Carboidratos Disciplina: Bromatologia Profa.: Gilcelia Lino gilceliajanaina@gmail.com Recife 2016
Definição Carboidratos são polihidroxialdeídos ou polihidroxicetonas ou substâncias que liberam estes compostos por hidrólise.
Funções dos carboidratos nos alimentos Nutricionais, adoçantes naturais (conferir doçura), principal componente dos cereais, responsável pelo escurecimento dos alimentos, altera ou confere higroscopicidade, umectância, texturização, capaz fixar flavorizantes.
Funções dos carboidratos na alimentação Principal fonte de energia para o homem, 50-80% das calorias da dieta. Forma de energia mais abundante e de fácil digestão(4,0kcal/g) Poupa a queima de proteínas com finalidade energética Atua como fibra dietética, funcionamento normal do intestino.
Fontes dos carboidratos na alimentação Arroz Fígado Milho Verduras Aveia Frutas Trigo Leite
Síntese de Carboidratos metabolismo animal 6CO 2 + 6H 2 O C 6 (H 2 O) 6 + 6O 2 Luz, clorofila
Propriedades Químicas Seus grupos funcionais são: ALDEÍDOS (aldoses) CETONAS (cetoses)
Propriedades Químicas Solúveis em água moléculas polares; Quanto maior o peso molecular menor a solubilidade; Tendem a ser cristalinos e incolores; Reduzem facilmente soluções alcalinas de Cu 2+ a Cu + ; Quando aquecidos em soluções ácidas sofrem desidratação, que tem como produto final um furaldeído; Formam estrutura rígida em plantas (celulose, lignina,etc.); A sacarose está presente em pequenas quantidades na maior parte dos vegetais; Frutas maduras são doces devido a transformação do amido (reserva) em açúcares mais simples, como sacarose, frutose, etc.
Propriedades Químicas os cereais contém pequena quantidade de açúcares, pois a maior parte é convertida em amido; produtos de origem animal contém menos CHO metabolizável que outros alimentos.
Classificação Quanto: 1) a localização da carbonila; 2) ao número de carbonos; 3) ao tipo de biomoléculas; 4) ao número de monômeros; 5) em função do peso molecular.
Classificação dos carboidratos quanto a localização da carbonila Classificação dos Carboidratos Quanto à localização da carbonila: Aldoses - glicose, Aldoses desoxiribose, glicose, galactose, ribose, desoxiribose, manose. galactose, manose, Cetose frutose, xilulose. Cetose frutose, ribulose, xilulose H O C H C OH H C OH H Aldeído H H C OH C= O H C OH H Cetona
Classificação quanto ao número de carbonos Trioses: gliceraldeído, dihidroxiacetona Tetroses: eritrose, treose Pentoses: ribose, arabinose, xilose Hexoses: glicose, manose, frutose Todos são monossacarídeos
Classificação quanto ao tipo de biomoléculas Simples: glicose sacarose Conjugados: glicoproteínas glicolipídios glicogênio
Classificação quanto ao número de monômeros Monossacarídeo (n=1): glicose, frutose, galactose. Dissacarídeo (n=2): sacarose, lactose, maltose. Oligossacarídeo (2<n<10): estaquiose. Polissacarídeo (n>10): amido, glicogênio.
Classificação em função do peso molecular Monossacarídeos: glicose, frutose, galactose Oligossacarídeos: sacarose, maltose, lactose Polissacarídeos: amido, celulose, glicogênio
Monossacarídeos Menor e mais simples carboidrato Grupo funcional + cadeia de hidrocarboneto Apresentam isomeria óptica Formação de hidroxila anomérica agente redutor -OH lado direito e lado esquerdo Grupo carbonila + agente redutor = poliálcool * + agente oxidante = polihidroxiácido * Os monossacarídeos comuns na natureza existem na forma D.
