Técnico em AgroindústriaIntrodução a Agroindústria

Instituto Federal Sul-rio-grandense

Campus Pelotas - Visconde da Graça

Cristiane Brauer Zaicovski

2012Pelotas-RS

Presidência da República Federativa do Brasil

Ministério da Educação

Secretaria de Educação a Distância

Equipe de ElaboraçãoCampus Pelotas - Visconde da Graça - CAVG

Coordenação InstitucionalCinara Ourique do Nascimento/CAVG

Professor-autorCristiane Brauer Zaicovski/CAVG

Projeto GráficoEduardo Meneses Fábio Brumana

Equipe TécnicaMaria Isabel Giusti Moreira/CAVGPablo Brauner Viegas/CAVGRodrigo da Cruz Casalinho/CAVG

DiagramaçãoMaria Isabel Giusti Moreira/CAVG-RevisãoCristiane Silveira dos Santos/CAVGMarisa Teresinha Pereira Neto Cancela/CAVG

Ficha catalográfica

© Campus Pelotas - Visconde da Graça

Este Caderno foi elaborado em parceria entre o Campus Pelotas - Visconde da Graça e o Sistema Escola Técnica Aberta do Brasil – e-Tec Brasil.

Amigo(a) estudante!

O Ministério da Educação vem desenvolvendo Políticas e Programas para

expansãoda Educação Básica e do Ensino Superior no País. Um dos caminhos

encontradospara que essa expansão se efetive com maior rapidez e eficiên-

cia é a modalidade adistância. No mundo inteiro são milhões os estudantes

que frequentam cursos a distância. Aqui no Brasil, são mais de 300 mil os

matriculados em cursos regulares de Ensino Médio e Superior a distância,

oferecidos por instituições públicas e privadas de ensino.

Em 2005, o MEC implantou o Sistema Universidade Aberta do Brasil (UAB),

hoje, consolidado como o maior programa nacional de formação de profes-

sores, em nível superior.

Para expansão e melhoria da educação profissional e fortalecimento do En-

sino Médio, o MEC está implementando o Programa Escola Técnica Aberta

do Brasil (e-TecBrasil). Espera, assim, oferecer aos jovens das periferias dos

grandes centros urbanose dos municípios do interior do País oportunidades

para maior escolaridade, melhorescondições de inserção no mundo do tra-

balho e, dessa forma, com elevado potencialpara o desenvolvimento produ-

tivo regional.

O e-Tec é resultado de uma parceria entre a Secretaria de Educação Pro-

fissionale Tecnológica (SETEC), a Secretaria de Educação a Distância (SED)

do Ministério daEducação, as universidades e escolas técnicas estaduais e

federais.

O Programa apóia a oferta de cursos técnicos de nível médio por parte das

escolaspúblicas de educação profissional federais, estaduais, municipais e,

por outro lado,a adequação da infra-estrutura de escolas públicas estaduais

e municipais.

Do primeiro Edital do e-Tec Brasil participaram 430 proponentes de ade-

quaçãode escolas e 74 instituições de ensino técnico, as quais propuseram

147 cursos técnicosde nível médio, abrangendo 14 áreas profissionais.

Apresentação e-Tec Brasil

O resultado desse Edital contemplou193 escolas em 20 unidades federa-

tivas. A perspectiva do Programa é que sejam ofertadas10.000 vagas, em

250 polos, até 2010.

Assim, a modalidade de Educação a Distância oferece nova interface para

amais expressiva expansão da rede federal de educação tecnológica dos úl-

timos anos: aconstrução dos novos centros federais (CEFETs), a organização

dos Institutos Federaisde Educação Tecnológica (IFETs) e de seus campi.

O Programa e-Tec Brasil vai sendo desenhado na construção coletiva e par-

ticipaçãoativa nas ações de democratização e expansão da educação profis-

sional no País,valendo-se dos pilares da educação a distância, sustentados

pela formação continuadade professores e pela utilização dos recursos tec-

nológicos disponíveis.

A equipe que coordena o Programa e-Tec Brasil lhe deseja sucesso na sua

formaçãoprofissional e na sua caminhada no curso a distância em que está

matriculado(a).

Brasília, Ministério da Educação – setembro de 2008.

