e 2-feniletanol de fenilalanina
Gordura de leite
suco de laranja
Cerveja
Sem sabor
Tabela 5.5. “Off-flavors” em produtos alimentícios
ácido 8,15- e 9,15-isolinoléico para
octa-3,5-dien-2-ona, 3-alquil-2-metoxipirazinas,
Metálico Autoxidação de pentaeno e hexaeno graxo
de valenceno em nootkatone
Ervilhas,
ultracongeladas
Oxidação d-limoneno a carvona
Oxidação de (6-trans-2 -
Fotólise de humulona: reação de um
Fermentação defeituosa: ácido hidrocinâmico
Leite
suco de laranja
trimetilciclohex-1-eno para 1,1,6-trimetil-1,2-
nota fenólica
Causa
Fermentação defeituosa por Streptococcus lactis,
tipo feijão O nível de O3 no ar é muito alto: ozonolyis de
pegajoso
Aldeídos saturados e insaturados,
344 5 Compostos de Aroma
Nota de terpeno
dihidronaftaleno:
Sabor da luz do sol
produto alimentar
hexanal
6-trans-nonenal
Derivados do leite
Suco de
maracujá
produto de degradação com sulfeto de hidrogênio
Cerveja
Sabor da luz do sol
Degradação do triptofano em o-amino acetofenona
ácidos em octa-1, cis-5-dien-3-ona
Oxidação catalisada por metal ou fotooxidação
Maltado
Achatamento do
aroma durante a pasteurização
produzindo 3-metil-2-buten-1-tiol
Fotooxidação de metionina a metional
var. maltigenes; formação de fenilacetaldeído
Leite em pó
Leite em pó
tipo feno
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5.2 Análise de Aroma
• Isolamento dos compostos voláteis •
Diferenciação das substâncias aromáticas das
Os resultados de uma análise de aroma podem servir como
um guia objetivo no processamento de alimentos para avaliar
a adequação de etapas individuais de processamento e para
avaliar a qualidade da matéria-prima, produtos intermediários
e finais. Além disso, a investigação do aroma alimentar
amplia a possibilidade de aromatizar alimentos com substâncias
preparadas sinteticamente, mas quimicamente idênticas às
encontradas na natureza, ou seja, os chamados “sabores
idênticos à natureza” (cf. 5.5).
os demais componentes da fração volátil por análises de
diluição • Concentração e
identificação
A elucidação do aroma de qualquer alimento é realizada
passo a passo; as seguintes análises instrumentais e
sensoriais são conduzidas:
resultados analíticos
• Experimentos de omissão
Dificuldades adicionais são encontradas em alimentos
As substâncias aromáticas são constituídas por classes de
compostos altamente diversificadas, algumas delas altamente
reativas e presentes nos alimentos em concentrações
extremamente baixas. As dificuldades geralmente encontradas
na análise qualitativa e quantitativa de compostos de aroma
são baseadas nessas características. Outras dificuldades
estão associadas à identificação de compostos aromáticos,
elucidação de sua estrutura química e caracterização de
propriedades sensoriais.
Para evitar tais interferências, a desintegração do tecido é
feita na presença de inibidores enzimáticos, por exemplo,
CaCl2 ou, quando possível, pela preparação rápida da
amostra. É útil em alguns casos para inibir reações catalisadas
por enzimas pela adição de metanol ou etanol. No entanto,
isso pode resultar em uma alteração no aroma devido à
formação de ésteres e acetais de ácidos e aldeídos,
respectivamente.
que retêm enzimas totalmente ativas, que podem alterar o
aroma. Por exemplo, durante a homogeneização de frutas e
vegetais, as hidrolases dividem os constituintes do éster do
aroma, enquanto a lipoxigenase, juntamente com a
hidroperóxido liase, enriquece o aroma com compostosvoláteis recém-formados.
presentes em concentrações muito baixas (intervalo de ppb),
mas contribuem consideravelmente para o aroma devido aos
limiares de odor ainda mais baixos. o com volátil
• Simulação do aroma com base no
libras devem ser isoladas dos alimentos usando métodos
suaves, porque, caso contrário, artefatos podem ser facilmente
produzidos pelas reações listadas na Tabela 5.6.
• Quantificação e cálculo de valores de aroma
5.2.1 Isolamento de Aroma
A quantidade de material de partida deve ser selecionada para
detectar até mesmo aquelas substâncias aromáticas que são
Fig. 5.3. A causa dos defeitos de aroma nos alimentos
5.2 Análise de Aroma 345
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a sensibilidade do detector é claramente mostrada na Fig. 5.4,
tomando como exemplo as substâncias aromáticas da casca
do pão branco. O cromatograma de gás não apresenta, por
exemplo, 2-acetil-1-pirrolina e 2-etil-3,5-dimetilpirazina, que
são de grande importância para o aroma devido aos altos
fatores FD no cromatograma FD (definição em 5.2.2.1) .
Nos baixos valores de pH predominantes nas frutas, as
reações não enzimáticas, especialmente as reações 4-7
mostradas na Tabela 5.6, podem interferir no isolamento de
substâncias aromáticas pela formação de artefatos. Na
concentração de isolados de alimentos aquecidos,
particularmente carne, não pode ser excluído que substâncias
reativas, por exemplo, tióis, aminas e aldeídos, se concentrem
a ponto de condensar para formar substâncias de aroma
heterocíclico, entre outros compostos (Reação 8, Tabela 5.6).
Após a aplicação de alto vácuo (ÿ5 mPa), o procedimento de
destilação é iniciado deixando cair o
Essas substâncias aromáticas podem ser identificadas
somente após a concentração de uma quantidade relativamente
grande do alimento.
No isolamento de substâncias aromáticas, os alimentos que
devem seu aroma à reação de Maillard não devem ser
expostos a temperaturas superiores a 50 ÿC. Em temperaturas
mais altas, formam-se adicionalmente odorantes, ou seja, tióis
na redução de dissulfetos por reductonas. Gorduras e óleos
contêm hidroperóxidos voláteis e não voláteis que se
fragmentam mesmo em temperaturas em torno de 40 ÿC.
Um aspecto adicional do isolamento do aroma que não deve
ser negligenciado é a capacidade das substâncias aromáticas
de se ligarem à matriz alimentar sólida. Essa capacidade de
ligação difere para muitos constituintes do aroma (cf. 5.4).
5.2.1.1 Destilação, Extração
Os compostos voláteis do aroma, junto com um pouco de
água, são removidos por destilação a vácuo de uma
suspensão aquosa de alimentos. Os compostos altamente
voláteis são condensados em uma armadilha resfriada com
eficiência. Os compostos orgânicos contidos no destilado são
separados da água por extração ou por adsorção a uma matriz
hidrofóbica e cromatografia de fase reversa e então pré-
fracionados.
As substâncias aromáticas presentes no espaço de vapor
acima do alimento podem ser detectadas muito suavemente
pela análise de headspace (cf. 5.2.1.3). No entanto, as
quantidades de substâncias isoladas neste processo são tão
pequenas que importantes substâncias aromáticas, que estão
presentes nos alimentos em concentrações muito baixas, não
emitem nenhum sinal de detecção após a separação da
amostra por cromatografia gasosa. Essas substâncias podem
ser determinadas apenas cheirando o fluxo de gás de arraste.
A diferença no
O aparelho mostrado na Fig. 5.5 é recomendado para o
isolamento suave de substâncias aromáticas de alimentos
aquosos por meio de destilação. De fato, um condensado
pode ser obtido muito rapidamente por causa das curtas
distâncias. Como em todos os processos de destilação, o
rendimento de substâncias aromáticas diminui se o alimento
ou extrato for gorduroso (Tabela 5.7).
enzimático
5. Lactonas de hidroxiácidos 6.
Ciclização de di-, tri- e polióis (cf. 5.3.2.4)
1. Hidrólise de ésteres (cf. 3.7.1)
346 5 Compostos de Aroma
7. Desidratação e rearranjo de álcoois tert-alílicos 8.
Reações de tióis, aminas e aldeídos (cf. 5.3.1.4) na
2. Clivagem oxidativa de ácidos graxos insaturados (cf. 3.7.2.3)
Tabela 5.6. Possíveis mudanças de aromas durante o isolamento de compostos voláteis
concentrado de aroma
3. Hidrogenação de aldeídos (cf. 5.3.2.1)
Reação
9. Redução de dissulfetos por reductonas da reação de Maillard 10.
Fragmentação de hidroperóxidos
Não enzimático
4. Hidrólise de glicosídeos (cf. 5.3.2.4 e 3.8.4.4)
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b
a
o frasco (5) protege a bomba de vácuo (pressão
reduzida 10ÿ3 Pa).
alimento líquido ou o extrato do funil (1 em
a 35–40 ÿC em banho-maria (2). Os voláteis,
incluindo o vapor do solvente, são transferidos para o
por nitrogênio líquido no receptor (4). O Dewar
Fig. 5.5) para o balão de destilação que é aquecido
cabeça de destilação (3). O destilado é condensado
(%)
Vanilina (3,7 µg)
100
Destilação no aparelho mostrado na Fig. 5.5 a 35 ÿC
3 3-metilbutanal, 4 2,3-pentanodiona, 5 ácido butírico, 6 2-acetil-1-pirrolina, 7 1-octen-3-ona, 8 2-etil-3,5-
Fig. 5.4. Análise de headspace de substâncias aromáticas de crosta de pão branco. a Cromatograma de gás capilar (o
91
84
100
3-Hidroxi-4,5-dimetil-2(5H)-
furanona (2,2 µg)
3.3
Quantidade na solução modelo: I em éter dietílico
dimetilpirazina, 9 (E)-2-nonenal (de acordo com Schieberle e Grosch, 1992)
triglicerídeos (50 ml)
Fig. 5.5. Aparelho para a destilação de substâncias aromáticas
de alimentos (para explicação, ver texto. De acordo com Engel
et al., 1999)
sob vácuo
(E,E)-2,4-Decadienal
(1,4 µg)
10.7
Modelo I Modelo II
2.8
31
5.2 Análise de Aroma 347
as setas marcam as posições dos odores), b cromatograma FD. Odorantes: 1 metilpropanal, 2 diacetil,
21
Ácido 3-metilbutírico
(1,9 µg)
0,4
Tabela 5.7. Rendimentos de substâncias aromáticas na destilação
Fenilacetaldeído (4,2
µg)
2-Feniletanol (3,7 µg)
100
Substância aromática (quantidade)a Rendimentob
(E)-ÿ-Damascenona
(0,9 µg)
100
100 3.4
(50 ml), II em uma mistura de éter dietílico (50 ml) e
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O procedimento de análise de headspace é simples: o
compostos voláteis são indicados pelo detector.
usado para fazer concentração subseqüente de
liberada dos glicosídeos durante
removidos por eluição, enquanto em temperaturas elevadas,
os voláteis são liberados e lavados por
Alimentos sólidos são primeiro extraídos, a adição de água
pode ser necessária para aumentar o rendimento do aroma
processo é realizado à pressão normal ou
5.2.1.2 Extração de Gás
um cromatógrafo a gás.
temperatura desejada e deixado por um tempo para
estabelecer um equilíbrio entre os voláteis ligados ao
um gás inerte (por exemplo, N2, CO2, He) e adsorvendo os
voláteis em um polímero granulado poroso
com uma seringa de gás e depois injetado em um gás
contribuição quando as posições do aroma sub-
Uma extração combinada com destilação pode ser
composição. O exemplo na Tabela 5.8 mostra
retardado apenas em uma extensão insignificantepor esses
polímeros (Tabela 5.9). A dessorção de voláteis é
conteúdo de água e um volume excessivamente grande de
Nickerson (Fig. 5.6).
as substâncias aromáticas mais facilmente. Portanto, este
destilação/extração.
um gás carreador em uma armadilha fria, geralmente conectada a
geralmente alcançado gradualmente em um gradiente de
temperatura. Em baixas temperaturas, os vestígios de água são
a comida é selada em um recipiente e depois levada ao
a amostra reduz substancialmente a eficiência de separação
da cromatografia gasosa, apenas o principal
substâncias.
pressão ligeiramente reduzida. A térmica resultante
Compostos voláteis podem ser isolados de um sólido
5.2.1.3 Análise de headspace
matriz alimentar e os presentes na fase de vapor.
A análise de headspace estático faz uma importante
alcançado usando um aparelho projetado por Likens–
tratamento do alimento pode levar a reações
ou amostra de alimento líquido purgando a amostra com
Um determinado volume do headspace é retirado
Neste processo, os solventes de baixo ponto de ebulição são geralmente
até que ponto algumas substâncias aromáticas são
(exemplos na Tabela 5.6) que alteram o aroma
(Tenax GC, Porapak Q, Chromosorb 105), seguido de
recuperação dos compostos. Água é
cromatógrafo equipado com uma coluna de separação
adequada (análise estática de headspace). Desde o
tremtrem
5260
1,0
2,3
8,1
2,5
15,8
Água
Tabela 5.9. Tempo de retenção relativo (trel) de alguns
compostos separados por cromatografia gasosa usando Pora
pak Q como fase estacionária (Porapak: polímero estireno
divinilben zeno; T: 55 ÿC)
Etiltiol
Etanol
Composto
compostos voláteis.
éster etílico 6.0
(µg/1) II
(por exemplo, pentano), 3 resfriador, 4 separador de condensado: extrato
EU
20.2
348 5 Compostos de Aroma
Metanol
Metiltiol
é a fase superior e a água a fase inferior
Benzaldeído 202
Linalol 1.1
sulfeto de dimetilo
acetaldeído
Tabela 5.8. Isolamento de odorantes de suco de cereja -
188
Composto
Ácido fórmico
Propanal
Fig. 5.6. Aparelho segundo Likens e Nicker son utilizado para
extração e destilação simultânea de
Comparação da destilação in vacuo (I) com destilação e
extração simultâneas (II)
19.8
2.6
1 frasco com banho de aquecimento contendo a amostra
aquosa, 2 frasco com banho de aquecimento contendo o solvente
odorante
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diretamente para análise de headspace. Os resultados
podem concordar em maior extensão variando os
parâmetros de descarga de gás (fluxo de gás, tempo),
mas diferenças substanciais ainda permaneceriam.
Uma comparação das amostras (a) e (g) na Fig. 5.7
mostra que os resultados obtidos pelo procedimento
de destilação-extração dão uma representação
relativamente boa da composição da solução inicial,
com exceção do etanol. No entanto, a formação de
artefatos é crítica (cf. 5.2.1.1).
Em muitos estudos anteriores sobre a composição
dos aromas, cada composto volátil era considerado
uma substância aromática. Embora listas com centenas
de compostos tenham sido obtidas para muitos
alimentos, ainda não estava claro quais dos voláteis
eram realmente significativos como odorantes e até
que ponto foram detectados odores importantes
ocorrendo em concentrações muito baixas.
A SPME baseia-se na partição de compostos entre
uma amostra e uma fibra revestida nela imersa. Os
odorantes são primeiro adsorvidos na fibra (por
exemplo, polidimetilsilo-xano apolar ou poliacrilato
polar) imersos em um alimento líquido, um extrato de
alimento ou no headspace acima de uma amostra de
alimento por um certo período de tempo. Após a
conclusão da adsorção, os compostos são dessorvidos
termicamente em um bloco injetor GC para análise
posterior.
Os estudos, entretanto, concentram-se naqueles com
Particularmente em aplicações alimentícias, o SPME
headspace é preferido para evitar a possível
contaminação do sistema headspace por componentes
alimentares não voláteis. Além disso, a análise SPME
é bastante sensível às condições experimentais. Além
da fase estacionária, amostra, concentração volumétrica
de odorantes, matriz e uniformidade da amostra, bem
como temperatura e tempo dos processos de adsorção
e dessorção influenciam o rendimento.
as posições no cromatograma são determinadas por
olfatometria (cf. 5.2.2.2).
libras que contribuem significativamente para o aroma.
Na análise quantitativa de SPME, essas influências
são eliminadas pelo uso de padrões internos rotulados
(cf. 5.2.6.1).
Mais material é obtido por análise de espaço livre
dinâmico ou por microextração em fase sólida (SPME).
No procedimento dinâmico, os voláteis do headspace
são removidos, adsorvidos e, portanto, concentrados
em um polímero, conforme descrito em 5.2.1.2. No
entanto, é difícil obter uma amostra representativa por
meio desse procedimento de lavagem, uma amostra
que corresponda à composição original do headspace.
Um ensaio de sistema modelo (Fig. 5.7) pode esclarecer
os problemas. As amostras (e) e (f) foram obtidas por
adsorção em diferentes polímeros. Eles são diferentes
entre si e diferem da amostra (b), que foi obtida
As posições desses compostos no cromatograma
gasoso são detectadas com a ajuda de análises de
diluição. Aqui, ambos os métodos a seguir baseados
no conceito de valor de aroma (cf. 5.1.4) encontram
aplicação.
5.2.2 Relevância Sensorial
5.2 Análise de Aroma 349
Fig. 5.7. Uma comparação de alguns métodos usados
para isolamento de compostos aromáticos (de acordo com
Jennings e
Filsoof, 1977). a a Etanol, b 2-pentanona, c heptano, d
pentanol, e hexanol, f hexil formato, g 2-octanona, h d-
limoneno, i acetato de heptila e k ÿ-heptalactona. b Análise
de headspace da mistura de aroma a. c Da mistura de
aroma, 10 µl são dissolvidos em 100 ml de água e o
headspace é analisado. d Como em c , mas a água está
saturada com 80% de NaCl. e Como em c , mas purgado
com nitrogênio e capturado por Porapak Q. f Como em
c , mas purgado com nitrogênio e capturado por Tenax
GC. g Como em e, mas destilado e extraído (cf. Fig. 5.6)
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O resultado de um AEDA pode ser representado como
um diagrama. O fator FD é plotado contra o tempo de
retenção na forma de retenção em dex (RI) e o diagrama
é chamado de cromatograma FD.
