FIBRAS 04/04/2015. Fibras Alimentares. Fibras Alimentares. Principais Propriedades das Fibras Solúveis. Fibras Alimentares

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1 Fibras Alimentares FIBRAS Definição: Todos os polissacarídeos vegetais da dieta mais a lignina, que não são hidrolizadas pelas enzimas do trato digestivo. Constituem o material que forma a parede celular e as substâncias secretadas pelo vegetal. Profa. Nádia Fátima Gibrim Fibras Alimentares Classificação: Fibras solúveis formam gel em contato com a água, como as pectinas, gomas mucilagens e algumas hemiceluloses. Fibras insolúveis formam com a água misturas de baixa viscosidade. Tais como a celulose, hemicelulose e lignina. (Spiller R C, 1994). (Eastwood M A, 1983) Principais Propriedades das Fibras Solúveis Absorvem água Retardam o esvaziamento gástrico Reduzem a concentração plasmática de colesterol Melhoram a tolerância à glicose Substrato fermentável para a produção de ácidos graxos de cadeia curt (Brown L, et al, 1999; Anderson JW et al, 2000; Manisha MD, 2000) Principais Propriedades das Fibras Insolúveis Aumentam o volume e o peso das fezes Favorecem o peristaltismo do cólon Diminuem o tempo de trânsito colônico Reduzem a elevada pressão intralumial do cólon (Rojas HE, 1994; Maté J et al, 1996) Fibras Alimentares Recomendações: Adulto 25 a 35g/dia ou 10 a 13g para cada 1000 kcal Crianças maiores que 2 anos 5g de fibras dia + idade em anos (7 a 20g/dia) Idosos 10 a 13g para cada 1000 kcal (American Dietetic Association; Wllians, 1995) 1

2 Propriedades das Fibras Propriedades das Fibras Resistência à digestão Adsorção e retenção de água Fixação de sustâncias Proteínas, Carboidratos e Gorduras Sais biliares Minerais e Vitaminas (Alam, N.H., et al, 1998; Schol-Ahrens, K.E., et al, 2001) Fermentação no Intestino Grosso Ácido láctico, H 2 O, CO 2, H 2, metano Acetato, Propionato e Butirato Fibras pouco fermentáveis Celulose e Lignina Fibras muito fermentáveis Hemiceluloses e Pectina Fibra dietética Matérias vegetais que não são digeríveis por enzimas proteolíticas e diastáticas do homem. FIBRA BRUTA X FIBRA DIETÉTICA Células das paredes das plantas Proteínas Lipídeos Constituintes inorgânicos Lignina Celulose Hemicelulose Pectinas Gomas Mucilagens Polissacarídeos de algas Celulose modificada Fibra Alimentar Material resultante da hidrólise com H2SO4 e NaOH, dessecado e desengordurado Perdas consideráveis de celulose, hemicelulose e lignina Novos métodos de análise Matérias vegetais insolúveis que não são digeridas, e que não podem ser utilizadas, exceto por fermentação microbiana no trato digestivo Substância pécticas Celulose Grupo complexo de carboidratos extraídos de plantas Substâncias coloidais e constituídas, na sua maioria por cadeias de ácidos D-galacturônicos Pectinas: São polímeros de ácidos galacturônicos, podendo ter arabinose e galactose. Em presença de água, açúcar e ácido forma gel fabricação de geléias Constituinte principal da estrutura dos vegetais Constituída de cadeias retas e longas de unidades de -D-glicose, ligadas por ligações. Constituinte das fibras dietéticas fonte de volume na dieta e aumenta textura dos alimentos Celulose modificada: agentes espessantes ou estabilizantes de emulsões 2

