Baixado 588 vezes
![detergente aniônico de fórmula molecular [CH3 – (CH2)10 – CH2 – O – SO3-]Na+,
utilizado na desnaturação de proteínas).
6. As proteínas extraídas foram então aplicadas em um gel eletroforético de
poliacrilamida com SDS para separação por peso molecular (essa técnica é
chamada de SDS-PAGE). Após a eletroforese as bandas separadas podem ser
visualizadas por métodos colorimétricos. A quantificação pode ser feita através
de densitometria das bandas.
7. Os resultados estão apresentados na figura seguinte.
Figura 3 – Densitogramas correspondentes ao perfil do SDS-PAGE das proteínas
extraídas de carne com papaína e bromelina. (A actina; M miosina)
Questões para discussão
1) Que diferença pode ser observada na atividade das duas enzimas?
2) Há atuação diferencial da papaína e da bromelina sobre a miosina e a actina?
3)O processo de refrigeração é o mais utilizado na conservação da carne. Sabe-se que
durante este processo as moléculas de miosina formam ligações cruzadas gerando
um agregado que enrijece a carne. Dessa maneira, qual das duas enzimas seria a
mais indicada para tornar a carne macia? Este tratamento deveria ser feito antes ou
após o congelamento?
Texto para leitura - Digestão e Metabolismo das proteínas
O início da degradação das proteínas ocorre no estômago onde o pH está entre
1,0 e 2,5 devido à presença do ácido clorídrico, o que promove o desenovelamento
das proteínas tornando as ligações peptídicas mais susceptíveis à ação das enzimas
hidrolíticas (pepsina), transformando assim a longa cadeia polipeptídica em uma
Bioquímica na Cozinha 45](https://image.slidesharecdn.com/bioquimicanacozinha-130206085115-phpapp02/85/Bioquimica-na-cozinha-45-320.jpg)
![6) Com base nas Tabelas 1 e 2, sugira um cardápio à uma pessoa
vegetariana que tenha deficiência em cálcio.
Curiosidade
Você sabia que existe uma fruta nativa da Amazônia peruana e brasileira, da
mesma família que a jabuticaba, que apresenta até 5000 mg de vitamina C para cada
100 g de fruta? O nome dela é camu-camu.
Qual o papel das vitaminas em nosso organismo?
Além dos macronutrientes – carboidratos, proteínas e lipídeos – os seres
humanos dependem da ingestão de pequenas quantidades de vitaminas e íons
inorgânicos (Tabela 3), conjuntamente denominados micronutrientes.
Tabela 3: Necessidades diárias de nutrientes
(para uma dieta de 2000 kcal para adultos e crianças acima de 4 anos de idade)
Nutrientes Unidade de medida Valor diário
Gorduras totais gramas (g) 65
Ácidos graxos saturados gramas (g) 20
Colesterol miligramas (mg) 300
Sódio miligramas (mg) 2400
Potássio miligramas (mg) 3500
Carboidratos totais gramas (g) 300
Fibras dietéticas gramas (g) 25
Proteínas gramas (g) 50
Vitamina A Unidade internacional (UI) 5000
Vitamina C miligramas (mg) 60
Cálcio gramas (g) 1
Ferro miligramas (mg) 18
Vitamina D Unidade internacional (UI) 400
Vitamina E Unidade internacional (UI) 30
Tiamina miligramas (mg) 1,5
Riboflavina miligramas (mg) 1,7
Niacina miligramas (mg) 20
Vitamina B [sub] 6 miligramas (mg) 2,0
Folato miligramas (mg) 0,4
Vitamina B [sub] 12 microgramas (g) 6,0
Biotina miligramas (mg) 0,3
Ácido pantotênico miligramas (mg) 10
Fósforo gramas (g) 1,0
Iodo microgramas (g) 150
Magnésio miligramas (mg) 400
Zinco miligramas (mg) 15
Cobre miligramas (mg) 2,0
Fonte: página do FDA (U. S. Food and Drug Administration)
http://www.fda.gov/ora/inspect_ref/igs/nleaatd.html, acessada em 20/07/04.
Bioquímica na Cozinha 53](https://image.slidesharecdn.com/bioquimicanacozinha-130206085115-phpapp02/85/Bioquimica-na-cozinha-53-320.jpg)
![Figura 5
Carboidratos
Proteínas
Lipídios
Coenzimas
CO2 [H+ + e-] oxidadas ATP + H2O
Coenzimas
ADP + HPO42- + O2
reduzidas
[H+ + e-]
Qual o papel dos sais minerais em nosso organismo?
Os nutrientes inorgânicos ou minerais, que são íons, além de atuarem como
cofatores* enzimáticos, participam de inúmeros processos importantes; como a dureza
de certas estruturas, por exemplo, ossos e dentes. O número de minerais
indispensáveis para a manutenção de um estado saudável é muito grande. Alguns,
como o Ca2+, fosfato, Na+, K+, Mg2+, Fe2+, são necessários em quantidades da ordem
de miligramas ou gramas, enquanto, para outros bastam algumas dezenas de
microgramas. Dentre estes, encontra-se o selênio, que é cofator da glutationa
peroxidase, responsável pela dissipação de peróxidos; assim, o selênio participa, como
algumas vitaminas, do sistema antioxidante do organismo.
*Cofator corresponde a uma pequena molécula orgânica (coenzima) ou íon
metálico necessário para a atividade catalítica de uma enzima.
Curiosidade
Você sabia que após um exercício físico prolongado e de alta intensidade, por
exemplo numa maratona, não é recomendada a ingestão de água, mas sim de
soluções que também apresente sais minerais em sua composição?
Caso este individuo beba água ele pode vir a óbito por uma patologia
chamada hiponatremia.
O que acontece ao cozer verduras e legumes?
Ao cozinhar uma verdura ou um legume a mastigação e a digestão são
facilitadas, o que melhora a absorção de alguns nutrientes. Além disso, outro fator
que também favorece na digestibilidade do vegetal é o “amaciamento” das fibras
(fibra corresponde à parede celular vegetal).
Por outro lado, ao cozer um vegetal, ocorre diminuição no seu valor nutritivo,
visto que há perda de diversas vitaminas, por exemplo, a vitamina C. A diminuição
dos níveis de vitamina C por aquecimento está relacionada ao fato desta vitamina,
assim como outras, ser termolábel, ou seja, sensíveis à temperatura.
Além disso, durante o cozimento ocorre a dissolução dos sais minerais na
água, o que reduz ainda mais o valor nutritivo. Uma das maneiras de reduzir a perda
de sais minerais durante o cozimento é fazê-lo em pouca água e por pouco tempo.
Bioquímica na Cozinha 56](https://image.slidesharecdn.com/bioquimicanacozinha-130206085115-phpapp02/85/Bioquimica-na-cozinha-56-320.jpg)
![APÊNDICE F
Calcula-se a digestibilidade através de medidas do conteúdo de nitrogênio do
alimento (Ningerido) e do nitrogênio nas fezes (Nfezes). A diferença entre os dois valores
corresponde ao nitrogênio absorvido (Nabsorvido), e a digestibilidade (D) é expressa
como:
D = [Nabsorvido / Ningerido] x 100 ou D = [(Ningerido – Nfezes) / Ningerido] x 100
A quantidade de nitrogênio retido (Nretido) corresponde à diferença entre o
nitrogênio absorvido e o nitrogênio excretado na urina (Nurina). O valor biológico,
portanto, é igual a:
BV = [ Nretido / Nabsorvvido ] x 100 ou BV = [(Nabsorvido – Nurina) / Nabsorvido ] x 100
Como Nabsorvido = Ningerido – Nfezes obtém-se:
Nretido = Ningerido - Nfezes - Nurina ou Nretido = Ningerido – Nexcretado
Assim, pode-se expressar BV como:
BV = [(Ningerido – Nurina – Nfezes) / (Ningerido - Nfezes)] x 100 ou
BV = [(Ningerido - Nfezes) / Nabsorvido] x 100
Deste modo, o BV não leva em consideração a fração não absorvida das
proteínas da dieta, já que o conteúdo de nitrogênio das fezes é subtraído do
nitrogênio ingerido tanto no numerador quanto no denominador da equação. Ou seja,
não avalia a digestibilidade da proteína, informando apenas sobre a qualidade da
fração de aminoácidos que foi absorvida. Proteínas deficientes em um aminoácido
essencial tem valores de BV próximos de zero. Proteínas com alto valor biológico são
as de origem animal, como o ovo, leite, carnes, com exceção à gelatina. As proteínas
vegetais têm valores biológicos consideravelmente inferiores devido à deficiência de
um ou mais aminoácidos essenciais.
O NPU mede a fração de nitrogênio ingerido que é efetivamente retido:
NPU = [N retido / N ingerido ] x 100 ou NPU = [(Ningerido – Nexcretado) / Ningerido] x 100
Bioquímica na Cozinha 123](https://image.slidesharecdn.com/bioquimicanacozinha-130206085115-phpapp02/85/Bioquimica-na-cozinha-123-320.jpg)
![As pesquisas demonstram que alimentos produzidos por meio de tecnologia
OGM podem ser mais nutritivos, estáveis quando armazenados e, em princípio,
capazes de promover a saúde. Por isso, novos esforços do setor público são
necessários para introduzir cultivo de transgênicos que beneficiem lavradores pobres
em nações em desenvolvimento e que assegurem o seu acesso aos alimentos através
da produção intensiva de produtos. Além disso, esforços de cooperação entre os
setores público e privado são necessários para desenvolver sementes transgênicas
que beneficiem os consumidores, especialmente nos países em desenvolvimento.
Esforços conjuntos devem ser promovidos, também, para investigar os efeitos
potenciais das tecnologias OGM em suas aplicações específicas sobre o meio
ambiente, sejam estes positivos ou negativos. Essas pesquisas devem ser
determinadas tomando por parâmetro os efeitos das tecnologias convencionais na
agricultura. Além disso, os sistemas de saúde pública de todos os países devem estar
qualificados para identificar e monitorar quaisquer efeitos potencialmente adversos
que possam surgir de plantas transgênicas na saúde humana.
Empresas e institutos de pesquisa devem tomar medidas para compartilhar a
tecnologia OGM com cientistas responsáveis por sua utilização, para aliviar a fome e
melhorar a segurança dos alimentos em países em desenvolvimento. Além do mais,
exceções deverão ser feitas aos pequenos produtores familiares, para protegê-los de
restrições indevidas em suas plantações.
O Conselho Internacional pela Ciência (ICSU) congrega, desde 1931, as mais
importantes entidades da ciência internacional, envolvendo mais de cem países, 30
uniões internacionais de ciência e 20 associações científicas. Recentemente, o ICSU
fez um estudo baseado em toda a literatura científica produzida entre 2000 e 2003
sobre plantas OGM, segurança alimentar e efeitos ecológicos (disponível em
www.icsu.org).
Em relação aos alimentos com produtos OGM, as perguntas fundamentais que
esse estudo apresenta são: quem necessita deles; se podem ser consumidos com
segurança; se haverá impactos ambientais; se as medidas regulatórias são
adequadas; como afetam o comércio internacional. Cada tema é analisado mostrando
os limites do consenso científico, as divergências científicas (quando as há) e os
pontos que requerem mais pesquisa. Nesse estudo, chegam-se a conclusões similares
ao publicado em 2000 pelas academias.
É imprescindível que o debate sobre essa questão no Brasil também seja
conduzido a partir desses princípios, sempre tendo como base os conhecimentos
obtidos pela ciência. É por isso que a USP, detentora de inegável credibilidade nacional
e internacional, tomou a iniciativa de promover o Seminário Internacional sobre
Transgênicos no Brasil, em parceria com a Academia de Ciências e a International
Union of Food Science and Technology, que começou ontem e se encerrará amanhã
[27 a 29 de outubro de 2003].
(*) Hernan Chaimovich, diretor do Instituto de Química da USP, é membro das
diretorias da Academia Brasileira de Ciências e do ICSU (Instituto Internacional pela
Ciência). Integra o Conselho Deliberativo do Instituto de Estudos Avançados da USP,
Bioquímica na Cozinha 125](https://image.slidesharecdn.com/bioquimicanacozinha-130206085115-phpapp02/85/Bioquimica-na-cozinha-125-320.jpg)
![APÊNDICE I
Os 5 Sabores perceptíveis
Somos capazes de distinguir apenas cinco sabores: salgado, doce, amargo, azedo e
umami. Veja como:
Sabor Salgado:O sal é o cloreto de sódio (Na+Cl-). O Na+ entra nas células
receptoras via canais de sódio, causando uma despolarização, que se propaga
pelo nervo aferente primário.
Sabor Azedo: A espécie detectada é o íon H+. Os íons H+ bloqueiam a entrada
dos canais de potássio (K+). Estes canais são responsáveis por manter a célula
num nível de hiperpolarização; o bloqueio destes canais causa uma
despolarização, transmitida pelo nervo aferente primário.
Sabor Doce: Existem receptores na membrana apical que ligam-se a glicose
(sacarose e outros carboidratos). A ligação ao receptor ativa a enzima adenilato
ciclase, elevando a concentração de cAMC, que causa uma inibição dos canais
de potássio, conduzindo a uma despolarização da célula.
Sabor Amargo: Substâncias amargas provocam uma liberação de Ca2+ mediada
pelo segundo mensageiro (IP3). A elevação da [Ca2+] provoca uma
despolarização, transmitida pelo nervo primário aferente.
Sabor Umami: É o sabor de certos aminoácidos (e.g., glutamato, aspartato,
entre outros). Recentemente, Chaudhari et al. publicaram um artigo no Journal
of Neuroscience oferencendo um mecanismo para a ação do glutamato
monossódico no paladar. Este composto é utilizado como aditivo pela indústria
alimentícia para "realçar" o sabor dos alimentos. Os autores demonstraram que
há um receptor, o mGluR4, que media o sabor umami. A ligação a este receptor
ativa uma proteína G que eleva a [Ca2+]. Além deste, existem receptores
ionotrópicos (ligados a canais iônicos) que são ativados por substâncias umami.
Isto provoca a abertura não seletiva de canais iônicos, aumentando o disparo
no nervo primário aferente.
Bioquímica na Cozinha 129](https://image.slidesharecdn.com/bioquimicanacozinha-130206085115-phpapp02/85/Bioquimica-na-cozinha-129-320.jpg)
![APÊNDICE J
Breve História da Cerveja
A origem das primeiras bebidas alcoólicas é incerta, mas provavelmente tenham
sido feitas de cevada, tâmaras, uvas ou mel, colocando tanto a cerveja, quanto o
vinho como possíveis candidatos a essa primazia. Entretanto, não há muito consenso
a respeito da história da cerveja, mas algumas evidências mostram que a prática da
cervejaria originou-se na região da Mesopotâmia onde, como no Egito, a cevada
cresce em estado selvagem. Conta-se que em 4000 a.C. os sumérios, um dos povos
civilizados mais antigos, após uma descoberta acidental, alegravam-se com uma
bebida fermentada, obtida de cereais. Na Suméria, estima-se que cerca de 40% da
produção dos cereais destinavam-se às cervejarias chamadas "casas de cerveja",
mantida por mulheres.
No Egito, a cerveja tornou-se uma bebida nacional, e acreditava-se que
possuísse até propriedades curativas, especialmente contra picadas de escorpião.
Consta que os egípcios gostavam tanto da bebida que seus mortos eram enterrados
com algumas jarras cheias de cerveja. Ainda hoje, no Egito, são fabricadas cervejas
rústicas, derivadas de massas de pão com o nome de Bouza.
A partir do início da idade média, os mosteiros assumiram a fabricação da
bebida que adquiriu o seu sabor característico pelas mãos dos monges. Os mosteiros
mais antigos que iniciaram a produção de cervejas foram os de St. Gallen, na Suíça,
Weihenstephan em Freising e St. Emmeram em Regensburg, ambos na Alemanha. Os
primeiros a receberem autorização oficial para a produção em escala comercial foram
os beneditinos de Weihenstephan. Por isso, a universidade de Weihenstephan é a
indústria cervejeira mais antiga do mundo, tendo sido fundada em 1.040.
Na Alemanha, com o objetivo de regulamentar o processo de manufatura da
cerveja, o Duque Guilherme IV da Bavária (Alemanha) decretou a lei da pureza
(REINHEITSGEBOT) em 1516. Porém na antiguidade, eram utilizadas como
ingrediente de aroma de paladar, folhas de pinheiro, ervas e cerejas silvestres, entre
outros. O uso destes coadjuvantes em muitos casos causava intoxicações sendo até
mesmo fatal em determinadas ocasiões. Esta é a lei mais antiga do mundo referente à
manufatura de alimentos e estabelece que a cerveja só pode ser produzida a partir da
cevada, lúpulo e água. A levedura somente veio fazer parte da lista destes
ingredientes mais tarde, quando se teve o domínio do conhecimento sobre este
microorganismo.
Na mitologia latina, “Ceres” era a deusa da agricultura. Por isso, acredita-se que
a palavra “cerevisia” proceda deste nome e, desta raiz derivam as palavras cerveja
em português e cerveza em espanhol. A palavra latina bibere significa beber e após
transformações semânticas, passou a bier que significa cerveja em alemão.
O que é o etanol?
Os álcoois são compostos químicos cujas moléculas contém um grupo hidroxila
[-OH], ligado a um carbono. A palavra álcool deriva do arábico al-kuhul, que se refere
a um fino pó de antimônio, produzido através de sua destilação, e usado como
maquiagem para os olhos. Os alquimistas medievais ampliaram o uso do termo para
referir-se a todos os produtos gerados nessa destilação e isto levou ao atual
significado da palavra. Assim, o etanol (álcool etílico), CH3CH2OH, é um líquido incolor,
inflamável, com um odor característico. Seu ponto de fusão é de –114,1°C, e de
ebulição e de 78,5°C. É menos denso que a água: 0,789 g/mL a 20°C. O etanol
também é utilizado, nas indústrias, como reagente de partida para vários compostos
químicos, tais como o ácido acético, butadieno, acetaldeído. Também é utilizado como
combustível, puro ou misturado com gasolina. Como é miscível com qualquer
Bioquímica na Cozinha 132](https://image.slidesharecdn.com/bioquimicanacozinha-130206085115-phpapp02/85/Bioquimica-na-cozinha-132-320.jpg)
Carregado porCarolina Sá
Bioquimica na cozinha
O documento discute as propriedades bioquímicas do leite, incluindo sua composição de lipídeos, proteínas e carboidratos. Também aborda a diferença entre leite pasteurizado e de longa vida, com foco nos processos de tratamento térmico aplicados a cada um.
Mais conteúdo relacionado
![Bebidas_LActeas_vs._Vegetais_pronta[1].pptx](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/bebidaslacteasvs-250813221735-349a3366-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
Bioquimica na cozinha
- 1. Departamento de Bioquímica PróReitoria de Cultura e Extensão
- 2. Bioquímica na Cozinha Departamento de Bioquímica Instituto de Química Pró-Reitoria de Cultura e Extensão Professores Carla Santos de Oliveira (carlaoli@usp.br) Fernanda Festa (fernanda@iq.usp.br) Jocimara Ambrosio de Moraes (jonamur@iq.usp.br) Paulo de Ávila Júnior (de_avila_jr@yahoo.com.br) Rodrigo Louro (rolouro@iq.usp.br) Tathyana Cristina M. C. Tumolo (tathyfoca@yahoo.com.br) Tereza Pereira de Souza (terezapsouza@yahoo.com.br) Vanessa dos Reis Falcão (vfalcao@iq.usp.br) Supervisão Bayardo B. Torres (bayardo@iq.usp.br) Janeiro de 2005 Bioquímica na Cozinha 2
- 3. Horário e Programa Dia Horário Programa Apresentação do curso 9h Leite 17.01.05 14h Pães Iogurte & Queijo 9h Adoçantes naturais & artificiais 18.01.05 14h Carnes 9h Carnes 19.01.05 Príons 14h Verduras, Legumes & Frutas Lipídeos 9h Alimentos transgênicos & orgânicos 20.01.05 Conservantes 14h Temperos & Aromas Chocolate 9h Café Cerveja 21.01.05 Vinho 14h Fechamento do curso Bioquímica na Cozinha 3
- 4. ÍNDICE O Leite –uma combinação de biomoléculas....................................................5 Estrutura de biomoléculas.........................................................................5 Interconversão dos três macronutrientes.....................................................9 Leite em debate: Pasteurizado X Longa vida...............................................10 Pão – uma fonte riquíssima de carboidratos.................................................13 Farinha de trigo......................................................................................13 Fermento de pães – Leveduras.................................................................17 Pontos-chave na culinária e bioquímica do pão...........................................18 Digestão e metabolismo de carboidratos....................................................21 Iogurte.........................................................................................................25 Queijo...........................................................................................................26 Adoçantes Naturais e Artificiais....................................................................27 Diabetes................................................................................................32 Obesidade.............................................................................................34 Carnes – Uma de nossas principais fontes de proteína.................................36 Conservação das carnes..........................................................................40 Aquecimento dos alimentos......................................................................41 Aula Prática – Ação enzimática em carboidratos e proteínas.........................43 Efeito amaciante sobre as carnes..............................................................44 Digestão e metabolismo de proteínas........................................................45 O que é a doença da vaca louca?..............................................................46 Verduras e Legumes.....................................................................................50 O valor nutricional de uma verdura cozida é o mesmo de uma crua?.............50 Existe diferença no valor nutricional entre frutas, legumes e verduras?..........52 Qual o papel das vitaminas em nosso organismo?.......................................53 Qual o papel dos sais minerais em nosso organismo?..................................56 Amadurecimento das frutas.....................................................................57 Ferro....................................................................................................58 Nutrição protéica....................................................................................61 Membrana Plasmática e Lipídeos..................................................................65 Metabolismo de lipídeos...........................................................................73 Degradação de lipídeos...........................................................................76 Alimentos Orgânicos e Transgênicos............................................................78 Conservantes................................................................................................80 O Paladar – uma mistura de sabor e aroma..................................................85 Experimento para avaliação sensorial........................................................85 A gustação............................................................................................85 Curiosidade sobre temperos.....................................................................89 Chocolate......................................................................................................91 Composição química e o valor nutricional do chocolate................................92 Efeitos do chocolate no cérebro................................................................93 Cafeína.........................................................................................................94 Por que o café “tira” o sono?....................................................................94 A ação da cafeína no organismo...............................................................97 Cerveja.........................................................................................................99 Vinho..........................................................................................................106 Apêndices...................................................................................................112 Caderno de respostas.................................................................................141 Bioquímica na Cozinha 4
- 5. O Leite –uma combinação de biomoléculas Todas as espécies de mamíferos produzem leite com o propósito de que este composto sirva de alimento principal para sua prole nos seus primeiros dias ou meses de vida. Entretanto, o leite servirá de alimento para o homem por toda sua vida, sendo utilizado puro ou nas diversas receitas culinárias. Uma composição aproximada do leite bovino é apresentada na Tabela 1. Tabela 1 – Composição porcentual média do leite bovino em massa. Compostos H20 87,3 Gorduras 3,9 Proteínas 3,3 caseína 2,5 IgM (imunoglobulina) e outras 0,8 Lactose (dissacarídio = glicose + galactose) 4,6 Minerais (Ca2+, HPO42-, Mg2+, K+, Na+, Zn2+, Cl-, Fe2+, Cu+, 0,65 SO42-, HCO3-, outros) Ácidos orgânicos 0,18 Estão presentes também enzimas (peroxidase, catalase, fosfatase, lipase), gases (O2, N2) e vitaminas (A, D, C, tiamina, riboflavina, outras). A composição pode variar segundo as condições climáticas e geográficas, e com a dieta de cada mamífero. Recordar é viver... Vamos rever neste espaço as principais biomoléculas (lipídeos, carboidratos e proteínas) e associá-las ao leite. Lipídeos Gorduras e óleos são insolúveis em água, devido ao seu caráter hidrofóbico, e solúveis em solventes orgânicos (como clorofórmio) e em detergentes. São derivados de ácidos graxos, cuja cadeia carbônica pode ser saturada (ligação simples entre átomos de carbono) ou insaturadas (com dupla ligação). Dois ácidos graxos são mostrados na Figura 1. Figura 1 – Estrutura de dois ácidos graxos, o ácido láurico (cadeia saturada) e o ácido linoleico (insaturada). Nota-se a longa cauda hidrofóbica nessas estruturas, o que faz com que sejam insolúveis em água. Bioquímica na Cozinha 5
- 6. Os lipídeos encontradosem maior proporção no leite são os triacilgliceróis (também chamados triglicerídeos), moléculas compostas de uma molécula glicerol ligada a três ácidos graxos (Figura 2). Perfazem 98,3% dos lipídeos do leite. Figura 2 - Estrutura do triacilglicerol. Outras classes de lipídeos presentes no leite são os fosfolipídeos (0,8 %) (com caráter mais hidrofílico que os triacilgliceróis) e o colesterol (0,3 %). Proteínas Outra importante classe de biomoléculas são as proteínas, as quais são constituídas por diferentes aminoácidos (unidades de formação das proteínas), constituídos de um grupo amino, um grupo carboxila e um grupo lateral de tamanho variável, ligados a um átomo de carbono (Figura 3). COO - NH 3+ C H R Figura 3 – Fórmula geral de um aminoácido. Seqüências diferentes de aminoácidos, os quais são ligados através das ligações peptídicas, formam diferentes proteínas. As diferentes interações que podem ocorrer entre os grupos laterais dos resíduos de aminoácidos formadores de uma proteína induzem à conformação dessa proteína (Figura 4). Muitas proteínas apresentam-se firmemente enroladas em seu estado natural, como um novelo de lã. Bioquímica na Cozinha 6
- 7. Se, de algumamaneira estas interações forem quebradas, sua forma será alterada e sua conformação será perdida. Quando isto ocorre dizemos que a proteína está desnaturada (alguns dos agentes desnaturantes são as variações de pH e temperatura). Na culinária o aquecimento do alimento é um dos principais fatores que causam a desnaturação de uma proteína. Entre as proteínas presentes no leite, cerca de 80% correspondem à caseína. Figura 4 - Estruturas das proteínas O leite materno contém de 1 a 1,5% de proteínas, comparado a 3,3 % no leite bovino. As proteínas encontradas no leite humano e no leite bovino são diferentes estrutural e qualitativamente. Do total de proteínas no leite humano 80% é lactoalbumina (no leite bovino essa proporção é para a caseína). Ocorrendo baixa concentração de caseína no leite humano, há formação de coalho gástrico mais leve, facilidade de digestão e esvaziamento gástrico com tempo reduzido no bebê. Uma breve comparação entre alguns compostos presentes no leite humano. no leite bovino e em leites artificiais é mostrada na Tabela I do Apêndice A. Bioquímica na Cozinha 7
- 8. Carboidratos Outra biomolécula presente no leite importante de ser mencionada é o carboidrato lactose, um dissacarídeo (Figura 5), formado pelos monossacarídeos galactose e glicose. Os carboidratos encontram-se em maior abundância na natureza e entre suas funções destaca-se sua utilidade como fonte e reserva de energia, como componente estrutural e como matéria prima para outras biomoléculas. CH2OH CH2OH OH O H O H H O OH H OH H OH OH H OH H OH Galactose Glicose Figura 5 – Estrutura da lactose A lactose representa cerca de 4,8 a 5,2% do leite. Sua molécula pode sofrer hidrólise pela ação da enzima lactase ( - D- galactosidase), ocorrendo separação dos dois monossacarídeos. Questão para discussão O que faz com que o leite seja um liquido branco homogêneo, mesmo contendo água e gordura, dois compostos que não se misturam? Qual seria o papel desempenhado pelas proteínas? Questão comentada para discussão Por que o leite derrama ao ser fervido? Primeiramente, vamos pensar no que ocorre quando aquecemos a água. Após um determinado tempo observamos a liberação de gases, mesmo antes que ocorra a fervura. Segundo a Lei de Henry, a solubilidade dos gases diminui com o aumento da temperatura, e dessa maneira formam bolhas e saem do líquido onde estavam dissolvidos. No leite isso não ocorre, porque nele existem substâncias capazes de estabilizar as bolhas de gás, e entre essas substâncias encontra-se a caseína. Essas bolhas ficam então aprisionadas e com o aumento da temperatura ocorre a expansão do gás (as bolhas ficam maiores), levando a um aumento no volume do leite. No momento próximo a fervura, ocorre a desnaturação das proteínas e uma drástica diminuição na estabilidade do gás. Há também uma separação de fases, com a camada de gordura localizando-se sobre o líquido da emulsão, a qual impede que o gás escape (lembrando que não ocorre mais a sua estabilização). O líquido então começa sua escalada pelas paredes do recipiente, resultando a sujeira no fogão. Questões para discussão 1) Imagine que você adicionou algumas gotas de limão ou vinagre a um pouco de leite, que em seguida foi levado ao fogão. O que aconteceu na fervura desse leite acidificado? Bioquímica na Cozinha 8
- 9. 2) Como poderíamosdeterminar a acidez de uma amostra de leite? (Suponha que este leite não tenha sido alterado propositalmente como na questão anterior) No Apêndice A encontra-se o experimento extra para determinação da acidez do leite, o qual pode ser utilizado em aulas práticas nas escolas. Interconversão dos três macronutrientes (integração simplificada do metabolismo) POLISSACARÍDIOS PROTEÍNAS LIPÍDIOS GLICOSE AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRAXOS Asp Gly Leu Glu Ala Ile Fosfoenolpiruvato Ser Lys (3) Cys Phe Piruvato (3) CO2 Acetil-CoA (2) CO2 Oxaloacetato Citrato (6) (4) CO2 Malato (4) Isocitrato (6) CO2 Fumarato Cetoglutarato (4) (5) Succinato CO2 (4) Questões para discussão 1) Qual a diferença entre as setas unidirecionais e bidirecionais? 2) Utilizando o esquema indique quais das seguintes conversões são possíveis: glicose a partir de proteína ácido graxo a partir de proteína ácido graxo a partir de glicose proteína a partir de glicose glicose a partir de ácido graxo proteína a partir de ácido graxo Portanto, pode-se resumir as interconversões das biomoléculas no metabolismo mostrando o que pode ser produzido a partir de cada macronutriente: Macronutriente Podem originar... Proteínas Carboidratos Lipídios Bioquímica na Cozinha 9
- 10. Texto para leitura Questãoinicial para discussão Em uma rápida visita ao supermercado, podemos perceber que a maioria dos consumidores preferem o leite Longa Vida. Porque há essa preferência? Quais as possíveis diferenças entre o leite pasteurizado e o leite longa vida que levariam os consumidores a optarem pelo leite Longa Vida? Leite em Debate: Pasteurizado X Longa Vida “O governo está sendo irresponsável não assinando a lei que foi até publicamente votada por todos os segmentos que compõem a cadeia (do leite)”, diz Benedito Vieira Pereira, presidente da Associação Brasileira da Indústria de Leite Pasteurizado (Abilp). "Não estou aqui para saber se o gosto (do leite pasteurizado) é melhor ou não, mas para discutir qualidade. Mostrem, em termos técnicos, porque um leite é melhor do que outro. Em termos nutricionais, não existe diferença entre os dois produtos. Isso não sou eu ou a ABLV quem diz, mas a FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) e o Ministério da Agricultura em documentos sobre o leite", afirma Daniela Rodrigues Alves, gerente de informações ao cliente da Associação Brasileira de Leite Longa Vida (ABLV). Em 1991, o Brasil produzia 204 milhões litros de leite. Em 2001, esse número chegou a 3,95 bilhões de litros. No mesmo período, o pasteurizado caiu de 3,747 bilhões para 1,440 bilhões. Veja no quadro abaixo, a participação do leite pasteurizado e do UHT na produção, tendo como referência o ano de 2000. PASTEURIZADO PAÍS UHT (%) (%) Alemanha 66 44 Argentina 40 60 Bélgica 98 02 Canadá 01 99 Colômbia 10 90 Espanha 97 03 EUA 00 100 França 96 04 Inglaterra 12 88 México 27 73 Portugal 94 06 Tanto os produtores de leite pasteurizado quanto os de longa vida concordam em um ponto: a solução para os problemas do setor é a aprovação da portaria 56, que modifica a regulamentação do mercado leiteiro nacional. A nova lei, elaborada em 98, mas que até agora não foi assinada, estipula a criação de um programa de melhoria da qualidade do leite produzido no país. Segundo o texto da nova regulamentação, serão criados novos padrões de qualidade para o leite no país, envolvendo principalmente os métodos de resfriamento pós-coleta. Quanto mais tempo leva para o leite ser resfriado, maior é a proliferação de bactérias. A portaria 56 estipula que o padrão oficial passará a ser de no máximo 40 mil bactérias por mililitro de leite. Isso, na prática, determina o fim do leite tipo C, que pode até ter 150 mil bactérias por mililitro. Essas mudanças devem seguir um cronograma gradual com fim previsto para 2008. Tanto a Abilp quanto a ABLV acreditam que aprovar a lei determinaria um avanço na cadeia produtiva do leite. Uma das características do leite longa vida mais atacada pelos produtores de pasteurizado é a qualidade da matéria- prima utilizada para a fabricação do produto. Eles alegam que o leite utilizado na Bioquímica na Cozinha 10
- 11. produção de longavida é de qualidade inferior, produzido nas zonas da fronteira da pecuária, principalmente na região Centro-Oeste. O leite utilizado, tipo C, é o mais barato e segue os padrões de produção mais brandos. A ABLV defende-se afirmando que leite utilizado na produção do longa vida está em conformidade com a regulamentação do governo para o produto. "O leite que utilizamos passa por análises técnicas para verificar se está dentro dos padrões determinados pela lei", diz Daniela Rodrigues Alves, gerente de informação ao consumidor da ABLV. Segundo o professor José Alberto Bastos Portugal, do Instituto Cândido Tostes, a qualidade do leite utilizado no processo UHT realmente poderia ser um problema. "A qualidade do leite utilizado na fabricação do longa vida é uma das coisas que poderiam ser questionadas", diz. "Mas a utilização de leite de má qualidade no processo UHT estraga as máquinas utilizadas. E nenhuma empresa em sã consciência iria querer estragar suas próprias instalações, que, dado o grau de tecnologia envolvido, são muito caras", completa. "A ultrapasteurização é um processo no qual o leite é aquecido a temperaturas muito altas, acima de 140 ºC. A esta temperatura, praticamente todos os microorganismos presentes no leite são eliminados, mas, com eles, algumas vitaminas e outros nutrientes são perdidos", diz Ayrton Vialta, diretor do Centro de Tecnologia em Laticínios do Instituto de Tecnologia de Alimentos (Ital). O contra- argumento utilizado pela indústria de leite longa vida, nas palavras da veterinária e gerente de informação ao consumidor da ABLV, Daniela Rodrigues Alves, é que essas perdas não são relevantes. Segundo ela, a perda de vitaminas e lactobacilos causada pelo processo de ultrapasteurização não é significativa, pois o leite não é considerado fonte primordial desses nutrientes. "O leite é considerado fonte de outras coisas, como cálcio e proteínas. A perda de vitaminas e lactobacilos não é importante”, diz ela. Ou seja, mesmo que esses componentes sejam perdidos no processo, isso não alteraria o valor nutricional real do leite longa vida. Em sua defesa, a ABVL apresentou documentos do Ministério da Agricultura e da FAO, ligada à Organização Mundial da Saúde. O ministério afirma que as perdas nutricionais decorrentes da ultrapasteurização não são relevantes. "O nível de determinadas vitaminas do leite é essencialmente o mesmo na matéria-prima submetida a pasteurização ou a tratamento UHT", diz seu parecer. Já segundo a FAO, os dois tipos de leite são "equivalentes". "O leite tratado à temperatura ultraelevada goza de todas as vantagens do leite pasteurizado ou esterilizado em forma convencional e não tem nenhum de seus convenientes", diz o relatório da FAO. Fonte: Agrofolha - Março/2002 disponível em http://www.milknet.com.br/artigostec6.php A Tabela a seguir mostra os limites legais admitidos para a classificação do leite Bactérias/mL Bactérias/mL Tipo Origem Ordenha Transporte (na chegada ao (na saída do laticínio) laticínio) mesmo Envasado na própria A mecânica 10.000 500 rebanho fazenda diversos caminhões isotérmicos B mecânica 500.000 40.000 rebanhos até a usina diversos caminhões comuns até C manual sem limite 150.000 rebanhos a usina Longa diversos caminhões comuns até manual sem limite ---- vida rebanhos a usina * Fonte: Agência Estadual de Defesa Agropecuária da Bahia - ADAB Bioquímica na Cozinha 11
- 12. Questão para discussão Apartir das informações contidas no texto e na tabela, discuta as seguintes questões: 1)Porque a preferência pelo leite Longa vida? 2)Poderíamos perceber as diferenças entre os processos de fabricação? 3)O processo para conservação dos diferentes tipos de leite é o mesmo? No Apêndice A encontram-se descritos os processos industriais a que são submetidos os diferentes tipos de leite (A, B, C , leite longa vida e leite de soja), e uma tabela comparativa de valores nutricionais. Referências http://www.ablv.org.br http://www.aleitamento.org.br/composi.htm http://www.cienciadoleite.com.br/principal.htm http://www.foodsci.uoguelph.ca/dairyedu/home.html (em inglês) http://sbqensino.foco.fae.ufmg.br/uploads/495/exper2.pdf http://www.sbnpe.com.br/revista/18-3/07.htm http://www.sojamac.com.br/dadosepv.htm Silva, P. H. F. "Leite, aspectos de composição e propriedades", Química Nova na Escola, no 6, 1997 Bioquímica na Cozinha 12
- 13. Pão – umafonte riquíssima de carboidratos O pão é presença quotidiana e obrigatória em todas as mesas, sendo o alimento mais consumido pela humanidade, principalmente no Ocidente. No entanto, muitas vezes não lhe damos a merecida atenção e o acusamos de fazer engordar, quando, na realidade, é um alimento rico e nutritivo. O pão acompanha a humanidade desde milhares de anos antes de Cristo, sendo um dos primeiros alimentos produzidos pelo homem. Pão: a combinação perfeita entre farinha e leveduras A maioria dos pães é feita pelo aquecimento de uma massa composta basicamente de três ingredientes básicos: Líquido – historicamente usa-se apenas água, mas algumas receitas também utilizam leite, iogurte, vinho ou cerveja; Farinha – comumente é empregada a farinha de trigo por possuir um sabor agradável e conter uma grande quantidade dos ingredientes chave para produção de pães que consumimos normalmente. Outras farinhas utilizadas são feitas de cevada, centeio, milho, arroz, aveia, soja ou batatas. Fermento – para o fabrico dos pães geralmente são empregadas leveduras, microorganismos capazes de levedar o pão propiciando uma consistência fofa e macia. No entanto, existem alguns tipos de pães denominados "não-fermentados" que não possuem fermento na massa e que caracteristicamente são secos e duros. Alguns tipos mais comuns são os biscoitos de água e sal, o pão crocante de centeio da Suécia e o matzota judaico. Para compreendermos bioquimicamente o nosso querido pãozinho francês (e todos os outros tipos de pães fermentados) vamos começar estudar a composição e importância de cada um de seus ingredientes chave: a farinha e o fermento Farinha de Trigo Atualmente a farinha de trigo é produzida através de moagem dos grãos de trigo até a obtenção de um pó fino. Em algumas farinhas a película que envolve o grão é removida (farinha de trigo branca), enquanto em outras é mantida (farinha integral e a escura). Dependendo da origem do grão e do processo de moagem, a composição química da farinha de trigo pode sofrer alterações, porém a composição média encontra-se descriminada na tabela abaixo: Tabela 1 - Composição química de um pão francês de 100g % em massa Amido 65 a 70 Proteínas 8 a 14 Água 13 a 15 Outros açúcares 2,5 Celulose e gordura 1 Substâncias minerais 0,5 Bioquímica na Cozinha 13
- 14. Podemos observar quea substância mais abundante na farinha de trigo é o amido, mas o que é o amido?? O amido pertence à classe de compostos orgânicos denominada carboidratos, também são conhecidos como açúcares, sacarídeos, glicídios, oses, hidratos de carbono. Literalmente a palavra carboidrato significa carbono hidratado, devido à composição química geral destes compostos Cn(H2O)n. Certos carboidratos (açúcar comum e amido) são a base da dieta na maior parte do mundo. Estruturalmente, os carboidratos podem ser vistos como aldeídos poli- hidroxilados (poliidroxialdeído) ou cetonas polihidroxiladas (poliidroxicetona); ou, ainda, compostos que, pela hidrólise, podem se transformar nestes. Recordar é viver... Aldeído: a carbonila (=O) está ligada à extremidade da cadeia carbônica. Cetona: a carbonila (=O) está ligada a dois outros carbonos. O O R C R C H R Aldeído Cetona H O C H2 C OH H C OH C O H2 C OH H2 C OH Poliidroxialdeído Poliidroxicetona Figura 1 – Grupos orgânicos presentes nos carboidratos Os carboidratos podem ser agrupados em três grandes grupos: monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Curiosidade Você sabia que sacarídeo é derivado do grego “sakcharon” que significa açúcar? Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples, constituídos por apenas uma unidade de açúcar. Os mais comuns são: a glicose, a frutose e a galactose, que possuem a mesma fórmula molecular: C6H12O6, com estruturas químicas diferentes, isto é, são isômeros (Figura 2). A frutose e a glicose são encontradas em frutas e no mel e a galactose no leite dos mamíferos. O sabor de cada um também é diferente. Sabe-se que o doce do açúcar depende grandemente da posição dos grupos -OH que compõe a estrutura molecular. Figura 2 - Estrutura de diferentes carboidratos isômeros Bioquímica na Cozinha 14
- 15. Quando duas moléculasde um açúcar simples se unem elas formam um dissacarídeo. A sacarose, por exemplo, é um dissacarídeo formado por uma unidade de frutose e outra unidade de glicose. Os monossacarídeos (ou dissacarídeos) também podem combinar-se e formar macromoléculas com longas cadeias (com mais de 10.000 unidades de açúcares) denominadas polissacarídeos ou polímeros de carboidrato. Mais de uma centena de tipos foram identificadas, mas os mais comuns são a celulose e o amido produzidos por plantas, e o glicogênio produzido por células animais. Estes três polissacarídeos são formados por monômeros de glicose. Polímero: molécula formada por várias unidades menores ligadas entre si de modo organizado. Os polímeros podem ser lineares ou ramificados e podem conter um tipo de unidade (monômeros) ou mais tipos de unidades estruturais. Questões para discussão 1) Qual é a classe, fonte/localização e função dos carboidratos listados na tabela abaixo? NOME CLASSE FONTE / LOCALIZAÇÃO FUNÇÃO Componente do Ribose monossacarídeo RNA Componente do Desoxirribose DNA Lactose Leite Sacarose Açúcar Parede celular de fungos Quitina Polissacarídeo Exoesqueleto de insetos e crustáceos Peptidioglicano Parede celular bacteriana Amido Células de plantas Glicogênio Células animais Celulose 2) Sabendo que existem carboidratos solúveis e insolúveis em qual classe se classifica cada um dos carboidratos listados na tabela acima? Nos vegetais, os carboidratos são produzidos durante a fotossíntese. Estes, quando oxidados a gás carbônico (CO2) e água (H2O), liberam uma grande quantidade de energia que é armazenado na forma de ATP (diagrama abaixo). Bioquímica na Cozinha 15
- 16. Figura 3 –Representação esquemática da síntese de carboidrato em células de planta e o consumo em células de mamíferos. Relembrando: As células animais produzem glicose? Curiosidade Você sabia que alimentos como ervilhas, feijões, grãos e batatas contêm tanto amido quanto celulose? Questões para discussão: 1) Sabendo que o amido e a celulose são compostos formados por monômeros de glicose qual a diferença entre eles? 2) Nossas células são capazes de absorver (interiorizar) o amido? E a celulose? Por quê? 3) Somos capazes de obter energia a partir do amido? E da celulose? Por quê? 4) A celulose é importante na nossa dieta? 5) Você conhece algum alimento que seja constituído fundamentalmente de amido? 6) Se amido leva à produção de glicose e esta leva à produção de ATP, porque sentimos fome logo após termos nos alimentado com pastel? Até o momento já estudamos o amido que está presente na farinha, mas não podemos nos esquecer de uma segunda classe de compostos muito abundante na farinha de trigo: as proteínas. As diversas proteínas presentes na farinha podem ser classificadas como solúveis (como por exemplo, as albuminas, globulinas e amilases) e as insolúveis (como as gliadinas e gluteninas). Dentre as proteínas solúveis a amilase é a mais importante, pois esta proteína é capaz de catalisar a liberação de glicose do amido, transformando gradativamente o polissacarídeo em monossacarídeos. Bioquímica na Cozinha 16
