Quimica de Alimentos

Quimica de Alimentos

(Parte 1 de 4)

Universidade Federal Rural

ISBN 978-85-7946-096-8

Química de Alimentos

Artur Bibiano de Melo Filho Margarida Angélica da Silva Vasconcelos

Produção Alimentícia

2011 UFRPE/CODAI

Química de Alimentos

Artur Bibiano de Melo Filho Margarida Angélica da Silva Vasconcelos

Ficha catalográfi ca Catalogação da publicação da fonte. Bibliotecária Verônica Pinheiro da Silva.

Presidência da República Federativa do Brasil

Ministério da Educação Secretaria de Educação a Distância

© Colégio Agrícola Dom Agostinho Ikas (CODAI), órgão vinculado a Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) Este Caderno foi elaborado em parceria entre o Colégio Agrícola Dom Agostinho Ikas (CODAI) da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) e a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) para o Sistema Escola Técnica Aberta do Brasil – e-Tec Brasil.

Reitor da UFRPE Prof. Valmar Correa de Andrade

Vice-Reitor da UFRPE Prof. Reginaldo Barros

Diretor do CODAI Prof. Luiz Augusto de Carvalho Carmo

Equipe de Elaboração Colégio Agrícola Dom Agostinho Ikas (CODAI) / UFRPE

Coordenadora Institucional Profa. Argélia Maria Araújo Dias Silva – CODAI / UFRPE

Coordenadora do Curso Profa. Claudia Mellia – CODAI / UFRPE

Professor Pesquisador Prof. Paulo Ricardo Santos Dutra – CODAI / UFRPE

Professores-Autores Margarida Angélica da Silva Vasconcelos Artur Bibiano de Melo Filho

Equipe de Produção Secretaria de Educação a Distância / UFRN

Reitora Profa. Ângela Maria Paiva Cruz

Vice-Reitora Profa. Maria de Fátima Freire Melo Ximenes

Secretária de Educação a DistâncIa Profa. Maria Carmem Freire Diógenes Rêgo

Secretária Adjunta de Educação a DistâncIa Profa. Eugênia Maria Dantas

Coordenador de Produção de Materiais Didáticos Prof. Marcos Aurélio Felipe

Revisão Jânio Gustavo Barbosa Verônica Pinheiro da Silva Cristinara Ferreira dos Santos Rosilene Alves de Paiva

Diagramação Ana Paula Resende Rafael Garcia

Arte e Ilustração Carolina Costa

Leonardo dos Santos FeitozaProjeto Gráfi co e-Tec/MEC

Química de alimentos / Artur Bibiano de Melo Filho e Margarida Angélica da

Melo Filho, Artur Bibiano de. Silva Vasconcelos. – Recife: UFRPE, 2011.

78 p.: il.
ISBN 978-85-7946-096-8
Coordenadora Institucional Argelia Maria Araújo Dias Silva.
Disciplina ministrada no curso Técnico de Alimentos do Colégio Agrícola Dom

Agostinho Ikas – CODAI.

1. Química de alimentos. 2. Componentes. 3. Alimentos. I. Vasconcelos,

Margarida Angélica da Silva. I. Silva, Argelia Maria Araújo Dias. II. Título.

CDU 664.8.022 M528q e-Tec Brasil

Apresentação e-Tec Brasil

Prezado estudante, Bem-vindo ao e-Tec Brasil!

Você faz parte de uma rede nacional pública de ensino, a Escola Técnica Aberta do Brasil, instituída pelo Decreto nº 6.301, de 12 de dezembro 2007, com o objetivo de democratizar o acesso ao ensino técnico público, na modalidade a distância. O programa é resultado de uma parceria entre o Ministério da Educação, por meio das Secretarias de Educação a Distancia (SEED) e de Educação Profi ssional e Tecnológica (SETEC), as universidades e escolas técnicas estaduais e federais.

A educação a distância no nosso país, de dimensões continentais e grande diversidade regional e cultural, longe de distanciar, aproxima as pessoas ao garantir acesso à educação de qualidade, e promover o fortalecimento da formação de jovens moradores de regiões distantes, geografi camente ou economicamente, dos grandes centros.

