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![Capítulo 10 – Acidez e pH em alimentos.
10. ACIDEZ E pH EM ALIMENTOS
MEDIDA DE pH EM ALIMENTOS
1. DEFINIÇÃO
pH = -log aH+
Isto é, o pH é inversamente proporcional à atividade dos íons hidrogênio. A atividade é o
teor de íons H+ efetivamente dissociados. Porém, em soluções diluídas, como são os alimentos,
pode-se considerar a atividade igual à concentração de H+. Portanto a definição fica como:
pH = -log [H+]
2 IMPORTÂNCIA
A medida do pH é importante para as seguintes determinações:
1. Deterioração do alimento com crescimento de microrganismos.
2. Atividade das enzimas.
3. Textura de geléias e gelatinas.
4. Retenção do sabor-odor de produtos de frutas.
5. Estabilidade de corantes artificiais em produtos de frutas.
6. Verificação do estado de maturação de frutas.
7. Escolha da embalagem.
3. pH-METRO
É o equipamento utilizado para a medida do pH em alimentos. E constituído de dois
eletrodos, um de referência e um de medida, e um galvanômetro ligado a uma escala de unidades
de pH. Esta escala é geralmente entre pH 1 e 14.
4. METODOLOGIA
1. Ligar o pH-metro e esperar aquecer.
2. Verificar os níveis dos eletrólitos dentro dos eletrodos.
3. Calibrar o pH-metro com tampões 7 e 4 (para soluções ácidas) ou 7 e 10 (para soluções
básicas).
4. Acertar as temperaturas.
5. Usar água destilada para lavar o eletrodo, antes de fazer qualquer medida, e secar.
6. Determinar o pH da amostra fazendo a leitura com precisão até 0,01 unidades de pH.
4.1. Soluções-tampão
São soluções de ácidos fracos e seus sais, que não sofrem alterações na concentração
hidrogeniônica quando é adicionado ácido ou base.
4.2. Determinação de pH em diferentes tipos de alimentos
1. Leitura direta em produtos líquidos como xaropes, sucos, vinhos e bebidas em geral que são
claros e não contêm gás.
2. Bebidas com gás carbônico, como refrigerante, devem ser submetidas à agitação mecânica ou
a vácuo antes de se tomar à medida de pH, pois o CO 2 pode formar ácido carbônico e abaixar o
pH.
3. Bebidas com polpa em suspensão devem ser agitadas para misturar a polpa decantada e medir
o pH imediatamente, antes de a polpa se separar novamente, ou utilizar um agitador magnético
para conseguir um resultado homogêneo, já que a polpa e o líquido podem ter pHs diferentes.
Prof. Raul Vicenzi 50](https://image.slidesharecdn.com/bromatologia-unijui-120211053352-phpapp02/85/Bromatologia-unijui-52-320.jpg)
![Capítulo 12 – atividades experimentais
AULA EXPERIMENTAL 03
DETERMINAÇÃO DE CARBOIDRATOS (GLICÍDIOS) PELO MÉTODO
VOLUMÉTRICO DE LANE-EYNON
Princípio: O método Lane-Eynon, baseia-se na redução de um volume conhecido do reagente de
cobre alcalino (Fehling) a óxido cuproso. O ponto final é indicado pelo azul de metileno.
PROCEDIMENTO PARA GLICÍDIOS REDUTORES EM GLICOSE.
PREPARO DA AMOSTRA:
- Pesar 5 gr da amostra em béquer de 150 mL e dissolver com cerca de 50 mL de água destilada.
- Transferir para balão volumétrico de 250 mL, lavando bem o béquer;
- Adicionar 5 mL da solução de ferrocianeto de potássio 15% e 5 mL de acetato ou sulfato de zinco
30%
- Agitar e completar o volume com água destilada e deixar sedimentar por 15 minutos.
- Filtrar em papel filtro seco recebendo o filtrado em erlenmeyer seco.
TITULAÇÃO:
- Em erlenmeyer de 250 mL, pipetar 10 mL da solução de Fehling A e 10 mL de Fehling B e
adicionar 40 mL de água destilada aquecendo até a ebulição.
- Colocar a solução de amostra em uma bureta e titular, sem agitação, até desaparecimento da
coloração azul;
- Adicionar 1 a 2 gotas de azul de metileno 0,5% e continuar a titulação até que a coloração azul
desapareça. A titulação não deve ultrapassar a 3 minutos
CÁLCULO:
Glicídios redutores em Glicose (%) = 100 x 250 x T
VxP
Onde:
T= título da solução de Fehling em açúcar redutor
V= Volume da amostra gasto na titulação em mL
P= peso da amostra em gramas
100= percentagem
250= volume da solução
PROCEDIMENTOPARA GLICÍDIOS NÃO REDUTORES EM GLICOSE:
Preparo da amostra
- Transferir 50 mL do filtrado para balão volumétrico de 100 mL.
- Adicionar 2 mL de HCl concentrado e levar a banho-maria a 60 ºC por 60 min
- Esfriar e neutralizar com solução de NaOH 40%, usando papel filtro de tornassol como indicador
- Esfriar e completar o volume a 100 mL
- Filtrar em papel filtro qualitativo para erlenmeyer seco
Titulação:
- Proceder como para glicídios redutores em glicose.
CÁLCULO:
Glicídios totais em glicose (%) = 100 x 500 x T
(açúcar invertido) VxP
Sacarose (%) [açúcar não redutos] = (% glicídios totais - % glicídios redutores) x 0,95
0,95 = fator de transformação de hexoses para sacarose
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ATIVIDADE EXPERIMENTAL 06
DETERMINAÇÃO DE PROTEINA PELO MÉTODO KJELDAHL
APLICAÇÃO: Amostras nitrogenadas de origem orgânica e inorgânica, com exceção de nitratos e
nitritos.
PRINCÍPIO: Baseia-se na transformação do nitrogênio da amostra em sulfato de amônio por
digestão ácida, e em nitrogênio amoniacal por destilação em meio alcalino.
MATERIAL: REAGENTES:
Balança analítica (precisão ± 0,0001g); Ácido sulfúrico P.A. (d=1.84 g/l) [H2 SO4 ];
Bloco digestor Hidróxido de sódio P.A.;
Destilador por arraste de vapor; Sulfato de cobre pentahidratado P.A.
Bureta de 25 mL div. 1/20; Sulfato de sódio anidro P.A. ou sulfato de
Tubo de digestão; potássio anidro P.A. [K 2 SO4 ];
Erlenmeyer de 250 mL; Vermelho de metila P.A.;
Provetas de 10 mL. Ácido bórico P.A.[H3 BO3 ];
Carbornato de sódio P.A
Álcool etílico P.A ;
PROCEDIMENTOS:
1. Pesar 350 mg da amostra e transferir para frasco Kjeldhal ou tubo de digestão.
2. Adicionar aproximadamente 1g de mistura catalítica e 10 mL de ácido sulfúrico P.A. pela parede
do frasco.
3. Iniciar a digestão até que a solução fique límpida, com temperatura baixa. Prosseguir, elevando
até o máximo de 380ºC, evitando deixar pontos aderidos a parede do frasco. Continuar por mais 30
minutos, após completo clareamento da mistura.
4. Esfriar, juntar 10 a 20 mL de água destilada (dependendo da capacidade do frasco). Agitar até
dissolução e esfriar.
5. Preparar um erlenmeyer com 60 mL de ácido bórico 2% e algumas gotas de indicador misto;
6. Transferir quantitativamente a amostra digerida para o tubo de destilação, lavando o frasco três
vezes com 10 mL de água destilada cada vez (totalizando 30 mL);
7. Acrescentar cuidadosamente 10 mL de NaOH 10N. Destilar por a rraste, mantendo o terminal do
condensador mergulhado na solução receptora até que toda a amônia seja liberada (coletar até
completar 100 a 120 mL no erlenmeyer);
8. Retirar o erlenmeyer, lavar o terminal do condensador e titular com solução de ácido clorídrico
0,2 N (ou H2 SO4 0,2 N)
9. Conduzir uma prova em branco, testando a qualidade dos reagentes.
CÁLCULOS:
Proteína bruta (%) = (Va-Vb) x F x N x 6,25 x 0,014 x 100
P
ONDE:
Va = volume de HCl 0,2 N utilizado na titulação;
Vb = volume de HCl 0,2 N consumido pela prova em branco
F = fator de correção do HCl 0,2N
N = normalidade
6,25 = fator de transformação do nitrogênio em proteína, considerando 16% nitrogênio
0,014 = miliequivalente grama do nitrogênio
P = peso da amostra em g
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![Capítulo 12 – atividades experimentais
INDICES DE DEGRADAÇÃO DE PIGMENTOS ANTOCIANICOS
Pricípio: índices por degradação antocianinas de um extrato aquoso, suco, ou vinho pode ser obtido
pela leitura de absorbância de uma amostra tratada com bisulfito de sódio. Pigmento antocianina
combinada com bisulfito forma um ácido sulfônico sem cor. Complexos polimerizados
antocianina-tanino coloridos são resistentes ao branqueamento pelo bisulfito. A absorbância em 420
nm da amostra tratada com bisulfito serve como índice para cor. Densidade de cor é definida como
a soma de absorbâncias no λvis-max e em 420 nm. A razão entre cor polimerizada e a densidade de
cor é usada para determinar a percentagem da cor que é decorrente do material polimerizado. A
razão entre antocianina monomérica e antocianina total pode ser usado como índice de degradação
Materiais
Solução do Bisulfito
Dissolver 1 g de metabissulfito de potássio em 5 ml de água destilada.
Este reagente deve ser preparado o mesmo dia como as leituras; De outra maneira, desenvolve
uma cor amarela que vai contribuir para as leituras absorbância e interfere na quantificação.
Cloreto de potássio, 0,025 M, tampão pH 1,0
Misture 1.86 g KCl e 980 ml de água destilada em um bequer. Meça o pH e ajuste para 1,0 com
HCl concentrado. Transfira para um balão volumétrico de 1000ml e completar com água destilada.
Esta solução pode ser estocada por algum tempo, mas o pH deve ser conferido e ajustado sempre
que for usada.
Procedimento
1. Ligar o espectrofotômetro e deixar em aquecimento po 30 min antes das leituras.
2. Determinar o fator de diluição apropriada para a amostra, diluindo-a com pH 1,0 até a
absorbância da amostra no λvis-max estar dentro da extensão linear do espectrofotômetro.
3. Zerar o espectrofotômetro com água destilada em todos comprimentos de ondas que vão ser
usadas (420, 520, 700 nm).
4. Diluir a amostra com água destilada usando o fator de diluição (passo 2). Transferir 2,8 ml da
amostra diluída para cada um das duas cubetas. Adicione 0,2 ml de solução bisulfito para um e 0,2
ml de água destilada para o outro. Deixe em repouso por 15 min.
É crítico que o pH não seja ajustado para condições altamente acida (e.x, pH 1) mas estar na faixa
de pH típico de suco de fruta e vinhos, ou mais alto (e.x. , pH 3). Condição altamente acida vai
reverter a reação da adição do bisulfito e tornar inválida a medição.
5. Medir a absorbância de ambas amostras em 420, 520, e 700 nm , usando como branco, água
destilada.
