Atividade de Água e as Reações Bioquímicas

Transcrição

1 Atividade de Água e as Reações Bioquímicas Tânia M. M. Shibata Decagon Devices LatAm.

2 Alimentos, Fármacos e Cosméticos

3 Por que o leite em pó empedra? o pão embolora? o comprimido quebra? o cabelo enrola e arma? a maquiagem mofa?

4 Fatores que influenciam na velocidade do equilíbrio Área superficial tamanho das partículas Velocidade do ar Temperatura Pressão atmosférica

5 Atividade de água Umidade Atividade de água Medida do estado da energia da água em um sistema. (Qualitativa). Uma qualidade interna que não depende da quantidade de amostra. Umidade Quantidade de água presente em uma amostra sobre base seca ou úmida. Uma propriedade extensiva que depende da quantidade de amostra.

6 Definindo Atividade de água - a w

7 Definições de a w Potencial químico Constante Gases Temperatura µ = µ o + RT ln (f/f o ) Potencial químico de uma substância pura Fugacidade

8 Definições de a w Lewis e Randall (1961) : conceito de atividade. A fugacidade é igual a pressão vapor (f = p) a w = f/f o = p/p o Pressão de vapor da água na amostra a ºC a w = Pressão de vapor da água pura ºC a w = URE (%) /100

9 Atividade de água Água pura

10 Experimento clássico do Dr. Ted Labuza Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo Experimento 1 - Biscoito é colocado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl = 75% UR até atingir o equilíbrio Bell, L. & Labuza T. Moisture Sorption Practical aspects of isotherm measurement and use 2000; 2 ed. 122p

11 Resultado do Biscoito após atingir o equilíbrio Inicial Final Umidade 4% 20% Atividade de água 0,30 0,75

12 Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo Experimento 2 Queijo é colocado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl = 75% UR até atingir o equilíbrio

13 Resultado do Queijo após atingir o equilíbrio Inicial Final Umidade 60% 30% Atividade de Água 0,90 0,75

14 Pergunta Experimento 3 Biscoito e o Queijo são colocados juntos em um recipiente selado 20% Umidade 30% Umidade Para qual lado a água se move?

15 a w e Reações químicas

16 A água nos produtos se comportam como: Reagente: ex. hidrólise da sacarose Solvente: ex. diluição de substratos, diminuindo a velocidade de reação. Modificador da mobilidade dos reagentes: afeta a viscosidade. Alteração da matriz do sólido. Formação de pontes de hidrogênio ou complexos com reagentes especiais: ex. oxidação de lipídeos

17 Oxidação lipídica

18 Degradação de nutrientes

19 Degradação de nutrientes Labuza, T. P Storage stability and improvement of intermediate moisture foods. NAS Contract , Phase II, Final Report:10-81.

20 Degradação de nutrientes Kirk, J. R. (1981). Influence of water activity on stability of vitamins in dehydrated foods. In: Water Activity: Influences on Food Quality Rockland, L. B. and Stewart, G. F. eds. Academic Press, New York p.631.

21 Reação de escurecimento não enzimática / Reação de Maillard

22 Atividade da enzima

23 Atividade da enzima Hidrólise de lecitina (days) Acker, L. & Kaiser, H. (1959). Zeitschrift Fuer Lebensmittel- Untersuchung Und -Forschung. 110:

24 Atividade enzimática e estabilidade Atividade enzimática A água pode: Dissolver o substrato Aumentar a mobilidade do substrato Ser um reagente Influenciar a seletividade da reação Estabilidade da enzima A água pode influenciar a desnaturação Hidrólises Desaminação Oxidação Formação de butil butirato (%) (esterificação) e ácido butírico (%) (hidrólise) em 2 a w (0,33 e 0,96) como função do tempo de incubação em 100 mm substrato, 0,05 g C. rugosa lipase a 40C. (Chowdary,G.V., ands.g.prapulla The influence of water activity on the lipase catalyzed synthesis of butyl butyrate by transesterification. Process Biochemistry 38(3): ).

25 Atividade da enzima Drapron, R. (1985) Enzyme activity a a function of water activity. In Properties of Water in Foods. Simato, D. and Multon, J.L. (ed.), Martinus Nijhoff Publishers, Dordrecht, The Netherlands.

26 Denaturação de proteínas, gelatinização e retrogradação do amido

27 Perda de crocância de salgadinhos

28 Textura do alimento em função da região de sorção na isoterma Região 1 (baixa umidade) Seco Duro Quebradiço Encolhido Região 2 (umidade intermediária) Seco Firme Flexível Região 3 (alta umidade) Úmido Macio Inchado Pegajoso

29 Fluidez do pó e empedramento Para se manter as propriedades de fluidez e prevenir o empedramento de pós Estabelecer o valor de aw crítico Tratamento dos pós para valores abaixo do a w crítico. Utilizar embalagem de alta barreira a umidade Armazenar em baixas temperaturas Saches dessecantes Adição de agentes antiumectantes

30 Vida de prateleira valor crítico aw Quanto mais alto a w mais rápidas a velocidade de reação, portanto mais curta a vida de prateleira. Para a maioria dos alimentos secos, um aumento de a w de 0,1 diminui a vida de Prateleira em 2 ou 3 vezes. Bell, L. N. and Labuza, T. P. (1994). Influence of the low-moisture state on ph and its implication for reaction kinetics. Journal of Food Engineering. 22:

31 Controle de atividade de água Desidratação do Produto Revestimento com filmes comestíveis Prevenir a migração da água entre os ingredientes em amostra com multi componentes. Agentes modificadores de a w Sais: NaCl; KCl. Açúcares: Sacarose; Glucose; Umectantes: Gliceróis; Sorbitol. Antiumectantes: Alumínio Silicato de Sódio; Carbonato de Cálcio; Carbonato de Magnésio. Plastificantes: Monoglicerídeos acetilados; Citratos de alquila (embalagens); Óleos vegetais.

32 Instrumentos Decagon

33 AquaLab Series 4TE DUO Atividade de água e Umidade

34 PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO AQUALAB SERIES 4

35 Ponto de Orvalho O espelho se resfria até que se forme o orvalho. Célula fotoelétrica detecta o ponto exato da primeira condensação no espelho. Um termopar grava a temperatura na qual ocorreu a condensação. AquaLab então emite um sinal sonoro e apresenta os valores de atividade de água final e temperatura.

36 Constante dielétrica

37 Sensores dielétricos A umidade altera as propriedades elétricas de um material higroscópico em equilíbrio com o ar que está sobre a amostra. Constante dielétrica ou Capacitância Eletrodo Poroso Polímero Higroscópico Cabos Elétricos Eletrodo Poroso

38 Cuidados com o seu instrumento Sensores sempre limpos Calibração periódica Exatidão Equilíbrio da temperatura Local sem oscilação térmica 7,5 ml de amostra representativ a

39 Agradecemos a sua participação Decagon Devices LatAm R. José Alves dos Santos, 281 Sala 102 Floradas de S. José S.J dos Campos SP Fone: (12) tania@decagon.com.br