Sumário

Apresentação e-Tec Brasil 3

Sumário 5

Indicação de Ícones 7

Palavra do professor-autor 9

Outros - instituição validadora 11

Apresentação da Disciplina 13

Projeto instrucional 15

1 Introdução a Ciência e Tecnologia 17

1.1 Aspectos Históricos 171.2 Conceito e Objetivos da Ciência e Tecnologia dos Alimentos 181.3 Conservação dos Alimentos 19

2 Principais Alterações nos Alimentos 21

2.1 Crescimento e Atividade de Microorganismos 222.2 Ação de Enzimas presentes nos Alimentos 252.3 Ação de Agentes Químicos 272.4 Alterações Físicas e Mecânicas 302.5 Alterações por Seres Superiores 312.6 Alterações por Metais 31

Atividades de aprendizagem 33

Referências 35

Currículo do Professor 37

Indicação de Ícones

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 7

Os ícones funcionam como elementos gráficos utilizados para facilitar a or-

ganização e a leitura do texto. Veja a função de cada um deles:

Atenção: Mostra pontos relevantes encontrados no texto.

Saiba mais: Oferece novas informações que enriquecem o as-

sunto como “curiosidades” ou notícias recentes relacionadas ao

tema estudado.

Glossário: Utilizado para definir um termo, palavra ou expres-

são utlizada no texto

Midias integradas: Indica livros, filmes, músicas sites, progra-

mas de TV, ou qualquer outra fonte de informação relacionada

ao conteúdo apresentado.

Pratique: Indica exercícios e/ou Atividades Complementares

que você deve realizar.

Resumo: Traz uma síntese das idéias mais importantes apresen-

ta das no texto/aula.

Avaliação: Indica Atividades de Avaliação de Aprendizagem da

aula.

Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 8

Prezado (a) aluno (a),

A área de Ciência e Tecnologia de Alimentos encontra-se em franca

expansão. A Agroindústria está mais moderna e diversificada, oferecendo,

ao mercado consumidor cada vez mais exigente, uma série de novos pro-

dutos, sempre com muita qualidade. Através da disciplina de Introdução à

Agroindústria, trabalharemos os principais conceitos relacionados à Ciên-

cia e Tecnologia de Alimentos, à Agroindústria e Sistemas Agroindustriais

e introduzir as Principais Operações Unitárias realizadas na Agroindústria e

Equipamentos empregados.

Para melhor entendimento da disciplina, há disponível um Fórum de

Avisos e um Fórum de Dúvidas que os ajudará na realização das atividades

propostas.

Seja bem-vindo (a) ao espaço da disciplina de Introdução à Agroin-

dústria! Lembre-se: Há uma equipe que trabalha para que você supere suas

dificuldades.

Conte conosco!

Professora Cristiane Brauer Zaicovski

Palavra do professor-autor

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 9

Outros - instituição validadora

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 11

Apresentação da Disciplina

Prezado (a) aluno (a),

Seja bem-vindo (a) ao espaço da disciplina de Introdução a Agroin-

dústria,

Nesta disciplina, será possível obter-se uma visão sobre os conceitos

da Ciência e Tecnologia de Alimentos, as principais alterações alimentares,

principais equipamentos utilizados na indústria e ver os principais conceitos

relacionados a agroindústria.

Essa disciplina está dividida em três unidades dispostas em duas se-

manas. Na primeira semana, estudaremos conceitos básicos relativos a Ciên-

cia e Tecnologia dos Alimentos, Alterações Alimentares e Agroindústria. Na

segunda semana, conheceremos as principais operações unitárias e equipa-

mentos utilizados na agroindústria.

Lembre-se: Há uma equipe que trabalha para que você supere sua

dificuldades.

Conte conosco!

Professora Cristiane Brauer Zaicovski

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 13

Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 14

Instituição:

Instituto Federal Sul-rio-grandense

Campus Pelotas - Visconde da Graça

Nome do Curso: Técnico em Agroindústria

Professor-autor: Cristiane Brauer Zaicovski

Disciplina: Introdução a Agroindústria

PROJETO INSTRUCIONAL

Ementa básica da disciplina: A disciplina de Introdução à Agroindústria

abordará os conceitos relacionados à introdução a ciência e tecnologia de

alimentos, alterações alimentares, agroindústria e sistemas agroindustriais e

equipamentos utilizados na agroindústria.

Projeto instrucional

Semana Aula Objetivos e aprendizagem RecursosCarga

Horária (Horas)

1ª

1. Introdução a Ciência e TecnologiaConhecer os principais fundamentos da Ciência e Tecnologia de Alimentos

Unidade Curricular 110

2. Principais Alterações nos AlimentosConhecer os principais agentes que alteram as características sensoriais dos alimentos

Unidade Curricular 1 10

2ª

3. Agroindústria Definir e reconhecer os diversos tipos de agroindústria

Unidade Curricular 2 10

4. Sistemas Agroindustriais (SAGs)Conceituar o que são os Sistemas Agroin-dustriais e os reconhecer os principais fa-tores que atuam.