- 17. Catálise – aumentoda velocidade de uma reação química, com a conseqüente diminuição do tempo necessário para a formação dos produtos finais. As proteínas insolúveis em particular possuem uma importância única para a fabricação do pão. Ao juntarmos a farinha e a água para fazermos o pão, as moléculas de proteínas se apresentam com a estrutura nativa, ou seja, enoveladas através de interações químicas intramoleculares como pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas ou pontes dissulfeto. No entanto, conforme vamos amassando a massa ocorre a separação das diversas proteínas insolúveis que vão progressivamente se desenrolando e tendem a se alinhar. Estas cadeias protéicas desnaturadas tendem a formar novas interações intermoleculares, gerando uma rede protéica denominada glúten (Figura 4). É a formação do glúten que torna a massa elástica, adequada para a produção do pão fermentado. Figura 4 – Três estágios distintos das proteínas insolúveis na massa de pão. Na primeira figura à esquerda temos a situação inicial e na da direita a rede de glúten já formada. O glúten também apresenta uma importância médica, pois é capaz de desencadear uma doença denominada Doença Celíaca. Esta doença afeta mais de 300 mil brasileiros e é caracterizada pela intolerância ao glúten, especificamente à glutenina, uma proteína encontrada no trigo, aveia, cevada, centeios e seus derivados. Pacientes portadores da doença celíaca produzem anticorpos contra a glutenina, fazendo com que o sistema imunológico reconheça e ataque as células do intestino delgado, atrofiando-o. Questões para discussão: 1) O que são anticorpos? 2) Por que intestino delgado é mais afetado do que outros órgãos? 3) Quais os sintomas que você imagina para esta doença? 4) Qual o tratamento que pode ser utilizado em pacientes portadores de doença celíaca? Fermento para pães – Leveduras Antes de começarmos diretamente com o papel das leveduras para o fabrico dos pães vamos fazer uma pequena introdução histórica sobre estes incríveis seres. A levedação do pão e a fermentação alcoólica são claramente os primeiros processos biotecnológicos utilizados de que se tem notícia. Muito antes do ser humano ter cunhado esse termo, a transformação de farinha e água em um pão macio e Bioquímica na Cozinha 17
- 18. saboroso, do sucode uva em vinho, e da cevada e centeio em cerveja já era realizada há milênios pela humanidade, tanto para nutrição quanto para diversão. Biotecnologia é o conjunto de conhecimentos científicos e técnicos que compreendem processos, ou produtos, que utilizem entidades vivas ou nela produzam modificações. Mesmo beneficiando-se da ação desses microrganismos há muito tempo, na produção de alimentos, foi somente por volta de 1857 que Louis Pasteur em seus trabalhos sobre os processos “fermentativos” observou o papel causal destes seres microscópicos. Alguns historiadores descrevem essas demonstrações iniciais como o início da Bioquímica. As leveduras são um tipo de fungo unicelular (eucariotos pertencentes ao reino Fungi). A levedura mais utilizada na produção de massas, como o pão, é a Saccharomyces cerevisae. Já para a produção de bebidas alcoólicas são utilizadas outras espécies cuja utilização gera compostos interessantes para a criação de seus sabores característicos, mas são predominantemente do mesmo gênero, Saccharomyces (p.ex. S. calrsbergensis, na produção de cervejas). Além dessas podemos ainda citar outras leveduras importantes na indústria alimentícia: S. fragilis e S. lactis - fermentação da lactose; S. roufii e S. mellis osmofílicas - frutas secas, xaropes e geléias; S. baillie - fermentação de sucos (cítricos); Torulopsis osmofílica - leite condensado; Candida - leite e derivados. Também existem as leveduras importantes no processo de deteriorização de diversos alimentos, tais como a Rodutorula - em pickles, chucrutes e carnes; Picchia, Hansenula, Debarymocyces, Thricosporum - em pickles com produção de película, oxidando o ácido acético e alterando o sabor e Debaryomyces – em carnes, queijo e salsichas. Inicialmente, podemos descrever que as células de levedura para sua função culinária (e biológica!) metabolizam os nutrientes contidos nas matérias-primas utilizadas (farinha, suco de uva e cevada) para obtenção de energia. Metabolismo: conjunto de reações químicas existentes em um organismo que em conjunto são responsáveis por manter a homeostase (manutenção do organismo). Em condições com alta disponibilidade de glicose livre e na presença de oxigênio, as leveduras respiram consumindo açúcares simples e produzindo água e dióxido de carbono gasoso (CO2), responsável pelas bolhas de gás que levam à textura fofa característica das massas. Entretanto, elas também são capazes de sobreviver facultativamente sem oxigênio atmosférico. Assim ao invés de respirarem, obtêm energia por um processo chamado fermentação, onde a glicose é transformada em subprodutos diferentes de CO2. E é claro, em ambos processos, as células obtêm energia com eficiências diferentes, para a realização de suas funções primordiais. Pontos-chave na culinária e bioquímica do pão Agora que já conhecemos os componentes básicos necessários para a produção de pães, estamos aptos a discutir os pontos específicos importantes envolvidos neste processo. A observação dos motivos que os tornam cruciais será demasiadamente útil, Bioquímica na Cozinha 18
- 19. primeiro para aobtenção dos conceitos bioquímicos relevantes a esse tema, e segundo, mas não menos "proveitoso", para uma saborosa produção de pães caseiros. Receita básica de pão Ingredientes: 750g de farinha de trigo, branca. 30g de manteiga 20g de sal 10g de açúcar 420ml de água (morna) 15g de leveduras (levedo fresco) Método Junte os todos os ingredientes secos numa tigela e misture bem com a manteiga, até que a mistura tenha uma textura uniforme. Adicione o levedo e a maior parte da água. Misture novamente com uma colher de pau para misturar bem. Acrescente o restante da água para formar uma massa dura levemente pegajosa. O passo seguinte é sovar a massa numa superfície ligeiramente enfarinhada, comprimindo-a e esticando-a repetidamente até ela se tornar elástica, o que pode variar de 3 a 20 minutos. Após, coloque a massa numa tigela e deixe-a crescer em um lugar arejado com temperatura em torno de 20 a 25°C. Em cerca de 1 hora a massa irá dobrar de volume. Agora, empurre a massa com o punho cerrado de modo que ele retorne ao tamanho original. Sove novamente, coloque em formas e deixe para crescer mais uma vez até que seu volume dobre. Aqueça o forno até 250°C e deixe o pão assar por 25 minutos, até formar uma casca amarelada por fora. Se o pão estiver pronto ao bater nessa casca o som produzido será oco. Pronto para servir. No quadro acima, foi apresentada uma receita simples de pão. Questões para discussão: 1) A importância da farinha de trigo, açúcar e levedura. 2) Os pontos chaves na panificação (destacados em negrito), justificando-os bioquimicamente. 3) O que acontecerá se o glúten não for formado adequadamente? 4) Qual a importância da formação de CO2 para a produção do pão? 5) O que deverá ocorrer com a massa se ela não for bem sovada? 6) Sabendo da composição dos ingredientes necessários para a produção de pão e do processo de fermentação/respiração realizado pelas leveduras qual deverá ser o componente principal do pão francês pronto? Bioquímica na Cozinha 19
- 20. Curiosidade Dois tipos defarinhas de trigo ligeiramente distintas são utilizadas na panificação. A Farinha Dura, cuja composição de proteínas é maior do que 12% e a Farinha Mole composta por 8 a 10% de proteínas. Questões para discussão: 1) Qual das farinhas você utilizaria para a produção de Pães? E Bolos? Por quê? 2) Quais as diferenças em ingredientes e métodos entre a receita de um bolo simples e de um pão? 3) Quais as implicações bioquímicas destas diferenças? Aquele douradinho.... Como saber quando seu pão caseiro está pronto, ou mesmo um bolo está no ponto ou quando um frango está assado? Basta olhar aquele aspecto corado, dourado. Isso é um forte indício de que a comida está cozida. Sabe de onde vem esta cor?! São várias as reações químicas que deixam o alimento marrom, ou escurecido. Pirólise, por exemplo, é um dos mais comuns: quando deixamos o pão por muito tempo na torradeira, ele volta preto, queimado; bioquimicamente o que ocorre é uma desidratação do amido induzida termicamente, resultando em carbono (carvão) e água. Uma outra reação é a caramelização, que ocorre quando o açúcar é aquecido a mais de 200ºC. Nestas condições o carboidrato sofre uma série complexa de decomposições e, como cada molécula possui numerosos átomos de oxigênio, são possíveis os rearranjos. As moléculas se quebram, e pequenos fragmentos voláteis, como a acroleína, ou evaporam ou então se dissolvem na massa e lhe dão seu gosto. Além disso, vários polímeros são formados. Alguns polímeros são amargos e dão a cor marrom. Se for aquecido ainda mais, ele adquire tons cada vez mais escuros. Se o processo não for interrompido o açúcar se decompõe em vapor d’água e carbono. Caramelizar é a mesma coisa que dourar? A palavra caramelizar é usada para o douramento de diversos tipos de alimentos, mas, no sentido restrito da palavra, caramelizar significa o douramento induzido pelo calor de um alimento que contenha açúcares e não proteínas. Quando o açúcar é aquecido na presença de proteína, a reação é outra: reação de Maillard. Esta reação foi primeiramente descrita em 1912, por Louis-Camille Maillard - daí o nome da reação. O aldeído do açúcar reage com o grupo amino das proteínas e várias reações subseqüentes formam polímeros de coloração vermelha e marrom e substâncias químicas que dão o gosto acentuado. Essas reações são responsáveis pelo sabor agradável do dourado da crosta do pão, bem como carnes grelhadas e assadas (as carnes contêm açúcar). A reação de Maillard também é responsável pelo envelhecimento de nosso organismo. Muitos químicos vêm pesquisando drogas que interrompam as reações de Maillard numa tentativa de minimizar os efeitos do envelhecimento em nosso corpo. Questão para discussão Voltando ao nosso assunto principal, a bioquímica do Pão, a adição de leite à massa como o líquido na receita, ao invés da água, é bastante usada por padeiros Bioquímica na Cozinha 20
- 21. para induzir aprodução de uma casca marrom ("browning") que não perde a cor ou se apaga durante o armazenamento. Usando todas as informações fornecidas até o momento, proponha o mecanismo (bioquímico, claro!) por detrás desse procedimento. Hora de comer!!! Depois de aprendermos como fazer um pão e os princípios do processo está na hora de estudarmos o que acontece quando comemos um pãozinho. Neste etapa, focaremos nos carboidratos as biomoléculas mais abundantes nos pães. Já vimos anteriormente que nossas células não são capazes de absorver moléculas tão grandes quanto as do amido, portanto é necessário a presença de enzimas capazes de clivar o amido em carboidratos mais simples até a obtenção de monômeros de glicose, que poderão, posteriormente, serem internalizados e utilizados para a obtenção de energia. Enzimas são biomoléculas que atuam de maneira específica, catalisando uma dada reação química, aumentando a velocidade dessa reação. Possuindo especificidade, atuam sobre determinadas moléculas (substrato), e regulam as reações metabólicas, fazendo com que essas sejam processadas adequadamente à fisiologia da célula. A digestão do amido começa na boca, onde a enzima amilase, capaz de atacar as ligações glicosídicas do amido e promover a liberação de monômeros de glicose, é secretada pelas glândulas salivares. Após a deglutição, a digestão continua até a inativação da enzima pelo ácido clorídrico, presente no estômago. Em seguida o pâncreas secreta no duodeno outra amilase, muito concentrada, que completa a digestão dos carboidratos. No intestino os monossacarídeos serão absorvidos pelas células através de um sistema de co-transporte com Na+, com gasto de energia, ou através de difusão facilitada pela membrana celular. Após a absorção dos carboidratos nos intestinos, a veia porta hepática fornece ao fígado uma quantidade enorme de glicose que vai ser liberada para o sangue e suprir as necessidades energéticas de todas as células do organismo ou ser utilizada como precursores para a síntese de outras biomoléculas, tais como lipídios, glicogênio e aminoácidos não essenciais. Curiosidade importante As células do cérebro e as hemácias (células sanguíneas responsáveis pelo transporte de oxigênio) utilizam como única fonte de energia a glicose, por isso baixas concentrações de glicose no sangue provocam tonturas, desmaios chegando até em condições mais criticas a coma e morte. Questões para discussão: 1) Por que o ácido clorídrico é capaz de inativar a amilase? 2) Este mecanismo de inativação é específico para esta proteína? 3) A atividade das enzimas pode ser regulada? Que tipos de regulações você imagina que existam? Bioquímica na Cozinha 21
- 22. Glicose: uma importantefonte de energia Uma vez dentro da célula, a molécula de glicose é oxidada liberando energia nela contida que pode ser então utilizada em outras reações bioquímicas. Recordar é viver... Oxidação consiste na perda de elétrons. Redução consiste no ganho de elétrons. Nas reações oxi-redução biológicas a transferências de elétrons é acompanhada pela transferência de prótons, ou seja, há a transferência de átomos de hidrogênio, que pode ser resumida na equação abaixo: AH2 + B A + BH2 (red) (oxi) (oxi) (red) Lembre-se!! Para um composto ser oxidado (perder elétrons) é necessário que um outro composto seja reduzido (ganhe elétrons) e vice-versa. Mais informações sobre oxido-redução podem ser obtidas no APÊNDICE E. A moeda energética comum em todas as células é o ATP (adenosina trifosfato) (Figura 5). Durante a oxidação da glicose, a energia obtida é utilizada para sintetizar ATP a partir de ADP (adenosina difosfato) e Pi (Fosfato inorgânico - HPO42-) com um consumo alto de energia. Esta energia fica então armazenada no ATP, até ser consumida por alguma outra reação. Neste caso o ATP é clivado em ADP + Pi, liberando energia e possibilitando a realização de uma reação química que consuma energia. Figura 5 – Estrutura molecular do ATP. Os grupos fosfatos altamente energéticos estão representados à direita. Uma segunda classe de compostos obtidos durante a oxidação da glicose são as coenzimas reduzidas. As coenzimas são moléculas orgânicas não protéicas que as enzimas necessitam para exercerem sua função. Durante a oxidação da glicose as coenzimas são reduzidas através da ligação de H+ e e-(elétrons), que posteriormente podem ser utilizados para reduzir outros componentes. No esquema simplificado abaixo podemos observar o processo de obtenção de energia a partir de glicose. Bioquímica na Cozinha 22
- 23. Glicose Coenzimas ATP + H2O (oxidadas) CO2 (H+ + e-) Coenzimas (H+ + e-) ADP + Pi + O2 (reduzidas) Figura 6 – Esquema representativo do mecanismo de síntese de ATP utilizando como substrato a glicose Questões para discussão: 1) Quais são os substratos e os produtos finais desta via metabólica? 2) Você acha que é possível oxidar outros carboidratos para a obtenção de energia? Se sim, quais? 3) Qual a equação geral do processo? 4) Qual é o estado da coenzima antes da oxidação da glicose? E após a formação de ATP? 5) Qual é o papel das coenzimas nesta via? Este mesmo esquema pode ser utilizado para a obtenção de energia utilizando biomoléculas diferentes de carboidratos, como lipídeos e proteínas. Este conjunto de vias metabólicas também é conhecido como respiração, pois há consumo de oxigênio para a geração de energia. Agora que já entendemos como funciona a obtenção de energia a partir de carboidratos podemos estudar um pouco mais a fundo a oxidação da glicose a dióxido de carbono (Figura 7). Glicose (C6) 2ADP + 2Pi 4(H+ + e-) 2ATP + 2H2O 4(H+ + e-) Coenzimas 2 Piruvato (C3) 4(H+ + e-) 2CO2 4(H+ + e-) Coenzimas 2 C2 2 C4 2 C6 2ATP 16(H+ + e-) Coenzimas 2ADP + 2Pi 4CO2 4H2O Figura 7 – Esquema representativo da oxidação da glicose a dióxido de carbono Bioquímica na Cozinha 23
- 24. Questões para discussão 1)Quantas moléculas de CO2 podem ser formadas partindo de uma molécula de glicose? 2) Quantas moléculas de ATP são produzidas a partir de uma molécula de glicose, sabendo que as todas as coenzimas reduzidas formadas nesta via metabólica são capazes de produzir 34 ATPs? 3) Em células com altos níveis de ATP esta via estará ativada ou inibida? E na ausência de oxigênio? 4)Agora vamos relembrar um pouquinho das leveduras que fizeram o pão. Nós vimos que elas também respiram e esse processo deixa o pão macio. No que difere a respiração da levedura para a nossa? Referências http://www.acelbra.org.br/2004/doencaceliaca.php http://www.cienciahoje.uol.com.br/materia http://www.concordia.psi.br/~celiaco/doenca.htm http://www.moinhosulmineiro.com.br/pao.htm http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/bioquimicacarboidratos.htm Barham, P. "A ciência da culinária", 1a edição, Ed. Roca, 2002 Wolke, R. L. "O que Einstein disse a seu cozinheiro - a ciência na cozinha" Jorge Zahar Editor, 2003 This, H. "Um cientista na cozinha" Ed. Ática, 4a edição, 2003 Bioquímica na Cozinha 24
- 25. Iogurte A produção de iogurtes não poderia ser mais simples, basta despejar uma colher de iogurte em um recipiente com leite e manter em temperatura ambiente por várias horas. O leite ganha massa: é uma espécie de multiplicação do iogurte Mas como esta mágica é feita??? Acertou quem pensou em bactérias!!! Assim como acontece no pão, as bactérias presentes no iogurte (Lactobacillus bulgaricus e Streptococcus thermophilus) utilizam os carboidratos do leite para a obtenção de energia. Os carboidratos são oxidados até piruvato, que posteriormente é convertido em lactato (com a oxidação de coenzimas) e prótons. Esta produção de prótons diminuiu o pH do leite, promovendo a desnaturação das proteínas, com a exposição de domínios hidrofóbicos que ligam aos lipídeos. Estes agregados transformam o leite em um produto semi-sólido. Questões para discussão 1) Porque as leveduras presentes no iogurte não oxidam os carboidratos até dióxido de carbono? 2) Utilizando as informações da Figura 6 e 7, esquematize o processo de obtenção de energia na fermentação lática. 3) Quantas moléculas de ATP as leveduras produzem no processo de fermentação lática? Referências http://www.danone.com.br/estudantes.php?mostra=2 http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/bioquimicafermentacao.htm Barham, P. "A ciência da culinária", 1a edição, Ed. Roca, 2002 Wolke, R. L. "O que Einstein disse a seu cozinheiro - a ciência na cozinha" Jorge Zahar Editor, 2003 This, H. "Um cientista na cozinha" Ed. Ática, 4a edição, 2003 Bioquímica na Cozinha 25
- 26. Queijo Atualmente existem infinidades de opções de queijos, mas para estudarmos o processo de produção e aspectos bioquímicos utilizaremos como exemplo o queijo coalho. Curiosidade Típicamente do sertão nordestino brasileiro, o queijo de coalho surgiu com a necessidade dos viajantes, ao realizarem longas jornadas, acondicionarem o leite nas mochilas (matulão) fabricadas a partir do estômago de animais jovens. Com isso, observaram que o leite coagulava, e que a massa era muito saborosa, dando origem ao "Queijo de Coalho" Como ponto de partida para a produção do queijo coalho está o leite pasteurizado , que é coalhado através da utilização de um preparo enzimático líquido, contendo uma enzima digestiva proteolítica de mamíferos lactantes, a renina. Essa enzima atua sobre o caseinato de cálcio do leite, transformando-o em paracaseinato de cálcio, o qual se combina com íons livres de cálcio, tornando-se insolúvel, precipitando-se e formando um gel ou coalhada que retém a gordura. A coalhada é então cortada, cujo processo é feito através de lira de aço inoxidável, resultando em pequenos glóbulos que facilitam a separação do soro. A massa cortada fica em repouso por 10 minutos, para haver a decantação e em seguida proceder à retirada do soro. A etapa seguinte compreende a salga, e é realizada diretamente na massa com sal refinado na proporção de 2,5%. Esse procedimento visa dar mais sabor e textura ao produto, tornando-o mais untuoso, sendo que deve-se realizar uma boa distribuição do sal na massa. A massa então é colocada em fôrmas de plástico com dessoradores e conduzidas à prensa pneumática para prensagem por 2-6 horas. Transcorrido este tempo o queijo é retirado da fôrma, estando pronto para o consumo. Questões para discussão: 1) Qual a diferença bioquímica do processo de produção de queijo coalho e iogurte? 2) Em qual dos dois processos você espera uma maior fermentação? 3) Em que pontos do processo de produção de queijo você imagina que possa haver alterações para a produção de diferentes tipos de queijos? Bibliografia http://www.fazendatamandua.com.br/coalho.htm http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/bioquimicafermentacao.htm Barham, P. "A ciência da culinária", 1a edição, Ed. Roca, 2002 Wolke, R. L. "O que Einstein disse a seu cozinheiro - a ciência na cozinha" Jorge Zahar Editor, 2003 This, H. "Um cientista na cozinha" Ed. Ática, 4a edição, 2003. Bioquímica na Cozinha 26
- 27. Adoçantes naturais eartificiais Adoçantes naturais: Os adoçantes naturais são: Açúcar mascavo O açúcar mascavo é formado a partir do melado da cana de açúcar. Este açúcar também chamado de bruto, não é completamente refinado, daí o termo bruto. Ele também sofre processo de refinamento, porém em menor grau.. Açúcar Refinado Este açúcar é processado a partir do melado de cana. O produto, que inicialmente é marrom, recebe adição de ácido sulfídrico gasoso e outras substâncias químicas para clarear. Nesse processo, o açúcar refinado perde vitaminas e sais minerais. Questão para discussão Se o açúcar refinado apresenta um maior número de processos que o açúcar mascavo, por que o açúcar mascavo é mais caro que o refinado? Açúcar de confeiteiro O açúcar comum é granulado. Porém na forma de pó fino, o açúcar, que é higroscópico, absorve água do ar e endurece. Com o objetivo de evitar isso, os fabricantes adicionam 3% de amido de milho. Assim, o açúcar de confeiteiro permanece na forma de pó sem a aparência de grudento que teria se absorvesse água. Frutose Esta é extraída das frutas e muitas vezes do milho. A frutose fornece a mesma quantidade de calorias que o açúcar refinado. A grande diferença é o seu "poder de adoçar", 33% maior que o açúcar comum. Questão para discussão Qual a vantagem que pode ser conseguida com a utilização de frutose ao invés de sacarose? Bioquímica na Cozinha 27
- 28. Tabela 1 –Composição química em 100 gramas de produto Açúcar Açúcar Frutose Refinado Mascavo Energia 387 kcal 376 kcal 400 kcal Carboidratos 99,90g 97,30g n/d Vitamina B1 0mg 0,010mg n/d Vitamina B2 0,020mg 0,010mg n/d Vitamina B6 0mg 0,030mg n/d Cálcio 1,0mg 85mg n/d Magnésio 0mg 29mg n/d Cobre 0,040mg 0,300mg n/d Fósforo 2mg 22mg n/d Potássio 2mg 346mg n/d Proteína n/d n/d n/d Fonte: Profª Dra. Sonia Tucunduva Philippi Folha on line Mito: o açúcar mascavo é melhor porque é natural. O açúcar mascavo é mais saudável porque tem maior teor de substâncias naturais, como os minerais, mas isso não impede que tais minerais sejam obtidos de outros alimentos. Além disso, para satisfazer as necessidades diárias de minerais, seria preciso consumir grandes quantidades de açúcar mascavo durante o dia, o que deixaria de ser saudável. Mito: o açúcar refinado faz mal. O açúcar refinado passa por três cristalizações sucessivas. Assim, obtêm-se sacarose pura e o que não for sacarose fica no melado. Logo, ao retirar esses componentes, a sacarose restante não deixou de ser saudável. Se a sacarose no açúcar refinado é ruim, ela também seria ruim no açúcar mascavo! Questão para discussão Por que existe diferença no poder de adoçar entre as diversas marcas de açúcar atuais? Adoçantes artificiais Os adoçantes dietéticos são constituídos por edulcorantes e agentes de corpo. Edulcorantes são as substâncias químicas responsáveis pelo sabor adocicado, que normalmente possuem um poder adoçante muito superior à sacarose, sendo necessária, portanto, em menor quantidade, para obter a mesma doçura em relação a outros adoçantes, com a vantagem de ter menos calorias. Os agentes de corpo, também chamados veículos, são compostos utilizados com a finalidade de diluir os edulcorantes, dando volume ao produto. Como os edulcorantes adoçam até 600 vezes mais do que o açúcar, se fossem comercializados na forma pura, teriam que ser usados em quantidades muito pequenas para obter a Bioquímica na Cozinha 28
- 29. mesma doçura doaçúcar. Então, a diluição facilita o seu uso. Alguns exemplos de agentes de corpo permitidos pela legislação são: água, maltodextrina, manitol. O adoçante ideal deve ser: incolor, inodoro em solução, estável, atóxico, barato e não deixar sabor residual. Além do uso em produtos dietéticos, os adoçantes são também usados em medicamentos para mascarar o gosto de fármacos e em produtos de higiene bucal. Questões para discussão 1) Não é contraditório escovar os dentes e usar posteriormente um produto de higiene bucal que seja adocicado? Será que este não causa cárie? 2) Por que os adoçantes não engordam? A seguir exemplos de alguns edulcorantes: Aspartame O aspartame é um sólido branco que foi descoberto acidentalmente em 1965. O químico Schlatter tentava desenvolver um sedativo para úlceras e depois de um dia de trabalho resolveu lamber os dedos sujos e sentiu que eles estavam doces. A molécula de aspartame é um dipeptídio, ou seja, é a combinação de dois aminoácidos, o ácido aspártico e a fenilalanina, esta modificada por um grupo metila. Metabolismo do aspartame: Ranney e outros pesquisadores et al realizaram estudos em seres humanos por via oral, utilizando o aspartame, marcado com 14C. Nestes estudos comprovou-se que a esterease intestinal hidrolisa o éster metílico, produzindo metanol e o dipeptídio aspartilfenilalanina (apêndice D). Em seguida, aspartilfenilalanina é hidrolisada pela dipeptidase da mucosa em ácido aspártico e fenilalanina, veja figura abaixo. A fenilcetonúria é uma doença que ocorre em indivíduos com carência de fenilalanina hidroxilase, enzima responsável pela transformação deste aminoácido em tirosina. Questões para discussão 1) De acordo com a figura acima, indivíduos com fenilcetonúria podem consumir aspartame? Bioquímica na Cozinha 29
- 30. 2) É importantevir denominado nos rótulos a presença de fenilalanina? O que poderia acontecer caso um individuo fenilcetonúrico ingerisse acidentalmente ou sem saber um produto que a contenha? Curiosidade O ácido aspártico é quase insípido, a fenilalanina é amarga, e o dipeptídio formado pelo dois é doce! Seu sabor é duzentas vezes mais doce do que o da sacarose e não tem o desagradável sabor residual da sacarina. Como é muito mais doce que a sacarose e é adicionado aos alimentos em pequenas quantidades, não engorda. Ciclamato O OH S HN O Foi descoberto em 1937 por Sveda, como a sacarina, ou seja, num acidente de laboratório. Sveda investigava a síntese de sulfamatos em seu trabalho de doutoramento quando, distraído, fumou um cigarro contaminado com um pouco de ciclamato. Somente em 1949 iniciou-se a comercialização do ciclamato. O ciclamato é usado como o sal de sódio e é aproximadamente trinta vezes mais doce que a sacarose. É comumente empregado com a sacarina, uma vez que o ciclamato mascara o sabor residual amargo deixado pela sacarina. Ver Apêndice D, o metabolismo do ciclamato. Sacarina O NH S O O A sacarina é o mais antigo dos edulcorantes artificiais; foi descoberta em 1879, acidentalmente (de novo), pelo químico Fahlberg que esqueceu de lavar suas mãos após o dia de trabalho no laboratório. A sacarina entrou em produção industrial em 1900. É quatrocentas vezes mais doce que o açúcar, mas tem sabor residual amargo. Uma vez que é pouco solúvel em água na forma estrutural apresentada acima, este adoçante é empregado na forma de sal de sódio ou cálcio. Bioquímica na Cozinha 30
- 31. Curiosidade A sacarina não consegue enganar as abelhas ou borboletas, que não a tomam por açúcar. Toxicidade da sacarina A sacarina chegou a ser proibida em 1970 nos EUA devido a estudos que indicavam propriedades carcinogênicas. No entanto, outros estudos realizados por outros grupos de pesquisa demonstraram que esta molécula não é carcinogênica, gerando então controvérsia. Assim, foram readmitidos na década seguinte, em níveis seguros de ingestão diária aceitável, 2,5mg/kg de peso corporal. Bioquímica na Cozinha 31
- 32. Diabetes O diabetes (nome científico: diabetes mellitus) é uma doença que surge quando há problemas na síntese ou liberação controlada de insulina ou quando há sensibilidade das células-alvo a este hormônio. Existem dois tipos de diabetes: - Diabetes Tipo I (diabetes juvenil): ocorre devido à redução do número de células das illhotas de Langerhans no pâncreas, as quais são produtoras de insulina. Isso resulta em nenhum ou baixo nível de insulina produzido. Manifesta-se principalmente na adolescência o tratamento requer administração de insulina. Com isso, os pacientes são chamados de insulino-dependentes. - Diabetes Tipo II (diabetes da maturidade): ocorre em indivíduos de meia idade e que apresentam níveis insulínicos normais ou aumentados. Logo, os pacientes são chamados insulino-independentes. Neste caso, problemas alimentares ligados à obesidade parecem ser os fatores principais para desencadear a doença. Por comerem em demasia ou incorretamente, estão constantemente com a glicemia elevada e conseqüentemente com níveis altos de insulina circulante. Gradativamente, isso acarreta uma insensibilidade ou diminuição do número de receptores na superfície de células sensíveis ao hormônio. Assim sendo, o regime alimentar serve de controle para esse tipo de doença, a qual tem cura. Apesar de ser uma forma mais amena da doença, se não for tratada adequadamente pode levar aos sintomas apresentados do diabetes tipo I. Há outros fatores que acarretam diabetes: a - Defeitos genéticos da função das células . b - Defeitos genéticos nos receptores de insulina. c - Doenças do pâncreas exócrino (que não produz insulina). d - Induzida por medicamentos ou produtos químicos. e - Formas incomum de Diabetes auto-imune. Metabolismo do Diabetes Como já foi mencionado anteriormente na seção do Pão, o aproveitamento da glicose pelos tecidos insulino-dependentes se dá pela presença da insulina na circulação sanguínea. Logo, quando há deficiência na produção de insulina (caso do diabetes tipo I), há excesso de glicose na circulação sanguínea (hiperglicemia). Assim, as células permanecem sem glicose apesar do excesso presente na circulação. Como a absorção celular de aminoácidos é estimulada pela insulina, as células além de ficarem desprovidas de glicose, também ficam desprovidas de aminoácidos, comprometendo assim as suas atividades celulares normais (ver apêndice D, a captação de glicose por receptores GluT4). Portanto, é como se o indivíduo não tivesse se alimentado corretamente, ou seja, o organismo permanece numa situação de carência nutricional. A falta de aproveitamento da glicose sanguínea é ocasionada pelo seguinte mecanismo: Para os dois tipos de diabetes, a resposta do metabolismo é a degradação de suas reservas, ou seja, ativação de gliconeogênese, lipólise acentuada e alta produção de corpos cetônicos, ocasionando um balanço de nitrogênio negativo. Com isso, um individuo diabético tem apetite maior que o de um individuo normal nas mesmas condições de gasto de energia, no entanto, apresenta queda de peso. Cabe ressaltar que não haverá estímulo da degradação de proteína muscular na gliconeogênese, apenas o que ocorre é a utilização daquelas proteínas que estariam Bioquímica na Cozinha 32
- 33. sendo degradadas normalmente(tempo de meia vida, referência à parte de nutrição protéica dentro da seção de Verduras e Legumes) Além disso, a hiperglicemia causa aumento da pressão osmótica dentro do vaso sanguíneo que faz com que líquido de outros compartimentos (como o das células) se direcione ao sangue, o que leva à desidratação celular. O rim tem capacidade de reabsorver a glicose do sangue até determinadas concentrações. Quando a concentração de glicose ultrapassa aproximadamente 170 mg/dL, o rim não consegue mais reabsorvê-la e então o organismo passa a perder açúcar pela urina (glicosúria). A urina com açúcar causa aumento na sua pressão osmótica impedindo a reabsorção tubular de água (nos rins) e com isso levando à desidratação extracelular. Para quem tem a patologia, a melhor notícia é que existem alternativas como administração do hormônio ou transplante de células pancreáticas normais, e isso têm revertido os quadros. Questões para discussão 1) Com base no texto acima, explique o porquê do nome diabetes mellitus que traduzido significa “excreção excessiva de urina doce”. Você sabe como ela foi inicialmente descoberta? 2) Tente explicar por que ocorrem os sintomas descritos abaixo para um paciente com diabetes: - Poliúria (urina demais): - Polidipsia (bebe muita água): - Polifagia (come muito): - Amputar extremidades do corpo: Bioquímica na Cozinha 33
- 34. Obesidade A obesidade é uma doença crônica, causada por uma série de fatores simultâneos que acabam levando à problemas graves de saúde, de importância para toda a população. Pode ser uma doença genética, mas o estilo de vida é o principal fator que vai determinar se o indivíduo será ou não obeso. De maneira geral, podemos dizer que a obesidade ocorre em função do que ingerimos e do que gastamos em energia, como se fosse uma balança. Se comermos muito e gastarmos pouco, temos maior chance de ficar obesos. O excesso de peso não deve ser confundido com obesidade, ou seja, é importante saber diferenciar aquele que tem maior massa muscular daquele que é obeso. Por isto, avaliar a composição corporal, verificando a distribuição de gordura e músculos do organismo é muito importante. Um excesso de gorduras corporal está associado distúrbios cardiovasculares, diabetes, hipertensão, câncer de cólon, mama, próstata, e endométrio, e, conseqüentemente, risco de morte. Em mamíferos, um sistema complexo age formando ou usando as reservas lipídicas, dependendo das condições fisiológicas. Quando a pessoa come há várias respostas no organismo, uma delas a síntese de gordura. Quando a massa do tecido adiposo aumenta, ou seja, quando se inicia o processo de síntese lipidica, há liberação de leptina pelo tecido adiposo na corrente sanguínea. A sua presença no cérebro, mais precisamente no hipotálamo indica que os níveis de gordura já estão adequados e como resposta: o cérebro emite a sensação de saciedade. Com isso, a leptina é conhecida como o hormônio da saciedade. A leptina ainda inibe a síntese de gordura e estimula oxidação de ácidos graxos, aumento do gasto de energia. Com a explicação acima, vimos que um sinal que se origina no tecido adiposo pode influenciar os centros cerebrais que controlam o comportamento e a atividade alimentar (metabólica e motora). A leptina também estimula o sistema nervoso simpático, aumentando a pressão sangüínea, a freqüência cardíaca e a termogênese, pelo desacoplamento da transferência de elétrons da síntese de ATP na mitocôndria do tecido adiposo. Questões para discussão 1) O que você esperaria se uma pessoa tiver uma produção reduzida de leptina ou de seus receptores no hipotálamo? 2) O que se esperaria de uma medicação a base de leptina para indivíduos obesos? 3)Além disso, a quantidade de receptores celulares está submetida a um processo de regulação que depende da concentração do hormônio circulante. Como já visto para o caso de diabetes, o que você espera que ocorra com o número de receptores quando o nível do hormônio é alto? A leptina não é o único hormônio que regula o comportamento alimentar ou peso corporal. A insulina atua nos seus receptores no hipotálamo para inibir a alimentação. Vários outros hormônios supressores ou estimuladores de apetite que ajudam na regulação dos processos de fome ou saciedade. Assim, vários podem ser os fatores para a obesidade. Bioquímica na Cozinha 34
- 35. Curiosidade Você sabe qualé a massa da sua gordura corpórea ? Várias são as fórmulas que podem ser usadas para calcular a massa de gordura corpórea. Aqui você poderá usar o Índice de Massa Corpórea (Body Mass Index), indicado com a sigla BMI. Esse representa o valor médio que se obtém dividindo o peso representado em kg, pelo quadrado da altura em centímetros do indivíduo. BMI=peso corpóreo (em kg) / o quadrado da altura (em cm) x 10000 Resultados: Subpeso < 19 Peso normal < 25 Sobrepeso 25 - 29,9 Obesidade = 30 Obesidade grave > 40 Referências http://www.profcupido.hpg.ig.com.br/ Barham, P. "A ciência da culinária", 1a edição, Ed. Roca, 2002 Fatibello-Filho, O.; Vieira, I. C.; Gouveia, S. T. G.; Calafatti, S. A.; Guarita-Santos, A. J. M.; Química Nova, 19 (3), 1996. Reportagem Folha dia 25/02/2003, colunista ANDRÉA GALANTE This, H. "Um cientista na cozinha" Ed. Ática, 4a edição, 2003 Wolke, R. L. "O que Einstein disse a seu cozinheiro - a ciência na cozinha" Jorge Zahar Editor, 2003 Bioquímica na Cozinha 35
- 36. Carnes – umade nossas principais fontes de proteína O conhecimento da estrutura e dos constituintes da carne, bem como das reações bioquímicas que ocorrem no músculo, é necessário para entendermos os diferentes modos de preparo e os valores nutricionais. O principal componente da carne é o músculo, cuja composição está apresentada na Tabela 1. Tabela 1 – Composição porcentual média do músculo em massa. Compostos H20 60 Gorduras 1,5-13 Proteínas 16-22 Substâncias nitrogenadas não-proteicas (ATP, ADP, NAD+, creatina, 1,5 aminoácidos, uréia, e outras) Carboidratos (glicose, glicogênio) 1,0 Minerais (Ca2+, HPO42-, Mg2+, K+, Na+, Zn2+, Cl-, Fe2+, Cu+, SO42-, HCO3-, 1,0 outros) Os músculos são formados por feixes paralelos de numerosas células muito longas, as fibras musculares, cuja membrana plasmática chama-se sarcolema. O citoplasma dessas células contém centenas de filamentos contráteis organizados em paralelo, as miofibrilas, as quais são constituídas por dois tipos de filamentos proteicos: filamentos grossos (miosina) e filamentos finos (actina), que são responsáveis pela contração e relaxamento muscular (Figura 1). Figura 1 - Estrutura muscular Sarcômero é a menor unidade estrutural e contrátil das miofibrilas, compreendida entre duas linhas Z, formada por uma banda A (escura), onde se sobrepõem miofilamentos de miosina e de actina, e duas meias bandas I (clara), onde Bioquímica na Cozinha 36
- 37. se encontram osmiofilamentos de actina e proteínas reguladoras da contração e relaxamento muscular (troponina e tropomiosina). Existem dois tipos de fibras musculares, que utilizam vias metabólicas diferentes para obter energia: as fibras “lentas” que necessitam de oxigênio para operarem (portanto, condições aeróbicas), e as fibras “rápidas”, que não precisam de oxigênio. Os músculos aeróbicos podem utilizar carboidratos (glicogênio, em geral) e lipídios para obterem energia. Os músculos anaeróbios usam apenas carboidratos. A proteína mais abundante do organismo animal é o colágeno (entre 20 e 25% do total de proteínas, estando presente também a reticulina e a elastina), uma fibra extracelular que influi na maciez da carne (Figura 2). O colágeno é praticamente inextensível e incolor, porém quando forma agregados apresenta a cor branca caracterizando os tendões. As moléculas de colágeno fazem ligações cruzadas entre si o que confere a característica insolúvel e resistente à tensão. O número destas ligações cruzadas e sua estabilidade aumentam com a idade do animal, assim os animais jovens possuem um colágeno que se rompe mais facilmente e também mais solúvel. A estrutura desta proteína rompe-se por aquecimento, dando origem a gelatina, uma proteína mais solúvel. Figura 2 – Esquema descritivo da formação do colágeno. As substâncias iniciais (a) são aminoácidos dos quais apenas dois são mostrados; (b) Os aminoácidos são ligados entre si para formar uma proteína (Hipro designa o aminoácido prolina modificado com grupos hidroxila (OH), tornando-se hidroxiprolina). (c) Esta se torna, então, espiralada em hélice (d). Três dessas cadeias então se interligam em hélice de três filamentos, que constitui a molécula de tropocolágeno (e, f). Muitas moléculas de tropocolágeno são alinhadas superpostas por um quarto de seu comprimento para formar uma fibrila colágena com estriação transversa (g) (BLOOM & FAWCETT, 1977). Bioquímica na Cozinha 37
- 38. Tabela 1: Diferençasnas composições das carnes (por 100 g do alimento) Água Proteína Gordura Carboidrato Energia (%) (%) (%) (%) (kcal) Vaca (semi-gorda) 63 18 19 0 245 Porco (pernil 46 23 31 0 374 assado) Carneiro 62 18 20 0 253 Peru (branco) 63 33 4 0 176 Galinha (cozida) 66 28 6 0 150 Carne de soja 75 13 3 9 106 Fila de Pescado 78 20 2 0 99 Atum (conserva 55 24 21 0 288 em óleo) Valor nutritivo da carne Fibras, como aquelas encontradas em grãos, hortaliças e frutas, não estão presentes na carne, a qual é também praticamente desprovida de carboidrato. Mas é considerada um alimento de alto valor nutritivo pela quantidade de proteínas presente. É uma ótima fonte de lipídios essenciais, vitaminas do complexo B (como a B12, ou cobalamina, encontrada apenas em produtos de origem animal), ferro e zinco. As proteínas da carne apresentam um perfeito equilíbrio de aminoácidos essenciais (ou seja, os que não são sintetizados pelo nosso organismo e precisam ser obtidos a partir da alimentação); ovos, leite e derivados são também fontes de proteínas completas. A quantidade de carboidratos na carne é desprezível pelo fato de que apenas 1% de glicogênio (um polissacarídeo composto por unidades de glicose) é encontrado na musculatura dos animais recém-abatidos, por ser transformado em lactato em poucas horas. Representando 50 % do total de gorduras nos cortes de carne bovina estão os ácidos graxos saturados; os insaturados (em maioria os monoinsaturados) representam à parcela restante. Não é verdade, portanto, a idéia amplamente difundida há vários anos de que os lipídios da carne são gorduras saturadas, gerando a informação de que as gorduras saturadas da carne podem levar a doenças cardiovasculares, pelo aumento do colesterol sanguíneo. Sabe-se hoje que apenas 30% do total da gordura bovina são constituídos por ácidos graxos (palmítico e mirístico) que podem causar a elevação do nível de colesterol do sangue. Portanto, pode-se dizer que as gorduras presentes na carne encontram-se em proporções adequadas para as necessidades humanas (crescimento, manutenção e suprimento energético). Além disso, podemos controlar a quantidade de gorduras da carne que queremos ingerir, pois elas se encontram presentes na superfície dos cortes, podendo ser retiradas. Questões comentadas para discussão 1) Durante o aquecimento das carnes, à medida que os músculos se contraem devido a mudanças na estrutura da proteína, que está sendo desnaturada, a carne torna-se mais dura. Podemos imaginar o que pode levar a este “endurecimento” da carne? O calor que flui para o interior da carne durante a cocção faz com que mais proteínas sejam desnaturadas, levando, portanto a uma maior rigidez das fibras musculares. Mas por outro lado, não é possível mastigarmos as hélices triplas de colágeno presentes na carne, dada a sua rigidez, mas sendo desnaturadas em temperatura acima de 60oC tornam-se uma gelatina macia. Diante desses dois Bioquímica na Cozinha 38