6. Calcule a densidade de cor da amostra controle (tratada com água) como segue:
Densidade de cor = [ ( A420 nm – A700nm ) + ( A520 – A700 nm ) ] x DF
7. Calcule a cor polimérica da amostra branqueada com bisulfito como segue:
Cor Polimérica = [( A420 nm – A 700 nm ) + ( A520 – A700 nm )] x DF
8. Calcule o percentual de cor polimérica usando a fórmula:
Cor polimérica (%) = (Cor polimérica / Densidade de cor) x 100
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Carregado porGeraldo Caetano
Bromatologia unijui
1. O documento discute os principais conceitos e métodos de análise de alimentos, incluindo a importância da análise de alimentos, classificação de métodos analíticos, amostragem e preparo de amostras, garantia de qualidade em laboratórios, determinação de umidade, cinzas, carboidratos, lipídios, proteínas, fibras, acidez e vitaminas. 2. É apresentado um guia geral para análise quantitativa de alimentos e são discutidos os principais pontos crític
Bromatologia unijui
- 1. UNIJUI - UNIVERSIDADEREGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RS DCSA – DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE CURSO DE NUTRIÇÃO
- 2. ÍNDICE 1- CONSIDERAÇÕES INICIAISEM BROMATOLOGIA ................................................................. 1 IMPORTÂNCIA DA ANÁLISE DE ALIMENTOS .................................................................................................................... 2 CLASSIFICAÇÁO DA ANÁLISE DE ALIMENTOS ................................................................................................................ 2 MÉTODO DE ANÁLISE .................................................................................................................................................................. 2 ESQUEMA GERAL PA RA ANÁLISE QUANTITATIVA ....................................................................................................... 3 2 - AMOSTRAGENS E PREPARO DA AMOSTRA NA ANÁLISE DE ALIMENTOS................................................................................................................................................................................. 5 ASPECTOS FUNDAMENTAIS PARA A AMOSTRAGEM:................................................................................................... 5 COLETA DA AMOSTRA BRUTA: ............................................................................................................................................... 5 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA DO LABORATÓRIO (REDUÇÃO DA AMOSTRA BRUTA) .................................... 6 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE.................................................................................................................... 6 PRESERVAÇÃO DA AMOSTRA:................................................................................................................................................. 6 3 - GARANTIA DE QUALIDADE EM LABORATÓRIOS DE ANÁLISE DE ALIMENTOS................................................................................................................................................................................. 8 CONFIABILIDADE DOS RESULTADOS................................................................................................................................... 8 PONTOS CRITICOS DE CONTROLE DE QUALIDADE EM UM LABORATÓRIO DE ANÁLISE DE ALIMENTOS ....................................................................................................................................................................................... 8 MEDIDAS DA EFICIÊNCIA DE UM MÉTODO ANALÍTICO ............................................................................................ 10 RESUMO DOS TERMOS MAIS UTILIZADOS ....................................................................................................................... 10 4 – A ÁGUA NOS ALIMENTOS .............................................................................................................................. 11 METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DE UMIDADE EM ALIMENTOS ............................................................ 12 METODOS POR SECAGEM .................................................................................................................................................... 12 MÉTODOS POR DESTILAÇÃO.............................................................................................................................................. 15 MÉTODOS QUIMICOS ............................................................................................................................................................. 15 MÉTODOS FÍSICOS ................................................................................................................................................................... 17 5 - CINZAS E CONTEÚDO MINERAL EM ALIMENTOS............................................................. 18 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................................. 18 FUNÇÕES DOS SAIS MINERAIS NO ORGANISMO: .......................................................................................................... 19 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE MINERAIS................................................................................................................ 19 RESÍDUO MINERAL TOTAL...................................................................................................................................................... 19 ANÁLISE DOS ELEMENTOS INDIVIDUAIS ......................................................................................................................... 22 6 - CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS.......................................................................................................... 23 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................................. 23 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE CARBOIDRATOS NOS ALIMENTOS .............................................................. 27 7 - LIPÍDIOS EM ALIMENTOS ................................................................................................................................ 28 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................................................. 28 FUNCÕES .......................................................................................................................................................................................... 28 CLASSIFICAÇÃO............................................................................................................................................................................ 29 METODOLOGIA DE ANÁLI SE................................................................................................................................................... 31 8 – PROTEÍNAS EM ALIMENTOS....................................................................................................................... 37 INTRODUÇÃO................................................................................................................................................................................. 37 CONCEITO, COMPOSIÇÃO E NATUREZA DAS PROTEÍNAS. ....................................................................................... 37 METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO............................................................................................................................ 40 9 - FIBRAS EM ALIMENTOS .................................................................................................................................... 45 CONCEITO, IMPORTÂNCIA, TIPOS DE FIBRAS................................................................................................................. 45 PROPRIEDADES DAS FIBRAS ALIMENTARES .................................................................................................................. 45 CLASSIFICAÇÃO............................................................................................................................................................................ 46 MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO ............................................................................................................................................. 47 10. ACIDEZ E pH EM ALIMENTOS.................................................................................................................... 50 MEDIDA DE PH EM ALIM ENTOS ............................................................................................................................................ 50 MEDIDA DA ACIDEZ EM ALIMENTOS ................................................................................................................................. 52 11 - VITAMINAS EM ALIMENTOS .................................................................................................................... 55 VITAMINA C.................................................................................................................................................................................... 55 METODOLOGIA DE ANÁLI SE.............................................................................................................................................. 56 ANEXO – ATIVIDADES EXPERIMENTAIS .............................................................................................. 58
- 3. Capítulo 1. Introduçãoa Bromatologia. 1- CONSIDERAÇÕES INICIAIS EM BROMATOLOGIA 1 - Definição: A palavra Bromatologia deriva do grego: Broma, Bromatos significa “alimentos, dos alimentos” e Logos significa Ciência. Portanto, por extensão dos termos BROMATOS e LOGOS, pode-se definir Bromatologia como a ciência que estuda os alimentos. A bromatologia estuda os alimentos, sua composição química, sua ação no organismo, seu valor alimentício e calórico, suas propriedades físicas, químicas, toxicológicas e também adulterantes, cantaminantes, fraudes, etc. A bromatologia relaciona-se com tudo aquilo que, de alguma forma, é alimento para os seres humanos, tem a ver com o alimento desde a produção, coleta, transporte da matéria-prima, até a venda como alimento natural ou industrializado, verifica se o alimento se enquadra nas especificações legais, detecta a presença de adulterantes, aditivos que são prejudiciais à saúde, se a esterilização é adequada, se existiu contaminação com tipo e tamanho de embalagens, rótulos, desenhos e tipos de letras e tintas utilizadas. Enfim, tem a ver com todos os diferentes aspectos que envolvem um alimento, com isso permitindo o juízo sobre a qualidade do mesmo. Química bromatológica estuda a composição química dos alimentos, bem como suas características de aptidão para o seu consumo. Importante conhecer técnicas e métodos adequados que permitam conhecer a composição centesimal dos alimentos, ou seja, determinar o percentual de umidade, minerais, proteínas, lipídeos, fibras e carboidratos, que permitam o cálculo do volume calórico do alimento. 2- GENERALIZADES SOBRE ALIMENTOS Definiremos, a seguir, alguns termos que julgamos pertinentes: ALIMENTOS: “toda a substância ou mistura de substância, que ingerida pelo homem fornece ao organismo os elementos normais à formação, manutenção e desenvolvimento”. Outra definição seria aquela que diz que alimento “é toda a substância ou energia que, introduzida no organismo, o nutre. Devendo ser direta ou indiretamente não tóxica”. ALIMENTOS SIMPLES: São aquelas substâncias que por ação de enzimas dos sucos digestivos são transformadas em metabólitos (açúcares, lipídios, proteínas). METABÓLITOS: são os alimentos diretos, ou seja, são substâncias metabolizadas depois de sua absorção (água, sais, monossacarídeos, aminoácidos, ácidos graxos). ALIMENTOS COMPOSTOS: São substâncias de composição química variada e complexa, de origem animal ou vegetal, ou formada por uma mistura de alimentos simples (leite, carne, frutas, etc). ALIMENTOS APTOS PARA O CONSUMO: São aqueles que respondendo às exigências das leis vigentes, não contém substâncias não autorizadas que constituam adulteração, vendendo-se com a denominação e rótulos legais. Também são chamados de alimentos GENUÍNOS. Alimentos NATURAIS são aqueles alimentos que estão aptos para o consumo, exigindo-se apenas a remoção da parte não comestível ( “in natura”). A diferença entre alimentos genuínos e naturais radica em que sempre os alimentos genuínos devem estar dentro das regulamentações da lei; no entanto, nem sempre o alimento natural pode ser genuíno, como por exemplo uma fruta que está com grau de maturação acima da maturação fisiológica permitida. ALIMENTOS NÃO APTOS PARA O CONSUMO: São aqueles que por diferentes causas não estão dentro das especificações da lei. Podem ser: a) ALIMENTOS CONTAMINADOS: são aqueles alimentos que contém agentes vivos (vírus, bactérias, parasitas, etc.) ou substâncias químicas minerais ou orgânicas (defensivos, metais pesados, etc.) estranhas à sua composição normal, que pode ser ou não tóxica, e ainda, componentes naturais tóxicos (sais como nitratos, etc.), sempre que se encontrem em proporções maiores que as permitidas. Prof. Raul Vicenzi 1
