Resumo Bromatologia - 1 prova

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INTRODUÇÃO À BROMATOLOGIA
Alimentação:
Alimentação é um processo voluntário e consciente, que visa à obtenção, bem como a assimilação, de nutrientes necessários ao funcionamento do organismo, de forma a garantir as funções vitais.
Acredita-se que, ao longo do tempo, o homem começou a se alimentar de frutos e raízes após observar o comportamento de outros animais, também passou a consumir carne crua e moluscos in natura, descobriu a arte de assar e cozinhar, descobriu terras e povos distintos e realizou inúmeras experiências com alimentos.
Atualmente, existem estudos especializados da área de Ciência de Alimentos ou Bromatologia, e conta-se com normas e padrões internacionais que regem a comercialização dos produtos alimentícios, tendo-se uma tendência à homogeneidade mundial com relação à alimentação, como a ISO 22.000, que fala da segurança na alimentação. Existe um conselho de empresa e órgãos que rege os parâmetros da segurança alimentar.
Histórico:
Na Idade da Pedra Lascada (período paleolítico), que foi o período mais longo e antigo da história (200.000 a 10.000 anos a.C), grupos hominídeos viviam em pequenos bandos (nômades) e a alimentação era feita através da caça, pesca e coleta de frutos. Os hominídeos competiam com os animais para adquirir alimentos e não conheciam a agricultura. As profundas mudanças climáticas ocorridas nesse período obrigavam animais e seres humanos a migrar para outros lugares em busca de alimento, onde se abrigavam em cavernas.
Na Idade da Pedra Intermediária (período mesolítico), que durou de 10.000 a 7.000 anos a.C, houve o aquecimento do clima e o fim do período glacial. Além disso, nesse período iniciou-se a domesticação de animais, o cultivo das plantas, e a fabricação de instrumentos mais avançados, incluindo a cerâmica. Em decorrência dos raios e chamas dos vulcões, conheceu-se o fogo.
Na Idade da Pedra Polida (período neolítico), que durou de 7.000 a 4.000 anos a.C, ocorreu o desenvolvimento da agricultura rudimentar. Além disso, os homens trocaram a vida nômade pela vida em pequenas aldeias e, então, os homens passaram a se agrupar em povoados. Nesse período, teve-se o domínio sobre o fogo, que foi um marco na evolução.
Na Idade Antiga (4.000 anos a.C), houve o marco real do início da civilização, que ocorreu na Ásia Meridional. Iniciou-se o cultivo do solo, e houve a transição da caça para a agricultura, o que proporcionou um padrão de vida mais elevado e seguro, com domesticação do trigo e da cevada como os primeiros cereais. Iniciou-se também a domesticação de animais para trabalho (animal de tração) e como fornecedores de alimentos (leite e ovos) e, então, a fonte de alimentação animal passou a ser aves e suínos. Devido ao crescimento da agricultura, houve a necessidade de proteger as plantações.
Os alimentos consumidos no Egito antigo eram carnes, peixes, leite, frutas, legumes, cereais, especiarias, mel, condimentos e bebidas (cerveja e vinho), já que as modalidades de produção alimentar eram a agricultura, a criação de animais, a caça e a pesca. A saúde e a longevidade dependiam dos prazeres da mesa. O pão de levedura foi descoberto entre 5000 e 4000 a.C. Alho, cebola e açafrão eram considerados alimentos sagrados.
Na Idade Média (século V a XV), as condições climáticas favoreceram o cultivo de cereais. Nesse período, houve o desenvolvimento das técnicas agrícolas. Os burgueses dessa época de alimentavam principalmente de carne assada ou grelhada, o clero se alimentava de sopas com ou sem carne, pão branco de trigo e peixes, enquanto os servos se alimentavam principalmente de legumes e cereais. O vinho era um alimento muito apreciado e de consumo cotidiano na Idade Média. Os homens comiam pão mergulhado no vinho, água ou caldo.
Na Idade Moderna (século XVI a XVIII), a agricultura passou a ter fins comerciais e não só de subsistência. Tomate, batata, milho, arroz, etc., tornaram-se importantes na alimentação ocidental, e o pão passou a ser consumido por todas as classes sociais. Com a revolução industrial, que ocorreu na Inglaterra, começou a surgir aglomerados industriais e multinacionais, bem como indústrias alimentares. Com isso, houve o aumento da população urbana, resultando em aumento demográfico. Nessa época, iniciou-se o cultivo e o consumo de uma maior variedade de frutas e verduras e houve o aumento no consumo de ovos e de gorduras de origem animal e vegetal.
Atualmente, novidades surgem diariamente e as mudanças na área alimentícia tornaram-se um desafio. Certos produtos já podem ser modificados, quer seja por cultivos especiais ou por alteração genética. Crescem as opções de alimentação fora de casa, como self-service, fast-food e drive-thru. Crescem, também, as alternativas nas indústrias de alimentos, como enlatados, embalados a vácuo, pré-processados, congelados e conservas, além de produtos diet, light e alimentos para fins especiais.
Bromatologia ou Ciência de Alimentos:
A bromatologia é uma ciência multidisciplinar responsável pelo estudo dos alimentos, e integra ramos como nutrição, química de alimentos, análise de alimentos, etc. A bioquímica é importante para o entendimento da bromatologia, assim como a fisiologia e a nutrição.
Evolução:
O empirismo dominou o conhecimento sobre os alimentos ao longo dos séculos, até que as bases da química foram estabelecidas. No século XVIII, Lavoisier criou os princípios da combustão e produção de energia calorífica e descobriu o processo de fermentação, que foi expresso por uma equação balanceada (lei da conservação de massas). Lavoisier foi o primeiro a tentar determinar a composição elementar do álcool e foi responsável pelas primeiras publicações sobre ácidos orgânicos de alguns frutos. O século XVIII foi considerado um período quantitativo no que se refere à bromatologia, uma vez que os estudos dos alimentos estavam relacionados à quantidade de calorias que eles forneciam.
No século XIX, o aperfeiçoamento de métodos analíticos permitiu determinar carbono, hidrogênio e nitrogênio nos compostos orgânicos. Liebig reconheceu a importância do nitrogênio para os organismos e classificou os alimentos em nitrogenados e não nitrogenados. Researchs on the chemistry foods, publicado por Libig em 1847, talvez seja a primeira obra específica sobre alimentos. O século XIX, ao contrário do século XVIII, foi considerado um período qualitativo, onde houve a descoberta dos constituintes dos alimentos e o conhecimento de sua importância para o organismo. Houve a necessidade de fiscalização e controle, devido às crescentes práticas de adulterações, com a revolução industrial.
No século XX, houve a descoberta dos aminoácidos, dos ácidos graxos e das vitaminas, e reconheceu-se o papel dos constituintes dos alimentos nas células e das necessidades diárias de cada nutriente.
Desafios:
Alguns desafios da bromatologia atualmente são: a fome e a miséria, buscando-se alternativas para melhorar a situação nutricional da população; a melhoria da qualidade do alimento, que reflete na saúde dos indivíduos, já que a alimentação é uma forma de promoção e prevenção à saúde, pois, com uma alimentação adequada, é possível prevenir uma série de doenças; facilidade de preparo de alimentos; efeitos do processamento sobre o valor nutritivo dos alimentos; resíduos, contaminantes, aditivos e produtos de degradação presentes nos alimentos; durabilidade e estabilidade do alimento; biotecnologia, com o melhoramento de plantas e o melhoramento animal, que também está ligado ao processamento; alimentos para fins especiais, como os alimentos sem glúten, destinados aos celíacos, e dietas com quantidade de carboidrato controlada; comprovação de benefícios e regulamentação dos alimentos funcionais, como ômega 3 e ômega 6.
Alimentos:
Os alimentos são produtos de composição complexa que, em estado normal, processados ou cozidos, são consumidos pelo homem para satisfazer suas necessidades nutritivas.
