Bioqumica dos alimentos

GUA

GUA"hidrxido de hidrognio" ou "monxido hidrognio" ou ainda "protxido de hidrognio de uma substncia lquida que parece incolor a olho nu em pequenas quantidades, inodora e inspida, essencial a todas as formas de vida, composta por hidrognio e oxignio.

Professora: Ana Paula M. Ventura

CONSIDERAES GERAIS um dos compostos de maior abundncia do nosso planeta o componente majoritrio dos alimentos Conservao dos alimentos Controle de qualidade e tecnologia dos alimentos

A MOLCULA POLAR DA GUAA diferena de cargas e a no linearidade apresentadas pela molcula produzem um alto momento dipolar, responsvel pelas propriedades especiais da molcula de gua como solvente

Existe em trs estados: Slido Lquido Gasoso

PROPRIEDADE DA MOLCULA DA GUA

PROPRIEDADES FSICAS DA GUAO pequeno volume da molcula gua permite a penetrao nas estruturas cristalinas e entre as molculas de grandes dimenses como hidrocalodes, solvatando os ons ou as molculas As caractersticas eltricas e momento dipolar da gua permitem a sua participao em ligaes covalentes, dipolo-dipolo e on-dipolo e sua alta constante dieltrica fator importante na solvatao e separao de ons.

A GUA SE LIGA POR:Ligao inica Pontes de hidrognio Grupo hidroxilas em acares Grupo amino em protenas Fora dipolar Fora de Van der Waals

LIGAES OU PONTES DE HIDROGNIOAs ligaes de hidrognio ou pontes de hidrognio so definidas como sendo ligaes eletrostticas dipolo-dipolo, com nvel energtico baixo (entre 1 a 10Kcal/mol) se comparada com as ligaes covalentes como a ligao existente entre o O H na gua com 118 Kcal/mol. As ligaes de hidrognio (H H) ocorrem entre o hidrognio (H) e tomos eletronegativos como o Flor (F), Oxignio (O), Nitrognio (N) e as mais fortes ligaes ocorrem com tomos fortemente eletronegativos como o Flor (F) e Oxignio (O).

PROPRIEDADES DA GUA PONTES DE HIDROGNIOSolvente universalA gua dissolve vrios tipos de substncias polares e inicas (hidroflicas), como vrios sais e acar, e facilita sua interao qumica, que ajuda metabolismos complexos.

Alto calor especficoCalor especfico definido como a quantidade de calor que um grama de uma substncia precisa absorver para aumentar sua temperatura em 1C sem que haja mudana de estado fsico. Devido ao alto calor especfico da gua, seres vivos no sofrem variaes bruscas de temperatura.

Calor de vaporizao a quantidade de calor necessria para que uma substncias passe de estado lquido para o estado de vapor. Devido ao elevado calor de vaporizao da gua, uma superfcie se resfria quando perde gua na forma de vapor

FUNES DA GUATransporte de substncias Facilita reaes qumicas Termorregulao Lubrificante Reaes de hidrlise Equilbrio osmtico Equilbrio cido base

TRANSPORTE DE SUBSTNCIASA presena de gua permite a difuso nos seres mais primitivos. Organismos mais evoludos apresentam sistemas circulatrios (hemolinfa, sangue e seiva vegetal). A urina uma maneira de eliminar toxinas. As clulas apresentam-se em estado colidal (rico em gua) o que facilita transporte de substncias.

FACILITA REAES QUMICASReaes qumicas ocorrem mais facilmente com os reagentes em estado de soluo. Em algumas reaes qumicas a unio entre molculas ocorre com formao de gua como produto (sntese por desidratao). Reaes de quebra de molculas em que a gua participa como reagente so denominadas reaes de hidrlise.

TERMORREGULAOSeres vivos s podem existir em uma estreita faixa de temperatura. A gua evita variaes bruscas de temperatura dos organismos. A transpirao diminui temperatura corporal mamferos. a de

LUBRIFICANTENas articulaes e entre os rgos a gua exerce um papel lubrificante para diminuir o atrito entre essas regies. A lgrima diminui o atrito das plpebras sobre o globo ocular. A SALIVA FACILITA A DEGLUTIO DOS ALIMENTOS.

