composição de alimentos - carboidratos

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Aula 3 - Carboidratos
São definidos como carboidratos os polihidroxialdeídos, as polihidroxicetonas, os
polihidroxiálcoois, os polihidroxiácidos, e seus derivados simples, e polímeros destes
compostos unidos por ligações hemiacetálicas
São divididos em:
- Monossacarídeos
- Oligossacarídeos
- Polissacarídeos
● Monossacarídeos:
- São os menores e mais simples carboidratos
- Sólidos cristalinos, incolores, com sabor doce
- Solúveis em água
Apresentam um dos seguintes grupos funcionais:
- Polihidroxialdeídos : aldoses
- Polihidroxicetonas: cetoses
- estruturas de monossacarídeos
● Estruturas de monossacarídeos:
- Fórmulas de projeção de Fisher
- Estruturas cíclicas
- Estruturas conformacionais
A fórmula de projeção de Fisher é uma representação linear e bidimensional da
molécula de monossacarídeo em cadeia aberta com os grupos funcionais, de forma
estável.
As estruturas conformacionais são tridimensionais, garantindo maior estabilidade e
menor repulsão entre os grupos funcionais.
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As estruturas cíclicas são oriundas da ligação hemiacetálica, formando estruturas
planares estáveis, como os anéis furanos e piranos.
● Ligação hemiacetálica:
A ligação hemiacetálica consiste na união entre a carbonila e a hidroxila de um outro
carbono da molécula de monossacarídeo. Com isso, é originada uma hidroxila
anomérica de propriedades redutoras, tornando a molécula cíclica.
● Principais monossacarídeos:
Glicose:
- aldose
- principal forma: piranosídica
Frutose:
- cetose
- açúcar das frutas
Galactose:
- aldose
- principal forma: piranosídica
- componente do lactose, dissacarídeo do leite
● Oligossacarídeos
- São polímeros contendo de 2 a 10 unidades de monossacarídeos unidos por
ligações glicosídicas
- Os dissacarídeos são os oligossacarídeos de maior importância
● Dissacarídeos redutores e não redutores:
Os dissacarídeos redutores são aqueles que possuem apenas um grupo hidroxílico
hemiacetálico efetuando a ligação glicosídica. A outra hidroxila é livre e apresenta
propriedades redutoras. A maltose, isomaltose e lactose são pertencentes a essa
categoria.
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Os dissacarídeos não redutores, como a sacarose, não têm hidroxilas anoméricas
livres, pois os dois grupos hidroxílicos dos monossacarídeos envolvem-se na ligação
glicosídica.
● Maltose
- Glicose + Glicose, ligação glicosídica do tipo -1,4
- Elemento básico da estrutura do amido
- Produzida comercialmente pela hidrólise do amido
- Produzida na malteação dos grãos para obtenção da cerveja
- Não é utilizada como adoçante em alimentos
● Lactose
- Glicose + Galactose, ligação glicosídica do tipo -1,4
- Açúcar comum do leite: concentração varia conforme a espécie de mamífero, de
2,0 a 8,5%
- Fonte primária de carboidratos para o desenvolvimento de mamíferos
- Utilização como energia: hidrólise dos componentes monossacarídicos, pela
enzima lactase
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● Sacarose
- Glicose + Frutose, ligação glicosídica do tipo -1,2
- Açúcar comum ou de mesa
- Também utilizada em processos de fermentação
- Fontes de sacarose comercial: cana de açúcar e beterraba açucareira
- Grande hidrofilicidade e solubilidade
● Reações químicas de carboidratos
- Hidrólise
- Redução
- Caramelização
- Reação de Maillard
A hidrólise consiste no rompimento da molécula através de água. A temperatura, o PH,
a configuração anomérica e o tamanho e a forma do anel são determinantes. A acidez
favorece a reação e os anéis piranos são mais estáveis. A sacarose é particularmente
sensível à hidrólise.
A redução é a transformação dos monossacarídeos em seus álcoois correspondentes
utilizando o boroidreto de sódio ou a hidrogenação catalítica, resultando em
polihidroxiálcoois. A glicose torna-se sorbitol, a manose manitol e a xilose xilitol. Esse
processo é utilizado em formulações alimentícias, como a de adoçantes culinários.
A reação de maillard ocorre entre um açúcar redutor e um grupo amina oriundo da
cadeia lateral do resíduo de aminoácido da cadeia polipeptídica, formando meloidinas,
que resultarão em escurecimento não enzimático de alimentos, como leite em pó ou
suco de laranja, quando armazenados prolongadamente (20- 25°C) ou expostos a
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temperaturas superiores a 70°C. Além disso, há redução do valor nutricional dos
alimentos devido à perda de aminoácidos como lisina e triptofano. Outrossim,
compostos tóxicos como furanos, HMF, piranos, maltol e fufural são produzidos. Por
outro lado, a reação de maillard é desejável na produção de pão, chocolate, café ,
carne assada e doce de leite, produzindo os compostos de aroma e sabor
característicos de cada um desses produtos. A temperatura, PH, tipo de açúcar e
atividade de água são bastante determinantes para essa reação.