Classificação:
Os alimentos são classificados de acordo com alguns parâmetros:
· Processamento: com relação ao processamento, o alimento podeser classificado como in natura ou alterado (processado);
· Possibilidade de conservação: com relação à possibilidade de conservação, o alimento pode ser classificado como perecível, semi-perecível ou não-perecível, sendo que o que os diferencia é a quantidade de água livre (disponível) para que haja crescimento de bactérias. Assim, quanto maior a quantidade de água livre dos alimentos, mais perecível eles são, como tomate, ovo e carne. Os alimentos não-perecíveis possuem pouca quantidade de água livre, como arroz, feijão e sementes em geral. Os alimentos semi-perecíveis possuem água, porém essa está bem protegida intracelularmente por uma estrutura de várias camadas, logo, a água não está tão disponível para os microorganismos decompositores (fungos e bactérias), como a cenoura.
· Origem: com relação à origem, o alimento pode ser vegetal, animal ou mineral. Os alimentos de origem vegetal são a base da alimentação humana, como arroz, feijão, soja e batata.
Nutrientes:
Os nutrientes são substâncias contidas nos alimentos, que o organismo utiliza, transforma e incorpora a seus próprios tecidos. Eles têm função enérgica (lipídios e carboidratos), pois proporcionam energia para manter a integridade e o perfeito funcionamento das estruturas corporais, função estrutural (proteínas), pois provém material para formação das estruturas corporais, e função reguladora (vitaminas e sais minerais), pois suprem substâncias para regular o metabolismo.
As vitaminas e os minerais servem como coenzimas (no caso de substâncias orgânicas, como as vitaminas) ou cofatores enzimáticos (no caso de substâncias inorgânicas, como os minerais), ligando-se a enzimas, permitindo seu bom funcionamento, como é o caso das vitaminas do complexo B, que se liga a enzimas das vias glicolíticas, responsáveis pela quebra do carboidrato, gerando energia para o organismo. A vitamina C também é importante, pois é capaz de reduzir o Fe3+ a Fe2+, que é mais bem absorvido pelo organismo.
A água potável pode ser considerada um alimento, já que, em sua composição, apresenta sais minerais, que são nutrientes reguladores utilizados pelo organismo.
Classificação dos nutrientes:
Como nutrientes, tem-se sais minerais, proteínas, carboidratos, lipídios, nucleotídeos e vitaminas. Os sais minerais, vitaminas e nucleotídeos são chamados de micronutrientes, pois são necessários em pequenas quantidades diariárias. As vitaminas são importantes, trazendo diversos benefícios para o organismo, porém não devem ser utilizadas em excesso, especialmente as vitaminas lipossolúveis, que ficam armazenadas no fígado, podendo causar problemas hepáticos, se em excesso. A vitamina C (ácido ascórbico), por exemplo, é importante para evitar o escorbuto, pois participa da produção de colágeno, além de ser importante para o sistema imunológico. Proteínas, carboidratos e lipídios são chamados de macronutrientes, por serem necessários em grandes quantidades diárias.
Proteínas:
Proteínas são polímeros de alto peso molecular, cujas unidades básicas são aminoácidos, ligados entre si por ligações peptídicas. São substâncias ricas em nitrogênio, com caráter ácido ou básico um pouco diferente, dependendo da situação. As proteínas contém peso molecular maior que 10.000 Da, sendo que 1 Da é o peso de um átomo de N.
A estrutura primária de uma proteína é a simples sequência dos aminoácidos presentes. A posição dos aminácidos é reflexo do DNA, que é o responsável pela codificação das proteínas do organismo. A estrutura secundária é formada devido a interações intramoleculares entre aminoácidos próximos, criando uma estrutura tridimensional de α-hélice ou folha β. Quando se tem a estrutura secundária, alguns aminoácidos ficam mais próximos e começam a interagir entre si, formando estruturas mais complexas, 	que são as estruturas terciárias. A estrutura quaternária é a união de duas ou mais estruturas terciárias, como a insulina (2 cadeias terciárias unidas) e a hemoglobina (4 cadeias, sendo 2 alfas e 2 betas, unidas).
O aumento da temperatura, bem como a diminuição da temperatura (em alguns casos) e alterações no pH, é capaz de provocar desnaturação das proteínas, ou seja, a perda de sua conformação. Aquecendo-se a proteína com HSO4, por exemplo, é possível destruí-la, permitindo a dosagem de N e sua relação com a quantidade de proteínas.
- Aminoácidos:
Os aminoácidos são constituídos por um carbono central (Cα), que é quiral em 19 aminoácidos, com exceção da glicina, e, portanto, possuem enantiômeros, que é importante na análise cromatográfica. Esse Cα está ligado a um grupamento ácido (ácido carboxílico), um grupamento amina, um átomo de H e um grupo R, que é específico.
Na natureza são encontrados 20 tipos de aminoácidos, sendo que um indivíduo adulto é capaz de produzir 12 deles, que são os aminoácidos naturais. Os outros 8 aminoácidos são provenientes da alimentação, através de alimentos de origem animal, principalmente, como carnes, ovos, leites e derivados, além de leguminosas, que são os aminoácidos essenciais.
Os aminoácidos se ligam entre si através de ligações peptídicas, que são ligações covalentes efetuadas por enzimas específicas, cuja reação culmina na liberação de uma molécula de água, sendo, portanto, uma síntese por desidratação. Nessa reação, a hidroxila (-OH) de um aminoácido ataca nucleofilicamente o N da amina do outro aminoácido. Como processo inverso, as proteases realizam uma reação de hidrólise, regenerando a –OH de um aminoácido e a amina do outro aminoácido, separando-os.
- Função das proteínas:
As proteínas tem função de transporte, estrutural, produção de anticorpos e função catalítica. Ao cortar uma maçã, por exemplo, observa-se que, após um tempo, ela escurece. Isso ocorre porque, ao ser cortada, células da maçã são destruídas, liberando substâncias químicas que, em contato com o oxigênio, são ativadas e, então, ativam enzimas responsáveis pelo escurecimento, processo chamado escurecimento enzimático. O mesmo ocorre quando se coloca banana na geladeira. Para preservar esses alimentos, pode-se colocar ácido cítrico, como gotas de limão, que inibe essa reação, protegendo o alimento, uma vez que o escurecimento enzimático pode provocar alterações de cor e sabor.
Carboidratos:
Os carboidratos também são chamados de açúcares, glicídios, sacarídeos, oses e hidratos de carbono. Os carboidratos são divididos em monossacarídeos, oligossacarídeos ou polissacarídeos. Eles são fonte de energia, reserva de glicogênio, e são importantes para o funcionamento normal do sistema nervoso central.
O glicogênio é a forma de reserva energética animal e de fungos. Geralmente, essa reserva é encontrada no fígado e no músculo. Quando um animal é morto, muitas células continuam vivas e vão morrer posteriormente devido à falta de oxigênio. No músculo, o glicogênio consegue ser utilizado mesmo na ausência de oxigênio, por um processo chamado fermentação, gerando ácido lático, que, em excesso, causa desnaturação de proteínas, devido à mudança de pH, provocando contração muscular, que é o rigor mortis, que, na espécie humana, desfaz após 72 horas. Isso pode ser usado no abatimento do animal. Um animal cansado tem menor reserva de glicogênio, logo, isso altera a consistência da carne, por isso, muitas vezes, é preferível abater um animal estressado.
- Classificação dos carboidratos:
Os monossacarídeos são a forma mais simples dos carboidratos e é a forma absorvida pelo organismo. A estrutura básica dos monossacarídeos é Cn(H2O)n, ou seja, para cada átomo de C tem-se uma molécula de H2O que o acompanha. O n varia de 3 a 7 na natureza, e o nome é dado de acordo com o número de átomos de carbono e o sufixo ose. Nos alimentos, os carboidratos mais encontrados são as hexoses, que são monossacarídeos com 6 carbonos. Algumas hexoses são isômeros, como aldeídos e cetonas, que é o caso da glicose, frutose e galactose, que são hexoses e, portanto, são isômeros, porém são reconhecidas de forma diferente pelo organismo.
A normoglicemia é de 70-99 mg/dL de sangue. Valores abaixo caracterizam hipoglicemiae valores acima caracterizam hiperglicemia, sendo que ambos os casos são preocupantes. O álcool é hipoglicemiante e, portanto, um excesso de álcool no organismo pode diminuir muito os níveis glicêmicos, que pode fazer com que os neurônios parem de funcionar, provocando coma alcoólico.