- 4. Capítulo 1. Introduçãoa Bromatologia. ALIMENTOS ALTERADOS: são os alimentos que por causas naturais, de natureza física, química ou biológica, derivada do tratamento tecnológico não adequado, sofrem deteriorações em suas características organolépticas, em sua composição intrínseca ou em seu valor nutritivo. Como exemplo de alimentos alterados temos o odor característico da carne início do estágio de decomposição, o borbulhar do mel (fermentação), ou latas de conservas estufadas (enchimento excessivo ou desenvolvimento de microorganismos). ALIMENTOS FALSIFICADOS: São aqueles alimentos que tem aparência e as características gerais de um produto legítimo e se denominam como este, sem sê-lo ou que não procedem de seus verdadeiros fabricantes, ou seja, são alimentos fabricados clandestinamente e comercializados como genuínos (legítimos). Pode acontecer que o alimento falsificado esteja em melhores condições de qualidade que o legítimo, mas por ser fabricado em locais não autorizados ou por não proceder de seus verdadeiros fabricantes, é considerado falsificado e, portanto, não apto ao consumo. ALIMENTOS ADULTERADOS: São aqueles que tem sido privado, parcial ou totalmente, de seus elementos úteis ou característicos, porque foram ou não substituídos por outros inertes ou estranhos. Também a adição de qualquer natureza, que tenha por objetivo dissimular ou ocultar alterações, deficiências de qualidade da matéria-prima ou defeitos na elaboração, que venham a constituir adulteração do alimento. A adulteração pode ser por acréscimo de substâncias estranhas ao alimento (por exemplo, água no leite ou vísceras em conservas de carnes, amido no doce de leite, melado no mel), por retirada de princípios ativos ou partes do alimento (retirada da nata do leite ou cafeína do café) ou por ambas as simultaneamente. 3- IMPORTÂNCIA DA ANÁLISE DE ALIMENTOS Indústrias – controle de qualidade, controle de processos em águas, alimentos, matérias-primas, produto acabado, embalagens, vida-de-prateleira, etc); Universidades e Institutos de pesquisa - desenvolvimento de metodologia, controle de processos em pesquisas, prestação de serviços, etc. Órgãos Governamentais – registro de alimentos, fiscalização na venda e distribuição, etc. 4- CLASSIFICAÇÁO DA ANÁLISE DE ALIMENTOS Existem três tipos de aplicações em análise de alimentos: Controle de qualidade de rotina: é utilizado tanto para checar a matéria prima que chega, como o produto acabado que sai de uma indústria, além de controlar os diversos estágios do processamento. Nestes casos, de análises de rotina, costuma-se, sempre que possível, utilizar métodos instrumentais que são bem mais rápidos que os convencionais. Fiscalização: é utilizado para verificar o cumprimento da legislação, através de métodos analíticos que sejam precisos e exatos e, de preferência, oficiais. Pesquisa: é utilizada para desenvolver ou adaptar métodos analíticos exatos, precisos, sensíveis, rápidos, eficientes, simples e de baixo custo na determinação de um dado componente do alimento 5- Método de Análise Em análise de alimentos, os objetivos se resumem em determinar um componente específico do alimento, ou vários componentes, como no caso da determinação da composição centesimal. A determinação do componente deve ser através da medida de alguma propriedade física, como: medida de massa ou volume, medida de absorção de radiação, medida do potencial elétrico, etc. Existem dois tipos básicos de métodos em análise de alimentos: métodos convencionais e métodos instrumentais. Os primeiros são aqueles que não necessitam de nenhum equipamento sofisticado, isto é, utilizam apenas a vidraria e reagentes, e geralmente são utilizados em Prof. Raul Vicenzi 2
- 5. Capítulo 1. Introduçãoa Bromatologia. gravimetria e volumetria. Os métodos instrumentais, como o próprio nome diz, são realizados em equipamentos eletrônicos mais sofisticados. São utilizados, sempre que possível os métodos instrumentais no lugar dos convencionas. ESCOLHA DO MÉTODO ANALÍTICO Em alimentos, a escolha do melhor método de análise é um passo muito importante, pois o alimento é, geralmente, uma amostra muito complexa, em que os vários componentes da matriz podem estar interferindo entre si. Por isso, em muitos casos, um determinado método pode ser apropriado para um tipo de alimento e não fornecer bons resultados para outro. Portanto a escolha do método vai depender do produto a ser analisado. A escolha do método analítico vai depender de uma série de fatores: Quantidade relativa do componente desejado: Os componentes podem ser classificados em maiores (mais de 1%), menores (0,01 – 1%), micros (menos de 0,01%) e traços (ppm e ppb) em relação ao peso total da amostra. No caso dos componentes maiores, são perfeitamente empregáveis os métodos analíticos convencionais, como os gravimétricos e volumétricos. Para os componentes menores e micros, geralmente é necessário o emprego de técnicas mais sofisticadas e altamente sensíveis, como os métodos instrumentais. Exatidão requerida: Os métodos clássicos podem alcançar uma exatidão de 99,9%, quando um composto analisado se encontra em mais de 10% na amostra. Para componentes presentes em quantidade menores que 10%, a exatidão cai bastante, e então a escolha do método deve recair sobre os instrumentais. Composição química da amostra: A presença de substâncias interferentes é muito constante em alimentos. A escolha do método vai depender da composição química dos alimentos, isto é dos possíveis interferentes em potencial. Em análise de materiais de composição extremamente complexa, o processo analítico se complica com a necessidade de efetuar a separação dos interferentes antes da medida final. Na maioria das determinações em alimentos, as amostras são complexas, necessitando de uma extração ou separação prévia dos componentes a ser analisado. Recursos disponíveis: muitas vezes não é possível utilizar o melhor método de análise em função do seu alto custo, que pode ser limitante em função do tipo de equipamento ou até mesmo ao tipo de reagente ou pessoal especializado. 6 - Esquema geral para análise quantitativa Qualquer análise quantitativa depende sempre da medida de uma certa quantidade física, cuja magnitude deve estar relacionada à massa do componente de interesse presente na amostra tomada para análise. Porém esta medida vai ser, geralmente, apenas a última de uma série de etapas operacionais que compreende toda a análise. As etapas descritas abaixo dão um exemplo de um processo funcional de uma análise quantitativa a) Amostragem A amostragem é o conjunto de operações com os quais se obtém, do material em estudo, uma porção relativamente pequena, de tamanho apropriado para o trabalho no laboratório, mas que ao mesmo tempo represente corretamente todo o conjunto da amostra. A maior ou menor dificuldade da amostragem vai depender da homogeneidade da amostra. É necessário que a quantidade de amostra seja conhecida (peso ou volume) nas operações subseqüentes. Prof. Raul Vicenzi 3
- 6. Capítulo 1. Introduçãoa Bromatologia. b) Sistema de processamento da amostra A preparação da amostra está relacionada com o tratamento que ela necessita antes de ser analisada, como: a moagem de sólidos, a filtração de partículas sólidas em líquidos, a eliminação de gases etc. c) Reações químicas ou mudanças físicas Fazem parte da preparação do extrato para análise. Os processos analíticos compreendem o manuseio da amostra para obtenção de uma solução apropriada para a realização da análise. O tipo de tratamento a usar depende da natureza do material e do método analítico escolhido. Geralmente, o componente de interesse é extraído com água ou com solvente orgânico, e às vezes é necessário um ataque com ácido. Os reagentes químicos introduzidos na preparação do extrato não poderão interferir nos passos seguintes da análise ou, se o fizerem, deverão ser de fácil remoção. d) Separações Consiste na eliminação de substâncias interferentes. Raramente as propriedades físicas utilizadas na medida quantitativa de um componente são especificas para urna única espécie, pois elas podem ser compartilhadas por várias outras espécies. Quando isso acontece, é necessário eliminar estes interferentes antes da medida final. Há duas maneiras para eliminar uma substância interferente: a sua transformação em uma espécie inócua (por oxidação, redução ou complexação); ou o seu isolamento físico corno uma fase separada (extração com solventes e cromatografia). e) Medidas Todo processo analítico é delineado e desenvolvido de modo a resultar na medida de uma certa quantidade, a partir da qual é avaliada a quantidade relativa do componente na amostra. f) Processamento de dados e avaliação estatística O resultado da análise é expresso em forma apropriada e, na medida do possível, com alguma indicação referente ao seu grau de incerteza (médias e desvios, coeficientes de variação). Prof. Raul Vicenzi 4
- 7. Capítulo 2. Amostragenspara Análise de Alimentos 2 - AMOSTRAGENS E PREPARO DA AMOSTRA NA ANÁLISE DE ALIMENTOS Os resultados de uma análise quantitativa somente poderão ter o valor que dela se espera na medida em que a porção do material submetida ao processo analítico representar, com suficiente exatidão, a composição média do material em estudo. A quantidade de material tornada para a execução da análise é relativamente pequena em comparação com a totalidade do material em estudo, Portanto é importante considerar os seguintes fatores para tirar uma amostragem: • Finalidade da inspeção: aceitação ou rejeição. avaliação da qualidade média e determinação da uniformidade; • Natureza do lote: tamanho, divisão em sub-lotes e se está a granel ou embalado; • Natureza do material em teste: sua homogeneidade, tamanho unitário, história prévia e custo; • Natureza dos procedimentos de teste: significância, procedimentos destrutivos ou não destrutivos e tempo e custo das análises. “Amostra” é definida como “uma porção limitada do material tomada do conjunto - o universo, na terminologia estatística - selecionada de maneira a possuir as características essenciais do conjunto”. Amostragem é a série sucessiva de etapas operacionais especificadas para assegurar que a amostra seja obtida com a necessária condição de representatividade. A amostra é obtida através de incrementos recolhidos segundo critérios adequados. A reunião dos incrementos forma a amostra bruta. A amostra de laboratório é o resultado da redução da amostra bruta mediante operações conduzidas de maneira a garantir a continuidade da condição d representatividade da e amostra. A amostra para a análise é uma porção menor da amostra de laboratório, suficientemente homogeneizada para poder ser pesada e submetida à análise. Em resumo, o processo da amostragem compreende três etapas principais: - coleta da amostra bruta: - preparação da amostra de laboratório; - preparação da amostra para análise. A) Aspectos fundamentais para a amostragem: - a amostra deve ser representativa da totalidade do alimento; - a amostra não deve causar prejuízo econômico significativo; - a parte da amostra a ser analisada numa análise de contraprova deve ser representativa da totalidade da amostra. B) Coleta da Amostra Bruta: Idealmente, a amostra bruta deve ser uma réplica em ponto reduzida, do universo considerado, tanto no que diz respeito à composição como à distribuição do tamanho da partícula. • Amostras fluidas (liquidas ou pastosas) homogêneas; podem ser coletadas em frascos com o mesmo volume, do alto, do meio e do fundo do recipiente, após agitação e homogeneização. • Amostras sólidas, cujos constituintes diferem em textura, densidade e tamanho de partículas, devem ser moídas e misturadas. Quantidades: o material a ser analisado poderá estar a granel ou embalado (caixas, latas, etc.); No caso de embalagens únicas ou pequenas lotes, todo o material pode ser tomado como amostra bruta; Para lotes maiores, a amostragem deve compreender de 10 a 20 % do nº de embalagens contidas no lote, ou 5 a 10% do peso total do alimento a ser analisado; Lotes muito grandes: toma-se a raiz quadrada do nº de unidades do lote Prof. Raul Vicenzi 5
- 8. Capítulo 2. Amostragenspara Análise de Alimentos C) PREPARAÇÃO DA AMOSTRA DO LABORATÓRIO (Redução da amostra bruta) a) Alimentos Secos (em pó ou granulares): A redução poderá ser manual ou através de equipamentos. - Manual: Quarteamento; - Equipamentos: Amostrador tipo Riffle; Amostrador tipo Boerner b) Alimentos líquidos: misturar bem o líquido no recipiente por agitação, por inversão e por repetida troca de recipientes. Retirar porções de líquido de diferentes partes do recipiente, do fundo, do meio e de cima, misturando as porções no final. c) Alimentos Semi-sólidos (úmidos) (queijos duros e chocolates): As amostras devem ser raladas e depois pode ser utilizado o quarteamento, como no caso de amostras em pó ou granulares. d) Alimentos Úmidos (carnes, peixes e vegetais): A amostra deve ser picada ou moída e misturada; e depois, se necessário, passar pelo quarteamento, para somente depois ser tomada a alíquota suficiente para a análise. A estocagem deve ser sob refrigeração. e) Alimentos Semiviscosos ou Pastosos (pudins, molhos, etc.) e Alimentos líquidos contendo sólidos (compotas de frutas, vegetais em salmoura e produtos enlatados em geral): As amostras devem ser picadas em liquidificador ou bag mixer, misturadas e as alíquotas retiradas para análise. Deve-se tomar cuidado com molhos de saladas (emulsões), que podem separar em duas fases no liquidificador. f) Alimentos com emulsão (manteiga e margarina): As amostras devem ser cuidadosamente aquecidas a 35 ºC em frasco com tampa e depois agitado para homogeneização. A partir daí são retiradas alíquotas necessárias para análise. g) Frutas: As frutas grandes devem ser cortadas ao meio, no sentido longitudinal e transversal, de modo a repartir em quatro partes. Duas partes opostas devem ser descartadas e as outras duas devem ser juntadas e homogeneizadas em liquidificador. As frutas pequenas podem ser simplesmente homogeneizadas inteiras no liquidificador. D) PREPARAÇÃO DA AMOSTRA PARA ANÁLISE O tipo de preparo da amostra vai depender da natureza da mesma e do método analítico envolvido. Para extração de um componente da amostra, muitas vezes é necessária uma preparação prévia da mesma, a fim de se conseguir uma extração eficiente do componente em estudo. Por exemplo: para determinação de proteína bruta e metais, é necessário uma desintegração prévia da amostra com ácidos. Para determinação de umidade, proteína bruta e matéria mineral, alimentos secos devem ser moídos até passar numa peneira de 20 mesh. Para ensaios que envolvem extração de amostras úmidas, elas devem ser moídas até passar numa peneira de 40 mesh. O preparo da amostra por desintegração pode ser feito de três maneiras: a) Desintegração mecânica: para amostras secas, utiliza- se moagem em moinho tipo Wiley (martelo) ou similar. Para amostras úmidas, usa-se moedores do tipo para carnes ou liquidificadores. b) Desintegração enzimática: E útil em amostras vegetais, com o uso de celulases. Protease e carboidratases são úteis para solubilizar componentes de alto peso molecular (proteínas e polissacarídeos) em vários alimentos. c) Desintegração química: Vários agentes químicos (uréia, piridina, detergentes sintéticos, etc.) também podem ser usados na dispersão ou solubilização dos componentes dos alimentos. E) PRESERVAÇÃO DA AMOSTRA: O ideal seria analisar as amostras frescas o mais rápido possível. Mas nem sempre isto é possível e, portanto, devem existir maneiras de preservá-las. Prof. Raul Vicenzi 6
- 9. Capítulo 2. Amostragenspara Análise de Alimentos a) Inativação Enzimática: Serve para preservar o estado original dos componentes de um material vivo. Esse tipo de tratamento depende do tamanho, consistência e composição dos alimentos, enzimas presentes e as determinações analíticas que se pretende. b) Diminuição das Mudanças Lipídicas: Os métodos tradicionais de preparo de amostras podem afetar a composição dos extratos lipídicos. Portanto, deve-se resfriar a amostra rapidamente antes da extração ou congelar, se for estocar. c) Controle de Ataque Oxidativo: A fim de reduzir as alterações oxidativas, recomenda-se a preservação a baixa temperatura (N líquido), para a maioria dos alimentos. d) Controle do ataque microbiológico: Para reduzir ou eliminar o ataque microbiano, pode-se utilizar vários métodos: congelamento, secagem, uso de conservadores, ou a combinação de qualquer um dos três. A escolha da melhor maneira de preservação vai depender de: natureza do alimento, tipo de contaminação possível, período e condições de estocagem e tipo de análise OBSERVAÇÕES: Uma característica marcante nos alimentos é que eles têm uma variação muito grande na composição. Por exemplo: a) Alimentos frescos de origem vegetal, tem composição mais variada que os alimentos frescos de origem animal; b) Frutas e vegetais da mesma variedade podem ter composições diferentes ou a composição pode variar mesmo após a colheita. As modificações pós-colheita são maiores nas frutas e vegetais que possuem maior teor de umidade do que em cereais, por ex.: Os fatores que influenciam na composição de alimentos de: ORIGEM VEGETAL ORIGEM ANIMAL - Constituição genética: variedade - Conteúdo de gordura - Estado de maturação - Idade do animal - Condição de crescimento: solo, clima, irrigação, - Parte do animal fertilização, temperatura e insolação; - Raça - Estocagem: tempo e condições - Alimentação do animal - Parte do alimento: casca ou polpa Os fatores que influenciam na pós-colheita: * perda ou absorção de umidade; * perda dos constituintes voláteis; * decomposição química e enzimática (vitaminas, clorofila); * oxidação causada pela aeração durante a homogeneização; * remoção de materiais estranhos; * ataque por microorganismos, com deterioração das amostras; * contaminação com traços de metais por erosão mecânica nos moedores. Prof. Raul Vicenzi 7