- 39. importantes fatos queocorrem durante a cocção, deve-se perceber que tanto um aquecimento muito elevado das fibras musculares quanto um aquecimento insuficiente para desnaturar o colágeno resultam em uma carne dura. Deve-se portanto procurar um meio termo para serem atendidos os dois requisitos. 2) O componente em maior proporção na carne é a água, que dentre todas as moléculas apresentadas como componentes das carnes, é a mais simples. Qual seria a função da água na carne? Vamos pensar no corte da carne, no seu processo de cocção e também no seu congelamento. Quando um pedaço de carne é cortado, um pouco de água é liberado, mas a maior parte das moléculas de água fica presa por algumas proteínas da carne. Ao serem desnaturadas as proteínas, partes dessas moléculas podem escapar e começam a fluir da carne (isso pode ser facilmente observado quando refogamos carne moída ou pedacinhos de carne). Se essa água for significativamente perdida, a carne adquirirá um aspecto muito seco. Durante o congelamento de carne crua, há transformação da água em cristais de gelo, o que pode liberar as moléculas de água aprisionadas nas proteínas, e quando houver o descongelamento, a água escapará mais facilmente. 3) Já sabemos a composição dos diferentes tipos de carnes apresentados na Tabela 1, mas podemos imaginar o que dá cor às carnes? Por que existem carnes brancas e vermelhas? Podemos introduzir neste ponto a diferença entre duas moléculas presentes no organismo que funcionam como transportadoras de oxigênio, mas possuem afinidades diferentes pela molécula de oxigênio: hemoglobina e mioglobina. Mioglobina: Uma molécula relativamente pequena, Atua nas células musculares no transporte e no armazenamento de oxigênio para a oxidação dos nutrientes celulares nas mitocôndrias, Contém uma única cadeia polipeptídica e um grupo heme, ao qual está ligado um átomo de ferro em seu estado Fe 2+ (ferroso) – este grupo é responsável pela cor marrom-avermelhada da mioglobina e da hemoglobina. Possui uma afinidade muito maior pelo oxigênio que a hemoglobina. Hemoglobina: Constituída por quatro cadeias polipeptídicas e quatro grupos heme, no qual os átomos de ferro também estão na forma ferrosa. Presente nas hemácias, é responsável pelo transporte de oxigênio no sangue – o oxigênio é muito pouco solúvel no plasma, daí a necessidade de se utilizar a hemoglobina como carregadora. No sangue arterial a hemoglobina está cerca de 98 % saturada com oxigênio, no sangue venoso está apenas 64 % saturada; portanto, tem uma afinidade muito menor pelo oxigênio que a mioglobina. A estrutura dessas duas proteínas pode ser visualizada na Figura 4 do item Leite – uma combinação de biomoléculas. Questões para discussão 1) A cor avermelhada da carne é devido à hemoglobina? 2) A hemoglobina suprirá com quantidade de oxigênio suficiente um músculo em atividade (em exercício)? Bioquímica na Cozinha 39
- 40. 3) Podemos relacionara quantidade de mioglobina com a necessidade do músculo? 4) Pode-se relacionar a cor das carnes à diferença entre as fibras “lentas” e “rápidas”? 5) Ainda no contexto das fibras musculares, o que faz com que a carne de peixes, quando levada a um período de cocção muito prolongado, desmanche com facilidade? Texto para leitura - Conservação das carnes Dentre muitos fatores que contribuem para a conservação da carne, e que se não forem levados em consideração podem levar à sua deterioração, estão a atividade da água e a umidade relativa, que serão considerados neste item. A atividade da água (Aa) é expressa como a relação entre a pressão de vapor da solução e a pressão de vapor do solvente (no caso, a água). Com isso determina-se a quantidade de água livre (não comprometida por ligações a íons, por exemplo) presente no alimento. Este fator determinará a possibilidade de um determinado microorganismo (levedura, bolor, fungo e bactéria) se desenvolver em determinado alimento. Solutos como o sal e o açúcar, tendem a diminuir a quantidade de água disponível para o desenvolvimento do microorganismo, pelo aumento da pressão osmótica. Alimentos ricos em água como as carnes, sofrem deterioração rapidamente, sendo, portanto, classificados como produtos perecíveis, necessitando de etapas de conservação a partir do abatimento. Outro fator, a umidade relativa (UR), pode alterar a atividade da água do alimento, alterando, portanto sua susceptibilidade ao ataque microbiológico. A carne fresca, com alta Aa, quando colocada em um ambiente com baixa UR, perde água, ocorrendo ressecamento de sua superfície. Um dos métodos mais utilizados na conservação da carne é o congelamento. O processo de congelamento, quando feito em casa, deve seguir algumas normas de higiene e atentar a alguns fatores que podem interferir na qualidade e na conservação da carne, e o primeiro deles é o aspecto da carne no ato da compra (as características da carne serão abordadas adiante). Poucas alterações na carne são obtidas se o congelamento for rápido, pois desse modo garante-se a maciez da carne, não ocasionando grandes danos ao tecido muscular e evitando a formação de cristais de gelo grandes a ponto de romper as células do tecido muscular. Esses cristais podem alterar a suculência da carne. Isso implica no congelamento de porções pequenas de carne, geralmente divididas para o uso no dia-a-dia, pois grandes pedaços levam um tempo maior para congelar. Deve-se também estar atento ao congelamento da carne moída, pois esta se deteriora mais rápido. Por passar por um processo no qual há quebra das fibras em partículas pequenas, aumenta-se a área do alimento exposta a fatores de deterioração, como os microorganismos. Preferencialmente este tipo de carne deve passar pelo processo no ato da compra e logo ser embalado, pois isto diminui os riscos de contaminação. Estando congelada, a carne deverá ser descongelada para consumo seguindo novamente alguns passos, que garantirão um alimento nutritivo à mesa. O descongelamento ideal é aquele feito de maneira gradual, natural e no interior do refrigerador (lembrando sempre que a exposição da carne ao ambiente pode levar a um comprometimento microbiológico, ou seja, crescimento bacteriano). O sal seco tem a capacidade de retirar a umidade da carne (e também de outros alimentos). Esse na verdade é um dos métodos mais antigos utilizados para a conservação de carne. Como a carne apresenta alto teor de água, sendo coberta com sal sólido, uma parte do sal dissolve-se na umidade superficial, retirando água de Bioquímica na Cozinha 40
- 41. dentro da carnepara a formação de uma película de solução salina extremamente concentrada; nesta película, quantidade de água é menor do que na célula. Questões para discussão 1) Por que o congelamento das carnes deve ser rápido e o descongelamento lento? 2) Por que a carne descongelada não deve ser novamente congelada estando crua? 3) Por que a retirada da umidade da carne é um tipo de conservação? Texto para leitura - Aquecimento dos alimentos O cozimento dos alimentos torna-se necessário pois muitos alimentos não seriam apetitosos nem facilmente digeríveis se fossem consumidos da maneira como se apresentam; um exemplo é a batata. Alem disso, o cozimento pode destruir toxinas e microorganismos presentes no alimento, podendo modificar também a textura e o sabor. Qual a diferença entre calor e temperatura? O conhecimento desses dois conceitos leva-nos a compreender melhor os métodos de cocção. Calor é a energia que flui de um corpo quente para um corpo frio. Temperatura é a medida da forma que o calor fluirá. Se dois objetos de diferentes temperaturas são colocados em contato, haverá fluxo de calor a partir do objeto que apresenta maior temperatura para o que apresenta menor temperatura. O processo ocorre de maneira que os dois objetos alcancem a mesma temperatura; quando isto ocorre, o calor deixa de fluir. Formas de transferência de calor para o preparo dos alimentos. Através do processo de condução ocorre a transferência de calor no interior de qualquer sólido. Por exemplo, quando colocamos uma panela no fogão, a parte inferior dessa panela, em contato direto com a chama é aquecida e, à medida que o tempo passa, a distribuição da temperatura se modificará, e parte superior também será aquecida. Um dos métodos mais utilizados para o aquecimento em culinária é a convecção. Por este processo ocorre a transferência de calor de um fluido (líquido ou gás) para o meio ambiente. O fluido, sendo conservado em movimento, é capaz de absorver calor da fonte que produz esse calor. Na cozinha podemos citar muitos exemplos, entre eles, a circulação do ar aquecido no forno, que promove o aquecimento dos alimentos. Durante uma fritura, o óleo aquecido circula em torno do alimento e, portanto, transfere calor para ele. Outro método é a radiação (os corpos, quando aquecidos, irradiam calor). Na culinária, essa forma de transferência de calor é observada quando grelhamos uma carne, por exemplo – a superfície do alimento absorve o calor que é irradiado da grelha. Neste tipo de cocção, o interior do alimento é aquecido por condução do calor produzido pela superfície da grelha. A temperatura atingida pela superfície é determinada pela quantidade de energia recebida por essa superfície, a qual depende da distância entre a grelha e o alimento. As microondas também são uma forma de irradiação – as moléculas de água absorvem o calor. Bioquímica na Cozinha 41
- 42. Quando aquecida emmicroondas, a carne bovina é rejeitada pelos júris de degustação por sua cor externa acinzentada, uniformidade de sua cor interna, dureza e falta de suculência que resultam num gosto sem graça. Isto tem fundamento? A temperatura das microondas é inferior a 100oC e assim a oximioglobina não é desnaturada, conservando sua cor. Nós estamos acostumados a comer carne marrom por fora e vermelha por dentro; isso porque o calor do aquecimento conduzido através do ar (assado) ou da água (cozido) para a superfície da carne é reduzido no interior da carne que não conduz bem o calor. A carne deve permanecer no forno até seu interior chegar à temperatura de 70oC para transformar todo o colágeno em gelatina (para quê mesmo?). O coração do forno microondas é um aparelho chamado magnetron, que emite ondas eletromagnéticas de freqüência igual a 896megahertz (em cada ponto do espaço atravessado por um feixe de microondas, o campo elétrico e o campo magnético oscilam 896 milhões de vezes por segundo). Estas ondas são guiadas por meio de um tubo de alumínio até dentro do forno. Quando o alimento é irradiado por microondas, estas fazem vibrar e girar as moléculas que possuem assimetria elétrica como a água. Estes movimentos das moléculas excitadas perturbam as outras moléculas, não excitadas, de forma que o conjunto é posto em movimento e, assim, aquecido. Progressivamente, as moléculas excitadas se desexcitam por colisão com as moléculas circundantes. Como a maioria dos alimentos contém uma grande quantidade de água, eles são aquecidos porque a água é excitada. Questões para discussão 1) Os fabricantes de fornos de microondas ajustaram a freqüência das microondas a um valor um pouco inferior à freqüência na qual a água absorve melhor. Por que seria? Ou, por que dizemos que as microondas cozinham de dentro para fora? 2) Os ovos possuem duas partes, a clara e a gema, e ambas são constituídas de proteínas. Quando cozinhamos um ovo, as proteínas inicialmente desnaturam e depois coagulam. As proteínas da clara iniciam a coagulação em uma temperatura superior a 63 oC, e as da gema em torno de 70oC (a temperatura do lado de fora do ovo deve ficar próxima de 70oC durante o cozimento). Baseando-se nessas informações, faça previsões do efeito da temperatura sobre a clara e a gema do ovo, completando a seguinte tabela: Temperatura efeito sobre a clara efeito sobre a gema até 63 oC 65 a 70 oC 73 oC 77 oC 80 oC 90 oC Bioquímica na Cozinha 42
- 43. Aula Prática -Ação enzimática em carboidratos e proteínas O objetivo desta prática é a avaliação da atividade enzimática sobre seu substrato em diferentes meios. Materiais e Reagentes Folha de gelatina vermelha (2x2 cm) Solução de maisena Suco de abacaxi (fonte da enzima bromelina) Saliva (fonte de amilase) Bicarbonato Vinagre Água Procedimento: 1) Preparação do extrato de abacaxi, liquidificando três ou quatro fatias de abacaxi, e filtrar em papel de filtro o extrato resultante (esse extrato apresenta atividade enzimática estável por cerca de uma semana se mantido congelado). 2) Colher saliva (fonte de amilase) 3) Preparação de substrato: adicionar 200 mg de maisena em 40 mL de água, levar ao microondas (ou ao fogo em banho-maria), até que as primeiras bolhas de fervura levantem. Deixar esfriar a temperatura ambiente. 4) Dispor 3 béquers de 50 mL (ou tubos de ensaio grandes) contendo 10 mL de água com as seguintes preparações: - Folha de gelatina + saliva (1 mL) - Folha de gelatina + Suco de abacaxi (1 mL) - Folha de gelatina + água Leve ao banho maria rapidamente (30 oC por 15 minutos) 5) Dispor 3 béquers de 50 mL (ou tubos de ensaio grandes) contendo 10 mL da solução de maisena com as seguintes preparações: - Suco de abacaxi - Saliva - apenas solução de maisena Leve ao banho maria rapidamente (30 oC por 15 minutos) 6) Dispor 3 béquers de 50 mL (ou tubos de ensaio grandes) contendo 10 mL de água com as seguintes preparações: - Folha de gelatina + Suco de abacaxi - Folha de gelatina + Suco de abacaxi + vinagre (1 mL) - Folha de gelatina + Suco de abacaxi + bicarbonato (uma colher de sopa rasa) 7) Compare os resultados obtidos a cada trio em relação à turbidez da amostra (para a maisena), e a intensidade do corante e ao pH da solução (para a gelatina). Anotações: Bioquímica na Cozinha 43
- 44. Questão comentada paradiscussão Por que algumas pessoas sofrem da chamada “intolerância à lactose”? Essa patologia é comum a muitos adultos na maioria das raças humanas, sendo causada pelo desaparecimento da maior parte ou de toda a atividade da enzima lactase das células intestinais. Nesta patologia, a lactose presente no leite, que normalmente é hidrolisada e absorvida no intestino delgado, não pode ser digerida e absorvida completamente no intestino delgado e segue para o intestino grosso, onde é convertida, pelas bactérias lá presentes, em produtos que causam dores abdominais. Tais bactérias possuem a habilidade de metabolizar (ou seja, digerir) a lactose por um processo de fermentação, produzindo grandes quantidades de CO2, H2 e ácidos graxos de cadeia curta. Atualmente, a moderna tecnologia empregada na área de alimentos já produz leites com a lactose já enzimaticamente hidrolisada, pronto para consumo pelos portadores da intolerância à lactose. Efeito “amaciante” sobre as carnes Podem-se utilizar diferentes enzimas para o amaciamento da carne. Enzimas são biomoléculas que atuam de maneira específica catalisando uma dada reação química, aumentando a velocidade dessa reação. Possuindo especificidade, atuam sobre determinadas moléculas (substrato), e regulam as reações metabólicas, fazendo com que essas sejam processadas adequadamente à fisiologia da célula. As enzimas são classificadas em diferentes tipos. Aquelas responsáveis pelo amaciamento de carnes pertencem ao grupo das enzimas proteolíticas, pois atuam na degradação das proteínas. As enzimas bromelina (obtida do abacaxi) e papaína (presente no suco de mamão fresco) são muito utilizadas para esse fim. Para verificar a ação destas duas enzimas foi feito o experimento descrito a seguir e publicado no periódico Food Chemistry (1991). 1. Um pedaço de carne foi cortado em pequenos cubos para obter-se uma amostra homogênea. 2. Os pequenos cubos foram incubados a 24oC, segundo o seguinte protocolo. Tampão Papaína Bromelina Carne Tempo Tubo no pH 6 1 mg/mL 1 mg/mL (g) (min) (mL) (mL) (mL) 1 0,8 2 0,8 0 2 0,8 2 0,8 10 3 0,8 2 0,8 30 4 0,8 2 0,8 60 5 0,8 2 0,8 0 6 0,8 2 0,8 10 7 0,8 2 0,8 30 8 0,8 2 0,8 60 3. Depois da incubação, as amostras foram aquecidas a 100oC por 2 minutos, para inativar a enzima. 4. As amostras foram então congeladas. 5. As proteínas foram extraídas a partir das amostras congeladas com 5mL de uma solução 6M de uréia contendo 2% de SDS (dodecil sulfato de sódio, um Bioquímica na Cozinha 44
- 45. detergente aniônico defórmula molecular [CH3 – (CH2)10 – CH2 – O – SO3-]Na+, utilizado na desnaturação de proteínas). 6. As proteínas extraídas foram então aplicadas em um gel eletroforético de poliacrilamida com SDS para separação por peso molecular (essa técnica é chamada de SDS-PAGE). Após a eletroforese as bandas separadas podem ser visualizadas por métodos colorimétricos. A quantificação pode ser feita através de densitometria das bandas. 7. Os resultados estão apresentados na figura seguinte. Figura 3 – Densitogramas correspondentes ao perfil do SDS-PAGE das proteínas extraídas de carne com papaína e bromelina. (A actina; M miosina) Questões para discussão 1) Que diferença pode ser observada na atividade das duas enzimas? 2) Há atuação diferencial da papaína e da bromelina sobre a miosina e a actina? 3)O processo de refrigeração é o mais utilizado na conservação da carne. Sabe-se que durante este processo as moléculas de miosina formam ligações cruzadas gerando um agregado que enrijece a carne. Dessa maneira, qual das duas enzimas seria a mais indicada para tornar a carne macia? Este tratamento deveria ser feito antes ou após o congelamento? Texto para leitura - Digestão e Metabolismo das proteínas O início da degradação das proteínas ocorre no estômago onde o pH está entre 1,0 e 2,5 devido à presença do ácido clorídrico, o que promove o desenovelamento das proteínas tornando as ligações peptídicas mais susceptíveis à ação das enzimas hidrolíticas (pepsina), transformando assim a longa cadeia polipeptídica em uma Bioquímica na Cozinha 45
- 46. mistura de peptídeosmenores. Ao serem transferidas para o intestino, encontram um pH em torno de 7, provocado pela liberação de bicarbonato pelo pâncreas. Lá as enzimas proteolíticas tripsina e quimiotripsina (também liberadas pelo pâncreas) clivam os fragmentos peptídicos, ocorrendo também a atuação das enzimas carboxipeptidase e aminopeptidase, localizadas nas membranas do epitélio intestinal. Os aminoácidos liberados com estas clivagens são transportados através das paredes do intestino para o sangue. No metabolismo de degradação dos aminoácidos há a remoção (desaminação) e excreção do grupo amino (na forma de uréia) e a oxidação das vinte cadeias carbônicas resultantes, sendo convertidas a compostos comuns ao metabolismo de carboidratos e lipídeos: o piruvato (glicólise e gliconeogênese), acetil-CoA e intermediários do ciclo de Krebs. Certos aminoácidos exercem também a função de serem precursores de importantes biomoléculas, como nucleotídeos, o grupo heme, a glutationa (um tripeptídeo com função redutora que pode auxiliar na remoção de peróxidos tóxicos formados durante o metabolismo), hormônios e neurotransmissores (dopamina, norepinefrina, epinefrina, -aminobutirato (GABA), histamina e serotonina. Questões para discussão 1) O que aconteceria se colocássemos a tripsina no estomago? Já obteríamos todos os aminoácidos livres? 2) Existe diferença nas ligações peptídicas clivadas por estas enzimas? 3) Será que nosso corpo é capaz de armazenar aminoácidos de alguma forma, como ocorre com os carboidratos e lipídeos? 4) Observe o seguinte esquema: Analise os possíveis destinos dos aminoácidos originados na degradação das proteínas. Texto para leitura - O que é a doença da vaca louca? A popularmente conhecida “doença da vaca louca” é na verdade a Encefalopatia Espongiforme Bovina (EEB). A terminologia popular é, na verdade, equivocada, pois os bovinos (em geral vacas leiteiras) acometidos por essa doença não ficam loucos, raivosos, mas pelo contrário, mostram-se sensíveis e com grande dificuldade de Bioquímica na Cozinha 46
- 47. locomover-se. É umadoença neurológica degenerativa e fatal, sendo também transmissível. O agente infectante não é vírus, bactéria, protozoário ou fungo. Os pesquisadores constataram que na indução da encefalopatia espongiforme em animais de laboratório, uma proteína normal presente no organismo – principalmente no cérebro – era encontrada no material infeccioso injetado nos animais. Essa proteína é denominada proteína príon celular (PrPC). Esta foi uma descoberta surpreendente, pois, pelo que se sabia até então, apenas organismos vivos e vírus podiam transmitir moléstias. Surgiu então a questão: como uma proteína normal poderia causar e também transmitir uma doença? Sabemos que as proteínas adquirem uma conformação espacial determinada pela interação que ocorre entre as cadeias laterais de seus aminoácidos e que depende, portanto, da seqüência desses aminoácidos – ou seja, da estrutura primária da proteína. Essa conformação é responsável, por exemplo, pela capacidade da hemoglobina de transportar oxigênio, e pela especificidade das enzimas (o famoso modelo chave-fechadura). Podemos então imaginar o que acontece com a PrPC? A proteína príon celular é composta principalmente de alfa-hélice (40% α–hélice e 3 % de folha β), enquanto que na proteína patogênica encontramos 40% em folha (Figura 4). O mais intrigante é notarmos que, ao contrário do caso da hemoglobina, em que a mudança de um aminoácido muda a conformação, a seqüência de aminoácidos na proteína príon patogênica (abreviada como PrPSC) é a mesma que a da PrPC, sendo diferentes apenas as suas conformações. Além disso, a forma normal da proteína não tende a formar agregados, mas a forma patogênica não só tende a agregar-se formando placas que se depositam no cérebro, como é muito resistente ao tratamento com enzimas proteolíticas, e também a processos como o congelamento e radiação Ultra Violeta (Figura 5). A desinfecção química não produz efeito. Portanto, foi descoberta uma nova classe de patologias, as doenças por conformação de proteínas. Um outro exemplo dessas doenças é a doença de Alzheimer, causada pela deposição no tecido cerebral de um peptídeo cuja conformação também favorece a agregação. O caráter infeccioso da PrPSC se dá pela propriedade que essa forma tem de “capturar” a forma normal (PrPC) induzindo alterações na sua conformação. Dessa forma, os príons podem se multiplicar sem a necessidade de conter DNA, ocorrendo a ampliação do número e tamanho dos agregados que se formam a partir do príon infeccioso. São desconhecidos ainda os fenômenos que acontecem durante a interação príon patogênico-príon celular e como outras macromoléculas podem estar envolvidas nesse processo. Algumas hipóteses levantadas são de que uma infecção pode introduzir no cérebro o núcleo inicial de príons, ou esse núcleo pode surgir por conversão espontânea da proteína príon celular. Da mesma forma, são levantadas as hipóteses de que os agregados depositados causam a degeneração neuronal, ou então à medida que se perdem moléculas de proteína príon celular, os neurônios são afetados pela perda das funções que a proteína normal mantém, como a proteção dos neurônios. Bioquímica na Cozinha 47
- 48. Figura 4 –No príon patogênico, há mais arranjos do tipo folha beta (em azul) que na proteína príon celular 100 Sobrevivência ou 10 atividade remanescente 1 Bacteriófago (vírus) Bactéria (%) 0,1 Príon 0,01 Dose de radiação ultra-violeta Figura 5– Resultados obtidos com tratamento por radiação ultravioleta em agentes patogênicos e a “sobrevivência” de cada um deles a esse método. Há indícios de que essa doença chegou até o homem através da ingestão de carne bovina contaminada, sendo também aceitável a hipótese de que mutações genéticas podem induzir um caráter hereditário nas doenças causadas por príons Tais mutações tornariam a proteína príon celular mais suscetível a mudanças conformacionais, originando o príon patogênico. Muitos avanços vêm ocorrendo no sentido de se conhecer melhor as funções desempenhadas pela proteína príon celular, e o desenvolvimento de métodos e fármacos para a destruição dos agregados formados pelo príon patogênico, que impeçam a formação desses agregados. Questões para discussão 1) O que ocorre quando uma proteína ou enzima perde sua conformação? 2) A alteração de um aminoácido na seqüência da proteína pode levar à sua mudança conformacional? Bioquímica na Cozinha 48
- 49. Referências http://www.sic.org.br Barham, P. "A ciência da culinária", 1a edição, Ed. Roca, 2002 Bender, D. A. "Introduction to Nutrition and Metabolism", UCL Press, 1995 (em inglês) Felício, P. E. "Uma bela página na história da ciência da carne Parte I. Desvendando o mistério da perda de maciez" Revista ABCZ, Uberaba, ano3, n.17 (nov./dez.), p.90- 92, 2003 Felício, P. E. "Uma bela página na história da ciência da carne Parte II. Solucionando o problema de endurecimento da carne" Revista ABCZ, Uberaba, ano 3, n.18 (Jan./Fev.), p.122-123, 2004 Guimarães, J. L., Adell, E. A. A. "Estrutura e Bioquímica do Músculo" Apostila do Laboratório de Carnes, DTA-FEA-UNICAMP, Junho 1995 Linden, R. "Doenças por Príons" Ciência Hoje, vol. 33, no 194, p. 18-25, 2003 Kim, H-J.; Taub, I. A. "Specific degradation of myosin in meat by bromelain" Food Chemistry 40 (1991) 337-343 (em inglês) This, H. "Um cientista na cozinha" Ed. Ática, 4a edição, 2003 Wolke, R. L. "O que Einstein disse a seu cozinheiro - a ciência na cozinha" Jorge Zahar Editor, 2003 Bioquímica na Cozinha 49
- 50. Verduras e legumes Cada vez mais pessoas tornam-se preocupadas em manter boas condições de saúde e bem estar, almejando, então, usufruir maior qualidade de vida. E para garantir uma maior qualidade de vida não se poderia esquecer da alimentação. Dentre os diversos ditos populares em relação à alimentação, um que faz muito sucesso é aquele que muitos de nós costumamos ouvir freqüentemente: quanto mais “colorido” o prato, melhor. Neste contexto, o termo “colorido” se refere à diversidade de alimentos presentes na refeição. Ou seja, apresentar porções de diferentes tipos de alimentos, por exemplo, vegetais cozidos e ou crus, estando na forma de salada e ou na forma refogada. Quando se pensa em refeição, os vegetais podem ser incluídos? Com toda certeza. Ao contrário do que muita gente pensa, os vegetais podem ser classificados como alimentos fundamentais na dieta humana. Isso porque além de serem saborosos e de fácil ingestão, são fontes de vitaminas, sais minerais, ferro e fibras. Curiosidade Você sabia que o uso de vegetais na alimentação do brasileiro pode ser reflexo dos padrões culturais? Como os índios brasileiros não tinham o hábito de usar vegetais verdes na alimentação, característica da cozinha africana, o consumo de vegetais nas regiões onde foi menor a influência negra, é bastante reduzida - por exemplo, o sertão brasileiro. O consumo regular de legumes e verduras pode prevenir diversos tipos de doenças, por exemplo, o câncer, o diabetes tipo II e a osteoporose. A cenoura, por exemplo, é rica em vitaminas A e E, as quais são excelentes para a visão e na prevenção do câncer de pele. Além de conter vitaminas e sais minerais, as verduras são excelentes fontes de fibras, importantes na manutenção do “bom funcionamento” do intestino. Leia a tabela a seguir e descubra porque o coelho não usa óculos... O valor nutricional de uma verdura cozida é o mesmo de uma verdura crua? Vamos analisar, neste item, o valor nutricional dos vegetais sob o aspecto do seu conteúdo de vitaminas e sais minerais, desconsiderando seu conteúdo protéico. O valor nutricional de um vegetal depende da sua preparação. Na tabela nutricional de hortaliças publicada pela Embrapa (Tabela 1) podemos observar algumas diferenças. Bioquímica na Cozinha 50
- 51. Tabela 1 Espécie (em % em % em Vitamina Vitamina Vitamina Cálcio Potássio Ferro 100g) fibra água A (g) B1 (g) C (mg) (mg) (mg) (mg) Alface 1.1 95.8 102 110 7.6 38 140 1.1 Beterraba crua 1.1 87.6 2 50 35.2 32 325 2.5 Beterraba 0.8 93.9 2 20 23 27 332 1.0 cozida Cenoura crua 1.8 87.8 1100 60 26.8 56 238.6 0.6 Cenoura cozida 1.1 91.2 900 35 9.5 26 - 0.6 Chuchu cru 1.7 96.9 2 30 10.8 12 116.7 0.4 Chuchu cozido 2.8 93.4 2 15 8.3 13 173 0.2 Couve-flor crua 1.0 92.5 18.5 90 72 122 286.7 0.6 Couve-flor 2.7 93 3 25 48 22 142 0.7 cozida Espinafre cru 2.9 95.7 585 70 15.3 95 490.1 3.1 Espinafre cozido - 91.2 570 35 7.3 136 466 3.5 Repolho cru 6.3 94 10 110 41.3 53 161 0.57 Repolho cozido 1.5 95.5 8 80 17.6 47 108 0.34 Acelga crua 1.0 92.6 290 30 42 112 214.5 2.9 Lentilha cozida 3.2 69.7 0 100 16.8 107 865.8 8.6 Brócolis folhas 3.5 92.1 1500 80 80 513 255.2 2.6 Brócolis flor 3.8 90.7 350 54 82.7 400 325 15.0 http://www.cnph.embrapa.br/util/tabelahortalicas.htm (Legenda: mg = 10-3g e g = 10-6g). Questões para discussão 1) Quais hortaliças apresentam maior quantidade de vitamina A? 2) Quais hortaliças apresentam maior quantidade de vitamina C? 3) Quais hortaliças apresentam maior quantidade de cálcio? 4) Quais hortaliças apresentam maior quantidade de ferro? 5) Qual a sua opinião a respeito da utilização de acelga ao invés de alface? 6) O que acontece com os alimentos após cozidos? Justifique. 7) Tem fundamento o dito popular de que o chuchu é realmente só água? Importante: Diferentemente de carboidratos e lipídeos, as vitaminas não são armazenadas em níveis apreciáveis no organismo, devendo, portanto serem supridas continuamente. Com isso, é de grande importância o consumo regular de verduras e legumes, visto que são as principais fontes de vitaminas e sais minerais tão necessários a uma vida saudável. Bioquímica na Cozinha 51
- 52. Existe diferença novalor nutricional entre frutas, legumes e verduras? Analise a tabela abaixo e responda as questões a seguir. Tabela 2 - Tabela de nutricional de algumas frutas Espécie % % em Vitamina Vitamina Vitamina Cálcio Fósforo Ferro Caloria (em em água A (g) B1 (g) C (mg) (mg) (mg) (mg) (kcal) 100g) fibra Abacate 1.6 73.6 870 110 14 10 42 0.6 167 Abacaxi 0.4 85.3 150 80 61 18 8 0.5 52 Banana 0.5 71.9 50 50 13 6 22 1.2 100 maça Banana 0.4 75.2 100 40 14 15 26 2 89 prata Coco 3.8 51.8 0 40 4 13 83 1.8 296 Água de 0 95.6 0 0 2 20 11 0.4 18 coco Goiaba 5.3 76.1 840 40 218 22 26 0.7 69 Laranja 0.4 11.9 400 90 59 34 20 0.7 42 Limão 0.6 90.1 50 60 51 41 15 0.7 29 Maça 0.7 83.5 100 30 6 0.7 10 0.4 58 Mamão 1.4 77.4 250 50 5 12 20 0.6 59 Manga 0.8 83.1 6300 50 53 12 12 0.8 59 Maracujá - 75.9 2100 traços 30 13 64 1.6 90 Melão 0.5 92.7 3500 40 29 15 15 1.2 25 Pêra 1.9 82.8 50 20 5 6 10 0.5 56 Pêssego 0.9 84.8 50 30 28 12 26 1.1 52 Uva 0.5 81.5 traços 50 3 12 15 0.9 68 Questões para discussão: 1) Quais frutas apresentam maior quantidade de vitamina A? 2) Quais frutas apresentam maior quantidade de vitamina C? 3) Quais frutas apresentam maior quantidade de cálcio? 4) Quais frutas apresentam maior quantidade de ferro? 5) Para uma mesma ingestão de vitamina A, qual seria a quantidade de cenoura que deveria ser ingerida caso se ingerisse 200 gramas de manga? Bioquímica na Cozinha 52
- 53. 6) Com basenas Tabelas 1 e 2, sugira um cardápio à uma pessoa vegetariana que tenha deficiência em cálcio. Curiosidade Você sabia que existe uma fruta nativa da Amazônia peruana e brasileira, da mesma família que a jabuticaba, que apresenta até 5000 mg de vitamina C para cada 100 g de fruta? O nome dela é camu-camu. Qual o papel das vitaminas em nosso organismo? Além dos macronutrientes – carboidratos, proteínas e lipídeos – os seres humanos dependem da ingestão de pequenas quantidades de vitaminas e íons inorgânicos (Tabela 3), conjuntamente denominados micronutrientes. Tabela 3: Necessidades diárias de nutrientes (para uma dieta de 2000 kcal para adultos e crianças acima de 4 anos de idade) Nutrientes Unidade de medida Valor diário Gorduras totais gramas (g) 65 Ácidos graxos saturados gramas (g) 20 Colesterol miligramas (mg) 300 Sódio miligramas (mg) 2400 Potássio miligramas (mg) 3500 Carboidratos totais gramas (g) 300 Fibras dietéticas gramas (g) 25 Proteínas gramas (g) 50 Vitamina A Unidade internacional (UI) 5000 Vitamina C miligramas (mg) 60 Cálcio gramas (g) 1 Ferro miligramas (mg) 18 Vitamina D Unidade internacional (UI) 400 Vitamina E Unidade internacional (UI) 30 Tiamina miligramas (mg) 1,5 Riboflavina miligramas (mg) 1,7 Niacina miligramas (mg) 20 Vitamina B [sub] 6 miligramas (mg) 2,0 Folato miligramas (mg) 0,4 Vitamina B [sub] 12 microgramas (g) 6,0 Biotina miligramas (mg) 0,3 Ácido pantotênico miligramas (mg) 10 Fósforo gramas (g) 1,0 Iodo microgramas (g) 150 Magnésio miligramas (mg) 400 Zinco miligramas (mg) 15 Cobre miligramas (mg) 2,0 Fonte: página do FDA (U. S. Food and Drug Administration) http://www.fda.gov/ora/inspect_ref/igs/nleaatd.html, acessada em 20/07/04. Bioquímica na Cozinha 53
- 54. As vitaminas sãoclassificadas em dois grandes grupos, segundo suas características de solubilidade. As vitaminas hidrossolúveis incluem as vitaminas do complexo B e a vitamina C (Figura 1); são componentes de coenzimas, cuja atuação nas reações do metabolismo será discutido ao longo do curso. Eventuais excessos de vitaminas hidrossolúveis são excretados na urina e raramente provocam efeitos colaterais. Figura 1: OH H 2C O H HC O O ácido ascórbico OH OH (vitamina C) As vitaminas lipossolúveis – A, D, E e K – são eliminadas mais lentamente e a ingestão aumentada pode provocar efeitos colaterais, particularmente no caso das vitaminas A e D. Ao contrário das hidrossolúveis, apresentam semelhança estrutural, por serem derivadas do isopreno. Ocorrem em alimentos de origem animal ou vegetal ricos em gordura; são absorvidas juntamente com os lipídeos e, como estes, transportadas pelas lipoproteínas plasmáticas. Estão envolvidas em processos diversos, atuando, inclusive, como coenzimas. A vitamina K, por exemplo, atua como cofator de reações de carboxilação de resíduos de glutamato de várias proteínas, dentre as quais os fatores responsáveis pela coagulação sanguínea. A vitamina A, obtida a partir de carotenóides vegetais, está envolvida nas reações da visão e no crescimento e diferenciação de tecidos epiteliais; devido a esta última ação, o ácido retinóico – uma das formas da vitamina A – tem sido utilizado para a renovação da epiderme. Os alimentos ricos em -caroteno (carotenóide – Figura 2) são os vegetais amarelos e os de folhas verde escuro como o brócolis, o espinafre, a cenoura, a abóbora e o melão. Outros alimentos ricos fontes de vitamina A (Figura 3) são o fígado, gema de ovo, peixe, leite, manteiga e queijo. Figura 2 - -caroteno (carotenóide) H 3C CH3 CH 3 CH 3 H 3C CH3 CH 3 CH3 CH 3 CH3 -caroteno Bioquímica na Cozinha 54
- 55. Figura 3 -vitamina A CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 H 3C OH OH CH 3 CH 3 CH 3 estruturas da vitamina A Questão para discussão O que torna a vitamina C hidrossolúvel e o que faz da vitamina A ser lipossolúvel? Que diferença na estrutura molecular provoca essa alteração de comportamento? Compostos precursores da vitamina D, presentes nos alimentos, são convertidos por radiação ultravioleta nas formas ativas, que atuam como hormônios reguladores do metabolismo do cálcio e fosfato. Daí a importância de se tomar sol freqüentemente (ou para os presos ou enfermos o chamado “banho de sol”). A vitamina E, juntamente com as vitaminas A, C e D, atuam como antioxidantes, bloqueando a ação lesiva de radicais livres sobre as estruturas celulares. Acredita-se, atualmente, que radicais livres e outras espécies reativas estejam envolvidas em diversos processos patológicos. Além disso, a vitamina C pode participar do processo de absorção de ferro pelo organismo (será discutido posteriormente). Abaixo (Figura 4) estão descritas duas coenzimas, NAD+ e FAD. Neste exemplo, as vitaminas são a nicotinamida e a riboflavina. Figura 4 H O O C NH2 N H 3C N H + N Nicotinamida H 3C N N C O O _ O - P - O - CH2 O O H H H H Ribose _ O - P - O C C C C CH2 OH OH H OH OH OH Riboflavina O NH2 NH 2 N N O N Adenina N Adenina N N N N _ _ O - P - O - CH2 O O - P - O - CH2 O O Ribose O Ribose OH OH OH OH NAD+ FAD Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Flavina Adenina D inucleotídeo Foi descrito no texto que “os seres humanos dependem da ingestão de pequenas quantidades de vitaminas”. Com base na ilustração abaixo (Figura 5) você levantaria uma hipótese que justificasse a afirmação? Bioquímica na Cozinha 55
- 56. Figura 5 Carboidratos Proteínas Lipídios Coenzimas CO2 [H+ + e-] oxidadas ATP + H2O Coenzimas ADP + HPO42- + O2 reduzidas [H+ + e-] Qual o papel dos sais minerais em nosso organismo? Os nutrientes inorgânicos ou minerais, que são íons, além de atuarem como cofatores* enzimáticos, participam de inúmeros processos importantes; como a dureza de certas estruturas, por exemplo, ossos e dentes. O número de minerais indispensáveis para a manutenção de um estado saudável é muito grande. Alguns, como o Ca2+, fosfato, Na+, K+, Mg2+, Fe2+, são necessários em quantidades da ordem de miligramas ou gramas, enquanto, para outros bastam algumas dezenas de microgramas. Dentre estes, encontra-se o selênio, que é cofator da glutationa peroxidase, responsável pela dissipação de peróxidos; assim, o selênio participa, como algumas vitaminas, do sistema antioxidante do organismo. *Cofator corresponde a uma pequena molécula orgânica (coenzima) ou íon metálico necessário para a atividade catalítica de uma enzima. Curiosidade Você sabia que após um exercício físico prolongado e de alta intensidade, por exemplo numa maratona, não é recomendada a ingestão de água, mas sim de soluções que também apresente sais minerais em sua composição? Caso este individuo beba água ele pode vir a óbito por uma patologia chamada hiponatremia. O que acontece ao cozer verduras e legumes? Ao cozinhar uma verdura ou um legume a mastigação e a digestão são facilitadas, o que melhora a absorção de alguns nutrientes. Além disso, outro fator que também favorece na digestibilidade do vegetal é o “amaciamento” das fibras (fibra corresponde à parede celular vegetal). Por outro lado, ao cozer um vegetal, ocorre diminuição no seu valor nutritivo, visto que há perda de diversas vitaminas, por exemplo, a vitamina C. A diminuição dos níveis de vitamina C por aquecimento está relacionada ao fato desta vitamina, assim como outras, ser termolábel, ou seja, sensíveis à temperatura. Além disso, durante o cozimento ocorre a dissolução dos sais minerais na água, o que reduz ainda mais o valor nutritivo. Uma das maneiras de reduzir a perda de sais minerais durante o cozimento é fazê-lo em pouca água e por pouco tempo. Bioquímica na Cozinha 56
- 57. Curiosidade Você sabia que o cozimento de legumes e verduras a vapor apresenta melhor valor nutritivo se comparado com outros métodos de cozimento? Amadurecimento das frutas Lembra daquele maracujá verde que você colheu e não amadureceu depois? Por que algumas frutas amadurecem mesmo sendo colhidas verdes e outras não? Será que ocorre a mesma situação com as hortaliças? A colheita de frutas e hortaliças deve ser feita quando as plantas atingem o máximo de qualidades organolépticas (sabor, cor, aroma e textura) e nutritivas. Estas qualidades variam com a espécie e variedade cultivada, época de plantio, clima, tipo de solo, práticas culturais, assim como outros fatores. A fim de conhecer o momento certo da colheita é preciso conhecer cada espécie cultivada e seu estágio ideal de maturação, pois estas características referentes à qualidade, estão relacionadas à esta época. Isso porque somente neste momento os fatores físicos e químicos necessários ao processo de amadurecimento tornam-se presentes no fruto. Vale ressaltar que mesmo após o processo da colheita, frutas e hortaliças continuam vivas, com suas atividades biológicas em funcionamento, amadurecendo até atingir o estágio de deterioração. Para conseguirem se manter vivas, elas necessitam de energia a qual é obtida através do processo de respiração. A perecibilidade e o envelhecimento das hortaliças e frutas são proporcionais ao tipo e à intensidade de respiração de cada espécie. A partir daí, surgem duas classificações: produtos climatéricos e produtos não- climatéricos. Produtos climatéricos são aqueles que, logo após o início da maturação, apresentam rápido aumento na intensidade respiratória, ou seja, as reações relacionadas com o amadurecimento e envelhecimento. Exemplos: banana, goiaba, manga, mamão, caqui, melancia e tomate. Produtos não-climatéricos são aqueles que necessitam de longo período para completar o processo de amadurecimento. Exemplos: laranja, tangerina, uva, berinjela, pimenta, alface, couve-flor, o pepino, limão e o abacaxi. Com isso, são deixados na planta até atingirem seu estágio ótimo de amadurecimento, quando são colhidos. Agora sabemos porque aquele abacaxi do domingo estava tão azedo e amarelo claro... Questão comentada para discussão Por que algumas pessoas embrulham banana para que esta amadureça mais rápido? A produção de gás etileno, um composto químico de maturação e envelhecimento de vegetais, ocorre naturalmente durante a fase de amadurecimento dos frutos, principalmente dos climatéricos. Ao embrulhar o fruto, provoca-se um acúmulo de gás etileno ao seu redor e conseqüentemente seu amadurecimento é favorecido. O agricultor também pode usar deste artifício quando desejar estimular o amadurecimento de frutos como a banana, o mamão, entre outros, ao embrulhando- os ainda verdes em sacos plásticos ou colocando-os em câmaras climatizadas. Bioquímica na Cozinha 57
- 58. Conservação de frutase hortaliças Sabendo que o amadurecimento dos vegetais está relacionado à respiração e que fatores externos afetam diretamente a respiração, transpiração e outros aspectos fisiológicos das plantas, podem ser tomadas medidas que promovam um maior prazo de validade para o alimento. A temperatura pode ser considerada como sendo o principal fator externo na conservação das frutas e hortaliças e vem seguida pela umidade relativa do ar, a qual afeta principalmente a transpiração do produto colhido. Ar seco significa perda rápida de umidade pelo produto e conseqüente murchamento e enrugamento, depreciando-o comercialmente. No entanto, ar muito úmido mantém a turgidez e reduz a perda de água, mas favorece o desenvolvimento de microorganismos e o enraizamento de algumas hortaliças como o alho e a cebola. Além disso, a incidência direta de luz sobre tubérculos, bulbos e raízes pode promover a produção de clorofila e o conseqüente esverdeamento de algumas partes desse produto, por exemplo, a batata. Ferro Ao observarmos a tabela nutricional das hortaliças (Tabela 1), pudemos notar que o espinafre é uma das hortaliças que mais contém ferro. E, em relação ao espinafre, podemos lembrar do desenho do Popeye, que sempre ingeria espinafre quando se encontrava em alguma situação na qual necessitava de força física. Além disso, é importante ressaltar a importância que o ferro apresenta para o nosso organismo. O ferro é componente da hemoglobina, mioglobina, neuroglobina, citocromos e enzimas, desempenhando assim, um importante papel no transporte de oxigênio e na respiração celular, conseqüentemente na manutenção da vida. Sua carência está associada à anemia. Isso porque o ferro faz parte de um complexo, denominado complexo heme (Figura 6), que faz parte da hemoglobina e mioglobina. Cabe ressaltar que os alimentos de origem animal são os que apresentam maior teor de ferro. Dentre eles, em ordem decrescente em teor em ferro são, respectivamente, vísceras, carnes e gema de ovo. Os vegetais têm menor teor em ferro; no entanto, destacam-se feijão, nozes, folhas verdes e cereais integrais. E dentre estes, o feijão e as nozes são os mais ricos em ferro. Revisão de termos químicos no Apêndice E. É possível falar em ingestão de ferro sem levar em consideração os diferentes estados de oxidação que ele pode apresentar? Para responder a esta questão, devemos relembrar que na natureza, o ferro pode ser encontrado sob três diferentes estados de oxidação: Fe0, Fe2+ e Fe3+. O estado de oxidação zero corresponde ao átomo que apresenta a mesma quantidade de prótons (carga positiva) e elétrons (carga negativa), ou seja, está eletricamente neutro. Na panela de ferro, por exemplo, os átomos de ferro presentes estão sob esta forma, também chamada forma metálica. Quando um átomo é oxidado, ou seja, perde elétron, ele se transforma num íon positivo. Quanto mais elétron ele perde, mais positivo fica. Isso porque a quantidade de carga positiva permanece a mesma, mas a quantidade de cargas negativas diminui. Com isso, os estados de oxidação 2+ e 3+ do ferro correspondem às formas iônicas que o átomo de ferro pode apresentar, quando perde, respectivamente, 2 e 3 elétrons. Bioquímica na Cozinha 58
