ÁGUA

ÁGUA

Elemento fundamental de toda matéria viva, animal ou vegetal- trocas nutricionais - reações endocelulares

A ÁGUA NO CORPOEmbrião - 80%Recém-nascido - 74%Idade avançada - até 55%

Funções da água no organismo: Manter a temperatura corporal; Servir como reativo em meio à reações químicas, como: - promover diluições para facilitar reações; - paralisar ou aumentar reações de deterioração; - reativo na hidrólise do amido, quebra da sacarose, etc. Organizar o arranjo das moléculas protéicas; Auxiliar enzimas no desenvolvimento de seus papéis biológicos.3

Origem da água no organismoPara suprir suas necessidades diárias o homem e os animais recebem água de três origens normais e uma acidentalOrigem normal: Água ingerida na forma líquida - Água propriamente dita - Água de alimentos líquidos (sucos, leite, bebidas, etc) Água de alimentos sólidos (todo alimento contém certa porcentagem de água) Água metabólica (se forma no metabolismo dos materiais alimentícios)

Origem acidental: Água utilizada por autofagia (destruição dos próprios tecidos do organismo na ausência de alimentos sólidos ou líquidos)

Perdas diárias de água pelo organismoAdulto: 2,5 litros/dia (8 a 10 copos) - 1/2 copo pelas solas dos pés - 2 a 4 copos pela respiração - 2 copos pela transpiração e 3 pela urina

Ingestão média diáriaVida sedentária - 30g/kg de peso (8 copos)Atleta - 40g/kg de peso 1 copo para cada 12kg de excesso de peso

CARACTERÍSTICAS DA MOLÉCULA DE ÁGUA

Pequeno volume

Alto momento dipolar

Elevada constante dielétrica

É uma propriedade física que reflete o número de dipolos em um solvente

SOLVENTE UNIVERSALA) Forma molecular - H2OB) Peso molecular - 18

C) PolaridadeA molécula de água é uma estrutura eletricamente polar (possibilita a reação da água com outros constituintes e com a própria água)A natureza polar da água é o que determina, em grande parte, sua propriedade como SOLVENTE.Compostos iônicos

Compostos polares

D) Poder de coesãoPonte de hidrogênio (região com carga positiva de uma molécula tende a se orientar para a região com carga negativa da molécula vizinha) As cargas sobre os átomos de H e O são fortes o suficiente para fazê-los exercer atração em moléculas vizinhas. Este tipo de interação é chamado de força intermolecular ou força de van der Waals; no caso da água, o tipo de interação é um dipolo-dipolo entre os pares eletrônicos não ligantes do O e os átomos de H de outra molécula. Esta força é chamada de PONTE / LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO.

As ligações de hidrogênio são de natureza eletrostática e podem ser consideradas um caso especial de interação dipolo-dipolo.

O arranjo quase tetraédrico dos orbitais ao redor do átomo de oxigênio permite a cada molécula de água formar ligações de hidrogênio com até quatro moléculas de água vizinhas.

A Água forma Pontes de Hidrogênio fortes e fracas com

os solutos

O poder de coesão proporciona a água diferentes formas

Vapor: Separação e ruptura de pontes de hidrogênio (aumento de energia das moléculas)Gelo: Estrutura cristalina regular com todas as pontes de hidrogênio possíveis (cada molécula com quatro vizinhas)Água líquida: Estrutura parcialmente ordenada com pontes de hidrogênio formando e se desfazendo continuamente (cada molécula com 3,4 vizinhas)

E) Estrutura da águaEstrutura tetraédrica (orbitais moleculares permanecem simetricamente orientados em relação a um eixo orbital)

Ângulo de ligação da água gelo - 109°Ângulo de ligação do tetraedro perfeito - 109° 28’Ângulo de ligação da água vapor - 104,5 °

O -

+H H+ Ângulo

F) Atividade de água (aw)Expressa o teor de água livre no alimento, que é dado pela relação entre a pressão de vapor da água em equilíbrio sobre o alimento e a pressão de vapor da água pura, à mesma temperaturaConsideraçõesValor máximo: 1 (água pura)Acima de 0.9 (alta diluição dificulta o crescimento de M.O)0,4 a 0,8 (reações químicas e enzimáticas rápidas, pela concentração)Próxima de 0,6 (quase nenhum crescimento microbiano)Abaixo de 0,3 (indica água ligada e não disponível)

INTERAÇÕES DA ÁGUA

ImportânciaManutenção da estrutura dos solutos e da água, influenciando nas reações químicas e propriedades funcionais de muitas substâncias de importância alimentar.