Unidade Curricular 2 10

3ª5. Equipamentos Utilizados na Agro-indústria

Conhecer os principais equipamentos em-pregados na transformação da matéria-prima em produto agroindustrial

Unidade Curricular 3 20

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 15

1 Introdução a Ciência e Tecnologia

1.1 Aspectos Históricos

A história da humanidade está diretamente relacionada com a capa-

cidade que o homem foi aprimorando sua maneira de se alimentar.

Durante a Pré-História, o homem percebeu cedo que deveria guardar

sobras de alimentos dos dias de fartura para os tempos de escassez. A partir

disso, o homem começou a desenvolver os primeiros métodos de conserva-

ção extremamente simples. Por exemplo, existem relatos que, homens pré-

históricos utilizavam secagem ao sol para conservar pedaços de mamute.

Com a descoberta do fogo surgiu o processo de defumação, utiliza-

do até os dias de hoje. Nesse mesmo período, o homem também começou

a utilizar sal para aumentar a vida útil dos alimentos.

Povos como os sumérios, babilônios, romanos produziam cerveja,

vinho, além de produzir queijos. Todos esses alimentos fermentados eram

formados espontaneamente, sem qualquer medida de controle.

No plano tecnológico, o maior impacto ocorreu em 1795 quando o

confeiteiro francês Nicolas Appert conseguiu conservar diversos alimentos

aos adicioná-los em recipientes lacrados e depois aquece-los em água fer-

vente, derrubando a teoria da “Geração Espontânea”.

Napoleão Bonaparte sabia que a alimentação era essencial para seus

exércitos e, por isso, ofereceu um prêmio para quem inventasse um méto-

do de conservação que permitisse abastecer suas tropas, posicionadas cada

vez mais distantes das bases. Appert foi o grande vencedor, e sua técnica,

Objetivos da aula

Conhecer os principais fundamentos da Ciência e Tecnologia de

Alimentos

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 17

a apertização, foi muito importante para o desenvolvimento da indústria de

produtos enlatados.

Até os dias de hoje, a Ciência e Tecnologia de Alimentos vêm se

aprimorando, com o surgimento de novos produtos e de novas técnicas que

disponibilizam, aos consumidores, produtos mais saborosos e nutritivos.

1.2 Conceito e Objetivos da Ciência e Tecnologia dos Alimentos

São muitas as definições para Ciência e Tecnologia de Alimentos.

Entre elas, apresenta-se a mais moderna, de 1992, elaborada pelo “Institute of Food Technologits” dos Estados Unidos:

Os objetivos principais da Tecnologia dos Alimentos são:

• garantir o abastecimento de alimentos nutritivos e saudáveis;

• diversificar os alimentos através do desenvolvimento de no-

vos produtos;

• obter o máximo de aproveitamento dos recursos nutritivos e

buscar novas fontes de alimentos;

• preparar alimentos para indivíduos com necessidades nutriti-

vas especiais.

“Ciência dos Alimentos é a ciência que estuda as ciên-cias biológicas, físicas, químicas e a engenharia para o estudo da natureza dos alimentos, das causas de sua alteração e dos princípios em que repousa o processamento dos alimentos.”

“Tecnologia dos Alimentos é a aplicação da Ciência dos Alimentos para seleção, conservação, transformação, acondi-cionamento, distribuição e uso de alimentos e seguros.”

Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 18

1.3 Conservação dos Alimentos Para que um alimento mantenha suas características sensoriais intac-

tas, seu valor nutritivo e seja seguro, são necessários aplicar medidas para

que ele se conserve e aumente seu período de vida útil.

O homem, ao longo de sua evolução, vêm desenvolvendo diversos

métodos de conservação. Estes métodos diferem-se entre si, em função de

fatores, tais como, natureza do alimento, tempo pelo qual se deseja con-

servá-lo, economia do processo. Além disso, o método de conservação não

deve provocar modificações sensíveis nas propriedades sensoriais e nutritivas

do alimento.

Na conservação dos alimentos, através dos mais variados processos,

são utilizados princípios como:

Prevenção ou retardamento da decomposição de microorga-nismos no alimento:

•mantendo-o livre de microorganismos (uso de calor);•pela remoção de microorganismos (filtração);•inibição do crescimento e atividade dos microorga-

nismos (uso de frio, secagem, controle da atmosfera, uso de aditivos).

Prevenção ou retardamento da autodecomposição do alimen-to:

•destruição ou inativação de enzimas (uso de calor - branqueamento);

•prevenção de reações de oxidação (uso de aditivos - antioxidantes).

