CARBOIDRATOS

CARBOIDRATOS

• Amplamente distribuídos na natureza;Amplamente distribuídos na natureza;• Substâncias com estruturas e propriedades Substâncias com estruturas e propriedades das mais diversas;das mais diversas;• Pertencem ao grupo dos carboidratos:Pertencem ao grupo dos carboidratos:

glicose (sabor doce de vários glicose (sabor doce de vários alimentos)alimentos) amido (principal fonte de reserva amido (principal fonte de reserva de vegetais)de vegetais) celulose (carboidrato mais celulose (carboidrato mais abundante na natureza – parede abundante na natureza – parede celular de vegetais)celular de vegetais)

CARBOIDRATOS

• FONTE DE ENERGIA + abundante e econômica para o homem

• Alguns carboidratos são fontes de fibra alimentar, ex: celulose, hemicelulose e pectina

CARBOIDRATOS - funções

1. Nutricional;2. Adoçantes naturais;3. Matéria-prima para produtos fermentados;4. Principal ingrediente dos cereais;5.Propriedades reológicas da maioria dos

alimentos de origem vegetal (polissacarídeos);

6. Responsáveis pela reação de escurecimento em muitos alimentos.

Definição

polihidroxialdeídospolihidroxicetonaspolihidroxiálcooispolihidroxiácidos

Seus derivados

polímeros unidos por ligações

hemiacetálicas

São carboidratos:

Monossacarídeos

Classificação

Em função do seu peso molecular: mono, oligo e polissacarídeos

Classificação - monossacarídeos

a)Quanto ao número de carbonos:

5C – Pentose – ribose e desoxirribose6C – Hexose – glicose e frutoseÉ incompleto!

b) Quanto aos grupamentos:

Aldose – grupo aldeído – glicoseCetose – grupo cetona - frutose

Classificação - monossacarídeos

Preciso informar se o monossacarídeo é cetose, aldose ou se a sua configuração é D ou L.

Classificação - monossacarídeos

c) Rotação óptica:

Dextrógiras: (+) substâncias que rodam o plano no sentido horário

Levógiras: (-) substâncias que rodam o plano no sentido anti-horário

Classificação - monossacarídeos

d)Projeção de Fischer

Projeção de Fischer-Tollens

Projeções planares de Haworth

Classificação - monossacarídeos

Monossacarídeos

Estrutura

• Monossacarídeos: os grupos funcionais se organizam na forma mais estável possível

Ligação hemiacetálica: o grupo carbonila adiciona água ou álcoois simples para formar hemiacetais

• De forma semelhante, hidroxilas do monossacarídeo adicionam-se ao grupo carbonila para formar hemiacetais internos cíclicos.

• A formação do acetal converte o carbono da carbonila em um carbono assimétrico.

As projeções de Fischer representam a ligação hemiacetálica interna; mas não representam a forma cíclica do monossacarídeo resultante dessa ligação

O grupo hidroxila formado devido à ligação hemiacetálica é denominado de GRUPO HIDROXILA anomérico.

Esse grupo é extremamente reativo e confere ao monossacarídeo a propriedade de ser um AGENTE REDUTOR

Todos os monossacarídeos que possuem o grupo OH no carbono anomérico são açúcares redutores: glicose (C1) frutose (C2) ribose

Alfa glicose Beta glicose

Qual a diferença entre Qual a diferença entre -glicose e -glicose e -glicose?-glicose?

O anômero (carbono que participa da reação hemiacetálica O anômero (carbono que participa da reação hemiacetálica intramolecular) intramolecular)

tem o grupo redutor (OH) na face oposta, no anel, ao carbono tem o grupo redutor (OH) na face oposta, no anel, ao carbono 6;6;

O anômero O anômero tem o grupo redutor no mesmo plano do carbono 6. tem o grupo redutor no mesmo plano do carbono 6.

Polímero de Polímero de -glicose é amido – -glicose é amido – digerível digerível e fornece energia ao e fornece energia ao nosso organismonosso organismo

Polímero de Polímero de -glicose é celulose – -glicose é celulose – é fibra alimentar e nosso é fibra alimentar e nosso organismo NÃO TEM ENZIMAS PARA REALIZAR DIGESTÃO!organismo NÃO TEM ENZIMAS PARA REALIZAR DIGESTÃO!