No caso das batatas fritas (Fig. 5.8), foram identificadas
19 substâncias aromáticas que aparecem na faixa do
fator FD 21–27 (cf. legenda da Fig. 5.8).
Com base nos altos fatores FD, a primeira aproximação
indica que metional, 2-etil-3,5-dimetilpirazina, 2,3-dietil-5-
metilpirazina e (E,E)-2,4-decadienal contribuem
substancialmente para o aroma de batatas fritas.
Os cromatogramas FD dos compostos voláteis de pão
branco e batatas fritas são apresentados na Fig. 5.4 e
5.8, respectivamente.
No AEDA, o concentrado dos odorantes obtidos por
destilação é separado por cromatografia gasosa em
coluna capilar. Para determinar os tempos de retenção
das substâncias aromáticas, a corrente de gás de arraste
é submetidaà detecção por sniffing após deixar a coluna
capilar (GC/olfatometria). A avaliação sensorial de uma
única corrida de GC, que é frequentemente relatada na
literatura, não é muito significativa porque a percepção
de substâncias aromáticas no fluxo de gás de arraste
depende de quantidades limitantes que nada têm a ver
com o valor do aroma, por exemplo, a quantidade de
alimentos analisados, o grau de concentração da fração
volátil e a quantidade de amostra separada por
cromatografia gasosa.
um.
Essas limitações são eliminadas pela diluição gradual da
fração volátil com solvente, seguida pela análise
cromatográfica/olfactométrica de cada diluição. O
processo continua até que nenhuma substância de
aroma possa ser detectada pela olfatometria GC. Desta
forma, um fator de diluição 2n (n = número de 1+1
diluições) é determinado para cada substância aromática
que aparece no cromatograma de gás. É designado
como fator de diluição de sabor (fator FD) e indica o
número de partes de solvente necessárias para diluir o
extrato de aroma até que o valor do aroma seja reduzido
para
a análise requer, além disso, que a duração de cada
impressão de odor seja registrada por um computador e
os valores de CHARM sejam calculados (CHARM: sigla
para medição de resposta hedônica combinada), que
são proporcionais aos valores de aroma.
Outra variante mais elaborada da diluição
Para realizar uma análise de diluição, o volume da
amostra de headspace é reduzido gradualmente até que
nenhum odor seja detectado por cromatografia gasosa/
olfatometria. Em nosso exemplo com batatas fritas (Fig.
5.10), por exemplo, os odores de metanotiol, metilpropanal
e dimetiltrisulfeto foram detectados na sexta diluição,
mas apenas o metano etiol foi detectado na sétima. A
oitava diluição era inodora. Experimentos posteriores
mostraram que o metanotiol de fato pertence aos
principais odores das batatas fritas.
5.2.2.1 Análise de Diluição de Extrato de Aroma
(AEDA) Compostos lábeis podem sofrer perdas substanciais e
quando são usados processos de destilação, o
rendimento diminui com o aumento do peso molecular
das substâncias aromáticas.
diferenças no rendimento deslocam as taxas de concentração.
Em GC/olfatometria, os limiares de odor são
consideravelmente mais baixos do que em solução
porque as substâncias aromáticas são submetidas à
avaliação sensorial em um estado completamente
vaporizado. Os exemplos dados na Tabela 5.10 mostram
quão grandes podem ser as diferenças quando
comparadas com soluções de substâncias aromáticas em água.
Os experimentos de identificação concentram-se nas
substâncias aromáticas que aparecem no cromatograma
FD com fatores FD mais altos. Para detectar todas as
substâncias aromáticas importantes, a faixa de fatores
FD considerados não deve ser muito restrita na
extremidade inferior porque
5.2.2.2 Olfatometria GC Headspace
Na recuperação de amostras para AEDA, os odores
altamente voláteis são perdidos ou são cobertos pelo
pico do solvente na cromatografia gasosa, por exemplo,
metanotiol e acetaldeído. Por esse motivo, além do
AEDA, uma amostra é retirada do espaço gasoso acima
do alimento, injetada no cromatógrafo a gás, transportada
pela corrente de gás carreador para um cold trap e ali
concentrada, conforme mostra a Fig. 5.9. Após a
evaporação rápida, a amostra é despejada em uma
coluna capilar pelo gás carreador e cromatografada. No
final do capilar, o experimentador cheira a corrente de
gás de arraste e determina as posições do cromatograma
nas quais os odores aparecem. O cromatograma de gás
é monitorado simultaneamente por um detector.
350 5 Compostos de Aroma
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5.2.3 Enriquecimento
estes compostos de voláteis neutros por extração com
álcalis ou ácidos é vantajoso.
maior poder de resolução é capaz de separá-los
em picos individuais. Assim, a separação da fração
neutra é aconselhável e geralmente é alcançada
As frações ácida, básica e neutra são analisadas
individualmente. A fração neutra por si só
consiste em tantos compostos que, na maioria dos casos,
por cromatografia líquida, ou gás preparativo ou
cromatografia líquida de alta performance. Uma
separação preliminar de extratos de aroma é alcançada
nem mesmo uma coluna de cromatografia gasosa com o
Quando um concentrado de aroma contém fenóis, ou
ácidos ou bases gânicos, a separação preliminar de
furanona (furaneol)
3,3 × 103
0,1
Abcissa: índice de retenção (IR) no capilar SE-54. Foram identificados os seguintes odores: 1 metional,
351
e água
ÿ-Damascenone
Metional 2-
Metilisoborneol 0,009 2-Acetil-1-
pirrolina 0,02 4-Vinilguaiacol
0,65 8,3×103
1,0
Ar (a) Água (b) b/a
Vanilina
3×1044-Hidroxi-2,5-
dimetil-3(2H)-
2 2-acetil-1-pirrolina, 3 dimetiltrisulfeto, 4 1-octen-3-ona, 5 fenilacetaldeído, 6 2-etil-3,6-dimetil pirazina, 7 2-etil-3,5-
dimetilpirazina, 8 nonanal, 9 (Z)-2-nonenal, 10 2,3-dietil-5-metilpirazina, 11 (E)-
0,002
0,2
15 (E,E)-2,4-nonadienal, 16 (Z)-2-decenal, 17 (E,Z)-2,4-decadienal, 18 (E,E)-2,4-decadienal, 19 trans -4,5-epoxi-
6,7 × 102
Tabela 5.10. Limites de odor de substâncias aromáticas no ar
0,9
5×103
5.2 Análise de Aroma
Fig. 5.8. Cromatograma FD da fração volátil de batatas fritas. Ordenado: n, número de 1 + 1 diluições.
Composto
0,66 1,0×104
20
2-nonenal, 12 2-etenil-3-etil-5-metilpirazina, 13 2-isobutil-3-metoxipirazina, 14 dimetiltetrassulfeto,
Limites de odor em
Linalol
2,2×104
30
(E)-2-decenal (de acordo com Wagner e Grosch, 1997)
1,6 × 103
(ng/I) (µg/l)
0,003
0,12
0,03
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Fig. 5.9. Aparelho para a cromatografia gasosa-olfactometria de amostras estáticas de headspace. 1 Amostra em recipiente
de vidro termostático, 2 septos, 3 seringas herméticas, 4 injetores, 5 tubos de vidro hidrófobos, 6 gases de arraste, por
exemplo, hélio, 7 sistema de purga e armadilha, 8 armadilha fria, 9 cromatógrafo a gás com coluna capilar, 10 porta farejadora, 11 chama
Fig. 5.10. Cromatograma FD de amostras de headspace estático de batatas fritas. Ordenado: n, número de diluições 1+1.
2 metilpropanal, 3 2,3-butanodiona, 4 3-metilbutanal, 5 2-metilbutanal, 6 2,3-pentanodiona, 7 hexanal, 8 metional, 9 2-acetil-1-
pirrolina, 10 dimetiltrisulfeto (de acordo com Wagner e Grosch, 1997)
Abcissa: índice de retenção (IR) no capilar SE-54. Foram identificados os seguintes odores: 1 metanotiol,
detector de ionização (de acordo com Guth e Grosch, 1993)
352 5 Compostos de Aroma
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substância aromática proposta fazia parte da identificação.
Também foi garantido que suas propriedades cromatográficas
e sensoriais correspondem com
5.2.5 Análise Enantiosseletiva
qualidade e limite. O composto 3a,4,5,7a-
por cromatografia gasosa e olfatometria.
Na elucidação da estrutura de substâncias aromáticas,
é adequado para a identificação do odorante:
determinação da razão enantiomérica, que é
A substância é primeiramente submetida a uma separação
preliminar em um capilar polar. Oeluato contendo
por cromatografia em sílica gel, conforme Tabela 5.11 para
aroma de café. Para localizar o aroma
concentrações tão baixas que mesmo o enriquecimento por
espectro e, se necessário, um espectro 13C pode
ferramenta porque as quantidades de substância eluídas por gás
(Fração B) no café. Na maioria dos casos, ainda
substância aromática é baseada no acordo do
indica um composto carbonílico insaturado com
um composto pode diferir consideravelmente em seu odor
a substância é cortada, recromatografada em
elementos estruturais mostrados pelo espectro de 1H-NMR
(Fig. 5.11b), foi proposto que a formiga do odor é 5-metil-
(E)-2-hepten-4-ona (Filbertone).
espectrometria de massa. O MGC também é usado em
fração que contém o aroma desconhecido
colunas capilares de diferentes polaridades, e de
Alguns compostos voláteis são aroma ativos em
O analito é concentrado até que um 1H-NMR
a espectrometria de massa tornou-se uma ferramenta indispensável
Escusado será dizer que a síntese do
aqueles do odorante desconhecido.
a cromatografia em coluna não permite a identificação, por
exemplo, 3-metil-2-butenotiol (Fração A
cromatografia são geralmente suficientes para uma
substâncias cada uma das quatro frações é uma
ser medido. Um exemplo é a identificação de
No caso de substâncias aromáticas quirais, elucidação da
configuração absoluta e
geralmente dado como o excesso enantiomérico (ee), são
um capilar apolar e finalmente analisado por
na Tabela 5.11) e as duas metoxipirazinas
a concentração é alcançada com a ajuda de cromatografia
gasosa multidimensional (MGC). O
espectro avaliável. Se a substância de referência
correspondente estiver disponível, a identificação do
o odor característico das avelãs torradas.
O espectro de massa desta substância (Fig. 5.11a)
de especial interesse porque os enantiômeros de
análise quantitativa para a purificação preliminar do analito
e padrão interno (cf. 5.2.6.1).
limiares de odor, que são comparados por cromatografia
gasosa/olfatometria. Se a substância de referência não
estiver disponível, o seguinte procedimento
espectro de massa, índices de retenção em pelo menos dois
5.2.4 Estrutura Química
uma massa molar de 126. Em conjunto com o
3-mercapto-3-metil-1-butanol,
3-hidroxi-4,5-dimetil1-2(5H)-furanona,
misturas de pentano-éter dietílico (50 ml, 95 + 5, v/v,
2-Metil-3-furantiol, 2-furfuriltiol,
3-isobutil1-2-metoxipirazina,
1 + 1, v/v, Fração C) e com éter dietílico (100 ml,
3-metil-2-butenotiol
C
Tabela 5.11. Preliminar cromatográfica de coluna
2,3-pentanodiona, trimetiltiazol,
guaiacol, 2-etenil-3-etil 5-
metilpirazina,
p-anisaldeído,
2-etil-3,5-dimetilpirazina, 3,4-dimetil1-
hidroxi-2-metil-3(2H)-furanona,
Fração D).
3-isopropil-2-metoxipirazina,
D
Fração Substância aromática
5-etil-3-hidroxi-4-metil
Cromatografia a 10–12 ÿC em coluna de sílica gel
5.2 Análise de Aroma 353
bis(2-metil-3-furil)dissulfeto,
5-metil-5(H)-ciclopentapirazina,
ácido 2-/3-metilbutírico, trimetilpirazina,
fenilacetaldeído,
2(5H)-furanona, vanilina
(24 × 1 cm, desativado com 7% de água); eluição com
B
(E)-ÿ-damascenona
5-etil-2,4-dimetiltiazol,
Metional, 2-etenil-3,5-dimetilpirazina,
2-ciclopentenol-1-ona, 4-hidroxi-2,5-
fração A; 30 ml, 75 × 25, v/v, Fração B; 30 ml,
2,3-Butanodiona, 3-metilbutanal,
linalol, 2,3-dietil-5-metilpirazina,
dimetil-3(2H)-furanona, 5-etil-4-
A
separação de um extrato aromático de café torrado
4-etilguaiacol, 4-vinilguaiacol
3-mercapto-3-metilbutilformiato,
a
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O enantiômero 3S,3aS,7aR (No. 6 na Tabela 5.12) tem o
limiar de odor mais baixo dos estereômeros de oito
diâmetros. A identificação desta substância no vinho (cf.
20.2.6.9) deu origem à denominação vinho
A determinação do valor ee pode ser usada para
detectar aromatização com uma substância de aroma quiral
sintético porque em muitos casos um enantiômero é
preferencialmente formado na biossíntese de substâncias
de aroma quiral (exemplos na Tabela 5.13). Em contraste
com a biossíntese, a síntese química fornece o racemato,
que geralmente não é separado por razões econômicas. A
adição de um sub-aroma
lactona. Dois diastereômeros (No. 3 e 8) são inodoros.tetrahidro-3,6-dimetil-2(3H)-benzofuranona (lactona de
vinho) representa um exemplo impressionante que mostra
o quanto a atividade odorífera dos enantiômeros pode variar.
Os quatro pares enantioméricos deste composto foram
separados por cromatografia gasosa em uma fase quiral
(Fig. 5.12).
Fig. 5.11. Análise instrumental de 5-metil-(E)-2-hepten-4-ona (de acordo com Emberger, 1985) (a) espectro de
massa, (b) espectro de 1H-NMR (para discussão, ver texto)
354 5 Compostos de Aroma
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ing, por exemplo, o de filbertone diminui durante o
postura deste tipo pode ser determinada por análise
seletiva enantio se dados seguros sobre o enantiomérico
Estão disponíveis. Também deve ser levado em consideração
torrefação de avelãs (cf. Tabela 5.13).
que o valor ee pode mudar durante o processamento de alimentos
excesso do composto no alimento particular
abacaxi, maracujá
90,0
furanona (sotolon)
Conformação de
estereoisômero
(3R,3aS,7aS)
0,05–0,2
R(+)-ÿ-Decalactona Gordura do leite
94,2
Tabela 5.12. Valores de limite de odor de diastereoméricos
Fig. 5.12. Cromatograma gasoso dos diastereômeros de 3a,4,5,7a-tetrahidro-3,6-dimetil-2(3H)-benzofuranona
(ng/l ar)
80–160
(3S,3aS,7aR)
1
2
3
4
5
6
7 8
0,007–0,014
ee (%)
Cenoura
92,4
>90
R-3-Hidroxi-4,5- Sherry
dimetil-2(5H)-
3a,4,5,7a-tetrahidro-3,6-dimetil-2(3H)-benzo furanona
manga, morango >80
40–45
(3R,3aR,7aR)
>1000
Limite de odor
0,00001–0,00004
(3S,3aR,7aR)
5.2 Análise de Aroma 355
R(+)-trans-ÿ-Ionona Framboesa
Numeração como na Fig. 5.12.
R(-)-1-Octen-3-ol Cogumelo, chanterelle
Tabela 5.13. Excesso enantiomérico (ee) de aroma quiral
(3S,3aR,7aS)
(lactona do vinho) em uma fase quiral (de acordo com Guth, 1997)
>1000
Fava de baunilha
S(+)-E-5-Methy1-2- Avelã, hepten-4-ona
crua
60–68
ca. 30
(3S,3aS,7aS)
substâncias em alguns alimentos
(3R,3aS,7aR)
Substância aromática Comida
60
Avelã, torrada
(filbertone)
n.º
8–16
14–28
(3R,3aR,7aS)
R(+)-ÿ-Decalactona Pêssego, damasco,
a
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5.2.6.2 Valores de Aroma (AV)
Nesse processo, cromatogramas de massa para os íons
são monitorados nos quais o analito e seu isotopômero
diferem (Fig. 5.15). Após a calibração, os cromatogramas
de massa são avaliados por comparação das áreas do
analito e do padrão.
A 2-Mercapto-3-pentanona (2M3P) também é identificada
nesta análise. No entanto, este composto não tem
importância para o aroma da carne cozida devido à sua
menor concentração e maior limiar de odor em
comparação com o 3M2P.
Para abordar a situação em valores de aroma de
alimentos (definição cf. 5.1.4) são calculados. É assumido
É fácil realizar um IDA porque as perdas de analito na
recuperação destilativa (cf. 5.2.1.1) e na purificação não
influenciam o resultado, pois o padrão sofre as mesmas
perdas. Essas vantagens do IDA são usadas na química
de alimentos também para outros analitos, por exemplo,
ácido pantotênico(cf. 6.3.5.2) ou para a micotoxina
patulina (cf. 9.2.3).
5.2.6.1 Análise de diluição isotópica (IDA)*
A quantificação dos odorantes 2-furfuriltiol (FFT), 2-
metil-3-furantiol (MFT) e 3-mercapto-2-pentanona (3M2P)
em carne cozida será considerada como exemplo.
Especialmente MFT e 3M2P são muito instáveis,
portanto, após a adição dos padrões deuterados d-FFT,
d-MFT e d-3M2P (nº 13 na Fig. 5.14) ao extrato, é
aconselhável concentrar por meio de uma reação de
captura para tióis que é realizada com ácido p-
hidroximercuribenzóico. Os analitos e seus padrões são
deslocados dos derivados pelo excesso de cisteína,
separados por cromatografia gasosa e analisados por
espectrometria de massa.
Os resultados das análises quantitativas são exatos
(desvio padrão <10%) e reprodutíveis se a estrutura
química do padrão interno for muito semelhante à
estrutura do analito. Um
A análise quantitativa de substâncias aromáticas usando
métodos convencionais geralmente fornece valores
incorretos. A alta pressão de vapor, a baixa capacidade
de extração especialmente de substâncias aromáticas
polares de alimentos hidratados e a instabilidade de
substâncias aromáticas importantes, por exemplo, tióis,
podem causar perdas imprevisíveis na purificação das
amostras e na cromatografia gasosa.
