1 carboidratos

CARBOIDRATOS (= glicídeos ou sacarídeos) Profa. Flávia Meneses

“São polihidroxialdeídos ou polihidroacetonas, ou substâncias que

produzem um destes compostos por hidrólise.”

São as principais fontes alimentares para produção de energia,

além de exercerem funções estruturais e metabólicas nos

organismos vivos.

São substâncias que contém carbono, hidrogênio e oxigênio de

acordo com a fórmula geral (CH2O)n onde n 3.

CARBOIDRATOS (= glicídeos ou sacarídeos) Profa. Flávia Meneses

São classificados de acordo com o número de unidades

sacarídicas que contém: monossacarídeos, dissacarídeos,

oligossacarídeos e polissacarídeos.

Existe ainda os carboidratos ligados a outros compostos, sendo

denominados glicoconjugados (proteínas e lipídeos ligados

covalentemente aos CHOs).

CARBOIDRATOS Profa. Flávia Meneses

Monossacarídeos (oses ou açúcares simples):

Unidade fundamental dos carboidratos. Os monossacarídeos

mais simples são as trioses (3C).

Monossacarídeos mais simples


Aldeído Cetona

Monossacarídeos (oses ou açúcares simples)(continuação):

São classificados de acordo com a natureza química do grupo

carbonila (aldeídos e cetonas) e pelo número de seus átomos de

carbono (trioses (3C), tetroses (4C), pentoses (5C), hexoses (6C),

heptoses (7C)).

Não hidrolisáveis, hidrossolúveis, sólidos e de sabor doce. Ex.

glicose, galactose, manose, frutose.


ALDOSES


CETOSES



Configuração: possuem átomos de carbono assimétrico (quiral),

com exceção da diidroxiacetona.

São enantiômeros (imagens especulares um do

outro).

Estereoisômeros que não são enantiômeros são chamados

diasteroisômeros.



Configuração: para o gliceraldeído, o C2 é o centro assimétrico,

originando 2 estereoisômeros, o D-gliceraldeído e o L-gliceraldeído

são enantiômeros (imagens especulares um do outro).



GLICOSE:

É o açúcar do sangue.

É abundante em frutas, milho, xarope de milho e certas

raízes.

Pode resultar da hidrólise de outros carboidratos.

O sistema nervoso central usa glicose no suprimento de

energia.

FRUTOSE:

Açúcar das frutas e mel.

Isoladamente é o + doce dos açúcares.

É o + solúvel dos açúcares.

Pode resultar da hidrólise de outros carboidratos.



FRUTOSE (continuação):

Fornece energia de forma gradativa, absorvida lentamente, o

que evita que a concentração de açúcar no sangue (glicemia)

aumente muito depressa.

GALACTOSE:

É o açúcar presente no leite e derivados.

Não é encontrado na forma livre na natureza.

No fígado, é transformada em glicose para fornecer energia.


Monossacarídeos (oses ou açúcares simples)

(continuação)

Ciclização: em solução aquosa menos de 1% das aldoses e

cetoses apresentam-se como estrutura de cadeia aberta (acíclica).

Os monossacarídeos com 5 ou mais carbonos sofrem reações de

ciclização entre o grupo aldeído ou cetona e um grupo álcool, para

formar hemiacetais e hemicetais, respectivamente, tornando-os

mais estáveis.


Fórmula em perspectiva de

Haworth

Projeção de Fischer

Poder redutor

* Carbono anomérico: representa o carbono carbonila dos

monossacarídeos (C1 das aldoses ou C2 das cetoses).

* Hidroxila (OH) heterosídica: é aquela ligada ao carbono anomérico.

Devido ao seu poder redutor, quando esta OH apresenta-se livre, ela

é capaz de reduzir soluções alcalinas de metais como Fe3+, Cu2+, Ag+ .

A esta propriedade denomina-se poder redutor.

Esta propriedade é muito usada para determinações qualitativas e

quantitativas de açúcares, sendo os reagente contendo íons cúpricos

(Cu2+)os mais comumente utilizados.



Quando um átomo...

Perde elétrons ele se oxida Agente redutor

Ganha elétrons ele se reduz Agente oxidante Cu2+, Ag+

FRUTOSE

1

2

3 4

6


Dissacarídeos

São dois monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas

(sacarose, lactose, maltose).

* Os átomos de carbonos anoméricos quando participantes de

ligações glicosídicas, não são oxidados pelos íons cúpricos.