- 10. Capítulo 2. Sistemade Qualidade. 3 - GARANTIA DE QUALIDADE EM LABORATÓRIOS DE ANÁLISE DE ALIMENTOS 1) CONFIABILIDADE DOS RESULTADOS A confiabilidade dos resultados em um método analítico vai depender de vários fatores como: Especificidade; exatidão; precisão; sensibilidade. Especificidade está relacionada com a propriedade do método analítico em medir o composto de interesse independente da presença de substâncias interferentes. Quando o método é específico. o interferente não sela computado com o composto de interesse ou ele poderá ser descontado. Neste último caso, é importante saber como o efeito da substância interferente está sendo adicionado à medida de interesse. Exatidão mede quanto próximo o resultado de um dado método analítico se encontra do resultado real previamente definido. A exatidão de um método pode ser medida de duas maneiras. No primeiro caso, determina-se a porcentagem de recuperação do composto de interesse que foi adicionado na amostra numa quantidade previamente conhecida. Outra maneira de verificar a exatidão de um método é comparar com os resultados obtidos por outros métodos analíticos já definidos como exatos. Precisão de um método é determinada pela variação entre vários resultados obtidos na medida de um determinado componente de uma mesma amostra, isto é, é o desvio padrão entre as várias medidas e a média. Sensibilidade é a menor quantidade do componente que se consegue medir sem erro. A sensibilidade pode ser aumentada de duas maneiras: → Aumentando a resposta da medida - por exemplo, numa medida calorimétrica, podemos usar reagentes calorimétricos que forneçam maior absorção da radiação; → Aumentando o poder de leitura do equipamento, em análise instrumental. 2) PONTOS CRITICOS DE CONTROLE DE QUALIDADE EM UM LABORATÓRIO DE ANÁLISE DE ALIMENTOS Os pontos críticos em um laboratório de análise estão resumidos nas seguintes áreas: → Coleção e preparação da amostra; → Método de análise da amostra; → Erros; → Instrumentação; → Analista. A) Coleção e preparação da amostra: esta área determina o tamanho e o método de coleta da amostra para que ela seja representativa, isto é, o cuidado na amostragem. Trabalhando-se com alimentos, devemos lembrar também que se trata de uma amostra perecível que pode sofrer mudanças rápidas durante a análise. Estas mudanças incluem perda de umidade, decomposição, separação de fases, infestação por insetos, aumento da contaminação microbiológica, etc. Para garantir um eficiente programa para coleção de amostra. Devemos considerar os seguintes itens de qualidade: → Amostragem; documentação; controle de contaminação; preservação e transporte para o laboratório. B) Métodos de análise: o método ideal deve possuir aqueles atributos essenciais como exatidão, precisão, especificidade e sensibilidade, além de ser prático, rápido e econômico. Porém não é possível otimizar todas estas condições ao mesmo tempo e o analista deve decidir em função do objetivo da análise, quais atributos devem ser priorizados. Por exemplo, em muitos casos, queremos ter apenas uma idéia da quantidade de um composto na amostra. Neste caso, podemos Prof. Raul Vicenzi 8
- 11. Capítulo 2. Sistemade Qualidade. escolher um método menos exato e preciso e, conseqüentemente, mais prático, rápido e econômico. Os métodos de análise podem ser classificados em vários tipos: Ø Métodos oficiais: são os que devem ser seguidos por uma legislação ou agência de fiscalização métodos padrões ou de referência: são métodos desenvolvidos por grupos que utilizaram estudos colaborativos; Ø Métodos rápidos: são utilizados quando se deseja determinar se será necessário um teste adicional através de um método mais exato; Ø Métodos de rotina: são os métodos oficiais ou padrões que podem ser modificados conforme a necessidade e conveniência; Ø Métodos automatizados: é qualquer um dos métodos citados acima, porém que utilizam equipamentos automatizados; Ø Métodos modificados: são geralmente métodos oficiais ou padrões, que sofreram alguma modificação, para criar alguma simplificação, ou adaptação a diferentes matrizes, ou, ainda, remover substâncias interferentes. Existem procedimentos para verificação da correta aplicabilidade de um método para uma determinada amostra: Ø Formulação sintética: é o melhor procedimento, mas é muito difícil duplicar a matriz das amostras, principalmente as sólidas; Ø Porcentagem de recuperação: não e um método muito exato, porém é simples e por isso bastante usado; o composto em análise é adicionado à matriz da amostra e cuidadosamente misturada antes ou depois da etapa de extração. Ø Comparação com um método oficial ou padrão: é feita em relação à exatidão e precisão. A comparação entre métodos é sempre feita em relação à exatidão e precisão. A precisão pode ser definida de três maneiras dependendo das fontes de variabilidade: Ø Replicabilidade: é expressa como desvio padrão e mede a variabilidade entre replicatas; Ø Repetibilidade: é expressa como desvio padrão e mede a variabilidade entre resultados de medidas da mesma amostra em épocas diferentes e no mesmo laboratório (estudo intralaboratorial); Ø Reprodutibilidade: é expressa como desvio padrão e mede a variabilidade entre resultados de medidas da mesma amostra em diferentes laboratórios (estudo interlaboratorial). C) Tipos de erros em análise de alimentos: existem duas categorias de erros: determinados ou sistemáticos e indeterminados. Erros determinados: possuem um valor definido, podendo ser medidos e computados no resultado final. a) Erros de método; b) Erros operacionais: erros de leitura de medidas instrumentais ou medidas volumétricas; erros de preparação de padrões; erro de amostragem; erro de diluições; erro devido à limpeza deficiente da vidraria utilizada. c) Erros pessoais: identificação imprópria da amostra; falha em descrever observações e informações importantes; falhas em seguir as direções do método; erros no registro destes dados tais como transposição dos dígitos, localização incorreta do ponto decimal, inversão do numerador e denominador etc.; erros de cálculos dos resultados; erro na interpretação dos resultados; d) Erros devido a instrumentos e reagentes: erro devido ao uso de reagentes impuros e de má qualidade. Erros indeterminados: não possuem valor definido e, portanto, não podem ser medidos. Não podem ser localizados e corrigidos, entretanto podem ser submetidos a um tratamento estatístico que permite saber qual o valor mais provável e também a precisão de uma série de medidas, pois eles devem seguir uma distribuição normal (distribuição de Gauss). Prof. Raul Vicenzi 9
- 12. Capítulo 2. Sistemade Qualidade. D) Instrumentação: os instrumentos consistem de componentes óticos e eletrônicos e, portanto, seu funcionamento tende a se deteriorar com o tempo. Devemos, então, fazer freqüentes padronizações e calibrações de modo a monitorar este desgaste. Mesmo controlando os desgastes, pode ocorrer falhas de uso dos equipamentos como: Ø Verificação do nível na balança analítica; Ø Tempo de espera de aquecimento em alguns equipamentos etc. E) Analistas: o analista de laboratório deve conseguir determinar com exatidão e precisão componentes presentes em concentrações muito baixas e em matrizes muito complexas. A verificação das habilidades do analista pode ser feita pelo exame intralaboratorial e interlaboratorial de uma mesma amostra. 3) MEDIDAS DA EFICIÊNCIA DE UM MÉTODO ANALÍTICO O estudo de eficiência de métodos de análise e controle de qualidade pode ser feito em três etapas distintas: Utilizando material de referência: o resultado do método novo, em análise, é comparado com o resultado obtido através de uma amostra referência de concentração e pureza conhecidas - este teste é problemático, pois em alimentos, na maioria dos casos, o material de referência não é disponível. Relações interlaboratoriais: a mesma amostra é analisada por vários laboratórios utilizando o método em teste - é denominado estudo colaborativo. Iniciação ao controle de qualidade: aplicar cálculos estatísticos como média, desvio padrão e coeficiente de variação sobre os resultados obtidos, de maneira a obter a exatidão e precisão do método em estudo. 4) RESUMO DOS TERMOS MAIS UTILIZADOS Resumo de alguns termos importantes no estudo de métodos analíticos: Precisão: concordância entre os resultados de várias medidas efetuadas sobre uma mesma amostra e nas mesmas condições de análise. Exatidão: concordância entre o valor medido e o valor real. Sensibilidade: pode ser medida em um método ou em um equipamento e é definido como o cociente diferencial do sinal medido sobre o valor da propriedade a ser medida. Limite de detecção: é o menor sinal, expresso em quantidades ou concentração, que pode ser distinguido, com uma probabilidade conhecida. em relação a um branco medido nas mesmas condições. Repetibilidade: é a expressão da precisão, quando o mesmo operador aplica o mesmo método sobre a mesma amostra, no mesmo laboratório, com os mesmos aparelhos e os mesmos reagentes. Reprodutibilidade: e a expressão da precisão, quando o método é realizado nas mesmas condições, mas em vários laboratórios diferentes. Robustez: qualidade de um método de conduzir a resultados que são pouco afetados pela variação de fatores secundários (por exemplo, volume e marca de um reagente, tempo de agitação etc.) não fixados dentro do protocolo do método. Especificidade: qualidade de um método que possui uma função de medida de um único componente da amostra sem medir outros componentes interferentes também presentes na amostra. Prof. Raul Vicenzi 10
- 13. Capítulo 3. Umidadeem Alimentos. 4 – A ÁGUA NOS ALIMENTOS A água é um nutriente absolutamente essencial, participando com 60 a 65 % do corpo humano e da maioria dos animais. Dentre as várias funções da água no organismo, cita-se: a - é o solvente universal, indispensável aos processos metabólicos; b - manutenção da temperatura corporal; c - manutenção da pressão osmótica dos fluídos e do volume das células; d - participação como reagente de um grande número de reações metabólicas. A água é considerada o adulterante universal dos alimentos, por isso sua determinação é de grande importância. Usualmente a quantidade de água nos alimentos é expressa pelo valor da determinação da água total contida no alimento. Este valor não fornece informações de como está distribuída a água neste alimento nem permite saber se toda a água está ligada do mesmo modo ao alimento. Muitas vezes o teor de água determinado permite que ocorra o desenvolvimento de algum microorganismo, porém isso não ocorre, porque muita desta água não está disponível ao microorganismo. Há também o fato de uma parte da água não ser congelável. Isso nos leva a crer que existem moléculas de água com propriedades e distribuição diferentes no mesmo alimento. Pode-se concluir que há dois tipos de água nos alimentos: ÁGUA LIVRE, que é aquela fracamente ligada ao substrato, funcionando como solvente, permitindo o crescimento dos microorganismos e reações químicas e que é eliminada com facilidade e a ÁGUA COMBINADA, fortemente ligada ao substrato, mais difícil de ser eliminada e que não é utilizada como solvente e não permite o desenvolvimento de microorganismos e retarda as reações químicas. ATIVIDADE DE ÁGUA (aa) - é possível estabelecer uma relação entre o teor de água livre nos alimentos e sua conservação. O teor de água livre é expresso como atividade de água que é dada pela relação entre a pressão de vapor de água em equilíbrio no alimento e a pressão de vapor da água pura na mesma temperatura . A medida desse valor baseia-se no fato de que a pressão P do vapor de água sobre um alimento, após atingir o equilíbrio a uma temperatura T, corresponde a Umidade Relativa de Equilíbrio (URE) do alimento. A atividade da água será então igual a URE e é expressa por URE/100. ATIVIDADE DE ÁGUA E CONSERVAÇÃO DOS ALIMENTOS - O valor máximo da aa é 1 na água pura. Nos alimentos ricos em água, com a > 0,90, podem formar soluções diluídas que a servirão de substrato para os microorganismos poderem se desenvolver. Nesta situação as reações químicas podem ter sua velocidade diminuída em função da baixa concentração dos reagentes. Quando a aa baixar para o,40 - 0,80, haverá possibilidade de reações químicas e enzimáticas a velocidades rápidas, pelo aumento da concentração dos reagentes. Com aa inferior a 0,30 estará atingindo a zona de adsorção primária, onde a água está fortemente ligada ao alimento. De acordo com a atividade de água no alimento, ocorre o desenvolvimento de certos tipos de microorganismos, como: Microorganismo aa Bactérias 0,90 Leveduras 0,88 Fungos (mofos) 0,80 Microrganismos osmofílicos 0,62 ISOTERMAS DE SORÇÃO DE ÁGUA - É uma curva representativa do teor de água em função da atividade de água no alimento, durante a secagem (desorção) e hidratação (absorção). Como é uma curva sigmóide, temos três fases distintas: Fase 1 - água que constitui a camada primária, unida a grupos ionizantes ou fortemente polares; Prof. Raul Vicenzi 11
