O documento fornece um resumo sobre análise de fibra alimentar. Ele discute a ocorrência, componentes químicos e definições de fibra alimentar, bem como métodos para analisá-la, incluindo métodos gravimétricos e enzimáticos.

1. Análise de Fibra Alimentar
Prof. Eduardo Purgatto
Depto. de Alimentos e Nutrição
Experimental FCF – USP
Curso de Graduação
Disciplina de Bromatologia
Básica
2004

2. Análise de Fibra Alimentar
Introdução
Ocorrência
Componentes químicos
Definições
Métodos de Análise

3. Introdução
Hipocrates a 500 a.C. dietas com elevado conteúdo
de fibra efeito laxativo benéfico
Final do século XIX e início XX processamento de
alimentos fibras eram descartadas
Hoje em dia fibra interfere no funcionamento do
sistema digestivo inclusive no IG
Hipsley (1953) propôs o termo “dietary fibre” (fibra
da dieta ou alimentar).
Cleave (1956) doenças do homem moderno
ingestão de alimentos com baixo conteúdo de fibra
Burkitt, Walker e Trowell (anos 70) estudos
epidemiológicos e clínicos relação quantidade de
fibra na dieta x doenças do homem moderno

4. Introdução (continuação)
A fibra alimentar da dieta pode:
Controlar a motilidade gastrintestinal
Interferir no metabolismo da glicose e dos lipídeos
Modular a atividade metabólica das bactérias intestinais
Influenciar na concentração de componentes tóxicos no lúmen do cólon
Contribuir na manutenção do equilíbrio do ecossistema do intestino
grosso
Contribuir para a integridade da mucosa intestinal
Existem porém ainda muitas controvérsias em relação a:
definição
componentes químicos
métodos de análise
necessidades diárias de ingestão
efeitos fisiológicos
rotulagem de alimentos processados

5. Introdução (continuação)
A fibra alimentar (FA) não é uma única substância,
mas ela é composta, principalmente, de polissaca-
rídeos interligados entre si formando uma rede
tridimensional e com a presença de outras substâncias
como proteínas de parede celular, lignina, compostos
fenólicos, fitatos, oxalatos e outros

6. Ocorrência
Parede celular
Lamela média
Secreções produzidas por injúrias
Tecidos de reserva
Tecidos que evitam a perda de água

7. Parede celular (esquematizada)

8. Parede celular (esquematizada)

9. Polissacarídeos da parede celular
Pectinas (verde) e Lignina (vermelho)
Microfibrilas de celulose

10. Tabela 1a - Fontes de fibras dos alimentos e seus principais
componentes químicos
Tipos de Fibras Fontes Usuais Principais Monossacarídeos
Celulose Vários farelos, vegetais e está presente Glc
em todas as plantas comestíveis
β-glicanos Grãos (aveia, cevada e centeio) Glc
Hemicelulose Grãos de cereais e em uma boa parte das Xil, Man, Glc, Fuc, Ara, Gal,
plantas comestíveis Agal, Aglc
Pectinas Frutas (maçã, limão, laranjas, pomelo), Ara, Gal, AGal, Fuc, Ram
vegetais, legumes e batata
Frutanos* Alcachofra, cevada, centeio, raiz de Fru, Glc
chicória, cebola, banana, alho, aspargo
Amido resistente (AR) Bananas verdes, batata (cozida/ Glc
resfriada), produtos de amido processado
Quitina (quitosanas) Fungos, leveduras, exoesqueleto de Glc-amina, Gal-amina
camarão, lagosta e caranguejo
Rafinose, estaquiose e verbascose Cereais, legumes e tubérculos Gal, Glc, Fru
Lignina Plantas maduras Alcool sinapílico, coniferílico, p-cumarílico
Agar Algas marinhas vermelhas Gal, Gal-anidro , Xil, SO4
Carragenanas Algas marinhas vermelhas Gal, Gal-anidro, SO4
Ácido algínico Algas marinhas marrons AGlc, AMan-anidro
Goma karaya Exsudatos de plantas Fuc, Gal, AGal, Ram
Goma tragacante Exsudatos de plantas Xil, Gal, AGal, Ram, Ara
Goma arábica Exsudatos de plantas Gal, Ara, Ram, AGlc
Goma locuste Sementes de plantas Gal, Man
Goma guar Sementes de plantas Gal, Man
Goma psyllium Sementes de plantas Ara, Gal, AGal, Ram, Xil
Gomas xantanas Microrganismos Glc, AGlc, Man
AGal=ácido galacturônico, AGlc=ácido glicurônico, AMan=ácido manurônico, Ara=arabinose, Fuc=fucose, Gal=galactose, Glc=glicose,
Man=manose, Ram=ramnose, Xil=xilose
* Inulina e frutooligossacarídeos (FOS)