No organismo, a lactose é quebrada em galactose. A célula não utiliza galactose e, portanto, o organismo transforma a galactose em glicose. Algumas pessoas, por motivo genético, com herança autossômica recessiva (aa), não produz a enzima responsável pela transformação da galactose em glicose, desenvolvendo galactosemia, que é o excesso de galactose no sangue, que passa a ser neurotóxico. Por isso, existem alimentos derivados do leite, que não possuem lactose, destinados a indivíduos com essa doença e outras envolvendo a lactose.
Os dissacarídeos são formados pela união de 2 monossacarídeos, através de uma ligação hemiacetálica, liberando água. O grupo acetal é importante para análise dos alimentos, pois complexa com o Cu. A ligação de uma molécula de frutose e uma molécula de glicose forma a sacarose (C12H22O11), que é um dissacarídeo. Outros exemplos de dissacarídeos são: maltose e lactose (união de glicose com galactose). Normalmente, o intestino libera o suco entérico contendo lactase, que é uma enzima responsável pela quebra da lactose, liberando os monossacarídeos. Algumas pessoas não produzem essa enzima e, portanto, não são capazes de quebrar a lactose, que permanecerá no intestino, fazendo com que as bactérias enterais façam fermentação dessa lactose, que leva à formação de gases, causando diarreia, caracterizando um indivíduo com intolerância à lactose.
Os polissacarídeos são formados pela união de vários monossacarídeos. Os principais polissacarídeos são: amido, celulose e glicogênio. O amido está presente, geralmente, em tubérculos e sementes, ou seja, são encontradas em vegetais como reserva energética, e são bem digeridos pelo organismo, até a produção do monossacarídeo, que é a glicose. A celulose (fibras) também é formada por glicose, porém ela não é bem digerida pelo organismo, mas são importantes por aumentarem o peristaltismo do intestino, por exemplo. O maior consumo de fibras reduz o número de casos de câncer intestinal, pois, por favorecer o trânsito intestinal, as substâncias mutagênicas ingeridas permanecerão por menor tempo em contato com o epitélio intestinal, e as toxinas são mais rapidamente eliminadas.
Pessoas do sexo masculino podem ingerir cerca de 38 g de fibras por dia, enquanto mulheres podem consumir apenas 25 g, uma vez que cálcio e ferro são metais que quelam muito facilmente, inclusive com fibras, logo, as fibras podem reduzir a absorção de cálcio e ferro e, portanto, as mulheres podem ficar anêmicas, principalmente devido à grande perda de ferro mensalmente. 
Lipídios:
A característica mais importante dos lipídios é o seu caráter apolar. Um lipídio simples é formado basicamente por C, H e O. Na alimentação, os lipídios simples de maior destaque são os glicerídeos, que são os óleos e gorduras. Os glicerídeos são ésteres, que são resultados da reação de um álcool com um ácido carboxílico (ácido graxo). No caso dos glicerídeos, o álcool utilizado é o glicerol, que reage com um ácido graxo, liberando água, formando um monoglicerídeo, um diglicerídeo ou um triglicerídeo (glicerol unido a 3 moléculas de ácido graxo), sendo que os triglicerídeos são os mais abundantes na alimentação humana.
O azeite é mais saudável que o óleo de soja, pois os lipídios constituintes são poliinsaturados, o que torna o azeite mais fluido, diminuindo a capacidade de formação de placas de ateroma nos vasos sanguíneos, enquanto no óleo de soja, pelo fato de os lipídios constituintes serem saturados, as moléculas são lineares, aumentando a capacidade de formação de placas de ateroma. Porém, se o azeite for aquecido várias vezes, pode gerar alterações e torções nas moléculas, que pode gerar a gordura trans, que o organismo não é capaz de metabolizar.
- Classificação dos lipídios:
· Lipídeos simples: são lipídios cuja hidrólise resulta na formação de ácido graxo e álcool. Exemplos são as gorduras, que são ésteres de ácidos graxos com glicerol (mono, di e trigliceróis), e as ceras, que são ésteres de ácidos graxos com alcoóis de cadeia longa (ésteres de vitamina A e D);
· Lipídeos compostos: são lipídios cuja hidrólise resulta na formação de ácido graxo, álcool e outro composto. Exemplos são os fosfolipídeos (fosfatidilcolina, fosfatidilserina), os glicolipídeos (cerebrosídeos, gangliosídeos), e as lipoproteínas (apolipoproteínas);
· Lipídeos derivados: são substâncias obtidas por hidrólise de lipídeos simples e compostos, como os esteróis (colesterol, ergosterol), as vitaminas lipossolúveis e os pigmentos.
Os lipídios podem estar associados ao glicerol ou não, chamados de esteróis, como o colesterol, que é à base de hormônios, como os corticoides, testosterona e estrógeno. O colesterol pode ser obtido endogenamente ou exogenamente, através da alimentação, como carne, ovo e leite.
- Funções dos lipídios:
Os lipídios são fonte de energia (9kcal/g) e fonte de ácidos graxos essenciais ao organismo, além de servirem como veículo de vitaminas lipossolúveis. Os lipídios também apresentam funções estruturais, como na formação de fosfolipídeos, que formam a membrana celular, e funções hormonais, na formação de prostaglandinas e tromboxanos, por exemplo. São capazes de aumentar o tempo de digestão e estão relacionados com a textura e consistência dos alimentos, além de estarem associados a pigmentos e aromas. Influenciam a palatabilidade e na transferência de calor.
Minerais:
Os minerais correspondem à fração cinza dos alimentos ou resíduo mineral fixo. Com exceção dos elementos que se unem para formar moléculas orgânicas (C, O, H e N), todos os demais são considerados minerais das células vivas.
- Função dos minerais:
Apresentam função plástica ou estrutural (Ca, P, Mg) e são reguladores do metabolismo, pois participam da regulação do equilíbrio ácido-base dos fluidos inorgânicos (Na, K), do equilíbrio da pressão osmótica (K, Na), e são ativadores de enzimas (Mg, Ca, Mn, Mo). Além disso, são componentes de substâncias importantes ao organismo.
MÉTODOS DE ANÁLISE DOS ALIMENTOS
Legislação:
A análise de alimentos é uma ferramenta importante em todos os ramos da ciência dos alimentos. Para certificar que um alimento produzido por uma grande empresa condiz com as regras e com a legislação, é preciso ter ferramentas para analisar esse alimento, uma vez que, eventualmente, ocorrem fraudes e adulterações, e, até mesmo por isso, muitos novos métodos de análise são criados.
A legislação não é imutável e, inclusive, a sociedade faz parte da evolução na legislação. Atualmente, houve uma mudança na lei que rege a rotulagem dos alimentos, sendo obrigatório, a partir de então, conter no rótulo do alimento os possíveis alérgenos presentes, devido à campanha “põe no rótulo”, permitindo a adequação aos padrões de identidade e qualidade do alimento.
Os órgãos responsáveis pelo controle sanitário de alimentos são o MAPA (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento) e o SNVS (Sistema Nacional de Vigilância Sanitária), que estão ligados ao Ministério da Saúde. No geral, é de competência do MAPA a produção primária, tanto com relação aos produtos de origem vegetal quanto animal, como a fiscalização de lavouras, galpões responsáveis pelo armazenamento das sementes e abatedouros, por exemplo. O SNVS, por sua vez, avalia o produto final, que será comercializado, sendo responsável pela fiscalização de supermercados, serviços de alimentação, entre outros.
Fraudes e adulterações de alimentos são consideradas crimes contra a saúde pública, descrito pelo decreto-lei 2848/1940, do código penal.
O padrão de identidade e qualidade do alimento (PIQ) é um documento que fala sobre a denominação, definição e composição de alimentos, matérias-primas alimentares, alimentos in natura e seu respectivo processamento e aditivos intencionais, fixando requisitosde higiene da cadeia produtiva, normas de envasamento e rotulagem, métodos de amostragem e métodos de análise. É como se fosse a “bula do medicamento”. A organização do PIQ é de competência do MAPA e da ANVISA, havendo, inclusive, períodos de revisão desses documentos. O PIQ dos alimentos pode ser consultado nos sites desses órgãos.