- 14. Capítulo 3. Umidadeem Alimentos. Fase 2 - a água atua como solvente; Fase 3 - Água contida em capilares onde pode formar soluções, água livre, retida mecanicamente. A umidade de um alimento está relacionada com sua estabilidade e qualidade e composição, e pode afetar os seguintes itens: estocagem: Alimentos estocados com alta umidade irão se deteriorar mais rapidamente que os que possuem baixa umidade. Por exemplo, grãos com umidade excessiva estão sujeitos a rápida deterioração devido ao crescimento de fungos que desenvolvem toxinas como a aflatoxina. Embalagem: Alguns tipos de deterioração podem ocorre am determinadas embalagens se o alimento apresenta uma umidade excessiva. Por exemplo, a velocidade do escurecimento (browning) em vegetais e frutas desidratadas, ou a absorção de oxigênio (oxidação) em ovo em pó, podem aumentar com o aumento da umidade, em embalagens permeáveis à luz e ao oxigênio. Processamento: a quantidade de água é importante no processamento de vários produtos, como, por exemplo, a umidade do trigo para fabricação de pão e produtos de padarias O conteúdo de umidade varia muito nos alimentos: ALIMENTOS % UMIDADE produtos lácteos fluidos 87 – 91 leite em pó 4 queijos 40 – 75 manteiga 15 creme de leite 60 – 70 sorvetes 65 margarina e maionese 15 frutas 65 – 95 hortaliças 85 carnes e peixes 50 – 70 cereais <10 macarrão 9 pães e outros produtos de padaria 35 – 45 2 - METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DE UMIDADE EM ALIMENTOS A - METODOS POR SECAGEM a.1- Secagem em estufas É o método mais utilizado em alimentos e está baseado na remoção da água por aquecimento, onde o ar quente é absorvido por uma camada muito fina do alimento e é então conduzido para o interior por condução. Como a condutividade térmica dos alimentos é geralmente baixa, costuma levar muito tempo para o calor atingir as porções mais internas do alimento. Por isso, este método costuma levar muitas horas, 6 a 18 horas a 100 a 102 ºC, ou até peso constante. A evaporação por um tempo determinado pode resultar numa remoção incompleta da água, se ela estiver fortemente presa por forças de hidratação, ou se o seu movimento for impedido por baixa difusividade ou formação de crosta na superfície. Por outro lado, na evaporação até peso constante, pode ocorrer uma superestimação da umidade por perda de substâncias voláteis ou por reações de decomposição. Além disso, o método de secagem em estufa possui uma série de limitações de uso. E simples porque necessita apenas de uma estufa e cadinhos para colocar as amostras. Porém, a exatidão do método é influenciada por vários fatores: - temperatura de secagem Prof. Raul Vicenzi 12
- 15. Capítulo 3. Umidadeem Alimentos. - umidade relativa e movimentação do ar dentro de estufa - vácuo na estufa; - tamanho das partículas e espessura da amostra; - construção da estufa; - número e posição das amostras na estufa; - formação de crosta seca na superfície da amostra - material e tipo de cadinhos; - pesagem da amostra quente. A temperatura de secagem deve ser um pouco acima de 100 ºC, para evaporar a água à pressão atmosférica na estufa simples. Porém, na estufa a vácuo, esta temperatura pode ser bastante reduzida (~70 ºC), preservando a amostra e evitando a formação de crostas na superfície, que dificultaria a evaporação da água. As partículas dos alimentos devem ser moídas com espessuras menores possíveis para facilitar a evaporação da água. Estudos demonstraram que a velocidade de evaporação foi maior em cadinhos de alumínio do que de vidro e porcelana, maior em cadinhos rasos do que fundo e maior em estufas com ventilação forçada do que em estufas simples. A pesagem da amostra deve ser feita somente após esfriá-la completamente no dessecador, pois a pesagem a quente levaria a um resultado falso. Estufas - simples; simples com ventilador (mais eficiente); a vácuo (para amostras que decompõem na temperatura da estufa simples). Cápsulas ou cadinhos - porcelana; alumínio; vidro. PROCEDIMENTO Pesar uma quantidade definida de amostra em um cadinho previamente seco e tarado. O transporte do cadinho deve ser sempre com pinça ou um papel para não passar a umidade da mão para o cadinho. Colocar o cadinho na estufa na temperatura conveniente e deixar até que toda água seja evaporada, isto é, até peso constante. Retirar o cadinho da estufa Com uma pinça e colocar num dessecador para esfriar. Pesar depois de frio, o conjunto cadinho mais amostra seca. Descontar o peso do cadinho vazio para obter o peso da amostra seca. O peso da água evaporada vai ser igual à diferença entre o peso da amostra úmida co peso da amostra seca. Os sólidos totais serão a diferença entre o peso total da amostra e o peso de água. Na determinação de umidade por secagem em estufa, o resíduo seco pode ser utilizado para determinação de gordura e fibra bruta. PREPARO DA AMOSTRA • Amostras líquidas: devem ser evaporadas em banho-maria até a consistência pastosa para então serem colocadas na estufa. • Amostras açucaradas: formam uma crosta dura na superfície, que impede a saída da água do interior. Neste caso, costuma-se adicionar areia, asbesto, ou pedra pome em pó misturada na amostra, para aumentar a superfície de evaporação. Peso da amostra: varia entre 2 a 5 g dependendo da quantidade de água do produto, e ela deve ser bem espalhada no cadinho formando uma camada fina. Condições de secagem • Temperatura: varia entre 70 a 155 ºC, dependendo se for utilizado vácuo ou pressão atmosférica, • Tempo: depende da quantidade de água do produto. mas leva em média de 6 a 7 horas.Costuma-se deixar até peso constante. Prof. Raul Vicenzi 13
- 16. Capítulo 3. Umidadeem Alimentos. LIMITAÇÕES DO MÉTODO 1. Produtos com alto conteúdo de açúcar e carnes com alto teor de gordura devem ser secos em estufa a vácuo numa temperatura não excedendo a 70 ºC. Alguns açúcares, como a levulose, decompõem ao redor de 70ºC. liberando água. 2. Não serve para amostras com alto teor de substâncias voláteis, como condimentos.Vai ocorrer volatilização destas substâncias, com perda de peso na amostra, que será computada como perda de água. 3. Pode haver variação de até 3ºC nas diferentes partes da estufa. 4.Alguns produtos são muito higroscópicos e devem ser tampados no dessecador ao saírem da estufa e pesados rapidamente após chegarem à temperatura ambiente. 5. A reação de caramelização em açúcares liberando água, durante a secagem, é acelerada a altas temperaturas. Portanto produtos nestas condições devem ser secados cm estufa a vácuo a 60 ºC. 6. Alimentos contendo açúcares redutores e proteínas podem sofrer escurecimento por reação de Maillard, com formação de compostos voláteis como CO2 e compostos carbonílicos, e produtos intermediários coma furaldeído e hidroximetilfurfural. Estes compostos voláteis serão medidos erradamente como água evaporada na estufa; 7. Estufas com exaustão forçada são utilizadas pala acelerar a secagem a peso constante e são recomendadas para queijos, produtos marinhos e carnes. a.2 - Secagem por radiação infravermelha Este outro tipo de secagem é mais efetivo e envolve penetração do calor dentro da amostra, o que encurta o tempo de secagem cm até 1/3 do total. O método consiste cio urna Lâmpada de radiação infravermelha com 250 a 500 watts, cujo filamento desenvolve uma temperatura entre 2.000 a 2.500 ºK (700 ºC). A distância entre a lâmpada e a amostra é crítica e deve ser cerca de 10 cm para não haver decomposição da amostra. A espessura da amostra deve ficar entre 10 e 15 mm. O tempo de secagem varia com a amostra (20 minutos para produtos cárneos, 10 minutos para grãos, etc,). O peso da amostra deve variar entre 2,5 a 10 g dependendo do conteúdo da água. Equipamentos por secagem infravermelha possuem urna balança que dá a leitura direta do conteúdo de umidade por diferença de peso. Possui a desvantagem de ser também um método lento por poder secar urna amostra de cada vez. E, como conseqüência, a repetibilidade pode não ser muito boa, pois pode haver variação de energia elétrica durante as medidas. a.3 - Secagem em fornos de microondas E um método novo e muito rápido, porem não é um método padrão. A energia de microondas é urna radiação eletromagnética com freqüência variando entre 3 Mhz. e 30.000 Ghz. Os dois maiores mecanismos que ocorrem no aquecimento por microondas de um material dielétrico são rotação dipolar e polarização iônica. Quando urna amostra úmida é exposta à radiação de microondas, m oléculas com cargas elétricas dipolares, tal como a da água, giram na tentativa de alinhar seus dipolos com a rápida mudança do campo elétrico. A fricção resultante cria calor, que é transmitido para as moléculas vizinhas. Portanto microondas podem aquecer o material mais rapidamente e vão aquecer seletivamente as áreas com maior umidade, atingindo o ponto de ebulição da água. Deste modo, o calor é distribuído uniformemente tanto na superfície corno internamente do alimento, facilitando a evaporação da água e evitando a formação de crosta na superfície, como é característico na secagem em estufa. A amostra é misturada com cloreto de sódio e óxido de ferro, onde o primeiro evita que a amostra seja espirrada fora do cadinho e o segundo absorve fortemente radiação de microondas acelerando a secagem. É um método bastante simples e rápido. Nos Estados Unidos já existem fomos de microondas analíticos, construídos com balanças, escala digital e microcomputadores para calcular a umidade. Eles podem secar de 2 a 30 g de amostra com uma energia que varia de 175 a 1.400 W por um tempo entre 2,5 e 90 minutos. A umidade da amostra pode variar entre 10 e 90%. Para evitar os mesmos problemas de superaquecimento, que ocorrem na estufa comum, Prof. Raul Vicenzi 14
- 17. Capítulo 3. Umidadeem Alimentos. podemos fazer um monitoramento e calibração da energia usada no microondas. A comparação deste método com o método padrão por secagem em estufa apresentou uma diferença média de 1,15%. A grande vantagem da secagem por microondas é que o poder da energia radiante e o tempo de secagem podem ser calibrados para os diferentes tipos e quantidades de amostras, enquanto isto não é possível no método por secagem em estufa. a.4 - Secagem em dissecadores Os dissecadores são utilizados com vácuo e compostos químicos absorventes de água.Porém, à temperatura ambiente, a secagem é muito lenta e em alguns casos pode levar até meses. O uso de vácuo e temperatura ao redor de 50 ºC é bem mais satisfatório. B. MÉTODOS POR DESTILAÇÃO E um método que já existe a mais de 70 anos, mas que não é muito utilizado, principalmente como método de rotina, por sua grande demora. Porém ele tem as vantagens de proteger a amostra contra oxidação pelo ar e diminuir as chances de decomposição causada pelas altas temperaturas na secagem direta. E mais utilizado para grãos e condimentos que possuem muita matéria volátil, que é recolhida separada da água no solvente orgânico. b.1 - Procedimento Pesar uma quantidade de amostra que dê uma quantidade de água entre 2 e 5 mL. Colocar num frasco, com o solvente de ponto de ebulição maior que da água, cobrindo a amostra. Ligar o frasco no condensador e aquecer. A destilação chega ao um quando aparecer, no frasco graduado de coleta, os dois níveis, ode água e o de solvente, que começa aparecer acima da água. Deslocar a água que fica retida nas paredes de vidro com um fio de cobre em espiral, lavando o fio com tolueno dentro do frasco coletor. Destilar por mais 5 minutos e deixar esfriar para tomar a leitura do volume de água no frasco coletor que é graduado em mL, com uma precisão de até 0,01 mL. b.2 - Dificuldades do método 1. Precisão relativamente baixa do frasco coletor. 2. Dificuldades na leitura do menisco. 3. Aderência de gotas de água no vidro. 4. Solubilidade da água no solvente de destilação 5. Evaporação incompleta da água. 6. Destilação de produtos solúveis em água (com pontos de ebulição menor que da água). b.3 - Observações do método 1. Solventes recomendados: tolueno (PE= 111 ºC), tetracloroetileno (PE=121 ºC), xileno (PE=137 a 140 ºC). 2. O equipamento deve ser todo lavado com solução de ácido sulfúrico-dicromato, enxaguado com água destilada e depois com álcool e seco após cada uso. 3. O frasco coletor deve ser calibrado com destilações sucessivas de quantidades conhecidas de água. 4. A escolha dos vários tipos de frascos coletores existentes vai depender do volume de água esperado na destilação; grau de calibração requerida; facilidade de escoamento e outros fatores. C) MÉTODOS QUIMICOS O único método químico que é comumente utilizado para alimentos é aquele que emprega o reagente de Karl Fischer, e é por isso conhecido como método de Karl Fischer. Este reagente, descoberto por Karl Fischer em 1936, é composto de iodo, dióxido de enxofre, piridina e um solvente que pode ser metanol. Prof. Raul Vicenzi 15
- 18. Capítulo 3. Umidadeem Alimentos. Normalmente um excesso de d ióxido de enxofre, piridina e metanol é usado de modo que a força efetiva do reagente é estabelecida pela concentração de iodo. O reagente mais utilizado é uma solução metanólica contendo os três reagentes nas seguintes proporções: I2 : 3 SO2 , : 10 C5 H5 N. Por ser o reagente de Karl Fischer um dissecante poderoso, a amostra e o reagente devem ser protegidos contra a umidade atmosférica em todos os procedimentos. O procedimento do método se baseia numa titulação visual ou eletrométrica. O I2 é reduzido para I na presença de água. Quando toda água da amostra for consumida, a reação cessa. Na titulação visual, a solução da amostra permanece amarelo canário enquanto houver água presente, mudando para amarelo escuro e no ponto final para amarelo-marrom, característico do iodo em excesso. A titulação visual é, entretanto, menos precisa que o procedimento que e emprega a medida eletrométrica do ponto final, principalmente, para amostras coloridas. Neste caso são utilizados equipamentos que empregam eletrodos de platina. A forma mais simples do equipamento consta de uma bateria, resistor variável, galvanômetro e eletrodos de platina. Um potencial é aplicado através dos eletrodos apenas para balancear o sistema, isto é, para o ponto onde o galvanômetro não está deflectado. Durante a titulação, enquanto existe água presente, o anodo é despolarizado e o catodo polarizado. No ponto final, o pequeno excesso de iodo despolariza o catodo, resultando no aparecimento de corrente, que vai ser detectada pela deflecção da agulha do galvanômetro. OBSERVAÇÕES DO MÉTODO 1. Além do metanol, piridina. dioxano e dimetil formamida podem ser empregados como solventes da amostra, 2. Titulação direta usualmente fornece a água total, isto é, água livre mais água de hidratação. Quando um líquido miscível com água é disponível, a água livre pode ser determinada por extração com este líquido e titulação do extrato. O método não pode ser aplicado sem modificações em materiais contendo substâncias que reagem com lodo, como, por exemplo, ácido ascórbico Em vez de utilizar vários pesos de água para calibrar o reagente, pode-se usar tartarato de sódio diidratado moído (1 - 1,5 g) dispersado em 50 mL de metanol pré-titulado. Alguns vegetais desidratados, como condimentos, contém aldeídos e cetonas ativos, que reagem com o metanol de Karl Fischer, produzindo água. Existe uma proposta de substituição do metanol por metil cellosolve (éter de monoetil etileno glicol) no reagente de Karl Fischer e formamida como solvente da amostra. Teoricamente o método de Karl Fischer pode ser utilizado para determinação de umidade em gases, líquidos e sólidos. As amostras fluidas são coletadas por pipetas automáticas ou seringas. Fluidos viscosos ou pastas são homogeneizados com solventes. Sólidos podem ser homogeneizados com solvente ou titulados corno suspensão. O método de Karl Fischer geralmente é aplicado em amostras que não dão bons resultados pelo método de secagem a vácuo. Os produtos que são analisados por este método são normalmente produtos com baixo teor de umidade como frutas e vegetais desidratados, balas, chocolates, café torrado, óleos e gorduras. É também utilizado em produtos ricos em açúcares, corno mel, e produtos ricos em ambos, açúcares redutores e proteínas, como os cereais. O método pode ser aplicado também em produtos de níveis de umidade intermediários como produtos de padaria, misturas para bolos ricas em gordura e também em produtos com altos níveis de óleos voláteis. Prof. Raul Vicenzi 16