- 59. Nos vegetais, oferro é encontrado sob a forma mais oxidada, ou seja, a forma Fe3+. Já nas carnes e vísceras, o ferro é encontrado sob a forma intermediária de oxidação, Fe2+. Será que o estado de oxidação do ferro interfere na sua absorção pelo organismo? Para responder a esta questão foi estabelecido um experimento com quatro grupos de camundongos anêmicos, cada um com quinze animais de mesma característica (denominados grupos A, B, C e D respectivamente). O experimento teve duração de 40 dias e os animais foram submetidos às seguintes dietas: Grupos Fonte de Fe na ração Suplemento A Proteína animal B Pedaços de vegetais crus C Suplemento FeSO4 D Suplemento Fe3+ + vitamina C Foi fornecida a mesma quantidade de ferro em cada refeição e o total absorvido foi calculado pela diferença entre o ingerido e o que era eliminado pela urina e fezes. Os resultados obtidos estão demonstrados no gráfico abaixo: Questão para discussão O que se pode concluir a partir do gráfico? Absorção de ferro pelo organismo A absorção do ferro pelo corpo humano depende de diversos fatores. Simplificadamente, ela ocorre no intestino delgado, o qual apresenta meio básico. E, para que o ferro possa ser absorvido ele deve estar sob a forma 2+. No entanto, em meio básico, além do ferro formar hidróxidos de ferro insolúveis, ele é facilmente oxidado a seu maior estado de oxidação, Fe3+. Uma maneira de impedir que o ferro seja oxidado e ou transformado em precipitado insolúvel é deixá-lo numa forma complexada. Nas carnes e vísceras o ferro é encontrado na forma 2+, mas dentro de um complexo denominado heme, compondo o grupo prostético de proteínas como a hemoglobina e a mioglobina. O ferro presente no heme está protegido, não sofre alterações e é mais facilmente absorvido pelo intestino em relação à forma não heme Bioquímica na Cozinha 59
- 60. (Figura 6). Aproximadamente15% do ferro presente nos alimentos de origem animal são absorvidos. Quando se fala em alimentos de origem não animal esta porcentagem fica entre 1 a 5%. A vitamina C é capaz de reduzir o ferro da forma 3+ à forma 2+ e, além disso, é capaz de formar complexo com o ferro 2+. Com isso, a ingestão de vitamina C junto ao ferro de origem não animal, garante a sua absorção pelo organismo. Vale lembrar que as verduras também são fontes de vitamina C (Tabela 1 – seção de Verduras e legumes). H 2C CH CH 3 H 3C CH CH2 N N C om pl H em e exo 2+ Fe N N H 3C CH3 CH2 CH 2 CH2 CH 2 C C - O O - O O Figura 6 - Ferro complexado (ferro heme) Questões para discussão 1) O que se pode concluir a partir do gráfico com as informações descritas anteriormente? 2) Vale a pena ingerir feijoada com laranja? Curiosidade: O Popeye estava certo? O que o Popeye não sabia é que o espinafre é uma hortaliça muito rica em ácido oxálico. Este ácido em presença de cálcio ou ferro forma complexos insolúveis, o que ocasiona uma diminuição da disponibilidade destes minerais na dieta. Com isso, embora o espinafre apresente grande quantidade de ferro, cerca de 95% está numa forma não disponível. Devido a este fato, nutricionistas classificam o espinafre como “anti-nutriente”. Retorne à tabela nutricional das hortaliças (página 51 - Tabela 1) e escolha três entre aquelas que podem fornecer maior quantidade em ferro para o organismo. Faça o mesmo em relação ao cálcio. Como pode ocorrer a perda de ferro pelo organismo? A perda de ferro pelo organismo pode ocorrer por diferentes modos. Uma certa perda ocorre através do suor, descamação celular, leucócitos (glóbulos brancos), urina e cabelo que cai e, em menor escala, através da excreção fecal. A perda diária de ferro, em homens, é de 1,0 mg, mas em mulheres adultas é maior, estimada em 2 mg diários, em média (14-28 mg de ferro perdem-se pelo sangue do fluxo menstrual). A ocorrência eventual de hemorragias é causa de maior perda de ferro, como muito freqüentemente em pequenos, mas persistentes sangramentos das mucosas, gengiva ou trato gastro-intestinal ou genito-urinário. Bioquímica na Cozinha 60
- 61. Uma pessoa vegetarianapode ficar anêmica porque os vegetais têm proteínas de baixa qualidade. Você concorda com esta afirmação? Nutrição protéica As proteínas constituintes dos organismos, quaisquer que sejam as suas funções, estão continuamente sendo renovadas. Observe na Tabela 4 o tempo de meia-vida1 de algumas proteínas. Esta renovação, ou “reciclagem”, de proteínas alimenta e utiliza o “pool” de aminoácidos, que deve ser entendido não como um reservatório estático de moléculas, mas como um conjunto de aminoácidos em trânsito entre os processos de síntese e degradação. Tabela 4 - Meia-vida de proteínas Proteína Meia-vida Hemoglobina 12 minutos Meia-vida de uma proteína falciforme é o tempo após o qual Glicoquinase 1,25 dias metade das moléculas é Acetil-CoA 2,5 dias degradada. Proteínas carboxilase Arginase 4 dias defectivas e enzimas Citocromo c 6,3 dias reguladoras têm, em Hemoglobina 120 dias geral, meia-vida muito curta. Com a degradação protéica, há, portanto, uma perda constante de nitrogênio, que se manifesta mesmo quando um indivíduo é submetido, por vários dias, a uma dieta isenta de proteínas. Daí a necessidade da ingestão freqüente de alimentos que contenham proteína em sua composição. Para se ter uma idéia sobre o conteúdo protéico de alguns alimentos, observe a tabela abaixo (Tabela 5): Tabela 5: Conteúdo protéico de alimentos Alimento Teor de proteína (g / 100 g de alimento) Carne bovina 27 Queijo 27 Fígado bovino 26 Peixe 22 Carne de frango 22 Carne de porco 21 Ovo 13 Feijão 6 Ervilha 5,1 Cenoura 1,1 Batata 2,3 Arroz 2 Milho 2,6 Banana 2 Laranja 1 Maça 0,2 Bioquímica na Cozinha 61
- 62. Para se teruma alimentação adequada às necessidades fisiológicas não basta se orientar somente pela quantidade de proteína que determinado alimento apresenta, mas em sua qualidade. Isso porque a qualidade nutricional das proteínas é dependente da sua digestibilidade e composição em aminoácidos. A digestibilidade é uma medida do percentual da proteína ingerida que é digerido e efetivamente absorvido no trato gastro-intestinal e, portanto, oferecido aos tecidos na forma de aminoácidos. A parte não digerida é, naturalmente, eliminada nas fezes (Apêndice F). A grande maioria das proteínas de origem animal exibe valores altos de digestibilidade quando comparadas a proteínas de origem vegetal. Isso porque os vegetais têm alto teor de fibras não-digeríveis o que diminui a absorção intestinal de nutrientes (Tabela 6). Ainda que a digestibilidade seja alta, uma proteína pode apresentar baixo valor nutricional, em virtude do seu conteúdo inadequado de aminoácidos essenciais. A gelatina, por exemplo, tem alta digestibilidade, mas é uma proteína de baixa qualidade, porque é deficiente em aminoácidos essenciais. Para que uma proteína seja nutricionalmente satisfatória, deve conter aminoácidos essenciais em proporções adequadas à síntese das proteínas humanas. Tabela 6 - Valores de digestibilidade de proteínas Alimento Digestibilidade Ovo 97 Leite, queijo 95 Carne, peixe 94 Arroz polido 88 Milho 85 Feijão 78 Uma medida de adequação da composição em aminoácidos de uma proteína para suprir necessidades de síntese dos seres humanos é dada pelo seu valor biológico (BV, de Biological Value). O valor biológico representa a fração de aminoácidos absorvidos pelo trato intestinal que efetivamente origina os compostos nitrogenados do organismo (Figura 6). Figura 6 Parâmetros para avaliar a N fezes Nurina qualidade nutricional das N ingerido Nabsorvido N retido proteínas. A digestibilidade relaciona a quantidade de nitrogênio absorvido com a quantidade de nitrogênio Digestibilidade Valor Biológico ingerido. O valor biológico refere-se à relação entre o nitrogênio absorvido e o retido. NPU O NPU compara o nitrogênio (Net Protein Utilization) ingerido e o retido A análise da digestibilidade e do valor biológico isoladamente não permite a avaliação completa da qualidade de uma proteína. Um índice que leva em Bioquímica na Cozinha 62
- 63. consideração tanto adigestibilidade quanto o valor biológico e que, portanto, revela a real qualidade nutricional da proteína é o NPU (Net Protein Utilization). Certos agentes alteram o NPU de proteínas, agindo sobre sua digestibilidade. O aquecimento geralmente aumenta a digestibilidade das proteínas por causar desnaturação, facilitando, assim, a hidrólise pelas enzimas digestivas. Observe o NPU de alguns alimentos no quadro abaixo (Tabela 7): Tabela 7 Alimento NPU Leite humano 95 Ovo 90 Leite de vaca 81 Carne bovina 70 Arroz polido 60 Farinha de soja 58 Amendoim 50 Trigo integral 45 Milho 40 Questões para discussão 1) Com base nas informações acima, o que se pode entender por “proteína de baixa qualidade”? 2) Você concorda com a afirmação inicial? 3) Quais seriam as conseqüências para um indivíduo que tem deficiência protéica na alimentação? 4) Joca, um garoto em fase de crescimento que adora churrasco, vai à uma churrascaria com o pai e ingere cerca de 2,5 kg de carne (bovina, suína, de aves e peixe) além dos sucos e um pouco de salada. a) Joca ficará mais forte, ou seja, terá um aumento de massa muscular em 2,5 kg? b) Hipoteticamente, caso Joca tivesse ingerido 2 kg de carne bovina e admitindo o NPU da carne bovina como 70, qual seria o valor, em massa, de proteína absorvida? c) Discutir: Joca só terá problemas intestinais 3 dias depois porque a digestão de proteína demora 72 horas. 5) Ao contrário de Joca, Júlia é uma mulher preocupada com a sua saúde e adepta ao vegetarianismo. a) Quais são as preocupações que Júlia deve ter com a alimentação? b) Júlia deve fazer uso de suplemento alimentar? c) Discutir: Como Júlia é vegetariana, ela não pode fazer exercícios físicos de alta intensidade por longo período. Bioquímica na Cozinha 63
- 64. Referências http://www.cnph.embrapa.br/util/tabelahortalicas.htm 15/11/04 http://www.radiobras.gov.br/ct/2001/materia_280901_4.htm -20/11/04 http://www.scielo.br/pdf/rn/v13n1/7918.pdf Emsley, J. (2001) Moléculas em exposição, Ed. Edgard Blucher. Oliveira, J.E.D., Marchini, S. (1998) Ciências nutricionais. Peckenpaugh, N.J., Poleman, C.M., Góes, M.C.M. (1997) Nutrição: Essência e dietoterapia. Ramalho, Rejane Andréa and Saunders, Cláudia O papel da educação nutricional no combate às carências nutricionais. Rev. Nutr., Abr 2000, vol.13, no.1, p.11-16. The Merck Index, 12a edição, 1996. Bioquímica na Cozinha 64
- 65. Membrana Plasmática eLipídeos Questões para discussão 1) O que é uma molécula hidrofóbica? 2) O que é uma molécula apolar? 3) O que é uma molécula polar? 4) O que é uma molécula hidrofílica? 5) O que é uma molécula lipofílica? 6) O que é uma molécula hidrossolúvel? 7) O que é uma molécula lipossolúvel? 8) O que é uma molécula anfipática? 9) O que é um solvente orgânico? 10) O que é uma molécula anfifílica? Membrana Plasmática - Uma Introdução. Funções A membrana plasmática apresenta inúmeras funções. Do ponto de vista da própria célula, ela dá individualidade a cada célula, definindo meios intra e extra celular. Ela forma ambientes únicos e especializados, cuja composição e concentração molecular são conseqüência de sua permeabilidade seletiva e dos diversos meios de comunicação com o meio extracelular. Além de delimitar o ambiente celular, compartimentalizando moléculas, a membrana plasmática representa o primeiro elo de contato entre os meios intra e extracelular, transduzindo informações para o interior da célula e permitindo que ela responda a estímulos externos que podem, inclusive, influenciar no cumprimento de suas funções biológicas. Também nas interações célula-célula e célula-matriz extracelular a membrana plasmática participa de forma decisiva. É, por exemplo, através de componentes da membrana que células semelhantes podem se reconhecer para, agrupando-se, formar tecido. A manutenção da individualidade celular, assim como o bom desempenho das outras funções da membrana, requerem uma combinação particular de características estruturais da membrana plasmática: ao mesmo tempo em que a membrana precisa formar um limite "estável", ela precisa também ser dinâmica e flexível. A combinação destas características é possível devido à sua composição química. Composição química e estrutura As membranas celulares consistem de uma dupla camada contínua de lipídeos, com a qual proteínas e carboidratos das mais diversas naturezas interagem das mais diversas maneiras. Essa bicamada lipídica é que confere estabilidade e flexibilidade `a membrana. Assim os lipídeos são os componentes que compõem a estrutura básica da membrana, e estão divididos em 3 grandes classes : fosfolipídeos, esteróis e glicolípides, sendo que fosfolipídeos são, em geral, os mais abundantes. A molécula de lipídeo possui uma característica bioquímica essencial para formar uma bicamada estável, ainda que fluida. Ela possui uma região hidrofílica e caudas hidrofóbicas. Enquanto que a região hidrofílica interage bem com a água, altamente abundante nos meios intra e extracelular, a região hidrofóbica busca "esconder-se" da água (Figura 1). A intenção natural desta molécula anfipática, ou seja, composta por regiões hidrofóbica e hidrofílica, de atingir um estado que seja Bioquímica na Cozinha 65
- 66. energeticamente estável etermodinamicamente favorável, faz com que elas arranjem-se na forma de uma bicamada. A estabilidade é, então, dada pela necessidade termodinâmica do próprio lipídeo em manter suas regiões hidrofílica e hidrofóbica em posições adequadas em relação à água. Desta forma, se a bicamada lipídica sofre um dano, onde algumas moléculas são removidas, sua tendência natural é a de se regenerar. Figura 1 - Membrana celular e bicamada lipídica Os lipídeos distribuem-se assimetricamente nas duas monocamadas lipídicas e estão em constante movimentação. Eles movem-se ao longo do seu próprio eixo, num movimento chamado rotacional e movem-se lateralmente ao longo da extensão da camada. Um outro movimento chamado flip-flop, que consiste em mudar de uma monocamada `a outra, é menos freqüente, pois envolve a passagem da cabeça polar (hidrofílica) dentro da região apolar (hidrofóbica) da bicamada. A fluidez da membrana é controlada por diversos fatores físicos e químicos. A temperatura influencia na fluidez: quanto mais alta ou baixa, mais ou menos fluida será a membrana, respectivamente. O número de duplas ligações nas caudas hidrofóbicas dos lipídeos também influencia a fluidez: quanto maior o número de insaturações, mais fluida a membrana, pois menor será a possibilidade de interação entre moléculas vizinhas. Também a concentração de colesterol influencia na fluidez: quanto mais colesterol, menos fluida. O colesterol, por ser menor e mais rígido, interage mais fortemente com os lipídeos adjacentes, diminuindo sua capacidade de movimentação. Se os lipídeos são as moléculas mais expressivas em termos de estrutura de membrana, as proteínas o são em termos de funções. Considerando-se sua interação com a bicamada lipídica, as proteínas podem ser classificadas como: ancoradas, periféricas ou transmembrana (integrais). Naturalmente que as proteínas também possuem características estruturais que as permitem interagir com a bicamada lipídica: algumas delas possuem regiões polares e apolares, sendo também anfipáticas. Inúmeras funções são desempenhadas pelas proteínas de membrana: elas comunicam célula e meio extracelular, servindo como poros e canais, controlam o transporte iônico, servem como transportadoras, realizam atividade enzimática e ainda podem ser antigênicas, elicitando respostas imunes. Os carboidratos, que são exclusivamente encontrados na monocamada externa de membranas plasmáticas, interagem ora com proteínas (glicoproteínas), ora com Bioquímica na Cozinha 66
- 67. lipídeos (glicolípides), formandouma estrutura denominada glicocálice. O glicocálice desempenha inúmeras funções e elas refletem, na verdade, funções desempenhadas por seus componentes. Por exemplo, a inibição do crescimento celular por contato depende de glicoproteínas do glicocálice. Se tais proteínas forem perdidas ou modificadas, como acontece em alguns tumores malignos, mesmo o glicocálice ainda existindo, esta função será comprometida. O glicocálice é importante na adesão e reconhecimento celular, na determinação de grupos sanguíneos, entre outras funções. Lipídeos Os lipídeos definem um conjunto de substâncias químicas que, ao contrário das outras classes de compostos orgânicos, não são caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em água. Os lipídeos se encontram distribuídos principalmente nas membranas celulares e nas células de gordura (adipócitos). A maioria dos lipídeos é derivada ou possui na sua estrutura ácidos graxos. Algumas substâncias classificadas entre os lipídeos possuem intensa atividade biológica; elas incluem algumas das vitaminas e hormônios. Embora os lipídeos sejam uma classe distinta de biomoléculas, eles geralmente ocorrem combinados como membros de outras classes de biomoléculas como: glicolipídeos, que contêm tanto carboidratos quanto grupos lipídicos, e lipoproteínas, que contêm tanto lipídeos como proteínas. Em tais biomoléculas, as distintas propriedades químicas e físicas de seus componentes estão combinadas para preencher funções biológicas especializadas. Ao contrário das demais biomoléculas, os lipídeos não são polímeros, isto é, não são repetições de uma unidade básica. Embora possam apresentar uma estrutura química relativamente simples, as funções dos lipídeos são complexas e diversas, atuando em muitas etapas cruciais do metabolismo e na definição das estruturas celulares. Os químicos podem separar os lipídeos de uma amostra biológica através de uma técnica conhecida como extração; um solvente orgânico é adicionado a uma solução aquosa da amostra e, com um auxílio de um funil de separação, obtém-se a fase orgânica rica em lipídeos. Com a evaporação do solvente orgânico obtém-se o lipídeo. É desta maneira que, em escala industrial, se obtém o óleo vegetal. Função Desempenham várias funções biológicas no organismo, entre elas: - Reserva de energia (1g de gordura = 9 kcal) em animais e sementes oleaginosas, sendo a principal forma de armazenamento os triacilgliceróis (triglicerídeos); - Armazenamento e transporte de combustível metabólico; - Componente estrutural das membranas biológicas; - São moléculas que podem funcionar como combustível alternativo à glicose, pois são os compostos bioquímicos mais calóricos e a geração de energia metabólica ocorre através da oxidação de ácidos graxos; - Oferecem isolamento térmico, elétrico e mecânico para proteção de células e órgãos e para todo o organismo (panículo adiposo sob a pele), o qual ajuda a dar a forma estética característica; - Dão origem a moléculas mensageiras, como hormônios. Bioquímica na Cozinha 67
- 68. - As gorduras(triacilgliceróis), devido à sua função de substâncias de reserva, são acumuladas principalmente no tecido adiposo, para ocasiões em que há alimentação insuficiente. A reserva sob a forma de gordura é muito favorável à célula por dois motivos: 1-as gorduras são insolúveis na água e, portanto não contribuem para a pressão osmótica dentro da célula; e 2- as gorduras são ricas em energia; na sua oxidação total. Utilização dos lipídeos São vários os usos dos lipídios: - Alimentação, como óleos de cozinha, margarina, manteiga, maionese; - Produtos manufaturados: sabões, resinas, cosméticos, lubrificantes. -Combustíveis alternativos, como é o caso do óleo vegetal transesterificado que corresponde a uma mistura de ácidos graxos vegetais tratados com etanol e ácido sulfúrico que substitui o óleo diesel, não sendo preciso nenhuma modificação do motor, além de ser muito menos poluente e isento de enxofre. Classificação dos lipídeos A hidrólise ácida dos triacilglicerídios leva aos correspondentes ácidos carboxílicos - conhecidos como ácidos graxos. Este é o grupo mais abundante de lipídeos nos seres vivos, e são compostos derivados dos ácidos carboxílicos. Este grupo é geralmente chamado de lipídeos saponificáveis, porque a reação destes com uma solução quente de hidróxido de sódio produz o sabão. Os ácidos graxos possuem um pKa da ordem de 4,8. Isto significa que, em uma solução onde o pH é 4,8, metade da concentração o ácido está ionizada; a um pH maior (7, por exemplo) praticamente todo o ácido encontra-se ionizado, formando um sal com o seu contra-íon; num pH menor (3, por exemplo) todo o ácido encontra-se protonado, torna-se uma molécula sem carga e sua solubilidade em água desaparece. A natureza do cátion (contra-íon) determina as propriedades do sal carboxílico formado. Em geral, sais com cátions divalentes (Ca 2+ ou Mg 2+) não são bem solúveis em água, ao contrário do formado com metais alcalinos (Na + , K + , etc.), que são bastante solúveis em água e em óleo - são conhecidos como sabão. É por este motivo que, em regiões onde a água é rica em metais alcalinos terrosos, é necessário se utilizar formulações especiais de sabão na hora de lavar a roupa. Os ácidos graxos também podem ser classificados como saturados ou insaturados, dependendo da ausência ou presença de ligações duplas carbono- carbono. Os insaturados (que contém tais ligações) são facilmente convertidos em saturados através da hidrogenação catalítica (este processo é chamado de redução). A presença de insaturação nas cadeias de ácido carboxílico dificulta a interação intermolecular, fazendo com que, em geral, estes se apresentem, à temperatura ambiente, no estado líquido; já os saturados, com uma maior facilidade de empacotamento intermolecular, são sólidos. Questões para discussão O que ocorre se adicionarmos HCl a um sabão? Como a margarida que é feita de óleos vegetais como milho ou soja pode ser sólida? Bioquímica na Cozinha 68
- 69. Ácidos graxos Os ácidos graxos são ácidos orgânicos, a maioria de cadeia alquil longa, com mais de 12 carbonos. Esta cadeia alquil pode ser saturada ou insaturada. Ácidos graxos saturados Não possuem duplas ligações. São geralmente sólidos à temperatura ambiente. Gorduras de origem animal são geralmente ricas em ácidos graxos saturados. Ácidos graxos insaturados Possuem uma ou mais duplas ligações e são mono ou poliinsaturados, São geralmente líquidos à temperatura ambiente. A dupla ligação, quando ocorre em um AG natural, é sempre do tipo "cis". Os óleos de origem vegetal são ricos em AG insaturados. Quando existe mais de uma dupla ligação, estas são sempre separadas por pelo menos 3 carbonos, nunca são adjacentes nem conjugadas. Ácidos Graxos Essenciais O homem é capaz de sintetizar muitos tipos de ácidos graxos, incluindo os saturados e os monoinsaturados Os AG poliinsaturados, no entanto, principalmente os das classes j -6 (mais conhecidos como Omega 6)- família do ácido linoleico - e j –3 (Omega 3) - família do ácido linolênico - devem ser obtidos da dieta, pois são sintetizados apenas por vegetais. Estes ácidos graxos participam como precursores de biomoléculas importantes como as prostaglandinas, derivadas do ácido linoleico e com inúmeras funções sobre contratibilidade de músculo liso e modulação de recepção de sinal hormonal. Triacilgliceróis – TAG Conhecidos como gorduras neutras, esta grande classe de lipídeos não contém grupos carregados. São ésteres do glicerol - 1,2,3-propanotriol. Estes ésteres possuem longas cadeias carbônicas ligadas ao glicerol (Figura 2), e a hidrólise ácida promove a formação dos ácidos graxos correspondentes e o álcool (glicerol). Figura 2 - Triacilglicerol TAG Bioquímica na Cozinha 69
- 70. Nos animais, osTAGs são lipídeos que servem, principalmente, para a estocagem de energia; os adipócitos são ricos em TAGs. É uma das mais eficientes formas de estocagem de energia, principalmente com TAGs saturados; cada ligação C- H é um sítio potencial para a reação de oxidação, um processo que libera muita energia. Os TAGs provindo de animais terrestres contêm uma maior quantidade de cadeias saturadas se comparados aos TAGs de animais aquáticos. Os TAGs podem ser chamados de gorduras ou óleos, dependendo do estado físico na temperatura ambiente: se forem sólidos, são gorduras, e líquidos são óleos. No organismo, tanto os óleos como as gorduras podem ser hidrolisados pelo auxílio de enzimas específicas, as lipases (tal como a fosfolipase A ou a lipase pancreática), que permitem a digestão destas substâncias. Os triacilgliceróis são lipídeos formados pela ligação de 3 moléculas de ácidos graxos com o glicerol, um triálcool de 3 carbonos, através de ligações do tipo éster São também chamados de "Gorduras Neutras", ou triglicerídeos Os ácidos graxos que participam da estrutura de um triacilglicerol são geralmente diferentes entre si. A principal função dos triacilgliceróis é a de reserva de energia, e são armazenados nas células do tecido adiposo, principalmente. São armazenados em uma forma desidratada quase pura, e fornecem por grama aproximadamente o dobro da energia fornecida por carboidratos. Existem ainda os mono e diacilgliceróis, derivados do glicerol com 1 ou 2 AG esterificados, respectivamente. Questão para discussão Por que os TAGs Poliisaturados são mais abundantes nos peixes, principalmente os de água fria? Fosfolipídeos Os fosfolipídeos (ou lipídeos polares) são ésteres do glicerofosfato - um derivado fosfórico do glicerol. O fosfato é um diéster fosfórico (figura 3). Figura 3 – Fosfolipídeo Os mais importantes são também derivados do glicerol - fosfoglicerídeos - o qual está ligado por uma ponte tipo fosfodiéster geralmente a uma base nitrogenada, Bioquímica na Cozinha 70
- 71. como por exemplo:Colina = Fosfatidilcolina, ou Lecitina; Serina = Fosfatidilserina; Etanolamina = Fosfatidiletanolamina Os fosfoglicerídeos desempenham importante função na estrutura e função das membranas biológicas, pois são claramente anfipáticos. Os fosfolipídios ocorrem em praticamente todos os seres vivos. São anfifílicos e sua função principal é de que se ordenam em bicamadas, formando vesículas. Estas estruturas são importantes para conter substâncias hidrossolúveis em um sistema aquoso - como no caso das membranas celulares. Esfingolipídeos A principal diferença entre os esfingolipídios e os fosfolipídios é o álcool no qual estes se baseiam: em vez do glicerol, eles são derivados de um amino álcool. Estes lipídeos contêm 3 componentes fundamentais: um grupo polar, um ácido graxo, e uma estrutura chamada base esfingóide - uma longa cadeia hidrocarbônica. É chamado de base devido à presença do grupo amino que, em solução aquosa, pode ser convertido para o respectivo íon amônio. A esfingosina foi o primeiro membro desta classe a ser descoberto e, juntamente com a di-hidroesfingosina, são os grupos mais abundantes desta classe nos mamíferos. A esfingomielina, encontrada em muitos animais, é um exemplo de esfingolipídio (Figura 4). Figura 4 - Esfingosina e esfingomielina Os vários tipos de esfingolipídios são classificados de acordo com o grupo que está conectado à base esfingóide. Se o grupo hidroxila estiver conectado a um açúcar, o composto é chamado de glicosfincolipídio. O grupo pode ser, também, um éster fosfórico, como a fosfocolina, na esfingomielina. Gangliosídios são glicosfingolipídios que contém o ácido N-acetilneurâmico (ácido siálico) ligado à cadeia oligossacarídica. Estas espécies são muito comuns no tecido cerebral. As principais características dos esfingolipídios estão descritas abaixo: São lipídeos importantes também na estrutura das membranas biológicas Formada por uma molécula de ácido graxo de cadeia longa, a esfingosina - um aminoálcool de cadeia longa - ou um de seus derivados, e uma cabeça polar alcoólica. Existem 3 subclasses de esfingolipídeos: As Esfingomielinas = Possuem a fosfocolina ou a fosfoetanolamina como cabeça polar alcoólica. Bioquímica na Cozinha 71
- 72. Os Cerebrosídeos= Não possuem fosfato, e sim, um açúcar simples como álcool polar - são glicoesfingolipídios, ou glicolipídios. Os Gângliosídeos = Possuem estrutura complexa, com cabeças polares muito grandes formadas por várias unidades de açúcar como, por exemplo, o ácido siálico. Colesterol O colesterol é um esteróide porque tem na sua composição química um sistema de quatro anéis cíclicos o ciclopentanoperidrofenantreno (figura 5). Figura 5 – Estrutura química do colesterol Colesterol é um componente abundante da membrana plasmática e ocorre em menor quantidade nas membranas das organelas intracelulares. Seu grupo polar OH dá a molécula um caráter anfifílico fraco ao passo que seu sistema de anéis fundidos dá a ele maior rigidez quando comparado com outros lipídeos de membrana. O colesterol é um composto vital para a maioria dos seres vivos. As principais características do colesterol são: É um lipídeo que não possui ácido graxo em sua estrutura . Atua como precursor na biossíntese dos esteróides biologicamente ativos, como os hormônios esteróides e os ácidos de sais biliares É popularmente chamado de gordura do sangue, não existe nos vegetais, apenas no organismo dos animais. O excesso de colesterol no sangue é um dos principais fatores de risco para o desenvolvimento de doenças arteriais coronarianas, principalmente o infarto agudo do miocárdio. Derivam do anel orgânico Ciclopentanoperidrofenantreno Esteróides Os esteróides são lipídeos derivados do colesterol – possuem na sua estrutura o ciclopentanoperidrofenantreno. Eles atuam, nos organismos, como hormônios e, nos humanos, são secretados pelas gônadas, córtex adrenal e pela placenta. Bioquímica na Cozinha 72
- 73. A testosterona éo hormônio sexual masculino, enquanto que o estradiol é o hormônio responsável por muitas das características femininas. Como características relevantes dos esteróides temos: Os esteróis - esteróides com função alcoólica - são a principal subclasse dos esteróides. Destes, o principal exemplo é o Colesterol. Lipoproteínas São associações entre proteínas e lipídeos encontradas na corrente sanguínea, e que tem como função transportar e regular o metabolismo dos lipídeos no plasma. A fração protéica das lipoproteínas denomina-se Apoproteína, e se divide em 5 classes principais - Apo A, B, C, D e E - e vária subclasses. A fração lipídica das lipoproteínas é muito variável, e permite a classificação das mesmas em 5 grupos, de acordo com suas densidades e mobilidade eletroforética: Quilomícron – É a lipoproteína menos densa, transportadora de triacilglicerol e colesterol exógenos na corrente sanguínea. VLDL – "Lipoproteína de Densidade Muito Baixa", transporta TAG endógeno. IDL – "Lipoproteína de Densidade Intermediária", é formada na transformação de VLDL em LDL. LDL – "Lipoproteína de Densidade Baixa", é a principal transportadora de colesterol; seus níveis aumentados no sangue aumentam o risco de infarto agudo do miocárdio HDL – "Lipoproteína de Densidade Alta"; atua retirando o colesterol da circulação. Seus níveis aumentados no sangue estão associados a uma diminuição do risco de infarto agudo do miocárdio. Prostaglandinas Estes lipídeos não desempenham funções estruturais, mas são importantes componentes em vários processos metabólicos e de comunicação intercelular. Um dos processos mais importantes controlados pelas prostaglandinas é a inflamação. Metabolismo de lipídeos Quando pensamos em alimentos gordurosos pensamos em: frituras de imersão como pastel, salgadinho de festa ou batata frita. massa folhada. carne gordurosa. doces como chocolate ou bolo coberto ou recheado com creme de leite. Essa classe de alimentos é muito popular tanto por serem saborosos quanto por terem uma fama de que engordam e fazem mal principalmente para o coração e sistema circulatório. Uma espécie molecular abundante nos alimentos considerados gordurosos são os lipídeos, e entre estes os triacilgliceróis, que representam 90% dos lipídeos da dieta, e o colesterol. Bioquímica na Cozinha 73
- 74. Uma vez queos triacilgliceróis e o colesterol são insolúveis em água, também são insolúveis no sangue e para que estes sejam absorvidos e circulem pela corrente sanguínea precisam unir-se a certas proteínas formando as chamadas lipoproteínas. Esse processo se dá da seguinte maneira: Absorção de TAG e Colesterol 1º- Após a ingestão de alimentos gordurosos os lipídeos sofrem a ação dos sais biliares no intestino formando micelas de sais biliares, triacilgliceróis e colesterol. Os sais biliares são moléculas anfifílicas, isto é, a sua estrutura contém uma porção que é solúvel em água e uma porção que é solúvel em óleo. Esse tipo de molécula quando misturada a uma molécula hidrofóbica proporciona a solubilização destas em meio aquoso, funcionam como um detergente. 2º - Uma vez formada essa micela (sal biliar-TAG- colesterol) a molécula lipídica fica acessível à ação das lípases hidrossolúveis presentes no intestino e ocorre a quebra dos triacilgliceróis liberando os ácidos graxos que se difundem para a mucosa intestinal. 3º - Na mucosa intestinal os ácidos graxos voltam a formar os triacilgliceróis e são incorporados com fosfolipídeos, colesterol e apolipoproteínas, formando uma lipoproteína chamada quilomícron (Figura 6). Figura 6 – Quilomícron 4º - Uma vez formados os quilomícron, essas lipoproteínas são absorvidas pelo sistema linfático e posteriormente são liberados na corrente sanguínea, por onde chegam ao tecido adiposo e musculatura esquelética onde são hidrolisados e liberam triacilgliceróis que são utilizados por esses tecidos para obtenção de energia. 5º - Nesse processo os quilomícron perdem seus TAGs e se reduzem a quilomícron ricos em colesterol que são capturados pelo fígado. A principal função dos quilomícron é entregar os triacilgliceróis provenientes da alimentação ao tecido adiposo e muscular esquelético e o colesterol,da dieta ao fígado. Bioquímica na Cozinha 74
- 75. Distribuição de Colesterole Triacilglicerol No fígado os lipídeos são metabolizados e é sintetizada a VLDL como veículo de transporte de lipídeos, estas também liberam TAG no tecido adiposo e musculatura esquelética, após a liberação dos TAGs os VLDL se transformam em IDL (lipoproteínas de densidade intermediária) que se transformam em LDL. LDL são ricas em colesterol e sua função é levar colesterol para os tecidos extra-hepáticos onde são usados para síntese de membrana celular. Nesses tecidos há receptores específicos para LDL que por endocitose internalizam o LDL que é degradado a aminoácidos, colesterol e ácidos graxos. Os receptores são então reconstituídos e voltam para a membrana. O aumento da concentração de colesterol intracelular inibe a síntese de receptores para LDL. A diminuição desses receptores previne um excesso de ingestão de colesterol pela célula, porém com a diminuição desses receptores aumenta a quantidade de LDL circulante. Por esse motivo deve-se evitar uma ingestão excessiva de colesterol, porque o excesso de colesterol da dieta permanece circulante na forma de LDL e esse aumento de LDL no sangue aumenta o risco de desenvolvimento de aterosclerose e por conseqüência aumenta o risco de infarto do coração e de acidente vascular encefálico AVE também chamado derrame cerebral. Por esse motivo o LDL é chamado de colesterol ruim. Em contrapartida temos uma outra importante lipoproteína, o HDL – lipoproteína de alta densidade. Ela tem uma função oposta à função do LDL: O HDL remove o colesterol dos tecidos. HDL é montado (construído) no plasma a partir de componentes obtidos diretamente da degradação de outras lipoproteínas. HDL circulante provavelmente adquire o colesterol extraindo-o das superfícies das membranas celulares. O HDL age como um lixeiro recolhendo os restos de lipoproteínas e “limpando” o colesterol das células. Isso explica porque o HDL é considerado o bom colesterol. Muitos são os fatores que contribuem para o aumento dos níveis de colesterol no sangue, dentre eles os fatores genéticos ou hereditários, a obesidade e atividade física reduzida. Na clínica médica chama-se “Colesterol Total” ao conjunto de todas essas lipoproteínas vistas acima. Alimentos e Colesterol Há alimentos que ajudam a reduzir as taxas de colesterol no sangue, assim como também existem os que devem ser evitados. Bioquímica na Cozinha 75
- 76. Alimentos ricos emcolesterol Alimentos que ajudam a reduzir o colesterol Bacon Vegetais folhosos Chantilly Couve-flor Ovas de peixes Bagaço da laranja Biscoitos amanteigados Ameixa preta Doces cremosos Mamão Peles de aves Amora Camarão Damasco Queijos amarelos Mandioca Carnes vermelhas "gordas" Azeite de oliva Gema de ovos Ervilha Sorvetes cremosos Pão integral Creme de leite Aveia Lagosta Pêra Vísceras Cenoura Pêssego Cereais integrais Feijão Cevada Figo Degradação de lipídeos Os lipídeos estão presentes tanto em alimentos de origem animal quanto de origem vegetal, isso porque essa é a forma mais “inteligente” que os seres vivos encontraram de armazenar energia, por serem hidrofóbicos os óleos e gorduras são secos e ocupam pouco espaço no organismo. No nosso organismo os lipídeos são a maior forma de reserva energética, todos os excedentes de nutrientes, sejam de origem protéica lipídica ou de carboidratos, são metabolizados e armazenados na forma de triacilgliceróis no tecido adiposo. A degradação dos Triacilgliceróis armazenados é iniciada pela ação de lípases presentes no tecido adiposo que hidrolisam o TAG a glicerol e ácidos graxos. (Figura 7) Figura 7 – Esquema da degradação dos triagliceróis Bioquímica na Cozinha 76
- 77. O glicerol vaipara o sangue e no fígado, por ação da glicerol quinase, é convertido a glicerol 3-fosfato e transformado em diidroxiacetona fosfato, um intermediário da glicólise ou da gliconeogênese. Os ácidos graxos liberados pelos adipócitos são transportados pelo sangue ligados à albumina e utilizado, principalmente pelo fígado e músculos, como fonte de energia. Os ácidos graxos para serem oxidados e produzirem energia primeiro precisam ser ativados por conversão a acil-CoA e depois são transportados para o interior da mitocôndria através de um sistema específico chamado carnitina-acil transferase. Uma vez dentro da mitocôndria, a acil-CoA é oxidada por uma via denominada -oxidação, também conhecida por ciclo de Lynen. Esta via consta de uma série cíclica de quatro reações, onde ao final a acil-CoA é encurtada de 2 carbonos, que são liberados na forma de acetil-CoA, que entra no ciclo de Krebs e é oxidado a CO2 . No final de cada volta desse ciclo são formados 1 FADH2, 1 NADH, 1 acetil-Coa e 1 acil-CoA com dois átomos de carbono a menos que o ácido graxo original. Balanço energético da oxidação completa de um ácido graxo. O número de voltas que cada ácido graxo dará no ciclo de Lynen para sua conversão total a acetil-CoA depende do número de átomos de carbono de cada molécula. Por exemplo, para a oxidação completa do ácido palmítico, que tem 16 átomos de carbono, são necessárias sete voltas no ciclo de Lynen, o que produz 8 acetil-CoA. Relembrando o apresentado no capítulo de açúcares, a oxidação de cada acetil-CoA no ciclo de Krebs origina 3 NADH, 1 FADH2 e 1 GTP. Pela fosforilação oxidativa, cada NADH forma 3 ATP e cada FADH2 forma 2 ATP. Sintetizando: Produtos do ciclo Produtos da oxidação de 8 Total ( ciclo de Lynen + ATP formados de Lynen acetil-CoA no ciclo de ciclo de Krebs) Krebs 8 Acetil-CoA 7 NADH 24 NADH 31 NADH 93 7 FADH2 8 FADH2 15 FADH2 30 8 GTP 8 GTP 8 131 ATP Desse total de 131 ATP formados deve-se descontar 2 que são utilizados na ativação do ácido graxo na formação da acil-CoA. Portanto o balanço final da oxidação do ácido palmítico são 129 ATP. Comparando-se a oxidação de um ácido graxo com a oxidação de um açúcar , por exemplo, a glicose onde a oxidação de cada molécula origina 36 ATP, pode-se entender porque a ingestão de alimentos gordurosos engordam mais que os açúcares. Bioquímica na Cozinha 77
- 78. ALIMENTOS ORGÂNICOS OUTRANSGÊNICOS? Na atualidade com as necessidades de produção de alimentos de forma mais eficiente, segura, barata que chegue ao consumidor na velocidade e com a qualidade necessária, porém sem agredir o meio ambiente levam a uma situação onde o mundo científico e o mundo natural se contrapõe. E essa diversidade nós encontramos claramente quando observamos essas duas novas tendências e que para muitos se confundem nas prateleiras ou noticiários da televisão – Orgânicos ou Transgênicos?. Alimentos orgânicos Como surgiram os alimentos chamados orgânicos? O sonho de cultivar e ter a própria horta, mais do que um passatempo tem se tornado uma questão de saúde para muitas pessoas. Crescentes denúncias de contaminação de verduras e legumes por agrotóxicos na mídia levam a população a ficar cada vez mais preocupada com a qualidade da salada do dia-a-dia. Lavar as verduras e deixá-las de molho em soluções com vinagre ou retirar a casca dos vegetais diminui, mas não elimina os resíduos, pois os agrotóxicos chamados "sistêmicos" possuem a capacidade de se instalarem no interior do vegetal, o que fará com que sejam ingeridos pelo consumidor. Além disso, o manuseio dos agrotóxicos pode ser feito sem proteção, arriscando a vida dos trabalhadores rurais. O baixo grau de escolaridade e a desinformação de trabalhadores rurais e agricultores podem levar a erros nas diluições dos agrotóxicos. Outro fator é o imediatismo do mercado, que pode causar desobediência aos prazos de carência. Esses fatos geraram a disseminação e comercialização de produtos chamados orgânicos, que são cultivados sem a presença de agrotóxicos ou fertilizantes químicos. Isso não significa que essas hortas orgânicas não utilizem nenhum aditivo para otimizar a produção. Uma plantação orgânica não só se baseia no uso de produtos naturais como ingredientes de caldas nutritivas e protetoras, minerais provenientes de rochas, fertilizantes orgânicos, extratos de plantas repelentes e inseticidas naturais, mas também em processos agroecológicos. E quando se referem a agroecologia, os produtores de hortas orgânicas defendem que o que importante na melhoria da fertilidade do solo e no controle de insetos e doenças é a compreensão do sistema e o modo de promover o equilíbrio ecológico do mesmo. Não existindo receitas prontas, e cada horta tendo as suas próprias soluções. Alimentos transgênicos Ao contrario dos alimentos orgânicos, que visam uma manutenção da natureza e equilíbrio biológico sem que o homem interfira nesse sistema, os alimentos transgênicos são produto de muita tecnologia, pesquisa e manipulação humana na produção de alimentos tanto de origem vegetal como animal. Os transgênicos resultam de experimentos da engenharia genética nos quais o material genético é cortado e colado de um organismo para outro, visando à obtenção de características específicas. Em programas tradicionais de cruzamentos, espécies diferentes não se cruzam entre si. Com essas técnicas transgênicas, materiais genéticos de espécies divergentes podem ser incorporados em uma outra espécie de modo eficaz. Bioquímica na Cozinha 78
- 79. O organismo transgênicoapresenta características impossíveis de serem obtidas por técnicas de cruzamento tradicionais. Por exemplo, genes produtores de insulina humana podem ser transfectados em bactérias Escherichia coli. Essa bactéria passa a produzir grandes quantidades de insulina humana que pode ser utilizada com fins medicinais. No campo dos alimentos, a alteração genética é feita para tornar plantas e animais mais resistentes e, com isso, aumentar a produtividade de plantações e criações. A utilização das técnicas transgênicas permite a alteração da bioquímica e do próprio balanço hormonal do organismo transgênico. Hoje muitos criadores de animais, por exemplo, dispõe de raças maiores e mais resistentes a doenças graças a essas técnicas. Na área agrícola um exemplo, mais popular nos Estados Unidos, são as plantações de milho, algodão e batata resistentes a insetos, conhecidas como “Bt”. A planta “Bt” tem no seu material genético uma parte do gene de uma bactéria de solo, Basillus thuringiensis (dai o nome Bt), que produz naturalmente uma toxina capaz de matar certos insetos, sem intoxicar animais e o homem, com isso as plantas “Bt”, se tornam resistentes aos insetos, diminuindo a quantidade de inseticida utilizado nas plantações. Outro exemplo é o arroz dourado, arroz no qual foram introduzidos dois genes para elevada produção da pró-vitamina A, importante para prevenir a cegueira noturna,doença comum devido a hipovitaminose A. Porém muita polêmica gira em torno desse assunto. Não temos a pretensão nesse curso de definir e rotular os alimentos transgênicos com bons ou maus. Abaixo segue uma lista de prós e contras aos alimentos geneticamente modificados. Pontos Positivos: Aumento da produção de alimentos; Melhoria do conteúdo nutricional, desenvolvimento de nutricênicos (alimentos que teriam fins terapêuticos); Maior resistência e durabilidade na estocagem e armazenamento. Pontos negativos ou que ainda não se tem uma resposta: Aumento das reações alérgicas; As plantas que não sofreram modificação genética podem ser eliminadas pelo processo de seleção natural, pois, as transgênicas possuem maior resistência às pragas e pesticidas; Aumento da resistência aos pesticidas e gerando maior consumo deste tipo de produto; Apesar de eliminar pragas prejudiciais à plantação, o cultivo de plantas transgênicas pode, também, matar populações benéficas como abelhas, minhocas e outros animais e espécies de plantas. Maiores informações ver Apêndice G. Refêrencias www.greenpeace.org.br/transgênicos Leite,M.(2001) Os genes da discórdia – Alimentos transgênicos no Brasil. Parceria Estratégica (10 de março): 174 – 185. Pesquero, JB.(2002) Animais Transgênicos. Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento (julho agosto):52 – 56. Bioquímica na Cozinha 79