Este método foi usado, por exemplo, para testar
concentrados de suco de framboesa para aromatização
não autorizada com trans-ÿ-ionona. Os cromatogramas
gasosos da trans-ÿ-ionona de duas amostras diferentes
são mostrados na Fig. 5.13. Os baixos excessos do
enantiômero R de ee = 8% (concentrado A) e ee = 24%
(B) provavelmente podem ser atribuídos à adição de
racemato trans-ÿ-ionona sintético ao concentrado de
suco de frutas, porque no natural aroma (C), o valor ee
é de 92,4%.
isotopômero do analito é o mais semelhante. Neste caso,
as propriedades físicas e químicas de ambas as
substâncias correspondem, exceto por um pequeno
efeito isotópico que pode levar à separação parcial na
cromatografia gasosa capilar.
O consideravelmente mais caro isótopo de carbono 13 é
introduzido no odorante (exemplos são os padrões
internos nº 11 e 12 na Fig. 5.14) apenas se uma troca
de deutério/prótio puder ocorrer durante a análise. Essa
troca falsificaria o resultado. Outra vantagem deste
isótopo é o efeito isotópico completamente desprezível
em comparação com o deutério.
5.2.6 Análise Quantitativa, Valores de Aroma
Os exemplos dados na Fig. 5.14 mostram que, por
razões econômicas, a maioria dos padrões internos
rotulados com deutério são sintetizados para IDA.
O método freqüentemente aplicado para determinar os
valores de ee é a análise por cromatografia gasosa
enantiosseletiva da substância aromática em uma fase
quiral, por exemplo, ciclodextrinas peralquiladas.
Fig. 5.13. Análise enantiosseletiva por cromatografia
gasosa de trans-ÿ-ionona em extratos de aroma de
diferentes concentrados de suco de framboesa (de
acordo com Werkhoff et al., 1990): aeb amostras com
aroma idêntico ao natural, c aroma natural
A maioria dos dados quantitativos sobre substâncias aromáticas em
este livro vem de IDAs.
356 5 Compostos de Aroma
*
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no caso de alimentos líquidos. O solvente para a mistura
de recombinação chamada de modelo de aroma pode
que os odores com AVs mais altos contribuem
(cf. 20.1.7.8) ou efeitos antagônicos (exemplo
(cf. 5.2.2) não considera aditivo
na Fig. 5.2) porque as substâncias aromáticas, depois
fortemente ao aroma dos alimentos. Para tanto, os limiares
de odor dos compostos dissolvidos em água, em óleo ou
aplicados em goma são ser adaptado à alimentação. Uma mistura de etanol/água,
individualmente. Portanto, em vista do último efeito
mencionado, surge a questão de saber se todos os
5.2.7 Modelo de Aroma, Experimentos de Omissão
valores aromáticos. Consequentemente, devem pertencer
resolvido em um meio adequado, o que não é difícil
discutido em detalhes aqui, uma aproximação muito boa
do aroma original foi alcançada.
aos odores mais importantes das batatas fritas. A seleção de odorantes por análises de diluição
compostos que ocorrem no modelo de aroma realmente
batatas fritas com base em seus limites de odor em um óleo O perfil de aroma do modelo é então comparado
Finalmente, os odores identificados devem realmente
produzir o aroma em questão. Para testar isso, as
concentrações determinadas dos odores são
ao da comida. No exemplo das batatas fritas(Tabela 5.14). Metanotiol, metional, metil propanal e 2-
metilbutanal exibem os maiores
contribuem para o aroma em questão. Para responder
por exemplo, é adequado para vinho. No caso deutilizados, dependendo de qual desses materiais predomina
nos alimentos.
separação por cromatografia gasosa, são cheirados
alimentos sólidos, no entanto, devem ser aceitos
compromissos.Um exemplo são os AVs dos odores da língua francesa
1 2-[ÿ 2H2]furfuriltiol, 2 2-[2H3]metil-3-furantiol, 3 3-mercapto-2-[4,5-2H2]pentanona, 4 [4-2H3]metio nal, 5 2-[ 2H3]etil-3,5-
dimetilpirazina, 6 (Z)-1,5-[5,6-2H2]octadien-3-ona, 7 trans-4,5-epoxi-(E)-2-[6, 72H4]
análises de diluição dos odores não marcados correspondentes.
5.2 Análise de Aroma 357
2H-[3,4-2H3]pirano (sotolon), 11 4-hidroxi-2,5-[13C2]dimetil-3(2H)-furanona, 12 3-hidroxi-4,5-[4-13C]di metil-2(5H)-
[5-13C]furanona (óxido de rosa)
decenal, 8 1-(2,6,6-[6,6-2H6]trimetil-1,3-ciclohexadienil)-2-buten-1-ona (ÿ-damascenona), 9 3a,4,5,7atetra hidro -3,6-
[3-2H3]dimetil-2(3H)-benzofuranona (lactona de vinho), 10 tetra-hidro-4-metil-2-(2-metilpropenil)-
Fig. 5.14. Odorantes marcados com deutério () ou carbono-13 () como substâncias padrão internas para isotópicos
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não tem nenhuma semelhança com as batatas fritas. Todos
os cinco testadores concordaram. Os aldeídos Strecker
com odor de malte (Exp. 3), 4,5-epoxidecenal (Exp. 4) e
ambas as pirazinas (Exp. 5) também são importantes para
o aroma, pois sua ausência foi notada por quatro dos cinco
provadores . 1-Octen-3-one, (Z)-2- e (E)-2-nonenal não têm
importância para o aroma (Exp. 6). Surpreendentemente,
isso também se aplica ao metional (Exp. 7), embora tenha
o segundo maior valor de aroma (cf. Tabela 5.14) e odores
de batatas cozidas. É óbvio que o metional é mascarado
por outros odores que ocorrem no modelo de aroma. Em
batatas fritas, a nota de odor “como batatas cozidas” é
provavelmente produzida por metanotiol em combinação
com pirazinas.
Nesta questão, uma ou várias substâncias aromáticas são
omitidas no modelo e um teste triangular é usado para
examinar qual das três amostras (duas completas e uma
reduzida) oferecidas aos testadores em ordem aleatória
diferem em aroma da
Alguns experimentos de omissão, por exemplo, conduzidos
com o modelo de aroma para batatas fritas, são mostrados
na Tabela 5.15.
Se o metanotiol e os dois isômeros decadienais estiverem
ausentes nos Experimentos 1 e 2, o aroma
outros. Se um número significativo de testadores determinar
uma diferença nomodelo reduzido, pode-se supor que os
odores ausentes no modelo reduzido contribuem para o
aroma e, conseqüentemente, pertencem aos principais
odores do alimento.
Fig. 5.15. Análise de diluição isotópica de 2-furfuriltiol (FFT), 2-metil1-3-furantiol (MFT) e 3-mercapto-2-pentanona
(3M2P). (a)
Cromatograma gasoso, (b–g) cromatogramas de massa dos analitos e dos padrões internos deuterados (d) ;
traços dos íons mostrados entre parênteses foram monitorados: d-MFT (m/z 118), MFT (m/z 115), d-3M2P (m/z
121), 3M2P e 2M3P (m/z 119), d- FFT (m/z 83), FFT (m/Z 81) (de acordo com Kerscher e Grosch, 1998)
358 5 Compostos de Aroma
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mais de 7.000 compostos voláteis identificados em
Seções. Alguns compostos aromáticos formados por
Observe que as vias de reação para cada
os alimentos contribuem para os aromas. A principal razão para
reações enzimáticas e não enzimáticas são
Os resultados das análises de diluição e de aroma
alguns alimentos individuais.
reações e listadas de acordo com as classes de
formação por processos não enzimáticos ou enzimáticos
compostos são apresentados a seguir
experimentos de simulação mostram que apenas 5% dos
Os métodos instrumentais e sensoriais apresentados
no exemplo das batatas fritas também foram aplicadas
com sucesso na elucidação de outros precursor do odorante. As etapas da reação e
exemplos, cf. 5.6).
mas. Os resultados são apresentados no livro de
os intermediários da via são postulados
Odorantes importantes agrupados de acordo com sua
coberto nas seções 5.3.1 e 5.3.2. Deveria
o baixo número de odorantes na fração volátil
compostos aromáticos são estabelecidos diferencialmente.
Freqüentemente, eles são tratados usando vias de reação
hipotéticas que levam do
é a marcada especificidade do sentido do olfato (por
b
d
c
a
a
b
5.3 Compostos de Aroma Individual
2-Etil-3,5-dimetilpirazina
1,7 × 103
2-Etenil-3-etil-5-metilpirazina
19
Númerob
Tabela 5.14. Compostos voláteis com altos valores de aroma em batatas fritas
(E,Z)-2,4-Decadienal
10
Quociente de concentração e limiar de odor.
5
4
5
19 odores.
(µg/kg) (µg/kg)
2,3-Dietil-5-metilpirazina
6340
306
Tabela 5.15. Modelo de aroma para batatas fritas como afetado
6
Methional
25
Resultados do IDA.
2-Etil-3,5-dimetilpirazina e 3-etil-2,5-
dimetilpirazina
Limite de odor do composto dissolvido em óleo de girassol.
1-Octen-3-um, (Z)-2- e
1,1 × 103
3-Isobutil-2-metoxipirazina
11
Modelos faltando em um ou mais componentes foram cada um
Composto
4-Hidroxi-2,5-dimetil-3
83
5
383
3.4
(E,E)-2,4-decadienal
0,06
0,2
31
pela ausência de um ou mais odorantsa
(E,E)-2,4-Decadienal
1
Metilpropanal
41
2-Metilbutanal
trans-4,5-Epóxi-(E)-2-decenal
0,5
(E)-2-nonenal
3
592
2-Etil-3,6-dimetilpirazina
11
Metanotiol
em comparação com o modelo contendo o conjunto completo de
Concentraçãob Limiar de odorc Aroma valorizado
4
111
10599
771
2716
1533
2778
Batata palito frita em óleo de palma.
Metilpropanal, 2- e 3-
metilbutanal
Número de avaliadores detectando uma diferença de odor
2×104
2,3-Butanodiona
42
5,4
8,6
592
Exp. Número de odorante
omitido no modelo
7
2,2
0,5
0,8
57
1 2
0
5.3 Compostos de Aroma Individual 359
3-Metilbutanal
180
Methional
4
503
1240
783
5912
10
(E,Z)-2,4-Decadienal e
(2H)-furanona
35
4
Metanotiol
10
1,3
5,4
4
trans-4,5-Epóxi-(E)-2-decenal
em testes de triângulo, máximo 5.
3,9 × 103
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Florido,
Descrição do aroma
penetrante,
Maltado
como mel
Odor
Tabela 5.16. Alguns aldeídos de degradação de Strecker
tipo éster
Maltado
ilha
formaldeído CH2O
Metilpropanal
Maltado
valor limiar
Phe
Nome
etanal
1
Urina de rato,
0,2
frutado
360 5 Compostos de Aroma
4
50×103
10
Precursor do aminoácido Strecker-
aldeído
2-Metilbutanal
Methional será descrito em 5.3.1.4.
(µg/l; água)
Gly
ala
Val
2-feniletanal
Estrutura
Afiado,
3-Metilbutanalleu
4
armazenamento prolongado de alimentos. Peroxidação lipídica
O grande número de compostos voláteis formados
200 ÿC. Ainda assim, não deve ser esquecido
concentrações muito menores do que asteor de água. Se as quantidades formadas são
razão, apenas uma pequena fração dos muitos voláteis
confirmado por identificação em números
A questão de quais odorantes são formados em
ativo.
de odores são especialmente difíceis, uma vez que
Degradação Strecker relacionada de aminoácidos
é característico de reações não enzimáticas. Para
química ou bioquímica. Para um aumento
A diversidade de aromas é enriquecida nos níveis mais altos
reações, que quantitativamente muitas vezes não são
aquecendo cisteína e xilose em tributirina a
Estes são a estrutura química e concentração dos
precursores, temperatura, tempo e ambiente, por exemplo,
valor de pH, entrada de oxigênio e o
caminho pode ser baseado nos resultados do modelo
superfície dos alimentos seca e pirólise de hidratos de
carbono, proteínas, lípidos e outros constituintes,
Mudanças de aroma à temperatura ambiente causadas por
que mesmo sob essas condições drásticas, a maioria
realmente suficientes para que os voláteis se afirmem no
aroma dependem de seus limiares olfativos e das interações
com outros odores.
de casos. No entanto, estudos sobre a formação
por exemplo, ácidos fenólicos, ocorre gerando odor de
formigas, entre outros compostos.
experimentos. Os intermediários postulados também
reações não enzimáticas são observadas somente após
(cf. 3.7.2.1), a reação de Maillard e a
dos compostos voláteis são formados apenas em
limiares de odor relativamente altos (cf. 5.6). Por esta
envolvem, na maioria das vezes, a elucidação do lado
exemplo, 41 compostos contendo enxofre,
pela degradação de apenas um ou dois constituintes
(cf. 4.2.4.4.7) todos desempenham um papel. Esses processos são
5.3.1 Reações Não Enzimáticas
quais quantidades quando o alimento é aquecido depende
compostos formados em alimentos aquecidos é o aroma
usando o conhecimento geral de orgânicos
vias que ocorrem em processos químicos ou bioquímicos
muito acelerado durante o tratamento térmico dos alimentos.
incluindo 20 tiazóis, 11 tiofenos, 2 ditiolanos e 1
dimetiltritiolano, são obtidos
nos parâmetros usuais de uma reação química.
número de odores, a formação proposta
muito mais do que insignificante.
temperaturas usadas durante assar ou fritar. O
a
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Bolacha
5.3 Compostos de Aroma Individual 361
Tabela 5.17. Ocorrência de maltol em alimentos
3,3
0–3,4
Produto alimentício mg/kg Produto alimentício mg/kg
Café, torrado 20–45 Chocolate
19.7
Manteiga, aquecida 5–15 Cerveja
Etil maltol [3-hidroxi-2-etil-4H-piran-4-ona] aumenta o mesmo
aroma, mas é 4 a 6 vezes
e um odor de caramelo, sendo o limiar de odor de soluções
aquosas influenciado pelo pH.
Na Tabela 5.19, os exemplos furanona I e II mostram que o
valor limite diminui com de
mais poderoso que o maltol. Não foi detectado como
constituinte natural em alimentos. Nunca
Alguns aldeídos Strecker encontrados em muitos alimentos
estão listados na Tabela 5.16 junto com os dados de
qualidade de aroma correspondentes. Osdados para
carbonilas derivadas da degradação de ácidos graxos são
encontrados na Tabela 3.32. As carbonilas também são
obtidas por degradação de carotenóides (ver 3.8.4.4).
Como as furanonas são produtos secundários da reação de
Maillard , sua formação é abordada em 4.2.4.3.2, 4.2.4.4.4
e 4.2.4.4.6. Se a furanona II detectada na fruta, que está
parcialmente presente como ÿ-glicosídeo (por exemplo, em
tomates, cf. Fórmula 5.5), é formada exclusivamente
(5.4)
O maltol realça o sabor doce dos alimentos, especialmente
a doçura produzida pelos açúcares (cf. 8.6.3), e é capaz de
mascarar o sabor amargo do lúpulo e da cola.
por reações não enzimáticas favorecidas pelo baixo pH
ainda não está claro. Furanone V (sotolon) contribui
significativamente para o aroma de, por exemplo, xerez,
vinho branco francês, café (bebida) e sobretudo de temperos
feitos à base de um hidrolisado de proteína (cf. 12.7.3.5). É
um composto quiral com enantiômeros que diferem em seu
limiar de odor (Tabela 5.18), mas não em sua qualidade de
odor. É formado na reação de Maillard (ver 4.2.4.4), mas
também pode ser produzido a partir da 4-hidroxiisoleucina
(por exemplo, em sementes de feno-grego, ver 22.1.1.2.4).
Furanona VI (abhexon) tem
O maltol (3-hidroxi-2-metil-4H-piran-4-ona) é obtido a partir
de carboidratos conforme descrito em 4.2.4.4.4 e tem um
odor semelhante ao de caramelo. Foi encontrado em uma
série de alimentos (Tabela 5.17), mas em concentrações
que estavam principalmente na faixa do limiar de odor
relativamente alto de 9 mg/kg (água).
contribui consideravelmente para os aromas dos alimentos
devido ao seu alto limiar de odor. No entanto, este composto
é de interesse como precursor do 2-furfuriltiol (cf. 5.3.1.4).
Se o grupo hidroxila na furanona II for metilado para formar
IV, a nota de aroma de caramelo desaparece.
5.3.1.1 Compostos Carbonílicos
As reações mais importantes que fornecem compostos
carbonílicos voláteis foram apresentadas nas seções
3.7.2.1.9 (peroxidação lipídica), 4.2.4.3.3 (caramelização) e
4.2.4.4.7 (decomposição de aminoácidos pelo mecanismo
de degradação de Strecker ).
(5.5)
Entre o grande número de produtos obtidos a partir da
degradação de carboidratos, as 3(2H)- e 2(5H)-furanonas
pertencem aos compostos de aroma mais marcantes (Tabela
5.18).
Uma lista de alimentos nos quais a furanona II foi
identificada como uma importante substância aromática é
fornecida na Tabela 5.20.
Os compostos I–III, V e VI na Tabela 5.18, bem como o
maltol e as ciclopentenolonas (cf. 4.2.4.3.2), têm uma
configuração enol-oxo planar
no entanto, é usado para aromatização de alimentos.
pH enrugado. À semelhança dos ácidos gordos (cf. 3.2.1.1),
a pressão de vapor e, consequentemente, a concentração
na fase gasosa aumentam com a diminuição da dissociação.