Dissacarídeos

SACAROSE (glicose + frutose)

É o dissacarídeo mais comum; conhecido como açúcar de

mesa, encontrado na cana-de-açúcar, beterraba, açúcar

mascavo, mel.

É um açúcar não-redutor, observando a estrutura da

molécula de sacarose, observa-se que esta não possui

terminação redutora livre (estão comprometidas na ligação

glicosídica).

Não pode formar polímeros.


Dissacarídeos

SACAROSE (glicose + frutose) (continuação)

É digerida no estômago por hidrólise ácida (também em

laboratório). A sacarose que não é digerida até chegar ao

intestino delgado pode ser hidrolisada por glicosilases

presentes nas microvilosidades duodenais. A glicose e frutose

resultantes são rapidamente absorvidas no intestino delgado,

promovendo rápido aumento das concentrações sanguíneas.


Dissacarídeos

MALTOSE (glicose + glicose)

É o açúcar do malte, não ocorre em abundância na

natureza, e é usada na indústria de alimentos em fórmulas

para alimentação de crianças e outras bebidas (como a

cerveja).

É produzida em cereais em germinação, tais como a

cevada, num processo relevante na fermentação alcoólica de

bebidas. Na maltagem da cevada, a concentração de malte é

maximizada neste cereal; a maltose é então usada pelas

leveduras durante a fermentação, produzindo etanol e

dióxido de carbono.


Dissacarídeos

MALTOSE (glicose + glicose)

Pode polimerizar-se com mais monômeros de glicose

formando dextrinas (ou maltodextrinas).


Dissacarídeos

LACTOSE (glicose + galactose)

É o açúcar do leite (não ocorre em plantas); o leite

humano contém cerca de duas vezes mais lactose do que o

leite de vaca.

A hidrólise da lactose é feita pela enzima lactase (β(1→4)

dissacaridase), produzida nas vilosidades intestinais. A glicose

e galactose resultantes são absorvidas para a corrente

sanguínea.

A lactose também apresenta capacidade redutora porque

possui o carbono anomérico livre na glicose.


Oligossacarídeos: formados por 3 a 10 moléculas de

monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas (entre o grupo

hidroxila de uma molécula de açúcar com o átomo de carbono

anomérico de outra molécula de açúcar). São hidrossolúveis, sólidos

e de sabor doce.

* Alguns autores consideram os dissacarídeos como

oligossacarídeos.

FOS (Frutooligosscarídeos) e Inulina


Oligossacarídeos:

São considerados alimentos prebióticos.

São alimentos não digeríveis, como as fibras, que

beneficiam o estímulo seletivo, crescimento e a atividade das

bactérias do cólon intestinal.

A ingestão de prebióticos estimula o aumento

(crescimento) das bifidobactérias presentes no organismo.

Frutoligossacarídeos (FOS):

- São componentes de origem natural. Podem ser encontrados em

quantidades expressivas em alimentos como: cebola, banana,

alcachofra, chicória, alho, raízes de almeirão, beterraba;

- Além das fontes naturais dos FOS, estes também podem ser

obtidos industrialmente;


Oligossacarídeos:


- O emprego e a utilização de FOS como ingredientes alimentares

tem crescido consideravelmente devido suas características de fibra,

além de não interferirem nas propriedades organolépticas dos

produtos;

- O notável interesse pelos FOS advém do fato desses compostos

serem resistentes às enzimas digestivas e, portanto não-digeridos

pelo organismo humano, consequentemente, chegam ao intestino

grosso intactos, e podem ser fermentados pelas bactérias

anaeróbicas presentes no cólon;

- Os FOS são chamados de “açúcares não convencionais”, e têm

impacto na indústria de alimentos devido às suas excelentes

características funcionais;


Oligossacarídeos:


- Os FOS são ingredientes alimentares ideais para a indústria de

alimentos por permitirem aplicação em várias áreas. São indicados

para formulações dietéticas (como sorvetes, cremes vegetais, patês

e sobremesas) e adicionados em barras de cereais e biscoitos para

elevar o conteúdo de fibras alimentares, além de bebidas lácteas e

leites fermentados;

- Quimicamente os FOS são formados por uma unidade de glicose

unida a duas ou três frutoses.


Polissacarídeos: formados por grande número de unidades de

monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas. São insolúveis em

água, sem gosto, sem poder redutor e possuem elevado peso

molecular (ex. amido, glicogênio, celulose).