11. Tabela 1b- Fontes de Fibra Alimentar Produzidas
Industrialmente
Tipos de Fibras Obenção dos Produtos Principais Monossacarídeos
FOS (Frutooligosssacarídeos Síntese enzimática a partir da Sacarose Fru, Glc
Hidrólise enzimática da inulina da raiz do
almeirão
Trans-Galactooligossacarídeos Síntese enzimática a partir da lactose Gal, Glc
Goma de Guar Modificada Hidrólise enzimática dos galactomananos Gal, Man
(PHGG) da goma de guar
Polidextrose (PDX) Polimerização da glicose a quente na Glc
presença de vácuo, sorbitol e ácido cítrico
Maltodextrina Resistente Hidrólise ácida do amido de milho seguida Glc
(MDR) de hidrólise enzimática
Fru=frutose, Gal=galactose, Glc=glicose, Gal=galactose, Man=manose

12. Características Estruturais de Cadeias de
Celulose

13. β-glicanos

14. Hemiceluloses: Xiloglicanos

15. Hemiceluloses: Arabinoxilanos

16. Pectinas (1)
A
B
A
A

17. Pectinas (2)
A
B

18. Ligninas

19. Conceito Fisiológico
Compostos não digeridos pelas enzimas
digestivas de humanos
Celulose
Hemicelulose
Polissacarídeos
β-Glicanos
Substâncias Pécticas
Lignina
Outros compostos

20. Outros Compostos
Proteínas
Compostos inorgânicos
Oxalatos
Fitatos
Substâncias fenólicas
Carboidratos
Ex: lactulose, lactose e rafinose
Produtos formados durante processamento
Ex: compostos de Maillard e amido retrogradado
Aditivos alimentares
Ex: amido modificado e metilcelulose
Inulina e oligofrutose
Quitosanas

21. Molécula de Inulina

22. Molécula de Quitina

23. Conceito Químico
Polissacarídeos Celulose
Hemicelulose
β-Glicanos
Substâncias Pécticas
Lignina Em alguns casos

24. Classificação
Solubilidade na água / Função na célula
Insolúvel / Estrutural
celulose
hemicelulose
pectinas
lignina
Solúvel / Não estrutural
pectinas
β-glicanos
gomas
mucilagens
exsudatos
hemiceluloses solúveis

25. Definições
American Association of Cereal Chemists (AACC)
– 2000 “a fibra alimentar é a parte comestível das
plantas ou carboidratos análogos que são resistentes à
digestão e absorção no intestino delgado de humanos
com fermentação completa ou parcial no intestino
grosso. A fibra alimentar inclui polissacarídeos,
oligossacarídeos, lignina, e substâncias associadas à
planta. A fibra alimentar promove efeitos fisiológicos
benéficos, incluindo laxação, e/ou atenuação do
colesterol do sangue e/ou atenuação da glicose do
sangue”

26. Definições (continuação)
FA Alimentos Funcionais interfere em uma ou
mais funções do corpo “um alimento pode ser
considerado funcional se for demonstrado de maneira
satisfatória que possa agir de forma benéfica em um
ou mais funções do corpo, além de se adequar à
nutrição, de certo modo melhorando a saúde e o bem-
estar, ou reduzindo o risco de doenças” (Roberfroid,
2000)

27. Definições (continuação)
Alguns componentes da FA estimulam o crescimento
de bactérias benéficas Prebióticos (bifidobactérias
e lactobacilos) “são ingredientes alimentares que
não são digeridos e que afetam de maneira benéfica o
hospedeiro por estimular seletivamente o crescimento
e/ou a atividade de uma ou de um número limitado de
bactérias do colón”

28. Métodos Analíticos para Determinar a Fibra
Alimentar
Gravimétricos
Enzímico-gravimétricos
Enzímico-químicos
Enzímico-químicos por espectrofotometria
Enzímico-químicos pro cromatografia a
gás (CG)
Enzímico-químicos por cromatografia
líquida de alta eficiência (CLAE)