O fato de a furanona I não
5.3.1.3 Furanonas
5.3.1.2 Piranonas
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4-Hidroxi-5-metil
tipo chicória,
caramelo
Café, xerez,
temperos,
sementes
de feno-grego
Nome do substituto/trivial ou nome comercial
do aroma (qualidade do limite de odor em µg/
kg, água)
Tabela 5.18. Furanonas em alimentos
4-Hidroxi-2,5-dimetil
4-Metoxi-2,5-dimetil
Abhexon
hidrolisado
(nasal: 30, retronsal: 3)
2-(5)-Etil-4-hidroxi 5-(2)-
metila Etilfuranool
(nasal: 7,5)
Morango,
framboesab
Ocorrência
Amora ártica (Rubus arcticus).
assado
Molho de soja
Caramelo,
proteína
hidrolisada
Norfuraneol (nasal:
23.000)
5-Etil-3-hidroxi
cf. Tabela 5.20
362 5 Compostos de Aroma
Furaneol
(nasal: 60;
retronasal: 25)
Mesifurano (nasal: 3400)
Estrutura
Caramelo,
proteína 4-
metil
A. 3(2H)-furanonas
Morango
tratado
termicamente,
tipo abacaxi, caramelo
Doce,
pastelaria, caramelo
tipo xerez
café,
temperos
caldo de carne
queijo
emental
B. 2(5H)-furanonas 3-
hidroxil-4,5-dimetil Sotolon
(nasal,
forma R 90, recemato,
retronasal: 3) S-forma 7
Das duas formas tautoméricas, apenas o isômero 5-etil-4-hidroxi-2-metil é aroma ativo.
uma qualidade de aroma semelhante à do sotolon e
é formado por condensação aldólica de 2,3-
pentanodiona e glicol aldeído, que pode ser obtido a
partir da reação de Maillard , ou por condensação
aldólica de 2 moléculas de ácido ÿ-oxobutírico, uma
degradação produto da treonina (Fig. 5.16).
A análise quantitativa de furanonas não é muito fácil
porque, devido à sua boa solubilidade em água, são
extraídas de alimentos aquosos com baixos
rendimentos e decompõem-se facilmente, por
exemplo, sotolon (cf. Fórmula 5.6). Os valores
corretos são obtidos pelo IDA.
b
a
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bebida de café
1.2
II
Comida
Carne de Vaca, Cozida
1–30
60
0,35
(I) e 4-hidroxi-2,5-dimetil-3(2H)-furanona (II) como
Café, torrado médio, 54 g/l de água.
mg/kg
Limite de pH (µg/l)
cerveja escura
1,96
queijo emental
9
5.3 Compostos de Aroma Individual 363
EU
7,0 23.000 4,5
2100 3,0 2500
Morango
1.6–35
Fig. 5.16. Formação de 5-etil-3-hidroxi-4-metil 2(5H)-furanona a
partir de treonina por aquecimento
Tabela 5.20. Ocorrência de 4-hidroxi-2,5-dimetil 3(2H)-furanona
31
cerveja, leve
Abacaxi
Tabela 5.19. Limites de odor de 4-hidroxi-5-metil-
1.3
21
Pão branco, crosta
1,5–7
uma função do valor de pH da solução aquosa
a
e estão envolvidos na geração de alguns
O metanotiol oxida facilmente em dimetildissulfeto, que
pode se desproporcionar em dimetilsulfeto e
dimetiltrisulfeto (Fórmula 5.8).
(5.7)
são obtidos durante o curso do Strecker
que libera metanotiol por ÿ-eliminação
são compostos de aroma muito poderosos (Tabela 5.21)
delicioso, mas também irritante, desagradável
degradação da cisteína (Fig. 5.17). De maneira
semelhante, a metionina dá origem ao metional,
Uma abundância de compostos sulfurosos é obtida a
partir de cisteína, cistina, monossacarídeos,
grupos ou ligações duplas.
5.3.1.4 Tióis, Tioéteres, Di- e Trissulfetos
Sulfeto de hidrogênio e 2-mercaptoacetaldeído
devido ao seu odor intenso e à sua ocorrência como
produtos intermediários que podem
presença de pectina:
(5.6)
reagem com outros voláteis por adição ao carbonilo
(Fig. 5.18). O dimetilsulfeto é obtido por
notas de odor.
tiamina e metionina pelo aquecimento dos alimentos. Alguns
Os tióis são constituintes importantes do aroma dos alimentos
metilação durante o aquecimento da metionina no
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0,00002
Aspargos, cozidos
Torrado, como café
0,2
Odor
Tabela 5.21. Propriedades sensoriais de compostos voláteis de enxofre
tipo repolho
tipo carne
0,0003Animal
0,02
2.8
Qualidade
0,007
Sulfuroso, pútrido
Sulfuroso
7.6tipo repolho
5,0
Carne, fervida
364 5 Compostos de Aroma
Na água.
Batatas, cozidas
Sulfeto de hidrogênio
Metanotiol
Dimetilsulfeto
Dimetildisulfeto
Dimetiltrisulfeto
Metional
Metionol 3-
Metil-2-butenotiol 3-
Mercapto-2-butanona 3-
Mercapto-2-pentanona 2-
Mercapto-3-pentanona 2-
Furfuriltiol 2-
Metil-3-furantiol Bis(2-
metil-3-furil)dissulfeto 3-Mercapto-2-
metilpentan-1-ol Tipo carne, tipo cebola 0,0016
Composto
3.0
Limiar (µg/l)a
Sulfuroso
Sulfuroso
10
0,7
Sulfuroso, pútrido
Sulfuroso1,0
0,01
0,012
(cf. 12.9.2). Experimentos modelo com vários
café torrado (cf. 21.1.3.3.7). Ele também joga
adiciona sulfeto de hidrogênio para dar um tiohemiacetal
Por outro lado, FFT também pode ser formado a partir de
álcool furfurílico após a eliminação de água e adição de
proteínas. Os tióis podem ser liberados por redução,
tem um limiar de odor igualmente baixo (Tabela 5.21),
com o anel aromático (Fórmula 5.11). O
acima foram identificados em praticamente todos os
principais produtos voláteis da reação de Maillard .
como a carne cozida, sendo um dos seus principais
odores (cf. 12.9.2). O grupo SH de MFT é
Devido ao seu limiar de odor muito baixo (Tabela 5.21),
produz mais 2M3P e 3M2P do que a glicose, o
armazenados por um longo período de tempo.
não se sabe se é derivado de alimentos ou
de H2S da cisteína é favorecido em pH baixo,
e 4.2.4.4), a eliminação de água e uma reação
denominada sulfidrilação redutora resultam em
crosta de pão (cf. 12.9.2 e 15.4.3.3.3). Parece
é o furfural que, segundo a hipótese,
através de pontes dissulfeto para cisteína, SH-peptídeos e
consideravelmente mais instável do que o de FFT
e concentração de compostos voláteis.
As ÿ-dicetonas são favorecidas em valores de pH mais elevados.
e 3-mercapto-2-pentanona (3M2P) são produzidos a
partir de 2,3-pentanodiona, sendo 3M2P um
(Fórmula 5.10). Eliminação e redução de água
por exemplo, com ditioeritritol.
ser gerado que é estabilizado por ressonância
radicais tiil dimerizam para bis(2-metil-3-furil)
alimentos que contêm proteínas quando são aquecidos ou
O 2-furfuriltiol (FFT) é o principal odorante da
Com exceção do captoetanal 2-mer excepcionalmente
reativo, os compostos de enxofre mencionados
importante contribuinte para o aroma da carne
monossacarídeos (cf. 12.9.3) mostram que a ribose
a sulfidrilação produz FFT. No outro
Um isômero de FFT, 2-metil-3-furantiol (MFT),
o trissulfeto é muito ativo no aroma e é frequentemente
encontrado em análises de diluição como um companheiro
A adição de H2S a ÿ-dicetonas, que são
um papel nos aromas de carne e no aroma de centeio
pH ótimo sendo 5,0. O ideal provavelmente
ao torrar quando o pão branco é assado com
sulfato de hidrogênio. O álcool furfurílico é um dos
O café torrado contém FFT e outros compostos voláteis
mas difere na qualidade do odor. MFT cheira
substância do metanotiol. Por enquanto é
produzido na reação de Maillard (cf. 4.2.4.3.2
resulta do fato de que enquanto a libertação
uma quantidade maior de fermento. O precursor da FFT
tióis não apenas no estado livre, mas também ligados
porque em uma abstração H, um radical thiyl pode
se é um artefato obtido no isolamento
mercaptoalcanos (Fórmula 5.9). Aqui, dois isômeros de
posição 2-mercapto-3-pentanona (2M3P)
a fragmentação dos monossacarídeos para
a
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5.3 Compostos de Aroma Individual 365
Fig. 5.17. Decomposição da cisteína por um mecanismo
de degradação Strecker : formação de H2S (I) ou 2-mer
captoetanal (II)
Fig. 5.18. Degradação de metionina a metional,
metanotiol e dimetilsulfeto
(5.8)
(5.9)
por radicais thiyl, por exemplo, reductones, estão presentes
nos alimentos, MFT é regenerado. Isso é desejável porque,
embora o dissulfeto de MFT tenha um limite de odor muito
baixo (Tabela 5.21), seu odor de carne tem uma nota
médica e, ao contrário de MFT, sua curva de Stevens é
muito mais plana (cf. 5.1.4 ) , ou seja, o odor não é muito
intenso mesmo em uma faixa de concentração mais alta.
(5.10)
O norfuraneol (I na Tabela 5.18) está sendo discutido
como o precursor do MFT. Conforme proposto na Fórmula
5.12, a adição de sulfeto de hidrogênio leva a 4-mercapto-5-
metil-3(2H)-furanona, que produz MFT após redução, por
exemplo, por reductonas da reação de Maillard e eliminação
de água . A MFT também pode ser formada na carne pela
hidrólise da tiamina (Fig. 5.19). O intermediário postulado é
o 5-hidroxi-3-mercaptopentan-2-ona muito reativo.
(5.11)
dissulfeto, que é clivado novamente a uma temperatura
mais alta (Fórmula 5.11), por exemplo, durante o cozimento.
Se os constituintes que possuem átomos H abstraíveis
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Fig. 5.19. Formação de 2-metil-3-furantiol e bis(2-
metil-3-furil)dissulfeto a partir de tiamina
366 5 Compostos de Aroma
Fig. 5.20. Formação de 2,4,6-trimetil-s-tritiano (I),
3,5-dimetil-1,2,4-tritiolano (II) e 2,4,6-trimetil 5,6-di-
hidro-1,3 ,5-ditiazina (III)
(5.12)
O 3-metil-2-buteno-1-tiol é um dos odores de
torra do café (cf. 21.1.3.3.7) e pode causar sabor
desagradável na cerveja (cf. Tabela 5.5). Em
geral, são formadas apenas quantidades muito
pequenas que ainda são aromáticas devido ao
limiar de odor muito baixo (Tabela 5.21). A
formação do tiol é explicada pelo fato do radical
3-metil 2-buteno ser formado a partir de terpenos
por fotólise (cerveja) ou nas condições drásticas
do processo de torrefação (café). Este radical
então encontra um radical SH• formado a partir
de cisteína nestas condições. No caso da cerveja,
os humulons (cf. 20.1.2.3.2) estão em discussão
como fonte do radical alquila. No café, o 3-
metil-2-buteno 1-ol (álcool prenílico) também é
um possível precursor, que produz o tiol após a
eliminação da água e adição de sulfeto de hidrogênio.
Não está claro se os sulfetos I–III na Fig. 5.20 e
a tritioacetona, análogo ao tritioacetaldeído (I),
são realmente formados durante o cozimento da
carne ou se esses compostos são artefatos
produzidos na concentração da fração volátil no
decorrer da análise (cf. 5.2.1).
Alguns sistemas de reação descritos na literatura
de patentes para a produção de aromas de carne
consideram a tiamina como precursora.
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10
Pipoca
Aroma Limiar de
qualidade de odor (µg/
kg,
1
benzo
tiazol
2-Propionil 2-
tiazolina
Tabela 5.22. Tiazóis e tiazolinas em alimentos
Cereal,
EstruturaNome
Pipoca
Pipoca
2-acetil
tiazol
2-isobutil
tiazol
3
2-Acetil 2-
tiazolina
Linha
Quino, borracha
H2O)
1
Verde,
tomate,
vinho
5.3 Compostos de Aroma Individual 367
5.3.1.6 Pirroles, Piridinas
Isso está de acordo com a formação do aroma durante a
fritura da carne bovina. A concentração de II na carne
diminui novamente se o aquecimento continuar.
(5.13)
Esta característica parece ser necessária para um odor
torrado. De fato, todas as pirrolinas e piridinas listadas na
Tabela 5.23, bem como 2-acetil tiazol, 2-acetiltiazolina (cf.
Tabela 5.22) e acetilpirazina (cf. Tabela 5.23) contêm este
elemento estrutural e têm um sabor torrado ou tipo
cracker. odor. No entanto, os limiares desses compostos
variam muito. Os valores mais baixos foram encontrados
para 2-acetil-e 2-propionil-1-pirrolina.
Tiazole IV (Tabela 5.22) pode ocorrer no leite quando ele
é aquecido e é responsável por um sabor “velho”. Tiazole
V (Tabela 5.22) é um constituinte do aroma de tomate. O
aroma dos produtos de tomate geralmente é aumentado
pela adição de 20 a 50 ppb de tiazole V (para a biossíntese
do composto,consulte a Seção 5.3.2.5).
Na conversão do precursor b, apenas a limitação do
tempo de reação a 10 minutos no
a faixa de temperatura de 50–100 ÿC resulta no maior
rendimento de tiazolidina II (Fig. 5.23).
O comprimento do grupo alcanoil também influencia a
atividade aromática porque na transição de 2-propionil-
para 2-butanoil-1-pirrolina, a nota torrada desaparece
repentinamente e o limite de odor aumenta em várias
potências de dez.
as análises mostram que entre os compostos I-III na
Tabela 5.22, 2-acetil-2-tiazolina (II) contribui mais
intensamente para o aroma da carne frita rápida.
íon metálico, por exemplo, Cu2+, oxida o eneaminol c para
um radical estabilizado por ressonância d em uma reação
de um elétron (Fig. 5.22). Este radical então captura uma
molécula de oxigênio com a formação de um radical peroxi
(e). A abstração de H do eneaminol c resulta na conversão
de e em 2-acetil-2-tiazolinahidroperóxido (f), que se
decompõe em tiazolina I e H2O2. H2O2 pode oxidar o íon
metálico e regenerá-lo para um novo ciclo.
A 2-acetil-l-pirrolina (Apy) é responsável pelo aroma típico
da crosta do pão branco e
Experimentos modelo mostraram que a cisteamina,
formada pela descarboxilação da cisteína, e o 2-
oxopropanal são os precursores. Verificou-se também que
maiores rendimentos de II são obtidos em pH 7,0 em
comparação com pH 5,0. Os intermediários no caminho da
reação para tiazolina II (Fig. 5.21) foram identificados como
o inodoro 2-(1-hidroxietil)-4,5-dihidrotiazol ( a) e 2-
acetiltiazolidina (b), que estão em equilíbrio tautomérico,
presumivelmente com 2-(1-hidroxietileno)tiazolidina (c)
como o composto intermediário (Fig. 5.21). Os
intermediários a e b são oxidados a tiazolina II pelo
oxigênio atmosférico na presença de quantidades
catalíticas de metais pesados. Presume-se que o
5.3.1.5 Tiazóis
Tiazole e seus derivados são detectados em alimentos
Os compostos voláteis formados pelo aquecimento de
alimentos incluem numerosos derivados de pirrol e
piridina. De especial interesse são os compostos N-
heterocíclicos com a seguinte característica estrutural:
como café, carne cozida, batata cozida, leite aquecido e
cerveja. Diluição de extrato de aroma
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Na cozedura do pão branco, a ornitina provém da
levedura, onde se encontra numa concentração cerca
de quatro vezes superior à da prolina livre.
produz o agradável aroma de pipoca de certos tipos de
arroz consumidos principalmente na Ásia. Na
cromatografia gasosa, Apy aparece predominantemente
na forma de imina mostrada na Tabela 5.23, enquanto
2-acetiltetrahidropiridina (ATPy) aparece como os
tautômeros de enamina e imina. Experimentos modelo
mostram que 1-pirrolina é o precursor de Apy e ATPy. A
1-pirrolina é formada pela
Além disso, fosfatos de triose que ocorrem na levedura
foram identificados como precursores. Eles cedem no
aquecimento, por exemplo, 2-oxopropanal de di-
Degradação Strecker de prolina (cf. Fórmula 5.14) e
ornitina (cf. Fórmula 5.15).
368 5 Compostos de Aroma
Fig. 5.22. Oxidação catalisada por metal de 2-(1-hidroxietil)-4,5-dihidrotiazol e 2-acetiltiazolidina (de acordo
com Hofmann e Schieberle, 1995)
Fig. 5.21. Formação de precursores de 2-acetil-2-tiazolina (de acordo com Hofmann e Schieberle, 1995)
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pirrolidina (HOP) que sofre abertura do anel
para produzir 5,6-dioxo-heptilamina. O subsequente
(cf. Fórmula 5.14), é na forma enolizada o parceiro
de reação da 1-pirrolina na formação de
rota que pode explicar a formação de Apy
em um ataque nucleofílico à 1-pirrolina (Fig. 5.24).
1-pirrolina/2-oxopropanal e na rotulagem
é baseado em uma investigação do modelo
A 2-(1,2-dioxopropil)pirrolidina resultante é
Hidroxi-2-propanona, que é formada pela
(cf. Fórmula 5.14). Outra fonte de 2-oxopropanal é a
condensação retroaldol de compostos 3-desoxi 1,2-
dicarbonil no curso da
(cf. 4.2.4.3.2), que se forma na degradação
ATPy (Fig. 5.25). A adição aldólica do
de glicose, está presente como um hidrato e participa
Reação de Maillard (cf. 4.2.4.4.2). A reação
Degradação Strecker de aminoácidos, por exemplo, prolina
condições, dois átomos de 13C são inseridos no
fosfato de hidroxiacetona (cf. Fórmula 5.16),
com o experimento de rotulagem. Isso é seguido
A reação de Schiff a um anel de 6 resulta em ATPy.