VARIAES NA TAXA DE GUAESPCIE gua-viva Sementes Espcie humana 98% de gua 10% de gua 70% de gua

IDADE

Feto humano 94% de gua Recm-nascido 69% de gua Adulto 60% de gua

PROPRIEDADES FSICAS DA GUAPROPRIEDADESPESO MOLECULAR DENSIDADE VISCOSIDADE PONTO DE EBULIO PONTO DE FUSO CALOR LATENTE DE VAPORIZAO (Cal/mol) CALOR LATENTE DE LIQUEFAO (Cal/mol) CONSTANTE DI ELTRICA MOMENTO DIPOLAR

GUA NOS ALIMENTOS

VALORES DE REFERNCIA18 1.000 1.002 100 0 9.750 80 80.4 1.84 [200 C]

Fonte: Bobbio; Bobbio, 2001.

GUA NOS ALIMENTOS

ATIVIDADE DE GUA (AW OU AA)Contedo de gua de um alimento X Vida til Indica a intensidade das foras que unem a gua com outros componentes nao-aquosos gua disponvel para o crescimento de m.os Realizaes de reaes qumicas e bioqumicas

gua livreA gua est fracamente ligada ao substrato e, funciona com caracterstica de solvente favorecendo assim o crescimento de microrganismos e reaes qumicas, sendo facilmente eliminada

gua combinadaA gua encontra-se fortemente ligada ao substrato tida como de difcil remoo, alm de dificultar o crescimento microbiano e diminuir a velocidade das reaes qumicas.

ATIVIDADE DE GUA conceituada como sendo a relao entre a presso de vapor de gua em equilbrio sobre o alimento e a presso de vapor da gua pura mesma temperatura

ATIVIDADE DE GUACondio: ausncia de solutos (gua pura) =1,00. A relao entre as presses a unidade. Conseqentemente, aw, de todos os alimentos sempre inferior a um. Os constituintes qumicos presentes imobilizam parcialmente a gua, diminuindo a sua capacidade de evaporao e sua reatividade qumica. A aw de um alimento e a umidade relativa do ambiente no qual se encontra tendem sempre a equilibrar-se, e, por isso,

(Aa) = P/Po ,onde: P = presso de vapor de gua em equilbrio sobre o alimento; Po= presso de vapor da gua pura mesma temperatura.

Aa x UmidadeUmidade: valor quantitativo da gua em uma amostra em base seca ou base mida. Depende da quantidade de amostra. Atividade de gua: valor qualitativo que independe da quantidade de material

comum expressar-se como umidade relativa de equilbrio (%) (URE).

ATIVIDADE DE GUAProcesso de concentrao e desidrataoReduz o contedo de gua de um alimento aumentando a concentrao de solutos reduzindo sua perecibilidade

ATIVIDADE DE GUAO termo atividade da gua (aw) foi implantado para se ter o valor da intensidade com que a gua se associa a diferentes componentes no aquosos. Quando se adiciona um soluto gua pura, as molculas de gua orientam-se na superfcie do soluto e inter-relacionam-se com ele. Como conseqncia, diminui o ponto de congelamento, aumenta o ponto de ebulio e reduz a presso de vapor Segundo a lei de Raoult, que diz: a diminuio relativa da presso de vapor de um lquido ao dissolver-se em um soluto igual a frao molar do solvente.

Diferentes tipos de alimentos com o mesmo contudo de guaDiferem em sua estabilidade

O conteudo de gua por si mesmo no um indicador real da estabilliadeDiferenas na intensidade com que a gua se associa com os constituintes no aquosos A gua envolvida em associaes mais forte menos susceptvel para as atividades de degradao

N0 de moles do solvente Aa = N0 de moles do solvente + N0 de moles do soluto

Estabilidade em funo da Aa

As reaes qumicas e enzimticas tero sua velocidade diminuda Aa no intervalo de 0,40 a 0,80, ocorre o aumento da concentrao dos slidos pela reduo do teor aquoso favorecendo o aumento na velocidade das reaes As reaes de escurecimento no-enzimtico designadas como reao de Maillard predominncia na faixa de 0,40 Aa 0,60, caracterizando-se pelo surgimento de off-flavor amargo

Velocidade relativa de

ip dio s od el Ox ida

Esc ure cim ento

Ati vid ad ee nzi m tica

no

enz im tico

Fu ng os

du ras

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Aa prxima de 0,60 - pouco ou nenhum crescimento microbiano - maioria das bactrias necessitam de uma Aa a 0,90, as leveduras de 0,80, os fungos de 0,60 e as bactrias halfilas de 0,65, respectivamente.