Nutrição, química e bioquímica de alimentos:
A análise de alimentos é importante para a nutrição, química e bioquímica de alimentos, com relação aos nutrientes e sua composição centesimal (existem tabelas contendo a medida caseira, a quantidade de calorias, e a proporção em gramas de cada nutriente presente no alimento), produtos decorrentes de reações bioquímicas, propriedades funcionais, alimentos para fins especiais (atualmente, existem alimentos destinados a crianças e alimentos destinados a idosos, com características especiais) e características que definem padrões de identidade e qualidade.
Toxicologia do alimento:
A análise de alimentos é importante para a toxicologia dos alimentos, com relação aos produtos de degradação, migrantes de embalagens (algumas embalagens podem gerar compostos tóxicos, que contaminam o alimento), resíduos e contaminantes (o fígado, por exemplo, é saudável, porém, dependendo das drogas às quais o animal foi submetido, o fígado pode estar comprometido) e aditivos (como corantes, conservantes e acidulantes).
Tecnologia de alimentos:
A análise de alimentos é importante para a tecnologia dos alimentos, com relação ao controle de qualidade de insumos e matérias-primas, controle de processos e controle do produto final (temperaturas às quais o alimento é submetido, por exemplo).
Microbiologia de alimentos:
A análise de alimentos é importante para microbiologia de alimentos, com relação à avaliação de microorganismos patogênicos, como Listeria, Salmonella, Escherichia coli e Clostridium, avaliação de enterotoxinas (como as produzidas por Staphylococcus aureus), viabilidade de microrganismos benéficos em produtos fermentados (a Yakult é a única empresa que tem alegação de propriedade funcional), controle de processos fermentativos (na análise, faz-se a amostragem e faz-se o crescimento, verificando se a quantidade de UFCs corresponde ao recomendado) e biotecnologia.
Aplicações e propósitos:
A análise de alimento é importante para indústrias de alimentos, órgãos governamentais, universidades, centros de pesquisa e consumidores, com relação ao controle de qualidade, ao suporte na determinação da composição do produto final e rotulagem nutricional obrigatória, ao desenvolvimento de novos produtos, ao estudo de adulterações ou fraudes dos alimentos, à fiscalização de produtos, ao ajuste do preço de produtos em relação ao teor de alguns de seus componentes e às pesquisas. Além disso, a análise de alimentos é importante para as boas relações comerciais e para a saúde pública.
Principais dificuldades em análises de alimentos:
· Natureza diversificada dos alimentos, que são as matrizes;
· A amostra de um mesmo alimento pode ser diferente em função do local onde foi produzido, com relação ao clima, a temperatura e o solo, no caso de vegetais, por exemplo, existindo margens aceitáveis na análise desses alimentos;
· A complexidade dos alimentos, o que leva a problemas de interferências de outros constituintes. Alguns compostos podem interferir na análise, logo, isso deve ser reconhecido;
· A perecibilidadedos alimentos, o que limita o tempo disponível para análise, como é o caso de carnes;
· Grande diversidade de componentes para análise (analitos) e suas faixas de concentração.
Análise de alimentos:
Para a análise de alimentos, primeiramente faz-se a amostragem, de acordo com regras existentes, e depois tal amostra é preparada para a análise laboratorial, que dependerá de cada matriz. Ao ser preparada, a amostra pode passar por reações químicas ou mudanças físicas, caso necessário, e depois sofre separações, permitindo a identificação quantitativa e qualitativa do alimento. Os dados obtidos da identificação são processados e, depois, são avaliados estatisticamente, verificando se o resultado encontrado está de acordo com o que é descrito no PIQ do alimento, comparando o valor encontrado com o valor de referência.
Para a análise de alimentos, assim como para a análise de outros materiais, devem ser feitas medições, como massa, volume, absorção de radiação nas faixas ultravioleta, visível e infravermelho, em comprimento de onda determinado e específico, etc.
Para a seleção de métodos de análise, devem-se levar em consideração: os objetivos da análise; a natureza e concentração do componente analisado (analito), uma vez que os métodos convencionais permitem a análise de analitos com maiores concentrações, enquanto os métodos instrumentais permitem a análise de analitos com menores concentrações; a composição do produto (matriz), verificando a presença de possíveis interferentes, que poderiam levar a um resultado falso-positivo ou falso-negativo; as características de desempenho requeridas, como linearidade, sensibilidade, seletividade, exatidão, precisão, limite de detecção, limite de quantificação e robustez, que são parâmetros que devem ser observados para que o método seja validado, ou seja, reconhecido como funcional; e os recursos, como o tempo de análise, os custos e a infraestrutura necessária para a análise.
Tipos de métodos:
· Métodos convencionais: são mais simples e utilizam equipamentos de menor custo, como balança, estufa e mufla. Por outro lado, possuem menor sensibilidade, exatidão, seletividade e precisão, e os resultados são demorados. Envolvem medições diretas. Exemplos: gravimetria e volumetria.
· Métodos instrumentais: são mais complexos e utilizam equipamentos mais sofisticados, logo, de maior custo, e que envolvem mão de obra especializada para sua operação. Porém, oferecem resultados com maior rapidez, sensibilidade, seletividade, exatidão e precisão. Muitas vezes, os analitos são medidos por meio de curvas de calibração. Exemplos: cromatografia e espectrofotometria.
· Métodos normalizados: método validado e reconhecido interlaboratorialmente (vários laboratórios o realizaram, em condições diferentes, e obtiveram o mesmo resultado) e internacionalmente. Esses métodos estão contidos em documentos da AOAC
· Métodos não-normalizados: não é validado em processos interlaboratoriais, ou seja, são métodos intralaboratoriais, os quais apenas um laboratório, que é aquele que desenvolveu o método, consegue realizá-lo.
Validação de métodos:
Validar um método é comprovar, por exame e evidência objetiva, que os requisitos para uma aplicação específica pretendida foram atendidos. Permite conhecer o potencial aplicativo e limitações de um método, visando decidir sobre sua adequação para uso (fitness for purpose), ou seja, se ele realmente é útil para objetivo pelo qual ele foi criado.
Parâmetros de desempenho:
As características ou parâmetros de desempenho que devem ser observados para a validação de um método, tornando-o referência, são: linearidade, seletividade, sensibilidade, exatidão, precisão, limite de detecção (LD), limite de quantificação (LQ) e robustez. Todos esses parâmetros devem estar em harmonia e indicam que um método é eficaz no seu propósito, ou seja, são adequados ao uso (fitness purpose).
· Linearidade: está relacionada à proporcionalidade. Quando se trabalha com linearidade, constrói-se uma curva de calibração, com várias concentrações, e, na análise, a quantidade encontrada, como o valor de absorbância, por exemplo, corresponde a uma proporção, dentro de uma linearidade. Assim, a linearidade é a habilidade de um método produzir resultados proporcionais à concentração do analito na amostra, em uma dada faixa de concentração. Para isso, deve-se selecionar uma faixa de trabalho (faixa linear), que é uma faixa de concentração do analito, ao longo da qual o método fornece resultados proporcionais à concentração do analito.
· Sensibilidade: é um parâmetro que demonstra a variação da resposta em função da concentração do analito,expresso pela inclinação da curva obtida por regressão linear. Logo, a sensibilidade é o quanto a linearidade é alterada em função de pequenas oscilações na concentração do analito.
· Seletividade: é a habilidade de um método em determinar o analito, acuradamente, na presença de interferentes (ou outros componentes de comportamento similar), ou seja, é a capacidade de um método em eliminar a ação de interferentes.
· Exatidão: é a proximidade de concordância entre o valor médio obtido de um conjunto de resultados com o valor de referência aceito.
· Precisão: é a proximidade de concordância entre resultados independentes obtidos sob as mesmas condições. Um método com boa exatidão e precisão, tem boa acurácia, que é importante para a validação de um método.
· Limite de detecção (LD): menor concentração do analito que pode ser detectada (distinguida do zero), mas não necessariamente quantificada.
· Limite de quantificação (LQ): menor concentração do analito que pode ser determinada com um nível aceitável de precisão e exatidão.