Molécula Apy. Como um começo na sequência de
reação para Apy, assume-se que o 2-oxopropanal
que está envolvido na degradação de Strecker
por rearranjo e oxidação a Apy.
experimentos. Eles mostram que na reação
oxida a 2-(1,2-dioxopropil)pirrolina. Depois
sensíveis ao oxigênio e, consequentemente, rapidamente
hidratação, a descarboxilação ocorre de acordo
de prolina com [13C]6-glicose sob torrefação
dois edutos dão 2-(1-hidroxi-2-oxopropil)-
Estrutura
Schieberle, 1996)
2-Propionil 1-
pirrolina
Crosta de pão branco,
Pipoca
Tabela 5.23. Derivados de pirrol e piridina com aroma torrado
Crosta de pão branco, arroz,
2-Acetilpiridina
de 2-(l-hidroxietil)-
Crosta de pão branco
0,1
3,5-dihidrotiazol (de
acordo com Hofmann e
pirrolina (APy)
(ATPy)
2-Acetil-1-
1.6
Limite de odor Ocorrência
Fig. 5.23. Dependência
de 2-acetil-2-tiazolina
Pipoca, carne aquecida
2-Acetiltetra
hidropiridina
(µg/kg, água)
no tempo e temperatura
da formação
carne cozida, pipoca
Nome
19
0,1
5.3 Compostos de Aroma Individual 369
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(5.16)
A via de reação mostrada na Fig. 5.25 pode ser
baseada na identificação de HOP como um
intermediário na formação de ATPy e em um
experimento modelo no qual 2-metil-1-pirrolina foi
usada em vez de 1-pirrolina. 2-Acetil-3-metil 3,4,5,6-
tetra-hidropiridina (cf. Fórmula 5.17) foi produzido,
ou seja, um deslocamento do grupo metil da posição
2 no anel 5 do composto de partida para a posição
3 no 6 anéis do produto. Essa mudança só pode ser
explicada pelo mecanismo de alargamento do anel
(Fig. 5.25).
(5.17)
Uma comparação dos caminhos de reação na Fig.
5.24 e na Fig. 5.25 permite a conclusão de que a
razão de concentração de 2-oxopropanal para
hidroxi-2-propanona no alimento decide se Apy ou
ATPy é preferencialmente formado a partir de prolina. se livre
Embora o limiar de odor aumente em cerca de um
fator de 10, a nota de aroma semelhante a pipoca
permanece na oxidação de ATPy em 2-acetil
piridina. Efeitos substancialmente maiores sobre o
aroma são obtidos pela oxidação de APy em 2-
acetilpirrol, que tem um limiar de odor que é mais
de 5 potências de dez mais alto e não cheira mais a
torrado.
(5.18)
(5.14)
2-Pentilpiridina contribui para o cheiro de gordura
de cordeiro assada (odor gorduroso e sedoso;
limiar: 0,12 µg/kg de água); produz um defeito de
aroma em produtos de soja (cf. 16.3.1.1). Os
precursores identificados foram amônia da pirólise
de asparagina e glutamina e 2,4-decadienal:
(5.15)
aminoácidos estão presentes nos alimentos e a
degradação Strecker domina, então a formação de
ATPy predomina. Isso poderia explicar a preferência
por ATPy (430µg/kg) em relação a Apy (24 µg/kg)
na produção de milho pipoca.
370 5 Compostos de Aroma
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5.3.1.7 Pirazinas
De acordo com estudos cromatográfico-olfactométricos
gasosos, as pirazinas II, III, V e VI (Tabela 5.24) têm os
limiares de odor mais baixos (0,07 pmol/l ar) que já
foram medidos para alquil pirazinas (cf. 5.6.3). Destas
quatro pirazinas, II e V são produzidas nos alimentos em
concentrações mais altas que III e VI (cf. exemplo café,
21.1.3.3.7). Como são
Como resultado desta proporção favorável de
concentração para limiar de odor, as atividades de aroma
de II e V excedem as das outras alquil pirazinas.Um grande número de pirazinas voláteis é formado ao
aquecer alimentos. Setenta compostos são conhecidos
sozinhos no grupo das alquilpirazinas consistindo apenas
dos elementos C, H e N. Em análises de diluição, por
exemplo, de café, crosta de pão, carne frita e licor de
cacau, apenas os seis primeiros compostos da Tabela
5.24 foram detectados ; as pirazinas II e V atingiram os
maiores fatores FD.
Embora os limiares de odor das pirazinas I e IV sejam
muito mais elevados do que os das pirazinas II, III, V e
VI (Tabela 5.24), eles ainda são detectados em análises
de diluição porque são formados em concentrações
muito maiores no aquecimento de alimentos e,
conseqüentemente, podem compensar parcialmente a
sua “fraqueza de aroma”. O 2-oxopropanal e a alanina
são os precursores das pirazinas II, IV e V, bem como
da 2-etil-5,6-dimetilpirazina, que é inodora nas
concentrações presentes nos alimentos. De acordo com
a formação de pirazina em alimentos, a pirazina IV é o
principal composto em experimentos modelo (Tabela
5.25), seguida por II e V. Para explicar a formação de II
e IV,
Fig. 5.24. Formação de 2-acetil-1-pirrolina (de acordo com Hofmann e Schieberle, 1998)
5.3 Compostos de Aroma Individual 371
Fig. 5.25. Formação de 2-acetiltetrahidropiridina (de acordo com Hofmann e Schieberle, 1998)
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62
Terroso, torrado
0,002
Trimetil-
372 5 Compostos de Aroma
2-Etil-3,5-dimetil-
2,3-Dietil-5-metil-
substituto
0,002
Terroso, torrado
Terroso, torrado
Batatas
Estrutura
2-Etenil-3,5-dimetil-
2-Etenil-3-etil-5-metil-Terroso, torrado
terroso
qualidade
0,1
Acetil-
2-Isobutil-3-metoxi-
2-Etil-3,6-dimetil-
milho torrado
Páprica picante (pimenta vermelha)
terroso
2-Isopropil-3-metoxi-
Tabela 5.24. Pirazinas em alimentos
90
9
Valor limite de odor
(µg/l; água)
0,04
0,09
Aroma
Terroso, torrado
0,1
2-sec-Butil-3-metoxi- 0,001
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Pirazinebe
A mistura de edutos (2 mmol cada; pH 5,6) foi
2,3-Dietil-5-metil-(V) 18
aquecida por 7 min a 180 ÿC. b
5.3 Compostos de Aroma Individual 373
Quantidade (µg)
Os algarismos romanos referem-se à Tabela 5.24.
2-Etil-3,5-dimetil-(II) 27
Tabela 5.25. Formação de alquil pirazinas com aroma ativo
no aquecimento de alanina e 2-oxopropanala
2-Etil-3,6-dimetil-(IV) 256
2-Etil-5,6-dimetil-2,6
Os limiares de odor dessas aminas (exemplos em
formação de pirazina II se 3,5-dimetildihidro pirazina, que
é produzida pela condensação
resultando em acetaldeído, aminoacetona e
aminas como a reação de Strecker ; os precursores são
para a síntese de pirazina II (cf. Fórmula 5.21).
por exemplo, na produção de cacau, mas o Strecker
(Tabela 5.24) aparecem como subprodutos metabólicos
O precursor da pirazina IV, 3,6-dimetil dihidropirazina, é
formado pela condensação
de aminoacetona e 2-aminopropanal (cf. Fórmula 5.21),
é considerado o intermediário.
(5.20)
em alguns alimentos vegetais e microorganismos
ambas as duas moléculas de aminoacetona como
fato de que a reação de Strecker produz menos
suportar, por exemplo, o processo de torrefação no café
(cf. Fórmula 5.20). O ataque nucleofílico
Não apenas aldeídos (cf. 5.3.1.1), mas também aminas
grupo aldeído em 2-oxopropanal é mais reativo
de acetaldeído e rendimento de eliminação de água
postula-se que a reação de Strecker de
alanina e 2-oxopropanal representa o início,
pirazina IV. Este mecanismo também explica a
Tabela 5.26) são dependentes do pH. A descarboxilação
enzimática de aminoácidos produz o mesmo
do que o grupo cetônico. No entanto, ambos os
compostos aminocarbonílicos são necessários na mesma extensão
mostrado na Tabela 5.26. Ambas as reações ocorrem
(5.19)
As poderosamente odoríferas pirazinas VIII–X
2-aminopropanal (cf. Fórmula 5.19).
A formação preferencial de pirazina IV em
comparação com II pode ser explicada pelo
(cf. 5.3.2.6). Por serem muito estáveis, eles
bem como duas moléculas de 2-aminopropanal
2-aminopropanal do que aminoacetona porque o
(cf. 21.1.3.3.7).
por diidropirazina no grupo carbonila
5.3.1.8 Aminas
(5.21)
são formados na reação de Strecker (ver 4.2.4.4.7).
a
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óleo de água
Qualidade
leu
89,7
0,3
precursor
2-Feniletil
para Tressl et al., 1976)
Odor
2-Metilbutil
ácido
3-Metilbutil
69,7ilha
13.7
Fig. 5.26. Degradação térmica do ácido ferúlico. 4-Vinil
guaiacol (I), vanilina (II) e guaiacol (III) (de acordo
2-Metilpropil
Tabela 5.26. Precursores e propriedades sensoriais de aminas
amino
Peixe, tipo amina, malte 8,0 Peixe, tipo
amina, malte 4,9 Peixe, tipo amina, malte
3,2 Peixe, tipo amina, tipo mel 55,6 Peixe,
tipo amina, batata cozida 0,4
48.3Val
amina
Phe
Limiar (mg/l)
pH 7,5.
3-(Metiltio)propil Met
374 5 Compostos de Aroma
a
As reações enzimáticas desencadeadas pela ruptura do
tecido, como experimentadas durante a desintegração ou
fatiamento de frutas e legumes, são de particular
importância. As enzimas também podem estar envolvidas
indiretamente na formação do aroma, fornecendo o estágio
preliminar do processo, por exemplo, liberando
ou decomposto por microorganismos em fenóis,
compostos estão listados na Tabela 5.27.
formado como produto principal na pirólise, sendo os produtos
secundários 4-etilguaiacol, vanilina
que são então detectados nos alimentos. Alguns desses
e guaiacol. Para explicar tal reação que,
ácido ferúlico, produzindo um sabor rançoso em concentrações
de 1 mg/kg.
5.3.1.9 Fenóis
que é necessário para completar os seus aromas típicos.
bolismo de animais, plantas e microorganismos.
O ácido ferúlico foi identificado como um importante precursor
em experimentos modelo. 4-Vinilguaiacol é
Ácidos fenólicos e lignina são degradados termicamente
5.3.2 Reações Enzimáticas
tecido muscular dos peixes. Além disso, algumas bebidas
alcoólicas, como o uísque escocês, e também a manteiga têm
amina intensiva, trimetilamina, é formada no
ácido, Fig. 5.26). Na pasteurização da laranja
baixas quantidades de alguns fenóis, a presença de
degradação da colina (cf. 11.2.4.4.4).
suco, o p-vinil-guaiacol também pode ser formado a partir
A fumaça gerada pela queima da madeira (pirólise da lignina)
é usada para defumar a frio ou a quente carnes e
café ou a secagem do malte em estufa, deve-se presumir
que os radicais livres formados termicamente regulam o
padrão de decomposição dos ácidos fenólicos
Os compostos do aroma são formados por inúmerasreações
que ocorrem como parte do metabolismo normal
por exemplo, acompanha o processo de torrefação
(cf., por exemplo, decomposição térmica de ferúlico
predomina a reação. Um odor especialmente
produtos de peixe. Este é um processo de enriquecimento
de fenol, uma vez que os vapores de fenol penetram na carne ou
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5
1
Vanilina 20
4-vinilfenol
esfumaçado
Cerveja, leite,
5.3 Compostos de Aroma Individual 375
espargos
aguardente, ameixas,
4-Etilfenol
amendoins torrados,
Nome
esfumaçado
10
espargos
Ocorrência de limiar de odor
amendoins torrados,
amadeirado
cerejas
espargos (cozidos),
manteiga
esfumaçado, 1
55
Café, leite, pão torrado,
tipo cravo Café, cerveja, maçã
carne (frita)
p-cresol
doce
(cozinhou),
Apimentado
Baunilha
Severo,
Café, xerez, leite,
Tabela 5.27. fenóis em alimentos
Estrutura
amendoins torrados
Pasta de tomate,
Baunilha, rum, café,
Qualidade
do aroma
eugenol
Leite, caldo de soja,
tomate, café
(µg/kg, água)
queimando,
Guaiacol
2-Metoxi-4-vinilfenol
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5.5
1.1
2,6-dimetoxifenol
2.5
Vanilina
376 5 Compostos de Aroma
78,5
Guaiacol
Tabela 5.28. Produtos da pirólise de alguns ácidos fenólicos
3,5-Dimetoxi 4-
hidroxi
acetofenona
(acetosiringona)
(T: 200 ÿC; ar)
3-Metoxi-4-hidroxi
acetofenona
(%)
13.4
isoeugenol
vinilfenol
Ácido
ferúlico 6.4
3.1
2.6
4-Vinilguaiacol
siringaldeído
1.82,6-Dimetoxi-4-
etilfenol
4-Etilguaiacol
ácido
sinápico
4.5
DistribuiçãoProduto ácido fenólico
2,6-Dimetoxi-4-
(acetovanilona)
79,9
ácidos, aldeídos e álcoois alílicos. Entre o
aminoácidos de proteínas disponíveis, açúcares de
5.3.2.1 Compostos carbonílicos, álcoois
aldeídos formados, hexanal, (E)-2-hexenal, (Z)-3-
um grande número de aldeídos voláteis, enquanto a
degradação de carboidratos é a fonte apenas de etanal.
compostos. Estes são então convertidos em aroma
subprodutos metabólicos da transaminação enzimática ou
desaminação oxidativa de aminoácidos.
(E,Z)-2,6-nonadienal e (Z,Z)-3,6-nonadienal
Desta forma, as enzimas realçam o aroma do
nota, por exemplo, em suco de laranja e toranja.
desintegração do tecido na presença de oxigênio. Uma parte
dos aldeídos é reduzida enzimaticamente aos álcoois
correspondentes (ver abaixo).
(5.23)
pão, carne, cerveja, chá e cacau.
Os ácidos linoléico e linolênico em frutas e vegetais são
submetidos à degradação oxidativa por
Muitos aldeídos derivados de aminoácidos ocorrem
Ácido 10-oxo-(E)-8-decenóico (cf. 3.7.2.3). O álcool alílico é
oxidado em pequena extensão pelo oxigênio atmosférico à
cetona correspondente.
Ao contrário de outros aminoácidos, a treonina pode eliminar
e 3.7.2.3. A clivagem oxidativa produz oxo
Aldeídos formados pela degradação de Strecker
polissacarídeos, ou orto-quinonas de fenólicos
(cf. 5.3.1.1; Tabela 5.16) também pode ser obtido como
Ácidos graxos e aminoácidos são precursores de
hexenal e/ou (E)-2-nonenal, (Z)-3-nonenal,
compostos por outras reações não enzimáticas.
Devido à sua atividade aromática em concentrações mais
altas, o etanal é de grande importância para o
Freqüentemente, esses aldeídos aparecem logo após a
Primeiro, os aminoácidos são convertidos enzimaticamente
em ÿ-cetoácidos e depois em aldeídos por descarboxilação
em uma reação secundária:
são importantes para o aroma.
Em comparação, lipoxigenases e hidroperóxidos liases de
cogumelos exibem uma especificidade de reação diferente.
O ácido linoléico, que predomina nos lipídios dos cogumelos
champignon,
é clivado oxidativamente em R(–)-1-octen-3-ol e
lipoxigenase sozinha ou em combinação com uma
hidroperóxido liase, conforme descrito nas seções 3.7.2.2
em plantas e alimentos fermentados.
(5.22)
Devido a um limiar de odor que é cerca de cem vezes menor
(cf. Tabela 3.32), esta cetona, juntamente com o álcool, é
responsável pelo odor de cogumelo de champignons frescos
e de camem bert.
uma molécula de água e, por subsequente descarboxilação,
produz propanal:
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Vrel (%)
15
Substrato
piruvato
34
18
18
ácido 2-oxo-4-metilvalérico
Tabela 5.29. Especificidade do substrato de um 2-oxocarboxílico
ácido descarboxilase de suco de laranja
100
ácido 2-oxo-3-metilbutírico
Fig. 5.27. Formação de aldeídos durante a biossíntese de isoleucina (segundo Piendl, 1969). ÿ via principal
ácido 2-oxo-3-metilvalérico
ÿ via lateral do metabolismo
18
ácido 2-oxobutírico
ácido 2-oxovalérico
5.3 Compostos de Aroma Individual 377
No ácido ÿ-ceto-3-metilbutírico, o metabólico
uma extensão insignificante por decomposição, mas principalmente
como subprodutos durante a biossíntese de valina,
ramificações da via para formar metilpropanal e
cerevisiae esclareceu a origem do metilpropanal
de valina e leucina (Fig. 5.28). No entanto,
e 2- e 3-metilbutanal. Eles são formados para
reação em acetoína, o precursor do diacetil.
O ácido 2-acetolático pode ser descarboxilado em um lado
por vias de reação secundária.
A enzima que descarboxila os ácidos ÿ-ceto carboxílicos
a aldeídos foi detectada
Um estudo envolvendo a levedura Saccharomyces
em laranjas. A especificidade do substrato para essa
decarboxilase é mostrada na Tabela 5.29.
O ácido 2-acetoláctico, obtido a partir da condensação de
duas moléculas de piruvato, é o produto intermediário nas
vias biossintéticas
se ramifica novamente no ácido ÿ-ceto-4-metilvalérico para
leucina e isoleucina.
formam 3-metilbutanal (Fig. 5.28).