- 80. CONSERVANTES A principal causa da deteriorização dos alimentos é causada pela presença de diferentes tipos de microorganismos (bactérias, fungos, etc). A deteriorização microbiana dos alimentos têm provocado perdas econômicas substanciáveis, tanto para os fabricantes (perda das matérias primas e dos produtos antes de sua comercialização, descrédito da marca, etc) como para distribuidores e consumidores (deterioração dos produtos depois da compra e antes do consumo). Calcula-se que mais de 20% dos alimentos produzidos no mundo se percam por ação de microorganismos. Por outro lado os alimentos modificados podem ser prejudiciais à saúde do consumidor. A toxina botulínica encontrada em conservas mal esterilizada ou embutidos é uma das substancias mais tóxica que conhecemos, chega a ser mil vezes mais tóxica que o cianureto. As alfatoxinas, substancias produzidas por certos fungos, são potentes agentes cancerígenos. Existem algumas razões poderosas para evitar a alteração dos alimentos. Os métodos físicos, como o cozimento, desidratação, irradiação e congelamento, podem se associar a métodos químicos que causem a morte dos microorganismos ou pelo menos evitem seu crescimento. Em muitos alimentos existem de forma natural substancias de caráter antimicrobiano. Muitas frutas contêm diferentes ácidos orgânicos, como ácido benzóico e o ácido cítrico. A relativa estabilidade dos iogurtes quando comparada ao leite se deve ao ácido lático produzido durante a sua fermentação. Os alhos, cebolas e outros temperos contêm potentes agentes antimicrobiano, ou percussores que quando misturados se transformam nestas substancias. As condições de uso dos conservantes estão regulamentadas em todos os países do mundo. Usualmente existem limites para a quantidade de cada conservante e da quantidade total de conservantes no alimento. Os conservantes alimentícios, nas concentrações autorizadas não matam em geral os microorganismos, eles apenas evitam sua proliferação. Portanto são úteis apenas em matérias prima de qualidade. Conservantes tradicionais Açúcar Os doces do tipo compotas de frutas e geléias são compostos de fruta e açúcar numa proporção, geralmente, de 1:1. Eles conservam-se muito bem durante longo período porque uma bactéria que entre neste ambiente de alta concentração de açúcar morre rapidamente por desidratação – a água do citoplasma passa muito rapidamente para o exterior da parede celular por osmose. Sal – Cloreto de sódio O processo de conservação por salga ou salmoura é utilizado para conservação de peixes (bacalhau), carnes de porco, carne bovina (carne seca) e vegetais (chucrute). Apesar da eficiente conserva microbiana, continua ocorrendo a degradação química, portanto os lipídeos oxidam-se – e a carne e o peixe podem ficar rançosos apesar de estarem na salga. O principio de conservação pelo sal é basicamente o mesmo que com o açúcar – as bactérias morrem por desidratação – como o meio externo contém alta concentração de sal (30%), a água do citoplasma passa rapidamente para o exterior da parede celular por osmose. Bioquímica na Cozinha
- 81. Ácido acético O ácido acético em forma de vinagre, que é essencialmente uma dissolução deste ácido em água é utilizado como conservante pelo menos desde 5000 anos. Como conservante ele é pouco eficaz, sendo eficiente apenas contra alguns mofos. A ação do ácido acético como conservante é garantido naqueles produtos em que a acidez ou o aroma típico são desejados ou característicos, como em salmouras ou alimentos curtidos. Suas aplicações não resultam em acidez desagradável e deve- se utilizar algum outro tratamento conjunto para estabilizar o produto, como por exemplo, pasteurização, ou a combinação do ácido acético com outros conservantes. Outros conservantes Ácido sórbico e sorbato O ácido sórbico é um ácido graxo insaturado, presente me alguns vegetais e fabricado quimicamente para uso como conservante alimentício. Possui a vantagem tecnológica de ser ativo em meios pouco ácidos e não ter praticamente sabor. Seu principal inconveniente é o preço alto em relação aos outros conservantes e que se perdem em parte quando submetidos à ebulição. São muito eficazes contra fungos e mofos, mas tem pouco resultado contra bactérias. O sorbato também é um ácido graxo e é utilizado em bebidas, em derivados de carne, queijos, azeitonas em conservas, doces de leite com frutas, manteiga, marmeladas e etc. Na industria de fabricação de vinho ele encontra aplicação como inibidor da fermentação secundária permitindo reduzir os níveis de sulfetos em contra partida, este composto não deve ser usado em produtos em cuja elaboração seja usada fermantação, porque inibe a ação das leveduras. Cada vez mais se usam nos alimentos sorbatos no lugar de outros conservantes mais tóxicos como, por exemplo, o ácido benzóico. Os sorbatos são os menos tóxicos de todos os conservantes, inclusive sal de cozinha e ácido acético (componente ativo do vinagre). Por isso seu uso é autorizado no mundo todo. No metabolismo se comporta como os demais ácidos graxos, é absorvido e utilizado como fonte de energia. Nitritos e Nitratos Os nitratos, particularmente o potássico (salitre), são utilizados para conservação de carnes desde a época romana. O efeito de curado, em que participa o sal e as especiarias é conseguir a conservação da carne evitando a alteração e melhorando a cor. A cor do curado se forma por uma reação química entre o pigmento da carne, a mioglobina, e o íon nitrito. Quando se adicionam nitratos, estes se transformam em parte em nitritos por ação de certos microorganismos, sendo o efeito final o mesmo se adicionasse um produto ou outro. O uso de nitratos e nitritos como aditivos apresenta inquestionavelmente certos riscos. O primeiro é o da toxicidade aguda. O nitrito é tóxico (2g podem causar a morte de uma pessoa), por ser capaz de se ligar à hemoglobina no sangue, de uma forma semelhante com o que faz com a mioglobina da carne, forma a metemoglobina, um composto que não é capaz de transportar o oxigênio. Esta intoxicação pode ser mortal, de fato se conhecem vários casos fatais por ingestão de embutidos com quantidades muito altas de nitritos produzidas por uma adição errada do aditivo com os outros ingredientes durante sua fabricação. Para se evitar esse tipo de erro, pode- se adicionar o nitrito misturado ao sal. Bioquímica na Cozinha
- 82. As crianças sãomais susceptíveis que os adultos a essa intoxicação, por sua menor quantidade de hemoglobina e nos casos de crianças muito pequenas (bebês) pela permanência no sangue durante certo tempo após o nascimento da forma fetal de hemoglobina, ainda mais sensível ao efeito dos nitritos. (Ver mais informações no apêndice H). Ácido Benzóico O ácido benzóico é um conservante mais usado em todo o mundo. Na natureza pode ser encontrado em plantas como canela e outros vegetais. O ácido benzóico é especialmente eficaz em alimentos ácidos, é um conservante barato, eficiente contra fungos, mofo e menos eficiente contra bactérias. Alguns inconvenientes são que ele tem um certo sabor adstringente pouco agradável e sua toxicidade, que mesmo sendo baixa ainda é maior que de outros conservantes. Podem ser utilizados em bebidas, sucos para uso industrial, alguns produtos lácteos, em alguns vegetais em conserva, em marmelada, crustáceos congelados ou “frescos”, margarina e etc. A tendência mundial é utilizar cada vez menos esse tipo de conservante e substituí-lo por outros de sabor neutro e menos tóxico, como por exemplo, os sorbatos. É importante dizer que o ácido benzóico não tem efeito acumulativo nem é mutagênico ou carcinogênico. Ésteres do ácido para-hidroxi-benzóico Os ésteres do ácido para-hidroxi-benzóico e seus derivados sódicos, denominados em geral parabenos, são compostos sintéticos especialmente úteis contra mofos, fungos, e menos contra bactérias. Sua principal vantagem é que são ativos em meios neutros, enquanto os outros são ativos em meio ácido. Uma desvantagem é que dependendo da dose utilizada podem proporcionar aos alimentos um cheiro ou sabor fenólico. Eles são utilizados especialmente para conservar derivados de carne, vegetais em conserva, etc. Desde a década de 50 são realizados muitos estudos a respeito da possível toxicidade, e demonstraram que são pouco tóxicos, menos que o ácido benzóico. São absorvidos rapidamente no intestino, eliminando-se também rapidamente na urina, sem que se acumule no organismo. Algumas pessoas alérgicas a aspirina podem ser sensíveis a esses aditivos. Sulfitos O anidrido sulfuroso é um gás, comercializado na forma líquida sob pressão. É um aditivo auto limitado em seu uso, no sentido que acima de certas doses altera as características gustativas do produto. É especialmente eficiente em meios ácidos, inibindo bactérias e mofos, e em menor grau, leveduras. Age destruindo a tiamina (vitamina B1), por isso não se deve usar nos alimentos que tenham uma proporção significativa na dieta, como no caso da carne. Os anidridos sulfurosos e os sulfitos são muito utilizados para a conservação dos sucos de uvas, molhos e vinhos, assim como para conservar sidra e vinagre. Também se utiliza para conservar os produtos derivados de frutas que serão utilizados por outras industrias. Além de sua ação contra os microorganismos os sulfitos atuam como antioxidante, inibindo especialmente as reações de escurecimento produzidas por certas enzimas em vegetais e crustáceos. Com essa finalidade se autoriza o uso em vegetais em conserva, azeitonas, e frutos do mar como lulas e polvos. Também se utiliza como antioxidantes em sucos e cervejas. Bioquímica na Cozinha
- 83. No organismo ossulfetos ingeridos com os alimentos são transformados em sulfato por uma enzima presente nos rins, fígado e coração, que é responsável pela eliminação do sulfeto produzido no próprio organismo durante o metabolismo dos aminoácidos que contêm enxofre. Os sulfetos podem causar reações cutâneas ou diarréia em pessoas com o suco gástrico pouco ácido. Os sulfetos não apresentam efeito teratogênico nem cancerígenos e não apresenta risco à maioria das pessoas, nas quantidades presentes nos alimentos. Devido aos efeitos nocivos dos anidridos sulfurosos e sulfetos para algumas pessoas, especialmente pessoas asmáticas, têm sido estudada sua substituição por outros conservantes, porém parece improvável que isso ocorra no caso de sua aplicação na indústria de vinho, especialmente devido a suas ações antioxidantes. Nisina A Nisina é uma proteína com ação antibiótica produzida por um organismo inofensivo presente no leite fresco. São eficazes contra alguns tipos de bactérias e são utilizados em quase todo mundo como conservantes de queijos industrializados especialmente os fundidos. No possuem aplicações médicas como antibiótico, por isso é apenas utilizado como tecnologia alimentícia. Pode estar presente naturalmente em alguns queijos, produtos lácteos fermentados, produzido pela sua flora de maturação e também pela própria flora intestinal humana. Toda a nisina ingerida é destruída rapidamente durante a digestão e seus aminoácidos são metabolizados normalmente, praticamente não apresenta toxicidade ou poder alergênico. Pimaricina A pimaricina também conhecida como natamicina é um antibiótico útil na proteção externa de certos alimentos contra o ataque de mofos. Sua utilização não está autorizada na Comunidade Européia, mas está autorizada em alguns países sob forma transitória. Ela é utilizada em queijos secos e semi-secos, salsichões e presunto cru (Japonês). A pimaricina é utilizada na medicina contra cândida. Ácido Propiônico O ácido propiônico é um ácido graxo de cadeia curta, e seus sais, são usados como conservantes alimentares desde a década de 40, especialmente em padarias. É o mais eficiente conservante contra mofos, mas é muito pouco eficaz contra bactéria e leveduras, com algumas exceções. São utilizados como sal e os ácidos tem um forte cheiro. São muito baratos, e são os mais utilizados na fabricação de pão, só com essa aplicação é o segundo conservante mais utilizado no mundo depois do sal de cozinha. A ação inibidora dos propionatos se baseia na ação do ácido propiônico que é formado a partir dos seus sais em condições levemente ácidas (pH 5,5 a 6,5). Uma vez protonado, o ácido propiônico penetra facilmente na parede celular de fungos e bactérias. Uma vez dentro da célula ele atua como um potente inibidor de várias enzimas do metabolismo de carboidratos. Dessa maneira inibe o crescimento dos microorganismos. Muitas vezes esse produto é utilizado para impregnar exteriormente certos tipos de queijos como “emmental” para impedir o inchamento. Alguns queijos tem naturalmente certas quantidades de ácido propiônico, substancia que contribui de forma importante no seu aroma característico. Também se utiliza como conservante em queijos fundidos. Os ácidos propiônicos provenientes dos alimentos são absorvidos no intestino e digeridos como os demais ácidos graxos. Bioquímica na Cozinha
- 84. Anidrido carbônico O anidrido carbônico é produzido pela respiração de todos os seres vivos. Em processos de fabricação de alimentos, esse gás se produz na fermentação do pão, na fermentação do vinho, cervejas e sidras, e é em geral o gás responsável pela formação de bolhas nessas bebidas. O anidrido carbônico é pouco eficaz como conservante atuando como um complemento, seus efeitos são muito mais conferir um sabor mais ácido e a característica borbulhante de certas bebidas. Pode atuar também como antioxidante ao capturar o oxigênio. Pode ser utilizado no envase de carne e queijo em atmosfera controlada e também para produzir bebidas gaseificadas refrescantes. O anidrido carbônico se mantido em certos lugares fechados, pode ser prejudicial à saúde (mais de 3%) e mortal (30 a 60%), mas a quantidade presente nos alimentos é sem dúvidas inofensiva. Cloro É utilizado como desinfetante de equipamentos e água utilizada tanto na limpeza como na preparação dos alimentos e bebidas. Na sua forma pura é extremamente venenoso, numa concentração de 60 mg/m3 de ar pode matar um adulto em 15 minutos, tendo sido utilizado como arma química em guerras. Seu uso essencial é para garantir a qualidade da água potável, e se dissolvido nas quantidades adequadas não causa problemas para a saúde. Questão para discussão Sugira o melhor ou os melhores conservantes para os alimentos abaixo e cite: A) Qual é a sua estrutura química B) Qual ou quais são as principais restrições de uso. o Maionese o Pepino em conserva o Refrigerante o Pão de forma o Pêssego em calda o Margarina o Salsicha o Bacon o Vinho o Queijos Referências www.pasqualinonet.com.ar/conservantes.htm Bioquímica na Cozinha
- 85. O Paladar -uma mistura de sabor e aroma Experimento para avaliação sensorial Materiais: 4 papinhas distintas Procedimento: Experimentar de olhos vendados as papinhas, 2 sentindo cheiro e 2 com o nariz tampado (oferecer neste caso uma das duas papinhas anteriores). Questões para discussão 1) Quantos e quais são os nossos sentidos? 2) Quantos e quais sentidos utilizamos para comer? E para perceber o gosto da comida? Texto para leitura - A gustação Em menos de um segundo somos capazes de detectar, no ar, a presença de substâncias em concentrações tão baixas que nenhuma máquina construída pelo homem detectaria. O olfato é o mais antigo - e um dos mais intrigantes - sentidos desenvolvidos pelo homem. Os sentidos gustativo e olfativo são chamados sentidos químicos, porque seus receptores são excitados por estimulantes químicos. Os receptores gustativos são excitados por substâncias químicas existentes nos alimentos, enquanto que os receptores olfativos são excitados por substâncias químicas do ar. Esses sentidos trabalham conjuntamente na percepção dos sabores. O centro do olfato e do gosto no cérebro combina a informação sensorial da língua e do nariz. O receptor sensorial do paladar é a papila gustativa. É constituída por células epiteliais localizadas em torno de um poro central na membrana mucosa basal da língua. Na superfície de cada uma das células gustativas observam-se prolongamentos finos como pêlos, projetando-se em direção da cavidade bucal; são chamados microvilosidades. Essas estruturas fornecem a superfície receptora para o paladar. Observa-se entre as células gustativas de uma papila uma rede com duas ou três fibras nervosas gustativas, as quais são estimuladas pelas próprias células gustativas. Para que se possa sentir o gosto de uma substância, ela deve primeiramente ser dissolvida no líquido bucal e difundida através do poro gustativo em torno das microvilosidades. Portanto substâncias altamente solúveis e difusíveis, como sais ou outros compostos que têm moléculas pequenas, geralmente fornecem graus gustativos mais altos do que substâncias pouco solúveis difusíveis, como proteínas e outras que possuam moléculas maiores. A gustação é primariamente uma função da língua, embora regiões da faringe, palato e epiglote tenham alguma sensibilidade. Os aromas da comida passam pela faringe, onde podem ser detectados pelos receptores olfativos. Até os últimos anos acreditava-se que existiam quatro tipos inteiramente diferentes de papila gustativa, cada qual detectando uma das sensações gustativas primárias particular. Sabe-se agora que todas as papilas gustativas possuem alguns graus de sensibilidade para cada uma das sensações gustativas primárias. Entretanto, Bioquímica na Cozinha
- 86. cada papila normalmentetem maior grau de sensibilidade para uma ou duas das sensações gustativas. O cérebro detecta o tipo de gosto pela relação (razão) de estimulação entre as diferentes papilas gustativas. Questões para discussão 1) Se colocamos muito sal em uma refeição, ao degustarmos esse alimento, conseguiremos sentir o sabor da comida, ou sentiremos o gosto do sal? Por que? 2) Porque dizemos que quando uma comida está sem gosto, ela está sem sal? 3) Quantos sabores somos capazes de distinguir? E quantos odores? Existem cerca de 50 milhões de células receptoras em cada uma das duas cavidades nasais. O ser humano é capaz de distinguir mais de 10.000 espécies químicas diferentes, baseado apenas em sua estrutura molecular. Uma comparação das estruturas das moléculas com seus odores revela algumas similaridades: por exemplo, substâncias com odor de peixes geralmente contém um átomo de nitrogênio ligado a 3 átomos, com um par eletrônico não-ligante: são aminas primárias, secundárias ou terciárias, tal como dietilamina, H3C-NH-CH3 e etilamina, H2N-CH2CH3. A indústria alimentícia tem particular interesse em substâncias odorantes. Os grupos mais utilizados comercialmente são os ésteres e as gama e delta lactonas. Como percebemos os aromas e cheiros está no Apêndice I. Bioquímica na Cozinha
- 87. Questões comentadas paradiscussão 1) Qual a importância do olfato no paladar? Muito do que chamamos gosto é, na verdade, olfato, pois os alimentos, ao penetrarem na boca, liberam odores que se espalham pelo nariz. Normalmente, a pessoa que está resfriada afirma não sentir gosto, mas, ao testar suas quatro sensações gustativas primárias, verifica-se que estão normais. As sensações olfativas funcionam ao lado das sensações gustativas, auxiliando no controle do apetite e da quantidade de alimentos que são ingeridos. 2) Por que as comidas possuem sabores diferentes? Cada comida ativa uma diferente combinação de sabores básicos, ajudando a torná-la única. Muitas comidas têm um sabor distinto como resultado da soma de seu gosto e cheiro, percebidos simultaneamente. Além disso, outras modalidades sensoriais também contribuem com a experiência gustativa, como a textura e a temperatura dos alimentos. A sensação de dor também é essencial para sentirmos o sabor picante e estimulante das comidas apimentadas. 3) Já enfatizamos em muitos aspectos a importância do colágeno, uma proteína, na carne. E qual seria o papel das gorduras, sabendo-se que as gorduras animais são sólidas na carne crua, mas derretem durante o cozimento? Podemos introduzir aqui o conceito de sabor na culinária, o que nos levará a conhecer o papel das gorduras no cozimento da carne. Afinal as carnes são compostas de muitas moléculas grandes (as proteínas) e não possuem cheiro nem gosto apetitoso antes de serem levadas a um processo de cocção. Nosso olfato tem um papel muito importante durante a degustação de um alimento, pois cada vez que respiramos, parte do ar (respirado) sobe do fundo da boca para as passagens nasais e é sentido pelas células olfatórias, resultando na sensação de sabor. Entretanto, somos restringidos a sentir o cheiro somente de moléculas pequenas, pois a molécula constituída de muitos átomos (portanto mais volumosa) não consegue ser carregada pelo ar em quantidade suficiente para ser detectada pelas células olfatórias. 4) Então, qual seria o papel das gorduras presentes na carne, moléculas bem menores que as proteínas, durante a cocção? Se o sabor é proveniente de moléculas pequenas, tais moléculas na carne são as gorduras. Não são as carnes que apresentam maior teor de gordura que mais atiçam nosso olfato? 5) Por que o gosto se atenua quando comemos? Percebe-se menos o gosto de um prato ou de uma bebida após tê-los consumido em abundância? Esclareçamos as idéias compreendendo primeiro que o termo fadiga tem várias acepções. A primeira é uma modificação do estado fisiológico dos músculos, que só ocorre nos casos muito raros em que comemos produtos duros ou ásperos. Uma segunda fadiga corresponde a uma incapacidade progressiva do sistema nervoso em analisar os sinais que lhe chegam. É a fadiga mental das tarefas psicomotoras. Em terceiro lugar, chama-se igualmente fadiga o enfraquecimento do interesse que dedicamos àquilo que fazemos, porque nossa atividade é monótona ou porque a julgamos difícil demais. Enfim, o cansaço pode ser um enfraquecimento de uma sensação em razão da exposição a um estímulo constante: não sentimos mais o cheiro de mofo de um quarto alguns minutos depois de termos entrado nele. Este fenômeno é uma adaptação inevitável. 6) Por que temos preferência por certos tipos de alimentos em determinados momentos? Por exemplo, quando sentimos vontade de saborear um doce após uma Bioquímica na Cozinha
- 88. refeição salgada? As sensações gustativas obviamente auxiliam na regulação da dieta. Por exemplo, o sabor doce é normalmente agradável, o que faz com que um animal procure preferentemente alimentos doces. Por outro lado, o gosto amargo é geralmente desagradável, fazendo com que os alimentos amargos, que geralmente são venenosos, sejam rejeitados. O gosto ácido é muitas vezes desagradável, o mesmo ocorrendo com o sabor salgado. O prazer sentido com os diferentes tipos de gosto é determinado normalmente pelo estado de nutrição momentâneo do organismo. Se uma pessoa está há muito sem ingerir sal, por motivos ainda não conhecidos, a sensação salgada torna-se extremamente agradável. Caso a pessoa tenha ingerido sal em excesso, o sabor salgado ser-lhe-á bastante desagradável. O mesmo acontece com o gosto ácido e, em menor extensão, com o sabor doce. Dessa forma, a qualidade da dieta é automaticamente modificada de acordo com as necessidades do organismo. Isto é, a carência de um determinado tipo de nutriente geralmente intensifica uma ou mais sensações gustativas e faz com que a pessoa procure alimentos que possuam o gosto característico do alimento de que carece. Curiosidades As células do paladar e do olfato são as únicas do sistema nervoso que são substituídas quando velhas ou danificadas. Existem várias doenças associadas ao paladar e olfato, tal como a anosmia, que caracteriza-se pela perda completa do olfato, ou a ageusia, que corresponde à perda total do paladar. As maiores causas são infecções no trato nasal, distúrbios hormonais ou problemas com os dentes. Existem basicamente três sistemas de quimiossensores no nariz e na boca. O primeiro, do olfato, confere a habilidade de identificar odores. O segundo, do paladar, detecta o sabor, tal como doce, amargo e azedo. E, finalmente, existe um tipo especial de células quimiossenssoras, localizadas na superfície do olho, gartanta, boca e nariz, que detectam a presença de substâncias irritantes, tais como amônia, mentol e pimenta. Questões para discussão 1) Qual a diferença entre tempero e aroma? 2) Assinale na tabela abaixo a que se refere cada um dos alimentos (tempero ou aroma) Alimentos Tempero Aroma Alimentos Tempero Aroma canela orégano gergelim cebolinha anis louro agrião pimenta rabanete açúcar hortelã mel alecrim cravo manjericão alcaparras mostarda azeitonas cebola noz-moscada salsa gengibre Bioquímica na Cozinha
- 89. Curiosidades sobre ostemperos O PODER DA ALICINA Depois de inúmeras análises químicas, os cientistas chegaram à conclusão de que a grande riqueza do alho se encontra nos seus componentes - mais de trinta já foram isolados -, especialmente nos derivados de enxofre (sulfatados). Entre eles, o mais importante é, sem dúvida, a alicina (di-propenyl tiosulfinato), responsável pela maioria das propriedades farmacológicas da planta. Na verdade, a alicina, um líquido de coloração amarelada, só aparece de fato quando o alho é mastigado ou cortado, rompendo-se as células do bulbo. E é também a alicina a responsável pelo forte odor característico da planta. Experiências comprovam que a alicina é um antimicrobiano poderoso. Atua, por exemplo, na morte de bactérias gram-negativas, causadoras de infecções e furunculoses. Funciona também como agente antiviral, combatendo, entre outros o vírus da gripe. Na China, estuda-se há mais ou menos três anos o efeito do extrato injetável do dialil sulfeto, outro dos componentes do alho, contra alguns tipos de vírus causadores de herpes, muitas vezes presentes em transplantados, devido à queda do sistema imunológico. Embora a ciência não saiba precisar com exatidão como funcionam os compostos sulfurados, os pesquisadores acreditam que eles atuem diretamente no núcleo dos vírus, impedindo sua proliferação. Dessa mesma maneira, a alicina agiria contra bactérias e fungos como a "Candida albicans", responsável pela candidíase ou sapinho. Outros estudos apontam nos derivados do enxofre um efeito diferente, mas igualmente benéfico: o fortalecimento do sistema imunológico, com o aumento do número de linfócitos T, uma das mais combativas células de defesa do sangue. Dessa forma, a proliferação dos microorganismos também ficaria prejudicada. Depois de assimilado pelo aparelho digestivo, o óleo de alho torna-se volátil e é conduzido pelo sangue aos pulmões. Nessa região, as substâncias sulfatadas, em especial a alicina, destroem os microrganismos e ajudam a desobstruir as vias aéreas superiores enquanto fluidificam as secreções pulmonares, auxiliando na expectoração. Aí está o porquê do poder do popular chá de alho contra gripes e resfriados. Valor Nutricional Em 100g de alho cru (três cabeças) você encontra: Vitamina B1 224 mcg Carboidratos 29,3 g Vitamina B2 74 mcg Proteínas 5,3 g Vitamina B5 0,29 mcg Fósforo 134 mg Vitamina C 14 mg Ferro 1,04 mg Calorias 134 cal Fonte - Análise de Composição dos Alimentos, de Guilherme Franco, 1982. PIMENTA Uma experiência foi realizada com voluntários para analisar o efeito da pimenta no estômago. Os voluntários receberam refeições neutras (bife com fritas), o mesmo prato temperado com aspirina em outro dia e também deram-lhes alimentos mexicanos com tanta pimenta quanto era humanamente suportável. Então realizaram a endoscopia nestes pacientes, revelando que a aspirina atacava efetivamente a parede estomacal, mas que a pimenta não tinha ação corrosiva visível. O principal componente picante da pimenta é a capsaicina. Logicamente foi essa substância o Bioquímica na Cozinha
- 90. primeiro alvo dosestudos. A capsaicina não teve nenhum efeito visível, não mais do que a pimenta moída e depositada diretamente no intestino, por meio de um canudo. Em compensação, o molho tabasco, depositado diretamente no interior do estômago, provoca uma inflamação da parede. Por quê? Porque ele contém ácido acético numa concentração duas vezes superior à concentração no vinagre normal. Assim, as pimentas, se por um lado excitam as fibras nervosas da dor, na boca principalmente, por outro não têm ação corrosiva real. Elas estimulam a salivação, ativam o trânsito intestinal, provocam sensações de ardor anal e dão uma sensação de bem-estar após a refeição. Por quê? Talvez porque estimulem a liberação de substâncias opióides endógenas, parentes da morfina, em razão de sua ação sobre o sistema nervoso da dor. Referências http://www.afh.bio.br/sentidos/Sentidos9.asp http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/exemplar16.html This, H. "Um cientista na cozinha" Ed. Ática, 4a edição, 2003 Folha de São Paulo, Suplemento Especial Folha Equilíbrio, 2 de setembro de 2004, p.6-9 Bioquímica na Cozinha
- 91. Chocolate “As mulheres adoram chocolate, principalmente na TPM”. (ditado popular) Hoje quando falamos em chocolate, logo vem à mente alguma deliciosa sobremesa ou mesmo um bombom de chocolate, além de uma agradável sensação de bem-estar. No entanto, inicialmente, o chocolate era consumido apenas pelas elites locais como uma bebida amarga e com espuma espessa, misturada com fubá e canela. O termo chocolate deriva de uma palavra asteca xocolat, que significa “água amarga”. Além destes consumidores de chocolate desfrutarem da sensação de bem estar, também o consideravam como afrodisíaco, e, por isso, na civilização maia (México, 200 a 900 d. C.) foi proibido de ser utilizado pelas mulheres. Quando foi levado da América Equatorial à Europa, a fama de afrodisíaco o acompanhou e este, passou a ser consumido por ambos os sexos. Após ser introduzido na Europa, houve mudanças nas suas receitas, adequando-o ao paladar europeu (por exemplo, com a adição de açúcar). Os diferentes tipos de chocolate, os quais conhecemos hoje, tiveram sua origem neste período. Em 1847, confeiteiros Quakers*, J. S. Fry & Sons, da cidade de Bristol (Inglaterra), introduziram o chocolate na forma sólida, o qual era produzido pressionando o chocolate fundido, de forma a espremer a manteiga de cacau nele contida, obtendo-se um chocolate liso com sabor forte e característico. Em 1876, o químico suíço Henry Nestlé introduziu o chocolate ao leite, adicionando-se leite condensado ao chocolate e obtendo-se um produto de sabor mais suave. Isso potencializou o mercado de chocolates também para as crianças. Outros confeiteiros Quakers – Cadburys, Rowntrees e Hersheys – entraram no negócio de chocolates e estabeleceram, então, grandes “impérios” do chocolate no Reino Unido e nos Estados Unidos. Hoje sabemos que o chocolate não é afrodisíaco, mas apresenta três substâncias que podem afetar o cérebro proporcionando uma sensação de bem-estar, são elas: a cafeína, a feniletilamina (PEA) e a teobromina (substância análoga à cafeína). A química da cafeína será descrita posteriormente. Abaixo será descrito, em seções, como o chocolate é produzido, sua composição química e seu valor nutricional, porque ele fica branco e seus efeitos no cérebro. Curiosidade Quakers são membros de uma seita protestante fundada no século XVII por George Fox, os quais crêem na direção do Espírito Santo, não admitem sacramentos, não prestam juramentos, não pegam em armas e nem admitem hierarquia eclesiástica. Como é produzido o chocolate? A produção de chocolate apresenta diferentes estágios (Figura 1). Primeiramente, as vagens do cacau são coletadas de sua árvore, que cresce melhor em regiões de clima quente e úmido. Após as vagens do cacau serem coletadas, as sementes são removidas e deixadas ao sol para fermentar. Esta exposição aos raios solares as torna marrons e converte parte do açúcar em álcool, o qual depois é convertido em ácido acético, popularmente conhecido por vinagre (Figura 2). O ácido acético produzido mata os brotos e neste processo ocorre a liberação de outras moléculas responsáveis pelo seu sabor. Bioquímica na Cozinha
- 92. Coleta de sementesde cacau Remoção das sementes das vagens Coloca-las ao sol para fermentar Tosta-las Moê-las Chocolate Figura 1 - Esquema de produção de chocolate. H O H C C OH H Figura 2 - ácido acético (vinagre). A feniletilamina forma-se durante esse processo. As sementes são então tostadas de forma a remover a maior parte do ácido acético, e a seguir moídas, o que provoca a fusão da manteiga de cacau. Curiosidade O Brasil é um dos maiores exportadores e ocupa o quinto lugar entre os maiores produtores de chocolate no mundo, com 339 mil toneladas produzidas em 2003. Composição química e o valor nutricional do chocolate Tabela 1 - Rótulos com a composição e os valores nutricionais de alguns produtos à base de chocolate Chocolate Chocolate Chocolate Chocolate Produtos Nestlé em pó solúvel meio amargo Suflair Suflair Branco (100g de cada Quantidad % Quantidad Quantidad produto) Quantidade % VD e VD e % VD e % VD Valor calórico 333,5 kcal 13% 501 kcal 20% 546 kcal 22% 572 kcal 23% Carboidratos 60 g 17% 60,1 g 17% 61 g 17% 52,2 g 14,5% Proteínas 13,3 g 27% 6,7 g 13% 6,1 g 12% 8,1 g 16% Gorduras totais 5,3 g 5% 26,7 g 25% 30,8 g 29% 36,7 g 35% Gorduras saturadas 3,3 g 13% 15 g 60% - - - - Colesterol 0g 0% 16,7 mg 3% - - - - Fibra alimentar total 13,3 g 47% 6,7 g 23% 2g 7% 2g 7% Cálcio 73,3 mg 7% 66,8 mg 7% - - - - Ferro 9 mg 67% 3,7 mg 27% - - - - Sódio 0g 0% 0g 0% - - - - VD: Valores Diários de referência com base em uma dieta de 2500 kcal. Bioquímica na Cozinha
- 93. Questões para discussão 1)Com base nas informações acima, responda se as afirmações abaixo são verdadeiras ou falsas: ( ) O chocolate meio amargo é menos calórico que o chocolate ao leite porque contém menos açúcar. Já o chocolate branco é o mais calórico de todos, já que possui a maior quantidade de “gordura”. ( ) O chocolate é uma fonte rica de proteínas. ( ) O chocolate pode ser considerado um alimento “completo”. Por que o chocolate fica branco quando colocamos um pedaço na geladeira? Toda a gordura do chocolate, também chamada manteiga de cacau, é formada tanto por gordura saturada (cerca de 60%) quanto por gordura insaturada. E de acordo com o tipo de insaturação presente na gordura, esta pode apresentar diferentes pontos de fusão. Com isso, dependendo do tipo de manteiga de cacau utilizada, ou seja, dependendo da mistura de gorduras constituinte, a manteiga de cacau poderá apresentar diferentes pontos de fusão, o que conseqüentemente influencia na qualidade do chocolate. Agora, lembre daquela vez que você guardou um pedaço de chocolate na geladeira. Tempos depois você percebeu que ele ficou coberto por uma camada esbranquiçada, que dava a impressão de que ele tivesse estragado. No entanto, esta camada branca que “apareceu” sobre o chocolate não é nenhum tipo de mofo, mas apenas uma das possíveis formas sólidas da manteiga de cacau, que é perfeitamente comestível, ou seja, pelo menos um tipo de gordura presente foi solidificada. Efeitos do chocolate no cérebro A substância encontrada no chocolate que com mais probabilidade pode explicar a sensação de bem estar provocada por ele é a PEA, que está presente em quantidade de até 700 mg / 100 g de chocolate. A PEA pura é um líquido oleoso com odor de peixe e pode ser produzido em laboratório a partir de amônia. Quando a PEA é injetada na corrente sanguínea, a glicemia aumenta, provocando um aumento da pressão sanguínea. Juntos, esses efeitos resultam numa sensação de bem estar e de maior atenção. Além disso, a PEA pode acionar a liberação de dopamina, que é uma substância química que no cérebro causa a sensação de felicidade. Embora já se tenham informações a respeito do sucesso do chocolate entre as pessoas, este assunto ainda permanece com pontos obscuros. Estudo publicado na Nature em 1996 indicou a presença de uma substância existente no chocolate que gera efeitos no cérebro similares àqueles provocados pelo uso de maconha. E esse fato, possivelmente, também poderia estar associado ao bem estar gerado pela ingestão de chocolate. Bioquímica na Cozinha
- 94. Cafeína “Vou tomar um cafezinho para passar o sono”. Quem nunca ouviu uma frase semelhante a essa? Todos nós crescemos ouvindo alguém dizer que o café “tirava” o sono; ora como precaução para que não o tomássemos à noite (senão não íamos dormir), ora como uma sugestão para enfrentar uma noite prolongada de estudos. Qual a origem do café? O café tem sua origem histórica na Etiópia, onde foi descoberto por volta de 700 aC. Foi descoberto após ser observado que as ovelhas que comiam do fruto desta planta não conseguiam dormir à noite. Na Arábia o café foi introduzido no século XIV, onde era usado como alimento, remédio e na fabricação de vinho. Além disso, o nome café deriva do termo árabe empregado para designar sua planta, kaweh. Tempo depois, o café foi introduzido na Turquia e Itália e, somente no século XVIII o café foi levado à América, sendo plantado, primeiramente, em Porto Rico em 1736. Tamanho foi seu sucesso, que se tornou o principal produto de exportação daquele país onde, aliás, continua sendo até hoje. No Brasil, a história do café é semelhante à em Porto Rico, no entanto o Brasil é o maior exportador de café do mundo com 17 mil toneladas produzidas por ano (dados de 2000). Curiosidade: Você sabia que em homenagem ao café e ao seu sucesso surgiu o termo “café da manhã”? Por que o café “tira” o sono? A substância química existente no café responsável pela inibição do sono é a cafeína (Figura 3). Ela nos afeta sob diversas maneiras: aumenta o ritmo cardíaco, aumenta a pressão sanguínea, relaxa os nervos dos brônquios, é um estimulante e também é diurético. Com isso, pode-se imaginar diversos empregos para a cafeína, podendo ser usada tanto como estimulante, como em medicamentos (em analgésicos e ou diuréticos). Figura 3 O H 3C A cafeína, 1,3,7 – trimetilxantina, é um pó CH 3 N branco amargo que pode ser sintetizada em N laboratório. No entanto, atualmente a matéria-prima para a produção de cafeína tem N N O sido o café, de onde ela é obtida como CH 3 subproduto. cafeína Bioquímica na Cozinha
- 95. É importante lembrarque a cafeína causa dependência física e psicológica, agindo de modo análogo às anfetaminas e à cocaína, no entanto, com menor efeito. Isso porque ela atua sobre os mesmo receptores do sistema nervoso central (receptores e transmissão nervosa). Embora às primeiras vezes que a ingerimos, ocorra aumento progressivo do ritmo cardíaco, pressão sanguínea e aumento da atenção (diminuição do sono), estes efeitos não são proporcionais à quantidade ingerida. Isso significa que não adianta continuar bebendo xícaras de café para prolongar o efeito da cafeína. Indivíduos que tem o hábito de consumir produtos que contém cafeína, apresentam maiores dificuldades de perceber estes sintomas, visto que o organismo já se acostumou com a presença da cafeína. Quimicamente, a cafeína opera ativando um estimulante do próprio cérebro, a dopamina (Figura 4), sendo que existe essa ativação até o conteúdo de aproximadamente quatro xícaras de café. Depois disso, xícaras extras não tem mais efeito no nível de dopamina no cérebro. Figura 4 HO NH 2 HO dopamina Curiosidade Como a cafeína causa dependência, diversos fabricantes de refrigerantes a adicionam em seus produtos, objetivando com isso não só uma bebida estimulante, mas também aumentar suas vendas. Onde podemos encontrar cafeína? Quais são os produtos que apresentam maior quantidade de cafeína? Tabela 2 Produto Quantidade de cafeína (mg/ml) Café coado 0.75 Café expresso 1.75 Café instantâneo 0.50 Café descafeínado 0.02 Chá mate 0.35 Coca-cola 0.10 Coca-cola light 0.13 Pepsi 0.10 Pepsi diet 0.10 Chocolate 0.035 A tabela acima (Tabela 2) mostra alguns exemplos de produtos onde se pode encontrar cafeína. Estima-se que o consumo de cafeína no mundo ultrapasse o valor de 120 mil toneladas por ano. Isso equivale, em média, a uma ingestão diária de 60 mg por pessoa. No entanto, a grande maioria dos brasileiros consome doses diárias de cafeína Bioquímica na Cozinha
- 96. superiores a 300mg e muitos são viciados nela. Se você acredita que não consegue trabalhar bem sem antes ter tomado uma xícara de café é porque já está viciado(a)... Além disso, a dose fatal de cafeína por ingestão oral é de 5g. Questões para discussão 1) Qual deveria ser o volume de café que um brasileiro deveria tomar para que ficasse dentro da média de consumo de cafeína? 2) Para que um indivíduo seja levado a óbito por ingestão de cafeína, qual deve ser o volume mínimo de café consumido? 3) Se uma xícara de chá equivale a 200 mL e uma xícara de café equivale a 30 mL: a) Qual deveria ser o número de xícaras de café para atingir a média de 300 mg de cafeína/dia? b) Qual deveria ser o número de xícaras de chá de café para ter-se a situação de óbito? Curiosidade Você sabia que em São Paulo são servidas mais de 200 milhões de xícaras de café expresso por ano, mais expressivamente na Avenida Paulista com aproximadamente 1600 xícaras/semana? No entanto, o recorde em vendas pertence ao Aeroporto de Congonhas com 13000 xícaras/semana. Por quanto tempo duram os efeitos da cafeína? O tempo de ação da cafeína está diretamente relacionado à sua eliminação pelo organismo. Embora não consiga obter energia a partir da cafeína, o organismo livra-se dela retirando átomos de carbono de sua estrutura. Inicialmente este processo tem pequeno efeito, porque ela é transformada em outras moléculas, teofilina e paraxantina, as quais são tão potentes quanto à cafeína. Entretanto, a diminuição dos átomos de carbono continua e, finalmente, forma-se a xantina, que o organismo tem a capacidade de eliminar pela urina ou utilizar em outros processos metabólicos. Como o processo de eliminação da cafeína gera outras substâncias de efeitos similares, seus efeitos persistem por um tempo maior, de aproximadamente cinco horas. A teofilina, também encontrada no café, possui mais efeitos no coração e na respiração, sendo, por isso, mais empregada em medicamento para asma, bronquite e efisemas do que a cafeína. No organismo, estes compostos são facilmente oxidados para o ácido úrico e outros derivados. Curiosidade O café instantâneo foi desenvolvido em 1930 pelo instituto Brasileiro de Café e comercializado a partir de 1938 pela companhia suíça Nestlé. Bioquímica na Cozinha
- 97. A ação dacafeína no organismo A ligação da adenosina, um neurotransmissor natural, aos seus receptores, diminui a atividade neural, dilata os vasos sanguíneos, entre outros. A cafeína se liga aos receptores da adenosina e impede a ação da mesma sobre o sistema nervoso central (SNC). A cafeína estimula a atividade neural e causa a constricção dos vasos sanguíneos, pois bloqueia a ação da adenosina. Muitos medicamentos contra a dor de cabeça, tal como a Aspirina, contém cafeína, que irá contrair os vasos sanguíneos e aliviar a dor. Com o aumento da atividade neural, a glândula pituitária (localizada sobre os rins) "pensa" que algum tipo de emergência está ocorrendo, e libera grandes quantidades de adrenalina, que causa uma série de efeitos no corpo humano, como a taquicardia, aumento da pressão arterial, abertura dos tubos respiratórios (por isso muitos medicamentos contra a asma contêm cafeína), aumento do metabolismo e contração dos músculos, entre outros. Um outro modo de ação da cafeína é o bloqueio da enzima fosfodiesterase, responsável pela quebra do mensageiro cAMP, então os sinais excitatórios da adrenalina persistem por muito mais tempo. Repare como as estruturas da cafeína (Figura 3), adenosina (Figura 5) e cAMP (Figura 6) são similares. Figura 5 Figura 6 NH2 NH 2 N N N N N O N N N O O O HO P - O adenosina O OH OH OH AMP cíclico (cAMP) A cafeína também aumenta a concentração de dopamina no sangue por diminuir a recaptação desta no SNC. A dopamina também é um neurotransmissor (relacionado com o prazer) e suspeita-se que seja justamente este aumento dos níveis de dopamina que leve ao vício da cafeína. Resumindo, a cafeína, em curto prazo, impede que você durma porque bloqueia a recepção de adenosina; lhe dá mais "energia", pois causa a liberação de adrenalina, e lhe faz sentir melhor, pois manipula a produção de dopamina. O problema do consumo de cafeína só aparece em longo prazo. O mais importante é o efeito que a cafeína tem sobre o sono. A recepção de adenosina é muito importante para o sono, principalmente para o sono profundo. O tempo de meia-vida da cafeína no organismo é de 6 horas. Portanto, se você beber uma xícara de café (aproximadamente 200 mg de cafeína) por volta das 15:00h, cerca de 100 mg de cafeína ainda estarão em seu corpo lá pelas 21:00h. Você ainda estará apto a dormir, mas provavelmente não irá usufruir os benefícios do sono profundo. No dia seguinte, você precisará mais cafeína para se sentir melhor, e este círculo vicioso continua, dia após dia. Se você tentar parar de consumir cafeína, você irá se sentir deprimido e, algumas vezes, com uma terrível dor de cabeça - Bioquímica na Cozinha
