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Departamento de Bioquímica
Pró Reitoria de Cultura e Extensão
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
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




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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
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.




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Os lipídeos encontrados em 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
Se, de alguma maneira 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.


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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?


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2) Como poderíamos determinar 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




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Texto para leitura

Questão inicial 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
produção de longa vida 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
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Questão para discussão
A partir 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




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Pão – uma fonte 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




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Podemos observar que a 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


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Quando duas moléculas de 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
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.


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Catálise – aumento da 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



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saboroso, do suco de 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,

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primeiro para a obtenção 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?




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Curiosidade
Dois tipos de farinhas 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
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para induzir a produção 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?


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Glicose: uma importante fonte 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.




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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



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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




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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




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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.



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Adoçantes naturais e artificiais



       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?




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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
mesma doçura do açúcar. 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?



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2) É importante vir 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.




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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.




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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


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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:




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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.




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Curiosidade
Você sabe qual é 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




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Carnes – uma de 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
se encontram os miofilamentos 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).



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Tabela 1: Diferenças nas 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

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importantes fatos que ocorrem 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)?


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3) Podemos relacionar a 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


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dentro da carne para 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.



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Bioquimica na cozinha

  • 1. Departamento de Bioquímica Pró Reitoria 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 encontrados em 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 alguma maneira 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 poderíamos determinar 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 Questão inicial 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 longa vida 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 A partir 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 – uma fonte 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 que a 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 moléculas de 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 – aumento da 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 suco de 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 a obtenção 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 de farinhas 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 a produção 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 importante fonte 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 e artificiais 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 do açúcar. 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 importante vir 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 qual é 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 – uma de 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 os miofilamentos 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: Diferenças nas 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 que ocorrem 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 relacionar a 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 carne para 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