A Figura 5.27 mostra que o ácido ÿ-cetobutírico, derivado
da treonina, pode ser convertido em isoleucina. Butanal e
2-metilbutanal são formados
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378 5 Compostos de Aroma
Fig. 5.28. Formação de compostos carbonílicos durante a biossíntese de valina e leucina (segundo Piendl,
1969). ÿ via principal ÿ via secundária do metabolismo
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Álcool desidrogenases (cf. 2.3.1.1) podem reduzir os
aldeídos derivados do metabolismo de ácidos graxos e
aminoácidos nos álcoois correspondentes:
(5.24)
R—CO—SCoA+R —OH ÿ R—
CO—O—R +CoASH
(5.26)
R—CH2—OH+NADÿ
Os ésteres são constituintes significativos do aroma de
muitas frutas. Eles são sintetizados apenas por células intactas:
R—CHO+NADH+Hÿ
A formação de álcool em plantas e microrganismos é
fortemente favorecida pelo equilíbrio da reação e,
principalmente, pela predominância de NADH sobre
NAD+. No entanto, a especificidade da enzima é
altamente variável. Na maioria dos casos, os aldeídos
>C5 são reduzidos apenas lentamente; assim, com
aldeídos formados rapidamente por, por exemplo,
clivagem oxidativa de ácidos graxos insaturados,
resulta uma mistura de álcoois e aldeídos, na qual
predominam os aldeídos.
(5.25)
5.3.2.2 Hidrocarbonetos, Ésteres
Frutas e legumes (por exemplo, abacaxi, maçã, pêra,
pêssego, maracujá, kiwi, aipo, salsa) contêm
hidrocarbonetos C11 insaturados que desempenham
um papel como substâncias aromáticas. De especial
interesse são (E,Z)-1,3,5-undecatrieno e (E,Z,Z)-1,3,5,8-
undecatetraeno, que com concentrações de limiar muito
baixas têm um balsâmico, picante, como pinho odor.
Supõe-se que os hidrocarbonetos sejam formados a
partir de ácidos graxosinsaturados por ÿ-oxidação,
catálise da lipoxigenase, oxidação do radical ao íon
carbônio e descarboxilação. A via de reação hipotética
do ácido linoléico para (E,Z)-1,3,5-undecatriene é
mostrada na Fórmula 5.25.
5.3 Compostos de Aroma Individual 379
Fig. 5.29. Biossíntese do éster etílico do ácido
(E,Z)-2,4-decadienóico em peras (de acordo com
Jennings e Tressl, 1974)
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pelas enzimas hidrolase presentes, e o fruto
metabolismo. A Figura 5.30 mostra um exemplo de
alimentos vegetais. Marcar com deutério indica
demonstraram que os resultados são válidos para animais e
Numerosas lactonas são encontradas nos alimentos. Alguns
como etil (E,Z)-2,4-decadienoato, um importante
o aroma se nivela.
Acil-CoA se origina da ÿ-oxidação de
encontrados com valores muito baixos. Os limiares de odor
dos acetatos são superiores aos dos
ácidos graxos e também ocasionalmente de aminoácidos
Quando as frutas são homogeneizadas, como no
processamento de sucos, os ésteres são rapidamente hidrolisados
A biossíntese de lactonas foi estudada usando
ésteres etílicos correspondentes.
a levedura Sporobolomyces odorus e foi
A Tabela 5.30 fornece informações sobre os limiares de odor
de alguns ésteres. Ésteres metílicos ramificados, de
Uma vez que o aroma das lactonas é em parte muito
agradável, essas substâncias também são interessantes
para a aromatização comercial de alimentos. Na série
homóloga de ÿ- e ÿ-lactonas, o limite de odor diminui com o
aumento do peso molecular
5.3.2.3 Lactonas
(Tabela 5.32).
o metabolismo da leucina e da isoleucina, foram
os representantes que pertencem ao típico
constituinte do aroma das peras, é sintetizado a partir substâncias aromáticas de manteiga, óleo de coco e várias
frutas são apresentadas na Tabela 5.31.ácido linoleico.
Fig. 5.30. Biossíntese de ÿ- e ÿ-lactonas a partir dos ácidos oleico e linoleico (de acordo com Tressl et al., 1996) (1)
R ÿ-decalactona, (2) S-ÿ-dodecalactona, (3) R-ÿ-decalactona, ( 4) ÿ-decalactona, (5) R-(Z)-6-ÿ-dodecenolactona, (6)
R-ÿ-nonalactona
380 5 Compostos de Aroma
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regio e estereoespecificamente oxidados a hidroxiácidos
(Fig. 5.30), que são encurtados por
produto (Fig. 5.30). Seu odor adocicado realça
ÿ-oxidação e ciclizado a lactonas. As etapas individuais
na biossíntese são representadas em
o aroma da manteiga. Por outro lado, é indesejável na
carne.
Fig. 5.31 usando (R)-ÿ-decalactona, um odorante chave
de manteiga (cf. 10.3.4).
que os precursores ácido oleico e linoleico são
O ácido linoleico é metabolizado por vacas com a
formação de (Z)-6-dodecen-ÿ-lactona como um secundário
Limite de odor
limite
acetato de 3-metilbutila
7
0,1
0,02
Alimentos com gordura,
Composto
400
Éster etílico (R)-3-hidroxi-hexanóico 270
5
Ocorrência
tipo coco
Odor
Éster metílico do ácido 2-metilbutírico
ÿ-Hexalactona ÿ-
Heptalactona ÿ-
Octalactona ÿ-
Nonalactona ÿ-
Decalactona ÿ-
Dodecalactona ÿ-
Lactonas
Alimentos com gordura,
(Z)-3-Hexenil acetato
101
Éster etílico do ácido isobutírico
0,06
1600
Éster etílico do ácido benzóico
Tabela 5.31. Lactonas em alimentos
Qualidade do aroma
58
Oleoso, pêssego
3-Metil-4-
octanolido (uísque ou
quercus lactona)
água)
Acetato de 2-metilbutila
30–65
7
Frutado, pêssego
Tabela 5.30. Limites de odor de ésteres
0,001Éster etílico do ácido ciclohexanóico
Éster etílico do ácido (E,Z)-2,4-decadienóico
Éster etílico do ácido trans-cinâmico
(Z)-6-Dodecen-ÿ-
lactona
100
150
reminiscente
Composto
bebidas
20
Éster etílico do ácido butírico 0,1
cf. Tabela 5.13
5.3 Compostos de Aroma Individual 381
5Éster etílico do ácido capróico
Estrutura
Acetato de butilo
40
Gordura do leite, pêssegos
Éster metílico do ácido metilpropiônico
ÿ-lactonas
38
Acetato de hexila
4-Decanolido
11
5-Decanolido (ÿ-
decalactona)
6-Pentil-ÿ-pirona
Éster etílico do ácido caprílico
100
0,1
7
(µg/kg,
acetato de 2-feniletila
Éster etílico do ácido (S)-2-metilbutírico
12
Alimentos com gordura,
0,03
0,06
cf. Tabela 5.13
Éster etílico do ácido 3-metilbutírico
Alcoólico
4-nonanolida (ÿ-
nonalactona)
Tabela 5.32. Limites de odor de lactonas
(µg/kg, água)
3
0,25
acetato de pentil
ÿ-Octalactone ÿ-
Decalactone
Éster etílico do ácido metilpropiônico
Acetato de octila
7.8
de óleo de coco, pão estaladiço gordo, pêssegos
(ÿ-decalactona)
60
Éster metílico do ácido salicílico
Nome
Doce
400
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Os mono e sesquiterpenos em frutas (cf. 18.1.2.6) e
vegetais (cf. 17.1.2.6), ervas e especiarias (cf. 22.1.1.1)
e vinho (cf. 20.2.6.9) são apresentados na Tabela 5.33.
Esses compostos estimulam um amplo espectro de
aromas, em sua maioria percebidos como muito
agradáveis (exemplos na Tabela 5.34). Os limiares de
odor dos terpenos variam muito (Tabela 5.34). Certos
terpenos ocorrem em plantas aromatizantes em
quantidades tão grandes que, apesar dos limiares de
odor relativamente altos, eles podem atuar como
compostos de impacto de caráter, por exemplo, S(+)-ÿ-
felandreno em endro.
Monoterpenos com grupos hidroxila, como linalol, geraniol
e nerol, estão presentes em
Linalol-ÿ-rutinosídeo (I) e linalol-6-0-ÿ-L arabinofuranosil-
ÿ-D-glucopiranósido (II) foram encontrados em uvas para
vinho e no vinho (cf. 20.2.6.9):
Os glicosídeos terpênicos hidrolisam, por exemplo, na
produção de geléias (cf. 18.1.2.6.11), seja enzimaticamente
(ÿ-glucosidase) ou devido ao baixo pH dos sucos. O
último processo é fortemente acelerado por um tratamento
térmico. Nestas condições, os terpenos com dois ou três
grupos hidroxila que são liberados sofrem novas reações,
formando hotrienol (IV) e neroloxido (V) a partir de 3,7-
dimetilocta-1,3-dien-3,7-diol (cf. Fórmula 5.28) em suco
de uva, ou óxidos cis- e trans-furanlinalool (VIa e VIb) de
3,7-dimetilocta-1-en-3,6,7-triol em suco de uva e seiva de
pêssego (cf. Fórmula 5.29) .
5.3.2.4 Terpenos
O uísque ou lactona de carvalho é formado quando as
bebidas alcoólicas são armazenadas em barris de carvalho.
(5.27)
O ácido 3-metil-4-(3,4-dihidroxi-5-metoxibenzo)octanóico
é extraído da madeira. Após a eliminação do resíduo de
ácido benzóico, este composto cicliza para dar a lactona.
Os limiares de odor das duas lactonas cis-oak (3R, 4R e
3S, 4S) são cerca de dez vezes menores do que os dos
diastereoisômeros trans (3S, 4R e 3R, 4S).
suco de frutas, pelo menos em parte, como glicosídeos.
382 5 Compostos de Aroma
Tabela 5.33. Terpenos em alimentos
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5.3 Compostos de Aroma Individual 383
Tabela 5.33. (Contínuo)
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384 5 Compostos de Aroma
Tabela 5.33. (Contínuo)
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b
c
a
de neral e geranial.
Tabela 5.33. (Contínuo)
Os aldeídos correspondentes geranial (Va), neral (VIb) e citronelal (VIIa) também ocorrem em alimentos. Citral é uma mistura
(-)-3,7-dimetil-1,5,7-octatrien-3-ol (hotrienol) é encontrado em aromas de uva, vinho e chá.
5.3 Compostos de Aroma Individual 385
Os compostos IVa e IVb também são designados como piranlinalool e óxido de furanlinalool, respectivamente.
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a
na Tabela 5.33) na forma R(-) tem um odor de hortelã-
pimenta. Na forma S(+) tem um aroma
Os enantiômeros e diastereoisômeros diferem
aroma, enquanto na forma d (1S, 3S, 4R) tem
A maioria dos terpenos contém um ou mais centros quirais.
De vários terpenos, a forma opticamente inativa
notáveis, notas desagradáveis como fenólicas,
(1R, 3R, 4S) que ocorre no óleo de hortelã-pimenta, tem
e 1-p-menteno-8-tiol (cf. 5.3.2.5).
(5.29)
uma hortelã-pimenta limpa, doce e refrescante
a influência da estereoquímica no odor
regularmente em suas características de odor. Por
exemplo, mentol (XIV na Tabela 5.33) na forma l
(5.28)
limiar de terpenos são 3a,4,5,7a-tetrahidro 3,6-
dimetil-2(3H)-benzofuranona (cf. 5.2.5)
medicado, cânfora e mofado. Carvona (XXI
semelhante ao alcaravia. Outros exemplos que mostram
e as formas l e d ocorrem em plantas diferentes.
tipo laranja
0,008
Fig. 5.31. Formação de R-ÿ-decalactona a partir de linoléico
(R)-Carvona (XXI)
Doce-amadeirado 6000
R(–)-ÿ-Felandreno Tipo terpeno, 500
386 5 Compostos de Aroma
(–)-ÿ-cariofileno Picante, seco
(–)-Rotundone (L)
S(–)-ÿ-Felandreno Tipo endro, herbáceo
Geraniol (V) 7,5
Compounda
330
50
Geranial (Va) 32
Mirceno (eu)
Citronelol (VII)
tipo rosa
0,05
(XI)
(XI)
Herbáceo,
metálico
Óxido de cis-Rosa (VIIa) Tipo gerânio 0,1
Picante,
semelhante à cânfora
(all-E)-ÿ-Sinensal
R(+)-Limoneno (IX) Cítrico 200
florido 6
ÿ-Terpineol (XVII) Lilás, pêssego
(XXXIX)
Apimentado
A numeração dos compostos refere-se à Tabela 5.33.
1,8-Cineol (XXIII)
Óxido de linalol
(IV) cis-furanlinalool
(IVb)
Tabela 5.34. Propriedades sensoriais de alguns terpenos
Qualidade do aroma Limite de odor
medicinal
(XLIX)
ácido (de acordo com Tressl et al., 1996)
(µg/kg, água)
64
Nerol (VI) 300
tipo rosa 10
14
200
tipo cítrico
12
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O 2-isobutiltiazol (composto V, Tabela 5.22) contribui
para o aroma de tomate (cf. 17.1.2.6.13). É provavelmente
obtido como produto do metabolismo secundário da
leucina e da cisteína (cf. Reação postulada 5.30).
(5.31)
5.3.2.5 Compostos Voláteis de Enxofre
(5.33)
Os compostos voláteis de enxofre formados na produção
de vinho e cerveja têm origem na metionina e são
subprodutos do metabolismo do microrganismo. Os
compostos formados são metional (I), metionol (II) e
ácido acético-3-(metiltio)-propil éster (III, cf. Reação 5.33).
Tióis terciários (Tabela 5.35) são algumas das substâncias
de aroma mais intenso. Eles têm um odor frutado nas
concentrações muito baixas em que ocorrem nos
alimentos. Com concentração crescente, eles cheiram a
urina de gato e são chamados de odorantes maliciosos.
Tióis terciários foram detectados em algumas frutas,
azeite, vinho (Scheurebe) e café torrado (Tabela 5.35).
Eles fazem contribuições importantes para o aroma e
são possivelmente formados pela adição de sulfeto de
hidrogênio a metabólitos do metabolismo do isopreno.
Na cerveja,
espargos.
(5.30)
(5.32)
Alguns terpenos são facilmente oxidados durante o
armazenamento de alimentos. Exemplos de defeitos de
aroma resultantes da oxidação são fornecidos na Tabela
5.5 e na Seção 22.1.1.1.
O ácido isobutírico é o precursor do ácido do aspargo
(ácido 1,2-ditiolano-4-carboxílico) encontrado em
O aroma de muitos vegetais é devido a compostos
voláteis de enxofre obtidos por uma variedade de reações
enzimáticas. Exemplos são os vegetais das famílias de
plantas Brassicacea e Liliaceae; seu aroma é formado
pela decomposição de glucosinolatos ou S-alquil-cisteína-
sulfóxidos (cf. 17.1.2.6.7).
espargos. É desidrogenado para dar ácido metil acrílico
que então adiciona um nucleófilo contendo S
desconhecido (ver Fórmula 5.31).
Durante o cozimento, o ácido do aspargo é oxidativamente
descarboxilado a um 1,2-ditiociclopenteno (ver Fórmula
5.32), que contribui para o aroma do
5.3 Compostos de Aroma Individual 387
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porque causa sabor estranho em concentrações
off-flavor em ovos, laticínios e peixes.
e causa defeito de aroma na pimenta branca (cf.
22.1.1.2.1). Provavelmente também pode ser
formado não enzimaticamente a partir do triptofano pela
tão baixo quanto 5 ng/l. 1-p-Menthene-8-thiol, que
5.3.2.7 Escatol, p-cresol
Pimenta páprica (Capsicum annum) e pimentões
(5.34)
5.3.2.6 Pirazinas
contribui para o aroma de toranja, é um composto quiral.
O (R)-enantiômero exibe um extremamente
(Capsicum frutescens) contém altas concentrações de 2-
isobutil-3-metoxipirazina (X em
limiar de baixo odor mostrado na Tabela 5.35. O
Os aminoácidos triptofano e tirosina são degradados por
microrganismos em escatol e p-cresol
Tabela 5.24 para estrutura). Sua biossíntese de
(S)-enantiômero tem um odor fraco e inespecífico.
respectivamente (cf. Fórmula 5.40).
supõe-se que a leucina seja através da via
As pirazinas também são produzidas por microorganismos.
Os limiares de odor do escatol foram determinados em
óleo de girassol (15,6 µg/kg) e em
mostrado na Fórmula 5.34.
Por exemplo, 2-isopropil-3-metoxipirazina tem
amido (0,23 µg/kg). Este composto desempenha um papel
O composto 2-sec-butil-3-metoxi-pirazina é uma das
substâncias aromáticas típicas de
foi identificado como um subproduto metabólico de Pseu
domonas perolans e Pseudomonas taetrolens.
no aroma do queijo Emmental (cf. 10.3.5)
cenouras.
3-mercapto-3-metilbutilformato é indesejável
Esta pirazina é responsável por um mofo/terroso
0,00002
Estrutura Limite de odor
Azeite (cf. 14.3.2.1.1),
Ocorrência
groselha preta
(µg/kg, água)
0,003
0,0001
Café torrado
4-Mercapto-4-metil-2-
pentanona
1-p-Menthen-8-tiol
388 5 Compostos de Aroma
4-Metoxi-2-metil-2-butanotiol
0,00002
Tabela 5.35. Tióis terciários em alimentos
3-Mercapto-3-
metilbutilaformato
Toranja
Manjericão, vinho (Scheurebe), Toranja
Nome
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5.4 Interações com
outros constituintes alimentares
As análises de headspace mostram que a mudança
drástica no aroma das emulsões é baseada no fato
(5.35)
As interações do aroma com lipídios, proteínas e
carboidratos afetam a retenção de voláteis no alimento
e, portanto, os níveis na fase gasosa.