- 19. Capítulo 3. Umidadeem Alimentos. D) MÉTODOS FÍSICOS d.1 - Absorção de radiação infravermelha: a medida da a bsorção da radiação em comprimentos de onda na região do infravermelho (3.0 e 6.1 µm) obtém a quantidade de água na amostra, com sensibilidade em ppm numa larga gama de materiais orgânicos e inorgânicos. d.2 - Cromatografia gasosa: é uma técnica pouco conhecida e pouco usada. E muito rápida (5 minutos) e pode ser aplicada em alimentos com unia larga faixa de umidade (8 a 56%) como cereais, produtos de cereais, frutas e produtos derivados de frutas, porém é necessário verificar a correlação com o método padrão de secagem em estufa, para cada tipo de amostra. d.3 - Ressonância nuclear magnética: técnica também pouco conhecida e pouco usada. Requer equipamento caro e sofisticado, mas oferece medidas muito rápidas (1 minuto), precisas e não destroem a amostra. Pode ser utilizada simultaneamente para a determinação de umidade e gordura. d.4 - índice de refração: é um método bastante simples e rápido, feito no refratômetro, e está baseado na medida do ângulo de refração da amostra. Porém é um método menos preciso que os outros. d.5 - Densidade: é também um método simples, rápido e barato, mas pouco preciso. E mais utilizado para amostras com alto teor de açúcar, e a quantidade de água é obtida através da medida da densidade da amostra. d.6 - Condutividade elétrica: é baseado no princípio de que a quantidade de corrente elétrica que passa num alimento será proporcional à quantidade de água no alimento. O método é muito rápido (1 minuto), mas pouco preciso. d.7 - Constante dielétrica: amido, proteínas e componentes similares têm uma constante dielétrica de cerca de 10, enquanto a constante dielétrica da água é de 80. Portanto uma pequena mudança na quantidade de água produz uma grande mudança na constante dielétrica do alimento. O método é rápido e muito utilizado em farinhas, porém é também pouco preciso. As três primeiras técnicas citadas (A, B e C) necessitam de equipamentos caros e sofisticados e não são comumente utilizadas. As características dos 4 últimos métodos (D, E, F e G) são que eles são simples, rápidos e baratos, mas também pouco precisos. Além disso, nos dois últimos (F e G), que são métodos elétricos, as medidas podem ser afetadas pelas texturas dos alimentos, tipo de embalagem, teor de metais, temperatura e distribuição de água no alimento. São bastante utilizados para avaliação de matéria-prima e durante o processamento. Porém deve- se ter em mente dois cuidados na sua utilização: correção para temperatura e calibração necessária para cada tipo de alimento. Prof. Raul Vicenzi 17
- 20. Capítulo 5. Mineraisem alimentos. 5 - CINZAS E CONTEÚDO MINERAL EM ALIMENTOS 1 - INTRODUÇÃO Cinza de um alimento é o resíduo inorgânico que permanece após a queima da matéria orgânica que é transformada em CO2 , H2 O e NO2 . A cinza é constituída principalmente de: • grandes quantidades: K, Na, Ca e Mg; • pequenas quantidades: AI, Fe, Cu, Mn e Zn; • traços: Ar, I, F e outros elementos. O conteúdo mineral médio de alguns alimentos: PRODUTO % DE SAIS MINERAIS Leite .................................................................... 0,7 - 6,0 Queijo................................................................... 3,0 Cereais................................................................. 0,3 a 3,3 Ossos.................................................................... 17 Carne e produtos cárneos..................................... 0,5 a 6,7 Carne + Ossos..................................................... 5 - 6 Frutas frescas....................................................... 0,3 a 2,1 Hortaliças frescas................................................. 0,4 a 2,1 Peixes e produtos marinhos................................. 1,2 a 3,9 Óleos e gorduras vegetais.................................... 0,0 Manteiga e margarina.......................................... 2,5 Aves................................................................... 1,0 – 1,2 Açúcares e xaropes.............................................. 0,0 - 1,2 Leguminosas........................................................ 2,2 a 4,0 Nozes................................................................... 1,7 a 3,6 A cinza obtida não e necessariamente da mesma composição que a matéria mineral presente originalmente no alimento, pois pode haver perda por volatilização ou alguma interação entre os constituintes da amostra. Os elementos minerais se apresentam na cinza sob a forma de óxidos, sulfatos, fosfatos, silicatos e cloretos, dependendo das condições de incineração e da composição do alimento. Algumas mudanças podem ocorrer como oxalatos de cálcio podem ser transformados em carbonatos ou ate em óxidos. A composição da cinza vai depender da natureza do alimento e do método de determinação utilizado: • Ca - alta concentração: produtos lácteos, cereais, nozes, alguns peixes e certos vegetais; - baixa concentração: em todos alimentos, exceto em açúcar, amido e óleo. • P - alta Concentração: produtos lácteos, grãos, nozes, carne, peixe, aves, ovos e legumes. • Fe - alta concentração: grãos, farinhas, produtos farináceos, cereais assados e cozidos, nozes, carne, aves, frutos do mar, peixes, ovos e legumes. - baixa concentração: produtos lácteos, frutas e vegetais. • Na - sal é a principal fonte, e em quantidade média em produtos lácteos, frutas, cereais, nozes, carne. Peixes, aves, ovos e vegetais. • Mg - nozes, cereais e legumes. • Mn - cereais, vegetais e algumas frutas e carnes. • Cu - frutos do mar, cereais e vegetais. •S - em alimentos ricos em proteínas e alguns vegetais. • Co - vegetais e frutas. • Zn - frutos do mar e em pequena quantidade na maioria dos alimentos. O conteúdo de cinzas totais varia da seguinte forma nos principais alimentos: Prof. Raul Vicenzi 18
- 21. Capítulo 5. Mineraisem alimentos. 2 - FUNÇÕES DOS SAIS MINERAIS NO ORGANISMO: Função constituinte, fazendo parte de ossos e dentes, dando-lhes rigidez; Fazem parte de alguns compostos, tais como enzimas vitaminas e hormônios; Fazem parte de alguns tecidos brancos, como é o caso do fósforo, que se encontra no cérebro; Mantém o equilíbrio osmótico nos líquidos do organismo, comportando-se como íons; Colaboram na manutenção do equilíbrio acido - base, por poderem comportar-se como ácido ou bases. Os minerais são necessários ao processo vital, devendo estar contidos nos alimentos em quantidades e proporções adequadas. 3 – MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE MINERAIS A determinação dos constituintes minerais nos alimentos pode ser dividida em duas classes: 1 Determinação da cinza (total, solúvel e insolúvel); 2. Determinação dos componentes individuais da cinza 1. Cinza total: a determinação de cinza total é utilizada como indicativo de várias propriedades: a) Largamente aceito como índice de refinação para açúcares e farinhas. Nos açúcares, uma cinza muito alta dificultará a cristalização e descolorização. Na farinha, a quantidade de cinza influirá na extração. b) Níveis adequados de cinza total são um indicativo das propriedades funcionais de alguns produtos alimentícios, por exemplo, a gelatina. Em geléias de frutas e doces em massa, a cinza é determinada para estimar o conteúdo de frutas. c) E um parâmetro útil para verificação do valor nutricional de alguns alimentos e rações. Alto nível de cinza insolúvel em ácido indica a presença de areia. 2. Componentes individuais da cinza: os componentes minerais presentes nos sistemas biológicos podem ser divididos naqueles que são: a) indispensáveis para o metabolismo normal e geralmente constituem os elementos da dieta essencial; b) aqueles que não têm nenhuma função conhecida ou até podem ser prejudiciais à saúde. Estes últimos podem aparecer do solo, provenientes da pulverização das plantas com agrotóxicos ou como resíduos de processos industriais. Alguns resíduos metálicos podem ter efeitos tóxicos como Pb e Hg. A oxidação do ácido ascórbico (vitamina C) e a estabilidade de sucos de fruta são afetados por Cu. Alguns componentes minerais podem aumentar e outros impedir a fermentação de produtos fermentados. Além destas duas classes de determinação de cinzas, outros três tipos são também importantes para a caracterização da pureza e adulteração de amostras: Cinza solúvel e insolúvel em água: o método é bastante utilizado para a determinação da quantidade de frutas em geléias e conservas. • Alcalinidade da cinza: as cinzas de produtos de frutas e vegetais são alcalinas, enquanto de produtos cárneos e certos cereais são ácidas. A alcalinidade das cinzas e devido à presença de sais de ácidos fracos como o cítrico, tartárico e málico, que na incineração são convertidos nos carbonatos correspondentes. Esta técnica é utilizada para verificar adulteração em alimentos de origem vegetal ou animal. • Cinza insolúvel em ácido: esta determinação é importante para a verificação da adição de matéria mineral em alimentos como sujeira e areia em temperos, talco em confeitos e sujeira em frutas. 4- RESÍDUO MINERAL TOTAL a) CINZA SECA Prof. Raul Vicenzi 19
- 22. Capítulo 5. Mineraisem alimentos. • É mais comumente utilizada para determinação de cinza total. É também utilizada na determinação de cinza solúvel em água, insolúvel em água e insolúvel em ácido. É útil também na determinação dos metais mais comuns que aparecem em maiores quantidades. • É uma técnica simples e útil para análise de rotina. • É demorada, mas pode-se utilizar certos agentes aceleradores ou então deixar durante a noite a temperaturas mais baixas. • Limitação do uso: altas temperaturas, reações entre os metais e os componentes da amostra, ou entre estes e o material do cadinho. • Temperaturas mais altas com maior volatilização. • Geralmente mais sensível para amostras naturais. • Necessita menor supervisão. • Menos brancos para os reagentes. • Pode-se usar amostras grandes. Procedimento Geral - Pesar amostra (cerca de 5 g) num cadinho de platina ou porcelana, o qual deve ter sido previamente incinerado, esfriado e tarado. Depois o conjunto deve ser incinerado numa mufla, inicialmente a temperatura mais baixa e depois a 500- 600 ºC. A mufla é o equipamento utilizado para incinerar a matéria orgânica da amostra, uma espécie de forno que alcança altas temperaturas. Quando a cinza estiver pronta, isto é, não restar nenhum resíduo preto de matéria orgânica, o conjunto é retirado da mufla, colocado num dessecador para esfriar e pesado quando atingir a temperatura ambiente. A diferença entre o peso do conjunto e o peso do cadinho vazio dá a quantidade de cinza na amostra. O método de determinação de cinza é empírico e por isso deve-se sempre especificar o tempo e a temperatura utilizados, que vão depender do tipo de amostra. Preparação da amostra - Os pesos de amostra variam com o conteúdo de cinzas dos produtos • cereais, queijo e leite: 3 - 5 g; • açúcar, carne, legumes, vinho: 5 –10 g; • sucos, frutas frescas, frutas enlatadas: 25 g; • geléia, xarope, doces em massa: 10 g. Amostras líquidas ou úmidas devem ser secas em estufa antes da determinação de cinzas. Costuma-se usar a amostra que foi utilizada para a determinação de umidade. Produtos que contem grande quantidade de matéria volátil. como condimentos, devem ser aquecidos vagarosamente de maneira que comecem a fumegar sem pegar fogo. Produtos ricos em gordura também devem ser aquecidos cuidadosamente para evitar excesso de chama, que poderia causar perdas por arraste. Em peixes e produtos marinhos gordurosos, deve-se fazer uma incineração prévia a baixa temperatura. de modo que a gordura comece a fumegar sem incendiar-se. Em queijos gordurosos adicionar urna pequena quantidade de algodão absorvente (com quantidade de cinza conhecida) e incinerar cuidadosamente para evitar respingos fora do cadinho. Em produtos com muita gordura, como a manteiga, é necessário fazer a extração da gordura da amostra já seca com algum solvente orgânico, como éter etílico ou éter de petróleo, antes da incineração da amostra. Produtos açucarados tendem a formar espuma na determinação de cinzas, isto pode ser evitado adicionando-se vaselina ou azeite de oliva em pequena quantidade, pois estes produtos possuem 0% de cinzas. Nos métodos oficiais, recomenda-se que açúcares e produtos açucarados devem ser secos a 100 ºC, em banho-maria ou em estufa, e depois se deve adicionar pequenas gotas de azeite puro (não possui elementos minerais), para então o produto ser aquecido vagarosamente. Tipos de cadinhos - A escolha vai depender do tipo de alimento a ser analisado e do tipo de análise. Os materiais utilizados incluem quartzo, Vycor (tipo de vidro resistente a altas temperaturas), porcelana, aço, níquel, platina e uma liga de ouro-platina. Prof. Raul Vicenzi 20
- 23. Capítulo 5. Mineraisem alimentos. Porcelana: assemelha-se ao quartzo em propriedades químicas e físicas. Resistência à temperatura é ainda maior (1.200 ºC). Mantém sua superfície lisa e pode ser limpo com HCl diluído. E bastante utilizado por manter seu peso constante e pelo seu baixo preço. No entanto é susceptível a álcalis e pode rachar com mudanças bruscas de temperatura. Platina: é o melhor de todos em vários aspectos, mas é muito caro. Tem alta resistência ao calor (1773ºC), boa condutividade térmica e é quimicamente inerte. Pode ter corrosão com materiais orgânicos que possuam óxido de Fe, Pb e Sb. Pode ser limpo por fervura em água ou ácidos. Temperaturas de incineração na mufla • 525 ºC: frutas e produtos de frutas, carne e produtos cárneos, açúcar e produtos açucarados e produtos de vegetais. • 550 ºC: produtos de cereais, produtos lácteos (com exceção da manteiga, que utiliza 500 ºC), peixes e produtos marinhos, temperos e condimentos e vinho. • 600 ºC: grãos e ração. Tempo de incineração O tempo é difícil de especificar, pois varia com o produto e com o método. Existe especificação somente para grãos e ração, que é de duas horas. Para os demais produtos, a carbonização está terminada quando o material se toma completamente branco ou cinza, e o peso da cinza fica constante. Isto costuma levar muitas horas. Quando o tempo está muito prolongado, talvez pela formação de uma matéria mineral fundida, o resíduo deve ser molhado, seco e reaquecido, até que apareça uma cinza branca. Quando o tempo de análise é muito longo, podemos acelerar o processo com adição de: glicerina, álcool, oxidantes químicos. Pesagem da cinza Deve-se tomar todo o cuidado no manuseio do cadinho com a cinza antes de pesar, porque ela é muito leve e pode voar facilmente. Para melhor proteção, deve-se cobrir com um vidro de relógio, mesmo quando estiver no dissecador. Algumas cinzas são muito higroscópicas e devem ser pesadas o mais rapidamente possível num frasco com tampa (pesa-filtro). Um exemplo deste tipo de cinza é a de frutas que contêm carbonato de potássio, que é altamente higroscópico. Para determinação dos minerais individualmente, não se deve utilizar a determinação da cinza seca, pois por este método vai haver muita perda de certos elementos, dependendo da temperatura utilizada (máxima de 500 ºC). Entre estes elementos, estão Ar, Hg e Pb. b) CINZA ÚMIDA É mais comumente utilizada para determinação da composição individual da cinza. Pode-se utilizar baixas temperaturas, que evitam as perdas por volatilização. É mais rápida. Utiliza reagentes muito corrosivos. Necessidade de brancos para os reagentes. Não é prático como método de rotina. Exige maior supervisão. Não serve para amostras grandes. É utilizada na determinação de elementos em traços, que podem ser perdidos na cinza seca, e também de metais tóxicos. A digestão pode ser feita com um único ácido, mas às vezes não é suficiente para a completa decomposição da matéria orgânica: Prof. Raul Vicenzi 21
