Introdução à Química e Introdução à Química e Bioquímica de AlimentosBioquímica de Alimentos

Definição, estrutura, nomenclatura, classificação da água, carboidratos, lipídios, proteínas, vitaminas, sais minerais, pigmentos e compostos responsáveis pelo sabor e odor em alimentos;

Reações de interesse em carboidratos (Reação de maillard; Caramelização e Geleificação de amido);

Reações de interesse em lipídios (Rancificação lipídica; Oxidação e antioxidantes;

Reações de interesses em proteínas (Desnaturação protéica; Aplicação de Proteases em alimentos).

ASSUNTOS

O que é Química de Alimentos?

A química de alimentos é um dos

tópicos principais da ciência dos alimentos,

tratando da composição e das propriedades e

estrutura das substâncias em alimentos, bem

como das transformações químicas que eles

passam durante manipulação, processamento

e armazenamento.

Alimentos

Tecidos biológicos ou derivados de

tecidos biológicos

Sistemas altamente organizados

Condições mantidas para que

não ocorra a destruição ou morte destes.

Alimentos

Submetidos a situações extremas durante os processos:

Preservar a qualidade dos alimentos ou modificar suas

propriedades

- Altas temperaturas

- desidratação

- congelamento

- alta concentração salina

- baixo pH

- reações químicas

Multidisciplinaridades

Química de

Alimentos

Química Física

EngenhariaBiologia

Reações químicas, físicas e enzimáticas

Processos Equipamentos Produtos vegetais e animais

Químico de Alimentos

O Químico de alimentos ocupa-se do material biológico morto ou moribundo (fisiologia pós-colheita

de plantas e pós-morte dos músculos) e das modificações ocorridas por ele quando exposto a

diversas condições ambientais.

Atributo Alteração

Textura Perda de solubilidadePerda da capacidade de retenção de águaEndurecimento Amolecimento

Sabor Desenvolvimento de rancidez (hidrolítica ou oxidativa) sabor cozido ou caramelo outros odores indesejados sabores desejados

Cor EscurecimentoBranqueamentoDesenvolvimento de cores desejadas (p.ex., escurecimento em produtos cozidos)

Valor nutricional Perda, degradação ou alteração da biodisponibilidade de proteínas, lipídeos, vitaminas, minerais e outros componentes benéficos a saúde.

Segurança Geração de substâncias tóxicasDesenvolvimento de substâncias com efeito protetor a saúde Inativação de substâncias tóxicas

Tabela 1: Classificação das alterações que podem ocorrer durante manipulação, processamento, ou armazenamento.

Alterações por Enzimas

Ocorrem por enzimas procedentes do próprio produto ou elaboradas por microrganismos.

Modificação Organolépticas: Cor, sabor e a textura do produto

Enzima em contato com oxigênio atmosférico Amadurecimento

Alterações por Agentes Químicos

Escurecimento não enzimático

- pigmentação : reação de Maillard

Alterações Físicas

Temperatura

Mudanças de temperatura durante armazenamento

Precipitação da lactose (açúcar): recristalização do sorvete

•Determinação das propriedades que são características importantes de um alimento seguro e de elevada qualidade;

•Determinação das reações químicas e bioquímicas que influenciam de maneira relevante em termos de perda de qualidade e/ou salubridade do alimento;

Estratégias da química de alimentos

•Integração dos dois pontos anteriores, de modo a entender como as reações químicas e bioquímicas-chave influenciam na qualidade e na segurança.

•Aplicação desse conhecimento a várias situações encontradas durante a formulação, processamento e armazenamento de alimentos.

Estratégias da química de alimentos

Composição dos Alimentos

1) Proteínas,2) Lipídeos, 3) Carboidratos, 4) Substâncias minerais, 5) Vitaminas6) Água.

Composição dos alimentos

• Hidrocarbonetos são compostos orgânicos formados exclusivamente por hidrogênio e carbono.

• Por isso o nome hidrocarboneto (hidro = H e carboneto = C).

• Sua fórmula geral é CxHy

ÁGUAÁGUA

Propriedades Físicas-QuímicasPropriedades Físicas-Químicas

A molécula de água formada por dois átomos de hidrogênio

unidos e um átomo de oxigênio. Uma molécula com forma

de tetraedro.

Propriedades Físicas-QuímicasPropriedades Físicas-Químicas

A água é formada por ligações covalentes entre os átomos

de hidrogênio e oxigênio. O átomo de oxigênio é fortemente

eletronegativo (cargas parciais), podendo se ligar a outras

moléculas de água por ligações iônicas (ligações

hidrogênicas).

Propriedades Físicas-QuímicasPropriedades Físicas-Químicas

Por que a água aumenta de volume?Por que a água aumenta de volume?