Le ve

Atividade de gua (Aa)

Ba ct r

ias

RELAO ENTRE AA E UMIDADESLIDOS)

(GUA /G DE

ATIVIDADE DE GUA NOS ALIMENTOSFaixa de Aa Alimentos Maioria dos alimentos, leite, queijo, manteiga, cremes, pastas Presunto, compota, po, sucos concentrados Peixes defumados, pastis, azeitonas Leites condensados Peixe seco, charques Cereais, gros, farinhas, xarope (glicose) Mel, massas Chocolates, frutas secas, frutas cristalizadas

Faixa de Aa < 0,3 0,3 0,8 > 0,8

Umidade < 15% 15 30% > 30%

Alimentos secos0,98

Umidade intermediria Naturais

0,94 0,90 0,90 0,86 0,86 0,82 0,82 0,74 0,74 0,66 0,66 0,58 0,58 0,50

Alimentos naturais:

leite (87,5%), carnes ( 47 79%) ovos (73,7%), frutas e hortalias (75 a 95%), excees: cereais e leguminosas (11 a 12%)

Alimentos com teor de gua entre 60 e 95%: Aa prxima de 1,0

ISOTERMAS DE SORO E HISTERESEAs isotermas de soro de gua so grficos que relacionam a quantidade de gua de um alimento com sua Aa, que o mesmo, em funo da umidade relativa da atmosfera que circunda o alimento, uma vez alcanado o equilbrio e a uma temperatura constante. Fenmeno que pode ser comprovado atravs das curvas representativas do teor aquoso em funo da Aa do alimento durante o processo de secagem, denominada de desoro e quando de sua hidratao, absoro a uma temperatura constante

ISOTERMASRepresentao grfica da presso parcial de vapor em funo do seu teor de umidade a uma dada temperatura. de adsoro ( umedecimento) de dessoro (secagem)Quando se coloca o alimento em ambiente com umidade relativa (UR) superior umidade relativa de seu equilbrio (URE), ele fixa o vapor de gua, tendendo a alcanar o equilbrio, isto , absorve gua. Ao contrrio, se o alimento colocado em um ambiente cuja UR inferior URE correspondente ao contedo de gua do produto, este cede gua mediante o processo chamado dessoro.

ISOTERMAS

Histerese = a diferena entre os processos de desidratao (maior) e hidratao (menor), a qual est diretamente relacionada com a existncia da monocamada

(grupos ionizveis ou fortemente polares)

presso de vapor varia conforme a lei de Raoult;

poder formar solues: gua livre

Os alimentos com uma aw determinada, a uma temperatura constante, sempre apresentam maior contedo de gua durante a dessoro do que na adsoro.

Histerese das isotermas de soro de gua: A isoterma de adsoro para um determinado produto no equivalente isoterma de dessoro.

ATIVIDADE DE GUA DE ALGUNS ALIMENTOSALIMENTOS GOIABADA E GELIAS FRUTAS SECAS BALAS E CARAMELOS MACARRO SUCO DE LARANJA MEL LEITE EM P ATIVIDADE DE GUA [Aa] 0,70 a 0,80 0,60 a 0,75 0,60 a 0,65 0,50 0,80 0,60 0,20

Para o mesmo contedo em gua, a aw aumenta medida que a temperatura se eleva.

Aa inferior a 0,30, diz-se que alcanou a zona de adsoro primria, na 30, dizqual as molculas de gua podero estar ligadas ao ponto de adsoro primria e por sua vez se ligar a outras molculas de gua por pontes de hidrognio estando fortemente ligada no alimento. alimento.