Métodos de Conservação de Alimentos:

•Uso do Calor: pasteurização, esterilização, branqueamento;•Uso do Frio: refrigeração, congelamento;•Uso do Controle de Umidade: secagem natural, desidratação,

concentração;• Uso de Irradiações: radapertização, radiciação, radurização• Uso de Fermentações: alcoólica, acética, lática;•Uso de Aditivos: antioxidantes, acidulantes, antiumectantes

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 19

Alterações de Alimentos: são todas as modificações que nele se

operam, destruindo parcial a totalmente suas características essenciais, por

comprometimento de suas qualidades físicas e químicas, estado de higiene

e capacidade nutritiva.

De modo geral, aceita-se que alterações são todas as mudanças que

tornam o alimento indesejável ou inadequado à sua ingestão.

Os alimentos, segundo a sua resistência aos processos de alterações,

principalmente os de origem microbiana, se dividem em três grupos:

• Alimentos Perecíveis: se deterioram facilmente, tais como, leite,

carne bovina, peixe, milho verde, aspargo, tomate, pêssego, etc.

A deterioração pode ser iniciada logo no ato de sua obtenção.

A facilidade com que se estragam se deve, em grande parte, ao

seu conteúdo de água.

• Alimentos Semi-Perecíveis: se conservam mais que os alimen-

tos do grupo anterior, porém por templo limitado, tais como,

beterraba, cenoura, nabo, pêra, maçã, amêndoa, etc... A limi-

tação do tempo depende principalmente dos cuidados de mani-

pulação e armazenamento do produto. Esses alimentos, mesmo

tendo apreciável conteúdo de água, apresentam estabilidade às

alterações, por causa de estreita ligação da água com a polpa

do alimento. Além disso, o revestimento a casca que cobre os

alimentos lhes dão determinada proteção.

• Alimentos Não–Perecíveis: seu tempo de conservação é quase

2 Principais Alterações nos Alimentos

Objetivos da aula

Conhecer os principais agentes que alteram as características sensoriais

dos alimentos

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 21

indefinido, sob temperatura ambiente, tais como, açúcar, fari-

nhas, leguminosas secas, cereais, etc. Esses alimentos só sofrem

alterações se for utilizados processos inadequados de manipula-

ção. A grande razão da capacidade de conservação dos alimen-

tos não-perecíveis é o seu pequeno conteúdo de água.

•

O que se busca na tecnologia de alimentos é retardar/suprimir estas

reações, preservando o máximo possível às qualidades do alimento.

2.1 Crescimento e Atividade de Microor-ganismos

Bactérias, fungos, bolores e leveduras podem ocasionar três tipos de

alterações:

• Fermentação: decomposição de hidratos de carbono pela ação de

microorganismos, com desprendimento ou não de gases ( embora

nunca de mau cheiro ), formando sub-produtos não tóxicos.

Causas das Alterações em Alimentos:As pequenas e grandes alterações refletem-se diretamente so-bre:

• características sensoriais;• composição química;• estado físico;• estado de sanidade;• valor nutritivo.

Causam as alterações em alimentos:

•crescimento e atividade de microorganismos; •ação das enzimas presentes no alimento;•reações químicas não–enzimáticas;•alterações provocadas por insetos e roedores; •ação físicas e mecânicas (frio, calor, desidratação,

etc.).

Leia mais sobre microorganismos nos sites:

http://pt.wikipedia.org/wiki/batcéria

http://pt.wikipedia.org/wiki/fungos

Mídias integradas

Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 22

• Putrefação: decomposição anaeróbia de substâncias nitrogenadas

com desprendimento de gases de mau cheiro, dando formação a

produtos deteriorados e muitas vezes com produção de toxinas.

• Alterações de Aparência: consiste no desenvolvimento de microor-

ganismos sobre os alimentos, causando alguma alteração específica

sob o ponto de vista estético, modificando características sensoriais,

tais como cor, sabor, aroma, formando-se refutáveis para o consumo

humano.

Os microorganismos são os principais causadores de alterações em

alimentos porque: competem com o homem pelo alimento; possuem rápido

crescimento; encontram-se em todos os ambientes, como ar, água e solo;

podem provocar sérios problemas de saúde no homem.

• Efeito das Condições Ambientais: os fatores do meio ambiente

estão relacionados entre si e seus efeitos combinados determinam

quais os microorganismos que dominarão em um determinado ali-

mento.

• Propriedades Físicas dos Alimentos: a água presente nos

alimentos é um dos fatores que determinam que tipos de

microorganismos irão alterar um alimento. O conteúdo de

água livre a sua atividade de água (Aa) que determina qual

grupo de microorganismos que atua nos alimentos: bacté-

rias: Aa mínima de 0,90; leveduras: Aa mínimo de 0,88; fun-

gos e mofos: Aa mínimo de 0,80; microorganismos osmofi-

licos: Aa máximo de 0,62;

A estrutura biológica também são importantes na alteração

dos alimentos. Certos alimentos possuem proteção externa

como casca de frutas, ovos, ... que protegem o alimento da

entrada de microrganismos.