· Robustez: susceptibilidade de um método de ensaio a pequenos desvios feitos nas condições experimentais descritas no procedimento. Um método com boa robustez é aquele que, mesmo mudando-se alguns fatores, como temperatura, por exemplo, consegue-se o mesmo resultado.
Requisitos de direção e requisitos técnicos:
Para os requisitos de direção e os requisitos técnicos, têm-se normas padrões, como a ISO 17025, que devem ser seguidas para um laboratório ser credenciado.
Como requisitos técnicos, têm-se: normas com relação à organização, sistemas de gestão, auditorias internas, análise crítica de pedidos, propostas e contratos, aquisição de serviços e suprimentos, subcontratação, controle de trabalhos não conformes, com melhorias e ação corretiva e preventiva para tais, análises críticas pela direção, controle de documentos e de registros e atendimento ao cliente.
Como requisitos técnicos, têm-se: acomodações e condições ambientais, equipamentos, amostragem, manuseio de itens de ensaio, pessoal, padrões e materiais de referência, apresentação dos resultados, rastreabilidade, métodos de ensaio e validação e garantia da qualidade.
AMOSTRAGEM E PREPARO DE AMOSTRAS PARA ANÁLISES DE ALIMENTO
Amostragem:
A amostragem, diferentemente do censo, não trabalha com todo o n, apenas uma parte, que é definida como amostra. A principal vantagem quando se trabalha com amostragem é o aumento da velocidade na caracterização, sendo uma forma mais prática. Também é vantajoso quando se tem uma grande população, o custo é reduzido, a necessidade de pessoal é menor e minimiza perdas por medidas destrutivas. A principal desvantagem é que proporciona apenas uma estimativa da informação.
O processo de amostragem deve ser planejado, e o próprio PIQ do alimento indica qual o melhor plano de amostragem a ser seguido. O plano de amostragem é o procedimento predeterminado para seleção, retirada, preservação, transporte e preparação de porções a serem removidas de um lote como amostras representativas. Como a porção tomada para análise é pequena em relação à totalidade do material é importante considerar a finalidade da inspeção (controle de qualidade, aceitação ou rejeição, verificação de uniformidade, etc.), a natureza da população (tamanho, divisão em sublotes, a granel ou embalado, etc.), natureza do produto (homogeneidade, história prévia, custo, etc.) e natureza do método (destrutivo ou não destrutivo, custos, etc.).
Tipos de amostragem:
Basicamente, existem 2 tipos de amostragem: amostragem probabilística e amostragem não probabilística. A amostragem probabilística é aquela em que é possível calcular a probabilidade, pois o valor de n (população total) é conhecido e, assim, é possível determinar a fração da amostra correspondente ao total. Na amostragem probabilística, cada elemento da população tem uma probabilidade conhecida de ser incluído na amostra e a incerteza da amostragem pode ser calculada. Além disso, ela fornece as bases estatísticas para se obter amostras representativas, diferentemente da amostragem não probabilística, na qual não se tem uma amostra representativa da população, pois isso não é possível. A amostragem mais utilizada para os métodos de análise é a amostragem probabilística.
Amostragem probabilística:
· Amostragem aleatória simples: nesse tipo de amostragem probabilística, pressupõe-se que existe homogeneidade. Requer que o número de unidades da população (n) seja conhecido, e todas as unidades da população têm a mesma probabilidade de serem selecionadas (1/n), já que se considera a homogeneidade.
· Amostragem aleatória estratificada: esse tipo de amostragem é adotado quando não se tem homogeneidade na população, mas ela possui características que permitem a criação de subgrupos, sendo que cada subgrupo é o mais homogêneo possível e os subgrupos diferem uns dos outros o máximo possível. Assim, é uma amostragem fiel à estratificação existente na população. Amostras aleatórias são tomadas de cada subgrupo e convém que a seleção aleatória das unidades leve em consideração as divisões, para que as unidades da amostra sejam proporcionais ao número de unidades dos subgrupos. A amostra é representativa, pois nenhuma parte da população é excluída. Uma amostragem simples, neste caso, seria menos representativa.
· Amostragem sistemática: utilizada quando se tem a possibilidade de amostrar em uma sequência lógica. Assim, toda n-ésima unidade após a primeira também é selecionada, segundo critérios estabelecidos pelo amostrador. Para essa amostragem, o tamanho da população não precisa ser conhecido, mas as unidades precisam estar ordenadas segundo algum critério, ou seja, devem ser distribuídas uniformemente ao longo do tempo ou do espaço, como em uma linha de produção.
Amostragem não probabilística:
A amostragem probabilística pode ser restrita aos elementos que se tem acesso, como estudos com drogados, voluntários em testes de vacinas ou de aceitação de novos produtos, pode ser uma amostragem por conveniência, ou seja, quando a facilidade da amostragem é o fator chave, ou pode ser uma amostragem a juízo, quando o amostrador usa da intuição ou conhecimento para escolher a amostra.
A amostragem probabilística não é o tipo de amostragem de escolha para a análise, pois, muitas vezes, prejudica a veracidade do resultado, porém, algumas vezes, é a única opção de amostragem, de acordo com o que se deseja determinar.
Processo de amostragem:
No processo de amostragem, tem-se um lote do qual são retiradas algumas amostras (incrementos). Essa amostra é chamada amostra bruta, logo, amostra bruta é a quantidade de unidades coletadas do total. No laboratório, essa amostra bruta é homogeneizada e reduzida a um tamanho adequado ao trabalho do laboratório, formando uma amostra de laboratório. Após isso, é obtida a amostra para análise, a partir da homogeneização, tomada de alíquotas e tratamento da amostra de laboratório.
Amostra bruta:
A amostra bruta deve ser uma réplica, em ponto reduzido, do universo considerado. Para amostras sólidas (heterogêneas), tais devem ser tomadas em vários pontos ou de vários recipientes do lote, após serem misturadas, agitadas ou moídas para homogeneização. Para amostras líquidas e pastosas (homogêneas), tais devem ser coletadas em incrementos com mesmo volume, da superfície, do meio e do fundo do recipiente, após homogeneização.
A quantidade coletada da amostra bruta deve ser suficiente para realização de todas as determinações desejadas, após homogeneização e redução, levando-se em consideração a variabilidade original dos dados, a precisão requerida no trabalho, o tempo disponível e o custo da amostragem.
Quando feita para a fiscalização, a coleta da amostra bruta é feita em triplicata, ou seja, deve-se coletar 3 amostras. Uma amostra é deixada em poder do detentor ou depositário do produto para eventual contestação (contraprova), e duas amostras vão para o laboratório para análise (prova) e perícia desempatadora (testemunha), se necessário. Para amostras perecíveis a coletaé de amostra única.
Para coletar amostras brutas para análises não fiscais de material a granel ou em caixas, latas ou outros recipientes, por exemplo, em caso de embalagens únicas ou pequenos lotes, todo o material pode ser tomado como amostra bruta. Para lotes maiores, a amostragem deve compreender 10 a 20% do número de embalagens ou de 5 a 10% do peso total do alimento. Para lotes muito grandes, toma-se a raiz quadrada do número de unidades do lote, sendo n = número de unidades (sacos, latas, caixas, etc.) coletados como amostra bruta, N = população (número total de sacos, latas, caixas, etc.) e c = fator de correção, que está relacionado à natureza do material com relação à homogeneidade da amostra (c1 para heterogênea), que é tabelado.
No PIQ do alimento também existem planos de amostragem recomendados. Segundo a normativa, o Art. 19 diz que a amostragem deve realizar-se de acordo com a Norma do Codex Alimentarius. Os planos de amostragem recomendados pelo Codex Alimentarius são: série ISO 2859 – Procedimentos para amostragem por atributos (adaptado do Military Standard – 105D), série ISO 3951 - Procedimentos para amostragem por variáveis, e plano de duas e três classes da ICSMF (International Commission on Microbiological Specifications for Foods). A inspeção por atributos foi adaptada para NBR 5426:1985 e NBR 5427:1985. Ela se baseia em classificações, como conforme-não conforme, defeituoso-não defeituoso, e segue distribuições de variáveis aleatórias discretas (como Poisson). Geralmente é utilizada para exames visuais, principalmente de embalagens. Requer maior número de amostras do que os planos por variáveis. Depende do plano de amostragem (simples ou duplo, sendo que no duplo tem-se uma maior exigência), do regime de inspeção (normal, severo, quando o alimento é mais perecível, logo, deve-se acelerar o processo, ou atenuado), do nível de inspeção, que fixa a relação entre o tamanho do lote e o tamanho da amostra (S1 a S4, para pequenas amostras, e I a III, para amostras maiores). O nível de qualidade aceitável (NQA) depende do nível de inspeção.