- 98. causada pela excessivadilatação dos vasos sanguíneos no cérebro. Estes efeitos negativos o forçam a correr de volta para o consumo de cafeína. Referências http://www.cocacolabrasil.com.br/nossasmarcas/info/prod.asp# (09.12.04) http://www.embrapa.br:8080/aplic/cafenews.nsf/0/c60270c1bb7730a303256 b8900631638 (09.12.04) http://www.nestle.com.br (12.12.04) http://quark.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/cafeina.html (09.12.04) di Tomaso, E.; Beltramo, M.; Piomelli, D. “Brain cannabinoids in chocolate” Nature, vol. 382 (1996) p. 677-678 Emsley, J., Moléculas em exposição, 2001,Ed. Edgard Blucher. Bioquímica na Cozinha
- 99. Cerveja: o “pão-líquido”. A cerveja pode ser definida como “a bebida obtida pela fermentação alcoólica do mosto do malte de cevada e água potável, por ação de leveduras cervejeiras (Saccharomyces cerevisiae), com a adição de lúpulo, podendo parte do malte ser substituído por cereais maltados ou não, ou outros carboidratos simples de origem vegetal”. (uma breve história da cerveja é apresentada no Apêndice J) Contudo, foi somente há cerca de 100 anos que a “arte cervejeira” passou a ser estudada a fundo, mas ainda hoje não foi possível detectar todas as reações que ocorrem durante a produção desta bebida. Por isso, essa produção atualmente é baseada em conhecimentos teóricos e empíricos, que foram acumulados ao longo dos séculos através de práticas contínuas. Vale a pena dizer que mesmo os mestres cervejeiros mais modernos, alguns com formação bioquímica, só aplicam os conceitos teóricos até determinado ponto. A partir daí, o que passa a valer é a experiência de cada um para poder garantir as melhores características no final do processo. Enquanto na Antiguidade o que caracterizava o processo de fabricação era a experiência e a tradição, a partir do século XIX, a fabricação da cerveja é dominada pela ciência e pela técnica. A fermentação do mosto era natural o que, normalmente, trazia prejuízos aos fabricantes. O notável cientista francês Louis Pasteur convenceu os produtores a utilizarem culturas selecionadas de leveduras para fermentação do mosto, para manter uma padronização na qualidade da cerveja e impedir a fermentação acética. Pasteur descobriu que eram os microorganismos os responsáveis pela deterioração do mosto e que poderiam estar no ar, na água e nos aparelhos, sendo estranhos ao processo. Graças a esse princípio fundamental, limpeza e higiene tornaram-se os mais altos mandamentos da cervejaria. O nome de Louis Pasteur é lembrado através do termo "pasteurização", método pelo qual os microorganismos são inativados através do calor. Outros dois grandes nomes estão ligados ao desenvolvimento da fabricação da cerveja. Emil Christian Hansen e Carl Von Linde. O primeiro, em função do desenvolvimento do microscópio, descobriu também células de levedura de baixa fermentação, pois antes eram somente conhecidas leveduras de alta fermentação. Ele isolou a célula, que foi multiplicada sob cultura pura. Como a levedura influencia fundamentalmente o sabor, esta descoberta permitiu a constância do sabor e qualidade. E Carl Von Linde desenvolveu, através da compressão, a Teoria da Geração de Frio Artificial com sua máquina frigorífica à base de amônia. Com isso, a produção de cerveja pode, desde então, ser feita em qualquer época do ano, sendo possível controlar os processos de fermentação de forma científica exata pelo entendimento da atividade dos microorganismos e reconhecimento que diversas leveduras, por exemplo, atuam diferentemente e de que as condições do meio afetam de maneira básica a ação de uma mesma cepa. Hoje em dia, quais são as matérias primas da cerveja? As matérias primas básicas para a fabricação de cerveja são a água, o malte, o lúpulo, os adjuntos (p. ex. arroz e xarope de açúcar) e a levedura. A cevada é a principal matéria prima para a fabricação da cerveja e tem uma característica que a coloca acima dos outros cereais utilizados na fabricação da bebida. Ela possui casca insolúvel, a qual protege o grão naturalmente das influências atmosféricas prejudiciais e possibilita posteriormente, a formação de uma camada filtrante durante a clarificação, que é a separação do mosto das matérias sólidas (bagaço). Bioquímica na Cozinha 99
- 100. Além da cevada,que outro substrato é utilizado durante o processo? Adjuntos podem e, normalmente, são adicionados como substrato extra. Podendo estar na forma líquida ou sólida. A utilização dos adjuntos resulta em cervejas mais leves e de coloração mais suave, adequada para o consumo em locais de clima quente. Qualquer planta que contenha amido, teoricamente, pode ser utilizada como complemento. Os mais comuns são o milho, o arroz, o trigo e a própria cevada não-maltada, além da fécula de batata ou de mandioca (polvilho doce). No Brasil, entre os cereais citados, são descartados de início o trigo e a cevada por serem quase totalmente importados. O sorgo, proveniente de variedades graníferas, seria um razoável substituto, mas sua cultura ainda não se encontra em fase de implantação. Restam o arroz e o milho, porém as indústrias cervejeiras têm dado preferência à “quirela” de arroz como complemento por se enquadrar nas condições exigidas, constituindo-se de grãos de arroz quebrados, que se apresentam com um terço à metade do comprimento do grão, é de menor valor comercial e mais disponível, além de apresentar teor de amido elevado. O que é e para que serve o lúpulo? O lúpulo (Humulus lupulus L.) é uma trepadeira perene, cujas flores fêmeas apresentam grande quantidade de resinas amargas e óleos essenciais, os quais conferem à cerveja o sabor amargo e o aroma que caracterizam a bebida. A forma mais comum de utilização do lúpulo é em pellets que nada mais são que pequenas pelotas obtidas a partir da prensagem das flores. Consegue-se assim reduzir substancialmente os volumes de lúpulo a transportar, mantendo as características originais e puras das flores, mas nada impede que a flor seja adicionada à cerveja na sua forma original, conforme colhida na lavoura. Pode-se dizer que é o “tempero” da cerveja e é um dos principais elementos que os mestres cervejeiros dispõem para diferenciar suas cervejas das demais, pois o sabor característico do lúpulo dentro da cerveja é essencial para o impacto sensorial total da mesma, a estabilidade do sabor e a retenção da espuma. Além de ser considerado como o principal aditivo de aroma e paladar da cerveja, também contribui para sua estabilidade microbiológica e físico- química. A cultura de lúpulo é de climas frios do hemisfério norte, sendo os países do norte Europeu e os Estados Unidos os grandes produtores. No Brasil, não existem condições climáticas adequadas à produção de lúpulo, e todo o suprimento nacional é importado da Europa e Estados Unidos. Qual a real importância da água? A água representa a maior parte da cerveja (cerca de 90%) exercendo grande influência sobre o tipo e a qualidade da mesma. Questões para discussão 1) Qual o motivo para a adição de adjuntos na fabricação da cerveja? 2) Pensando nos mandamentos da cervejaria criados por Pasteur, tente descrever algumas características desejadas da água. Bioquímica na Cozinha 100
- 101. Etapas do processode fabricação da cerveja A malteação Esta é a etapa de preparação do malte. Inclui operações de maceração, germinação e secagem. Na tabela abaixo é mostrada a composição da cevada, antes e depois desse processo. Tabela 1 – Composição média do grão de cevada e da cevada malteada Características Cevada Malte Massa do grão (mg) 32 a 36 29 a 33 Umidade (%) 10 a 14 4a6 Amido (%) 55 a 60 50 a 55 Açúcares (%) 0,5 a 1,0 8 a 10 Nitrogênio total (%) 1,8 a 2,3 1,8 a 2,3 Nitrogênio solúvel (%) 10 a 12 35 a 50 Poder diastásico 50 a 60 100 a 250 -amilase (unidades a Traços 30 a 60 200C) Atividade proteolítica Traços 15 a 30 Fonte: Industrial Uses of Cereais, 1973 (3) Questões para discussão 1) Utilizando os dados da tabela, descreva brevemente qual é a finalidade da Malteação. 2)Por que o malte é comumente descrito como um agente sacarificante? Maceração do malte O principal objetivo da maceração do malte é produzir a desintegração completa do endosperma por trituração, para que todos os seus elementos constituintes estejam acessíveis à atuação da ação enzimática. A maceração do malte não deve ser muito fina a ponto de tornar lenta a filtragem do mosto ou, ao contrário, muito grossa, o que dificultaria a hidrólise do amido. Germinação do malte O principal objetivo da germinação é dissolver as substâncias do malte, além de promover a hidrólise do amido a açúcares simples. Nesse processo obtém-se a extração de 65% dos sólidos totais do malte que, em dissolução ou suspensão em água, constituirão o mosto (cevada ou malte germinado) para a fermentação da cerveja, por isso, deve-se obter a maior quantidade de extrato possível (rendimento) com a composição química desejada, pois influenciará todas as etapas seguintes e a própria qualidade da cerveja. A transformação do amido em açúcar e a solubilização das proteínas são funções das enzimas do malte. As enzimas alfa amilase e beta amilase são responsáveis respectivamente pela liquefação do amido e açucaração. Uma maior quantidade de proteínas solúveis no mosto são obtidos pelo rompimento dos complexos protéicos do malte, o qual é feito pela enzima peptidase. Bioquímica na Cozinha 101
- 102. Questão para discussão 1)Durante o processo descrito acima é necessário controlar a temperatura e o pH do meio. Utilizando as tabelas 2 e 3, procure justificar esse controle. Tabela 2 - Temperatura ótima das enzimas do mosto cervejeiro Enzima Temperatura Glucanases 36 – 45 0C Proteases 45 – 55 0C -amilase 60 – 65 0C Tabela 3 - pH ótimo das enzimas do mosto cervejeiro Enzima pH Glucanases 5,0 Proteases 5,2 – 8,2 -amilase 5,4 – 5,6 -amilase 5,6 – 5,8 Clarificação do malte Após a obtenção do mosto, este passará para a etapa de clarificação, na qual o principal objetivo é separar as substâncias solubilizadas no mosto daquelas remanescentes insolúveis no chamado bagaço de malte. O mosto deve ser o mais límpido possível, pois a turvação excessiva é negativa, acarretando maior perda de mosto, atrapalhando o andamento da fermentação/maturação, além de afetar a qualidade, estabilidade do paladar e perda de amargor da cerveja. Questão para discussão 2) O mosto (ou malte germinado) passa também pela etapa de fervura. Cite algumas finalidades dessa etapa considerando os processos que o fornecimento de calor pode afetar (na fervura do mosto). Aeração do malte O oxigênio é o inimigo número 1 da cerveja, pois tem influência negativa sobre algumas qualidades da cerveja como a cor, o paladar, e a estabilidade física e química. Porém, esta é a única etapa que permite a presença de oxigênio. O oxigênio é necessário para a síntese de componentes da membrana celular (ácidos graxos e esteróides) das leveduras. Fermentação As leveduras são microrganismos unicelulares, responsáveis pela fermentação alcoólica. São organismos anaeróbios facultativos, isto é, obtêm energia a partir de carboidratos, tanto em condições com disponibilidade de oxigênio como em condições de ausência. São basicamente três espécies utilizadas na indústria cervejeira: Sacharomyces cerevisiae para fermentação alta e Sacharomyces uvarum e S. carlsbergensis para a fementação baixa. Outras leveduras, como as dos gêneros Schizosaccacharomyces, Hansenula, Pichia, Torulopsis, Candida, Brettanomyces assim como algumas outras Bioquímica na Cozinha 102
- 103. espécies de Saccharomycesestão relacionadas com a deterioração da cerveja e são normalmente denominadas leveduras “selvagens” no sentido de ser diferente das cultivadas. Elas proporcionam sabor e aroma anormais, razão por que são consideradas como contaminações perigosas e representam risco à qualidade da cerveja. Alguns exames microbiológicos de rotina devem ser feitos para esses contaminantes, assim como para bactérias, a fim de que seja mantida a qualidade da cultura do fermento utilizado. O processo de fermentação dura em média de 5 a 8 dias, dependo da aeração durante o resfriamento do mosto, o tipo de fermento e a quantidade dosada, a concentração e a qualidade do mosto e a temperatura de fermentação. Deve-se monitorar o nível de um composto chamado diacetil, o qual é considerado um ponto bastante crítico dentro do processamento da cerveja, pois ele altera o sabor e o aroma do produto (manteiga rançosa). Em seguida, é feito o transporte da cerveja para os tanques maturadores, onde ocorrerão outras reações, para o refinamento do paladar da cerveja. Nesse transporte deve-se fazer um controle rigoroso da incorporação de O2, pela cerveja, já que este tem um impacto negativo no aroma e sabor da bebida. Questão para discussão Após o resfriamento o mosto que já recebeu as leveduras é acondicionado em grandes tanques, chamados de fermentadores, dando início à fase de fermentação. O que acontece nessa fase? Lembre-se que agora o oxigênio deve ser totalmente eliminado do processo. A maturação Após a fermentação, a cerveja é resfriada a zero grau, sendo a maior parte do fermento separada por decantação (sedimentação), dando início à fase de maturação. Nesta fase, ocorrem pequenas transformações, as quais auxiliam no amadurecimento dos componentes de aroma e paladar contidos na cerveja recém-fermentada. Algumas substâncias indesejadas, oriundas da fermentação, são eliminadas e o açúcar residual presente é consumido pelas leveduras remanescentes, em um fenômeno conhecido por fermentação secundária. Além disso, ocorrem outras transformações durante a maturação, além da continuação da fermentação, como a carbonatação, a clarificação (deposição dos formadores de turvação, que são principalmente células de levedura e subprodutos da decomposição das proteínas de alto peso molecular) e o amadurecimento responsável pelos aromas e paladares finais da cerveja. Nesta etapa ocorre também a formação do CO2 que é muito importante para a formação de espuma e frescor da cerveja no ato de beber. A carbonatação excessiva não é desejada, pois quando servida para o consumo pode ocasionar formação excessiva de espuma com posterior perda de consistência e por conseqüência produzirá uma cerveja “sem corpo”. E, por outro lado, a cerveja que contém pouco teor de CO2 provocará grande incorporação de O2 o que fornece a impressão de uma cerveja “choca”. Depois de maturada, a cerveja passa por uma filtração, que visa eliminar partículas em suspensão, principalmente células de fermento, deixando a bebida transparente e brilhante. A filtração não altera a composição e o sabor da cerveja, mas é fundamental para garantir sua apresentação, conferindo-lhe um aspecto cristalino. O objetivo principal da filtração é tornar a cerveja límpida e cristalina com estabilidade microbiológica (sem microrganismos), físico-química, de espuma e sensorial (sabor e odor), através da retirada de microrganismos, partículas turvadoras, retirada ou Bioquímica na Cozinha 103
- 104. diminuição de substânciasas quais posteriormente podem provocar turvação. Não se permite a incorporação de ar e a filtração é realizada contra pressão a baixas temperaturas para que a cerveja não perca a saturação de CO2. Acondicionamento A cerveja é acondicionada em latas e garrafas e logo após o seu enchimento recebe um jato de água a 80ºC, visando a eliminação de O2 no produto. Depois, as garrafas são rapidamente tampadas e em seguida passam pelo tratamento térmico denominado pasteurização. A pasteurização da cerveja envasada é realizada em túneis onde a temperatura é elevada a 60ºC e mantida nessa temperatura até garantir a morte dos microrganismos deterioradores. Em seguida, sofre um drástico resfriamento. Esse processo garante a data de validade do produto de seis meses, porém a temperatura deve ser controlada pois uma pasteurização ineficiente não garantirá que o produto esteja em boas condições até sua data de validade e pelo contrário uma pasteurização excessiva poderá alterar o sabor e aroma da bebida. Curiosidades O chopp, é acondicionado em barris e não é pasteurizado, devendo ser logo armazenado a baixas temperaturas em recipientes de aço inoxidável, alumínio ou madeira. Com isso, por não passar pela eliminação térmica dos microrganismos deterioradores (pasteurização), o produto tem apenas 10 dias de validade no mercado. Na produção de bebidas, tal como whiskey e vodka, as impurezas é que dão o sabor diferencial. Substratos de batatas, milho, trigo e outras plantas podem ser usados na produção do etanol por fermentação. O etanol quando produzido por fermentação, realizada pelas já mencionadas leveduras, chega no máximo a 14% na solução: acima desta concentração, o etanol inibe as enzimas responsáveis pelas transformações. As bebidas de maior graduação alcoólica passam por um processo onde o etanol é concentrado, a destilação. No Apêndice J encontram-se as propriedades físico-químicas do etanol,e também são descritos alguns dos efeitos causados no organismo pela ingestão de bebidas alcoólicas, inclusive os efeitos benéficos. Texto para leitura - A espuma da cerveja As bolhas de espuma se formam em um líquido quando este contém um gás, um agente ativo de superfície ou surfactante. Surfactante é uma molécula que contém uma extremidade hidrofóbica que é atraída pelo ar, e uma extremidade polar que é atraída pela água. Ela se posiciona naturalmente na superfície do líquido, reduzindo significativamente a tensão superficial. Qualquer gás introduzido no líquido forma bolhas esféricas que sobem à superfície, trazendo consigo um filme superficial do surfactante. A espuma é simplesmente a aderência destas bolsas de gás, umas às outras, através de suas paredes finas, elásticas e de baixa tensão superficial. Questões comentadas para discussão 1) Como são formadas as espumas durante a abertura da garrafa de cerveja? Quando se abre a garrafa de cerveja liberta-se gás (dióxido de carbono). O gás (normalmente dióxido de carbono) existente na cerveja não se liberta quando o recipiente (lata ou garrafa) que a contém se encontra fechado, porque o seu interior se encontra a uma pressão elevada. Quando se abre o recipiente,liberta-se o gás Bioquímica na Cozinha 104
- 105. devido ao abaixamentoda pressão, formando-se a espuma. Também há liberação de gás no champagne. 2) O que acontece à espuma da cerveja depois de formada? A espuma altera-se (as bolhas coalescem) até que desaparecem. As espumas são termodinamicamente instáveis devido à sua grande área interfacial. As espumas que contêm surfactantes, caso dos detergentes, são mais estáveis que as formadas por álcoois. A instabilidade nas espumas manifesta -se por dois efeitos principais: drenagem (escoamento) do líquido, pelas junções das bolhas, (devida à gravidade e dependente da viscosidade do líquido) e ruptura dos filmes (devida a perturbações aleatórias: mecânicas, térmicas, impurezas, etc.). Para aumentar a estabilidade da espuma adicionam-se surfactantes. Durante o envelhecimento da espuma, as bolhas grandes crescem e as pequenas diminuem de volume devido às diferenças de pressão entre elas. A cerveja contém etanol (álcool) entre os seus componentes. O etanol reduz a tensão superficial da interface ar-líquido facilitando a libertação de bolhas do gás e conseqüente formação da espuma. No entanto, o excesso de álcool na interface diminui a função estabilizadora das proteínas existentes no malte (constituinte da cerveja), podendo levar à sua precipitação (formação de um sólido no fundo da cerveja). Como todos os apreciadores de cerveja gostam que esta tenha uma espuma farta e duradoura, os fabricantes adicionam-lhe substâncias estabilizadoras da espuma. Recentemente descobriu-se que adicionando azoto, em vez do dióxido de carbono, se forma uma espuma com bolhas mais pequenas e mais estáveis. 3) Como aumentar a quantidade de gás libertada? Adicionar sal de cozinha (cloreto de sódio) à cerveja. A velocidade com que se formam as bolhas de gás aumenta muito formando-se uma quantidade maior de espuma. Cada bolha de cerveja é um agregado de moléculas de dióxido de carbono. Quando se adiciona sal à cerveja este decompõe-se em íons de sódio e cloro que vão servir de locais privilegiados para agregação de várias moléculas e crescimento das bolhas, aumentando a sua velocidade de formação. Referências Hoffmeister, H. et al. “Benefits of Moderate Beer Consumption” CBMC (The Brewers of Europe), Bruxelles (1999). Oetterer, M. “Tecnologia de obtenção da cerveja” Apostila do curso de Nutrição da ESALQ-USP (2003). Oliveira, C.S. “Parâmetros de controle no processamento da cerveja para obtenção de um produto de boa qualidade” Trabalho de conclusão de curso apresentado à Universidade Católica de Goiás “UCG”, para obtenção do título de graduado em Engenharia de Alimentos (2003). Penna, L.R.A. “Fermentação e maturação no processamento da cerveja” Trabalho de conclusão de curso apresentado à Universidade Católica de Goiás “UCG”, para obtenção do título de graduado em Engenharia de Alimentos (2003). Bioquímica na Cozinha 105
- 106. Vinho - doVelho Testamento aos dias atuais Pode-se dizer que o vinho seja tão antigo quanto a humanidade, pois há dois milhões de anos já coexistiam as uvas e o homem que as podia colher. Seria portanto difícil imaginar que o vinho não esteve presente em algum momento para o homem nômade primitivo. As referências ao vinho podem ser encontradas nos mais antigos períodos da história, havendo também muitas citações à sua origem no Velho Testamento. (um breve histórico do vinho é apresentado no Apêndice K) O vinho é definido pela O.I.V. (Office International de la Vigne et du Vin) como uma bebida proveniente exclusivamente da fermentação alcoólica da uva madura e fresca ou suco de uva fresca. Uma classificação dos vinhos baseada no seu teor alcoólico é descrita no Apêndice K. Questão para discussão As matérias primas básicas para a fabricação de vinhos são: a água, a uva, e a levedura. O que levaria então à diferença de qualidade que encontramos nos diversos vinhos (e suas diversas marcas)? As uvas que originam os melhores vinhos (vinhos finos) são da espécie Vitis vinifera, de origem européia. Para vinhos comuns, utilizam-se variedades da V. labrusca, V. rotundifolia, ambas de origem americana, e também vários híbridos. As espécies V. labrusca e V. rotundifolia raramente possuem açúcar suficiente para produção de vinhos com teor alcoólico de 10% ou mais, sendo usualmente necessário uma adição extra de açúcar. Os vinhos produzidos com variedades da V. labrusca (como Isabel, Niágara e Concord, cultivadas no Brasil) apresentam cheiro ou aroma pronunciado, comumente chamado "foxé" ou "foxado", considerado como um grande defeito do vinho. Entretanto, possuem um número apreciável de consumidores brasileiros, habituados com esse tipo de vinho. Composição química da uva A casca é recoberta por uma fina camada de pruína – uma cera que protege as células contra efeitos de umidade e calor e dos ataques de microorganismos causadores de doenças no interior do grão. Na sua parte externa localizam-se os compostos fenólicos (antocianinas e taninos) e as leveduras. Na película interior da casca de uvas tintas está localizado um polifenol de estrutura complexa, denominado resveratrol. As sementes contêm um óleo comestível, tanino, ácidos voláteis e uma substância resinosa, que confere ao vinho sabor desagradável, devendo-se tomar cuidado para não esmagá-las durante as operações iniciais da vinificação. A polpa é constituída de água, que serve de dissolvente de ácidos, açúcares e demais substâncias; açúcares redutores, principalmente glicose e frutose, com teor variando de 15% a 30%; ácidos orgânicos, sendo eles o ácido tartárico, o ácido málico (estando presentes tanto na forma livre como na forma salificada como bitartarato de potássio e malato ácido de potássio, respectivamente) e, em pequenas quantidades, o ácido cítrico; matérias nitrogenadas, presentes até 20% no estado amoniacal, assimilável pelas leveduras, e outra parte na forma de nitrogênio orgânico (aminoácidos, amidas, proteínas); matérias pécticas, substâncias complexas, existentes no mosto no estado de suspensão coloidal (quanto mais madura a uva, mais rica em matérias pécticas); matérias minerais, como potássio (este em maior Bioquímica na Cozinha 106
- 107. quantidade), cálcio, magnésio,sódio e ferro; vitaminas, entre as quais a A, B1, B2, C e inositol. O processo de vinificação Assim é denominado o conjunto de operações realizadas para transformar a uva (mosto) em vinho. As várias etapas do processo variam um pouco conforme o tipo de vinho que se pretende obter e as instalações utilizadas. As operações comuns a diferentes vinificações são resumidas no Apêndice K. Quais as espécies de leveduras responsáveis pela vinificação? As leveduras apiculadas (como a Kloeckera apiculata) são geralmente responsáveis pelo início e primeira fase da fermentação alcoólica (até o teor de 4oGL ou 5oGL). Uma outra espécie de levedura (T. bacillaris) pode agir por estar presente em uvas podres, porém é pouco resistente ao tratamento com SO2. No momento em que as Saccharomyces invadem o meio, as leveduras iniciais desaparecem. São delas o poder alcoogênico maior (de 8oGL até 18oGL), sendo que na fase final da fermentação alcoólica as espécies dominantes são a S. ellipsoideus e S. bayanus. São encontradas também encontradas leveduras de contaminação, presentes sobre materiais de vinificação e dentro de recipientes vinários. Entre elas encontram- se as leveduras oxidativas, podendo-se evitá-las mantendo sempre cheio o recipiente vinário, evitando-se espaço vazio e conseqüente contato com o ar. Questão comentada para discussão O que acontece com o mosto após a adição das leveduras? Essencialmente são desencadeados processos fermentativos, sendo principalmente a fermentação alcoólica realizada pelas próprias leveduras. Entretanto ocorre também outra fermentação, a maloláctica, tida como secundária, sendo realizada por bactérias presentes na casca da uva. Dentre os açúcares presentes na uva, a glicose é fermentada preferencialmente em relação à frutose. Na presença de outros açúcares, as leveduras peculiares a uma vinha usualmente possuem as melhores enzimas para atuarem sobre esses açúcares, obtendo-se um tipo particular de vinho. Fermentações que ocorrem no vinho Fermentação alcoólica Nesse processo, os produtos estão em proporções eqüimolares, conforme a reação abaixo. C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2 Apesar de parecer muito simples, é uma complexa reação, na qual a molécula de glicose passa, em processo anaeróbio, por doze etapas intermediárias antes de ser transformada em etanol e gás carbônico. Outros produtos são formados, contribuindo para o sabor e aroma do vinho, entre os quais o acetaldeído, glicerol, 2,3- butilenoglicol, ácido láctico, ácido succínico e ésteres, sendo que estes últimos também podem ser formados pela esterificação de ácido orgânicos fixos. A ação das leveduras sobre os aminoácidos do mosto durante a fermentação originam os álcoois superiores e alguns ácidos. A fermentação alcoólica é uma reação exotérmica, cujo rendimento em produção de etanol raramente chega a 12%. Para um processo bem realizado requere-se número adequado de leveduras desejáveis, Bioquímica na Cozinha 107
- 108. prevenção de oxidação,elementos para a nutrição adequada das leveduras, a eliminação de microorganismos indesejáveis e uma atenção especial em relação ao controle de temperatura. O controle de temperatura durante a fermentação alcoólica é necessário para facilitar o crescimento das leveduras, extrair o sabor e a cor das cascas (no caso da vinificação em tinto), permitir formação de sub-produtos desejados e uma fermentação mais completa, minimizar a perda de álcool por evaporação e prevenir a morte das células das leveduras. A necessidade de resfriar o mosto em fermentação surge devido ao fato de que as uvas podem chegar à cantina com uma temperatura já elevada (cerca de 30oC) e seu mosto em fermentação atingirá rapidamente 40oC ou mais. A temperatura ótima para as leveduras situa-se na faixa de 25oC a 30oC, sendo que algumas podem até suportar temperaturas mais baixas. Fermentação maloláctica Já é conhecido há algum tempo o fato de que determinados vinhos novos, após o término da fermentação alcoólica, ainda continuam liberando gás carbônico. Tal fato deve-se a uma transformação biológica ocasionada por bactérias lácticas, denominada fermentação maloláctica, na qual ocorre a descarboxilação do ácido malônico em ácido láctico, com liberação de gás carbônico. É um fenômeno que usualmente ocorre depois do fim da fermentação alcoólica, podendo ser imediata ou então demorar meses ou até um ano para ocorrer. A enzima requerida para o processo é encontrada unicamente em certas linhagens das bactérias Leuconostoc, Pediococcus, Lactobacillus e Lactococcus, sendo que as três primeiras são as encontradas no vinho. Os principais efeitos da fermentação maloláctica são: a) desacidificação do vinho devido à perda de um dos grupos carboxilas, o qual é liberado como gás carbônico; b) utilização de micronutrientes para o crescimento da bactéria, tornando o vinho biologicamente estável e geralmente incapaz de sustentar crescimentos de mais microorganismos (assegurando que a fermentação não ocorra quando o vinho for engarrafado); c) alteração do aroma do vinho (sendo indesejável se houver produção de aromas ou odores depreciativos). Questões para discussão 1) O etanol produzido durante a fermentação teria alguma função "protetora" no vinho? 2) É possível observar que vinhos armazenados em garrafas mal vedadas apresentam após algum tempo gosto e odor de vinagre. Por que? 3) Analisando os processos fermentativos para produção de cerveja, vinho, pão, queijo e iogurte identifique as possíveis semelhanças e diferenças. No Apêndice K são descritas algumas "normas" para a boa conservação dos vinhos, as condições de uma adega, e como são realizadas as avaliações sensoriais para determinação da qualidade do vinho. A composição química dos vinhos é brevemente descrita, com ênfase nos compostos que influenciam o sabor e o aroma dos vinhos. Bioquímica na Cozinha 108
- 109. Texto para leitura- Os aminoácidos no vinho A mais importante forma de compostos nitrogenados nos vinhos são os aminoácido.Os amino-ácidos possuem uma grande reatividade química com respeito a compostos carbonilados. A Tabela 1 mostra os odores provenientes das reações envolvendo amino-ácidos e compostos carbonilados. Tabela 1 - Odores nos vinhos substratos produtos da reação odor no vinho cisteína + H2S, dissulfeto de carbono, ovos podres, enxofre, glioxal, diacetil ou 2,3- pirazina, metanotiol, defumado, torrado, pentanodiona trimetiozazole, 2-metil-tiazole nozes, pipoca metionina + metanotiol, dissulfeto de batata e repolho glioxal, diacetil ou 2,3- dimetila, metional pentanodiona valina + 2-metil-propanal queijo glioxal, diacetil ou 2,3- pentanodiona leucina + 3-metil-butanal amílico glioxal, diacetil ou 2,3- pentanodiona iso-leucina + 2-metil-butanal frutas glioxal, diacetil ou 2,3- pentanodiona fenilalanina + benzaldeído, fenilacetaldeído floral glioxal, diacetil ou 2,3- pentanodiona Ref. Gilles de Revel et. al., J. of Agric. Food Chem. 48 (2000) 3761) Questão para discussão Analisando os dados da Tabela 1 (acima) e as informações fornecidas pelo texto, discuta a seguinte frase: "O controle rigoroso da quantidade de aminoácidos no vinho é extremamente importante". Texto para leitura - A presença de fenóis no vinho e seus benefícios à saúde Substâncias fenólicas, como os polifenóis e os flavonóides, que contribuem para as propriedades sensoriais no vinho são responsáveis pela redução dos riscos de doenças do coração. Um desses polifenóis, o resveratrol, é um potente antiinflamatório e também possui efeito anticancerígeno. O resveratrol inibe eventos celulares associados com a iniciação, promoção e progressão de tumores cancerígenos. Atua também como antimutágeno e tem propriedades fungicidas. Foi encontrado em 72 espécies vegetais (muitas delas fazem parte da nossa dieta). Nas uvas tintas da variedade vinifera a sua síntese é feita na casca da fruta. A figura 1 mostra as duas conformações do resveratrol encontradas no vinho. Figura 1 - Estrutura do trans-resveratrol (esquerda) e do cis-resveratrol.(direita) Bioquímica na Cozinha 109
- 110. Referências http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/vinho/extra/aging_effects.pdf (em inglês) http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/vinho/extra/carbohydrate_flavor_inwine.pdf (eminglês) http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/vinho/extra/origin_impact.pdf (em inglês) http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/vinho/pagina1.html Jang, M. et al. Science no 275 (1997) página 218 (artigo em inglês sobre o efeito do resveratrol nos eventos do câncer) Tumolo, T.C.M.C. “Vinho: Matéria-prima, composição química, propriedades físicas e processo de produção” Monografia apresentada à Faculdade de Ciências Biológicas, Exatas e Experimentais da Universidade Presbiteriana Mackenzie como parte dos requisitos da Disciplina de T.G.I. para conclusão do curso de Química (2002). Bioquímica na Cozinha 110
- 111. Exercícios para revisão 1)Analisar as seguintes afirmações: a) A energia dos alimentos é obtida por oxidação. b) Uma parte da energia derivada da oxidação de alimentos é usada para sintetizar um composto rico em energia (ATP). c) A única função dos alimentos é fornecer energia. d) Os compostos característicos de um dado organismo devem ser supridos pela dieta. 2) Um indivíduo adulto e normal com uma dieta rica em carboidratos e lipídios tem necessidade de ingestão proteica? Por quê? 3) As dietas vegetarianas são nutricionalmente corretas? Discuta. 4) Sabe-se que: o cérebro consome cerca de 120 gramas de glicose por dia; 100 g de proteína produzem 60 g de glicose; um indivíduo adulto tem cerca de 6 kg de proteína e a perda de metade no nitrogênio protéico é fatal. Em caso de jejum prolongado: a) quantos gramas diários de proteína seriam consumidos para fornecer glicose ao cérebro? b) por quanto tempo esta fonte de energia poderia ser usada? 5.1) Faça uma lista dos alimentos que você ingere e a quantidade aproximada durante as refeições diárias. Calcule a quantidade de calorias ingeridas (utilize as tabelas ao longo da apostila e aquelas disponíveis nos apêndices sobre as calorias dos alimentos). 5.2) Planejar a distribuição de carboidratos, lipídios e proteínas de uma dieta normal, utilizando os dados abaixo: a) a oxidação total de proteínas e carboidratos fornece 4 kcal/g e a de lipídios 9 kcal/g. b) um adulto com atividade física moderada requer 100 g de proteínas + cerca de 2100 kcal por dia c) o metabolismo basal de adulto consome cerca de 1800 kcal por dia. d) é necessária uma ingestão mínima diária de 10g de lipídios ricos em ácidos graxos poliinsaturados. e) é necessária uma ingestão mínima de 5 g de carboidratos para cada 100 kcal ingeridas. 5.3) Justifique as exigências nutricionais especificadas acima. 5.4) Compare na sua dieta e a quantidade de calorias ingeridas com a dieta planejada no item 5.2. Julgue se você tem uma dieta nutricionalmente correta. O que você adicionaria ou retiraria da sua alimentação? Referências gerais 1. Voet, D., Voet, J., Pratt, C. W. "Fundamentos de Bioquímica", Ed. Artmed, 2000 2. Lehninger, A. L., Nelson, D. L., Cox, M. M. "Principles of Biochemistry", Worth Publishers, 2nd edição, 2003 3. Berg,J. M., Tymoczko, J.L., Stryer, L. "Bioquímica", Ed. Guanabara Koogan, 5a edição, 2004 4. Marzzoco, A., Torres, B. B. "Bioquímica Básica", Ed. Guanabara Koogan, 2a edição, 1999 Bioquímica na Cozinha 111
- 112. APÊNDICE A Tabela1 - Comparação entre os compostos presentes nos leites humano, bovino e artificial. Leite Humano Leite Bovino Leites Artificiais Propriedades presente ausente ausente anti-infecciosas Fatores de presente ausente ausente crescimento proteínas quantidade fácil de excesso, difícil parcialmente modificado digerir digestão lipídios suficiente em ácidos deficiente em ácidos deficiente em ácidos graxos graxos essenciais graxos essenciais essenciais minerais quantidade correta excesso parcialmente correto ferro pouca quantidade, bem pouca quantidade, adicionado, mal absorvido absorvido mal absorvido vitaminas quantidade suficiente deficiente A e C vitaminas adicionadas Processamento industrial para os diferentes tipos de leite: O LEITE PASTEURIZADO (OU LEITE DO DIA) O leite é aquecido a 72ºC a 76ºC durante 15 segundos e é imediatamente resfriado até atingir 4ºC, eliminando as bactérias prejudiciais à saúde e preservando os nutrientes. As embalagens protegem as suas propriedades (entre elas o sabor, odor, pH, densidade e viscosidade) dos agentes exteriores (luz, ar, bactérias). Esse leite pode ser encontrado em 3 tipos: LEITE TIPO "A" Produto integral envasado na própria fazenda, diretamente do processo de ordenha, sem contato humano. Não é submetido a processo industrial. Conserva todas as características do leite, sem limite dos seus componentes (gordura, proteína, glicídios, lipídios, etc.). A contagem global de germes deve ser < 150.000/mL. Apresentação: saco ou garrafa plástica de 1 litro. Conservação: Sob refrigeração até 3 dias. LEITE TIPO "B" O processo de ordenha obedece a rigoroso controle sanitário, sendo o leite conduzido através de sistema de canalização para o resfriador, de onde é transferido, com temperatura adequada até a indústria. No processo de homogeneização a que é submetido, os glóbulos de gordura são reduzidos a pequenas partículas e misturados por igual, evitando a formação de nata e a separação de gordura, melhorando desta forma a sua consistência. Apresentação: saco plástico, garrafa plástica ou caixa tetra pack, conteúdo 1 litro. Conservação: Sob refrigeração, até 5 dias. Bioquímica na Cozinha 112
- 113. LEITE TIPO"C" Produto coletado em pequenas e médias propriedades rurais, ordenhado manual ou mecanicamente, transportado até a indústria em caminhões isotérmicos. Apresentação: saco plástico contendo 1 litro. Conservação: sob refrigeração até 2 dias. LEITE LONGA VIDA (UHT) Produto integral, pasteurizado e processado pelo sistema UHT (“ultra hight temperature”; daí o nome de UHT ou ultrapasteurizado), processo de esterilização, no qual é submetido a temperaturas entre 135ºC e 150ºC durante 2 a 3 segundos, seguido de rápido resfriamento e acondicionamento em embalagens estéreis, totalmente assépticas, que o protege do ar e da luz, garantindo perfeita e longa conservação. Apresentação: Caixa tetra pack, capacidade de 1 litro. Conservação: Até 6 meses fechado e após aberto, sob refrigeração, 2 dias. Pode ser encontrado em três tipos, que diferem quanto ao teor de gordura: Integral: Mínimo de 3% de gordura Semi-Desnatado: 2,9 a 0,6% de gordura Desnatado: Máximo de 0,5% de gordura LEITE DE SOJA Basicamente, o processo consiste na maceração dos grãos de soja por pelo menos 6 horas, para que ocorra a hidratação desses grãos. Após essa etapa, os grãos são colocados no equipamento para obtenção do leite de soja juntamente com água filtrada, para serem cozidos. Passada a etapa de cozimento, aciona-se a trituração (moagem) dos grãos, iniciando-se a produção do "extrato protéico da soja". Em seguida são realizados o escoamento e o ciclo de centrifugação, para liberação do leite de soja que ainda está retido na polpa moída. COMPOSIÇÃO MÉDIA* POR 100mL LEITE DE COMPONENTES TIPO "A" TIPO "B" TIPO "C" LONGA VIDA (*) SOJA Integral 60 52 Energia (kcal) 65,1 59,8 Semi-desnatado 50 65,1 Desnatado 35 Proteínas (g) 3,2 3,2 3,2 3,4 3,2 Carboidratos (g) 4,5 4,5 4,5 2,5 4,8 Lipídios (g) 3,5 3,5 3,0 2,3 3,0 * Composição variável de acordo com a especificação do produto Bioquímica na Cozinha 113
- 114. Experimento para determinaçãoda acidez do leite Esta prática tem por objetivo a determinação da qualidade de algumas amostras de leite, baseando-se na medida da acidez total (expressa em graus Dornic, o D). Materiais e Reagentes: 1 pipeta volumétrica de 10 mL 1 erlenmeyer de 50 mL 1 bureta de 10 mL solução de NaOH 1/9 mol/L (0,111 mol/L) - soda Dornic (evite o contato da solução de NaOH com a pele. Caso isto ocorra, lave a região afetada com bastante água). amostras de leite de origens ou marcas diferentes solução alcoólica de fenolftaleína a 2% Procedimento (as etapas descritas a seguir devem ser repetidas para todas as amostras de leite) 1) Com o auxílio de uma pipeta volumétrica transfira 10 mL de leite para o erlenmeyer, adicione 10 mL de água e algumas gotas de solução alcoólica de fenolftaleína 2%. 2) Complete a bureta com a solução de soda Dornic. 3) Inicie a titulação do leite até que ele adquira coloração rósea persistente (durante a titulação agite levemente o erlenmeyer, manualmente ou com o auxílio de um agitador magnético) 4) Anote o volume de soda Dornic gasto (observe o nível da bureta) 5) Calcule a acidez do leite (em graus Dornic), sabendo-se que para cada 0,1 mL de soda Dornic gasta, corresponde uma acidez de 1 oD. 6) Conclua se as amostras são próprias para consumo, baseando-se na seguinte referência: leites próprios para consumo possuem acidez entre 16 oD e 20 oD. Bioquímica na Cozinha 114
- 115. APÊNDICE B História do Pão O uso do pão na alimentação humana é antiquíssimo e a arte de fazer pão remonta aos primeiros tempos de sedentarização do Homem, no Extremo Oriente. Há vestígios do fabrico de pão na Suíça há 10 000 anos atrás. Na sua origem o pão apresentava uma cor escura, sendo produzido com farinha não peneirada e cozido sobre pedras ao sol. Cerca de mil anos antes de Cristo, o Homem já sabia moer a farinha, peneirar os cereais, escolher as ervas aromáticas, azeite e frutos para temperar e recorrer ao forno para assar o pão. Conta ainda a história que, antes de servirem para fazer pão, as farinhas, de diversos cereais, eram usadas em sopas e mingaus. Posteriormente se passou a misturar nas farinhas mel, azeite doce, mosto de uva, tâmaras esmagadas, ovos e carne moída, formando-se espécie de bolos, que teriam precedido o pão propriamente dito. Esses bolos eram cozidos sobre pedras quentes ou sob cinzas, e posteriormente estas mesmas técnicas de cozimento foram utilizadas para o pão. A utilização de fornos de barro para cozimento de pães datam o VII milênio a.C e foi primeiramente realizado pelo egípcios. Também foram os egípcios que introduziram o fermento na receita, sendo o primeiro povo a consumir alimentos fermentados (pão e cerveja), cerca de 2600 a.C. Os hebreus, escravos do Egito, teriam sido os responsáveis pela descoberta da fermentação natural, ao deixar, por acaso, a massa do pão exposta ao calor e à humidade. O pão ganhou volume, ficou macio e com um sabor agradável e nunca mais voltou a ser o que era. No Egito o pão era o alimento básico e segundo Heródoto era normalmente feito de cevada ou espelta, espécies de trigo de qualidade inferior, e amassado com os pés. Os pães preparados com trigo de qualidade superior eram destinados apenas aos ricos. Com o pão no Egito também se pagavam salários: um dia de trabalho valia três pães e dois cântaros de cerveja. E o pão acompanhava os egípcios até à vida depois da morte. Nas orações fúnebres constam pedidos de pão de cevada, cerveja, aves de criação e bovinos, papas de cereais, queijo, peixe cozido sem cabeça e rins cozidos de carneiro. Os judeus também fabricavam seus pães na mesma época, porém não utilizavam fermentos por acreditarem que a fermentação era uma forma de putrefação e impureza. A Jeová só ofereciam pão ázimo, sem fermento, o único que consomem até hoje na Páscoa. Na Europa o pão chegou através dos gregos. O pão romano era feito em casa, pelas mulheres, tendo passado, posteriormente, a ser fabricado em padarias públicas, surgindo, então, os primeiros padeiros. Isto teria acontecido, segundo o filósofo romano Plínio, o Antigo, depois da conquista da Macedônia, em 168 a.C. Na Antiguidade, os deuses - e os mortos - egípcios, gregos e romanos eram honrados com oferendas de animais, flores em massa de pão. Era comum, ainda, entre egípcios e romanos, a distribuição de pães aos soldados, como complemento do soldo, tendo perdurado este costume na Idade Média. O pão na idade média Com a queda do Império Romano e da organização por ele imposta ao mundo, as padarias européias desapareceram, retornando o fabrico doméstico do pão na maior parte da Europa. O senhor feudal permitia apenas o uso do moinho e dos fornos. Voltou a se consumir, pela comodidade no fabrico, o pão ázimo, sem fermento e achatado, que acompanhava outros alimentos, como a carne e sopas. Bioquímica na Cozinha 115