• Propriedades Químicas dos Alimentos: cada microorganismo

utiliza certas substâncias como alimento energético e outras

para o seu crescimento. Por exemplo. bactérias aproveitam

melhor as proteínas enquanto os fungos e as leveduras são

as especialistas em utilizar o açúcar. Os microorganismos não

Atividade de Água (Aa) Parâmetro que mede a disponiblidade da água em um alimento. Valores que variam de 0 a 1. Quanto maior o valor de Aa, maior é o conteúdo da água livre no alimento e mais perecível esse aliemento é.

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 23

produzem todas as vitaminas que necessitam, por isso, de-

vem ser buscadas nos alimentos.

De acordo com os valores de pH, os alimentos podem ser classifica-

dos em dois grupos básicos: alimentos ácidos (pH < 4,5) e alimentos pouco

ácidos (pH > 4,5).

O pH 4,5 é utilizado em função de que nestes valores em anaero-

biose pode ocorrer o desenvolvimento da bactéria Clostridium botulinium

podendo produzir a toxina do botulismo.

Abaixo do pH 3,0 praticamente não ocorre o desenvolvimento de

microorganismos.

Do ponto de vista do aproveitamento de oxigênio livre, os micro-

organismos podem ser classificados em: aeróbios, anaeróbios, anaeróbios

facultativos, microaerófilos.

Os mofos são estritamente aeróbios, as leveduras se desenvolvem

melhor aerobicamente, mas podem viver na ausência de oxigênio, enquanto

as bactérias podem ser aeróbias, anaeróbias e anaeróbias facultativas.

Quando trata-se da temperatura, as possibilidades de alteração por

microorganismos são compreendidas em uma faixa de temperatura que va-

ria entre -15°C a +90°C. Quanto a temperatura de desenvolvimento, os

microorganismos classificam-se em : psicrófilos (10-30°C), psicrotróficos (25-

30°C), mesófilos (25-40°C) e termófilos (40-65°).

Bactérias: pH ótimo se aproxima a 7,0 (4,0 a 9,0);

Leveduras: pH ótimo entre 4,5 a 5,5 (1,5 a 8,5);

Mofos: pH ótimo entre 4,0 e 5,0 (1,5 a 11,0).

Para saber mais sobre enzimas

http://pt.wikipedia.org/wiki/enzimas

Mídias integradas

Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 24

2.2 Ação de Enzimas presentes nos Ali-mentos

Enzimas presentes no próprio alimento são capazes de catalisar

reações químicas. A atividade enzimática é influenciada pela presença de

determinados compostos, chamados de cofatores enzimáticos (coenzimas,

grupos prostéticos e ativadores enzimáticos) e pelas condições ambientais

(pH, concentração de enzima, inibidores, temperatura, atividade de água,

substrato, presença de oxigênio).

Os tipos de alterações provocadas por enzimas causam aos alimen-

tos modificações nas características sensoriais (cor, sabor e textura), poden-

do levar a decomposição total ou parcial do alimento.

A ação catalítica de proteinases origina produtos com sabor amargo

em decorrência da hidrólise de proteínas.

A enzima lipoxigenase provoca a hidrólise da fração lipídica nos

alimentos, catalisando a oxigenação de ácidos graxos insaturados para seus

correspondentes peróxidos.

• triglicerídeo (óleo ou gordura) liberam ácidos graxos, sendo que os

de baixo peso molecular (ácido butírico, capróico, caprílico, etc.)

possuem odor e sabor desagradável. As lipases podem estar presen-

tes nas sementes oleaginosas ou podem ser de origem microbiana.

Em cereais e derivados, tais como, milho trigo, aveia, a rancidez hi-

drolítica pode ocorrer durante o armazenamento, nas operações de

processamento e no produto final. A atividade da lípase está con-

centrada na camada mais externa do grão. Por exemplo, a lipase

provoca a rancidez hidrolítica em grãos não polidos durante o arma-

zenamento, afetando a qualidade tanto do grão quanto do óleo. O

resultado da hidrólise em cereais pode ser manifestado, por exem-

plo, por sabor de sabão, aumento de acidez, etc.

Em leite e derivados, como em outras emulsões do tipo água-óleo,

pode ocorrer a rancificação, caso esses alimentos não sejam tratados

termicamente de forma adequada.

Enzimas grupo de substâncias orgânicas de natureza protéica, com atividade intra ou extracelular que têm função catalisadora de reações químicas.