GLICOSE FRUTOSE GALACTOSE Açúcar redutor Suave poder edulcorante Sua polimerização forma o amido, celulose, glicogênio. Existe em quantidade na natureza Açúcar redutor Encontrado em frutas e mel Poder edulcorante maior que a glicose Não-redutor Não se encontra na forma isolada Encontrada no leite
Oligossacarídeo Polímeros com 2-10 unidades de monossacarídeos Ligados por ligações glicosídicas -OH anomérica livre agente redutor Polimerização de n monossacarídeos é liberado n-1 moléculas de água (condensação) As enzimas digestivas humanas não digerem a maioria dos oligossacarídeos (frutoooligossacarídeos, inulina)
LACTOSE Dissacarídeos (oligossacarídeos) MALTOSE SACAROSE GLI + GAL Encontrado no leite e derivados Açúcar redutor GLI + GLI Utilizada na fabricação da cerveja Açúcar redutor GLI + FRU Principal CHO do açúcar comercial Não-redutor
INVERSÃO DA SACAROSE No processo de hidrólise química ou enzimática ocorre a inversão da rotação ótica da solução inicial Processo de hidrólise da sacarose é também conhecido por inversão da sacarose e o produto final é conhecido como açúcar invertido. C 12 H 22 O 11 (sacarose) + H 2 O (água) = C 6 H 12 O 6 (glicose) + C 6 H 12 O 6 (frutose).
Polissacarídeos formados pela condensação de monossacarídeos, unidos entre si por ligações glicosídicas; Apresentam de 10-10.000 unidades de monossacarídeos. Diferem uns dos outros: número de unidades, tipo de ligação e no grau de ramificações. Armazenamento estável de energia. Funções nos alimentos: Retém umidade, formando soluções, reduzindo a atividade de água do sistema; importante na textura, aparência e flavor dos alimentos. Ex: amido, celulose, pectinas e outros.
Polissacarídeos 1) Amido 2) Glicogênio 3) Celulose 4) Hemicelulose 5) Pectinas 6) Gomas
Polissacarídeos Amido Fonte de reserva energética dos vegetais; Matéria prima mais barata e abundante; Presente nos vegetais, como cereais, raízes, tubérculos, leguminosas e outros. Na indústria de alimentos: espessante, estabilizante, geleificante, umectante, etc.; Formado: amilose e amilopectina, em proporção que varia com a espécie e grau de maturação (banana, milho).
Polissacarídeos Amido Cadeia linear Amilose Unidades de -D-glicose, unidas por ligações -1,4 glicosídicas; Contêm 350-1000 unidades de glicose; Estrutura -hélice, formada por pontes de hidrogênio Associa-se com o iodo formando composto de coloração azul. Amilopectina Cadeia ramificada; Unidades de -D-glicose, unidas por ligações -1,6 glicosídicas; Contêm 20-30 unidades de glicose; Durante a cocção expande.
Polissacarídeos Glicogênio Polissacarídeo de reserva em tecidos animais; Armazenado no fígado e nos músculos; Formado por glicose (ligações -1,4 e -1,6); 375 a 475 g de CHO são armazenados sendo: 325g: glicogênio muscular 90 a 110g: glicogênio hepático 5g: glicose sanguínea Glicogênio muscular - energia para os músculos Glicogênio hepático - energia para o sangue e extra para os músculos
Principal componente estrutural das paredes celulares dos vegetais; Formada por moléculas de glicose(ligações -1,4); A molécula é longa e rígida; Polissacarídeos Celulose É resistente às enzimas digestivas humanas, não sendo digerida. Encontrada em cascas de frutas/vegetais, folhosos e cereais integrais.
Polissacarídeos solúveis em água que fazem parte da parede celular das plantas; Formado por heteropolissacarídeos e açúcares; Melhoram a capacidade farinhas; Polissacarídeos Hemicelulose Fazem parte da fibra dietética; de retenção de água em Apresentam efeitos fisiológicos benéficos na motilidade intestinal, peso, volume e tempo de trânsito do bolo alimentício no intestino
Polissacarídeos Pectinas Juntamente coma celulose e hemicelulose forma a parede celular dos vegetais; É um polissacarídeo indigerível; Absorve água formando gel; Retarda o esvaziamento gástrico; Está presente na casca de frutas. Utilizada em geleia, marmelada, e como estabilizante em bebidas e sorvetes.
Polissacarídeos Gomas Grupo de polissacarídeos solúveis em água; Procedentes de vegetais terrestres ou marítimos ou de origem microbiana; Aumentam capacidade de viscosidade da solução formando gel; São muito utilizadas como geleificantes e espessantes.
