ÁGUA E GELO Importância Como o organismo obtém água? Eliminação: Proveniência da Água

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1 ÁGUA E GELO Importância A molécula da água é formada por dois átomos de hidrogênio unidos a um átomo de oxigênio por orbitais sp 3. A água é a substância mais abundante nos alimentos, sendo também a única que se apresenta nos 3 estados físicos no nosso planeta. Quantitativamente é o elemento mais importante. Ex: feto - 95% do peso; adulto - 70% do peso. Como o organismo obtém água? - alimentação: ingestão de líquidos (1,5-2,0 L); - água da oxidação de carboidratos, aminoácidos e ácidos graxos água metabólica (300 a 500g/dia). Recomendação para a boa nutrição 2,0L a 2,5L de água/dia. Eliminação: - excretada pelos rins (1,0-1,5L); -excretada através de pele (transpiração sensível - 500ml/dia suor/transpiração insensível - 40g/hora); - 50/200ml intestino fezes; - 250/350ml pulmões respiração; - secreções orgânicas (hormônios, suco gástrico, leite da nutriz, sangue); - 22% de perda desidratação pode ser mortal. Proveniência da Água Meteóricas: chuva, neve, granizo. Atravessam a atmosfera mais ou menos poluídas. Leva as impurezas da atmosfera, cai no solo e encontra dois tipos de terreno: - Impermeável = lençol; - Camada permeável atravessa o terreno até chegar no local impermeável, forma lençol subterrâneo = fonte.

2 Essas águas não têm minerais (a água evapora formando as nuvens). Na evaporação só a água evapora e não os minerais. É praticamente uma água destilada. Subterrânea: a mais adequada para o consumo alimentar. Deve-se saber se esta água não tem nenhuma impureza (microrganismos). Poço: deve ser construído no local mais alto do terreno para não haver contaminação. Quando a água atravessa o solo, sofre uma filtração natural e dissolve os minerais. Qualidade da água (verificação): - pureza bacteriológica; - caracteres organolépticos (transparente, inodora, agradável ao paladar); - índices de poluição; - análise de minerais; - radioatividade. Boa fonte: - regularidade do débito horário. Na chuva ou na seca, a água deve ter a mesma vazão na fonte; - natureza e quantidade dos minerais e gases vão dar qualidade à água. Água doce: - Água potável - é a única água usada para fins alimentares. Deve respeitar padrões de pureza e composição, possui minerais comuns na composição em quantidades inferiores a 0,5g/L. - Água branda: menos que 0,05g CaO/L - Água dura: mais que 0,05g CaO/L. Não serve para alimentação. Não é boa para a cocção; não faz espuma; apresenta sabor; promove encrustação nos vasilhames que vão ao fogo. - Água mineral: 0,5g/L de mineral. De origem profunda, sem contato com águas superficiais, de fonte natural ou artificialmente captada; - Água alcalino - terrosa (cálcicas, magnesianas)

3 - Água alcalino - bicarbonatada - Água sulfurosa - Água sulfetada - Água ferroginosa - Água carbogasosa - Água radioativa - passa por terreno radioativo. Só vai ter esse caráter se atravessar uma área radioativa e chegar até a superfície. Quando a água evapora, perde a radioatividade. Quanto ao ph: Neutra ph 6-8 Alcalina ph 8 Ácida ph 6 Termalidade: temperatura do ponto de afloramento da água - frias: 25ºC Serra Negra - hipotermais: 25-33ºC Águas de Lindóia - termais: 33ºC Água sob o ponto de vista nutricional Apesar de sua grande importância, normalmente nos esquecemos de fazer referência à água, embora ela seja considerada a fonte da vida, já que é indispensável para o adequado funcionamento e equilíbrio dos organismos vivos. Neste sentido, a água pode ser considerada como uma substância nutritiva ou nutriente sem valor energético. Uma análise química completa do corpo humano mostra que as substâncias encontradas nos alimentos são semelhantes às encontradas no organismo. Um corpo saudável contém aproximadamente 60% de água e 20% de gorduras, sendo o restante composto por proteínas, carboidratos, vitaminas e sais minerais, que se depositam principalmente nos tecidos e ossos.