A caramelização ocorre com açúcares redutores e não redutores a temperatura
superiores a 120°C, produzindo meloidinas, as quais são observadas em refrigerantes
de cola, bebidas alcoólicas e balas. Essa reação independe de aminoácidos, água ou
catalisadores ácidos e básicos.
- Diferenças entre a reação de maillard e de caramelização.
A reação de maillard depende da presença de grupamentos aminos e sofre influência
da atividade água, e a caramelização independe de aminoácidos e água. Além disso, a
reação de maillard pode ocorrer em estocagem prolongada (20-25°C), e à temperatura
de 70°C. Já a caramelização, ocorre após a exposição à temperatura de 120°C. E por
último, a caramelização ocorre com açúcares redutores e não redutores, já a reação de
maillard ocorre apenas nos açúcares redutores.
● Polissacarídeos
- São polímeros de monossacarídeos de alto peso molecular, cientificamente
denominados glicanos
- Número de unidades monossacarídicas: DP = degree of polymerization
- Em geral: DP entre 200 – 3000
- Celulose: DP entre 7000 – 15000
- Amido: DP> 60.000
● Classificação dos polissacarídeos:
- Homoglicanos: possuem a mesma unidade monossacarídica, todas as unidades
glicosídicas são do mesmo tipo
- Heteroglicanos: possuem duas ou mais unidades monossacarídicas diferentes
Polissacarídeos constituem a estrutura das paredes celulares de plantas superiores ou
de algas marinhas. Ex: celulose, hemicelulose, pectina
Estrutura em organismos animais. Ex: quitina, mucopolissacerídeos
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Reservas metabólicas de plantas. Ex: amido, dextranas, frutanas
Reservas metabólicas de animais: glicogênio
Fontes principais:
- Cereais e raízes
- Plantas
- Exsudato de plantas
- Algas marinhas
- Sementes
- Processos de biossíntese ou fermentação (microrganismos)
● Amido
- Mais importante reserva de nutrição dos vegetais: sementes, tubérculos, rizomas
e bulbos
- Presente nos plastídios de plantas superiores
- Matéria-prima mais barata e abundante para a alimentação: fornece
aproximadamente 80% das calorias de consumo humano no mundo
- Amidos comerciais são obtidos a partir de sementes de cereais: milho comum,
milho ceroso, trigo, arroz, batata, mandioca, etc.
- Inúmeras aplicações tecnológicas: gelificante, texturizante, espessante,
estabilizante, etc
● Estrutura do amido
- O amido é constituído de uma mistura de dois polissacarídeos: amilose e
amilopectina
- Teores de amilose/amilopectina variam com o tipo de amido (fonte)
- A maioria dos amidos contém cerca de 25% de amilose
- Amidos que contém apenas amilopectina são denominados “cerosos”
- Amidos de milho de alta amilose comercialmente disponíveis: até 70% de
amilose
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- Amilose ˃ Estrutura linear, formada por unidades de D-glucopiranose (glicose)
unidas por ligações glicosídicas -1,4 ˃ Pode conter de 350 a 100 unidades de
glicose em sua estrutura
- Amilopectina ˃ Estrutura altamente ramificada, formado por unidades de
D-glucopiranose (glicose) unidas por ligações glicosídicas -1,4; que por sua vez
estão unidas entre si por ligações glicosídicas -1,6 ˃ Pode conter de 10 a 50 mil
unidades de glicose em sua estrutura
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● gelatinização e a retrogradação do amido.
- A cadeia do amido, composta de zonas cristalinas, que são pontes de H entre a
amilose e a amilopectina, quando expostas a altas temperaturas, rompe-se. Isso
ocorre pois a águapenetra nos grânulos e os incha, conectando-se às hidroxilas
da amilose e da amilopectina. Como resultado, tem se um gel viscoso. Esse é o
processo de gelatinização. Uma vez que a temperatura é reduzida, as cadeias
de amilose a amilopectina são reaproximadas, a água é expulsa, e as zonas
cristalinas são restabelecidas. A dureza do gel aumenta e o volume reduz-se,
sinérese. Essa é a retrogradação do amido.
- A celulose é a formadora da parede celular dos vegetais e componente das fibras
dietéticas. O polissacarídeo em questão é composto de cadeias lineares de
D-glicopiranose, unidas por ligações beta-1,4.
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- A pectina é um componente de tecidos macios, como os das frutas, presentes
na lamela média da célula vegetal. A estrutura é uma cadeia linear de unidades
de D-ácido galacturônico, ligado em alfa-1,4. Esse é um polissacarídeo com
potência como gelificante utilizado pela indústria alimentícia.
- A goma é um polissacarídeo de alta capacidade de texturização, devido a
polímeros de cadeia longa. Ela pode ser extraída de algas marinhas e colágeno
animal, apresentando alta viscosidade, assim como capacidade de dispersão e
dissolução em água. Na indústria de alimentos, a goma é utilizada devido ao seu
poder espessante, estabilizante e gelificante.