29. Gravimétricos
Fibra bruta (FB)
Fibra detergente neutro (NDF) e ácido (ADF)
Fibra detergente neutro modificado (NDF-M)

30. Fibra Bruta
Extração a quente com:
H2SO4 (1,25%)
NaOH (1,25%)
Filtração
Determinação
Pesagem dos resíduos insolúveis
Limitações:
Perda de 20 a 50% de celuloses
50 a 90% de lignina
100 % de pectinas
± 75% de hemicelulose

31. Detergente Ácido (ADF) e
Detergente Neutro (NDF e NDF-M)
(Van Soest modificado)
Extração a quente com soluções detergentes
Tratamento com α-amilase / Termamyl
Filtração
Determinação
Pesagem dos resíduos insolúveis
Analisa:
Celulose, hemicelulose insolúvel e lignina → NDF
Celulose e lignina → ADF
Limitações:
Não determina → Fibras solúveis
Perde uma parte da hemicelulose insolúvel
Não solubiliza a proteína totalmente (Ex: isolado de soja)
Amido não é totalmente removido mesmo na presença de
enzimas (Ex: Leguminosas)

32. Enzímico-gravimétrico
(Hellendoorn, Asp, Prosky, Schweizer e Lee)
Hidrólise do amido e da proteína com enzimas (puras)
Precipitação fibra solúvel
Separação das fibras por filtração ou diálise
Determinação
Pesagem dos resíduos insolúveis (estufa a 105 oC)
Determinação das cinzas (525 oC) e proteína (Nx6,25)
Analisa:
Fibra total
Fibra solúvel
Fibra insolúvel
Utilizados:
Tabelas de composição de alimentos
Rotulagem de alimentos

33. Determinação da fibra alimentar pelos métodos enzímico-
gravimétricos (AOAC* e AACC)
AOAC 985.29 ou AACC 32-05 AOAC 991.43 ou AACC 32-07
Prosky, L. et al., 1988 Lee et al., 1992
Amostra (1g)
(Lípides < 10%)
50 mL 40 mL
α-amilase termoestável
Tampão Fosfato Tampão MES−TRIS
95-100 oC / 15 min
0,08 M / pH 6,0 0,05 M / pH 8,2
Protease
10 mL 10 mL H2O
pH 7,5 / 60 oC
NaOH 0,275 N (sem ajustar o pH)
30 min
Amiloglicosidase
10 mL 5 mL
pH 4,5 /60 oC
HCl 0,325 N HCl 0,561 N
30 min
A
*Association of Official Analytical Chemists

34. Determinação da fibra alimentar pelos métodos enzímico-
gravimétricos (AOAC e AACC) (continuação)
A
Filtrar
Filtrado
Etanol 78% Etanol 78%
Filtrar Filtrar
Resíduo Resíduo Resíduo
Pesar Pesar Pesar
Cinzas e Proteína Cinzas e Proteína Cinzas e Proteína
(Descontar) (Descontar) (Descontar)
FAT FAI FAS

35. Método enzímico-gravimétrico
(Fonte de Erros)
Preparo da amostra
Amido resistente
Proteína residual
Precipitação com etanol
Correção de minerais
Filtração e auxiliar de filtração
Enzimas

36. Preparo da amostra
Lípides Tamanho de partículas
Extração com 0,3 a 0,5 mm
solventes (5 a 10%) < 1,0 mm
Homogeneização Tempo de incubação
Ação das enzimas
Extração final com
etanol e acetona

37. Amido Resistente
Tipo 1: Fisicamente ligado à matriz dos
alimentos
Tipo 2: Nativo presente nos alimentos crus
Tipo 3: Formado nos alimentos
processados – Amido Retrogradado
Tipo 4: Quimicamente modificado

38. Amido Resistente
Não há solubilização total e hidrólise do AR
A gelatinização do amido a quente na
presença de enzima evita a formação de AR

39. Proteína Residual
Não há remoção completa da proteína
O fator de conversão (Nx6,25) é arbitrário.
Ex: Concentrados e isolados de soja e a quitina
(aminopolissacarídeos) de camarões
Alimentos de origem animal
Proteína no resíduo

40. Precipitação com Etanol a 80%
Não há precipitação de:
Polímeros de GP abaixo de 10 unidades
Ex: Inulina e oligofrutose
Polímeros altamente ramificados. Ex: beterraba
Cooprecipitação de reagentes
Ex: Tampão fosfato
Cooprecipitação de ácidos orgânicos
Ex: Ácidos oxálico, cítrico e fítico