Para saber mais sobre PH

http://www.infoescola.com/quimica/ph-e-poh-de-solucoes-aquosas/

Mídias integradas

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 25

A rancificação em manteiga é provocado por lipases extracelulares

produzidas por alguns tipos de microorganismos, que liberam pre-

ferencialmente ácidos graxos de cadeia curta, em razão de sua po-

laridade elevada.

• Escurecimento Enzimático: a maioria das frutas e vegetais quando

amassados, cortados ou triturados, se tornam escuros rapidamen-

te. Esta coloração escura é oriunda de reações catalisadas por uma

enzima genericamente conhecido como polifenol-oxidase. A ação

desta enzima em várias frutas e vegetais in natura acarreta perdas

econômicas consideráveis, além da diminuição da qualidade nutriti-

va e alterações no sabor.

O escurecimento de frutas certos vegetais é iniciado pela oxidação

enzimática de compostos fenólicos (como tanino e tirosina) pela po-

lifenoloxidase. O produto intermediário da reação é a quinona, que

rapidamente se condensa, formando pigmentos escuros insolúveis,

as melanoidinas.

A reação de escurecimento enzimático em frutas, vegetais e be-

bidas, é um dos principais problemas nas indústrias de alimentos.

Estima-se que em torno de 50% das perdas de frutas tropicais no

mundo é devido a enzima polifenoloxidase.

A enzima polifenoloxidase é encontrada praticamente em todos os

tecidos vegetais, em concentrações especialmente altas em cogu-

melos, batata, pêssego, maçã, banana, café, etc...Sua atividade ser

variada em função da variedade, estado de maturação e condições

de cultivo, tão logo ocorra a ruptura do tecido, inicia-se a reação de

escurecimento enzimático.

– Controle da Reação de Escurecimento Enzimático: vá-

rias maneiras de inibição da polifenoloxidase são conhecidas,

muito embora os métodos utilizados pelas indústrias sejam

relativamente poucos, devido ao aparecimento de “flavour”

desagradável, toxidez e por questões econômicas.

Três componentes devem estar presentes para que a reação

de escurecimento enzimático ocorra: enzima, substrato e oxi-

gênio. No caso do bloqueio ou ausência na participação de

Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 26

um destes na reação (seja por agentes redutores, tempera-

tura ou abaixamento do pH), esta não prosseguirá: pH: em

valores menores de 4,0, diminui bastante a atividade enzi-

mática; O2 é é imprescindível na reação, na ausência não

ocorre; inibidores químicos (dióxido de enxofre, ácido ascór-

bico); temperaturas acima de 70 C, ocorre inativação; uso de

acidulantes para provocar o abaixamento do pH.

2.3 Ação de Agentes Químicos

Entre as principais reações químicas temos o ranço oxidativo e o es-

curecimento químico dos alimentos.

• Ranço Oxidativo ou Autooxidação: é a principal causa da deterio-

ração de vários produtos importantes, alterando diversas proprieda-

des, como qualidade sensorial (sabor, aroma, textura e cor), valor

nutricional, funcionalidade e toxidez. Tais mudanças podem ter sua

origem durante a produção, processamento, preservação, armaze-

namento e o preparo de alimentos.

Os centros de insaturações dos ácidos graxos são facilmente oxida-

dos por agentes oxidantes com formação de vários compostos (alde-

ídos, cetonas, ácidos, alcoóis, etc.).

Durante o ranço oxidativo, as cadeias insaturadas dos ácidos gra-

xos rompem-se. Os peróxidos são os primeiros produtos formados

da oxidação de óleos e gorduras insaturados. Do ponto de vista da

deterioração do sabor do alimento, os peróxidos não são importantes

e sem os produtos oriundos de sua decomposição que são os respon-

sáveis pelo odor desagradável dos produtos rançosos. Na oxidação,

o oxigênio é adicionado e o hidrogênio ou elétrons são removidos. O

componente que é reduzido e ganha elétrons é o oxidante (oxidan-

te). Essas reações são aceleradas pelo oxigênio, luz principalmente

por luz UV, temperatura, metais (especialmente cobre e ferro).

Reação 1ª FASE: Indução (não ocorre cheiro de ranço e forma-se os primei-

ros radicais livres).

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 27

RH R*

2ª FASE: Propagação (já apresenta cheiro e sabor que tendem a au-

mentar. Ocorre a formação de peróxidos e de seus produtos de degradação

sendo reações em cadeia).

R* + O2 ROO*

3ª FASE: Terminação (os radicais reagem entre si formando molécu-

las inativas. Caracteriza-se pele formação de sabor e odor fortes, alterações

de cor e viscosidade do lipídeo e alteração de sua composição).