Encontram-se amplamente distribuídos na natureza e

possuem grande importância por desempenharem funções

como:

Materiais estruturais (nos vegetais: celulose, hemicelulose

e pectina; nos animais: quitina).

Substâncias de reserva (nos vegetais: principalmente o

amido; nos animais: glicogênio).


Polissacarídeos (continuação):

Substâncias capazes de reter água (nos vegetais: ágar,

pectinas e alginatos).

São classificados como:

Homopolissacarídeos (homoglicanos): contêm apenas um

tipo de monossacarídeo. Ex: amido, celulose e glicogênio.

Heteropolissacarídeos (heteroglicanos): formados por dois

ou mais tipos de diferentes de monossacarídeos. Ex: ácido

hialurônico, heparina.


CONTEÚDO DE CARBOIDRATOS EM ALGUNS ALIMENTOS

REAÇÕES QUÍMICAS DE CARBOIDRATOS

Hidrólise

Sacarose: ligação glicosídica extremamente sensível à hidrólise

(química ou enzimática) - ocorre mesmo sob condições

fracamente ácidas a baixas temperaturas e presença de pequenos

filmes de água.

(dextrose) (levulose)

Açúcar invertido


REAÇÕES QUÍMICAS DE CARBOIDRATOS

Hidrólise

Liberação dos açúcares redutores (glicose e frutose) em

concentrações equimolares participam das reações de

escurecimento, produzindo cores e odores indesejáveis.


Açúcar invertido (Reação de hidrólise)

É um xarope produzido a partir da sacarose que apresenta

uma mistura de açúcares em solução, principalmente glicose e

frutose (e resíduos de sacarose).



Para a produção do açúcar invertido, dois métodos de inversão

(hidrólise) da sacarose podem ser usados: a hidrólise enzimática

(catalisada pela enzima invertase) e a hidrólise ácida (catalisada

por um ácido).

O açúcar invertido é um ingrediente bastante utilizado pela

indústria alimentícia. É usado principalmente na fabricação de

balas, doces e sorvetes, pra evitar que o açúcar cristalize e dê ao

produto final uma desagradável consistência arenosa.



Principais características do açúcar invertido nos alimentos:

Aumento do sabor doce (a frutose apresenta maior poder

edulcorante);

Diminuição da velocidade de cristalização, devido a maior

solubilidade da frutose (é o mais solúvel dos açúcares) .


REAÇÕES QUÍMICAS DE CARBOIDRATOS (continuação)

Mutarrotação

Enolização

Reação de desidratação

Ocorre em meio ácido, sob aquecimento.

Eliminação de três moléculas de água, formando:


Pentoses

2-furaldeído (furfural)

Hexoses

5-hidroximetil 2-furaldeído (HMF)

Fragmentação da cadeia leva a formação de compostos como: ácido levulínico, ácido fórmico, acetoína, diacetil, ácido lático,

ácido pirúvico e acético

Aromas pronunciados e sabores desejáveis ou indesejáveis.

+ : processo inadequado de extração por uso de

superaquecimento, mel fraudado, produto que não

é mel



Reações de escurecimento

Provocam o escurecimento dos alimentos. Podem ser:

Escurecimento oxidativo ou enzimático: reação entre o

oxigênio e um substrato fenólico catalisado pela enzima

polifenoloxidase e não envolve carboidratos (ocorre na superfície

da fruta cortada).



Reações de escurecimento

Provocam o escurecimento dos alimentos. Podem ser:

Escurecimento não oxidativo ou não enzimático: reação de

Maillard (interação de proteínas ou aminas com carboidratos);

caramelização; oxidação do ácido ascórbico.

Associada com aquecimento e armazenamento


Escurecimento não oxidativo ou não enzimático (continuação)

Mecanismos das reações de escurecimento não enzimático Mecanismo Requerimento

de O2

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 3,0<pH<5,0 Melanoidinas

Responsáveis pela produção de sabores, aromas e

cores desejáveis ou indesejáveis



Reação de caramelização ( CHOs na ausência de compostos

nitrogenados)

o Açúcares e xaropes CARAMELO Aquecimento (> 120C)

Meio ácido e na presença de sais Meio alcalino (reação mais rápida) Quebra de ligações glicosídicas (...) abertura do anel hemiacetálico formação de novas ligações glicosídicas

Desidratação dando origem a derivados furânicos (polimerização destes formando pigmentos escuros

pH alcalino – menos cor; pH ácido – mais cor e mais sabor



Diferentes tonalidades do caramelo em função da temperatura.

o Caramelo

Pigmento marrom, é também um agente flavorizante

preparado através de pirólise do açúcar.