Amostra de laboratório:
Alimentos secos:
· Redução manual ou quarteamento: a amostra é colocada sobre uma superfície plana, como uma folha de papel e, em seguida, a amostra é homogeneizada e espalhada, formando um quadrado. O quadrado de amostra é dividido em 4 quadrados menores. A amostra contida em duas partes opostas é descartada e as outras duas partes restantes são reunidas para nova divisão, até se obter a quantidade desejada. Depois a amostra é preparada, moída e tamisada, formando uma espécie de farinha com partículas do mesmo tamanho.
· Redução com amostrador tipo Riffle: a amostra é dividida em canaletas alternadas, sendo coletada em duas caixas, em porções iguais. O material de uma das caixas é reservado e o outro descartado. O processo é repetido até se obter uma quantidade adequada de amostra.
· Redução com amostrador tipo Boerner: a amostra é colocada em um funil e cai pelas laterais de um cone. Na base do cone existem 3 aberturas pelas quais a amostra cai num outro cone com 36 canais separados, que alternadamente, despejam a amostra em duas caixas, em quantidades iguais. O material de uma das caixas é reservado e o outro descartado. O processo é repetido até se obter uma quantidade adequada de amostra.
· Redução com amostrador tipo Gamet: utiliza-se de força centrífuga para misturar e espalhar a amostra sobre a superfície divisora. A amostra é conduzida da moega para um compartimento em forma de taça que, acionado por um motor elétrico e girando à velocidade constante, joga o produto em um compartimento circular fechado. Este compartimento é dividido em dois setores, ligados a bicas individuais, proporcionando a divisão da amostra original em partes iguais. O material de uma das caixas é reservado e o outro descartado. O processo é repetido até se obter uma quantidade adequada de amostra.
Outros alimentos:
· Alimentos líquidos: são homogeneizados por agitação, inversão ou trocas repetidas de recipientes. As porções são retiradas de diferentes partes do recipiente (do fundo, do meio e de cima) e misturadas. Líquidos gaseificados são agitados para eliminação do gás.
· Alimentos semi-sólidos (chocolate, queijos duros): são ralados e misturados ou quarteados.
· Alimentos úmidos (carnes, vegetais): são picados ou moídos e misturados ou quarteados.
· Alimentos pastosos (pudins, molhos) ou líquidos contendo sólidos (compotas, enlatados): são picados em liquidificador (cuidado com separação de fases em emulsões como molhos).
· Alimentos com emulsão (manteiga, margarina): são aquecidos a 35 °C para posterior homogeneização.
· Frutas: as frutas grandes são cortadas em sentido longitudinal e transversal, de modo a repartir em 4 partes iguais. Duas partes opostas são descartadas e as outras são juntadas e homogeneizadas em liquidificador. As frutas pequenas são homogeneizadas inteiras no liquidificador.
Amostra para análise:
Desintegração:
· Mecânica: moagem em moinhos tipo Wiley para alimentos secos e em moedores, liquidificadores ou processadores para alimentos úmidos (20 a 40 mesh);
· Química: dispersão e solubilização de componentes dos alimentos (piridina, detergentes, etc.);
· Enzimática: celulases para amostras vegetais e proteases para solubilizar proteínas em vários alimentos.
Preservação:
· Inativação enzimática: branqueamento (choque térmico, desnaturando proteínas, por exemplo), secagem, refrigeração/congelamento;
· Diminuição das mudanças lipídicas e do controle do ataque oxidativo: tecidos resfriados após a coleta e congelados para a estocagem, material dessecado estocado sob nitrogênio líquido ou dissolvido em éter de petróleo, adição de agentes antioxidantes, abrigo da luz;
· Controle do ataque microbiológico: congelamento, secagem, uso de conservantes.
Principais problemas:
· Obtenção de alíquotas representativas;
· Perda de material;
· Remoção de materiais contaminantes da amostra sem remoção dos constituintes da mesma;
· Modificações enzimáticas antes e durante a rota analítica;
· Mudança na composição durante a moagem, como perda de componentes instáveis;
· Contaminação.
DETERMINAÇÃO DE UMIDADE NOS ALIMENTOS
Água:
Um dos componentes mais abundantes dos seres vivos é a água, sendo que a quantidade varia entre eles. Os seres humanos, por exemplo, são constituídos por cerca de 65% de água, enquanto sementes apresentam um teor muito menor de água, sendo constituídas por cerca de 10% de água, apenas. Para os vegetais, é interessante as sementes apresentarem menor teor de água, pois o metabolismo será reduzido, permitindo que sua reserva energética seja consumida numa velocidade menor e, consequentemente, entram em estado de dormência, característico da fase embrionária de semente, diferentemente do que ocorre nos adultos. Nos próprios tecidos dos organismos, a forma como a água interage com as células varia.
Atividade de água:
A atividade de água (Aa ou Aw) é a água que está livre, estando disponível para ser utilizada por organismos decompositores, como as bactérias. Por isso, o alimento é perecível quando ele apresenta uma maior Aw.
Imaginando-se um recipiente fechado contendo água, esta vai evaporar até que se atinja um equilíbrio, em termos de mudança de estado físico. Neste momento, tem-se a máxima Aw possível (P0), representando o máximo de água livre que é possível obter a partir de água pura, nesse estado de transição. Num recipiente contendo água e açúcar, por exemplo, a água também volatiliza, porém, a presença do alimento impede que parte da água seja evaporada, devido a interações da mesma com o alimento (P). Dividindo-se P por P0, tem-se a atividade de água, que varia de 0 a 1. Multiplicando-se esse valor por 100, tem-se a umidade relativa do alimento.
Umidade nos alimentos:
O conteúdo de água de um alimento é expresso pelo valor obtido na determinação da água total contida no alimento. Num mesmo alimento, existem moléculas de água com propriedades e distribuição diferentes. A águaestá distribuída de forma diferente no alimento. A água que está fortemente ligada às macromoléculas, como na superfície de proteínas, por exemplo, está menos disponível, inclusive para ser detectada.
Formas que a água se encontra nos alimentos:
Água combinada ou de monocamada:
A água combinada ou de monocamada monocamada é aquela que apresenta forte associação com o soluto, mobilidade reduzida e se constitui de uma monocamada ou poucas camadas de moléculas de água. Representa uma ínfima parte da umidade no alimento. Ela pode ser adsorvida ou água de hiradatação.
· Água adsorvida: presente na superfície de macromoléculas como amido, pectina, celulose e proteínas por forças de Van der Waals e ligações de hidrogênio, gerando atividade de água de 0,3 a 0,8.
· Água de hidratação ou ligada: ligada covalentemente com outras substâncias do alimento. Não é congelável a -40°C, não é utilizável como solvente para outros solutos ou para a realização de reações químicas e enzimáticas, não permite o desenvolvimento de microrganismo e não é eliminada na maioria dos métodos de determinação de umidade.
Água livre ou de multicamadas:
A água livre é a água que está disponível, permitindo o crescimento de microorganismos e reações químicas, pois interage de forma fraca com os constituintes não aquosos do alimento, sendo possível detectar muito facilmente. É a principal fração da umidade nos alimentos, e determina a atividade de água (Aa) do alimento, que corresponde à relação entre a pressão de vapor do alimento e a pressão da água pura, na mesma temperatura. A água livre gera uma atividade de água acima de 0,8.
Importância da umidade nos alimentos:
A umidade está relacionada com a estabilidade, a qualidade e a composição dos alimentos, afetando: estocagem, pois alimentos com alta umidade, se estocados, deterioram mais rapidamente que aqueles com baixa umidade; embalagem, pois alguns tipos de deterioração podem acontecer em determinadas embalagens se o alimento apresentar umidade excessiva; e processamento, pois o teor de umidade afeta o processamento de vários produtos.