Propriedades: sólidos cristalinos, incolores e de sabor doce

Propriedades - monossacarídeos

Carboidratos - monossacarídeos

Tabela de doçura

Açúcar Doçura em solução (10%)

-D-Frutose 130Sacarose 100-D-Glucose 67-D-Lactose 50-D-Lactose 27

Carboidratos - monossacarídeos-Propriedades:

Sólidos cristalinos, incolores e têm sabor doceFacilmente solúveis em águaReduzem íons metálicos em soluções alcalinas

Monossacarídeos mais frequentemente encontrados

Monossacarídeo Ocorrência Propriedades

D-glucose Milho, frutas, mel Cristais incolores, solúveis em água

D-manose Mananas (polímeros)

Não encontrada na forma livre

D-galactose Cerebrosídeos (lipídeos)

Não encontrada na forma livre

D-xilose Xilanas (madeira, palha)

Não encontrada na forma livre

L-arabinose Arabinanas Não encontrada na forma livre

D-frutose Frutas, mel Cetose

D- glicose

•C6H12O6

•Açúcar de milho•Principal fonte de energia•Frutas, mel

D- galactose

•Encontra-se ligada a outros monossacarídeos•Obtida através da hidrólise da lactose, rafinose e gomas•Frutas, legumes e leite•Faz parte da matéria branca do cérebro e mielina das células nervosas

D- frutose

•Açúcar da fruta•Mais doce que a glicose•Frutas, mel

D- xilose

•Encontra-se ligada a outros monossacarídeos•Palha, sabugo de milho•Utilizado para produzir xilitol

Oligossacarídeos: monossacarídeos unidos por ligações hemiacetálicas = ligações glicosídicas

Dissacarídeos: dois monossacarídeosClassificação dos dissacarídeos: redutor ou não redutor

Maltose (glicose+glicose)

• Açúcar do malte• Obtido pela digestão do amido• Importante na fabricação de cervejas• OVOMALTINE, cereais matinais

Dissacarídeos mais frequentemente encontrados

Lactose (glicose+galactose)

• Açúcar do leite• Menos doce que a sacarose• hidrolisado pela lactase em humanos• Importante tecnologicamente: produtos lácteos e de panificação (Maillard, absorve aromas e corantes)

Dissacarídeos mais frequentemente encontrados

Sacarose (glicose+frutose)

• Açúcar da cana• Todas as plantas (fotossíntese)• não redutor• Importante na produção de caramelo• Hidrolisada pela invertase

Dissacarídeos mais frequentemente encontrados

Inversão da sacarose

Hidrólise da sacarose

Formação de 50% de D-glicose + 50% de D-frutose

AÇÚCAR INVERTIDO

Dissacarídeos mais frequentemente encontrados

Dissacarídeos redutores

Dissacarídeo não redutor

A sacarose não é redutor porque os grupos redutores da glicose e da frutose estão na ligação, ou seja, a sacarose não tem o grupo redutor livre.

Os açúcares redutores:

- Facilmente solúveis em água;

- Reduzem soluções alcalinas de Cu+2 a Cu+ (Reagente Fehling) e Ag+2 a Ag+ (Reagente Tollens)

38%

31%

8%

2%

4%

17%

Frutose

Glicose

Dissacarídeos

Outros açucares

OutrassubstânciasÁgua

Componentes majoritários do melComponentes majoritários do mel

Rafinose: galactose+glicose+frutose

-Encontrada em grande quantidade no melaço de cana-Pode ser hidrolisada pelas enzimas maltase e -glicosidase, dando galactose e sacarose

Trissacarídeos: três monossacarídeos

Estaquiose: galactose+galactose+glicose+frutose

-São pouco frequentes em alimentos-Encontrada em leguminosas como soja e tremoço-Não é hidrolisada no aparelho digestivo

Tetrassacarídeos: quatro monossacarídeos

Reações químicas de carboidratos – Reações de escurecimento As reações que provocam escurecimento dos alimentos podem ser oxidativas ou não

oxidativas

Escurecimento oxidativo (ou enzimático): reação entre o oxigênio e um substrato fenólico catalisado pela enzima polifenoloxidase e NÃO ENVOLVE CARBOIDRATOS