Quando a caramelização ocorre sem qualquer

catalizador a 200-240 C, caramelos de baixa intensidade

de cor são obtidos, sendo mais úteis como flavorizantes

do que como corantes.

Usados em alimentos e bebidas, como

refrigerante tipo “cola” e cervejas.


o Caramelo – Existem 4 classes:

Caramelo da classe I (caramelo claro ou caramelo

cáustico);

Caramelo da classe II (caramelo sulfocáustico): de

coloração marrom avermelhado, é usado para adicionar

cor a cervejas e outras bebidas alcoólicas;

Caramelo da classe III (caramelo de amônio): de

coloração marrom avermelhado, é usado em produtos de

panificação, xaropes e pudins;


o Caramelo – Existem 4 classes: (continuação)

Caramelo da classe IV (caramelo de sulfito-amônio), é

usado em refrigerantes à base de cola, outras bebidas

ácidas, xaropes, temperos secos, assados, doces e rações.



Reação de Maillard

o Formação de produtos diferentes que irão conferir sabor,

aroma e cor ao alimento.

Desejável para: café (sabor), cacau (cor e sabor), carne cozida

(sabor e cor), pão (cor), bolos (cor).

Influência do concentração do açúcar na cor da casca do pão




Indesejável para: leite (cor – escurecimento quando por tempo

prolongado. Ex. doce de leite), ovos e derivados desidratados

o Ocorre entre um grupamento carbonila de açúcares redutores

(ou gordura – nos peixes e carnes) e o grupamento amina de

aminoácidos, em meio preferencialmente alcalino, na presença

de água e calor.

o Compreende três fases:

Fase inicial

Ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos produtos

incolores, sem sabor e aroma.







Fase intermediária

Percepção de aromas.

Cor torna-se amarelada.

Fase final

desprendimento de CO2 (aroma), desenvolvimento de cor e

aroma (em função de diferentes aminoácidos, independe do tipo

de açúcar redutor).


RESUMINDO:

É uma reação que ocorre entre os aminoácidos ou proteínas e os

aÇúcares ( carboidratos ):

Quando o alimento é aquecido ( cozido ) o grupo carbonila ( =O )

do carboidrato interage com o grupo amino ( -NH2 ) do aminoácido

ou proteína, e após várias etapas produz as melanoidinas, que dão

a cor e o aspecto característicos dos alimentos cozidos ou assados.

A reação que ocorre no processo de Maillard é diferente do

processo de tostamento e caramelização. No tostamento ocorre

uma reação de pirólise do carboidrato (desidratação térmica) , e na

caramelização ocorre uma desidratação, condensação e

polimerização do carboidrato. Em nenhum dos dois casos ocorre o

envolvimento das proteínas.




Fatores que afetam a reação de Maillard

o Temperatura: ocorre preferencialmente em > 70C, mas

continua em temperaturas à 20C e durante o processamento ou

armazenamento. Alimentos congelados são pouco afetados.

o pH: a velocidade da reação é máxima em pH próximo a

neutralidade (pH 6-7). Velocidade baixa sob pH ácido (pH < 6,0).


Fatores que afetam a reação de Maillard

o Tipo de açúcar: a presença do açúcar redutor é essencial.

Assim a sacarose não hidrolizada não participa da reação de

Maillard porque não apresenta grupo redutor livre. A natureza do

açúcar determina a reatividade (pentose > hexoses >

dissacarídeos*).

o Umidade: a água catalisa as reações.

o Íons metálicos: a presença de íons metálicos como Cu e Fe

aceleram a velocidade da reação de Maillard.

Inibição da reação de Maillard

Alguns tratamentos podem ser utilizados para inibir a reação a

Maillard em alimentos, como:

Uso de açúcares não redutores como a sacarose em condições

que não favoreçam sua hidrólise;

Redução da atividade de água (aw), ou o aumento de aw por meio

de diluição;

Adição de sulfitos e dióxido de enxofre (SO2): atuam como

inibidores da reação de escurecimento, mas dependendo da

concentração podem provocar o aparecimento de odores

desagradáveis e reduzir o teor de vitaminas;

Remoção de açúcares redutores por enzimas.





Aspectos nutricionais: há perda da qualidade protéica (perda de

aminoácidos essenciais) devido ao consumo do aminoácido durante

a reação.