1.1.Estado VaporEstado Vapor

As moléculas estão bastante excitadas e afastadas tornando

difícil a formação de ligação iônica.2. Estado Líquido2. Estado Líquido

As moléculas estão mais próximas, havendo um pouco de

atração entre os íons de oxigênio de uma molécula e os íons

hidrogênio de outra molécula.

3. Estado Sólido3. Estado Sólido

As moléculas estão tão próximas que haverá 100% de

ligações iônicas

É um dos principais É um dos principais componentes da maioria componentes da maioria

dos alimentos!!! dos alimentos!!!

Papel da água nos alimentos

“In Natura”

Importância da águaImportância da água

1.Transporte

Quanto mais água no alimento, maior o custo de transporte.

Ex: Polpa de frutas no lugar de suco de frutas.

2. Fraudes

Existe padrões da quantidade da água nos alimentos que

deverão ser seguidos e controlados pelos órgãos oficiais.

Ex: Água no leite, teor de sólidos totais nos sucos de frutas.

Importância da águaImportância da água

3. Denominação de produtos

Vários produtos são denominados pelo seu teor de água. Ex:

extratos de carne, peixes e carnes secas, leite, leite

concentrado, elite em pó, ovos em pó;

4. Conservação de produtos

Quanto mais água no alimento, mais difícil será a sua

conservação.

Importância da águaImportância da água

5. Sabor e textura

Mudança na sensação de sabor e textura dos alimentos. Ex:

bolo e biscoito, queijos (duro, semiduro e mole) e patês.

Atividade de Água Atividade de Água (Aw)(Aw)

1.1. Água LivreÁgua Livre

Água fracamente ligada ao substrato e entre si, e que

funciona como solvente de reações, permitindo o

crescimento dos microorganismos, como também

reações enzimáticas e reações não enzimáticas.

É eliminada com relativa facilidade (aquecimento,

congelamento).

2. Água Ligada2. Água Ligada

Água fortemente ligada aos componentes do alimento,

sendo eliminada com dificuldade.

Atividade de ÁguaAtividade de Água

É uma medida da disponibilidade de água nos alimentos, a

qual é importante nas reações químicas e microbiológicas,

que ocorrem no alimento.

Atividade de ÁguaAtividade de Água

Fornece informação sobre: crescimento microrganismo,

migração de água, estabilidade química e bioquímica,

propriedades físicas e vida útil.

Atividade de ÁguaAtividade de Água

Atividade de ÁguaAtividade de Água

Atividade de ÁguaAtividade de Água

É definida com a relação existente entre a pressão de vapor

de uma solução ou de um alimento(P) em relação à pressão

de vapor da água pura (Po) à mesma temperatura.

Atividade de Água x Umidade Relativa do ArAtividade de Água x Umidade Relativa do Ar

A atividade de água de uma alimento e a umidade relativa do

ambiente no qual se encontram tendem sempre a equilibrar-se,

e, por isso, é comum expressar como umidade relativa de

equilíbrio.

Como diminuir a atividade de águaComo diminuir a atividade de água

Resfriamento do alimento (congelamento);

Adição de Sal. Ex: queijo;

Adição de açúcar. Ex: doces.

Aumentando a Atividade de ÁguaAumentando a Atividade de Água

Forte atividade microbiana;

Forte atividade enzimática;

Maior oxidação;

Maior facilidade para a reação de Maillard, durante o

aquecimento.

Leis e regulamentos Leis e regulamentos

Existem leis que estabelecem a obrigatoriedade da prévia

fiscalização por parta de orgãos competentes, do ponto de

vista industrial e sanitário.

Cada produto processado deve obedecer as especificações

da empresa que os fabrica, sem extrapolar as

especificações previstas nas legislações.

Classificação dos alimentosClassificação dos alimentos

Alimentos de alta umidade: Aw > 0,85 e Umidade > 40%

Alimentos de umidade intermediária: Aw de 0,6 a 0,85 e

Umidade de 20 a 40%

Alimentos de baixa umidade: Aw < 0,6 e Umidade < 20%.

Aw x Reações Químicas e BioquímicasAw x Reações Químicas e Bioquímicas

Aw x Reações Químicas e BioquímicasAw x Reações Químicas e Bioquímicas

As reações de escurecimento enzimático são desfavorecidas

nas faixas de atividade de água menor que 0,25 e maior que

0,80.

A oxidação lipídica começa aumentar na faixa entre 0,25 e

0,80 e ocorre em atividade de água menor que 0,25.

A velocidade do escurecimento enzimático aumenta com a

faixa de 0,25 a 0,8.

Principais Análises de Determinação de Principais Análises de Determinação de UmidadeUmidade

1. Estufa ar quente 7. Titulação

2. Estufa a vácuo 8. Cromatografia fase gasosa

3. Balança infra-vermelha 9. Condutividade

4. Microondas. 10. Densidade

5. Liofilização 11. Refratométria

6. Destilação 12. Crioscópia