4 A água é o meio no qual ocorrem quase todas as reações bioquímicas do organismo. Ela participa em muitas reações metabólicas e se comporta como meio de transporte das substâncias até as células, sendo ainda condutor, para fora do organismo, dos materiais rejeitados. A água é indispensável para manter a saúde do homem; o ser humano necessita consumir entre 5 e 8 xícaras de água ou 1 e 1,5 litros por dia. São fontes de água: a água propriamente dita, em seu estado natural; a água contida nos alimentos (frutas, verduras, alimentos de origem animal) e preparações; e também aquela que é produto final do metabolismo de certos nutrientes, que serão excretados. Quando essas três fontes estão em perfeito equilíbrio, existe o que se denomina balanço hídrico. Nos alimentos, a água é importante tanto para as estruturas quanto para as características sensoriais. Ela é considerada um componente hedônico da qualidade dos alimentos, apesar de estar sujeita ao tempo e espaço segundo os indivíduos e suas preferências. Numa situação dada, um indivíduo pode perceber sensações gustativas, olfativas, tácteis e visuais e inclusive auditivas, gerando apetência ou inapetência, segundo as condições de qualidade do alimento ou preparação que muitas vezes é associado ao conteúdo da água. Algumas das mudanças, desejadas ou não, que ocorrem durante a cocção, conservação e armazenamento dos alimentos são atribuídas ao escurecimento não enzimático, geralmente produzido pela reação de Maillard. Sabe-se que aminoácidos que possuem um grupo amino extra não envolvido na ligação peptídica participam mais facilmente desta reação (Ex: aminoácido lisina), tornando-se inaproveitáveis no organismo durante a digestão, atuando como fibra alimentar e diminuindo o valor nutritivo da proteína; embora a primeira afirmação seja ainda motivo de muita discussão. Exemplos claros são o leite e o ovo em pó (não podem ser reconstituídos). É importante recordar a necessidade da água na alimentação de certos grupos etários e vulneráveis, tais como: - Gestantes - A água cumpre um papel importante no período de gravidez, pois existe um aumento de volume sangüíneo (volemia); - Nutrizes - Durante a lactação a necessidade de água aumenta devido as

5 grandes quantidades exigidas para a produção de leite, teoricamente um adicional de 600 a 700ml/dia; - Lactentes - Possuem uma necessidade maior de água devido à capacidade limitada de seus rins para executar a carga renal soluta, sua maior porcentagem de água corpórea e sua ampla área de superfície por unidade de peso corpóreo; - Crianças - A água é importante para as crianças pois estas devem ter uma alimentação balanceada, com densidade energética adequada. A preparação oferecida à criança deve fornecer as quantidades necessárias de nutrientes que sirvam para manter o peso, tamanho e, por conseguinte, a saúde (preparações aguadas, sopas e caldos); Recomendações: Adultos: 35 ml/kg de peso corpóreo Crianças: 50 a 60 ml/kg de peso corpóreo Lactentes: 150 a 60 ml/kg de peso corpóreo - Esportistas - Deve-se prestar atenção para o equilíbrio hidro-eletrolítico em atletas e desportistas. ÁGUA e SAÚDE PÚBLICA Quando falamos de água não devemos esquecer sua relação com o ambiente, o qual permite o crescimento adequado da criança e mantém a família em boas condições de saúde. Neste sentido, compete-nos, como futuros nutricionistas e profissionais da saúde, educar e orientar a família sobre os efeitos nocivos quando: A água é ingerida com contaminantes químicos ou biológicos; Alimentos de origem animal (peixes, mariscos, etc ) e vegetal estão contaminados por águas não tratadas; Reservatórios de água servem como criadouros de microrganismos (bactérias e vírus diarréicos) e de insetos vetores de doenças (dengue, febre amarela,