As interações variam de acordo com a natureza dos solutos, ou seja se hidrofílicos ou hidrofóbicos

1. Substâncias hidrofílicas

Interagem fortemente com a água através de mecanismos Dipolo-Dipolo ou íon-Dipolo.Esquema

Mudanças:Água - alteram a estrutura e mobilidadeSubstâncias - alteram a estrutura e reatividade hidrofílica

Interações da água com íons ou grupos iônicos

Considerada a água mais fortemente ligada em alimentos Tipos de interaçõesA) Ligação com solutos dissociáveis - estrutura normal da água pura é rompida

B) Ligação com íons inorgânicos simples - ligação meramente polar (esses íons não possuem sítios doadores ou receptores de ligação de hidrogênio)

Efeitos dos íons na água - Alteram a estrutura Quebradores de estrutura líquida (potássio, cálcio, amônio, cloro, etc) Formadores de estrutura líquida da água (sódio, alumínio, magnésio, etc) - Influenciam na constante dielétrica do meio aquoso; - Governam a espessura da camada dupla ao redor dos colóides; - Influenciam na conformação das proteínas e estabilidade de colóides (alteram a hospitalidade da água)

Interações da água com grupos neutros,

capazes de ligar hidrogênio

Ligações hidrogênio água - soluto são mais fracas que as ligações água - íons

Grupos elegíveis Hidroxila, amino, carbonila, amida e iminoEsse tipo de ligação está presente na água constitucional e vicinal

2. Substâncias hidrofóbicas

São substâncias que não tem afinidade com a água, interagindo fracamente e preferindo o meio não aquoso (hidrocarbonetos, ácidos graxos. aminoácidos e proteínas)

Mudanças:Água - aumenta o grau de estruturaSubstâncias - se agregam formando interações hidrofóbicas

Interações da água com substâncias não polares

A) Formação de hidratos clatratosA água considerada substância hospedeira, estabelece ligações hidrogênio envolvendo 20 a 74 moléculas de água, essa estrutura que se assemelha a uma gaiola, sequestra fisicamente outras moléculas de espécies secundárias, denominadas hospedes.Hospedes: Hidrocarbonetos, CO2, SO2, óxido de etileno, álcool etílico, etc. (baixo peso molecular)

B) Formação de interações hidrofóbicas

Interação hidrofóbica - refere-se a capacidade dos grupos hidrofóbicos se agregarem para minimizar o contato com a água

Importância:Manutenção da estrutura terciária das proteínas (40% dos aminoácidos da maioria das proteínas tem cadeias com sítios não polares)

A ÁGUA NOS ALIMENTOS

ImportânciaA água é o maior componente da maioria dos alimentos e exerce influência acentuada em várias de sua características, como: Estrutura Aparência Sabor Susceptibilidade à deterioração

Tipos de água nos alimentos

1. Água de vegetação ou bulk-phase 75 a 90% de toda água de produtos in natura Não apresenta nenhuma ligação com soluto Facilmente removível em processos de secagem Quanto maior sua quantidade, mais perecível se torna o alimento Dividida em dois tipos: - Água livre - Água presa (sequestrada)

Água livre: Mais facilmente removível Predomina ligações de hidrogênio (água x água) Fluxo macroscópico desimpedido Propriedades semelhantes a uma solução salina Ponto de congelamento menor que a água pura Mobilidade translacional um pouco menor que a água pura Entalpia de vaporização é a mesma da água pura Conseqüências deteriorativas - Crescimento microbiano - Velocidade rápida das reações químicas

Água presa ou sequestrada:Características semelhantes à água livre, com as seguintes exceções: Fluxo macroscópico impedido por matriz de gels ou tecidos (estruturas celulares)

2. Água ligadaÉ a água que existe nas vizinhanças dos solutos e outros constituintes não aquosos Dividida em três tipos: - Constitucional - Vicinal - Multicamada

Constitucional: É a mais ligada, faz parte integral da substâncias não aquosas e está situada nas regiões intersticiais das proteínas ou como parte dos hidratos químicos Não é congelável à - 40°C Não apresenta capacidade solvente e mobilidade translacional Maior entalpia de vaporização e baixa percentagem em alimentos de alta umidade(0,03%) Conseqüências deteriorativas - autoxidação (não está disponível aos M.O)

Vicinal ou monocamada: Menor associação que a constitucional (ponte de hidrogênio e interação de Vander Vals) Em nível máximo ela forma uma cobertura de camada única (monocamada) nos grupos hidrofílicos acessíveis Não congela à - 40°C e sem capacidade solvente Mobilidade translacional reduzida Maior entalpia de vaporização e 0,3 a 0,4% da água total em alimentos de alta umidade Ótima estabilidade à deteriorações

Multicamadas: Ocupa os sítios remanescentes da primeira camada, formando várias camadas adicionais ao redor dos grupos hidrofílicos não aquosos Das águas que interagem com o soluto, essa é a de menor força (pontes de hidrogênio) Maior parte não congela à - 40°C Capacidade solvente é leve ou moderada Mobilidade translacional reduzida Maior entalpia de vaporização que água pura e 2 a 3% da água total em alimentos de alta umidade Boa estabilidade à deteriorações (Esquema)

ÁGUA X ALTERAÇÕES EM ALIMENTOS O teor de umidade condiciona o tempo de conservação dos alimentos e permite classifica-los como: - Perecíveis - Semi-perecíveis - Não perecíveis Quanto maior o teor de água de vegetação, menor a durabilidade do alimento em condições naturais

A presença de água ligada explica o fato de alimentos ainda conterem água, porém, não se deteriorarem facilmente (não perecíveis) A preservação de alimentos visando armazenamento por longo tempo, são feitas com base na indisponibilização da água aos agentes deteriorantes, por dois métodos: - Desidratação convencional - Congelamento (separação localizada na forma de cristais de gelo) Ambos os processos alteram as caract. originais