Bioquímica Industrial

Introdução

Os carboidratos, abrangem um dos maiores grupos de compostos orgânicos

encontrados na natureza, juntamente com as proteínas formam os constituintes principais do

organismo vivo, além de serem a mais abundante e econômica fonte de energia para o

homem.

Praticamente todos os alimentos contém carboidratos naturais, ou adicionados por

causa do seu efeito sobre a atividade de água e sabor do alimento. Além disso, alguns

carboidratos são importantes também porque constituem a base da dieta de muitos povos pela

sua abundância, preço e valor energético.

A existência de pelo menos duas funções orgânicas (C=O e COH), na maioria dos

carboidratos, possibilita várias opções de transformações químicas, aumentadas ainda pelas

diferenças de reatividade dos diferentes grupos hidroxilas na mesma molécula.

Nos alimentos, temos duas transformações químicas envolvendo carboidratos que

merecem destaque pela sua frequência e pelos seus efeitos: A reação de Maillard com a

degradação de Strecker e a caramelização. Em ambos os casos, ocorrem degradações nos

carboidratos.

O teor de açúcar dosado em produto carboidratado sem sofrer hidrólise recebe

o nome de açúcar redutor (AR). Açúcares redutores são aqueles que possuem em sua

molécula um grupo aldeído ou cetônico livre e que são facilmente oxidáveis. Melhores são

aqueles glicídios que têm a oxidrila do carbono anômero (também chamada oxidrila

heterosídica) livre, não participando de ligações químicas. A ação redutora desses

carboidratos, geralmente monossacarídios, é caracterizada pela sua capacidade de reduzir

íons metálicos, preferencialmente Cu++ e Ag+, em soluções alcalinas.

Os monossacarídeos, como glicose e frutose que são açúcares redutores por

possuírem grupo carbonílico e cetônico livres, capazes de se oxidarem na presença de agentes

oxidantes em soluções alcalinas. Os dissacarídeos que não possuem essa característica sem

sofrerem hidrólise da ligação glicosídica são denominados de açúcares não redutores.

Para se estimar o teor de açúcares redutores e açúcares redutores totais em alimentos,

existem vários métodos químicos não seletivos que fornecem resultados, com elevado grau de

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confiabilidade, quando utilizados corretamente após eliminação de interferentes.

Os açucares redutores são normalmente expresso em % de glicose. Quando se pratica

a hidrólise, obtém-se o teor de açucares redutores totais (ART), igualmente expresso como %

de glicose. Os açucares não redutores são obtidos pela diferença entre os açucares redutores

totais e os açucares redutores (ART – AR) e são expressos como % de sacarose, amido, ácido

algínico, etc., dependendo da matéria prima em análise.

Objetivo

Determinação espectrofotométrica do produto da redução do ácido 3,5 –

dinitrossalicílico por açucares redutores utilizando uma amostra de xarope de glicose da marca

karo.

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Revisão bibliográfica

O método baseia-se na reação de redução do 3,5 DNS pelos açúcares redutores

presentes na amostra formando um composto de uma determinada coloração de acordo com a

maior ou menor presença destes açucares. A quantificação dos mesmos, através da

propriedade redutora, pode ser feita através de métodos volumétricos ou espectofotométricos

(como é o caso dessa prática). Pela análise espectrofotométrica podemos relacionar a

quantidade deste composto colorido com a concentração de açúcares redutores na amostra.

Beer estudou o efeito da concentração do compostos em solução durante a

transmissão da luz ou sua absorção de acordo com a sua maior ou menor coloração. Ele

verificou certa relação entre a transmissão e a concentração e com isso criou uma lei

denominada Lei de Beer que é expressa pela equação1 e 2.

A = -log T (eq.1)

A = a.b.c (eq.2)

Onde:

A= absorbância;

T= transmitância ;

a= constante;

b= espessura da cubeta utilizada no espectrofotômetro;

c= concentração da substância em estudo.

Primeiramente deve-se fazer a análise de açúcares redutores. Após hidrolisa-se os não

redutores a monossacarídeos, quebrando as ligações glicosidicas, e realiza-se novamente a

análise de açúcares redutores totais.

Pela diferença entre o teor de açúcares redutores totais e os não redutores da amostra,

tem-se o valor do teor de açúcares redutores, como mostrado na equação 3.

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AR = ART- ANR (eq.3)

Onde:

ART= açúcares redutores totais; AR= açucares redutores; ANR= açucares não

redutores.

– Materiais e Métodos 7 tubos de ensaio Espectrofotômetro ( λ=540nm) Pipetas graduadas de 1ml Água destilada Amostra de xarope de glicose de milho karo 1g/L NaOH, Tartarato duplo de sódio e potássio, Ácido 3,5-Dinitrosalicilico, Metabissulfato de sódio. Fenol

O ácido 3,5-Dinitrosalicilico já foi previamente preparado e diluído a 500ml.