41. Correção de minerais
Minerais presentes nos alimentos
associados a fração fibra
Minerais presentes no ácido fítico,
oxálico e cítrico
Minerais provenientes dos reagentes

42. Filtração e auxiliar de filtração
Amostras viscosas (1,0 a 0,25 g)
Celite 545 AW*
Filtração mais rápida
Perdas na filtração
Celite CAFA **
Perdas mínimas
Filtração mais lenta
Lã de vidro
Melhora a filtração
Perdas mínimas
Diferenças conforme a marca
* AW= lavado com ácido
** CAFA = Celite analytical filter aid

43. Enzimas
Taninos reagem com enzimas
Ex: Taninos x proteínas
Termamyl não degrada a FA
Atua na temperatura de ebulição
Amiloglicosidases comerciais
Presença de β-glicanases e xilanases

44. Métodos enzímico-químicos
(Southgate, Uppsala e Englyst)
Separação dos componentes da fibra
Hidrólise dos polímeros
Determinação
Espectrofotometria
Cromatografia (GC ou HPLC)
NSP (non-starch polysaccharides) = polissacarídeos
diferentes de amido (Englyst et al., 1987)

45. Método de Southgate
(Método Espectrofométrico)
Amostra
⇐ éter
Metano ou acetona Açucares simples
Amiloglicolidase Amido glicose
H2O quente Pectinas e hemicelulose solúveis em H2O
(hexoses, pentoses e ác. úrônicos)
H2SO4 1 N Hemicelulose insolúveis em H2O
H2SO4 72% Celulose Glicose com traços de outros açucares
Resíduo Lignina

46. Método Uppsala
(Theander e col., 1990)
⊗
250 a 500 mg
(lipídeos < 5%) H2SO4 12,0 M (1 h/ 30 oC)
H2SO4 0,4 M (1h/ 125 oC)
Remoção do amido
Termamyl
1 h/ BM ebulição Açucares neutros
Tampão acetato 0,05 M/pH 5,0 Acetato de alditol*
CG
Amiloglicolidase
16h/ 60 oC
Ácidos urônicos
Dimetilfenol
Precipitação da fibra solúvel Espectrofotometria
Etanol 80%
1h/ 4 oC
Lignina de Klason
Gravimetria
⊗
* Redução: Boridreto de sódio. Acetilação: 1 metilimidazol / anidrido acético

47. Método de Englyst
(Englyst e Cumming 1990)
⊗
50 a 300 mg
Remoção do amido H2SO4 12 M (1h/ 35 oC)
DMSO H2SO4 2 M (1h/ 100 oC)
30min/ BM ebulição
Termamyl
10 min / BM ebulição Açucares neutros
Pancreatina e Pullulanase Acetato de alditol
Tampão acetato 0,08 M/pH 5,2 CG
30min / 50 oC + 10min / BM ebulição
Ácidos urônicos
Precipitação fibra solúvel* 3,5-dimetilfenol
Etanol 80% Espectrofotometria
30min / banho de gelo
Lignina
(não é determinada)
⊗
* Para analisar só fibra insolúvel substituir essa etapa por 100 oC/ 30min/ pH 7,0
FAS=FAT-FAI

48. AOAC x Uppsala x Englyst
AOAC e Uppsala
Polissacarídeos diferentes de amido (NSP)
Amido resistente (parte)
Lignina
Englyst
Polissacarídeos diferentes de amido (NSP)

49. Fibra dos alimentos em diferentes sistemas analíticos
(% base seca)
Métodos analíticos
Alimento
Fibra bruta NDF Fibra Alimentar
Trigo integral 2,9 8,5 11,8
Farinha de centeio integral 2,2 23,0
Batata inglesa 1,9 10,8 11,0
Farinha de mandioca 2,0 6,3
Feijão carioca 4,9 19,3
Alface 13,7 14,1 33,1
Couve 6,9 16,0 32,6
Couve-flor 9,4 14,0 27,0
Repolho 11,6 12,1 27,2
Tomate 9,7 17,6 22,1
Pepino 8,7 16,0 28,5
Beterraba 8,2 8,8 15,9
Cebola 6,7 4,9 15,5
Cenoura 8,5 10,1 23,9
Maçã 4,4 16,5 13,8
Método enzímico-gravimétrico
Método de Englyst (NSP)