Reações químicas de carboidratos – Reações de escurecimento As reações que provocam escurecimento dos alimentos podem ser oxidativas ou não

oxidativas

Escurecimento não oxidativo (ou não enzimático): envolve o fenômeno de caramelização e/ou a interação de proteínas ou aminas com carboidratos (reação de Maillard)

Tabela. Mecanismos das reações de escurecimento

Mecanismo Requerimento de

oxigênio

Requerimento de NH2

pH ótimo Produto final

Maillard Não Sim >7,0 Melanoidinas

Caramelização

Não Não 3,0 a 9,0 Caramelo

Oxidação de ácido ascórbico

Sim Não Entre 3,0 e 5,0

Melanoidinas

Caramelização e Reação de Maillard

Reação de caramelização

• Aquecimento de carboidratos• O aquecimento provoca a quebra das ligações glicosídicas, abertura do anel hemiacetálico, formação de novas ligações glicosídicas;• Resultado: polímeros insaturados – os caramelos - CORANTE

Reação de caramelização

• Essa reação é facilitada por quantias pequenas de ácidos e sais

PORÉM:

Sua velocidade é maior em meios ALCALINOS

Reação de caramelização

A utilização de diferentes catalisadores permite a obtenção de corantes específicos de caramelo

Na indústria de alimentos são empregados: • xarope de glicose ou de sacarose• sais de amônio – resulta em caramelos mais escuros

• H2SO4 com grau de pureza• e AQUECIMENTO

Reação de caramelização

A sacarose é usada para produção de AROMA e CORANTES de caramelo via reação de caramelização

Produtos usados em alimentos e bebidas, ex. refrigerante tipo “cola” e cervejas

Reação de caramelização

Caramelo – corante marromAgente flavorizante (limitações)

Caramelização sem catalisador a 200-240ºC: caramelos com baixa intensidade de cor, + úteis como flavorizantes do que corantes

Caramelização com uso de catalisadores necessita de Tº mais baixas (130-200ºC): caramelos com alta intensidade de cor, usados como corantes.

Cheiro e gosto de produtos isolados na formação de caramelo

Composto Cheiro Gosto

Aldeído fórmico Ardido ________

Ácido fórmico Ardido Ácido

Furano Etéreo _______

HMF --------- Amargo

2-Furaldeído pão Doce

Béquer 110g

sacarose + 20 mL de

água destilada

Não aquecer

Béquer 210g

sacarose + 20 mL de

água destiladaAquecer.

Béquer 310g

sacarose + 20 mL de

HClAquecer.

Béquer 410g

sacarose + 20 mL de

NaOHAquecer.

Reação de Maillard

• na maioria das vezes é DESEJÁVEL!• indesejável em: leite em pó, ovos e derivados desidratados;• pode resultar na perda de nutrientes - aminoácidos (lisina)• A reação ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos e compreende 3 fases: inicial, intermediária e final.• resultado da reação: melanoidinas (marrom claro até preto) PM, escuro

Reação de Maillard – fase inicial

Reação de Maillard – fase intermediária

Reação de Maillard – fase final

10 g de leite em pó+ 5 g

de SACAROSE +

água + aquecimento

10 g de leite em pó+ 5 g de GLICOSE

+ água + aquecimento

Características Caramelização Reação de Maillard

Reagentes

Açúcar redutor ou

não

NH2 + açúcares

redutores

Principais Produtos

Caramelo

Melanoidina

Aromas voláteis

Efeito do pH

sobre a velocidade da reação

Em meios ácidos e básicos a reação é

mais rápida

Reação lenta em pH próximo à neutralidade

pH ótimo é neutro

(entre 6-7)

pH ácidos ou básicos é nula ou

muito lenta Porque: com H+ o

NH2 fica protonado

Efeito da

Temperatura

Necessita do aquecimento

Não necessita do

aquecimento

Efeito da

natureza do aminoácido sobre a velocidade da

reação

----------

Velocidade aa básico > aa ácido

> aa neutro

Efeito da

natureza do açúcar sobre a velocidade da

reação

-----------

Velocidade

monossacarídeo red > dissacarídeo

red

Pentose > hexose