- 116. Nessa época, somenteos castelos e conventos possuíam padarias. Os métodos de fabrico de pães eram incipientes e, apesar das limitações na produção, as corporações de padeiros já tinham alguma força. No século XVII, a França se tornou o centro de fabricação de pães de luxo, com a introdução dos modernos processos de panificação, apesar de desde o século XII já ser habitual o consumo de mais de vinte variedades de pães naquele país. Depois, a primazia no fabrico de pão passou a Viena, Áustria. A invenção de novos processos de moagem da farinha contribuiu muito para a indústria de panificação. Os grãos de trigo, inicialmente, eram triturados em moinhos de pedra manuais, que evoluíram para o de pedra movido por animais e depois para os movidos pela água e, finalmente, pelos moinhos de vento. Apenas em 1784 apareceram os moinhos movidos a vapor. Em 1881 ocorre a invenção dos cilindros, que muito aprimorou a produção de pães. O pão no Brasil O Brasil conheceu o pão no século XIX. Antes do pão, o que se usava, em tempos coloniais, era o biju de tapioca no almoço e no jantar a farofa, o pirão escaldado ou a massa de farinha de mandioca feita no caldo de peixe ou de carne. No início, a fabricação de pão, no Brasil, obedecia a uma espécie de ritual próprio, com cerimônias, cruzes nas massas, ensalmos para crescer, afofar e dourar a crosta, principalmente quando eram assados em casa. A atividade da panificação no Brasil se expandiu com os imigrantes italianos. Os pioneiros da indústria de panificação surgiram em Minas Gerais e depois expandiram para todo o país. História do Sanduíche Uma das maiores invenções da humanidade não foi a roda, o avião ou o raio laser, mas o sanduíche. Ele nasceu quando o quarto Conde de Sandwittch, ainda no século XVIII, em vez de enfrentar a preguiça de um jantar formal, ordenou a seu criado que fizesse "qualquer coisa" simples e rápida. Ele queria matar a fome sem abandonar o que estava fazendo - dizem que jogava cartas. Quase em pânico, o criado apanhou duas fatias de pão e enfiou entre elas um naco de presunto. O Conde nunca mais jantou - só comeu sanduíches. Sugestão de experimento para estudo de fermentação e respiração de leveduras Numere 5 tubos de ensaio e adicione em cada tudo os ingredientes listados a baixo. Tubo 1 – água morna Tubo 2 – água morna + uma colher de açúcar Tubo 3 – água morna + uma colher de farinha de trigo. Tubo 4 – fermento fresco + água morna Bioquímica na Cozinha 116
- 117. Tubo 5 – fermento fresco + água morna + uma colher de açúcar Tubo 6 – fermento fresco + água morna + uma colher de farinha de trigo Obs: Para a preparação dos Tubos 4, 5 e 6 primeiro dissolva o fermento fresco em 30 mL de água morna, distribua 10mL em cada tubo e adicione açúcar e farinha nos tubos 5 e 6, respectivamente. Feche todos os tubos com balões de borracha. Questões para discussão Qual é o objetivo de cada um dos tubos neste experimento? O que você espera que aconteça em cada um dos tubos? O que realmente aconteceu? Houve alterações nos tubos, tais como mudanças de coloração, formação de bolhas, de precipitados e enchimento do balão. Por quê? Bioquímica na Cozinha 117
- 118. APÊNDICE C História doIogurte Com açúcar, mel ou frutas... a maneira de comer não importa, o iogurte já ganhou adeptos em todo mundo. Também, não é para menos! Além de saboroso, o produto contém componentes fundamentais para a saúde do nosso organismo e freqüenta cardápios dos mais variados. Apesar da origem exata do iogurte ainda ser um mistério para os pesquisadores, alguns acontecimentos ao redor do mundo dão boas pistas de como ele pode ter surgido na Antigüidade. Uma teoria data do período neolítico, entre 5.000 a 3.500 a.C, quando pastores passaram a se alimentar com o leite de animais domesticados. Armazenado em marmitas de barro, o leite ficava exposto às altas temperaturas do deserto, fermentava e virava um tipo de iogurte. Outra idéia sobre a origem vem da Turquia. Lá o leite fresco era guardado em sacos feitos de pele de cabra. Transportados por camelos, os sacos em contato com o calor do corpo do animal favoreciam a produção de bactérias ácidas e transformavam o leite em iogurte. O iogurte difundiu-se por todo o mundo depois que alguns estudos demonstraram que o seu consumo trazia benefícios à saúde. O biólogo russo Llia Metchnikoff (1910) estudou as tribos das montanhas da Bulgária. Essas tribos apresentavam um alto índice de longevidade e tinham como componente básico da dieta o iogurte. Metchnikoff aprofundou-se nos estudos e conseguiu isolar um bacilo do iogurte, batizando-o de Bacillus bulgaricus. Hoje está comprovado que o consumo de iogurte colabora no bom funcionamento do intestino e, como contém cálcio, ajuda a fortalecer os dentes. Ele também é indicado para pessoas que sofrem de osteoporose e para mulheres que necessitam de reposição de cálcio na fase da menopausa. Bioquímica na Cozinha 118
- 119. APÊNDICE D Adoçantes naturais e artificiais Metabolismo do aspartame: Após um experimento com concentrações variadas de aspartame (34, 50, 100, 150, 200 mg/kg de peso corpóreo), concluiu-se que apenas a concentração de 34mg é aceitável para a saúde. Estabeleceu-se então que quantidade inferior ou igual a 34mg é a aceitável para o consumidor. Isto deve-se à formação de metanol que é tóxico. A concentração do metanol no organismo deve ser baixa para garantir que o mesmo seja completamente metabolizado. A produção elevada de metanol e/ou de formiato pode causar acidose e até mesmo cegueira. Bioquímica na Cozinha 119
- 120. Metabolismo do ciclamato: O esquema acima mostra as rotas de degradação do ciclamato em diversas espécies. As rotas de degradação do ciclamato variam segundo a espécie. Sempre se forma ciclohexilamina, a partir da qual há divergência da rota de acordo com a espécie. A ingestão diária aceitável do ciclamato ser de 0,1 a 11mg/kg de peso corporal. Captação de glicose pelo receptor GluT4: A captação da glicose nos miócitos e nos adipócitos é mediada pelo receptor GluT4. Entre as refeições, a membrana plasmática dessas células contém algum GluT4, mas a maioria está no interior das células em pequenas vesículas. A liberação de insulina em resposta à alta glicose sangüínea, desencadeia a movimentação dessas vesículas para a membrana plasmática. As vesículas se fundem com a membrana e expõem os receptores. Isso faz aumentar a captação de glicose em 15 vezes ou mais. Quando os níveis de glicose sangüínea voltam ao normal, a liberação de insulina diminui e a maioria das moléculas de GluT4 são removidas e permanecem no interior das células em vesículas. Indivíduos com diabetes tipo II apresentam níveis de insulina altos; isso provoca uma constante sinalização intracelular para as vesículas fundirem na membrana. Porém, a longo prazo, essa sinalização intracelular torna-se Bioquímica na Cozinha 120
- 121. insensível ao hormônio.Como resultado, há uma menor exposição dos receptores e, portanto, uma maior concentração sangüínea de glicose. Bioquímica na Cozinha 121
- 122. APÊNDICE E - Redução:corresponde ao ganho de elétrons por um átomo, íon ou molécula, ocasionando um decréscimo no número de oxidação (exemplo: Fe3+ + e- Fe2+). - Oxidação: corresponde à perda de elétrons por um átomo, íon ou molécula ocasionando um aumento no número de oxidação (exemplo: Fe2+ - e- Fe3+). - Estados de oxidação: corresponde ao(s) número(s) de oxidação da referida espécie química. - Número de oxidação: é a carga elétrica que um átomo, íon ou molécula apresenta, a qual corresponde à subtração do número de cargas negativas do número de cargas positivas da referida espécie química. - Elétron: por definição, carga negativa. - Próton: por definição, carga positiva. - Agente redutor: promove a redução de outra espécie química, ou seja, doa elétrons. Ao fazer isso, o agente redutor é oxidado. - Agente oxidante: promove a oxidação de outra espécie química, ou seja, recebe elétrons. Ao fazer isso, o agente oxidante é reduzido. Bioquímica na Cozinha 122
- 123. APÊNDICE F Calcula-se a digestibilidade através de medidas do conteúdo de nitrogênio do alimento (Ningerido) e do nitrogênio nas fezes (Nfezes). A diferença entre os dois valores corresponde ao nitrogênio absorvido (Nabsorvido), e a digestibilidade (D) é expressa como: D = [Nabsorvido / Ningerido] x 100 ou D = [(Ningerido – Nfezes) / Ningerido] x 100 A quantidade de nitrogênio retido (Nretido) corresponde à diferença entre o nitrogênio absorvido e o nitrogênio excretado na urina (Nurina). O valor biológico, portanto, é igual a: BV = [ Nretido / Nabsorvvido ] x 100 ou BV = [(Nabsorvido – Nurina) / Nabsorvido ] x 100 Como Nabsorvido = Ningerido – Nfezes obtém-se: Nretido = Ningerido - Nfezes - Nurina ou Nretido = Ningerido – Nexcretado Assim, pode-se expressar BV como: BV = [(Ningerido – Nurina – Nfezes) / (Ningerido - Nfezes)] x 100 ou BV = [(Ningerido - Nfezes) / Nabsorvido] x 100 Deste modo, o BV não leva em consideração a fração não absorvida das proteínas da dieta, já que o conteúdo de nitrogênio das fezes é subtraído do nitrogênio ingerido tanto no numerador quanto no denominador da equação. Ou seja, não avalia a digestibilidade da proteína, informando apenas sobre a qualidade da fração de aminoácidos que foi absorvida. Proteínas deficientes em um aminoácido essencial tem valores de BV próximos de zero. Proteínas com alto valor biológico são as de origem animal, como o ovo, leite, carnes, com exceção à gelatina. As proteínas vegetais têm valores biológicos consideravelmente inferiores devido à deficiência de um ou mais aminoácidos essenciais. O NPU mede a fração de nitrogênio ingerido que é efetivamente retido: NPU = [N retido / N ingerido ] x 100 ou NPU = [(Ningerido – Nexcretado) / Ningerido] x 100 Bioquímica na Cozinha 123
- 124. APÊNDICE G Transgênicos e Conservantes OPINIÃO Os Cientistas e os Transgênicos Hernan Chaimovich* As informações mais difundidas sobre plantas transgênicas provêm de dois campos opostos. Um é constituído pelas empresas que desenvolvem e vendem sementes e que apregoam que estas devem ser amplamente utilizadas, por possuírem o potencial de ampliar a produtividade agrícola e a oferta de alimentos no mundo. Para um outro conjunto de agentes interessados, com motivações técnicas, doutrinárias ou emocionais, essas plantas constituem um perigo real ou potencial para a humanidade e para o equilíbrio dos ecossistemas. Se para o cidadão informado essa contradição é perturbadora, o que dizer da grande maioria da população? A posição dos cientistas requer análise prévia do conceito de representação. Na sociedade, respeitada a liberdade de expressão individual, a representatividade é identificável. Diante da polêmica em torno dos organismos geneticamente modificados, OGM, em especial das plantas transgênicas, parcelas mais bem informadas da sociedade brasileira estão perplexas quanto à diversidade de opiniões individuais de cientistas sobre o assunto. Assim, parece não existir nenhum consenso, dentro da comunidade científica, sobre segurança alimentar ou riscos ecológicos do uso de plantas transgênicas. Contudo, nas instituições representativas das comunidades nacional e internacional dos cientistas, os consensos são evidentes e, em geral, pouco divulgados na mídia. Poucos duvidam que as academias nacionais de ciências são entidades representativas da comunidade dos cientistas. Em geral, elas são independentes de interesses e governos e têm se demonstrado essenciais para o desenvolvimento da capacidade nacional em ciência e tecnologia. Em 2000, a Royal Society, de Londres, e as academias de ciência do Brasil, China, EUA, Índia, México e a Academia de Ciências do Terceiro Mundo (TWAS) prepararam um Relatório sobre Plantas Transgênicas na Agricultura. Nesse documento pondera-se que muitas decisões na área da biotecnologia afetarão o futuro da humanidade e os recursos naturais do planeta. Logo elas devem ser baseadas na melhor informação científica, para permitirem escolhas apropriadas de alternativas políticas. Bioquímica na Cozinha 124
- 125. As pesquisas demonstramque alimentos produzidos por meio de tecnologia OGM podem ser mais nutritivos, estáveis quando armazenados e, em princípio, capazes de promover a saúde. Por isso, novos esforços do setor público são necessários para introduzir cultivo de transgênicos que beneficiem lavradores pobres em nações em desenvolvimento e que assegurem o seu acesso aos alimentos através da produção intensiva de produtos. Além disso, esforços de cooperação entre os setores público e privado são necessários para desenvolver sementes transgênicas que beneficiem os consumidores, especialmente nos países em desenvolvimento. Esforços conjuntos devem ser promovidos, também, para investigar os efeitos potenciais das tecnologias OGM em suas aplicações específicas sobre o meio ambiente, sejam estes positivos ou negativos. Essas pesquisas devem ser determinadas tomando por parâmetro os efeitos das tecnologias convencionais na agricultura. Além disso, os sistemas de saúde pública de todos os países devem estar qualificados para identificar e monitorar quaisquer efeitos potencialmente adversos que possam surgir de plantas transgênicas na saúde humana. Empresas e institutos de pesquisa devem tomar medidas para compartilhar a tecnologia OGM com cientistas responsáveis por sua utilização, para aliviar a fome e melhorar a segurança dos alimentos em países em desenvolvimento. Além do mais, exceções deverão ser feitas aos pequenos produtores familiares, para protegê-los de restrições indevidas em suas plantações. O Conselho Internacional pela Ciência (ICSU) congrega, desde 1931, as mais importantes entidades da ciência internacional, envolvendo mais de cem países, 30 uniões internacionais de ciência e 20 associações científicas. Recentemente, o ICSU fez um estudo baseado em toda a literatura científica produzida entre 2000 e 2003 sobre plantas OGM, segurança alimentar e efeitos ecológicos (disponível em www.icsu.org). Em relação aos alimentos com produtos OGM, as perguntas fundamentais que esse estudo apresenta são: quem necessita deles; se podem ser consumidos com segurança; se haverá impactos ambientais; se as medidas regulatórias são adequadas; como afetam o comércio internacional. Cada tema é analisado mostrando os limites do consenso científico, as divergências científicas (quando as há) e os pontos que requerem mais pesquisa. Nesse estudo, chegam-se a conclusões similares ao publicado em 2000 pelas academias. É imprescindível que o debate sobre essa questão no Brasil também seja conduzido a partir desses princípios, sempre tendo como base os conhecimentos obtidos pela ciência. É por isso que a USP, detentora de inegável credibilidade nacional e internacional, tomou a iniciativa de promover o Seminário Internacional sobre Transgênicos no Brasil, em parceria com a Academia de Ciências e a International Union of Food Science and Technology, que começou ontem e se encerrará amanhã [27 a 29 de outubro de 2003]. (*) Hernan Chaimovich, diretor do Instituto de Química da USP, é membro das diretorias da Academia Brasileira de Ciências e do ICSU (Instituto Internacional pela Ciência). Integra o Conselho Deliberativo do Instituto de Estudos Avançados da USP, Bioquímica na Cozinha 125
- 126. onde coordena aÁrea de Política Científica e Tecnológica. Artigo originalmente publicado na seção "Tendências/Debates" do jornal "Folha de S.Paulo", na edição de 28 de outubro de 2003, pág. 3) Sites relacionados: www.biologianaweb.com www.cca.ufsc.br/dfito/labs/lfdgv http://café.cbmeg.unicamp.br/mano/eg/karen.htm Bioquímica na Cozinha 126
- 127. APÊNDICE H Conservantes Nitratos e Nitritos - continuação Outro risco associado ao uso de nitratos e nitrito é a formação de nitrosaminas, substâncias cancerígenas. Existem duas possibilidades de formação de nitrosaminas: no alimento e no próprio organismo. No primeiro caso, o risco se limita a aqueles produtos que se esquentam muito durante o cozimento (por exemplo, bacon) ou que são ricos em aminas nitrosáveis (pescados e produtos fermentados). No segundo caso pode-se formar nitrosaminas nas condições ambientais do estômago. A discussão do uso de nitratos se complica porque estes devem transformar-se em nitritos tanto para sua ação como aditivo como para sua atuação como tóxico e como precursor de agentes cancerígenos. Essa transformação se produz pela ação de microorganismos, ou nos alimentos ou no interior do organismo. Neste último caso, só pode produzir-se na boca, já que no intestino, salvo casos patológicos, se absorve rapidamente sem que haja tempo para esta transformação. Na boca, os nitratos podem proceder dos alimentos ou aparecer na saliva, recirculados depois de sua absorção. Os nitratos não recirculados (a maioria) são eliminados rapidamente pela urina. Várias técnicas são usadas para diminuir o risco de formação de nitrosaminas. Em primeiro lugar, obviamente, reduzir a concentração de nitritos e nitratos sempre que isso seja possível. Deve se ter em mente que a quantidade de nitritos que chega ao consumidor é sempre muito menor que a adicionada ao produto, já que estes são muito instáveis e reativos. Em segundo lugar, pode se utilizar outros aditivos que bloqueiem o mecanismo químico de formação de nitrosaminas. Estes aditivos são o ácido ascórbico e seus derivados, e os tocoferóis, especialmente eficazes em meios aquosos ou oleosos, respectivamente. Em alguns países como Estados Unidos, é obrigatório se utilizar ácido ascórbico junto com os nitritos. Os riscos tanto de toxicidade aguda como de formação de carcinógenos permitiriam questionar radicalmente o uso de nitratos e nitritos nos alimentos. Os nitritos são um potente inibidor de crescimento da Clostridium botulinum, que produz a toxina botulínica, que é extremamente tóxica . A intoxicação botulínica ou botulismo se deve ao consumo de derivados de carne, pescados salgados (principalmente no Japão) ou conservas caseiras mal esterilizadas, podendo ser mortal. O risco dos produtos derivados de carne é conhecido desde a antiguidade (botulismo vem do latim botulus, que significa embutido), mesmo que a toxina seja destruída por aquecimento a 80 ºC, muitos produtos deste tipo são consumidos cru. Lisozima A lisozima é uma enzima que ataca as paredes das bactérias, é uma proteína de tamanho pequeno, estável em meio relativamente ácido e resistente ao calor (essa propriedade tem sido constantemente melhorada pela engenharia genética). É encontrada principalmente na clara de ovo, e muito fácil de se obter, o leite humano também possui uma certa quantidade. Suas aplicações como aditivo alimentício em derivados de pescado, mariscos e também pode ser utilizado em queijos fundidos. Ácido Fórmico O uso de ácido fórmico e seus derivados, como conservantes alimentícios, não são autorizados em muitos países. Eles proporcionam um sabor pouco agradável e são bastante tóxicos. Em alguns paises são utilizados para conservar sucos de frutas que Bioquímica na Cozinha 127
- 128. serão utilizados industrialmente,também para conservação de conservas de pepino, e nesse caso é mais usado o formiato cálcico que atua como endurecedor. Hexametilentetramina. Utilizado inicialmente com finalidade médica, passou rapidamente para a tecnologia de alimentos como conservante para peixes, conservas de caranguejo e camarões, e também para evitar o inchamento do queijo provolone. O mecanismo de ação anti-microbiana deste conservante está baseada na sua transformação em formaldeído em alimentos ácidos. Quando ingerido provoca a mesma reação no estomago. O formaldeído é um possível agente cancerígeno, estudos realizados com ratos mostram que a nível experimental a ingestão de grandes quantidades de hexametilentetramina é capaz de induzir o aparecimento de certos tipos de câncer. Bioquímica na Cozinha 128
- 129. APÊNDICE I Os 5Sabores perceptíveis Somos capazes de distinguir apenas cinco sabores: salgado, doce, amargo, azedo e umami. Veja como: Sabor Salgado:O sal é o cloreto de sódio (Na+Cl-). O Na+ entra nas células receptoras via canais de sódio, causando uma despolarização, que se propaga pelo nervo aferente primário. Sabor Azedo: A espécie detectada é o íon H+. Os íons H+ bloqueiam a entrada dos canais de potássio (K+). Estes canais são responsáveis por manter a célula num nível de hiperpolarização; o bloqueio destes canais causa uma despolarização, transmitida pelo nervo aferente primário. Sabor Doce: Existem receptores na membrana apical que ligam-se a glicose (sacarose e outros carboidratos). A ligação ao receptor ativa a enzima adenilato ciclase, elevando a concentração de cAMC, que causa uma inibição dos canais de potássio, conduzindo a uma despolarização da célula. Sabor Amargo: Substâncias amargas provocam uma liberação de Ca2+ mediada pelo segundo mensageiro (IP3). A elevação da [Ca2+] provoca uma despolarização, transmitida pelo nervo primário aferente. Sabor Umami: É o sabor de certos aminoácidos (e.g., glutamato, aspartato, entre outros). Recentemente, Chaudhari et al. publicaram um artigo no Journal of Neuroscience oferencendo um mecanismo para a ação do glutamato monossódico no paladar. Este composto é utilizado como aditivo pela indústria alimentícia para "realçar" o sabor dos alimentos. Os autores demonstraram que há um receptor, o mGluR4, que media o sabor umami. A ligação a este receptor ativa uma proteína G que eleva a [Ca2+]. Além deste, existem receptores ionotrópicos (ligados a canais iônicos) que são ativados por substâncias umami. Isto provoca a abertura não seletiva de canais iônicos, aumentando o disparo no nervo primário aferente. Bioquímica na Cozinha 129
- 130. Como percebemos aromase cheiros Olfato e paladar caminham juntos na percepção do sabor porque os sensores do nariz e da boca estão intimamente associados. Ao comer ou beber, moléculas voláteis presentes nos alimentos estimulam as papilas gustativas e o epitélio olfativo. A reunião dos gostos básicos (doce, salgado, ácido e amargo) com as sensações na mucosa da boca (temperatura, picância, refrescância), somada as inúmeras percepções do olfato, é que vai formar no cérebro a idéia de sabor. Os estímulos nervosos são transmitidos ao sistema límbico, responsável no cérebro por diversas funções vegetativas, pela nossa memória e pelo controle de neurotransmissores (como a serotonina), que nos dão a sensação de prazer. É o sistema límbico que nos traz lembranças quando sentimos um cheiro familiar. O olfato depende de receptores sensoriais que respondem à presença de certas moléculas na atmosfera. Nos humanos, estes quimioreceptores estão localizados no epitélio olfativo - um pedaço de tecido do tamanho de um selo postal, localizado na cavidade nasal. Este tecido é recoberto de cílios e uma camada de muco. As moléculas gasosas são dissolvidas no muco e, então, interagem com os receptores. Isto ativa uma enzima, a adenilato ciclase, que catalisa a conversão de ATP ao AMP cíclico (cAMP). O cAMP ativa um canal de Na+, gerando um potencial de despolarização ao longo da membrana. Este impulso é transmitido pelos nervos olfativos até o cérebro, que, computando outros estímulos sensoriais, interpreta o impulso como um odor - muitas vezes acionando áreas da memória que relacionam o particular odor com algo já experimentado antes. A substância que provoca o odor precisa ter certas propriedades para ser capaz de provocar alterações sensoriais: deve apresentar alguma solubilidade em água, pressão de vapor considerável, lipofilicidade, e massa molar não muito elevada (em um artigo de 1967, Demole e Wuest, na Helv. Chem. Acta., garantem não existir nenhuma molécula odorante com massa molar maior do que 294 g/mol). Receptores Sensoriais A entrada de informação no sistema nervoso central é dada pelos receptores sensoriais. Existem basicamente cinco tipos diferentes de receptores sensitivos: 1) mecanorreceptores: detectam deformações mecânicas dos receptores ou de células adjacentes; 2) termorreceptores: detectam alterações da temperatura - alguns detectam o frio e outros o calor; 3) eletromagnéticos: detectam a luz na retina 4) nociceptores: detectam lesões nos tecidos tanto físicas quanto químicas 5) quimiorreceptores: detectam paladar e olfato, nível de oxigênio no sangue arterial, Bioquímica na Cozinha 130
- 131. pressão osmótica doslíquidos corporais, concentração de CO2, glicose, aminoácidos, entre outros. Transmissão de estímulos ao sistema nervoso central As vias de transmissão dos estímulos gustativos ao tronco cerebral e daí ao córtex cerebral. Os estímulos passam das papilas gustativas na boca ao tracto solitário, localizado na medula. Em seguida, os estímulos são transmitidos ao tálamo; do tálamo passam ao córtex gustativo primário e, subseqüentemente, às áreas associativas gustativas circundantes e à região integrativa comum que é responsável pela integração de todas as sensações. Bioquímica na Cozinha 131
- 132. APÊNDICE J Breve História da Cerveja A origem das primeiras bebidas alcoólicas é incerta, mas provavelmente tenham sido feitas de cevada, tâmaras, uvas ou mel, colocando tanto a cerveja, quanto o vinho como possíveis candidatos a essa primazia. Entretanto, não há muito consenso a respeito da história da cerveja, mas algumas evidências mostram que a prática da cervejaria originou-se na região da Mesopotâmia onde, como no Egito, a cevada cresce em estado selvagem. Conta-se que em 4000 a.C. os sumérios, um dos povos civilizados mais antigos, após uma descoberta acidental, alegravam-se com uma bebida fermentada, obtida de cereais. Na Suméria, estima-se que cerca de 40% da produção dos cereais destinavam-se às cervejarias chamadas "casas de cerveja", mantida por mulheres. No Egito, a cerveja tornou-se uma bebida nacional, e acreditava-se que possuísse até propriedades curativas, especialmente contra picadas de escorpião. Consta que os egípcios gostavam tanto da bebida que seus mortos eram enterrados com algumas jarras cheias de cerveja. Ainda hoje, no Egito, são fabricadas cervejas rústicas, derivadas de massas de pão com o nome de Bouza. A partir do início da idade média, os mosteiros assumiram a fabricação da bebida que adquiriu o seu sabor característico pelas mãos dos monges. Os mosteiros mais antigos que iniciaram a produção de cervejas foram os de St. Gallen, na Suíça, Weihenstephan em Freising e St. Emmeram em Regensburg, ambos na Alemanha. Os primeiros a receberem autorização oficial para a produção em escala comercial foram os beneditinos de Weihenstephan. Por isso, a universidade de Weihenstephan é a indústria cervejeira mais antiga do mundo, tendo sido fundada em 1.040. Na Alemanha, com o objetivo de regulamentar o processo de manufatura da cerveja, o Duque Guilherme IV da Bavária (Alemanha) decretou a lei da pureza (REINHEITSGEBOT) em 1516. Porém na antiguidade, eram utilizadas como ingrediente de aroma de paladar, folhas de pinheiro, ervas e cerejas silvestres, entre outros. O uso destes coadjuvantes em muitos casos causava intoxicações sendo até mesmo fatal em determinadas ocasiões. Esta é a lei mais antiga do mundo referente à manufatura de alimentos e estabelece que a cerveja só pode ser produzida a partir da cevada, lúpulo e água. A levedura somente veio fazer parte da lista destes ingredientes mais tarde, quando se teve o domínio do conhecimento sobre este microorganismo. Na mitologia latina, “Ceres” era a deusa da agricultura. Por isso, acredita-se que a palavra “cerevisia” proceda deste nome e, desta raiz derivam as palavras cerveja em português e cerveza em espanhol. A palavra latina bibere significa beber e após transformações semânticas, passou a bier que significa cerveja em alemão. O que é o etanol? Os álcoois são compostos químicos cujas moléculas contém um grupo hidroxila [-OH], ligado a um carbono. A palavra álcool deriva do arábico al-kuhul, que se refere a um fino pó de antimônio, produzido através de sua destilação, e usado como maquiagem para os olhos. Os alquimistas medievais ampliaram o uso do termo para referir-se a todos os produtos gerados nessa destilação e isto levou ao atual significado da palavra. Assim, o etanol (álcool etílico), CH3CH2OH, é um líquido incolor, inflamável, com um odor característico. Seu ponto de fusão é de –114,1°C, e de ebulição e de 78,5°C. É menos denso que a água: 0,789 g/mL a 20°C. O etanol também é utilizado, nas indústrias, como reagente de partida para vários compostos químicos, tais como o ácido acético, butadieno, acetaldeído. Também é utilizado como combustível, puro ou misturado com gasolina. Como é miscível com qualquer Bioquímica na Cozinha 132
- 133. proporção de água,é muito utilizado como solvente para muitas substâncias na fabricação de perfumes, tintas, vernizes e explosivos. Curiosidade As propriedades químicas do etanol explicam alguns de seus usos, por exemplo como fluído em termômetros, para temperaturas baixas, uma vez que o mercúrio congela a temperatura de –40°C, e o etanol apenas em –114.1°C. Os efeitos do etanol em nosso organismo O álcool é a segunda substância psicoativa mais consumida no mundo depois da cafeína. Em conseqüência do seu uso, aparecem os acidentes automobilísticos, os acidentes de trabalho, as doenças orgânicas como, por exemplo, hepatopatias e neuropatias, além dos quadros de dependência que geram inúmeros transtornos familiares e graves problemas sociais. Quando uma bebida alcoólica é ingerida, o etanol é absorvido no intestino delgado e distribuído pelo corpo - sendo que mais etanol é encontrado no sangue e no cérebro do que nos músculos e tecidos adiposos. O etanol é uma substância tóxica, e o organismo inicia o processo de excreção desta substância tão logo ela é consumida. Cerca de 90% é processado no fígado, através de sua conversão a acetaldeído pela enzima álcool desidrogenase. Entretanto o acetaldeído também é uma substância tóxica que gera a famosa enxaqueca do dia seguinte. Finalmente a aldeído desidroxigenase transforma esse composto a acetato. Sendo o etanol um depressor do Sistema Nervoso Central (SNC), ele diminui o tempo de resposta a estímulos externos do SNC. Seus principais efeitos a curto prazo são a perda de coordenação, fala arrastada, pupilas dilatadas, perda do autocontrole emocional. A exposição prolongada a esta droga causa destruição parcial do fígado e sistema nervoso, depressão respiratória, problemas de disfunção sexual (impotência e/ou ejaculação precoce), aumento do colesterol, doenças cardiovasculares, câncer, catarata e morte. Estima-se que, dentre os países desenvolvidos, o álcool seja um dos maiores causadores de morte - desde doenças relacionadas ao seu uso até acidentes provocados por seus efeitos. Seu uso é comum devido aos efeitos prazerosos que propicia: alteração sensorial, redução da ansiedade, relaxante muscular, euforia. Não é sem um fundo de verdade que a campanha publicitária da marca líder diz que a cerveja "refresca até pensamento"... Além disso, é uma droga barata e que promove integração social, principalmente em pessoas tímidas ou inibidas. A abstinência, em alcoólatras, pode provocar suor, tremores, alucinações, psicoses e medo. As alucinações mais clássicas são as zoopsias, em que o paciente relata ouvir zumbidos de insetos. Um dos aspectos mais importantes e relevantes são os recentes dados mostrando que o etanol altera seletiva e especificamente a função de várias proteínas ligadas à membrana, desafiando a hipótese, chamada de "hipótese de membrana", de que o etanol é considerado uma "droga não-específica" e que produz certos efeitos fisiopatológicos, desequilibrando os componentes lipídicos das membranas neuronais. Entretanto, estudos atuais mostram que essa droga afeta vários sistemas de neurotransmissores, como os glutamatérgicos. De uma maneira geral, o tratamento farmacológico da dependência ao álcool envolve, atualmente, os agentes para o tratamento da síndrome de abstinência, os agentes aversivos e os agentes para diminuir o desejo ou evitar a reincidência. Bioquímica na Cozinha 133
- 134. O consumo moderadode cervejas, vinhos e outras bebidas alcoólicas é benéfico para a saúde Estima-se que a ingestão de 30g de álcool por dia (3 copos de cerveja) pode reduzir o risco de doenças coronárias em 24,7%. Uma explicação para esse fato tem a ver com a quantidade de colesterol HDL (o “bom colesterol”) no sangue aumentar quando se consome álcool, diminuindo, assim, o risco de doenças. Investigações realizadas mostram que 2 copos de cerveja por dia (20g de álcool) pode aumentar o colesterol HDL na ordem dos 4%. Outra explicação seria que o álcool reduziria a tendência do aparecimento de coágulos no sangue. O consumo de 20g de álcool (2 copos de cerveja) por dia, promove a diminuição da concentração de vários fatores que favorecem o aparecimento desses coágulos. Investigações também realizadas evidenciam que o consumo moderado de cervejas, vinhos e outras podem proteger contra a formação de pedras na vesícula, osteoporose e até diabetes. Dessa forma os estudos realizados mostraram que tanto a cerveja como o vinho evidenciam um grande efeito protetor contra as doenças, principalmente cardiovasculares. Contudo, esses estudos não conseguem mostrar um claro “vencedor” porque o efeito protetor é dado pelo próprio álcool. Outro fator a considerar é o modo como as pessoas bebem, além do quanto bebem. As últimas observações indicam que as pessoas que bebem mais que 5-6 copos (50 – 60 g de álcool) por sessão não estão protegidas contra as doenças cardiovasculares, mesmo que o seu consumo semanal seja moderado (13 copos semanais = 130g de álcool). A análise dos padrões de consumo mostra ainda que são os bebedores de cerveja que menos exorbitam no consumo excessivo, comparativamente com outros bebedores . Bioquímica na Cozinha 134
- 135. APÊNDICE K Breve histórico do vinho Os egípcios foram certamente os primeiros a saberem como registrar e celebrar os detalhes da vinificação em suas pinturas que datam de 1000 a 3000 a.C. A partir de 1000 a.C. os gregos levaram a produção de vinho para suas colônias, do Mar Negro à Espanha. Já se conheciam as propriedades e o uso medicinal do vinho, muito empregado pelos gregos. O simbolismo do vinho no cristianismo fez com que a Igreja desempenhasse papel importante no renascimento e aprimoramento dos vinhedos e do vinho, após a queda do Império Romano, assegurando também a expansão da viticultura – cultura de videiras – para as outras regiões da Europa. Através de expedições colonizadoras que partiram da Europa, as vinhas chegaram a outros continentes, especialmente nas Américas do Norte (Estados Unidos) e do Sul (Argentina, Brasil e Chile) e na África (África do Sul), onde se aclimataram e passaram a fornecer também bons vinhos. A partir do século XVII o vinho deixa de ser armazenado e envelhecido apenas em barris de madeira, pois a partir de então são utilizados também garrafas de vidro. Apesar de toda a tradição e romantismo, o vinho consumido na Antigüidade não parece ter sido um produto agradável ao gosto contemporâneo, já que eram adicionadas ao vinho outras substâncias, como mel e especiarias aromáticas. A produção de vinhos foi bastante aperfeiçoada pelos romanos, embora ainda subsistisse o costume de se fazer misturas com os vinhos. Assim como na fabricação da cerveja, as descobertas na metade do século XIX que Louis Pasteur fez sobre a natureza da fermentação, identificando também as leveduras responsáveis pelo processo e a bactéria nociva ao vinho, foram primordiais para padronizar e tornar o processo científico. Tais descobertas constituem o marco fundamental para o desenvolvimento da enologia moderna (enologia é o termo que designa o estudo do vinho e sua produção). A partir do século XX a elaboração dos vinhos tomou novos rumos com o desenvolvimento tecnológico na viticultura e da enologia, proporcionando conquistas como: cruzamento genético de diferentes cepas de uvas, o desenvolvimento de cepas de leveduras selecionadas geneticamente, sistema de filtração que reduz o contato do vinho com bactérias do ar e a colheita mecanizada, que a partir da década de 60, permitiu uma maior rapidez na colheita das uvas e sua imediata transferência para os tanques de fermentação. Como podemos classificar os vinhos? São usados para a classificação dos vários tipos de vinhos existentes alguns itens como o teor de álcool, gás dissolvido, teor de açúcar, cor, variedade da uva, origem geográfica e envelhecimento. Abaixo apresenta-se uma divisão baseada no teor de álcool. Vinhos de mesa Geralmente associados ao consumo com refeições, os vinhos de mesa apresentam um teor alcoólico menor ou igual a 14%. Nesta categoria encontram-se os vinhos de mesa seco (sem uma doçura perceptível), suave e doce. Pela legislação brasileira, o teor de açúcar deve ser menor que 5 g/L nos vinhos secos, de 5 a 20 g/L nos suaves e acima de 20 g/L nos vinhos doces. Baseados na sua cor, tem-se os Bioquímica na Cozinha 135
- 136. vinhos tintos (elaboradosexclusivamente com uvas tintas), brancos (feitos não só com uvas brancas, mas também com uvas tintas sem as cascas) e rosés (obtidos de uvas tintas retirando-se as cascas quando o suco posto a fermentar atingir a tonalidade rosa). Os vinhos espumantes (como o Champagne) também se enquadram nesta divisão. São aqueles que possuem uma concentração apreciável de dióxido de carbono sendo armazenados sob pressão. Há também os vinhos frisantes (como os italianos Frascati e Lambrusco) que possuem uma quantidade perceptível de CO2 , mas não tão abundante como nos espumantes. Vinhos fortificados Vinhos que recebem aguardente vínica (destilado de uva ou "brandy"), tornando-se mais alcoólicos e, portanto, mais fortes são denominados vinhos fortificados. Os três mais famosos são o vinho do Porto (com teor alcoólico de até 23oGL), o Jerez (ou xerez, com até 18oGL, ou até 25oGL nos mais velhos) e o vinho madeira (de 17 a 21oGL). Para obtenção do vinho do Porto, a adição de aguardente de uva é feita ao suco que está fermentando, havendo interrupção da fermentação e impedindo que o açúcar das uvas seja totalmente transformado em álcool. Além de muito alcoólico, o vinho também fica doce. No caso do vinho Jerez, a aguardente é adicionada depois que a fermentação é encerrada. Com isso o vinho será seco. Etapas do processo de vinificação Esmagamento e desengaçamento Houve um tempo em que as uvas eram amassadas com os pés. Hoje em dia pode-se usar máquinas mecânicas para esse processo, sendo que as operações de esmagamento e desengaçamento freqüentemente são realizadas pelo mesmo equipamento, denominados esmagadeira-desengaçadeira. O engaço é comumente retirado antes do início do esmagamento, pois pode conferir características indesejáveis ao vinho. O esmagamento rompe os grãos (retiradas as sementes), liberando o suco rapidamente e provoca intensa aeração do mosto, criando condições para o desenvolvimento de leveduras e início da fermentação. Sulfitagem Prática importante e necessária, com a adição do anidrido sulfuroso para obtenção de vários efeitos, entre eles: efeito antioxidante e antioxidásico (o SO2 é oxidável, recebe o oxigênio do ar e protege o mosto, inibindo as enzimas polifenóis oxidases); efeito dissolvente (facilita a dissolução dos polifenóis); efeito antisséptico (inibe os microorganismos competidores da levedura do vinho); efeito estimulante (em doses pequenas, estimula as leveduras na transformação do açúcar); efeito seletivo (inibe as leveduras pouco alcoogênicas). Se aplicado em grandes doses, o SO2 pode gerar gosto de mercaptanas no vinho, e também pode impedir a fermentação maloláctica. Deve-se levar em consideração alguns fatores como o grau de maturação da uva, seu estado sanitário e teor de acidez. Bioquímica na Cozinha 136
- 137. Correções do mosto Como a maturação da uva depende de vários fatores, ela pode estar um pouco deficiente de alguns elementos no momento da colheita. Algumas operações são permitidas, dependo da legislação do país, a fim de que se possa compensar as insuficiências da maturação imperfeita e assim, produzir-se um vinho mais bem constituído. Nessas operações pode-se corrigir o teor de açúcar e de acidez. As práticas aqui descritas são permitidas pela legislação brasileira. O principal processo de correção é denominado chaptalização. É o método criado pelo cientista francês Chaptal e consta da adição de açúcar (sacarose) ao mosto. Inoculação de leveduras A inoculação de levedura deve ser feita em meio previamente sulfitado, porém a completa esterilização do mosto não é possível e as leveduras naturais mais bem adaptadas podem tornar-se predominantes em lugar das inoculadas. Remontagem e refrigeração A remontagem deve ser realizada no início da fermentação e consiste em um bombeamento do mosto do fundo do tanque para a parte superior da cuba. Esse processo fornece oxigênio para a levedura e as distribui melhor, homogeneiza o teor de açúcar e a temperatura, extrai melhor o suco das cascas e solubiliza os taninos e as matérias corantes. A refrigeração torna-se necessária quando a temperatura de fermentação atinge de 32oC a 33oC, podendo ser feita por diversos métodos, sendo o emprego de um trocador de calor tubular de água fria o mais eficiente. Prensagem de bagaços Operação necessária para melhor extração dos componentes da casca e aumento no rendimento do mosto ou do vinho, obtendo-se o vinho de gota (“vin de goutte") de melhor qualidade e o vinho de prensa ("vin de presse"), de uma prensagem mais enérgica, mais concentrado. Os tipos de prensas mais usados são de prensas descontínua e de prensas contínuas. Conservação dos vinhos e envelhecimento O tempo máximo de guarda de um vinho deve ser o tempo em que ele ainda está na plenitude de suas características, e não o máximo que ele suporta antes de se deteriorar (tempo de vida), variando conforme as condições climáticas, solo e safra, bem como as condições de guarda do vinho, podendo atingir 50 anos ou mais. Na guarda ou conservação de vinhos algumas medidas adotadas universalmente não possuem comprovação científica – são ditas empíricas – mas resultam da observação e da prática, experiência adquirida ao longo dos séculos. As seguintes "normas" de conservação são preconizadas por estudiosos e amantes dos bons vinhos. a) Posição das garrafas – recomenda-se que a garrafa fique na horizontal. Desse modo, além da manipulação ser facilitada, a rolha fica em contato com o vinho, umedece-se e dilata-se, vedando completamente a garrafa e impedindo a entrada do oxigênio nocivo ao vinho. b) Temperatura – é o fator mais crítico e comprovado cientificamente. Acima de 18oC há aceleração no envelhecimento, devido ao aumento da velocidade das reações químicas de redução, podendo o vinho entrar em decadência precocemente. Pela Bioquímica na Cozinha 137