O e-Tec Brasil leva os cursos técnicos a locais distantes das instituições de ensino e para a periferia das grandes cidades, incentivando os jovens a concluir o ensino médio. Os cursos são ofertados pelas instituições públicas de ensino e o atendimento ao estudante é realizado em escolas-polo integrantes das redes públicas municipais e estaduais.

O Ministério da Educação, as instituições públicas de ensino técnico, seus servidores técnicos e professores acreditam que uma educação profi ssional qualifi cada – integradora do ensino médio e educação técnica, – é capaz de promover o cidadão com capacidades para produzir, mas também com autonomia diante das diferentes dimensões da realidade: cultural, social, familiar, esportiva, política e ética.

Nós acreditamos em você! Desejamos sucesso na sua formação profi ssional!

Ministério da Educação Janeiro de 2010

Nosso contato etecbrasil@mec.gov.br e-Tec Brasil

Indicação de ícones

Os ícones são elementos gráfi cos utilizados para ampliar as formas de linguagem e facilitar a organização e a leitura hipertextual.

Atenção: indica pontos de maior relevância no texto.

Saiba mais: oferece novas informações que enriquecem o assunto ou “curiosidades” e notícias recentes relacionadas ao tema estudado.

Glossário: indica a defi nição de um termo, palavra ou expressão utilizada no texto.

Mídias integradas: remete o tema para outras fontes: livros, fi lmes, músicas, sites, programas de TV.

Atividades de aprendizagem: apresenta atividades em diferentes níveis de aprendizagem para que o estudante possa realizá-las e conferir o seu domínio do tema estudado.

e-Tec Brasil

Sumário

Palavra dos professores-autores 9 Apresentação da disciplina 1 Projeto instrucional 13

Aula 1 – Atividade de Água 15 1.1 Água 15

1.2 Atividade de água e umidade 15 1.3 Formas em que a água ocorre nos alimentos 18 1.4 Atividade de água e crescimento de microrganismos 19 1.5 Atividade de água e as reações químicas e bioquímicas 20 1.6 Alimentos com teor de umidade intermediária 21 1.7 Isotermas de sorção 2

Aula 2 – Carboidratos 25 2.1 Conceito e classifi cação 25

Aula 3 – Lipídios 39 3.1 Defi nição 39

3.2 Aspectos físicos 39 3.3 Alterações nos alimentos 43

Aula 4 – Proteínas, pigmentos, vitaminas e minerais 51 4.1 Proteínas 51

4.2 Pigmentos 58 4.3 Vitaminas 59 4.4 Minerais 60

Aula 5 – Escurecimento enzimático 61 5.1 Escurecimento enzimático 61

5.2 O substrato 62 5.3 As enzimas 63 5.4 Métodos de controle do escurecimento enzimático 64 e-Tec Brasil

Aula 6 – Escurecimento não enzimático 69 6.1 Escurecimento não enzimático 69

Referências 75 Currículo dos professores-autores 78 e-Tec Brasil9

Palavra dos professores-autores

Prezado aluno!

Neste livro, vamos conhecer melhor as substâncias químicas que compõem os alimentos, suas funções, mecanismos das reações, porque ocorre a deterioração dos alimentos e como proceder para que isso não ocorra.

Propusemos algumas atividades e fornecemos sites e textos que irão complementar seu aprendizado.

Pretendemos transmitir de modo mais conciso informações que julgamos essenciais na área de Química de Alimentos que servirão de base para continuidade da sua formação.

Bons estudos! e-Tec Brasil11

Apresentação da disciplina

A disciplina Química dos Alimentos é composta por 6 aulas. Vamos iniciar nossa disciplina falando sobre a atividade de água, pois a água é um dos principais componentes da maioria dos alimentos e tem muita infl uência nos processos de conservação. Também vamos estudar os macronutrientes, tais como carboidratos, lipídios e proteínas, além de reações de origem enzimática e não enzimática.

Caro aluno, na Aula 1, serão estudadas as propriedades da água nos alimentos e sua infl uência na deterioração deles.

Na Aula 2, você vai estudar os carboidratos e suas propriedades físico-químicas e funcionais. Serão descritos também algumas características dos principais polissacarídeos de importância na indústria de alimentos.