Consequentemente, as interações afetam a
intensidade e a qualidade do aroma dos alimentos.
substâncias (Z)-3-hexenol, isotiocianato de alilo e
tiocianato de alilo na fase gasosa aumentam com a
diminuição do teor de gordura (Fig. 5.33). Somente o
diacetil solúvel em água permanece inalterado (Fig.
5.33).
O p-cresol (limiar de odor no amido de 130 µg/kg) foi
detectado como uma substância acompanhante do
escatol em amostras de pimenta branca com um
defeito de aroma. Também é formado em óleo cítrico e
A concentração do próprio aroma ativo (E,Z)-2,6-
nonadienol (cf. 10.3.6) no head space está abaixo do
limite de detecção. No entanto, este odorante pode
ser detectado por headspace GC-olfatometria (cf.
5.2.2.2). Os resultados da Tabela 5.36 mostram que
este álcool assim como o (Z)-3-hexenol não mais
contribuem para o aroma na emulsão com 20% de
gordura. Na emulsão com 1% de gordura, (E,Z)-2,6-
nonadienol, predominam os alil isotiocianatoe alil
tiocianato e produzem o aroma verde, tipo mostarda
(Tabela 5.36).
Uma vez que tais interações não podem ser
claramente seguidas em um sistema alimentar real,
seu estudo foi transferido para sistemas modelo que
podem, em essência, imitar de forma confiável os sistemas reais.
O conhecimento da ligação do aroma às matrizes sólidas dos
alimentos, do ponto de vista da aromatização dos alimentos,
do comportamento do aroma e do processamento e
armazenamento dos alimentos, é de grande importância.
que as concentrações do aroma lipossolúvel
sumo pela degradação do citral (cf. 5.5.4).
(5.36)
Considere o exemplo de emulsões com teores de
gordura de 1%, 5% e 20%, que foram aromatizadas
com um coquetel de aromas para maionese composto
por diacetil, (Z)-3-hexenol, (E,Z)-2,6 -nonadienol,
isotiocianato de alilo e tiocianato de alilo. A amostra
com 20% de gordura tem o odor típico e equilibrado
da maionese (Fig. 5.32 a). Se o teor de gordura
diminui, o aroma muda drasticamente. A emulsão
com 5% de gordura apresenta odor cremoso e
pungente atípico, pois há diminuição das intensidades
das notas amanteigadas e gordurosas no perfil
aromático (Fig. 5.32 b). No caso de 1% de gordura,
dominam notas de aroma pungentes semelhantes a
mostarda (Fig. 5.32 c).
Degradação de Strecker , oxidação a ácido
indolilacético e descarboxilação. A clivagem oxidativa
do escatol produz o-aminoacetofenona (cf. Fórmula
5.36), que tem odor animal e é a principal substância
aromática de tortilhas e tacos feitos de milho tratado
com cal
(Milho Masa). No caso dos produtos lácteos secos, a
o-aminoacetofenona causa um defeito de aroma (cf.
10.3.2). Seu limiar de odor de 0,2 µg/kg (água) é
muito baixo. Por outro lado, p-amino acetofenona
tem um limite de odor extremamente alto de 100 mg/
kg (água).
5.4 Interações com outros constituintes alimentares 389
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5.4.1 Lipídios
atividade de aroma:
fase oleosa aumenta proporcionalmente à medida que a fase hidrofóbica(5.37)K =
onde Co é a concentração do composto de aroma na fase
oleosa, e Cw a concentração
Numa emulsão o/a (cf. 8.15.1), a distribuição do composto de aroma na fase aquosa.
coeficiente, K, para compostos de aroma está relacionado com Em uma série homóloga, por exemplo, n-alcano álcoois
(cf. Fig. 5.34), o valor de K aumenta com o aumento do
comprimento da corrente. A solubilidade na gordura ou
a
b
companhia
Cw
Amanteigado 3
Fig. 5.33. Influência do teor de gordura de uma emulsão na concentração de substâncias aromáticas na fase gasosa
>4
(de acordo com Widder e Fischer, 1996).
(Z)-3-Hexenol 0
Intensidade ao cheirar o fluxo de gás de arraste 1 (fraco)–4 (forte).
diacetil, (Z)-3-hexenol, alil isotiocianato, alil tiocianato
Verde 2
0
Tabela 5.36. Modelo de maionese: cromatografia gasosa/olfatometria de amostras de headspace
(E,Z)-2-6-Nonadienol Verde, gordo 4
<1
Intensidade do odorb
isotiocianato de alilo
<1
Substância aromática
Pungente, semelhante a mostarda 4
390 5 Compostos de Aroma
1% gordura 5% gordura 20% gordura
tiocianato de alila
Fig. 5.32. Influência do teor de gordura no perfil aromático das emulsões; a) 20% de gordura, b) 5% de gordura, c) 1% de gordura.
Foram avaliadas as intensidades das qualidades de aroma amanteigado (I), picante, picante (II), gorduroso (III), doce (IV) e verde (V).
Qualidade do odor
Pungente, semelhante a mostarda 4
Componentes de um coquetel aromático ao qual foi adicionada uma emulsão de óleo.
diacetil
como 1 (fraco) a 4 (forte) (de acordo com Widder e Fischer, 1996)
4
1
<1 3 3
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fase de óleo para água aumenta. Aumento do óleo
=
a sorção de voláteis de aroma em um biopolímero
à medida que o volume da fase oleosa aumenta e a
fase aquosa. Quando esta fase é substituída por
5.4.2 Proteínas, Polissacarídeos
ação em massa. Quando um biopolímero, B, tem um grupo
Isso fica bem esclarecido na Fig. 5.35. A solubilidade da
2-heptanona é maior no leite integral do que
(5.39)
Fig. 5.36. O etanol é vinculado na maior extensão,
onde K = uma única constante de ligação; e c f
concentração de composto de aroma livre
óleo (Fig. 5.35), concentração de 2-heptanona no
(5.38)
a ligação dos compostos apolares do aroma provavelmente
ocorre na superfície hidrofóbica da proteína
Experimentos com n-álcoois demonstram que,
imposta pelo comprimento da cadeia aumenta. O
comportamento do va por pressão é exatamente o inverso; isto
a viscosidade retarda tal migração.
(proteína, polissacarídeo) baseia-se na lei da
o valor do limite de odor aumenta ao mesmo tempo.
[BA] = K · cf · (B)
(BA)
As características de sorção de várias proteínas
em leite desnatado que, neste caso, se comporta como um
que atrai e liga a molécula de aroma, A,
a fase gasosa é a mais baixa.
provavelmente com a ajuda de pontes de hidrogênio. O
cf(B)
para vários compostos voláteis são apresentados em
então a seguinte equação é válida:
diminui à medida que a hidrofobicidade dos compostos
aromáticos aumenta. A pressão de vapor também cai
com o aumento do comprimento da cadeia de compostos
voláteis, a taxa de migração das moléculas de
regiões. Uma proposta para a avaliação de dados sobre
moléculas.
K =
Fig. 5.35. Influência do meio na concentração de 2-heptanona
na fase gasosa (segundo Nawar, 1966).
2-Heptanona sozinha (1), em água (2), em leite desnatado (3), Fig. 5.36. Sorção de compostos voláteis em proteínas
a 23 ÿC (segundo Maier, 1974).
5.4 Interações com outros constituintes alimentares
Fig. 5.34. Distribuição de n-alcanóis no sistema
em leite integral (4), em óleo (5). cfl: concentração em líquido;
Hexano (1), acetato de etilo (2), acetona (3), etanol (4).
391
óleo/água (de acordo com McNulty e Karel, 1973)
cg: concentração na fase gasosa (altura do sinal de detecção
mais : sorção máxima, : após a dessorçãoda análise de headspace)
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2
(5.44)(B) +K(B)cf
Quando um biopolímero liga não apenas uma molécula
é dada pela ligação do aroma ao amido. Deveria ser
apenas uma região de ligação em um polímero, com
Para calcular o número médio de aromas
Kcf
equivalentes e independentes entre si.
r
(BA)
r =
= K · nÿK ·r = K ÿK ·r cf
A avaliação dos dados segue então a Equação 5.43
apresentada em forma de gráfico, ou seja,
de n é muito alto. Neste caso especial,
e seu re
e região de ligação n1 são
que, dentro da hélice, os compostos de aroma são
1 relacionado ao espaço interno da hélice, enquanto K
ligado de forma mais eficiente aos resíduos de glicose do
n locais de ligação (todos equivalentes e
independentes uns dos outros) estão envolvidos. os valores n
espécie (como A no caso acima), mas tem um número
(n) de grupos de ligação (ou sítios) iguais em
capacidade de ligação e independentes uns dos outros, então r
lembrado que o amido liga os voláteis apenas
moléculas ligadas a um biopolímero, o específico
1+Kcf
n ·Kcf
(5.43)
b) Uma reta paralela à abcissa
é a fusão de duas linhasretas, como mostrado
dois constituintes, amilose e amilopectina. O
que mostra
(B)+(BA)
Ao plotar r versus c f , os valores de K são obtidos
=
um diagrama de r/ Cf = f(r). Três extremos ou
A equação 5.48 tem a forma:
e K
(5.40)
1, 2,
(5.42)
hélice. A fração 1/n é uma medida do tamanho de
e K são obtidos a partir da interseção de
tem que ser multiplicado por n, e a Equação 5.41
adquire a forma:
após a gelatinização, prendendo os voláteis em
e a região n2 estão relacionados com a superfície externa
capacidade de ligação, r, deve ser introduzida:
(Fig. 5.37, b) é obtido quando o único
separadamente (Fig. 5.37, d). Isso indica dois
parâmetros de ligação são listados para alguns aromas
1 2,
A concentração do complexo BA da Equação 5.39 é
substituída na Equação 5.40:
r = K · cf
da inclinação da curva. Um exemplo para
casos limites devem ser observados:
um sistema modelo com duas regiões de ligação (caso c)
a) Uma linha reta (Fig. 5.37, a) indica que
r =
grupos de ligação específicos, n1 e n2, que são
r =
a região de ligação. Diminui, como esperado, com
a linha reta com a abcissa e a ou dinada,
respectivamente.
c) Uma curva (Fig. 5.37, c) que em aproximação
sua estrutura helicoidal, e que o amido é constituído por
da hélice. k
(5.41)
1+Kcf
onde K = constante de ligação global.
constante de ligação, K, é baixo e o valor
constantes de ligação, K
compostos na Tabela 5.37. Numerosas observações
indicam que K
é maior que K
K · cf(B)
n221
Ácido cáprico 3,30 · 102 0,07 4,35 · 101 0,19
amido
Constante de ligação de compostos
Mentone 1,84 · 102 0,012 8,97 0,045
k
1,43 · 102 0,007 – Mentol
1,30 · 101 0,027 1,81 ÿ-Pineno
–
n1 K
Fig. 5.37. Ligação de compostos de aroma por biopolímeros.
Determinação gráfica de parâmetros de ligação
de acordo com Solms, 1975
392 5 Compostos de Aroma
–
1-Hexanol 5,45 · 101 0,10 – 2,19 · 102
0,05 2,15 · 101 0,11
0,089
1-Octanol
1-Decanol 1,25 · 102 0,04 1,29 · 101 0,11
Tabela 5.37. Ligação de compostos de aroma pela batata
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Concentrados de aroma, essências, extratos e compostos
individuais são usados para aromatização.
primeiro lugar entre os alimentos aromatizados (Tabela 5.39).
consumo de comida. Uma razão importante para isso
Eles são geralmente misturados em uma determinada proporção por
Dos vários tipos de aroma, cítricos, menta e
porque certas matérias-primas estão disponíveis apenas
Tabela 5.38. O valor da constante diminui em
que as interações hidrofóbicas, em vez das hidrofílicas, são
responsáveis pela ligação do aroma nas proteínas.
A “formulação de aroma” empiricamente desenvolvida
aumento do peso molecular de álcoois alquílicos,
armazenar. Além disso, a introdução de novas matérias-
primas, por exemplo, isolados de proteínas, para diversificar
ou expandir as fontes tradicionais de alimentos, ou a produção
e avaliação sensorial pessoal e é apoiado
superfície externa. Ao todo, deve-se concluir
compostos como dimetilpirazina e butírico
de substitutos de alimentos é promissor apenas se processos
de aromatização apropriados estiverem disponíveis. Esse
pelos resultados de uma análise físico-química do aroma.
Medidas legislativas que regulam a alimentação
que, dentro de uma hélice, o composto aprisionado não pode
com grupos amino e SH livres. os valores altos
5.5.1 Matérias-Primas para Essências
Atualmente, as bebidas não alcoólicas ocupam o
Existe um número ilimitado de sítios de ligação em proteínas
dissolvidas ou dispersas em água (caso b). k
A albumina de soro bovino e as proteínas de soja são
praticamente idênticas no que diz respeito à ligação de
alimentos matizados aumentou muito. Na Alemanha,
(cf. 19.1.3).
para aromatização de alimentos são de origem vegetal e,
desenvolvimento é o aumento de alimentos produzidos
industrialmente, que em parte requer aromatização
um aromatizador; assim, uma mistura de aromas é “composta”.
predominam os aromas de frutas vermelhas (Tabela 5.40).
até certo ponto e, portanto, caro ou causar perdas de aroma
durante a produção e
baseia-se principalmente na experiência do aromatizador
ordem dos aldeídos, cetonas, álcoois, enquanto
mas ainda é maior dentro da hélice do que na
ácido são praticamente incapazes de se ligar. No caso de
Alimentos aromatizados são produzidos e consumidos há
séculos, como exemplificado pela confeitaria e produtos de
panificação, chá ou bebidas alcoólicas.
aldeídos, deve-se assumir que eles podem reagir
bebidas. Nas últimas décadas, o número de aro
também se aplica à produção de nutracêuticos
aromatização diferem em vários países.
cumprem um papel ativo como constituinte do aroma.
de K pode refletir outras forças além das secundárias.
Na Alemanha, até cerca de 60% dos aromas utilizados
valores para vários compostos de aroma são dados em
compostos de aroma (Tabela 5.38). Uma vez que ambas as
proteínas têm uma hidrofobicidade semelhante, é evidente
esses alimentos representam cerca de 15 a 20% do total
a
5.5 Natural e Sintético
Aromatizantes
Vanilina
4
Grupo de produtos
2,5-dimetil
Sobremesas
4.619 4.975 5.800 Outros
composto de aroma
38
Tabela 5.38. Ligação de compostos de aroma por proteínas
7
3,279 3,159 3,074
ácido butírico
Confeitaria
6
2-butanona
4
Valores aproximados.
Constante de ligação total
0.
Fenol
8
Pão e bolos
Albumina de
soro bovino
9.765 11.362 10.916 9.432
5.5 Aromatizantes Naturais e Sintéticos 393
Porcentagem (%)a
proteína de soja
2.435 2.100 2.950
pirazina
bebidas alcoólicas
20 ÿC 60 ÿC
14
(soluções a 0,4% a pH 4,5)
2.070 2.040 2.335
butanal
b Linha de produtos salgados como vegetais, temperos, carnes.
K · 103 (lmolÿ1)
Produtos salgadosb, lanches 14
6,134
5,529
2,786
3,364
2,490
Bebidas não alcoólicas
20 ÿC 60 ÿC
Sorvete
0,494
Benzaldeído 6.458 5.807 6.840
Tabela 5.39. Utilização de aromas na produção de alimentos
Derivados do leite
5
1-butanol
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Quando o teor de óleo essencial é baixo na matéria-prima
material ou os constituintes do aroma são destruídos
mas 99% desta porção é quimicamente idêntica a
contribuem pouco para o aroma, mas são prontamente auto-
oxidados e polimerizados (“formação de resina”). etapas de purificação.
compostos de óleos de limão ou lima) de seacuba iluminado.
solvente escolhido. A extração pode ser seguida de
(cf. 22.1.1.1). Após a destilação a vapor, o óleo essencial é
separado da camada de água, clarificado
5.5.1.3 Destilados
ter uma intensidade de aroma pelo menos 20 vezes maior
possível perda de substâncias aromáticas por calor
processo do que é a maior parte da água. Por isso,
Bons rendimentos também são obtidos usando líquido
5.5.1.1 Óleos Essenciais
óleo são: 1,8-cineol de eucalipto, 1(-)-
ácidos, o aroma é determinado pela presença de
Os óleos essenciais (voláteis) são obtidos preferencialmente
por destilação a vapor de plantas (inteira
mentol de hortelã-pimenta, anetol de anis
2-heptanona e 2-nonanona.
por destilação a vapor ou o aroma é perdido por sua
suas contrapartes naturais.Apenas 1% são sintéticos
Esses componentes indesejáveis do óleo (por exemplo,
5.5.1.4 Aromas Microbianos
separação cromatográfica ou em contracorrente para
e armazenado. A pressão e a temperatura usadas
Os constituintes do aroma no suco de frutas são mais
são certas ervas ou especiarias (cf. 22.1.1.1) e algumas
o extrato, em comparação com o óleo essencial puro, é
composto aromático. Normalmente, este composto é
do que o queijo normal. eles são produzidos
decomposição, oxidação ou hidrólise.
os voláteis do aroma são condensados e coletados
CO2. O solvente volátil é então totalmente removido
por destilação. O extrato de óleo (resina, absoluto) de dez
contém compostos de aroma voláteis em excesso
ou partes) como botões de cravo, noz-moscada (maçã),
semente, eugenol de cravo ou citral (mistura
solubilidade em água, então o óleo na matéria-prima
compostos aromáticos não encontrados na natureza.
limoneno do óleo de laranja) pode ser removido
Concentrados de aroma de queijo oferecidos no mercado
frutas em pó. Hexano, triacetina, acetona, etanol,
mais fraco para fins de aromatização por um fator de
constituinte dominante do óleo essencial.
pela ação combinada de lipases e Penicil lium roqueforti
utilizando soro de leite e gorduras/óleos vegetais
5.5.1.2 Extratos, Absolutos
assim, designadas como “substâncias aromáticas naturais”.