3 Celulose: polímero de celobiose (2 moléculas de glicose unidas por Beta -1 4) Lignina: polímeros de ácido polifenólico. Compostos estruturais que não são polissacarídeos. Conferem rigidez e impermeabilidade. Gomas: mistura de polímeros de hexoses, pentoses e ácidos urônicos. Não fazem parte da parede celular. Hemicelulose: formam também a parede celular. São uma mistura de polímeros de hexoses, pentoses e ácidos urônicos. Mucilagem: polissacarídeos pouco ramificados que não são componentes das paredes das células vegetais, sendo encontradas no interior das sementes e nas algas. FIBRAS SOLÚVEIS PROPRIEDADES DA FIBRAS DIETÉTICAS Formam gel. Ex.: Pectina, gomas e mucilagem. Fontes aveia, beterraba, ervilha,farelo de trigo, feijão carioca, jiló, mandioca, pão de centeio FIBRAS INSOLÚVEIS Caráter fibroso, não mistura com a água. Ex.: celulose, hemicelulose e lignina. Fontes: arroz integral, farelo de trigo, farelo de aveia, feijão, lentilha, pão de centeio, soja Sobre o estômago: retardo do esvaziamento distensão gástrica fibras solúveis provocam uma sensação de plenitude Sobre o intestino delgado a fibra solúvel e a lignina atraem moléculas orgânicas como o colesterol e glicose. a fibra total aumenta o conteúdo, estimulando normalmente o trânsito pelo cólon Fornecem substrato para as bactérias do cólon Reduz a pressão intraluminal Sobre o intestino grosso: aumenta o volume e peso das fezes estimulo do peristaltismo Aumenta o número de evacuações A quantidade total de fibra que se deve ingerir ao dia deve oscilar entre 20 e 40g (FDA), dos quais aproximadamente uns 70% devem ser insolúveis e uns 30% solúveis. Consumo médio deve ser de 25g / dia FIBRAS Fibra Bruta Até 1970 prevaleceu a terminologia: fibra bruta ou crua Resíduos de paredes celulares, tecidos de sustentação e material de secreção de vegetais usados na alimentação. Resistem à hidrólise pelas enzimas digestivas - parte indigerível e nutricionalmente sem função. Determinava-se com NaOH e H 2 SO 4 celulose e lignina Hemicelulose, pectina e hidrocolóides são solubilizados e, portanto não detectados. 3

4 Análise de fibra bruta Avaliação nutritiva de rações. Eficiência de moagem e refinação de farinhas. Maturação de frutas e vegetais. Adulteração (cascas de nozes, sementes de frutas e serragem). Fibra bruta (Weende, 1864) Fibra é digerida (hidrolizada) por ácidos e bases - considera uma porção de proteína da planta e a lignina é perdida. Fibra bruta Extrai a gordura e pesa 2g da amostra Ebulição/refluxo H 2 SO 4 1,25%, 30 min. Filtra, lavando com água fervente Ferver o resíduo com NaOH 1,25%, 30 min. Filtra em cadinho de Gooch Seca em estufa e pesa Incinera em mufla e pesa Fibra bruta = é o peso perdido na incineração Fibra Alimentar A partir de 1970 e principalmente 1980 em diante: Definição atual de fibra polissacarídeos e lignina que são resistentes à hidrólise pelas enzimas digestivas do homem. Fibra alimentar pode ser definida como "o resíduo das células vegetais resistentes à hidrólise pelas enzimas digestivas do homem. Ela é composta de celulose, hemicelulose, oligossacarídios, pectinas, gomas, mucilagem e lignina" Solúveis - ação hipocolesterolemizante e proteção ao câncer coloretal (pectina). Insolúveis - vol. bolo fecal; previne a constipação (celulose) Intervêm no metabolismo de lipídeos e carboidratos; na fisiologia do trato gastrointestinal; assegura a absorção mais lenta dos nutrientes; promove sensação de saciedade. Pode reduzir a absorção de minerais, principalmente Ca e Zn. Celulose, hemicelulose, polissacarídeos pécticos, proteoglicanas, glicoproteínas, gomas e compostos polifenólicos, inclusive a lignina Métodos Enzimáticos Fontes: raiz, caule, folhas e frutos (vegetais, frutas, cereais integrais, sementes). Consumo médio: 25g/24h Fibras diversas funções químicas que variam quantitativa e qualitativamente. Incluída no grupo de alimentos funcionais Baseados na definição fisiológica de fibra dietética A partir de 1970: proteases e amilases. (Necessário extrair previamente os lipídeos) Simula a digestão dos alimentos usando enzimas. Objeto de grande discussão científica Mais usado: gravimétrico da AOAC (PROSKY et al., 1988). 4