Já na Aula 3, você vai ver aspectos físicos e químicos dos lipídios e descrever as principais alterações que afetam os alimentos, principalmente a lipólise e a rancifi cação oxidativa. Vale salientar que não estudaremos os conceitos básicos, classifi cação e nomenclatura dos lipídios, pois esse assunto foi visto na disciplina de Bioquímica.

Na Aula 4, você vai estudar as proteínas, processo de desnaturação, principais propriedades funcionais e suas características. Vamos também falar um pouco sobre os principais pigmentos, dentre eles os mais encontrados nos produtos alimentícios de origem animal e vegetal e falar resumidamente das vitaminas e minerais.

Na Aula 5, você vai entender as reações de escurecimento enzimático, por que ocorrem, como ocorrem, quando podem ser usadas como benefício e como podem ser evitadas.

E por fi m, na Aula 6, você vai estudar o que é escurecimento não enzimático, por que ocorre, como acontece, para que pode ser usado e como evitá-lo nos produtos alimentícios.

e-Tec Brasil13

Projeto instrucional

Disciplina: Química de Alimentos (Carga horária: 60h)

Ementa: Atividade de água. Carboidratos nos alimentos. Proteínas nos alimentos. Lipídios nos alimentos. Vitaminas e minerais. Pigmentos. Defi nir o conceito de atividade de água. Estudar as transformações químicas e físicas associadas às condições inerentes ao processamento e armazenamento dos alimentos.

(horas)

Conhecer as formas como a água encontra-se nos alimentos. Entender as funções exercidas pela água nos alimentos. Conhecer os efeitos da atividade da água. Relacionar as velocidades de transformações em alimentos em função da atividade de água.

2. Carboidratos

Defi nir carboidratos. Conhecer as propriedades físico-químicas dos mono, oligo e polissacarídeos. Entender a importância dessas propriedades na indústria de alimentos. 10

3. Lipídios

Defi nir o conceito de lipídios. Conhecer suas propriedades físicas.

Descrever as principais alterações que afetam os alimentos. 10

4. Proteínas, pigmentos, vitaminas e minerais

Estudar as principais propriedades funcionais das proteínas. Relacionar os fatores que podem afetar essas propriedades. Tomar conhecimento dos pigmentos mais encontrados nos diversos alimentos de origem vegetal e animal. Conhecer algumas funções das vitaminas. Citar alguns minerais essenciais.

enzimático

5. Escurecimento

Conhecer a natureza do escurecimento enzimático, entendendo as suas reações. Verifi car os efeitos desejáveis e indesejáveis. Identifi car como ocorre o escurecimento. Compreender os fatores que infl uenciam o escurecimento enzimático, conhecendo seus meios de controle.

6Escurecimento
não enzimático

e-Tec BrasilAtividade de Água15

Aula 1 – Atividade de Água

Objetivos

Conhecer as formas como a água encontra-se nos alimentos.

Entender as funções exercidas pela água nos alimentos.

Conhecer os efeitos da atividade da água.

Relacionar as velocidades de transformações em alimentos em função da atividade de água.

1.1 Água A água é um dos principais componentes da maioria dos alimentos. Os alimentos naturais que não foram processados tecnologicamente possuem mais de 30% de água, com raras exceções. Por exemplo: leite 87,5%; carnes 47-79%; ovos 73,7%; frutas e vegetais 75 a 95%. São exceções: cereais e leguminosas 1-15%.

Diversas funções importantes são exercidas pela água nos alimentos, infl uenciando suas características físicas e químicas:

1.2 Atividade de água e umidade

Atividade de água é defi nida como a relação existente entre a pressão de vapor de uma solução ou de um alimento (P) com relação à pressão de vapor da água pura (Po) à mesma temperatura (GAVA; SILVA; FRIAS, 2009, p. 95):

Aw = P soluto (alimento) Po solvente (água)

Química de Alimentose-Tec Brasil16

A atividade de água (Aw) de um alimento e a umidade relativa do ambiente no qual se encontram tendem sempre a equilibrar-se, e, por isso, é comum expressar a umidade como umidade relativa de equilíbrio (%) (URE). Por exemplo, se a atividade de água de um alimento for menor que a umidade relativa da atmosfera que o rodeia, o alimento tenderá a absorver água do ambiente, se maior, cederá água para o ambiente, até que se atinja o equilíbrio.

http://www.scribd.com/doc/38443438/atividadedagua

100

Aw ou a = URE

Em que:

Aw ou a = atividade de água do produto; P= pressão de vapor da água do alimento;

Po= pressão de vapor da água pura; URE= umidade relativa de equilíbrio do produto (%).

