UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA
ENGENHARIA DE ALIMENTOS
DISCIPLINA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS
Carboidratos
Profa. Valéria Terra Crexi
2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO
As
reações
que
provocam
escurecimento nos alimentos podem ser
Oxidativas ou não Oxidativas
2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO
-Escurecimento Oxidativo ou enzimático
reação entre oxigênio e um
substrato fenólico catalisado pela
enzima polifenoloxidase
Não envolve carboidrato
2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO
-Escurecimento não oxidativo ou não enzimático
muito importante em alimentos
Caramelização e/ou
Reação de Maillard (interação de
proteínas com carboidratos)
As reações de escurecimento não enzimático em alimentos
estão associadas com aquecimento e armazenamento e podem
ser subdivididas em três mecanismos.
Tabela 1: Mecanismo das reações de escurecimento não enzimático
Mecanismo
Requerimento
de Oxigênio
Requerimento
de NH
Maillard
Não
Sim
> 7,0
Melanoidinas
Caramelização
Não
Não
3,0 a 9,0
Caramelo
Não
3,0<pH<5,0
Melanoidinas
degradação de Sim
ácido ascórbico
pH ótimo
Produto
final
2.1 Reação de Caramelização
Caramelização:
Série de reações que ocorre durante o
aquecimento de carboidratos que resultam no seu
escurecimento
- Degradação de açúcares
Pirólise a temperaturas maiores
de
CARAMELOS
(produtos
degradação de alto peso moleculares e escuros)
de
1200C
Caramelos podem ser
flavorizantes e corantes
usados
como
agentes
Exemplo:
Sacarose é aquecida em solução com ácido ou sais
de amônio para produção de aromas e corantes de
caramelo
Usada: refrigerantes tipo “cola” e cervejas
Tipos de pigmentos
Caramelo de cor parda - ∆ solução de sacarose
com bissulfito de amônio.
Usos:bebidas ácidas e em xaropes.
Caramelo avermelhado -∆ glicose com sais de
amônio.
Usos:em produtos de confeitaria e xaropes.
Caramelo de cor pardo-avermelhada - ∆ açúcar
sem sais de amônio.
Usos: cervejas e outras bebidas alcoólicas.
Caramelização da sacarose (a mais importante)
160°C - separação: glicose + frutose.
200°C - 3 fases bem distintas - IDEAL.
1ª) requer cerca 35’ de ∆ - perda de 1 molécula de água/
molécula de sacarose.
2ª) ∆ adicional de 55’ - perda de 8% peso - aparecimento do
pigmento CARAMELANO - solúvel em água e sabor amargo.
3ª) ∆ ∆∆ ∆ adicional de mais 55’ - pigmento CARAMELENO insolúvel em água.
OBS: O ∆ adicional - HUMINA - ⇑ PM, pigmento escuro,
insolúvel em água, sabor amargo - gosto pouco
agradável.(deve-se eviitar)
2.2 Reação de Maillard
Desejável em alimentos:
Confere sabor, aroma e cor
café, pão, bolos
Indesejável em alimentos:
leite em pó, ovos e derivados desidratados
Perda de nutrientes como os aminoácidos
Resultado da reação:
Produtos diferentes que irão conferir sabor e
aroma ao alimento.
Escurecimento devido a MELANOIDINAS
MELANOIDINAS- polímeros insaturados, e cuja
cor é mais intensa quanto maior for seu peso
molecular
Cor pode variar de marrom-claro até preto
Reação de Maillard
A reação ocorre entre açúcares redutores
e aminoácidos.
Compreende três fases:
* Inicial
* Intermediária
* Final
Reação de Maillard
•Inicial
Reação inicial ocorre entre açúcares
redutores e aminoácidos, na proporção 1:1
Produtos incolores, sem sabor e
aroma
Reações envolvidas:
Condensação
Enolização
Rearranjo de Amadori ou de Heyns
Reação de Maillard
•Inicial
Condensação – união de duas moléculas (açúcar
redutor e o aminoácido) com perda de água
Reação de Maillard
•Inicial
Bases de Schiff (compostos instáveis)
são
isomerizadas
formando
ALDOSILAMINAS (aldoses) e CETOSILAMINAS
(cetoses)
Enolização
1- Anel se abre e produz ENOL (substância instável)
2- Conforme se movimento a par de elétrons da dupla ligação
do enol, um composto será formado
•Inicial
Rearranjo de Amadori ou de Heyns
Rearranjo de Amadori
reação catalisada por ácidos e bases
Produto inicial é uma ALDOSE e o
produto final uma CETOSE
ALDOSILAMINAS (ALDOSE) – reestruturação
interna (Reestruturação de AMADORI) convertendose a CETOSAMINAS
•Inicial
Rearranjo de Amadori ou de Heyns
Rearranjo de Heyns
CETOSILAMINAS (CETOSE) convertemse em ALDOSILAMINAS (ALDOSE AMINA)
Reação ocorre de forma mais lenta que
o de Amadori
Reação de Maillard
•Intermediária (degradação de cetosaminas e
degradação de Strecker)
a) Degradação de CETOSAMINAS
-Percepção de aromas
-Cor torna-se amarela
-Desenvolve-se o poder redutor em solução e o
pH diminui
Reação de Maillard
•Intermediária
O produto final da fase inicial, uma
CETOSESAMINA, pode passar por vários tipos
de reações:
Entre estas reações temos:
Decomposição de CETOSAMINAS
(rearranjo de Amadori) formando compostos αdicarbonila
insaturados
ou
redutonas
(intermediários das Melanoidinas)
Reação de Maillard
•Intermediária
Redutonas são componentes com
características de agente redutor sendo
facilmente oxidáveis
Essas reagem com aminas que
levam a formação de cetonas, aldeidos e ácidos
voláteis as quais contribuem para o sabor e o
aroma
Reação de Maillard
•Intermediária
b) Degradação de Strecker
- Compostos dicarbonílico reagem com
aminoácidos produzindo sua degradação
Produtos:
aldeídos, dióxido de carbono e
novos compostos carbonila
* A produção de CO2 pode ser tão intensa, que em
tanques de melaço expostos à luz solar podem explodir,
devido ao aumento de pressão
Reação de Maillard
•Final
Etapa em que ocorre o desenvolvimento de
cor, aroma e sabor. Diferentes sabores e
aromas são produzidos nessa reação em
função de diferentes aminoácidos.