Determinação da umidade nos alimentos:
A determinação da umidade em alimentos subsidia tomada de decisões em: processamento de alimentos; verificação de padrões de identidade e qualidade; relações comerciais; avaliação e comparação do valor nutricional de diferentes produtos; pesquisas.
Métodos para a determinação de umidade nos alimentos:
A metodologia para determinar a quantidade de água num alimento terá um valor muito mais fiel com relação à água livre, podendo-se ter erros na mensuração da água que está fortemente ligada. Por isso, tem-se preferido métodos que superestimam o valor da umidade àqueles que a água é negligenciada ou removida de forma incompleta, como os métodos de secagem, uma vez que haverá uma quantidade de água que é dificilmente removida, por estar fortemente associada ao alimento.
A água medida depende do tipo de método empregado, e somente a água livre é medida com certeza em todos os métodos, que corresponde a cerca de 80% da água contida no alimento, logo, medindo-se a água livre, tem-se uma proximidade do valor total real de água presente no alimento.
Principais dificuldades:
· Separação incompleta da água do produto, mesmo porque a quantidade de água está intimamente associada com o analito;
· Decomposição do produto, com formação de água além da original. Aquecendo-se muito o alimento, é possível destruir algumas ligações covalentes entre a água e o alimento, liberando água, ocasionando um resultado falso-positivo;
· Perda de compostos voláteis de alimento, que são computados como peso em água, como alguns alcoóis, por exemplo.
Cuidados na manipulação de amostras:
· Deve-se evitar exposição ao ar, em função da perda ou ganho de umidade, que alterariam o resultado;
· Minimizar o aquecimento durante o preparo. O simples ato de moer, por exemplo, se ocorrer muito rápido ou deixar por muito tempo, pode ocorrer aquecimento e, consequentemente, perda de água, dando um resultado falso-negativo na análise;
· Reduzir o headspace (espaço livre) da embalagem, que também poderia resultar em perda de água do alimento, por equilíbrio.
Tipos de métodos:
Os métodos de determinação de umidade são divididos em dois grupos distintos: métodos diretos e métodos indiretos.
· Métodos diretos: determina a água diretamente, a qual é removida e quantificada, levando-se em consideração os princípios físicos e físico-químicos. Exemplos: métodos gravimétricos (secagem), destilação azeotrópica, titulação de Karl-Fischer, cromatografia gasosa e refratometria.
· Métodos indiretos: nesses métodos, a água não é removida, sendo quantificada por parâmetros que se modificam em função do teor de água. Exemplos: condutividade e espectroscopia (quantidade de água de acordo com a absorbância no infravermelho, e ressonância magnética nuclear).
Os métodos de determinação da quantidade de água do alimento também podem ser divididos em grupos estratégicos, de acordo com o tipo de análise. Assim, têm-se os métodos de secagem, destilação azotrópica, químicos (ou titulação) e físicos.
· Métodos de secagem: para os métodos de secagem, podem-se utilizar estufas (varia de 100 a 105°C), radiação infravermelha (lâmpada que emite calor, que é conduzido pelo material), fornos microondas e dessecadores (contém substâncias dessecantes, como a sílica).
· Destilação azeotrópica: utiliza-se tolueno ou xileno, que são menos densos que a água, ou tetracloroetileno, que é mais denso que a água, que são substâncias tóxicas.
· Químicos (ou titulação): método de Karl Fischer.
· Físicos: índice de refração, densidade, espectroscopia e condutividade elétrica.
Secagem em estufa:
É o método mais utilizado em alimentos, normalizado (validado interlaboratorialmente) pela AOAC para diversos produtos, referido como método de determinação de voláteis à temperatura adotada, pois não é somente água que é liberada com o aumento da temperatura, mas também alguns compostos voláteis. Um exemplo é a determinação de voláteis a 105 °C. Permite a determinação de sólidos totais, que é o que resta após a retirada dos compostos voláteis. É um método que baseia-se na remoção da água por aquecimento. 
As estufas podem ser: comuns, que tem a vantagem de serem de mais fácil operação, mas podem gerar algum resíduo e o tempo de análise é mais longo; comuns com ventilação, que apresenta maior velocidade de evaporação; ou a vácuo, que tem custo mais elevado, mas permite temperaturas mais baixas para remoção da água, não alterando a estrutura do alimento, e a velocidade de remoção da água é maior, tendo-se um tempo de análise mais curto.
A amostra é colocada em cadinhos ou cápsulas para ser submetida à secagem em estufa. Esses recipientes podem ser de porcelana, alumínio, vidro, platina ou quartzo. O recipiente de porcelana é resistente à temperatura e tem baixo custo, porém, com o passar do tempo, ele cria alguns poros, que podem reter material, contaminando a amostra. O recipiente de alumínio proporciona maior velocidade de evaporação. O melhor material é a platina, que é um material inerte, mas apresenta custo elevado. Além dos cadinhos e cápsulas, a amostra também pode ser colocada em pesa-filtro ou placa de Petri.
A quantidade de amostra utilizada varia de 2 a 10 g, dependendo do conteúdo de água, sendo que amostras de materiais mais secos são maiores, para ter uma quantidade água mais fácil de ser medida.
O tempo de secagem varia de 6 a 18 h, geralmente até peso constante (diferença entre pesagens não maior que 0,5 mg). Assim, no decorrer da secagem, retira-se uma quantidade da amostra, pesando-a, até o peso se manter constante.
A temperatura de secagem varia de 70 a 155 °C, dependendo do tipo de estufa.
A secagem em estufa tem a vantagem de ser um método no qual se utiliza equipamentos simples e baratos, porém, a exatidão e a precisão são influenciadas por fatores como: umidade relativa ambiente; tempo de exposição da amostra ao ambiente; exatidão da balança; estabilização da balança; tamanho das partículase espessura da amostra, por isso deve-se pulverizar a amostra, para se ter uma maior superfície de contato e exposição; temperatura da estufa; vácuo na estufa; quantidade e posição das amostras na estufa; tempo de secagem; forma, tamanho e material do recipiente utilizado; eficiência do dessecador; perdas de amostras finas; volatilização e decomposição da amostra; formação de crosta seca na superfície da amostra.
Procedimento de determinação de voláteis a 105°C – umidade e sólidos totais:
Primeiramente, a cápsula é identificada e colocada na estufa a 100-105 °C para um pré-tratamento, deixando-a em aquecimento por 1 hora. Após isso, a cápsula é colocada em um dessecador para que seja resfriada, por 30 minutos, sendo pesada de tempos em tempos, até que se tenha uma massa constante (Mcápsula), indicando que a cápsula está seca, para que a água da cápsula não interfira na análise da amostra. Depois disso, a amostra é colocada na cápsula seca, e esse sistema é pesado, tendo-se a massa inicial da amostra (Mamostra). Então, a cápsula com a amostra é colocada na estufa na temperatura de 100-105 °C, por 3 horas. Após este tempo, faz-se a primeira pesagem e, depois, a amostra é pesada de hora em hora, até que a massa se mantenha constante, indicando que toda a água possível foi volatilizada. A cápsula com a amostra é, então, colocada no dessecador para resfriamento, por 30 minutos, depois é pesada, tendo-se a massa final (Mfinal).
Daí, então, tem-se:
A massa restante da amostra é a massa dos sólidos totais.
Secagem por radiação IV:
É um método não normalizado pela AOAC, até mesmo porque os equipamentos variam muito. Também se baseia na remoção da água por aquecimento, semelhante à secagem em estufa. O equipamento é simples e barato, e consiste numa lâmpada de radiação infravermelha, com 250 a 500 watts, cujo filamento atinge uma temperatura de 700 °C. O alimento absorve o calor e, então, a água é eliminada. O equipamento possui uma balança embutida que faz a leitura direta do conteúdo de umidade, por diferença de peso, permitindo-se a observação da variação do peso, em função da perda de voláteis, em tempo real. A quantidade de amostra varia entre 2,5 a 10 g, dependendo do conteúdo de água. A análise é rápida, pois o calor penetra dentro da amostra, demorando cerca de alguns minutos, porém só é possível fazer uma análise de cada vez, sendo que na estufa é permitida a análise de várias amostras por vez, logo, o processo é demorado. A temperatura da amostra fica em torno de 60 a 70 °C.