ROO* + RH R* + ROOH

Mecanismo da Reação

Ocorre a formação de radicais livres que reagem com o O2 atmosfé-

rico formando um radical peróxido. Inicialmente necessita de uma fonte de

energia externa (radiação, calor, luz, íons metálicos).

Após a formação suficiente de radicais livres a reação de oxidação é

propagada pela remoção de H+ da ligação dupla. A adição do oxigênio nesta

posição resulta um radical peroxil (ROO*).

O radical peroxil (ROO*) remove novamente o H+ da ligação dupla

produzindo o peróxido (ROOH*) e radicais livres e estes reagem com o oxi-

gênio repetindo a reação.

A reação de fotooxidação é um mecanismo alternativo para a forma-

ção de radicais livres. A presença de sensores nos tecidos animal e vegetal,

como riboflavina, clorofila e mioglobina na presença de luz e oxigênio, dá

início ao processo de transferência de energia para a reação de oxidantes

naturais.

• Escurecimento químico (“browning químico”): consiste em uma

série de reações químicas entre a carbonila e os grupos amina livre,

Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 28

que culminam com a formação de pigmentos escuros, as melano-

dinas.

A intensidade das reações de escurecimento não–enzimático nos ali-

mentos depende da quantidade e do tipo de carboidratos presentes

e, em menor extensão, de proteínas e aminoácidos.

De modo geral, as reações de escurecimento químico são indesejá-

veis do ponto de vista nutricional (perdas de aminoácidos, formação

de inibidores e compostos tóxicos) e estético. Em alguns casos, a

reação é desejável quando leva à melhoria de aparência e “flavour“

crosta do pão, café torrado, chocolate, cerveja, peixe assado. È in-

desejável em produtos como leite e derivados (destruição da lisina

durante o tratamento térmico ) sucos, vegetais, produtos desidrata-

dos e concentrados, cereais e derivados (destruição da lisina durante

a secagem).

As reações de escurecimento não- enzimático: estão associadas com

o aquecimento e armazenamento e podem ser divididas em três me-

canismos:

– Reação de Maillard;

– Caramelização;

– Oxidação do Ácido Ascórbico .

Reação de Maillard

Envolve uma série de reações que se iniciam com a combinação en-

tre o grupamento carbonila de um aldeído, cetona ou açúcar redutos, com

o grupamento ameno de um aminoácido, peptídeo ou proteína. Essa com-

binação ocorre na proporção 1:1. A interação do grupo amina com monos-

sacarídeos envolve, inicialmente, a condensação de grupo carbonila com o

amina (ataque nucleofílico do par de elétrons do nitrogênio do grupo ami-

no), seguida da eliminação de uma molécula de água e da formação de

glicosamina. Quando o aminoácido, a parte da cadeia protéica participa da

Reação de Maillard, esse aminoácido é perdido do ponto de vista nutricional.

Nessa fase inicial, o produto resultante é ainda incolor e sem sabor e aroma.

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 29

Na fase intermediária inicia-se a percepção de aromas. A cor torna-se

amarelada. O produto final da fase inicial sofre várias reações, com formação

de furfural.

Na fase final, ocorre a polimerização do composto formado na fase

intermediária, obtendo-se as melanoidinas ( pigmentos escuros ).

Caramelização

Ocorre quando compostos polihidroxicarbonilados (principalmente

açúcares) são aquecidos a altas temperaturas. Ocorre a desidratação dos

açúcares, porém o mecanismo dessa reação ainda é desconhecido. Sabe-se

que o aquecimento provoca a quebra das ligações glicosídicas, abrindo o

anel hemiacetálico, formando novas ligações glicosídicas. Como resultado

ocorre a formação de polímeros insaturados, ou caramelos.

O caramelo é um corante marrom e, com limitações, é também um

agente flavorizante preparado através da pirólise do açúcar. Quando a cara-

melização ocorre sem qualquer catalisador a 200-240°C, caramelos de baixa

intensidade de cor são obtidos e são mais úteis como agentes flavorizantes

do que como corantes. Os caramelos obtidos a partir do uso de catalisadores

necessitam de temperaturas mais baixas (130-200°C) e apresentam uma alta

intensidade de cor, sendo utilizados como corantes alimentícios.

Oxidação do Ácido Ascórbico

Tem sido considerado como o responsável pelo escurecimento de

sucos cítricos concentrados, principalmente sucos de limão e tangerina. O

ácido ascórbico, que sofre polimerização, originando compostos de colora-

ção escura, as melanodinas.