APLICABILIDADE DAS ISOTERMAS DE SORO E ABSORO Aplicao no clculo da atividade da gua em misturas de componentes com diferentes atividades da gua; Na estimativa do peso e rea da camada primria; No estudo do tipo de embalagem mais adequado ante a capacidade de soro de gua pelo alimento; Previso do grau de desidratao do alimento diante de mudanas na temperatura ambiente durante o armazenamento.

IMPORTNCIA DA ATIVIDADE DA GUA NA CONSERVAO DOS ALIMENTOS Dever atender a determinados critrios, de modo a possibilitar a: estocagem segura, sem que venha interferir na qualidade e vida de prateleira dos mesmos diminuio das reaes de deteriorao, como o crescimento microbiano, processos qumicos de escurecimento, oxidao e de atividade enzimtica

TEXTURA VERSUS AA

AA VERSUS TEXTURA

Produtos duros e crocantes: Tem baixa atividade de gua Quebram ao aplicar fora So sonoros Amaciam ao se expor a maior aa

Produtos macios Tem aa de intermediria a alta Entortam ao aplicar fora So midos, suculentos, macios mastigveis Amaciam ao se expor a maior aa Endurecem ao se expor a aa menor

CONTROLE BROMATOLGICO DA GUA

SOLUES PARA MANTER A TEXTURA

Manter a aa nos limites crticos p/as caractersticas de textura desejada. Prevenir a migrao da gua entre os componentes. Usar embalagem adequada.

guas potveis: caractersticas microbiolgicas, organolpticas, fsicas e qumicas, as quais mantm estrita relao com o tipo e a fonte de onde provm Os parmetros microbiolgicos: anlise de bactrias mesfilas aerbicas ou contagem padro em placas (CPP) e na enumerao de bactrias do grupo coliformes (NMP), com especificidade para os coliformes totais e fecais. Organolpticos: anlises de sabor e odor Fsico-qumicos: determinaes analticas do pH, turbidez, cloretos e nitratos, durezas, alcalinidades

CLASSIFICAO DA DUREZA DA GUA SEGUNDO OS TEORES DE SAIS DE CLCIO E MAGNSIO (MG/L DE CACO3)TIPO DE GUA IP GUA NVEL DE DUREZA N VE L REZA

PADRES FSICO-QUMICOS PARA A GUA POTVEL FSICOPARMETROS PA RME TR OS TURBIDEZ BI EZ ODOR OD COR CO PH H DUR EZA T OTAL UR A T L ACI DEZ TOTAL I TO AL AL CALIN IDADE TO TAL AL LIN E O ALCALINIDADE CASTICA CAL IDA AS ICA OXIGNIO CONSUMIDO GNI ONS NIT RIT OS IT IT CLORETOS CL RE S CLORO RESIDUAL CL ORO RE FLUORE TOS F U RE S SILI CATO S SILI O SULFATOS SULFA OS SLIDOS TOTAIS OS OTA COBRE OB RE C HUMBO C O FERR O F RR MANGANS MA NG S ZI NC O I FEN IS VALORES DE REFERNCIAS Mx . 5 mg/l Mx mg/l Ause nte Ause te 20 (Pt/l Haze n)) 20 (P t/ 6,5 a 8,5 ,5 2 00 mg/ll 2 0 5 a 20 mg/l 5 a 20 g/l 1 0 a 5 0 mg/ll 1 a Ause nte Ause te 2 mg/l mg /l Aus e nte Aus te 250 mg/ll 25 0 0,2 mg/l ,2 mg 1,0 m g/l ,0 m Aus e nte Aus te 250 mg/ll 25 0 1000 mg/l 00 0 mg 3 mg/l mg /l 0,1 m g/l ,1 m 0,3 m g/l ,3 m 0,1 mg /ll 0, g 5 mg/l mg /l 0 ,00 1 mg/ll 0 0 g

GUA MOL E A MOL GUA MODERADAMENT E GUA MODE AM ENT DURA URA GUA DURA A DU

At 50 m g/ll m / De 50 a 150 mg/l De 0 a 15 0

De 150 a 3 00 mg/l De 50 a mg/l Ac im a d e 3 00 mg/l cm d 3 0

GUA MUITO DURA O DU A