6 malária, etc). Tabela 1 - Teor de água de diversos alimentos. GRUPOS DE ALIMENTOS ALIMENTOS TEOR DE ÁGUA ( %) CARNES FRUTAS VERDURAS E LEGUMES Cordeiro Vaca Ave Pescado Cerejas, pêras Maçãs, laranjas Tomates, morangos Abacates, bananas Brócolis, batatas Aspargos, alface, couve-flor Constantes físicas da água e do gelo (CH 4, NH 3, FH, SH 2, SeH 2, FeH 2 ). A condutividade térmica da água é grande, sendo a constante do gelo também alta, se comparada com outros sólidos não metálicos. Água ligada Existem várias definições, mas devemos considerar que: A água ligada é o teor de água em equilíbrio de uma amostra a uma temperatura e umidade relativa baixa, apropriadas. A água ligada não contribui significativamente à constante dielétrica em altas freqüências e, portanto, não possui mobilidade rotacional, restringida pela substância a qual está associada. A água ligada é inútil como solvente para outros solutos.

7 Tabela 2 - Água constituinte dos alimentos e suas propriedades. Descrição geral Ponto de congelamento Comparado com a água pura Capacidade solvente Mobilidade transacional (nível molecular) comparada com a água pura Entalpia de vaporização Comparada com a água pura. % de água total em um alimento de alta umidade ( 90% H 2 O ou 9 g H 2 O de matéria seca) Conseqüentes alterações comuns Água que forma parte integral dos constituintes não aquosa. Por ex., em sítios. não se congela a: - 40º C (ligada) Nula Nenhuma Altamente incrementada < 0,03 auto-oxidação Atividade de água (Aw) Definição: pode ser definida de várias maneiras. Uma das definições é que Aw é o teor de água livre, disponível no sistema, para realizar reações químicas e biológicas.

8 Reações Químicas que ocorrem nos alimentos - Prof. José Alfredo Gomes Arêas ATIVIDADE DE ÁGUA (Aw) E REAÇÕES DE DETERIORAÇÃO Água A molécula de água é triatômica e possui estrutura tetraédrica. Tem baixo peso molecular, pequeno volume e é diamagnética. Apresentaria um ângulo de 109 se não houvesse a repulsão entre os pares de elétrons dos orbitais não-ligantes do oxigênio, a qual diminui o ângulo H-O-H para 105. As suas principais características que são o reduzido volume, alto momento dipolar e elevada constante dielétrica, são responsáveis pelas propriedades da água como solvente. A molécula de água está sempre altamente associada, nunca sozinha. Ela forma pontes de hidrogênio, as quais têm forte interação entre si possuindo um híbrido sp2. Um pentâmero seria a melhor associação de moléculas de água. Se os processos biológicos dependem das reações químicas, em relação a um alimento, imagine a água nele existente em três estados: 1. Ligada às macromoléculas (por exemplo: a água incorporada à proteína fazendo assim, parte dela) de forma que essa água, não estando livre, mantém a estrutura e não deixa o alimento se deteriorar. 2. Em forma de multicamadas, que também não são totalmente livres para sua mobilidade. 3. "Bulk" - líquido, grosso: relativa à água livre, (embora não totalmente), que vai servir como solvente e permitir reações. Existe um método para medir esses 3 estados de água que é a Aw. Antes de definí-la, vamos relembrar alguns conceitos sobre pressão de vapor e propriedades coligativas. Pressão de vapor: é a pressão na qual a água entra em estado de vapor numa dada temperatura. A pressão de vapor de uma substância em mistura com outras é sempre menor do que quando ela está no estado puro. Ao nível do mar a 100 C ela vale 1 atm = 760 mmhg. Abaixando-se a temperatura a 10 C a pressão de vapor diminui muito, ou seja, torna-se << 760 mmhg. Propriedades coligativas: Adicionando-se um soluto na água, por exemplo o sal, a temperatura de ebulição aumenta e a de congelamento diminui. O sal abaixa pressão de vapor. Como a pressão de vapor a água com solutos é