TIPOS DE CARBOIDRATOS E SUA OCORRÊNCIA EM ALIMENTOS 30
TIPOS DE CARBOIDRATOS E SUA OCORRÊNCIA EM ALIMENTOS 31
Métodos de determinação
Método por diferença Normalmente para a composição centesimal dos alimentos os carboidratos são analisados por diferença: Carboidrato total = 100 - (proteína + umidade + cinzas + gordura) Ou Carboidrato = 100 - (proteína + umidade + cinzas + gordura + fibras) Carboidratos complexos = carboidrato total - açúcares fibras Problema - incorporação de erros das outras determinações
Preparo da amostra preparo da amostra: - sólida moagem - Remoção de lipídeos e clorofila (geralmente removidos por extração com éter de petróleo). - Clarificação: Uso de agentes clarificantes (metais pesados), cuja função é de precipitar as substâncias que irão interferir na análise do açúcar como pigmentos solúveis, aminoácidos e proteínas, lipídeos, compostos fenólicos. Elimina a turbidez (proteína e amido solúvel), que afetam polarimetria e titulação. Agentes clarificantes: solução de acetato de chumbo, ácido fosfotungístico e ácido tricloroacético, ferricianeto de potássio e sulfato de zinco.
Métodos Quantitativos Munson-Walker: método gravimétrico baseado na redução de cobre pelos grupos redutores dos açúcares; Lane-Eynon: método titulométrico também baseado na redução de cobre pelos grupos redutores dos açúcares; Somogyi: método microtitulométrico baseado também na redução do cobre; Métodos cromatográficos: papel, camada delgada, coluna, gasosa e cromatografia líquida de alta eficiência; Métodos óticos: Refratometria, Polarimetria, Densimetria.
Método de Lane-Eynon Baseia-se no fato de que os sais cúpricos, em solução tartárica alcalina (solução de Fehling), podem ser reduzidos a quente por aldoses ou cetoses transformando-se em sais cuprosos vermelhos, que se precipitam, perdendo sua cor azul primitiva. Açúcar redutor Sal de tartarato de sódio e potássio com cobre (azul anil) Sal sódico Tartarato de sódio e potássio Óxido cuproso (vermelho tijolo)
SOLUÇÃO DE FEHLING A: dissolver 34,65 g de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO 4.5H 2 O) p.a., transferir para um balão volumétrico de 1000 ml e completar o volume SOLUÇÃO DE FEHLING B : dissolver 173 g de tartarato duplo de potássio e sódio (C 4 H 4 KNaO 6.4H 2 O) p.a., em solução de hidróxido de sódio (NaOH) p.a. 125 g em 300 ml, completar o volume para 1000 ml e deixar em repouso por 24 horas.
Método de Lane-Eynon ETAPA 1: Padronização do licor de Fehling com uma solução de glicose de concentração conhecida Glicose de concentração conhecida (1,0g/100mL) Solução de Fehling sob aquecimento 10mL Solução A: Sulfato de cobre + 10mL Solução B: Tartarato de sódio e potássio Indicador: azul de metileno Precipitado vermelho-tijolo
ETAPA 2: Amostra desconhecida Método de Lane-Eynon Amostra teste Solução de Fehling sob aquecimento 10mL Solução A: Sulfato de cobre + 10mL Solução B: Tartarato de sódio e potássio Indicador: azul de metileno Precipitado vermelho-tijolo
Cálculo do percentual de açúcar em glicose na amostra A a AR(%) 100 P V A = volume da amostra exemplo: 200 ml a = nº de g de glicose correspondente a 10 ml das soluções de Fehling (obtido na titulação da etapa 1) P = nº de g da amostra V = volume da solução da amostra gasto na titulação
Desvantagens A solução deve ficar constantemente em ebulição durante a titulação, porque o Cu 2 O formado pode ser novamente oxidado pelo O 2 do ar, mudando a cor novamente para azul; A titulação deve levar no máximo 3 min, porque pode haver decomposição dos açúcares com o aquecimento prolongado.
Desvantagens Os resultados dependem de um tempo de reação preciso; A temperatura da reação e concentração dos reagentes devem ser cuidadosamente controladas; Não distingue os diferentes tipos de açúcares redutores; É susceptível à interferência de outros tipos de moléculas que atuam como agentes redutores (Ex. ácido ascórbico).
Referências RIBEIRO, Eliana Paula; SERAVALLI, Elisena. A. G. Química de alimentos. 7.ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2007. CECCHI, H.M. Fundamentos Teóricos e Práticos em Análise de Alimentos. 2ed. Campinas: Ed. Unicamp, 2003.