5 Método da AOAC Amostra -amilase (ph 6; 100 C, 30 min.) protease (ph 7,5; 60 C, 30 min.) amiloglucosidase (ph 4,75; 60 C, 30 min.) Resíduo (f. ins.) Filtra Filtrado (f, sol.) As fibras são determinadas quimicamente ou gravimétricamente no resíduo resultante do tratamento enzimático. É útil para rotulagem de produtos comerciais. Consume muito tempo (~16 h). Críticas aos métodos - pode ter amido resistente, contaminantes insolúveis como sujeira e cabelo, produtos da reação de Maillard; instabilidade e qualidade das enzimas. Seca a 105 C Pesa Correção do branco, cinzas e proteínas Precipita com etanol Filtra Seca o resíduo a 105 C Método gravimétrico enzimático A reprodutibilidade e a exatidão do método são pobres - variabilidade / estabilidade das enzimas. Quanto ao ponto de vista científico e nutricional sua validez é limitada devido a erros e imprecisões: Temperaturas de 60 e 100 C, muito diferentes das temperaturas fisiológicas fibras solúveis e insolúveis podem ser diferentes do real; Não se pode conhecer os valores de fibras dos alimentos naturais (sem tratamento térmico) não correspondem à T de ingestão do alimento. Na precipitação com etanol podem co-precipitar outros constituintes do alimento. Métodos enzimáticos / instrumentais Hidrólise enzimática precipitação por álcool Remove o sobrenadante O resíduo é hidrolisado com ácido liberando açúcares e ácido urônico - dosados colorimétricamente, por CG ou CLAE. MÉTODOS DE ANÁLISES Método Clássico (~1850) Não mede a totalidade da celulose (~80%) e lignina (~50%) Método clássico (~ 1850) Fibra Detergente Neutro (FDN) Fibra Detergente Ácido (FDA) Fibra Alimentar Total Hemicelulose, pectinas e hidrocolóides são solubilizados e não detectados (<20%) Tratamento muito drástico Peso perdido na incineração e computado como Fibra Bruta Não representa a digestão no organismo (hidrolise química e não enzimática) Filtrações muito lentas Presença de gordura interfere na análise 5

6 pesagem da amostra Método Clássico (~1850) Fibra Detergente Neutro (FDN) Extração da gordura Refluxo com ácido sulfúrico Determina os componentes estruturais da parede celular: celulose hemicelulose lignina Filtração/lavagem com água quente (eliminação do ácido) Refluxo do resíduo com hidróxido de sódio Filtração/lavagem com água quente (eliminação da base) cinzas + fibras Incineração (550 C) Não determina fibra solúvel: hidrocolóides pectinas Método adotado pela AACC (American Association of Cereal Chemists) Secagem em estufa até peso constante Fibra Detergente Neutro (FDN) pesagem da amostra Fibra Detergente Ácido (FDA) Amostra + detergente (lauril sulfato de sódio + tampão) Refluxo a 100 C Filtração/lavagem com água lavagem com água quente/acetona Secagem em estufa até peso constante cinzas + fibras Incineração cinzas por fibras Determina celulose, lignina e pequenas quantidade de hemicelulose e pectinas ph ácido destrói a hemileloluse Amostras com amido devem ser tratadas previamente com - amilase Os métodos de FDN e FDA são bons para estimar lignina, celulose e hemicelulose em rações, estes compostos são minoritários, assim os métodos são aceitos para análises dessas amostras. Fibra Detergente Ácido (FDA) Método AOAC pesagem da amostra Amostra + detergente (brometo de cetilmetilamônio + H 2 SO 4 ) Mede o teor de fibra total FT = peso do resíduo teor de proteína teor de cinzas Procedimento enzimático (simula a digestão) Refluxo a 100 C Filtração/lavagem com água Determina todas as frações da fibra Pode superestimar valores devido à presença de interferentes como amido e proteínas desnaturadas pelo calor Secagem em estufa até peso constante 6

7 Método AOAC pesagem da amostra desengordurada Tampão (ph 8,2) + - amilase (95 a 100 C por 15 min) Precipitar Fibra solúvel em etanol Filtra e lavar com etanol e acetona cadinho poro m Resfriar/ protease (60 C por 30 min) Ajustar ph 4,0 a 4,7 / amiloglucosidade (60 C por 30 min) Secagem em estufa até peso constante (RESÍDUO) Fibra Alimentar Total Determinação de Proteína Determinação de Cinzas 7