- 24. Capítulo 5. Mineraisem alimentos. Ácido sulfúrico: não é um agente oxidante muito forte e a completa decomposição pode demorar, mas para acelerar o processo pode-se adicionar um sal como sulfato de potássio que vai aumentar o ponto de ebulição do ácido, acelerando assim o processo. Ácido nítrico: é um bom oxidante, mas pode ser evaporado antes da oxidação terminar e também pode causar a formação de óxidos insolúveis. O mais utilizado na determinação da cinza úmida é a mistura de mais de um ácido. A mistura mais utilizada é de H2 SO4 -HNO3 , cujas quantidades vão variar com o tipo de amostra. E bastante utilizada em amostras vegetais, porém pode haver volatização de alguns minerais como arsênio, selênio, mercúrio etc. Para amostras ricas em açúcares e gordura, é necessário evitar a formação de espuma. Para isso, usa-se H2 SO4 até embeber a amostra e depois uma pequena quantidade de HNO3 com aquecimento entre os dois. Por último, pode-se adicionar H2 O2 para completar a digestão. Para amostras contendo proteínas e carboidratos e nenhuma gordura, recomenda-se a mistura HNO3 -HClO 4 (ácido perclórico), porém tem a desvantagem de que o ácido perclórico pode explodir. Na digestão de grãos de trigo, a utilização da mistura HNO3 + 70% HCIO 4 (1:2) pode levar 10 minutos, em comparação com a mistura usual deHNO3 +H2 S04 que levaria 8 horas. A mistura de três ácidos, H2 S04 -HNO3 -HClO 4 , é um reagente universal, mas requer controle exato de temperatura e alguns minerais (como arsênio, c humbo, ouro, ferro, etc.) podem ser volatilizados. 5 - ANÁLISE DOS ELEMENTOS INDIVIDUAIS A cinza obtida por via úmida está pronta para ser utilizada para análise individual de cada elemento mineral nela contido. Os métodos que são empregados nesta análise são: • absorção atômica; emissão de chama; colorimetria; turbidimetria; titulometria. Todos os métodos, com exceção do último, são métodos instrumentais em que os equipamentos utilizados são sofisticados e caros. Existem regras para a obtenção de resultados precisos e exatos na análise de traços de metais que estão presentes na ordem de nanogramas e picogramas. São as seguintes: 1. Todo o material utilizado (como equipamento e cadinhos) deve ser o mais puro e inerte possível. Estes requisitos são obtidos principalmente com quartzo, platina e, em menor grau, com polipropileno. 2. Limpeza dos equipamentos e cadinhos por banho de vapor é muito importante para diminuir as interferências e a adsorção dos elementos. 3. Para diminuir os erros sistemáticos, recomenda-se o uso de microtécnicas com pequenos equipamentos e cadinhos. Se elementos voláteis vão ser determinados, o sistema deve ser fechado e a temperatura a mais baixa possível. 4. Os reagentes e material de laboratório devem ser os mais puros possíveis. 5. Evitar a contaminação do ar no laboratório. 6. Manipulações e etapas de trabalho devem ser restringidas ao mínimo para reduzir contaminações inevitáveis. 7. Todo o procedimento deve ser verificado por análises comparativas interlaboratoriais. Prof. Raul Vicenzi 22
- 25. Capítulo 6 -Carboidratos em alimentos. 6 - CARBOIDRATOS EM ALIMENTOS 1 – INTRODUÇÃO CONCEITO - O termo carboidrato deriva da terminologia “hidratos de carbono”,determinados pela fórmula Cx (H2 O)y , que contém C, H, e O, estes últimos na mesma proporção que na água. Os carboidratos são sintetizados na natureza pelas plantas, através do processo de fotossíntese, a partir do dióxido de carbono e água. Com ajuda da energia solar, os vegetais verdes tomam o anidro carbônico da atmosfera e a água do solo, produzindo carboidratos, através da seguinte reação: CO2 + H2 O 6 HCHO + O2 Função da clorofila é unir-se ao Carbono e catalizar a reação. FUNÇÕES: São fácil combustíveis energéticos de que os animais necessitam para desenvolver seus movimentos. Representam 80% do total calórico utilizado pela humanidade (75 - 80 % deste valor é representado pelo amido). Nos EUA, do total calórico, 46% é representado pelos CHO (47% de amido e 52% pela sacarose), 42% de lipídios e 12% de proteínas, CHO complexos devem ser hidrolizados a CHO simples para serem absorvidos pelo organismo. Fornece energia para ser transformada em trabalho no corpo e fornece calor para regular temperatura corporal. CHO são essenciais para a completa oxidação das gorduras do corpo. Se ausentes há acúmulo de ácidos (acidose) provenientes do metabolismo intermediário das gorduras, sendo, portanto antiácidos. São economizadores de proteínas. Se os CHO estão disponíveis, o corpo não utiliza as proteínas como fonte de energia e elas serão aproveitadas para suas funções específicas (+ nobres). São utilizadas como alimentos (substrato) da flora microbiana sintetizadora de diversas vitaminas. São responsáveis pela reação de escurecimento em muitos alimentos. Propriedades reológicas na maioria dos alimentos de origem vegetal (polissacarídeos). Podem ser utilizados como adoçantes naturais. São utilizados como matéria-prima para alimentos fermentados PROPRIEDADES DOS CARBOIDRATOS Geralmente sólidos cristalinos, incolores e tem sabor doce. São compostos naturais bastantes comuns e a sacarose é talvez o adoçante mais antigo que se conhece. São facilmente solúveis em água. Reduzem facilmente, soluções alcalinas de Cu2+ a Cu+ Reagem com oxidantes brandos formando ácidos glicônicos e ácidos glicóricos. Cetonas reagem com oxidantes mais enérgicos, formando dois ácidos dicarboxílicos; Quando aquecidos em soluções ácidas sofrem desidratação, por um mecanismo que tem como produto final um furaldeído; Alguns CHO formam estruturas rígidas em plantas (celulose, lignina, hemicelulose), é a mesma função dos ossos dos animais. OS CARBOIDRATOS NOS ALIMENTOS Os CHO constituem ¾ do peso seco de todas as plantas terrestres e marinhas e estão presentes nos grãos, verduras, hortaliças, frutas e outras partes de plantas consumidas pelo homem. O homem consome o amido e a sacarose e as plantas que os produzem são as mais cultivadas. Nas tabelas de composição de alimentos, o conteúdo de carboidratos tem sido dado como carboidratos totais pela diferença, isto é, a percentagem de água, proteína, gordura e cinza subtraída de 100. Prof. Raul Vicenzi 23
- 26. Capítulo 6 -Carboidratos em alimentos. A sacarose está presente em pequenas quantidades na maior parte dos vegetais. Portanto sua ingestão em maior nível se dá através de alimentos modificados. Os cereais contêm pequena quantidade de açúcares, pois a maior parte é convertida em amido. O amido é o CHO mais comum utilizado pelos vegetais como reservas energéticas. Assim, o homem e os animais desenvolveram sistemas enzimáticos para utilizá-lo como fonte de energia . Tabela de conteúdo de carboidratos em alguns alimentos ALIMENTO % DE CARBOIDRATOS Frutas 6 – 12% sacarose Milho e batata 15% amido Trigo 60% amido Farinha de trigo 70% amido Condimentos 9 – 39% açúcares redutores Açúcar branco comercial 99,5% sacarose Açúcar de milho 87,5% glicose Mel 75% açúcares redutores As frutas maduras são doces devido a transformação do amido (reserva) em açúcares mais simples como a sacarose, frutose, etc. Os produtos de origem animal contêm menos CHO matabolizável que outros alimentos. O glicogênio é semelhante a amilopectina do amido e é metabolizável da mesma forma que este. CLASSIFICAÇÃO Os CHO são classificados de acordo com o nº de carbonos que tenham, em monossacarídeos, oligossacarídeos (dissacarídeos e trissacarídeos) e polissacarídeo. Os CHO têm um ou vários grupos alcoólicos (-OH) e um grupo aldeído (-CHO) ou cetônico (-CO-). MONOSSACARÍDIOS São os açúcares simples formados por cadeias de 3,4,5,6,7 carbonos, podendo ter um grupo funcional aldeído (aldose) ou grupo funcional cetônico (cetoses) São moléculas de baixo peso molecular de fórmula Cn (H2 O)n . Os Monossacarídeos não podem ser hidrolisados a moléculas menores, de menor peso molecular. Na natureza encontra-se com mais facilidade as aldo-hexoses (glucose, galactose), seguidas das aldo-pentoses (arabinose, xilose). Entre as cetoses, a mais difundida é a frutose (cetohexose). O monossacarídeo existente em maior quantidade na natureza é a D -glucose. Tem suave poder edulcorante, é solúvel em água e álcool, desvia a luz polarizada para a direita e encontra-se no m e el frutas. O sangue humano contém cerca de 0,8 de glicose, exceto em pessoas diabéticas que podem ter até 10% de glicose na urina. A frutose é o açúcar das frutas, encontra-se em pequenas quantidades no reino animal. A galactose é um monossacarídeo resultante do desdobramento da lactose. Não se encontra livre na natureza, embora faça parte do cérebro, como glucídio estrutural e daí sua importância. Também faz parte de alguns compostos pectínicos, na formação dos ácidos galacturônicos. DISSACARÍDEOS Polímeros compostos de resíduos de monossacarídeos unidos por ligação hemiacatálica (glicosídica), em nº de dois. São solúveis em água e muito abundantes na natureza. Fórmula geral é: 2 C6 H12 O6 C12 H10 O5 + H2 O Entre os dissacarídeos de maior importância, tem: Sacarose, Maltose e Lactose. SACAROSE Prof. Raul Vicenzi 24
- 27. Capítulo 6 -Carboidratos em alimentos. É o açúcar resultante da união da glicose com a frutose. É o açúcar da cana-de-açúcar e da beterraba. É o dissacarídeo mais importante, tanto pela freqüência como pela importância na alimentação humana.Também se encontra em todas as plantas que fotossintetizam. A sacarose já era utilizada a 300 anos antes de Cristo. É facilmente hidrolisada por soluções diluídas de ácidos minerais ou enzimas (invertases) com formação de D-glucose e D-frutose. INVERSÃO DA SACAROSE: No processo de hidrólise química ou enzimática ocorre a inversão da rotação ótica da solução inicial, motivo pelo qual o processo de hidrólise da sacarose é também conhecido por inversão da sacarose e o produto final é conhecido como açúcar invertido. + H Sacarose + H2 O D-Frutopiranose + D-Glucopiranose enzimas MALTOSE É o açúcar do malte (maltobiose), é o elemento básico da estrutura do amido. Pode ser produzida pela hidrólise ácida / enzimática ou fermentação (cerveja). É bastante solúvel em água e pela ação da enzima alfa-glucosidase (maltase) é hidrolisada em 2 D-glucose. É encontrada na cevada malteada e grãos germinados, também nos animais, durante a digestão ocorre à hidrólise do amido, produzindo maltose. LACTOSE É o açúcar do leite, encontra-se apenas neste alimento (4 - 5 %), desdobrando-se através de hidrólise enzimática (lactase) em D-Glucose + D-Galactose. CLASSIFICAÇÃO DOS DISSACARÍDIOS - Os dissacarídeos classificam-se em redutores e não redutores. Os redutores são aqueles que possuem apenas um grupo hidroxílico envolvido na ligação de monossacarídeos e reduzem soluções alcalinas como a de Fehling. Os não-redutores possuem os dois grupos hidroxílicos envolvidos na ligação glicosídica de monossacarídeos não reduzindo a solução de Fehling. A sacarose é um açúcar não redutor enquanto a lactose e a maltose são redutores. POLISSACARÍDEOS São macromoléculas naturais, ocorrendo em quase todos os organismos vivos. São formados pela condensação de monossacarídeos, unidos entre si pelas ligações glicosídicas. Possuem alto peso molecular e podem ter cadeias lineares, ramificadas e cíclicas (Ex. dextrinas) Os polissacarídeos de menor peso molecular são solúveis em água e, esta solubilidade diminui com o peso da molécula e com associações entre moléculas. Aqueles mais insolúveis são os encontrados nas paredes celulares e sua função nos vegetais é a de reforçar e estrutura, por isso são denominados polissacarídeos estruturais. Nomenclatura - São designados pelo sufixo “ana”, assim, glucose dá origem a glucanas; arabinose dá origem a arabinana ou arabanas. Também são denominados por nomes já consagrados pelo uso como amido, celulose, pectinas, etc. CLASSIFICAÇÃO E FUNÇÕES São classificados em homoglicanas e heteroglicanas, quando formado por uma única espécie ou diferentes espécies de monossacarídeos. Na natureza, estes polímeros têm diversas funções: -Fazem parte de estruturas da parede celular de vegetais (celulose, pectina, hemicelulose), ou de animais (quitina). - Servem de reservas metabólicas de plantas (amido, frutanas, dextranas) e de animais (glicogênio) Prof. Raul Vicenzi 25
- 28. Capítulo 6 -Carboidratos em alimentos. - São substâncias protetoras de plantas (retém água) e com isso, os processos enzimáticos não são interrompidos, mesmo em condições de desidratação. FUNÇÕES NOS ALIMENTOS - Retém umidade, formando soluções, reduzindo a atividade de água do sistema. - Importante na textura, aparência e “flavor” dos alimentos; Entre os polissacarídeos mais importantes temos o amido, a celulose as pectinas e outros. AMIDO É a mais importante reserva de nutrição das plantas superiores (sementes, tubérculos, rizomas e bulbos). É facilmente digerido e por isso é importante na alimentação humana. Quando aquecido na presença de água, os amidos formam géis estáveis. É constituído de dois polissacarídeos, amilose e amilopectina, em proporção que varia de acordo com a origem das plantas e mesmo do grau de maturação. As proporções destes influem na viscosidade e poder de geleificação do amido. Amilose - Polissacarídeo linear formado por unidades de D-glucopiranose, unidas por ligações glicosidicas alfa (1-4) em nº que varia de 200 - 10.000. A amilose possui estrutura helicoidal dentro da qual podem acomodar-se moléculas de Iodo, formando um composto de cor azul. Esta reação é indicativa da presença de amido, e é usada para identificar ponto de maturação de frutos, por exemplo. Os lipídios podem ser envolvidos pelas hélices da amilose, que poderá ter influência na digestibilidade do amido. Desenho esquemático da molécula da amilose representando as unidades de D-Glucopiranose unidas por ligações glicosídicas alfa 1-4. Amilopectina - Fração ramificada do amido. É formada por várias cadeias de 20 a 25 unidades de alfa-D-glucopiranose, unidas por ligações alfa (1-4) e as cadeias são unidas entre s por ligações alfa i (1-6). Grãos de amido em suspensão com água em temperatura alta formam géis. Esta gelatinização está relacionada com a quantidade de água presente e a 120 ºC todos os grãos estarão dissolvidos. Soluções de amido a temperaturas baixas gelatinizam ou formam precipitados cristalinos, estes só ocorrem com a forma linear (Amilose). Este fenômeno é conhecido como retrogradação do amido. CELULOSE Principal componente da parede celular dos vegetais. É o composto orgânico encontrado com maior freqüência na natureza. Apresenta as seguintes características gerais: Não é digerida pelo homem, formam as fibras dietéticas, importantes na tecnologia de alimentos. No algodão está presente em 98% da matéria seca. É constituída de cadeias não ramificadas de d-glucopiranose, em nº que varia de 100 a 200. É insolúvel em água, ácidos ou álcalis, difícil hidrólise a não ser por enzimas. PECTINA Constituí-se por cadeia de ácido D-galacturônico, cujos grupos carboxílicos pode estar parcialmente metoxilado ou neutralizado por bases. Geralmente dividi-se em outros grupos menores, quais sejam: Protopectina - Insolúveis em água e por aquecimento em meio ácido formam os ácidos pécticos e ácidos pectínicos. Estão presente em maior grau nas frutas verdes e a medida que a maturação avança vão sendo degradadas a ácidos pectínicos e pécticos. Pode estar associada a íons Cálcio os quais confere rigidez a estrutura celular. Ácidos Pectínicos -Possuem grupos metoxílicos esterificados, dependendo do grau de metoxilação, estes compostos podem formar géis na presença de açúcar em meio acido. Prof. Raul Vicenzi 26
