Post on 11-Feb-2017
Curso Superior de Tecnologia em Gastronomia Faculdade Senac-PE
Tecnologia de Novos Produtos
Prof. Artur Bibiano de Melo Filhoarturbibiano@yahoo.com.br
artur.melofo@ufpe.br
A bioquímica dos alimentos é um dos tópicos
principais da ciência dos alimentos , que trata
das propriedades e estrutura das substâncias
O que é Bioquímica dos Alimentos?
em alimentos, bem como das transformações
químicas que eles passam durante
manipulação, processamento e armazenamento.
“GASTRONOMIA MOLECULAR”
O que é Alimento?
Toda substância ou mistura de substâncias, no
estado sólido, líquido, pastoso ou qualquer outra
forma adequada, destinadas a fornecer ao
organismo humano os elementos normais à sua organismo humano os elementos normais à sua
formação, manutenção e desenvolvimento.
O valor biológico está associado aos nutrientes que ele contém.
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PROPRIEDADES DOS CONSTITUINTES DOS ALIMENTOS
• Água nos alimentos (atividade de água)
• Carboidratos
Bioquímica dos AlimentosGastronomia molecular
• Carboidratos
• Lipídeos
• Proteínas
REAÇÕES OCORRIDAS NOS ALIMENTOS
“Reações de escurecimento”
(Enzimático e químico)
Importância:
� Componente em maior quantidade na maioria dos alimentos;
� Participa e possibilita reações químicas (meio ou reagente);
ÁGUA NOS ALIMENTOS
Bioquímica dos AlimentosGastronomia molecular
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� Participa e possibilita reações químicas (meio ou reagente);
� Favorece o crescimento de microrganismos;
� Facilitadora da atividade dinâmica de macromoléculas (enzimas);
� Sofre transformações físicas;
� Portadora de substâncias nutritivas e resíduos.
Estrutura, aparência, sabor e Estrutura, aparência, sabor e deterioração química e microbiológicadeterioração química e microbiológicaEstrutura, aparência, sabor e Estrutura, aparência, sabor e deterioração química e microbiológicadeterioração química e microbiológica
• Atividade de água
• Funções da água nos alimentos
Água é ocomposto mais abundantes dos
alimentosSolvente universalMeio onde ocorre
Bioquímica dos AlimentosGastronomia molecular
• Funções da água nos alimentos
• Formas em que ocorre nos alimentos
• Efeitos
• Atividade de água X umidade
Meio onde ocorre reações
Água no Alimento x Estabilidade
⇓⇓⇓⇓ Teor de água ⇒ ⇑⇑⇑⇑ Estabilidade
Água e perecibilidade
⇑⇑⇑⇑ Teor de água ⇒ ⇓⇓⇓⇓ Estabilidade
� Métodos de conservação baseados no conteúdo de água do alimento• Secagem
• Congelamento � Redução da mobilidade da água
• Adição de solutos7
ÁGUA ÁGUA VAPORVAPOR
ÁGUA ÁGUA LÍQUIDALÍQUIDA
ÁGUA ÁGUA SÓLIDASÓLIDA
MENOS ENERGIA MENOS ENERGIA
MAIS ENERGIA MAIS ENERGIA
Formas em que ocorre nos alimentos
Cada molécula de H2O pode se ligar a outras 4 moléculas;
tais agregados estão em
permanente formação e ruptura e em permanente movimento, de tal
forma que nenhuma das moléculas de
água é distinguível.
Aquecendo a água, quando lher for
fornecida energia suficiente = moléculas
afastadas, com raras ligações de H; elevado conteúdo
de energia; praticamente todas as moléculas estão
livres.
Ao se resfriar a água, diminui-se gradativamente a
energia do sistema e assim também os
movimentos moleculares. Todas
as ligações de H possíveis estão
formadas –nenhuma molécula
livre. Menor densidade que o estado líquido. 8
Modo da água nos alimentos
ÁGUA LIGADAÁGUA LIGADA
• Contato com solutos e outros constituintes não aquosos
• Mobilidade reduzida
• Não congela a -40ºC
• Não comporta-se como água pura
• Não está disponível para reações e crescimento microbiológico
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ÁGUA LIVRE• Fracamente ligada ao substrato
Modo da água nos alimentos
• Fracamente ligada ao substrato
• Removida por secagem convencional e convertida a gelo no congelamento
• Ocorrem reações químicas, enzimáticas e crescimento microbiológico
• Representa cerca de 95% da água total
• Não flui livremente do alimento quando ele é cortado
Qualidade do
alimento
Capacidade de retenção de água (CRA) 10
Modo da água nos alimentos
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ÁGUA PARCIALMENTE LIGADA
“Aprisionada” na matriz do alimento por capilaridade
• Reduzido crescimento microbiológico
• Baixa velocidade das reações
Conceito de Atividade de Água
ATIVIDADE DE ÁGUA
Faixa: 0 (completamente seco) — 1.0 (água pura )
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Todo alimento terá uma Aw inferior a 1
• Medidas de Aw 0,0 = sem água
1.0 = muita água livre
• aw é afetada pela presença de solutos (sais e açúcares se ligam à água e consequentemente a convertem em
ATIVIDADE DE ÁGUA
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se ligam à água e consequentemente a convertem em água não disponível para o crescimento microbiano)
aw mínima para o crescimento microbiano:
Bactérias 0.90Leveduras 0.87Fungos 0.70
Zona I Zona II Zona III
ÁGUA LIGADA
ÁGUA LIVRE
ÁGUA PARCIALMENTE
LIGADA
ATIVIDADE DE ÁGUA
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As linhas divisórias entre as três regiões não são definidas por nenhum valor determinado de umidade relativa.