Foi numerado sete tubos de ensaio. Colocou-se volumes de 1; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2; 0mL de

solução padrão de glicose 1g/L em cada um dos sete tubos, respectivamente. Após cada tubo

foi completado com água até 1mL de solução em cada tubo. No tubo de numero sete colocou-

se 1mL da amostra de xarope de glicose karo de concentração 1g/l. Em seguida foi adicionado

0,5mL do Ácido 3,5-Dinitrossalicilico em cada tubo de ensaio. Aqueceu-se os tubos durante

cinco minutos a 100°C. Por fim, foram adiciionados 8,5mL de água destilada a cada um dos

tubos para diluir a cor e facilitar a leitura de absorbância no espectofotômetro

Resultados e discussões

Tabela- 1: resultados da pratica

Concentração

(g/L)

Transmitânc

ia (%)

Absorbânci

a

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

86

75,6

51,7

42,7

29,4

0,065502

0,121478

0,286509

0,369572

0,531653

4

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0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = 1.65779605516794 x + 0.144200909196852R² = 0.97842805056471

Curva-padrão de glicose

Absorbância

C (g/L)

Cálculo da concentração de AR na amostra:

Tamostra = 39,5 % Abs = 2 – log39,5 C AR =

1,675x0,403403 + 0,144

Abs = 2 – logT Abs = 0,403403 CAR = 0,812439 g/L

CAR = 1,675Abs + 0,144

Camostra = 1 g/L %AR =

(0,812439/1)x100

%ARamostra =(CAR/Camostra)x100 %AR = 81,24%

A amostra de xarope de glicose de milho (Karo) contém 81,24%

de açúcares redutores.

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Anexo I

Exercícios

1)Em linhas gerais, como você procederia para determinar, experimentalmente a

composição percentual de carboidratos numa amostra de certa matéria prima,

sabendo que os carboidratos componentes são glicose e sacarose? Suponha que

você tenha obtido os seguintes resultados:

Massa da amostra: 0,75g

Diluição da amostra: 1:1000

Açúcares redutores: 0,25g/L (expresso em glicose)

Açúcares redutores totais (expresso em glicose):0,5g/L

A partir destes dados calcule a composição da amostra em termos de glicose e

amido.

2)A partir do artigo científico proposto em anexo (Rodrigues et al., 2000), responda

as seguintes perguntas:

a) O que é açúcar invertido? Quais as vantagens de sua utilização em relação à

sacarose?

O açúcar invertido e uma mistura de açúcares, obtidos através da reação de

hidrolise da sacarose. Suas vantagens em relação a sacarose são a elevada

solubilidade, aumento do poder edulcorante e diminuição dos risco de cristalização.

b) Quais os princípios envolvidos no processo proposto para obtenção do açúcar

invertido (etapas de processo, mecanismos da reação). Explique.

Dois métodos de inversão da sacarose podem ser usado:

*Hidrólise enzimática: catalisada pela enzima invertase;

*Hidrólise ácida: catalisada por um ácido.

A acidez gerada na hidrólise ácida pode ser devido a ação direta do ácido

(hidrólise homogenia) ou através da liberação de H+ da resina catiônica (hidrólise

heterogênia).

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c)Você concorda com a expressão usada na equação 3 para o cálculo da

concentração de açúcar? Explique. Comprove.

Sim. Pois o ⁰Brix de uma solução é expresso em porcentagem p/p (g de

soluto em 100 gramas de solução), portanto é um valor adimensional. Então na

equação (3) do artigo a concentração da amostra é em função de sua própria

densidade mas relacionando exatamente a quantidade de açúcares presentes nela,

calculada através do ⁰Brix.

C=brix . densidade100 =

g soluto100 gsolução

100.gmL

= gmL

d) Você concorda com a expressão usada na equação 4 para o cálculo do

percentual de inversão de sacarose? Explique. Comprove.

e) A dosagem de sacarose, glicose e frutose foi feita por Cromatografia Líquida de

Alta Eficiência (CLAE)? Qual é o principio desta técnica? Que equipamentos são

utilizados?

As análises foram realizadas por cromatografia liquida de alta eficiência num

sistema Waters equipado com detector de ultravioleta (Waters 486) a 280nm. 15μL

das amostras foram eluídos através de coluna C-18 de 250 χ 4,6 mm 5μ utilizando

como eluente uma mistura de água:metanol 90:10 a 1,0mL/min. O sistema de

integração foi o Millenium®

f) O método 3,5 DNS poderia ser usada neste estudo em substituição à CLAE?

Explique. Fundamente.

Não,pois o método CLAE trabalha com descoloração e a inversão enquanto o

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método do DNS trabalha com açúcares redutores ou seja apenas inversão.

g) A partir da analise dos gráficos, como as variáveis afetaram as etapas de

clarificação e inversão? Explique.

*Clarificação é afetada pela temperatura e concentração da sacarose.Ambos com

efeitos negativos, ou seja, um aumento da concentração de sacarose, assim como,

de temperatura diminuem a eficiência da coloração. Com o aumento da

concentração da sacarose,aumenta também o numero de corpos coloridos a serem

trocados nas resinas aniônicas,por isso a diminuição da eficiência da coloração,daí o

o efeito negativo.

*Inversão é afetada pela taxa de aplicação e temperatura, com efeito negativo a

taxa de aplicação, ou seja, quanto maior a taxa se aplicação menor a taxa de

inversão; e a temperatura com efeito positivo, pois quanto maior o aquecimento,

maior a taxa de inversão do xarope.

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