9 menor em relação à água pura deve-se aumentar a temperatura para que a pressão se torne normal em relação à mesma. Atividade de água (Aw): Relação entre a pressão de vapor de água em equilíbrio sobre o alimento (Ps) e a pressão de vapor da água pura (Po), à mesma temperatura, que expressa o teor de água livre no alimento. Aw = Ps/Po Ps = Pressão parcial de vapor de água no sistema Po = Pressão de vapor na temperatura considerada da água pura A importância da atividade de água está na sua relação com a conservação dos alimentos. Sendo a variação da pressão de vapor da água pela interação com componentes de um alimento um indicador da quantidade da água ligada, os valores de Aw mostram quais chances tem o alimento de se deteriorar. O valor máximo da atividade de água é 1 na água pura. Alimentos com valores de atividade de água altos (acima de 0,90) têm grandes chances de sofrer contaminação microbiológica, uma vez que as soluções diluídas dos alimentos servem de substrato para o crescimento de microorganismos. Para valores menores, entre 0,40-0,80, as reações químicas e enzimáticas ficam favorecidas pois ocorre aumento da concentração dos reagentes, e a partir de Aw=0,60 tem-se pequeno ou nenhum crescimento de microorganismos. Quando a atividade de água alcança valores inferiores a 0,30 atinge-se a zona de adsorção primária na qual não há dissolução dos componentes do alimento pela água, o que reduz a velocidade das reações, com exceção da oxidação lipídica pois esta pode ocorrer tanto em baixa Aw quanto em elevadas. Em termos gerais, diminuindo a Aw, conserva-se mais o alimento, por isso a salga, desde antigamente é usada com sucesso. Isotermas de adsorção de água: O valor relativo à água de um alimento não fornece informações sobre suas propriedades uma vez que estas são influenciadas pela composição do alimento, de forma que, dentro de um alimento existem moléculas de água com diferentes propriedades. Isso é provado por meio das curvas do teor de água em função da Aw de um alimento obtidas a partir da sua secagem e da sua hidratação, a temperatura constante. Essas curvas obtidas são denominadas isotermas de adsorção de água e a diferença entre elas é chamada de histerese. Os valores de Aw nunca coincidem em adsorção e absorção. Assim, a isoterma de adsorção é um

10 parâmetro a mais para conhecer o comportameto do alimento. *Nota: adsorção é diferente de absorção. % de água em base seca % de água em 100g de matéria seca Isoterma de adsorção de água I- Região de monocamada II- Região de multicamada III- Região de condensação capilar => Água livre

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12 Variação das isotermas de adsorção com a temperatura Quanto maior for a temperatura, maior será a pressão de vapor de água, então haverá um deslocamento das isotermas. Atividade de Água e Temperatura Aw na geladeira é menor, porque a pressão de água é menor. Desta forma, Aw depende da temperatura. Por exemplo: a maionese, um produto alimentício com elevado teor de lípides, após aberta e em temperatura ambiente, absorve a umidade do ambiente favorecendo o crescimento de microorganismos e a oxidação lipídica, portanto deve ser armazenada sob refrigeração onde a sua Aw estará na região de multicamada. ØAw e umidade relativa do ar: A atividade de água também varia de acordo com a umidade relativa do ar, ou seja, ocorre troca de água entre o sistema e o alimento comportado por ele da seguinte maneira:

13 - Aw solução < Aw alimento è o alimento perde água até as duas entrarem em equilíbrio - Aw solução > Aw alimento è ocorre o inverso Umidade Relativa da Atmosfera (U.R.) U.R.= Aw x 100 Exemplo: Carne em geladeira sem embalagem: Baixa Aw do ambiente, perda de água do alimento na tentativa de atingir o equilíbrio. - Escurecimento : Enzimático e Não Enzimático