ProteínasTem como base de sua estrutura os polipeptídios formados de ligações peptídicas entre os grupos amino (-NH2) de um aminoácido e carboxílico (-COOH) de outro, ambos ligados ao carbono alfa de cada um dos aminoácidos.
Bioquímica dos AlimentosGastronomia molecular
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ao carbono alfa de cada um dos aminoácidos.
Proteínas• Propriedades funcionais
Geleificação;
Hidratação;
Bioquímica dos AlimentosGastronomia molecular
Hidratação;
Solubilidade;
Emulsificante;
Fixação de aroma, Viscosidade, Espumante.
GLÚTENGLÚTEN GLIADINAGLIADINA GLUTENINAGLUTENINA
Propriedades funcionais das proteínas
FUNÇÃOFUNÇÃO MECANISMOMECANISMO ALIMENTOALIMENTO
Solubilidade Hidrofilicidade Bebidas
ViscosidadeCapacidade de reter água, tamanho
e forma hidrodinâmicaSopas, molhos, sobremesas
Retenção de águaPontes de hidrogênio, hidratação
Salsichas, bolos, pãoRetenção de águaPontes de hidrogênio, hidratação
iônicaSalsichas, bolos, pão
GelificaçãoImobilização da água, formação de
redes Carnes, géis, bolos, queijo,
produtos de panificação
Coesão, adesãoInterações hidrofóbicas e iônicas,
pontes de hidrogênioCarne, salsicha e produtos de
panificação
ElasticidadeInterações hidrofóbicas, pontes
dissulfeto (controle da elasticidade)
Carne, produtos de panificação
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FUNÇÃOFUNÇÃO MECANISMOMECANISMO ALIMENTOALIMENTO
Absorção e formação de filme na Salsichas, sopas, bolos,
Propriedades funcionais das proteínas
Emulsificação Absorção e formação de filme na
interfaceSalsichas, sopas, bolos,
molhos
Formação de espumaAbsorção interfacial e formação de
filmeChantilly, sorvete, bolos,
sobremesas
Retenção de gordura e sabor
Ligação hidrofóbicaProdutos de panificação de
baixo teor de gordura
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Lipídios
• Aspectos químicos
Bioquímica dos AlimentosGastronomia molecular
• Aspectos químicos
Rancidez hidrolitica (Lipólise)
Rancidez oxidativa (Autoxidação – Fotoxidação – Enzimática)
FUNÇÕESFunções nos alimentos:
• Meio de transferência de calor em fritura;• Sabor e cor aos alimentos;• Melhoram a aparência e palatabilidade;• Maciez;• Sensação de saciedade;
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• Sensação de saciedade;• Emulsificantes (mono e diglicerídeos e
fosfolipídeos);• Fonte de vitaminas lipossolúveis;• Fonte de ácidos graxos essenciais;• Fonte de energia para funções orgânicas• São substâncias untuosas ao tato e ao
paladar.
MALTOSE ISOMALTOSE SACAROSE LACTOSE CELOBIOSE
GLICOSE GALACTOSE FRUTOSE
MALTOSE ISOMALTOSE SACAROSE LACTOSE CELOBIOSE
AMIDO GLICOGÊNIO CELULOSE
DISSACARÍDEO
MONOSSACARÍDEO
POLISSACARÍDEO23
• Carboidrato• Classificação
• Propriedades (solubilidade, higroscopicidade, cristalização, gelatinização, retenção de água, etc.)
Poder de doçura.
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• Poder de doçura.
• Açúcar invertido.
• Retrogradação, sinerese.
• Amido modificado, etc.
• Fermentação.
Escurecimento não enzimático (Esc Químico)
• Reação desejável ou indesejável ?1. Reação de Maillard2. Caramelização
Bioquímica dos AlimentosGastronomia molecular
2. Caramelização3. Oxidação do ácido ascórbico
• Fatores que influem na atividade não enzimática
• Efeitos desfavoráveis
• Efeitos favoráveis
� Tipos de reações por escurecimento químico
� 1. Reação de Maillard → Açúcares redutores +aminoácidos livres → formação de melanoidinas.
� 2. Caramelização → aquecimento de açúcares –
Bioquímica dos AlimentosGastronomia molecular
� 2. Caramelização → aquecimento de açúcares –desidratação de açúcares → formação de aldeídos(hidrometilfurfural) → formação de corantecaramelo.