2.4 Alterações Físicas e Mecânicas

São as alterações pelas temperaturas baixas (danos fisiológicos do

frio, desnaturação protéica e dano por congelamento), pelas altas tempera-

turas (desnaturação protéica), remoção de água, exposição à luz e alterações

mecânicas (quebra, trituração, perfuração,etc...).

Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 30

2.5 Alterações por Seres Superiores

Consiste principalmente roedores (atacam principalmente cereais e

seus derivados) e insetos (atacam frutas e derivados de cereais).

2.6 Alterações por Metais

Reação de produtos enlatados ou alimentos contaminados com me-

tais. Em embalagens metálica, ácido presente nos alimentos pode encontrar

um microfuro e ocorrer um contato com o estanho, contaminando o ali-

mento. Alimentos de natureza protéica podem degradar-se e o radical –SH

que reage com o FeS2, presente no interior da lata, formando um produto

de coloração escura. Nesses casos, usa-se verniz tipo C ( ZnO ou Al2O3) que

em presença de –SH forma produtos incolores (ZnS ou Al2S3), mas o gosto de

lata permanece.

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 31

Atividades de aprendizagem

Marque V para Verdadeiro ou F para Falso.

1. ( ) Produzir alimentos para indivíduos com necessidades nutritivas espe-

ciais consistem um dos objetivos da Tecnologia dos Alimentos.

2. ( ) Alimentos perecíveis são aqueles que se conservam por tempo inde-

terminado, pois apresentam baixo teor de umidade.

3. ( ) As alterações nos alimentos refletem-se diretamente nas caracterís-

ticas sensoriais do alimento, composição química, estado físico, estado de

sanidade e valor nutritivo.

4. ( ) Alterações de Aparência refere-se nas alterações na composição quí-

mica dos alimentos.

5. ( ) A água presente nos alimentos determina que tipos de microorganis-

mos irão alterar um alimento.

6. ( ) Abaixo de pH 3,0 ocorre o crescimento apenas de bactérias.

7. ( ) O ranço hidrolítico é ocasionado por lipases que agem sobre os trigli-

cerídeos dos óleos e gorduras liberando ácidos graxos.

8. ( ) Na rancificação da manteiga, o odor característico é ocasionado pela

liberação de ácidos graxos de cadeia longa.

9. ( ) Para ocorrer o escurecimento enzimático é necessário a combinação

de três fatores: oxigênio, enzima e substrato.

10. ( ) O uso de inibidores químicos, tais como, dióxido de enxofre e ácido

ascórbico, não afetam a reação de escurecimento enzimático.

11. ( ) Entre as principais reações químicas de alteração nos alimentos

encontram-se o ranço oxidativo e o escurecimento químico.

e-Tec BrasilIntrodução a Agroindústria 33

12. ( ) A reação do ranço oxidativo é composta por duas fases apenas.

13. ( ) O escurecimento químico ocorre entre o grupo carbonila de um car-

boidrato e o grupo amina livre de um aminoácido.

14. ( ) A reação de escurecimento químico nos alimentos são sempre inde-

sejáveis.

15. ( ) São alterações físicas: uso de temperaturas baixas, uso de altas tem-

peraturas, exposição à luz, danos mecânicos.

16. ( ) A oxidação do ácido ascórbico ocorre em frutas frescas.

17. ( ) Roedores podem atacar principalmente cereais e seus derivados en-

quanto insetos atacam frutas.

18. ( ) Os microorganismos são os principais causadores das alterações no

alimentos somente porque podem causar problemas a saúde no homem e

animais.

19. ( ) Valores de pH definem que tipo de microorganismo pode alterar um

alimento.

20. ( ) A estrutura biológica dos alimentos não protege o alimento em rela-

ção a entrada de microorganismos.

Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 34

Referências

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Técnico em Agroindústriae-Tec Brasil 36

Currículo do Professor

Cristiane Brauer Zaicovski possui graduação em Bacharelado

em Química de Alimentos pela Universidade Federal de Pelotas (2002) e

Pós-Graduação, níveis de mestrado e doutorado, em Ciência e Tecnologia

Agroindustrial, pela Faculdade Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Fede-

ral de Pelotas (2008), com ênfase na área de Ciência e Tecnologia de Frutas

e Hortaliças. Possui experiência nas áreas de Ciência e Tecnologia de Ali-

mentos, Qualidade de Alimentos e Propriedades Funcionais em Alimentos.

É docente do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-Rio-

Grandense, Campus C.A.V.G. Atua no curso técnico em Agroindústria e nos

cursos Tecnólogo em Viticultura e Enologia e Tecnólogo em Agroindústria. É

autora de trabalhos científicos publicados em periódicos nacionais e interna-

cionais.