- 138. cinética química, avelocidade das reações dobra a cada elevação de 10oC não significando porém que o tempo de envelhecimento dobrará), o vinho envelhecerá mais depressa e, quanto mais alta a temperatura, maior serão os danos à sua estrutura, em particular ao frescor e aos aromas. Temperaturas inferiores a 12oC retardam as reações e o envelhecimento é mais lento. Deve-se considerar também que a temperatura deve ser constante, pois a oscilação térmica provoca expansões e retrações volumétricas do vinho, da rolha e do vidro da garrafa, ocasionando entrada e saída de ar, evaporação de álcool e diminuição do volume do vinho, aumentando o espaço vazio entre a rolha e o vinho. c) Luz – há evidências de que se for excessiva, em especial a fluorescente (ondas de alta frequência), pode haver comprometimento de algumas substâncias do vinho, como as antocianinas (os pigmentos que conferem cor vermelha aos tintos) e conseqüentemente diminuição na intensidade da cor do vinho. d) Vibração – provoca dispersão do sedimento existente nos vinhos envelhecidos, tornando-os turvos, causando depreciação visual e desagradável sensação de areia à boca. Por isso, recomenda-se que os vinhos recém-transportados e/ou muito manipulados sejam deixados em repouso por alguns dias antes de serem consumidos. e) Umidade do ar – em excesso pode danificar a cápsula e a parte superficial da rolha, propiciando a proliferação de microorganismos que podem contaminar a rolha e o vinho. A umidade muito baixa pode levar ao ressecamento da parte superior da rolha e retraí-la, pondo em risco o vinho. f) Arejamento – deve garantir a boa umidade do ar e a dissipação de cheiros do ambiente (que poderiam passar ao vinho). A química das reações envolvidas no envelhecimento, dado a sua complexidade e importância, explica portanto todos os cuidados a serem considerados para um bom armazenamento (e boa conservação) de um vinho. Bons teores de álcool, de ácidos e especialmente de taninos (as substâncias responsáveis pela adstringência) garantem um bom envelhecimento do vinho. A maioria das reações químicas sofridas com o passar do tempo, na garrafa, pelas centenas de substâncias presentes no vinho ainda não são bem conhecidas. A melhor conhecida é a da polimerização dos taninos, com sua deposição no fundo da garrafa, o que contribui para a formação da borra freqüentemente observada em vinhos velhos. Tal reação torna o vinho mais macio e aveludado à boca. É durante o envelhecimento que ocorrem também as reações que dão origem aos aromas mais complexos e agradáveis. (a Figura a seguir mostra o nível do vinho na garrafa e como isto está relacionado a sua qualidade) No engarrafamento do vinho todo o ar é retirado, ocorrendo portanto na ausência de ar as reações consideradas benéficas, denominadas reações de redução. As reações de oxidação, ocorrendo na presença de ar, possuem efeito contrário, pois degradam o vinho, sendo uma das substâncias originadas dessas reações o acetaldeído (de aroma e sabor desagradável). Ao ser oxidado, o acetaldeído origina o ácido acético que combinado com o álcool do vinho produz o etil-acetato (ainda mais desagradável). Bioquímica na Cozinha 138
- 139. O nível dovinho na garrafa relacionado à sua qualidade. A composição química dos vinhos Ácidos graxos A maior parte dos ácidos graxos é formada durante a fermentação alcoólica, uma vez que ele podem ser liberados pelos fermentos (E. Pueyo et al., publicado em 1989 no American Journal of Enologie and Viticulture no 40 p. 175). Estão presentes também nos firmes tecidos das uvas. Os ácidos graxos contribuem para a estabilização e formação da espuma em vinhos espumantes Aminoácidos (ver texto da apostila) Carboidratos Muitas substâncias desta classe são encontradas no vinho, tanto sacarídeos como poli-sacarídeos (como a celulose, hemicelulose e xiloglucana). Há também glucosídeos ou poli-sacarídeos peptídicos. Um artigo publicado no periódico Food Tech. Oct. em1956, descreve os glucosídeos como uma fonte potencial para compostos flavorizantes: embora não tenham odor, mas podem liberar, mediante ação enzimática, álcoois e açúcares que contém odor e aroma característicos. Bioquímica na Cozinha 139
- 140. Um exemplo éa hidrólise de um dos glucosídeos encontrados na uva - o neril- -D-glucopiranosídeo, que leva à formação de uma molécula com um odor muito intenso, o nerol. Terpenos Os terpenos pertencem aos constituintes secundários das plantas, e sua bio- síntese começa com a acetil-coenzima A (CoA). São considerados uma assinatura de sabor ao vinho que vem da variedade de uva escolhida, pois não sofrem alterações durante as fermentações no vinho. Encontram-se nas cascas das uvas, geralmente ligados covalentemente a açúcares. Alguns dos terpenos mais abundantes nos vinhos são mostrados abaixo. citronelol geraniol Avaliação sensorial da qualidade dos vinhos Tradicionalmente, a avaliação é sensorial. Feita por um especialista em vinhos, que avalia a 'qualidade' do vinho. Porém não há uma definição exata para qualidade, mas sabe-se que ela é a expressão de um processo mental: observação, percepção de características e sensações. Cada espécie de avaliação tem seu propósito e sendo feita sob condições controladas por um bom especialista pode fornecer informações a fim de que se possa julgar e classificar o vinho. Entre essas avaliações estão a visual, a olfativa e a gustativa. O exame visual Contra um fundo branco e com a taça inclinada suavemente observam-se os seguintes aspectos: limpidez – a presença de partículas em suspensão geralmente indicam que o vinho é mal feito ou deteriorado. A exceção é feita aos vinhos de longa guarda, pois se foram agitados, as partículas depositadas no fundo dispersam-se no vinho; transparência – vinhos deteriorados geralmente apresentam-se turvos; brilho – considera-se reflexos intensos e aspecto brilhante; viscosidade – todo vinho deve apresentar viscosidade, sendo também importante a formação de "lágrimas". Quanto mais álcool, mais lágrimas terá o vinho; gás – observável nos vinhos Bioquímica na Cozinha 140
- 141. espumantes e frisantes,apenas; cor – fornece informações sobre a idade e a qualidade. Com a taça deitada, identifica-se a região central em que a cor é mais intensa do que na borda , onde o volume de vinho é menor que na região central. Com o envelhecimento, os vinhos tintos adquirem tonalidade alaranjada-tijolo e os brancos mudam de cor amarelo palha para dourado. A má qualidade de um vinho ou a má conservação pode fazer com que vinhos novos tenham tonalidade de um vinho envelhecido. O exame olfativo A percepção do olfato é complexa e influenciável, sendo comum que os iniciantes na avaliação sensorial do vinho estranhem que alguns aromas não são de uva, e pensem que houve substâncias acrescentadas ao vinho. Porém, é preciso relembrar que no vinho há mais de cem substâncias aromáticas, como os álcoois, os ácidos, os aldeídos, as cetonas e os ésteres, entre outras. A avaliação deve ser realizada aspirando vigorosamente o vinho dentro da taça. O que se deve observar primeiramente é se o aroma é agradável ou não. Um vinho mal feito ou deteriorado apresenta aroma desagradável. Deve ser notada também a intensidade do aroma, sendo que os grandes vinhos possuem aromas intensos ou sutis, porém complexos. Os chamados aromas primários são os aromas provenientes das uvas, porém só existem em vinhos feitos com uvas muito aromáticas, como a Gewürztraminer. Na maioria dos bons vinhos encontram-se os aromas secundários, provenientes das substâncias formadas durante o processo de fermentação. Aromas que lembram frutas frescas, flores e até mesmo minerais são encontrados nos vinhos brancos e rosés. Aromas de frutas vermelhas, frutas secas, herbáceos e de especiarias encontram-se nos vinhos tintos. Nos vinhos de excepcional qualidade têm-se ainda os aromas terciários, originados no envelhecimento em barricas de madeira e/ou na garrafa. Junto com os secundários formam o chamando buquê do vinho. O exame gustativo É realizado colocando-se um gole de vinho na boca, deixando-o atingir todas as regiões da língua, a fim de se perceber os diferentes sabores que, para um bom vinho, devem ser agradáveis, de boa intensidade e compatíveis com o seu tipo. Exceto o sabor salgado, que não deve existir no vinho (a menos que se tenha sabores minerais que lembrem o salgado), pode existir no vinho os sabores doce, ácido e amargo. A acidez á mais acentuada nos vinhos jovens. O sabor amargo muito acentuado e/ou desagradável indica um vinho deteriorado. São transmitidas também sensações "táteis", como: corpo – sensação de volume provocada pelo vinho à boca, sendo o glicerol o componente que mais contribui para dar essa estrutura ao vinho; adstringência (tanicidade) – sensação de boca seca provocada pelos taninos que bloqueiam a ação das proteínas enzimáticas da saliva; "efeito agulha" – sensação de picadas de agulha na língua, provocada pelo gás carbônico dos vinhos espumantes e frisantes; textura – podendo ser áspera, macia ou aveludada; teor alcoólico – sensação de calor à boca produzida pelo álcool; temperatura – é percebida aquela em que o vinho é servido; equilíbrio – é a perfeita harmonia entre acidez, doçura, amargor, tanicidade e teor alcoólico. Bioquímica na Cozinha 141
- 142. Caderno de Respostas Leite p.8 R: Poderemos inicialmente comparar o leite com a água, e logo perceberemos que o leite é um liquido quimicamente mais rico que a água. O leite é na verdade uma emulsão, como a maionese, onde partículas de gordura estão dispersas na água, as quais causam desvio da luz e são responsáveis pela cor branca do leite. Como água e gordura não se misturam, o que faz com que o leite seja uma mistura homogênea? As proteínas desempenham então um papel fundamental: possuem uma parte hidrofóbica, que engloba a matéria gordurosa, e uma parte hidrofílica, que fica em contato com a água, delimitando a matéria gordurosa para que não entre em contato com a água, mas garantindo, ao mesmo tempo, sua dispersão. p.8 e 9 1) R: A alteração no pH provoca a desnaturação das proteínas do leite, impedindo-as de estabilizarem as bolhas de gás. O leite acidificado, então, passará a ferver como se fosse água - sem derramar. Pena que o sabor não seja muito agradável... 2) R: Uso de indicadores ácido-base ou de um medidor de pH: isto só daria uma idéia do pH do leite, sem permitir que se determine a quantidade de ácido presente. A acidez do leite decorre da presença de ácidos orgânicos fracos. Portanto, a simples medida do seu pH não permite o cálculo da quantidade de ácido presente. p. 9: - glicose a partir de proteína SIM - ácido graxo a partir de proteína SIM - ácido graxo a partir de glicose SIM - proteína a partir de glicose NÃO - glicose a partir de ácido graxo NÃO - proteína a partir de ácido graxo NÃO Macronutriente Podem originar... Proteínas CARBOIDRATOS, ÁC. GRAXOS Carboidratos ÁCIDOS GRAXOS Lipídios ------- p. 10: R: Maior tempo de validade do longa vida, que também não precisa ser fervido, pode ser guardado fora da geladeira enquanto estiver fechado, são também disponíveis nas versões enriquecidas, desnatado, semi-desnatado. O leite pasteurizado (leite de padaria) tem validade reduzida, deve ser mantido refrigerado mesmo fechado, preferencialmente é fervido. p. 12: 1) R: Menor quantidade de microrganismos (bactérias) do que no leite pasteurizado, por passar por um processo diferente, e que mantêm as qualidades nutricionais, já que o leite não é fonte principal de vitaminas, se essas são perdidas durante o UHT isso não altera a qualidade do leite. Bioquímica na Cozinha 142
- 143. 2) R: Sim.Basicamente, o leite pasteurizado passa por um processo no qual não são eliminados todos os microorganismos, por isso precisa ser mantido refrigerado. Já o longa vida, passa pelo processo UHT, no qual a temperatura na qual o leite é colocado todos os microorganismos são extintos, por isso pode ser mantido fora da geladeira se estiver fechado. Aberto, deve ser consumido logo pois torna-se uma porta de entrada para microorganismos. 3) R: Refere-se a conservação doméstica. Pode ser ligado à questão anterior. Ver resposta da questão anterior. Se for perguntado sobre que microorganismos podem crescer no leite, preferencialmente bactérias deteriorativas, devido à atividade da água ser elevada no leite. Não precisa falar em atividade da água, por enquanto. Pães p.15 1 e 2) Nome Classe Fonte/localização Função Solubilidade em água Ribose Monossacarídeo Células animais, Componente Solúvel vegetais e de do RNA microorganismos desoxirribose Monossacarídeo Células animais, Componente Solúvel vegetais e de do DNA microorganimos sacarose Dissacarídeo (glicose Açúcar Fonte de Solúvel e frutose) energia Lactose Dissacarídeo leite Fonte de Solúvel (galactose e glicose) energia quitina Polissacarídeo (N- Parede celular estrutural Insolúvel acetil-glicosamina) de fungos. Exoesqueleto de insetos de crustáceos peptidoglicano Polissacarídeo(hetero Parede celular estrutural Insolúvel polímero de N-acetil- bacteriana glicosamina e N- acetil-muramica) amido Polissacarídeo Células de Estoque de Solúvel (glicose) plantas energia glicogênio Polissacarídeo Células de Estoque de solúvel (glicose) animais energia celulose Polissacarídeo Parece celular de estrutural insolúvel (glicose) plantas p.16: 1) A diferença é estrutural, no amido as unidades de glicose estão unidas por ligação glicosídica -1,4 e quando numa ramificação a ligação glicosídica é a -1,6. Já na celulose a ligação ocorre entre o carbono 1 com configuração e o carbono 4 de outra unidade de glicose, formando a ligação -1,4. Esta diferença promove propriedades físico-químicas distintas à esses polímeros. 2) Não, pois são moléculas muito grandes. Bioquímica na Cozinha 143
- 144. 3) Amido éhidrolisado por amilases, enzimas presentes na saliva e no intestino. Isto garante a obtenção de energia a partir do amido. Porém, para o caso da celulose, a maioria dos animais não conseguem usá-la como fonte de energia pois não possuem enzimas que promovam a hidrólise da ligação -1,4. 4) Sim, pois exerce papel como fibra. As fibras são secretadas pelas fezes. 5) A maisena é constituída somente de amido. A maisena é o amido do milho. 6) A digestão de carboidratos pode ser longa ou lenta dependendo do alimento. As massas sofrem digestão rápida, já para o arroz, o processo é lento. p. 17: 1) Anticorpos são proteínas secretadas pelas células B. São importantes no sistema imunológico, pois são capazes de reconhecer proteínas presentes em agentes patogênicos e sinalizar para o sistema imunológico que tal agente deve ser “eliminado” 2) Porque as células do intestino delgado são as responsáveis pela absorção da glutinina. (Se eles se perguntarem como é o seguinte: todas as células do nosso organismo apresentam uma proteína que é capaz de expor fragmentos de proteínas para a região extracelular da célula, permitindo que o sistema imunológico “saiba” que aquela célula não foi atacada/infectada por nenhum tipo de patógeno. Em células infectadas o sistema imunológico mata e fagocita os restos da célula, acabando com a infecção. O que acontece com a glutinina é a mesma coisa. Quando a célula expõe fragmentos de glutinina o sistema imune (via os anticorpos) reconhece como um antígeno e mata esta célula, atacando principalmente as células do intestino delgado) 3) Distensão abdominal por gases, cólicas, náuseas e vômitos, dificuldade de adquirir peso e facilidade para perdê-lo, baixa estatura, fraqueza geral, modificação do humor, dificuldade para um sono reparador, alterações na pele, fraqueza das unhas, queda de pêlos, anemia por deficiente absorção do ferro e da Vitamina B 12, alterações do ciclo menstrual, diminuição da fertilidade 4) O único tratamento possível até o momento é a dieta. Pacientes portadores de doença celíaca não podem ingerir nada de Glúten. p.19: 1) Farinha de trigo – fonte de proteínas para a formação do glúten e de amido para as leveduras Açúcar – em algumas receitas ele é utilizados, pois aumenta o metabolismo das leveduras (é mais facilmente utilizado na glicólise do que o amido) Levedura – microorganismo que ao respirar produz CO2 que da a maciez ao pão. 2) A massa deve ser sovada para que o glúten possa ser formado e para que a massa seja aerada permitindo a respiração das leveduras e não a fermentação. deixe-a crescer em um lugar arejado com temperatura em torno de 20 a 25°C – para que as leveduras tenham tempo de crescer (multiplicar-se) e respirar, produzindo CO2 Sovar novamente – principalmente para aerar a massa, introduzindo mais CO2 3) Se for formado pouco glúten a massa não ficara elástica e o CO2 produzido será perdido, resultando em uma massa dura. O perigo de formar muito glúten não existe em paes produzidos manualmente (nos cansamos antes de esta situação aconteça > 40 minutos). Bioquímica na Cozinha 144
- 145. 4) O CO2 produzido pelas leveduras fica aprisionado dentro da massa através das fibras elásticas do glúten e ao ser aquecido expande. É esta expansão que promove as bolhas (furinhos) que são observados no interior do pão e dão a característica macia do mesmo 5) Não formará glúten e a massa ficara dura (=3). As leveduras respiram apropriadamente e começam a fermentar, produzindo diversos subprodutos que podem alterar o sabor do pão. 6) Carboidratos, pois mesmo as leveduras utilizando o amido para obtenção de energia, a grande maioria não é consumida. p. 20: 1) Paes – a farinha dura Bolos – a farinha mole Esta diferença está no fato de que em bolos não é necessária a produção de tanto glúten como no caso dos paes. 2 e 3) Bolo – ovo (que ao ser batido em claras em neve fica aerado (com a formação de infinitas micro bolhas), que é o que vai fornecer a textura macia ao bolo e aprisionar as moléculas de CO2 produzidas pelo fermento) (as claras em neve tem o mesmo papel do glúten no pão!!!) - fermento em pó – é mais rápido do que o fermento biológico e é por isso que a massa não precisa crescer antes de ir para o forno (e nem precisa ser sovada) Pão – já foi discutido anteriormente, mas basicamente: - fermento biológico (é mais lento do que o em pó) A massa precisa ser sovada para a formação de glúten e precisa crescer antes de ir para o forno p. 21: 1) Porque é um ácido, que diminui o pH local, alterando as interações químicas intramolecular, resultando na perda da estrutura nativa. 2) Não, a grande maioria das proteínas é sensível a alterações de pH. 3) Dentre os tipos de regulações podemos ter as: - irreversíveis ou reversíveis Que podem ser: - competitivas ou não competitivas p. 23: 1) Substrato: Glicose Produtos finais: CO2 + ATP e água 2) Sim qualquer monossacarídeo 3) Igual a 1 4) Antes da oxidação da glicose – as coenzimas estão oxidadas Depois da formação de ATP – as coenzimas estão oxidadas 5) Elas transferem os prótons e elétrons obtidos na oxidação da glicose para o ADP + Pi, gerando ATP. Só é importante lembrar para eles que esta transferência é indireta!! Bioquímica na Cozinha 145
- 146. p. 23: 1) 6moléculas 2) 34 das coenzimas + 2 da glicolise + 2 de krebs = 38 ATPs 3) A via estará inibida. Nesta questão eu acho legal lembrar: se comemos muito chocolate (glicose) ficamos mais gordos (ac. Graxos), então este excesso de glicose será utilizado, por exemplo para a síntese de lipideos (mostrar a figura do leite pg 09) 4) Em nada. Iogurte p.25: 1) Diferentemente ao que ocorre no pão, no iogurte não há oxigênio disponível suficiente capaz de manter a levedura no processo de respiração. 2) Mostrar a glicólise até piruvato (com a produção de 2ATPs) e redução das coenzimas e depois a oxidação das coenzimas na síntese de lactato a partir de piruvato. (mostrando que o processo pode ciclar infinitamente) 3) 2 ATPs Queijo p.26: No queijo coalho é utilizado enzimas para coalhar o leite (processo + rápido e mais eficiente), além disso, o soro é retirado do “pellet” que é então prensado (concentrado pois é removido mais soro) e vira o queijo. No iogurte a fermentação ocorre por agentes biológicos, leveduras e esta fermentação não é suficiente para a separação de fases do leite. A resposta é no queijo, que é necessária a separação de fases. Em muitos tipos de queijo a fermentação é realizada por leveduras (na maioria um pool de queijos), que são capazes de produzir vários subprodutos na fermentação anaeróbica. Alem disso tem alguns protocolos que há aquecimento e filtrações. Adoçantes p. 27: A frutose possui o mesmo teor calórico que o açúcar comum, porém o seu ‘poder de adoçar’ é 33% maior que o do açúcar comum (sacarose). p. 28: O açúcar sofre processos de refinamento distintos dependendo da industria. Algumas indústrias utilizam carbonato de cálcio nestes processos e não o retiram depois. O açúcar resultante contém carbonato de cálcio, logo para determinadas marcas é preciso colocar muito mais açúcar no alimento ou bebida para que este possa ser adoçado. Bioquímica na Cozinha 146
- 147. p. 29: 1) Osadoçantes presentes em produtos de higiene bucal são artificiais, não causam cárie. 2) Os adoçantes não são metabolizados pelo organismo, muitos deles são excretados sem alterações. p.29 1) Não, a fenilalanina produzida contraindica o uso desse adoçante em pacientes com fenilcetonúria, uma vez que não podem metabolizar esse aminoácido. p.30 2) É fundamental que os rótulos indiquem a presença de fenilalanina. Indivíduos fenilcetonúricos que consomem produtos com fenilalanina apresentam complicações neurológicas severas. Comentário adicional que pode ser dado: em indivíduos normais a observação de até 40mg/kg não possui quaisquer efeitos colaterais, porém doses elevadas causam depressão, insônia, cefaléias, alteração da visão e até retardamento mental, devido à fenilalanina. Diabetes p. 33: 1) A urina doce deve-se à incapacidade dos rins de reabsorver a glicose do sangue, quando a mesma está em altas concentrações. Isto é chamado de glicosúria. A diabete foi descoberta feita através da urina de pacientes que atraiam grandes quantidades de formigas no local. Notou-se que possivelmente aquela urina devia ser doce. Além disso, também foi provada essa urina e constatou-se a presença de açúcar. 2) · Poliúria (urina demais) - muito urina devido à incapacidade do rim de reabsorver água. · Polidipsia (bebe muita água) – devido à desidratação extra e intracelular. · Polifagia (come muito) – devido à falta de energia provinda da glicose. · Amputar extremidades do corpo: o excesso de açúcar no sangue dificulta a circulação no corpo. As extremidades são mais afetadas, ocorrendo gangrena (perda de irrigação (vasos) e inervação (nervos), o que causa a morte do tecido). A falta de sensibilidade do diabético não permite que o mesmo perceba tais lesões. Normalmente, só é identificado quando aparece o mau cheiro exalado pela gangrena, que caracteriza estágio avançado da doença. p. 34: 1) Uma produção reduzida de leptina ou do seu receptor no cérebro impede a sinalização da leptina. Como resultado a pessoa não adquire a sensação de saciedade e permanece no estado de fome. Logo, essa pessoa tende a se alimentar mais, o que favorece o excesso de peso e por fim a obesidade. 2) Os níveis de leptina em seres humanos aumentam com o aumento da porcentagem de gordura corporal, consistente com sua síntese pelos adipócitos. Assim, a obesidade resulta, aparentemente, não da falta de produção de leptina, mas de uma “resistência à leptina”, devida a uma redução nos níveis de receptores no cérebro ou a um defeito no mecanismo de transporte da proteína para o sistema nervoso central através da barreira corrente sanguínea-cérebro. Logo, medicamentos contendo leptina não causariam nenhum benefício. Comentário adicional que pode ser dado: Uma resposta Bioquímica na Cozinha 147
- 148. diminuída à leptinaresulta em uma alta concentração do neuropeptídeo Y. Este peptídeo é liberado pelo hipotálamo. O neuropeptídeo Y estimula o apetite e promove a secreção de insulina. A conseqüente hiperinsulinemia crônica contribui para o desenvolvimento de resistência ao hormônio, podendo assim, causar diabetes não- dependente. 3) O número de receptores que estão expostos na membrana celular diminui com níveis altos do hormônio. O hormônio liga-se aos receptores, sendo internalizados por endocitose adsortiva. A membrana forma vesículas que são interiorizadas na células. Portanto neste curto período o número de receptores da membrana diminui. Após cessar o estímulo hormonal, o número de receptores é restabelecido. Em situações em que o nível hormonal é alto, a recomposição dos receptores não é reestabelecida. Isso ocorre na diabetes insulino-independente e na obesidade. Carnes p.39 1) R: A quantidade de hemoglobina que chega aos músculos não é suficiente para tornar a carne tão vermelha. A mioglobina supre com oxigênio o músculo de maneira suficiente para ser exercitado. Quando oxigenada a mioglobina tem coloração vermelha como a hemoglobina, e desoxigenada torna-se púrpura. Mesmo a hemoglobina estando presente no sangue, quando abate-se um animal o sangue escorre das veias e artérias. 2) R: Não. Tomar como parâmetro par resposta as observações feitas na diferenciação das moléculas de hemoglobina e mioglobina. 3) R: Músculos com trabalho pesado precisam de quantidades maiores de mioglobina e possuem coloração escura, enquanto aqueles que são pouco utilizados precisam de pouca mioglobina, e com coloração mais clara. 4) R: Fibras rápidas (trabalham am atividade de pequena duração) não necessitam de mioglobina e a carne é branca. Músculos feitos de fibras lentas (adaptadas para funcionarem continuamente) utilizam mioglobina e apresentam coloração avermelhada. 5) R: O peixe é sustentado pela água, e não precisam de fibras lentas nos músculos (o salmão possui pigmentos que dão cor à carne; o tubarão que vive em constante movimento nadando possui mais fibras lentas e a carne mais escura). Os músculos dos peixes não necessitam desenvolver muito trabalho e nem exercer grande força, e são mais fracos que os dos mamíferos que vivem na terra (que suportam a própria massa corporal). As proteínas dos músculos dos peixes não se apresentam em fibras longas que se estendem por todo o músculo, mas são organizadas em feixes curtos ligados por membranas delicadas (não há tecido conectivo resistente entre músculos e ossos). Quando o peixe é cozido por um longo período ele tende a desmanchar em razão do tecido entre as fibras musculares ser facilmente destruído pelo calor (sendo necessário um período curto de cocção para desnaturar o tecido que fica entre as fibras, sendo também muito fácil supercozinhar um peixe). p. 41: 1. R: Poucas alterações na carne são obtidas se o congelamento for rápido, pois desse modo garante-se a maciez da carne, não ocasionando grandes danos ao tecido muscular e evitando a formação de cristais de gelo grandes a ponto de romper as células do tecido muscular. O descongelamento ideal é aquele feito de maneira Bioquímica na Cozinha 148
- 149. gradual, natural eno interior do refrigerador (lembrando sempre que a exposição da carne ao ambiente pode levar a um comprometimento microbiológico, ou seja, crescimento bacteriano). 2. R: Descongelada, a carne estará sempre sujeita ao ataque de microorganismos, que levarão à sua deterioração, devendo, portanto ser preparada para o consumo após seu descongelamento. Ainda, o suco que observamos escorrer da carne e se acumular no recipiente pode servir de foco de contaminação, devendo ser descartado sempre. 3. R: Retirando-se a umidade do alimento, pode-se prevenir o ataque de microorganismos que crescem em meio com alta quantidade da água. p.42: 1) R: Porque assim as microondas não são totalmente absorvidas pela água presente na superfície do alimento, penetrando no interior, para um aquecimento interno. 2) Temperatura efeito sobre a clara efeito sobre a gema o até 63 C macia e gelatinosa, textura similar à de líquido "escorrendo", gelatina quase pronta consistência de detergente 65 a 70 oC firme como um gel macio, similar a uma ainda "escorrendo", começa gelatina a engrossar (igual a melaço) 73 oC endurecimento, textura de fruta macia gel macio, textura de (morango) shampoo espesso 77 oC continua a endurecer cozida, dura, mas ainda macia, igual iogurte 80 oC aparecimento de anel esverdeado em torno da gema 90 oC dura, supercozida, textura de esponja completamente seca, dura, úmida esfarelando. p.45 1. R:A bromelina possui maior especificidade sobre uma determinada proteína que a papaína. 2. R: Papaína degrada miosina e actina e a bromelina degrada preferencialmente a miosina. 3. R: Esse mesmo estudo também mostrou a atividade da bromelina sobre a carne congelada uma vez que o processo de refrigeração é o mais utilizado na conservação deste alimento. Sabe-se que durante esse processo as moléculas de miosina formam ligações cruzadas formando um agregado que enrijece a carne. Assim, é feito um tratamento prévio com bromelina antes do congelamento da carne para evitar a formação dos agregados protéicos mantendo o valor nutricional. p.46 1. R: O pH ácido do estomago não proporciona à tripsina sua atividade ótima. Não haveria clivagem das proteínas. 2. R: Sim. Aprofundando o tema, a tripsina cliva Ly e Arg (lado da carbonila) e a pepsina cliva em Phe, Trp, Tyr (lado amino). Bioquímica na Cozinha 149
- 150. 3. R: Osaminoácidos não são armazenados, mas são utilizados para a sintetização de novas proteínas. Os aminoácidos excedentes são oxidadose seu nitrogênio excretado na forma de uréia. 4. R: Intermediários do ciclo de Krebs, piruvato, oxaloacetato e Acetil CoA. Piruvato poderá ser utilizado para a gliconeogenese. p.48: 1. R: Se essa conformação é perdida, tem-se também a perda de suas funções - no caso da hemoglobina, são conhecidas muitas patologias associadas à mudança conformacional da proteína induzida pela troca de aminoácidos, levando, por exemplo, à anemia falciforme. 2. R: Sim. Podem ser alteradas as interações que ocorrem entre as cadeias laterais dos aminoácidos, e que geram as estruturas secundárias e terciárias das proteínas. Verduras e Legumes p. 51 1. Brócolis (folhas), cenoura (crua e cozida) e espinafre cozido. 2. Brócolis (folhas e flores), couve-flor cozida, acelga e repolho crus. 3. Brócolis (folhas e flores), acelga crua e lentilha cozida. 4. Brócolis (flor), lentilha cozida e acelga crua. 5. Acelga é mais nutritiva. 6. Perde valor nutritivo (conforme Tabela 1). 7. Não. Observação: o espinafre não foi incluso nos exercícios 3 e 4 porque embora esta hortaliça apresente quantidades significativas de cálcio e ferro, apresenta também ácido oxálico, que complexa tanto com ferro quanto com cálcio, indisponibilizando a absorção destes minerais pelo organismo. p. 52 1. Manga, melão, maracujá, abacate e goiaba. 2. Goiaba, abacaxi, laranja, maracujá e limão. 3. Limão, laranja, goiaba, água de coco e abacaxi. 4. Banana prata, coco, maracujá, melão e banana maça. 5. Cenoura crua: 1145 gramas Cenoura cozida: 1400 gramas. 6. Segundo a tabela, o cardápio deverá ter em sua composição: água de coco, suco de limão, laranja, brócolis, lentilha e acelga. p. 55 Interações intermoleculares. Vitamina C: maior número de hidroxilas; Vitamina A: cadeia lateral apolar. p. 59 A absorção de ferro-heme é maior. p. 60 1. A absorção de ferro quando complexado é favorecida. 2. Sim. Bioquímica na Cozinha 150
- 151. p. 63 1. Proteínade baixo valor nutricional e ou baixa digestibilidade. 2. Não. 3. A sua própria síntese protéica estaria debilitada. As conseqüências são diversas e variam dependendo da idade em que ocorre. 4. a) Não b) O valor numérico não importa. O objetivo desta questão é levantar uma discussão. c) Não. 5. a) Manter a alimentação equilibrada em nutrientes através da ingestão de um cardápio mais variado. b) Se tiver alimentação adequada, não. c) Errado. Mesmo sendo vegetariana, ela pode fazer exercícios físicos de alta intensidade e por longo período. O que pode limitar é o seu condicionamento físico. Membrana Plasmática e lipídeos p. 68 A adição de HCl a uma solução aquosa de sabão provoca a precipitação do ácido graxo, que fica protonado e perde sua carga. Ficando pouco solúvel em água, tende a formar dímeros através de fortes ligações de hidrogênio. p.68 O processo de hidrogenação quebra as insaturações adicionando H no lugar da dupla ligação, isso aumenta a interação entre as moléculas e muda o estado físico de líquido para semi-sólido. Esse processo deve ser controlado a fim de que somente 20 % das duplas ligações sejam hidrogenadas, se a porcentagem for maior o óleo se torna uma cera muito dura. p. 70 Embora menos eficientes no armazenamento de energia, as TAGs insaturados oferecem uma vantagem para os animais aquáticos, principalmente para os que vivem em água fria. Os TAGs poliinsaturados têm uma temperatura de fusão menor, permanecendo no estado líquido mesmo em baixas temperaturas. Se fossem saturados, ficariam no estado sólido e teriam maior dificuldade de mobilidade no organismo do animal. Paladar (Aromas) p.85 1) R: Olfato, paladar, visão, audição e tato. 2) R: Podem responder basicamente que para comer utilizamos apenas o paladar (sentir o gosto da comida) e o tato (para segurar copos e talheres). Entretanto, devem responder que utilizamos também o olfato. Caso isso não seja respondido de início, levantar a idéia do por que não conseguirmos sentir o gosto das comidas quando estamos com gripe ou com o nariz tampado. Isso não deve ser respondido prontamente por nós, mas por eles, pois será após a experiência. p.86: 1) R: Isto é, se uma papila que detecta principalmente salinidade é estimulada com maior intensidade que as papilas que respondem mais a outros gostos, o cérebro interpreta a sensação como de salinidade, embora outras papilas tenham sido estimuladas, em menor extensão, ao mesmo tempo. Bioquímica na Cozinha 151
- 152. 2) R:Porque muitasvezes o sabor da comida é fraco, e não é suficiente para estimular o sistema nervoso. Assim não percebemos o gosto. Quando adicionamos sal, ele ativa a papila gustativa e envia sinais para o sistema nervoso, realçando o sabor da comida. 3) R: Podem responder que somos capazes de perceber muitos sabores e muitos odores. Preferencialmente devem responder 4 sabores (doce, azedo, amargo, salgado, e um quinto sabor que não é tão conhecido e está discutido no apêndice). Odores podemos realmente distinguir vários, como explicará o texto depois. p.88: 1) R: Os temperos trazem uma ponta de malícia para os pratos; os aromas têm por objetivo reavivar as lembranças. Alguns alimentos podem ser os dois. Por exemplo, açafrão é aroma, alho é tempero e aroma e coentro é tempero. 2) Alimentos Tempero Aroma canela X X gergelim X anis X agrião X rabanete X hortelã X alecrim X manjericão X X mostarda X cebola X salsa X orégano X cebolinha X louro X pimenta X açúcar X mel X cravo X X alcaparras X azeitonas X Noz-moscada X X gengibre X Chocolate e Cafeína p. 93 1. - Falso. Embora seja correto o fato do chocolate branco ser mais calórico por ter mais “gordura” em sua composição, a diferença no valor calórico entre o chocolate meio amargo e o chocolate ao leite não é devida à quantidade de açúcar. - Verdadeiro. - Verdadeiro. Bioquímica na Cozinha 152
- 153. p. 96 1. Café Volume (ml) Coado 80 Expresso 34,28 Instantâneo 120 2. Café Volume (l) Coado 6,67 Expresso 2,85 Instantâneo 10 3. a) Café Xícara (de café) Coado 14 Expresso 6 Instantâneo 20 b) Café Xícara (chá) Coado 34 Expresso 15 Instantâneo 50 Cerveja p.100 1) A utilização dos adjuntos resulta em cervejas mais leves e de coloração mais suave, adequada para o consumo em locais de clima quente. Mas o motivo principal, é o custo. No Brasil, entre os cereais citados, são descartados de início o trigo e a cevada por serem quase totalmente importados. O sorgo seria um razoável substituto, mas sua cultura ainda não se encontra em fase de implantação em nosso país. Restam o arroz e o milho, porém as indústrias cervejeiras têm dado preferência à “quirela” de arroz como complemento por se enquadrar nas condições exigidas, constituindo-se de grãos de arroz quebrados, que se apresentam com um terço à metade do comprimento do grão, é de menor valor comercial e mais disponível, além de apresentar teor de amido elevado. Os carboidratos simples também constituem ótimos complementos já que aliam as vantagens de possuir elevados teores de açúcares fermentescíveis e baixos teores de proteína ao fato de não necessitar de pré- tratamento (sacarificação) e ocupar um volume menor de armazenamento devido a sua concentração. Vários tipos de açúcares poderão ser utilizados, dependendo do preço e da disponibilidade; na forma cristalina ou em xarope. Outros exemplos comuns são a sacarose, a glicose, a maltose e o açúcar invertido (mistura de glicose e frutose). As soluções de carboidratos utilizadas como complemento não devem conter teor muito elevado de sais por interferirem no sabor e o aroma da cerveja acabada. 2) Ela deve ser potável, transparente, incolor, inodora, pH neutro, sem sabor, e estéril para assegurar o bom andamento do processo de produção da cerveja e obtenção do produto acabado desejado. Alguns parâmetros mais específicos devem ser levados em consideração na escolha da água para a fabricação da cerveja, pois poderão acarretar inúmeras conseqüências, diminuindo assim, a qualidade da mesma. Entre estes, Bioquímica na Cozinha 153
- 154. incluem a turbidez,concentração de zinco, ferro, nitrato, nitrito, sílica e matéria orgânica. p.101 1 e 2) Nessa fase é pretendida a manutenção do sistema enzimático ativo, composto principalmente de alfa e beta amilases e da maltase, que gera modificações no endosperma (tecido de reserva da planta), tornando o amido solúvel e liberando açucares simples (glicose) degradáveis pelas leveduras. Um grão de malte pode ser visto como um pequeno pacote de enzimas. As amilases liquefazem o amido decompondo-o em dextrinas e, em seguida, em açúcares fermentáveis, como maltose e glicose. As proteases ajudam a produzir compostos solúveis de nitrogênio com os quais o levedo se também se alimenta. As beta-glucanases decompõem substâncias tipo goma chamadas beta-glucanos que podem causar problemas de viscosidade ou de filtração. Entretanto, as beta-glucanases encontradas no malte são muito sensíveis ao calor e isto é uma desvantagem durante a maceração. O malte ainda é o único agente sacarificante permitido na fabricação da cerveja, entretanto algumas empresas vêm tentado convencer aos mestres cervejeiros a utilizar enzimas puras nessa etapa do processo, usando o forte argumente que controlando melhor as características enzimáticas, é possível gerar produtos com aspectos muitos similares, padronizando a qualidade das cervejas. p. 102 1) As enzimas são ativadas e produzidas no processo de malteação da cevada e todo processo enzimático depende da temperatura, do tempo e do grau de acidez do meio em que atuam. As principais enzimas do malte são as amilases que tem por função quebrar o amido em moléculas menores, sendo estes açúcares, os nutrientes da levedura no processo fermentativo, as proteases que tem por função quebrar as proteínas, substâncias importantes no processo de fabricação da cerveja e as glucanases que tem a função de quebrar moléculas que conferem a rigidez do amido, os glucanos. Com relação a temperatura, cada grupo de enzimas possui uma temperatura ideal de atuação. Desta maneira ao se controlar os tempos de permanência sob determinadas temperaturas, estará promovendo a atuação de determinados grupos enzimáticos. A Tabela 2 mostra a temperatura ótima de atividade das enzimas presentes no mosto e a ordem de sua atuação. A atividade de uma enzima aumenta com a temperatura até o ponto ótimo e acima de cada temperatura ótima as enzimas serão rapidamente inativadas. Semelhante à temperatura, existe também um valor de pH ideal para atuação de cada grupo de enzimas. A tabela 3 ilustra o pH ótimo das enzimas, assim como a ordem de sua atuação. O controle do pH é feito através da adição de cloreto de cálcio (importante no controle do pH agindo como agente tamponante do meio) e de ácido fosfórico, onde terá influência na extração de polifenóis da casca do malte, já que com pH ácido, esta extração é minimizada. 2) A fervura do mosto a 100ºC com lúpulo estabiliza sua composição, inativando as amilases e proteases por causar coagulação das proteínas e de tanino do lúpulo por reação com as proteínas, que se precipitam. Outros efeitos da fervura do mosto são a aromatização, a concentração e a esterilização, além da caramelização de alguns açúcares. Depois da fervura, é necessário resfriar o mosto rapidamente, para evitar a contaminação por microrganismos. Assim o mosto passa então pelo trocador de calor e é resfriado de 100°C para 10-20°C imediatamente. p. 103 Nesta fase que o fermento transforma o açúcar do mosto em álcool e gás carbônico, obtendo-se assim a energia necessária à sua sobrevivência. Este é o fenômeno conhecido como fermentação alcoólica. O principal objetivo da fermentação Bioquímica na Cozinha 154
- 155. é obter cervejacom as características sensoriais, químicas e físico-químicas desejadas e durante esta etapa é muito importante o controle preciso da temperatura, normalmente entre 10 e 15ºC, durante todo o processo de fermentação, pois somente nestas temperaturas baixas o fermento produzirá cerveja com o sabor adequado. As fermentações têm início com cepas de leveduras puras mantidas em meios de cultura sólidos ou células liofilizadas, selecionadas para o processamento específico da cervejaria. Normalmente, origina-se de cepas submetidas à seleção genética, visando obter melhores respostas às condições de fabricação, adequação às matérias-primas utilizadas, às técnicas de fermentação, e às preferências do consumidor quanto ao sabor e ao aroma. Nesta etapa ocorrem diversas reações bioquímicas que levam a atenuação do extrato através da transformação da maltose (e outros açucares simples) em álcool e CO2, redução do pH de 5,4 ~ 5,7 do mosto para 4,0 ~ 4,6 na cerveja fermentada, redução do oxigênio dissolvido, alterações na cor que passa a ser mais clara, provocada pela queda do pH, e alterações na proporção de proteínas, onde a quantidade total é reduzida durante a fermentação em 20 a 25% através do metabolismo das leveduras, coagulação ou de precipitação. Vinho p.106 As condições que a uva deve apresentar para que se tenha um vinho com o máximo de qualidade são ponto exato de maturação, melhor teor de açúcar e acidez, melhor coloração, aroma e sabor. Tais condições só serão satisfeitas com a interação de fatores como a qualidade do solo e do adubo, quantidade de sol e chuva. Dizem até que a uva de uma mesma região, plantada em diferentes locais, produz vinhos diferentes. É realmente uma fruta caprichosa p. 108 1) O álcool e o gás carbônico liberados durante a fermentação auxiliam na inibição de microorganismos competidores da levedura do vinho 2) Doença aeróbia do vinho – ocasionadas por microorganismos que se desenvolvem na superfície do vinho exposto ao ar, gerando a azedia. A azedia é provocada pelas bactérias acéticas do gênero Acetobacter 3) Em relação a cerveja e vinho podem falar que para o vinho ocorre além da ferm. alcoólica, ocorre também a ferm. malolactica. Podem falar sobre os diferentes tipos de leveduras utilizados, sobre a matéria-prima,sobre a composição etc. Em relação aos queijos e iogurte podem falar tb sobre o tipo de ferm. comparando-os à ferm. do vinho e da cerveja. p.109 Podem alterar os odores do vinho, gerando um produto final com características que podem prejudicar a degustação e a qualidade. p. 111 1) a) verdadeira b) verdadeira c) falsa, pois fornecem também aminoácidos essenciais, ácidos graxos essenciais, vitaminas e sais minerais. d) falso, devem ser sintetizados Bioquímica na Cozinha 155
- 156. 2) R: Ac.graxo e carboidrato não formam proteína. A ingestão de proteína deve ser feita para que sejam disponibilizados aminoácidos. essenciais ao organismo e para que os aminoácidos, obtidos com a degradação das proteínas sejam utilizados na síntese de proteínas, como aquelas que possuem atuação enzimática (as enzimas), hemoglobina, citocromo, e para que forneçam o nitrogênio a ser utilizado na sintese de compostos nitrogenados do nosso organismo. 3) R: Os vegetarianos tomam também como fontes de proteínas os produtos à base de soja, e muitos deles também consomem leite e seus derivados. 4) R: 200 g de proteína b) R: 15 dias, pois se 200 g dá para 1 dia, 3 kg (metade do nitrogênio protéico) dá para 15 dias. OBS. Se alguém levantar a idéia de que são conhecidos casos de pessoas que sobreviveram a 1 mês de jejum, podemos dizer que nosso organismo é capaz de sintetizar compostos (os corpos cetônicos) que podem ser utilizados pelo cérebro para obtenção de energia, poupando a degradação das proteínas do nosso corpo. 5) R: Utilizar as tabelas fornecidas, com valores atribuídos à porções de alimentos que são ingeridas habitualmente (fatias de pizza, copos de suco, pratos de macarrão). Somar as calorias. Bioquímica na Cozinha 156