A quantidade de amostra varia entre 2,5 a 10 g, dependendo do conteúdo de água. A exatidão e precisão são influenciadas por fatores como: distância entre a lâmpada e a amostra (que varia entre algumas marcas desses equipamentos), para evitar decomposição, que deve ser de aproximadamente 10 cm; espessura da camada de amostra, que deve estar entre 10 e 15 mm, para que o calor seja bem distribuído por condução; ajuste da potência do equipamento; e estabilização do equipamento.
Secagem em forno de microondas:
É um método normalizado pela AOAC para alguns produtos, como queijos e carnes, e também se baseia na remoção da água por aquecimento. O equipamento é simples e barato, e já existem fornos analíticos, com balanças e microcomputadores acoplados, que fornecem informações importantes e gráficos.
Na amostra úmida, quando exposta à radiação de microondas, as moléculas com cargas dipolares, como a água, giram na tentativa de alinhar seus dipolos. A fricção resultante cria calor, que é transferido para as moléculas vizinhas. O aquecimento é mais rápido e seletivo para áreas de maior umidade. O calor é distribuído de forma uniforme na superfície e na parte interna do alimento, com evaporação da água sem formação de crosta na superfície, que é um problema em caso de secagem em estufa, pois funciona como um isolante, impedindo o aquecimento.
Em alguns casos, pode-se adicionar, à amostra, cloreto de sódio, para evitar que a amostra seja projetada para fora do cadinho. A energia utilizada e tempo de secagem podem ser ajustados para cada tipo de produto, evitando superaquecimento.
Secagem em dessecadores:
Baseia-se no fato de que o alimento perde água para uma substância desidratante, até que se estabeleça uma atmosfera de equilíbrio. A amostra é colocada em um dessecador, sob vácuo e com substâncias desidratantes, como sílica, perclorato de magnésio, cloreto de cálcio anidro, ácido sulfúrico concentrado e pentóxido de fósforo (mais eficiente).
A secagem em dessecador é muito lenta à temperatura ambiente, podendo levar meses. A temperatura em torno de 50 °C fornece resultados mais satisfatórios. A secagem em dessecador é utilizada na avaliação da vida de prateleira (shelf-life), com relação ao tempo de estabilidade do alimento na prateleira, e com relação à umidade, e determinação de isotermas.
Destilação azeotrópica:
É também chamado de método de Bidwell-Sterling, e existe há mais de 70 anos, mas não é muito utilizado, porque trabalha com algumas substâncias tócxicas. Apesar de ter sido originalmente desenvolvido como um método rápido, não se adaptada para análises de rotina. Normalizado pela AOAC para alguns produtos, como pimentas, queijos e rações.
Baseia-se na propriedade de azeotropia, levando-se em consideração que a água, quando misturada com certos solventes, forma uma mistura que tem ponto de ebulição (PE) constante e menor que os dos dois solventes separados. Isso pode ser útil quando se deseja determinar a quantidade de água, porém o alimento não resiste a altas temperaturas.
Para esse método, utilizam-se solventes que devem ser imiscíveis com água, terem PE maior que o da água e densidade diferente da água, como tolueno (PE = 110 °C), que forma uma mistura com água com PE = 80 °C. O solvente é escolhido de acordo com as características do alimento em análise.
A mistura evapora (água + solvente), condensa-se e goteja, separando-se a água e o solvente por diferença de densidade, de modo que, ao gotejar, a água fica retida e o solvente consegue voltar e recircular. Quando o volume não variar mais, isso indica que a quantidade de água já foi evaporada e condensada, logo, a leitura é feita diretamente, através do volume de água no tubo.
Vantagens:
· Protege a amostra contra oxidação pelo ar, já que se tem um sistema fechado, e diminui as chances de decomposição causada pelas altas temperaturas na secagem direta;
· Utilizada em grãos e condimentos, que possuem muita matéria volátil.
Desvantagens:
· Exatidão relativamente baixa do tubo coletor, pois a estabilidade do material pode variar com aquecimento ao longo do tempo de uso;
· Dificuldade na leitura do menisco;
· Aderência de gotas de água no vidro;
· Procedimentos para preparo do equipamento;
· Solubilidade da água no solvente de destilação, que deve ser mínima;
· Evaporação incompleta da água;
· Destilação de produtos solúveis em água (com ponto de ebulição menor que o da água);
· Alguns solventes são inflamáveis e tóxicos.
Titulação:
Utiliza-se o método titulométrico de Karl Fischer, no qual se emprega um reagente de mesmo nome, composto por iodo, dióxido de enxofre, piridina (que protege o sistema, prevenindo perdas do dióxido de enxofre) e um solvente (que pode ser metanol), como titulante, e solução metanólica da amostra, como titulado. O reagente de Karl-Fisher deve ser previamente padronizado com água, para evitar resultados falso-positivos. O metanol dissolve a amostra e retira a água de suas ligações com o alimento. O metanol é pré-titulado com o reagente de Karl-Fisher, antes da adição da amostra ou da água para padronização, para eliminar a interferência da água contida no solvente. O iodo funciona como indicador final. Baseia-se na reação que envolve a redução do iodo pelo dióxido de enxofre na presença de água:
O I2 é reduzido a HI na presença de água. Quando toda água for consumida, a reação cessa e a cor da solução passa de amarelo canário para amarelo escuro, com um ponto final em amarelo marrom, característico do excesso de iodo. Opção de uso do indicadorazul de metileno, que muda a coloração de azul para verde.
É aplicado para amostras com baixo teor de umidade e ricas em açúcares. Normalizado pela AOAC para alguns produtos, como óleos, balas e chocolates.
Vantagens:
· Rapidez;
· Sensibilidade;
· Evita a oxidação lipídica;
· Determina a água total, ou seja, tanto a água livre quando a combinada, uma vez que a água participa como reagente. Se adicionar dioxano à amostra, líquido miscível com a água livre, é possível titular esse extrato e determinar a água livre. Assim, obtêm-se água ligada por diferença.
Desvantagens:
· Interferência de compostos como ácido ascórbico, que consome iodo, dando resultado falso-positivo, aldeídos e cetonas, que reagem com metanol produzindo água, e óxidos ácidos e sais de oxiácidos, que formam água na presença dos reagentes de Karl Fischer;
· Necessita destreza do analista;
· Toxicidade da piridina e do metanol;
· Conservação da amostra e do reagente da umidade atmosférica, durante todo o processo;
· Custo dos reagentes e equipamentos.
Métodos físicos:
Como métodos físicos de determinação de umidade no alimento, tem-se: absorção de radiação infravermelha, Ressonância magnética nuclear, índice de refração, densidade, crioscopia, condutividade elétrica e constante dielétrica.
Espectroscopia no IV próximo:
É um método não destrutivo, no qual o equipamento baseia-se na emissão de luz infravermelha na amostra, que é refletida e medida por detectores. Assim, através da curva de calibração, é possível determinar a quantidade de água presente na amostra.
Ressonância magnética nuclear:
É um método que utiliza um equipamento caro e sofisticado, e baseia-se no movimento de rotação do spin do elétron. Tem como vantagem a rapidez do processo, que dura em torno de 30 segundos, além de ser um método não destrutivo, preciso e o preparo da amostra ser mínimo. A RNM é independente do tamanho da partícula, da compactação, da temperatura, entre outros fatores.
Índice de refração:
É um método simples e rápido, porém pouco preciso. O equipamento utilizado é o refratômetro, que é capaz de medir o desvio da luz (refração), associando-o à quantidade de água. Pode ser utilizado, por exemplo, para análise de mel, que deve ter um teor máximo de 20% água.
Densidade:
É um método simples, rápido e barato, mas pouco preciso, pois apresenta grande margem de erro.
Crioscopia:
É um método que determina o ponto de congelamento, relacionando-o com a quantidade de água. Pode ser utilizado, por exemplo, para análise de leite, que deve ter ponto de congelamento entre -0,512 a -0,530 °C.
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