* Formação de acrilamida em alimentos

Ocorre quando o carboidrato é submetido a elevadas

temperaturas (mínimo de 120C), durante o processamento ou

preparação, sendo mais um dos produtos formados durante a

Reação de Maillard.



Encontrada em alimentos fritos e cozidos, como batata frita

caseira e de pacote, tortas, produtos de pastelaria, café.

Não é detectada em alimentos que não foram aquecidos ou

naqueles preparados por fervura em água (p.ex. Batata cozida), pois

a temperatura de cozimento não atinge valores superiores a 100C.



Organização Mundial de Saúde (OMS) diz que:

“A acrilamida pertence a um grupo de químicos em que não foram

claramente identificados os seus efeitos limiares, concluindo que

concentrações muito baixas teriam muito baixos riscos para a

saúde, mas que não seriam livres de riscos”.

Em 2005, o Painel da Autoridade de Segurança Alimentar

Europeia (EFSA), apoiou as conclusões da JECFA (Joint FAO/WHO

Experts Committee on Food Additives) sobre os contaminantes, que

dizia que se devem tomar medidas para a redução da exposição a

esta substância.



A Comissão Europeia fundou o projecto HEATOX (Substâncias

tóxicas derivadas do aquecimento – identificação, caracterização e

minimização do risco), com a finalidade de identificar, caracterizar e

minimizar os riscos de exposição a compostos adversos produzidos

durante o processo de cocção, em particular a acrilamida.



Em 2007 publicaram-se as quatro principais descobertas,

baseadas em estudos laboratoriais:

A acrilamida nos alimentos é um fator de risco cancerígeno;

É possível reduzir os níveis de acrilamida nos alimentos, mas não

eliminá-la;

Cozinhar os alimentos produz outros compostos relevantes para a

saúde humana.


PROPRIEDADES FUNCIONAIS DE MONO E OLIGOSSACARÍDEOS EM

ALIMENTOS

Ligação com água

É uma das principais propriedades dos carboidratos e ocorre pelo

fato destes possuírem grande quantidade de hidroxilas capazes de

formar pontes de hidrogênio com a água. A capacidade dos

açúcares se ligarem com a água varia em função da estrutura do

carboidrato. Monossacarídeos possuem maior capacidade de ligar

com água.



ALIMENTOS

Higroscopicidade

Os carboidratos (pp. monossacarídeos) são higroscópicos (capazes

de se ligar com a água através de suas hidroxilas), absorvem água

do ar atmosférico. A frutose é o monossacarídeo mais

higroscópico. O fato da frutose absorver mais água do ambiente do

que a glicose, apesar de ambos possuírem o mesmo número de

hidroxilas, é atribuído à maior disponibilidade das hidroxilas da

frutose. A higroscopicidade da frutose é responsável pela

característica de pegajosidade em alimentos ricos nesse açúcar.



ALIMENTOS

Umectância (capacidade de ligar água)

Como os carboidratos se ligam com a água do alimento, eles são

capazes de controlar a atividade de água (aw) do mesmo. A

habilidade de ligar água no alimento é denominada umectância.

Dependo do produto alimentício, pode ser desejável limitar a

entrada e/ou saída de água do alimento, como no caso das geléias

e doces. O uso de altas concentrações de açúcar nestes produtos

reduz a atividade de água e aumenta a vida de prateleira.



ALIMENTOS

Texturização

Os carboidratos também apresentam a propriedade de alterar a

textura dos alimentos e por isso, são considerados texturizantes.

Essa propriedade decorre da elevada solubilidade dos açúcares em

água. Os efeitos estruturais dos açúcares nos alimentos dependem

do seu estado físico, de suas interações com a água, bem como, da

concentração de açúcar empregada. Os açúcares quando

adicionados em altas concentrações podem conferir aos alimentos

consistência de sólido e transparência ou podem cristalizar.



ALIMENTOS

Ligação com flavorizantes (prendem o composto flavorizante e o

protegem)

Doçura – Poder edulcorante

Com exceção da sacarose, a doçura diminui com o aumento de

unidades de monossacarídeos nos oligossacarídeos (apenas uma

unidade de monossacarídeo interage com a mucoproteína do

receptor da língua).



ALIMENTOS

* O açúcar considerado como padrão de doçura é a sacarose, ao

qual se atribui o valor de doçura relativo a 100. A Tabela abaixo

apresenta a doçura relativa de alguns carboidratos.

Frutose > Sacarose > Glicose

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