Muitos óleos essenciais, como os de frutas cítricas
(cf. 18.2.10). Tais destilados rendem altamente
O restante dos compostos aromáticos são sintéticos,
frutas, contêm hidrocarbonetos terpênicos que
frações concentradas de aroma através de mais
de 10%, além de lipídios, ceras, pigmentos vegetais e
outras substâncias extraíveis pelo
frutas de limão, alcaravia, erva-doce e cardamomo
de geranial e neral, o cheiro agradável
é recuperado por um processo de extração. Exemplos
O respiradouro utilizado não é removido por destilação, o
produto é chamado de extrato. A intensidade do odor de
por destilação fracionada. A destilação fracionada também
é usada para enriquecer ou isolar um único
isolar algumas frações de aroma desejadas. Se o sol
no processo são selecionados para incorrer no mínimo
volátil durante a concentração de destilação
água e/ou óleo ou gordura comestível são usados como solventes.
102 a 103.
Exemplos de compostos aromáticos isolados como
constituintes principais de um
origem como substratos. Além dos ácidos graxos C4-C10
a
Noz
Tipo de aroma Porcentagem (%)a
5.5
Citrino
Outros
2.5
hortelã
20
8
frutas vermelhas
15
Valores aproximados.
Baunilha
11
Carne
10.5
394 5 Compostos de Aroma
especiarias
10.5
Chocolate
8.5
Queijo
Tabela 5.40. Tipos de aromas usados
8.5
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O requisito de pureza imposto a produtos sintéticos
uma vez que o valor do limiar de odor do timol é menor
5.5.1.6 Compostos de Aroma Sintéticos
O composto de aroma mentol é principalmente sintetizado a
partir de m-cresol obtido petroquimicamente.
custo, ou com um produto químico básico. Vários exemplos
o óleo na forma de adutos de bissulfito:
Timol é obtido por alquilação e é então hidrogenado em
mentol racêmico:
os rigorosos requisitos legais (ou seja, além
Apesar de um grande número de
materiais alimentares são compilados na Tabela 5.42. Exceto
Pode-se fazer uma distinção entre natural e
(cf. 5.3.2.4).
Um composto de aroma mais importante em todo o mundo,
a vanilina, é obtido principalmente por
A mais importante fonte de citral, utilizada em grandes
em que a forma racêmica é separada e
para remover o aroma contaminante indesejável
timol como uma impureza. Isso não é surpreendente
compostos de aroma de alimentos foram identificados,
(5.46)
óleo de capim-limão (Cymbopogon flexuosus). Cit ral na
verdade consiste em dois isômeros geométricos:
substâncias aromáticas é muito alta. a purificação
do que o 1(-)-mentol por um fator de 450.
indústria de celulose), que produz álcool coniferílico. Isto
número deles sendo sintetizados em escala comercial. A
síntese começa com um natural
serão considerados a seguir.
qualquer dúvida segura e inofensiva para a saúde), mas também
(5.45)
Segue-se uma etapa de processamento mais cara,
etapas geralmente usadas não são apenas necessárias para atender
(5.47)
Alguns aromas sintéticos que não ocorrem em
vanilina sintética usando análise quantitativa de 13C (cf.
18.4.3). Os valores na Tabela 5.41 mostram que
5.5.1.5 Compostos Sintéticos de Aroma Natural
1(–)-mentol é recuperado. O isômero d-óptico
compostos. Por exemplo, o mentol tem um fenólico
para a etilvanilina, eles são de pouca importância na
fatores econômicos resultaram em apenas um limitado
a distribuição de 13C na molécula é mais significativa do que
o conteúdo de 13C da molécula inteira.
diminui substancialmente a qualidade do aroma
nota de sabor estranho mesmo na presença de apenas 0,01%
a aromatização dos alimentos.
é convertido em vanilina por clivagem oxidativa:
composto disponível em grandes quantidades à direita
geranial (I) e neral (II). Eles estão isolados de
hidrólise da lignina (resíduo sulfítico da madeira
quantidades no processamento de alimentos, é o vapor destilado
a
CHO Anel de benzeno OCH3
1.026 1.089
1.113
1.102
5.5 Aromatizantes Naturais e Sintéticos 395
R (13C/12C) foi determinado por análise natural específica do local
Baunilha 1.074
Lignina 1.062
Guaiacol 1.067
Tabela 5.41. Análise isotópica de 13C específica do local de
van illin de diferentes fontes
Fonte R (%)ain
fracionamento de isótopos NMR (SNF-NMR). Desvio padrão:
0,003–0,007.
1.061 1.101
R(%)um total
1.102
1.066 1.093
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O aromatizador compõe essências a partir de matérias-
primas. Além de buscar um aroma ideal,
para possíveis perdas durante o aquecimento. O “aroma
a composição da essência tem que atender
formulação” é empírica, desenvolvida como
resultado de uma longa experiência lidando com muitos
5.5.2 Essências
problemas, decepções e fracassos, e
demandas de processamento de alimentos, por exemplo, compensação
Estrutura
tipo caramelo
6-Metil cumarina
Etil vanilina
semelhante a almíscar
Seco, herbáceo
Descrição do aroma
fenoxiacetato de alila
Propenilguaetol (vanatrope)
doce como baunilha
Frutado, tipo abacaxi
Fenólico, semelhante ao anis
(2 a 4 vezes mais forte
ÿ-amil cinâmico-aldeído
Isobutirato de piperonila
do que vanilina)
Florais, jasmim e lírios
Doce, frutado, como
396 5 Compostos de Aroma
etil maltol
Hidroxicitronelal
Tabela 5.42. Materiais aromatizantes sintéticos (que não ocorrem naturalmente nos alimentos)
Almíscar ambreta
Doce, florido,
frutas silvestres
Nome
cf. 5.3.1.2
liliáceo
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8
água com a formação de 3-hidroxi-hexanal.
Citral também é instável em um meio ácido, por exemplo,
ácido e 2-penten-1-ol sendo formados também. O
Além disso, a ligação dupla é isomerizada
enquanto alguns precursores são gerados dentro do
a ácidos e dissulfetos, respectivamente. Além disso,
de 65:35, neral reage conforme mostrado na Fórmula: 5,49.
Em um solvente apolar, por exemplo, um triacilglicerol, (E)-2-
mostrado na Fórmula5.48.
é rigorosamente guardado após o “know-how”
componentes necessários para a reação de Maillard
que será discutido usando (E)-2-hexenal e
(Z)-3-hexenal. Como resultado de seu baixo limite
pela reação de Maillard , pode ser melhorado por
5.5.3 Aromas de Precursores
por exemplo, laranja e toranja (cf. 18.1.2.6.3), é
consideravelmente mais instável do que (E)-2-hexenal
(Tabela 5.43) e, conseqüentemente, dificilmente encontra
aplicação na aromatização.
que tem um limite muito alto (cf. 18.1.2.6.3).
que facilmente elimina a água, formando vários
hexenal diminui muito mais rapidamente do que em
p-metilacetofenona contribui para a valorização
Nos valores de pH ácido encontrados na fruta, a autoxidação
diminui, (E)-2-hexenal adiciona preferencialmente
suco de limão. No equilíbrio do citral, que consiste
reação. Essa é uma tendência na aromatização de alimentos.
a do hexanal (Tabela 5.43). Oxida principalmente
As substâncias aromáticas podem sofrer alterações durante
caminho de reação para os ácidos C6- e C5- é
Ele cicliza para dar o lábil p-menth-l-en-3,8-diol
alimentos pela liberação preliminar da reação
aldeídos insaturados são degradados por reações
com a formação de baixas concentrações de
dos estereoisômeros geranial e neral na proporção
(cf. 4.2.4.4). Isso é obtido pela adição de proteína
é adquirido.
O aroma dos alimentos que precisam ser aquecidos, nos quais
citral como exemplos. Esses dois aldeídos são importantes
agentes de aromatização para folha verde e
valor, (Z)-3-hexenal primeiro influencia o aroma
p-menthadien-8-ols. Segue-se a aromatização com a
formação de p-cimeno, p-cimen-8-ol e ÿ,p-dimetilestireno. A
p-metil acetofenona é formada a partir do último composto
mencionado por clivagem oxidativa do
um meio polar no qual sua estabilidade excede
aumentando os níveis de precursores envolvidos na
notas cítricas. (Z)-3-Hexenal, um importante contribuinte
para o aroma de sucos recém-prensados,
os compostos de aroma de impacto são gerados
e hidrolases polissacarídicas aos alimentos.
muito mais do que o 3-hidroxihexanal
-ligação dupla. Juntamente com o p-cresol,
o armazenamento de alimentos. Aldeídos e tióis são
especialmente sensíveis porque são facilmente oxidados
para ácido (E)-2-hexenóico, com ácido butírico, ácido valérico
Alguns dos precursores são adicionados diretamente,
5.5.4 Estabilidade de Aromas
(5.48)
a
b
86
Tampão Na-citrato de pH 3,5 (0,2 mol/l).
Triacetina
71
(8+2, v/v) (8+2, v/v)
26
Tabela 5.43. Períodos de meia-vida na degradação de C6
n-Hexanal 100
73
e C7 aldeídos em diferentes solventes a 38 ÿCa
(E)-2-Hexenal 256
57
Bufferb/
(Z)-3-Hexenal 42 n-
Heptanal 79
64
Etanol
5.5 Aromatizantes Naturais e Sintéticos 397
(E)-2-Heptenal 175
Aldeído
(Z)-4-Heptenal 200
Água/
91
183
36
76
137
174
O período de meia-vida é dado em horas.
Etanol
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5.6 Relações
entre Estrutura e Odor
Nos óleos cítricos, o limoneno e o ÿ-terpineno também
são atacados na presença de luz e oxigênio. Car vone
e uma série de hidroperóxidos de limoneno são formados
como as principais substâncias aromáticas.
5.5.5 Encapsulamento de Aromas
5.6.1 Aspectos Gerais
complexos (cf. 4.3.2). Juntamente com as substâncias
aromáticas, são dissolvidas numa mistura de água/etanol
por aquecimento. Os complexos precipitam da solução
resfriada e são removidos por filtração e secos. Critérios
para a avaliação
O efeito dos estimulantes nos receptores periféricos de
um organismo resulta em respostas que se caracterizam
pela sua qualidade e intensidade. A intensidade é
quantificável, por exemplo, determinando os valores do
limiar de odor (cf. 5.1.3).
Na série de aldeídos saturados C5–C10, o limiar de odor
atinge um mínimo com octanal (Tabela 5.44). Uma
ligação dupla com configuração E na posição 2 aumenta
o limiar de odor no caso dos alquenais 5:1 a 8:1 em
comparação com os alcanais correspondentes. (E)-2-
Nonenal é o ex-
A qualidade pode ser descrita apenas por comparação.
dos aromas encapsulados são: estabilidade do aroma,
concentração da substância aromática, diâmetro médio
das cápsulas e, quantidade de substância aromática
aderida à superfície da cápsula.
Os estimulantes de odor podem ser agrupados em
compostos com qualidades iguais ou semelhantes, por
exemplo, compostos com odor de caramelo (cf. 5.3.1.2
e 5.3.1.3) ou compostos N-heterocíclicos com cheiro de
torrado (cf. 5.3.1.6). A dependência do limiar do odor da
estrutura é de grande interesse, uma vez que a
especificidade da detecção do odor é a razão pela qual
as substâncias aromáticas são apenas uma fração dos
compostos voláteis que ocorrem nos alimentos (cf. 5.3).
5.6.2 Compostos Carbonílicos
A especificidade do sentido do olfato será elucidada
usando duas classes de compostos como exemplo.
Estudos mostraram como os limiares de odor nessas
classes mudam quando as estruturas são sistematicamente
variadas. Somente limites de odor no ar são usados
porque a influência de um solvente ou um veículo sólido
não precisa ser considerada.
(5.49)
Os aromas podem ser protegidos contra as alterações
químicas descritas em 5.5.4 por encapsulamento.
Materiais adequados para inclusão são polissacos, por
exemplo, goma arábica, maltodextrinas, amidos
modificados e ciclodextrinas. O encapsulamento
prossegue via secagem por pulverização, extrusão ou
formação de complexos de inclusão. Para secagem por
pulverização, as substâncias aromáticas são emulsificadas
em uma solução ou suspensão do polissacarídeo, que
contém solutizante além do agente emulsificante.
fortemente ao sabor desagradável formado no
armazenamento do suco de limão. O citral também é o
precursor do p-cresol.
Na preparação para a extrusão, é produzido um
derretimento do material da parede, substâncias
aromáticas e emulsificantes. A extrusão é conduzida em
um banho resfriado, por
exemplo, isopropanol. As ÿ-ciclodextrinas, entre outros
compostos, podem ser utilizadas para a formação de inclusões
398 5 Compostos de Aroma
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do que nonanal. Decanal e (E)-2-decenal
seu companheiro quantitativamente mais dominante
têm odores intensos semelhantes. Em compostos quirais
(Tabela 5.44). (E)-2-Nonenal também pertence a este Um grupo etenila na posição 2 em vez do
grupo. Embora seja formado em consideravelmente
ácidos gordos (cf. 3.7.2.1.9). No entanto, eles jogam
é substituído por um grupo etil, P7 é formado,
têm valores de limite muito altos. Uma comparação
Isto também se aplica ao (Z)-3-hexenal que é formado
enzimaticamente a partir do ácido linolênico (cf. 3.7.2.3)
concentração de limiar de odor. o aroma ativo
Se o grupo etil se move para o 3- (P8) ou
o contato das alquil pirazinas com o
isômero Z correspondente. Em particular, os valores
apresenta a maior atividade aromática. na transição
a qualidade do odor em P16 e P17, respectivamente.
de dimetilpirazinas para trimetilpirazina, o
No entanto, se o grupo metil na posição 2 de P14
substância (E)-2-hexenal.
(cf. 5.2.5 e5.3.2.4), bem como isômeros cis/trans,
O exemplo a seguir ilustra como pronunciada a
especificidade do sentido do olfato
grupo etil dá P13, mas o limiar de odor
concentrações mais baixas que o hexanal, pode prevalecer
um papel nos aromas apenas quando são produzidos
que tem um limite de odor de aproximadamente 6000
entre P17 e P18 mostra que se o
e qualidade (Tabela 5.45). com 80 alquil pirazinas. Uma parte dos resultados é
valor novamente aumenta substancialmente. a inserção
e tem um limite de odor muito baixo. Consequentemente,
aldeídos geralmente incluem hexanal, que aparece como
o principal produto na fração volátil 5 posições (P9), o limite de odor aumenta
5.6.3 Alquil Pirazinas
receptor de odor. Se o grupo metil e etil em
para (E)- e (Z)-3-hexenal diferem muito. Alguns
dos aldeídos listados na Tabela 5.44 e 5.45
a qualidade do odor muda de noz para terroso/torrado.
ou na posição 3 de P15 é substituído por um etil
por exemplo, aldeídos C6 e C9 com uma ligação dupla, o pode estar em compostos cíclicos. O relacionamento
permanece tão baixo quanto com P7. Se o grupo etenila
em aromas devido ao seu limiar de odor muito baixo.
Com exceção do par (E/Z)-6-nonenal, o odor mostrado na Fig. 5.38.
de um segundo grupo etil na posição 3 de P7
desempenha um papel muito maior nos aromas, por exemplo, de
recepção com um limiar de odor 17,5 vezes menor
de ácido linoléico peroxidado e, portanto, pode substancialmente. Aumenta ainda mais se o etil
P19 troca de posições, P20 é formado e o
superar o limite de odor relativamente alto grupo é substituído por um grupo propil (P10–P12).
são formados pela peroxidação de ácidos insaturados
Se o grupo metil na posição 2 do anel de P5
grupo, as pirazinas resultantes P18 e P19
a geometria da molécula influencia a intensidade do odor entre estrutura e atividade de odor foi testado
se move ao redor do anel (P14, P15), o limiar
em alimentos em concentração superior à sua
vezes menor e uma qualidade de odor inalterada.
grupo etenil está na posição 2 ou 3 de etenil etil-5-
metilpirazinas é muito importante para
limite do isômero E excede o do Na série de mono-, di-, tri- e tetrametilpirazinas P1–P6,
trimetilpirazina (P5)
e P13 não altera nem o valor limite nem
frutas e legumes, azeite e peixe, do que
(E)-3–6:1
Aldeídos C6-C9 na posição e geometria do
900
600
>400
1,4
77
(Z)-6–9:1
1.6
1.3
1600
0,014(Z)-2–9:1
C6-Aldeído T (pmol/ C9-Aldeído T (pmol/
Tabela 5.44. Limiares de odor (T) no ar de alcanais e
1250
estimulante) estimulante)
25
(Z)-2–6:1
(E)-4–9:1
estimulante) estimulante)
(E)-3–9:1 0,5
70
(Z)-3–6:1
(E)-5–9:1
9
125
80
66
4
7 30
5.6 Relações entre Estrutura e Odor 399
900
Tabela 5.45. Dependência dos limiares de odor (T) de
(E)-4–6:1
100
(E)-2-alquenais
(E)-6–9:1 0,05
(E)-2–9:1
ligação dupla
0,4
(Z)-3–9:1
5:0
6:0
7:0
8:0
9:0
10:0
0,2
Alcanal T (pmol/ (E)-2-Alquenal T (pmol/
0,4
(E)-2–6:1
5:1
6:1
7:1
8:1
9:1
10:1
(Z)-4–9:1
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limiar de odor permanece muito alto. Setenta alquil
pirazinas foram identificadas em alimentos. No
entanto, nas análises de diluição, os compostos
que aparecem com alta intensidade de odor são
apenas P7 e P16, além de P5, P13 e P17 (cf.
5.3.1.7). Isso é explicável pela especificidade da
detecção de odor das alquil pirazinas discutidas aqui.
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