* Os aminoácidos definem o sabor e aroma,
independente do tipo de açúcar redutor.
Reação de Maillard
•Final
Os compostos carbonila podem reagir
entre sí, com os aldeídos ou com substâncias
aminas e produzir compostos aromáticos
Ex: PIRAZINA
Dimetilpirazina
do aroma da batata chips
constituinte
Reação de Maillard
•Final
MELANOIDINAS
pigmentos responsáveis pela cor
(resultado das reações de polimerização e
condensação)
Reação de Maillard
•Final
Perda de aminoácidos essenciais e valor
nutritivo
Reações de Maillard e de Strecker (qdo
muito intensos)
Produzem sabores adversos e
substâncias tóxicas que podem contribuir na
formação de NITROSAMINAS (compostos
cancerígenos)
Fatores que afetam a reação de Maillard
a) Temperatura
Temperaturas maiores que 700C – inicio da
reação
Continua em temperaturas da ordem de 200C e
durante o processamento ou armazenamento.
Elevação da temperatura resulta em rápido
aumento da velocidade de escurecimento
b) pH
Velocidade máxima em pH próximo a
neutralidade (pH 6-7)
Primeiras reações: degradação das
CETOSAMINAS e aparecimento dos pigmentos
Acidificação de um alimento (pH
abaixo de 6,0)
Retarda
ou
impedirá
desenvolvimento do escurecimento
o
b) pH
pH abaixo de 5,0
Em valores de pH abaixo de 5,0 e na
presença de ácido ascórbico, ocorre a reação de
escurecimento provocada pela oxidação do
ácidos ascórbico (vitamina C).
pH muito baixo
Ocorre rápida degradação de carboidratos
independente da presença de aminoácidos
c) Tipo de Açúcar
Presença de açúcar redutor
interação da carbonila com os grupos amina
livres
Sacarose (em alimentos ácidos) = glicose e frutose
•Os dissacarídeos não redutores somente são
utilizados na reação após hidrólise da ligação
glicosídica
•Natureza do açúcar – pentoses mais reativa que
hexoses
d) Atividade de água
aw>0,9 a velocidade da reação diminui
(diluição dos reagentes)
aw < 0,2 – 0,25 a velocidade tende a zero
(ausência de solvente necessário para permitir a
movimentação de íons e moléculas)
aw 0,5 a 0,8 maior escurecimento (aumenta a
velocidade da reação , aumenta a mobilidade)
e) Catalisadores
A velocidade de reação é acelerada por
ânions como citrato, fosfato e por íons metálicos
como cobre bivalente em meio ácido.
f) Tipo de Aminoácidos
glicina é o aminoácido mais ativo
Quanto mais longa e mais complexa a
estrutura menor a capacidade de reação
Inibição da reação de Maillard
-Uso de açúcares não redutores,
Exemplo, sacarose, em condições nas quais não
possa ser hidrolisada
- Redução da atividade de água ou aumento através
da diluição
ausência de solvente necessário para permitir
que os íons e moléculas se movimento
diluição dos reagentes aw > 0,9
- Remoção de açúcares redutores por enzimas
Exemplo, tratamento com a enzima glicose
oxidase em ovos produzindo ácidos glucônico a
partir de glicose
-Evitar temperatura altas
processo de armazenamento
- Adição de SO2
Inibe o escurecimento enzimático
Atua como inibidor da reação de Maillard
Bloqueando
carboidratos
aminoácidos
a reação da carbonila
com
o
grupo
amina
dos
dos
Evitando a condensação destes compostos pela
formação irreversível de sulfonados
Propriedades Funcionais
a) Ligação com água
Uma das principais propriedades
Hidroxilas capazes de fazer pontes de hidrogênio
Varia em função da estrutura do carboidrato
b) Higroscopicidade
* Capacidade de absorver água do ambiente
Ligam-se a água através de sua hidroxilas
Absorvem água do ar atmosférico
c) Umectância
Capacidade de controlar a atividade de
água do alimento
Carboidratos ligam água do alimento
Exemplo: produção de doces e geléias,
reduzem a atividade de água e aumentam a vida-de-prateleira
d) Texturização
Elevada solubilidade dos açúcares em água
Devido à capacidade dos açúcares de
ligarem água, podem ser adicionados aos
alimentos e modificarem sua textura.
Normalmente adicionados na forma de
cristais ou de xaropes
Efeitos estruturais dos açúcares nos alimentos:
estado físico e interações com a água
Os açúcares podem formar:
* Soluções supersaturadas, conferindo
consistência de sólido e transparência (estado vítreo)
* Cristalizar
A diferença de solubilidade entre o açúcares pode
ser usada na fabricação de caramelos duros com
tempo variável de duração na boca.
A adição de um maior teor de glicose num
caramelo duro diminui sua velocidade de
dissolução
Açúcar
g/100g de água (200C)
Sacarose
204
Frutose
375
Glicose
107
Maltose
83
Lactose
20