O conteúdo de água ou umidade é obtido pela determinação da água total contida no alimento. Esse valor, todavia, não fornece indicações de como ela está distribuída, nem permite saber se toda a água está ligada do mesmo modo ao alimento.

É a atividade de água que fornece informação sobre: crescimento microbiano, migração da água, estabilidade química e bioquímica, propriedades físicas e vida útil. A umidade não fornece estas informações. Isto quer dizer que quando nos referimos à conservação dos alimentos, a atividade de água é a melhor medida quando comparada ao teor de umidade.

Sistema Biscoito Cream Cracker x Queijo

Experimento 1 – Biscoito é equilibrado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl.

Inicial Final

20% de Umidade30% de Umidade?

Tempo

Umidade

Recipiente com amostra

Solução saturada de sal (NaCl) e-Tec BrasilAtividade de Água17

Experimento 3 – Biscoito e o Queijo são colocados juntos em um recipiente selado.

Para qual lado a água se move?

Condições de equilíbrio

Aw biscoito = Aw queijo = Aw ar

Resposta: no equilíbrio o potencial químico é o mesmo e então não há migração da água.

Fonte: <http://w.visionline.com.br/roche/forumpet/palestras/download/Control%20of%20Water%20Activity%20pt. pdf>. Acesso em: 2 mar. 2011.

Experimento 2 – queijo é equilibrado em recipiente selado contendo solução saturada NaCl.

Inicial Final

Química de Alimentose-Tec Brasil18

A atividade de água é dependente da temperatura e o efeito da temperatura sobre a atividade de água é específi co para cada produto.

1. Qual a diferença entre umidade e Aw?

2. Em relação à conservação de alimentos, o que é mais importante a umidade ou atividade de água? Por que?

3. Em relação à umidade relativa de equilíbrio e atividade de água, explique:

a) Por que ao armazenar, por exemplo, uma maçã mal acondicionada na geladeira após alguns dias murcha.

b) Por que um pacote de biscoito cream cracker perde a crocancia após deixá-lo aberto por algum tempo.

1.3 Formas em que a água ocorre nos alimentos As expressões “água livre” e “água combinada” são muito empregadas para descrever o estado em que a água se encontra nos alimentos.

e-Tec BrasilAtividade de Água19

A água livre está fracamente ligada aos componentes não-aquosos dos alimentos, pode ser mais facilmente eliminada, como por exemplo, no processo de secagem de alimentos, e está disponível para o crescimento microbiano e reações químicas. A água combinada está fortemente ligada aos componentes não-aquosos dos alimentos, é mais difícil de ser eliminada, e não está disponível para o crescimento de microrganismos e reações químicas.

Quando falamos em água livre estamos nos referindo a atividade de água, entretanto quando falamos em umidade estamos mencionando a água livre mais água combinada, ou seja, estamos falando da água total contida no alimento.

1.4 Atividade de água e crescimento de microrganismos

A água é o solvente fundamental para todos os seres vivos. Sem ela, o metabolismo dos microrganismos fi ca paralisado, isto é, não pode haver crescimento nem multiplicação. Entretanto, os microrganismos podem sobreviver, em estado latente, por tempo quase indefi nido, na forma desidratada. Após o restabelecimento da atividade de água adequada, inicia-se o seu crescimento e multiplicação. A velocidade de crescimento dos microrganismos diminui com a atividade de água, podendo até sofrer paralisação completa em atividade de água menor que 0,6, variando o valor mínimo, com o tipo de microrganismo (Quadro 1.1).

Um alimento com atividade de água inferior a 0,85 está protegido contra o desenvolvimento de bactéria patogênica. Existem algumas espécies de microrganismos em cada grupo que apresenta elevada resistência a baixas Aw e esses microrganismos podem causar a deterioração lenta de alimentos.

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