� 3. Oxidação do ácido ascórbico → o ácido ascórbico,quando exposto ao ar, calor e luz, em meio ácido, iráformar o furfural → formação de melanoidinas.
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Açúcares redutores+
aminoácidos livres
Escurecimento químico
Reação de Maillard
Tratamento térmico
Melanoidinas , pirazinas, inúmeros outros compostos
28Reação indesejável
Reação desejável
Reação de Maillard
CARBONILACARBONILAGRUPOS AMINA GRUPOS AMINA LIVRESLIVRES
MELANOIDINAMELANOIDINA
açúcares redutores aminoácidos ou proteínas
�Não só um açúcar fornece a carbonila, mas também os ácidos graxos que tem
Escurecimento químico
Principal causa do escurecimento durante o aquecimento e armazenamento prolongados de alimentos.
Além da cor, tem-se a formação do flavor.
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�Não só um açúcar fornece a carbonila, mas também os ácidos graxos que tem
esse grupo livre em cada um dos 3 ácidos graxos ligados à glicerina.
�O grupamento ácido do aminoácido COOH também pode fornecer a carbonila
como no caso do ácido graxo ou do açúcar redutor.
�Assim, uma lipoproteína pode então, fornecer grupamentos NH2
e C=O.
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Açúcares + temperatura elevada
Desidratação dos açúcares
Escurecimento químicoReação de Caramelização
Corante caramelo
Polimerização
Aldeídos muito ativos
Hidroximetilfurfural(sabor de caramelo)
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Escurecimento químico
Reação de Caramelização
Doçura – Poder edulcorante
A doçura dos HC é conhecida
como poder edulcorante.
Açúcar Doçura
O açúcar
considerado
como padrão
de doçura é a
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Açúcar Doçura
Sacarose 100Frutose 175Glicose 75
de doçura é a
sacarose, ao
qual se
atribui o
valor de
doçura
relativo a
100.
� Degradação de açúcares (ou xaropes de açúcares) com formação de produtos escuros (caramelos)
AÇÚCARAÇÚCAR CARAMELOCARAMELO
T 0C > 120; H+ ou OH-
Aquecimento prolongadoAquecimento prolongado
Escurecimento químico
Aquecimento prolongadoAquecimento prolongado
� Utilização de diferentes catalisadores e temperaturas
� 200 a 240 0C, sem catalisador
� Baixa intensidade de cor
� Agentes flavorizantes
� 130 a 200 0C, com o uso de catalisadores (sais de amônio)
� Alta intensidade de cor
� Corantes alimentícios 32
Oxidação da vitamina C
DEIDROÁCIDO ASCÓRBICO
ÁCIDO ASCÓRBICO
O2
Escurecimento químico
MELANOIDINA
FURFURAL
ÁCIDO DICETOGULÔNICO
H+,O2,
+ CO2 + H2O
Polimerização
C
C
C
C
C
C
OOH
O=
O=
H2
H2OH
-OH
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Transformações químicas nas quais os produtos formam novos compostos de cor escura.
Cor caramelo, marrom claro amarelado.
MECANISMO O2 Açúcar Proteína pH ÓTIMOPRODUTO
FINAL
MAILLARDMAILLARD - + + Alcalino MelanoidinaMAILLARDMAILLARD - + + Alcalino Melanoidina
CARAMELIZAÇÃOCARAMELIZAÇÃO - + - Alcalino/ácido Caramelo
OXIDAÇÃO da VIT.OXIDAÇÃO da VIT. CC + - -Ligeiramente
ácidoMelanoidina
Alterações por enzimas
�Proteinases → produtos com sabor amargo�Pectinase → diminuição da textura
Bioquímica dos AlimentosGastronomia molecular
�Pectinase → diminuição da textura�Lipoxigenase → ácidos graxos insaturados →
peróxidos�Polifenoloxidase (escurecimento enzimático)
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� A PPO é encontrada praticamente em todos os tecidos vegetais, como por exemplo, cogumelo, batata, pêssego, maçã, banana, folhas de chá, café, entre outros. (obs: crustáceos)
Escurecimento enzimático
� Embora indesejável na maioria dos casos, em virtude da alteração da coloração, perda de nutrientes e formação de sabor indesejável, o escurecimento oxidativo em chá, café, cacau e ameixa seca é desejável.
Escurecimento enzimático
Polifenoloxidase (PPO)
�Para que a reação de escurecimento enzimático ocorra devem estar presentes:
a enzima, o substrato e oxigênio
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a enzima, o substrato e oxigênio
�Formando pigmentos escuros insolúveis, denominados melanoidina;
Escurecimento enzimático
Indesejável
�Batatas
�Camarões
DesejávelDesejável
�Chá
�Café,
�Cacau
�Ameixa seca
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Escurecimento enzimáticoMétodos de controle
� O escurecimento de frutas e hortaliças catalisados pela PPO pode ser prevenido de várias formas:
1. Inativação térmica da enzima pelo calor –operação de branqueamentooperação de branqueamento
2. Exclusão ou remoção de um ou ambos substratos
3. Abaixamento do pH
4. Adição de substancias redutoras