- 29. Capítulo 6 -Carboidratos em alimentos. Ácidos Pécticos - Estes compostos não possuem metoxilações esterificando os grupamentos carboxílicos e formam géis na presença de íons metálicos bi ou trivalentes como o íon Cálcio. P.ex. A pectina é o polissacarídeo mais importante na indústria de alimentos. As pectinas podem ser de baixo teor de metoxilação (BTM), quando apresenta menos de 7% de grupos carboxílicos esterificados por grupamentos metílicos, e geleificam na presença de íons c omo o Cálcio. O teor de metoxilas ideal para este fim e 3,5 % e são importantes para a tecnologia de produtos dietéticos. Também são chamadas pectinas lentas. As pectinas de alto teor de metoxilação (ATM) são denominadas de pectinas rápidas e formam géis estáveis na presença de açúcar em meio ácido. Algumas das enzimas que degradam a pectina são a Pectinesterase (PE) - catalizam a reação de desmetoxilação e Poligalacturonase (PG) - catalizam a reação de despolimerização da molécula de pectina. 2 - MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO DE CARBOIDRATOS NOS ALIMENTOS Os testes qualitativos para açúcares estão baseados no seguinte: Ø Reações coloridas provenientes da condensação de produtos de degradação dos açúcares em ácidos fortes com vários compostos orgânicos; Ø As propriedades redutoras do grupo carbonila. Entre os métodos quantitativos disponíveis para determinação de açúcares totais de açúcares redutores, os mais utilizados em alimentos são: Ø Munson-Walker: método gravimétrico baseado na redução de cobre pelos grupos redutores dos açúcares; Ø Lane-Eynon: método titulométrico também baseado na redução de cobre pelos grupos redutores dos açúcares Ø Somogy: método microtitulométrico baseado também na redução do cobre. Ø Métodos cromatográficos: papel, camada delgada, coluna, gasosa e cromatografia líquida de alta eficiência Ø Métodos óticos: Refratometria, Polarimetria, Densimetria Método Lane -Eynon: a solução de açúcar é adicionado vagarosamente de uma bureta a uma mistura(1:1)em ebulição das duas soluções de Fehling. Próximo ao ponto de viragem é adicionado 1 mL de uma solução aquosa de azul de metileno 2%, que é um indicador que vai mudar a cor da solução de azul para incolor no ponto de viragem. A solução fica incolor, mas, como existe o precipitado cor de tijolo, a cor visível da viragem é de azul para vermelho tijolo. Existem dois fatores importantes a serem seguidos neste método para maior exatidão dos resultados. A solução deve ficar constantemente em ebulição durante a titulação, porque o CuO formado pode ser novamente oxidado pelo O2 do ar, mudando a cor novamente para azul; A titulação deve levar no máximo 3 minutos, porque pode haver decomposição dos açúcares com o aquecimento prolongado. A relação entre o cobre reduzido e o açúcar redutor não é estequiométrica, o resultado é obtido da tabelas ou padronizando-se a mistura de Fehling com uma solução de açúcar com concentração conhecida, e é geralmente expresso em glicose. Prof. Raul Vicenzi 27
- 30. Capítulo 7 -Lipídios em alimentos. 7 - LIPÍDIOS EM ALIMENTOS 1. INTRODUÇÃO Compostos orgânicos formados por C,H,O e também podem possuir P,N e S, com predomínio de H, encontrando-se nos organismos vivos, geralmente insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos tais como éter etílico, éter de petróleo, acetona clorofórmio, benzeno e álcoois Estes solventes apolares atacam a fração lipídica neutra que incluem ácidos graxos livres, mono, di e trigliceróis, e alguns mais polares como fosfolipídeos, glicolipídeos e esfingolipídeos. Estróis, ceras, pigmentos lipossolúveis e vitaminas, que contribuem com energia na dieta, podem ser extraídos apenas parcialmente. O termo lipídeo é utilizado para gorduras e substâncias gordurosas. Ocorrem em todas as células animais ou vegetais de omde podem ser extraídos com solventes orgânicos de baixa polaridade. O conteúdo de gorduras varia muito com o tipo de alimento: ALIMENTO % DE LIPIDEOS Manteiga e margarina 81 Molhos e saladas 40 –70 Leite fresco 3,7 Leite em pó 27,5 Sorvetes 12 Cereais 3–5 Carnes 16 – 25 Peixes 0,1 – 20 Ovos 12 Chocolates 35 Frutas 0,1 – 1 (abacate: 26%) vegetais 0,1 – 1,2 2. FUNCÕES Consumo: Nos EUA o consumo é de 50 kg/ano, 1400 Kcal/dia, 45% do consumo calórico. Nos países periféricos o consumo é de 2 a 14 kg/ano/pessoa. - Energético = 9 Cal/grama; - Transporte de Vitaminas lipossolúveis (A,D,E e K); - Favorece a absorção de cálcio; - Acúmulo causa obesidade e todos os problemas decorrentes - Efeitos sobre o Aroma e sabor dos alimentos - Maior palatibilidade dos alimentos - Acido linolênico é essencial produz o Acido Araquidônico precursor do hormônio chamado prostaglandina FUNÇÕES BIOLÓGICAS: 1. Importante fonte calórica da dieta; 2. Supre necessidades nutricionais específicas (ácidos graxos essenciais, por exemplo); 3. Atua no organismo como agente protetor e transportador de vitaminas lipossolúveis (A, D E, , e K); 4. Exerce ação lubrificante; 5. Contribui na ação de leveza pelo aprisionamento de ar em massas e sorvetes; 6. Atua como agente transportador de calor, nas frituras; 7. Contribui no paladar; •NUMA DIETA BALANCEADA, CERCA DE 20% DAS CALORIAS SÃO FORNECIDAS PELAS PROTEÍNAS, 40-60% PELOS CARBOIDRATOS E 20-30% PELAS GORDURAS. Prof. Raul Vicenzi 28
- 31. Capítulo 7 -Lipídios em alimentos. 3. CLASSIFICAÇÃO A seguinte classificação possibilita uma distinção entre os vários tipos de lipídios: A) LIPÍDIOS SIMPLES - São compostos que por hidrólise total dão origem somente a ácidos graxos e álcoois e são divididos em a) Óleos e Gorduras - São ésteres de ácidos graxos e glicerol, denominados de glicerídeos e são os lipídios mais importantes. b) Ceras - São ésteres de ácidos graxos e monohidroxiálcoois de alto peso molecular. GORDURA DO LEITE E DERIVADOS - Caracterizado pela composição: 30 a 40% de ácido oléico; 20 a 30% de ácido palmítico e 10 a 15% de ácido esteárico. É o único grupo de gorduras que contém o ácido butírico (até 15%). GRUPO DOS ÁCIDOS INSATURADOS - Pertencem a este grupo, óleos e gorduras vegetais. Ocorre predominância dos ácidos oléico, linoleico e linolénico. Estão neste grupo os óleos de amendoim, girassol, milho algodão, babaçu e azeite de oliva (ricos em ácido oléico e linoleico), óleo de gérmen de trigo, soja e Iinhaça (ricos em ácido linolênico, tri-insaturado) GRUPO DO ÁCIDO LAURICO - Contém ácido Iáurico em grandes concentrações (50%). Contém ácidos insaturados em pequenas quantidades, o que os fazem permanecer por longos períodos em armazenamento. Pertence a este grupo, os óleos de babaçu e dendê (azeite). GRUPO DAS GORDURAS ANIMAIS - São constituídas por ácidos graxos saturados de 16 a 18 C em quantidade que varia até 40% e 60% de ácidos insaturados, principalmente oleico e linoleico. Pertencem a este grupo o toucinho e os sebos, com alto ponto de fusão. As gorduras São compostas por misturas de triglicerídeos e outras substâncias que fazem parte da natureza do produto ou se formam no processamento. A diferença entre os óleos e as gorduras é a natureza do ácido que esterifica o glicerol. Os óleos contêm maior quantidade de ácidos graxos insaturados do que as gorduras. ÁCIDOS GRAXOS - São todos os ácidos monocarboxílicos alifáticos. Podem ser saturados e insaturados. Principais saturados são o láurico, palmítico e o esteárico e os insaturados, oleico, linolêico e linolênico. Gorduras animais têm ácidos com cadeias de 16 a 18 C. Ácidos com mais de 20C são comuns em animais marinhos. Todos esses ácidos existem na natureza, principalmente na forma de ésteres de glicerol ou de álcoois alifáticos de cadeia longa. PROPRIEDADES DOS ÁCIDOS GRAXOS - Forte polaridade dos grupos carboxílicos, capazes de formar com alcoois ligações de H; - Ponto de fusão e ebulição, aumentam com o aumento da cadeia, presença de insaturações - Ácidos com nº par de carbono tem, a temperatura de fusão mais alta que o próximo ácido da série, porque nas cadeias pares os grupos terminais( CH3 e COOH ) estão situados em lados opostos, se ajustando melhor umas as outras, aumentando as forças de Van der Waals. - Ácidos graxos de menor peso molecular são solúveis em água devido às ligações de hidrogênio que neste caso se dão entre moléculas de água e ácidos, facilitando a solubilização. Quanto menos solúveis em água, aumenta a solubilidade em solventes orgânicos. - Ácidos graxos pouco solúveis tem a propriedade de formar uma fina e uniforme camada na superfície da água. O grupo hidrofílico (COOH) é dissolvido na água e o grupo hidrofóbico (cadeia de C) se coloca paralelas umas as outras, perpendicularmente a água. - Apresentam o fenômeno do polimorfismo, isto é, cristalizam em mais de uma forma com a mesma composição química. É muito importante na indústria de óleos e gorduras, uma vez que a consistência de gorduras hidrogenadas, manteiga, margarinas e gorduras animais vai depender da forma cristalina dos ácidos graxos. Prof. Raul Vicenzi 29
- 32. Capítulo 7 -Lipídios em alimentos. GOSTOS E CHEIROS - Os ácidos cuja solubilidade em água permite uma concentração apreciável de prótons, tem odor acre e sabor azedo; - Os ácidos de cadeia com 4 a 7 carbonos têm cheiro desagradável; - O odor da manteiga rançosa e de alguns queijos é causado por ácidos voláteis - O ácido capróico deve seu nome ao fato de ser encontrado na secreção da pele da cabra; - Os ácidos de peso molecular alto são inodoros, devido a sua baixa volatilidade. EXEMPLOS DE ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS E FONTE Ácido Butírico – Leite (1 5% dos ácidos totais) e manteiga rancificada, Ácido Esteárico – sementes e polpas de frutas, animais marinhos e gorduras de leite, toucinho e sebos; Ácido Palmítico - Todos os animais e vegetais, presente em pequenas quantidades, sementes de algodão e frutos de dendê e leite. EXEMPLOS DE ÁCIDOS GRAXOS INSATURADOS E FONTES Acido Oléico - Principal ácido de todas as gorduras, azeite de oliva (80% dos ácidos totais) Ácido Linoléico - É o ácido poli-insaturado mais importante (2 duplas ligações), soja, milho, algodão, girassol (75% do total); Ácido Linolênico - Óleo de linhaça (50 % dos ácidos totais) ÓLEOS E GORDURAS Óleos e gorduras são misturas naturais de ésteres neutros da glicerina com ácidos graxos saturados e não saturados de alto peso molecular, razão pela qual são chamados glicerídeos. Óleos e gorduras diferem entre si pelo fato de que, a temperatura ambiente, as gorduras são sólidas e os óleos são líquidos. São divididos em alguns grupos, que são: GLICEROL - E o constituinte comum a todos os óleos e gorduras. Por aquecimento a altas temperaturas em presença de catalisadores, o glicerol perde água com formação de ACROLEINA, composto de odor desagradável e ação irritante para os olhos e mucosas. GLICERÍDIOS - São ésteres de ácidos graxos e glicerol, e nesta classe estão os triglicerídeos (compostos nos quais as três hidroxilas do glicerol estão esterificadas a ácidos graxos). Podem ser constituídos por uma ou mais espécies de ácidos graxos. PROPRIEDADES - São compostos sólidos com ponto de fusão bem definido. Aqueles com predomínio de ácidos graxos insaturados fundem-se a temperaturas mais baixas. Apresentam também o polimorfismo. B) LIPÍDIOS COMPOSTOS Contém outros grupos na molécula, além de ácidos graxos e álcoois. Podem ser divididos em: a) Fosfolipídios -. Ocorre tanto em vegetais como animais e tem em comum o ácido fosfórico e um composto nitrogenado, além de ácido graxo. A este grupo pertence as lecitinas (presente na gema do ovo, fígado e óleos vegetais, utilizados na tecnologia de alimento como agentes emulsionantes e antioxidantes). b) Ceras - ésteres de ácidos graxos, monohidroxiálcoois, carboidratos e uma base nitrogenada. c) Sulfolipídios - Contém enxofre na molécula d) Glicolipídeos - Não contém ácido fosfórico na molécula. São compostos que tem um ou mais monossacarídeos e uma base nitrogenada. Prof. Raul Vicenzi 30
- 33. Capítulo 7 -Lipídios em alimentos. CERAS - São ésteres de ácidos graxos e monohidroxialcoois de alto peso molecular. Tem alto ponto de fusão e são mais resistentes as hidrólises do que os glicerídeos. - Existem em vegetais e animais - São insolúveis em água - Formam camadas protetoras em vegetais e animais (contra perda de água) - ceras de carnaúba (planta amazônica) e lanolina (lã de ovelha) são exemplos de ceras. C) LIPÍDIOS DERIVADOS São substâncias produzidas por hidrólise dos lipídios simples e compostos, podem ser: Ø Ácidos graxos; Ø Álcoois: glicerol e álcoois de alto peso molecular Ø Hidrocarbonetos Ø Vitaminas lipossolúveis Ø Pigmentos Ø Compostos nitrogenados (Colina, Serina, etc) 4. METODOLOGIA DE ANÁLISE A determinação quantitativa de lipídeos em alimentos é, a muito, um parâmetro básico para avaliações nutricionais e de processamento. Na indústria de extração de óleos vegetais, um rígido controle do teor de lipídeos na matéria-prima e nos subprodutos deve ser mantido tanto com fins econômicos como tecnológicos. Os métodos rotineiros para determinação quantitativa de lipídeos baseiam-se na extração da fração lipídica por meio de um solvente orgânico adequado. Após extração e remoção do solvente, determina-se gravimetricamente a quantidade de lipídeos presente. O resíduo obtido não é, na verdade, constituído unicamente por triglicerídeos, mas por todos os compostos que, nas condições da determinação, possam ser extraídos pelo solvente. Geralmente, são fosfatídeos, esteróis, vitaminas A e D, carotenóides, óleos essenciais, etc., mas em quantidades relativamente pequenas, que não chegam a representar uma diferença significativa na determinação. Uma extração completa dos lipídeos se torna difícil em produtos contendo alta proporção de proteínas, e a presença de carboidratos também interfere. 4.1. EXTRAÇÃO COM SOLVENTES A QUENTE O método está baseado em três etapas: Extração de gorduras da amostra com solventes Eliminação do solvente por evaporação. A gordura é quantificada por secagem. CARACTERÍSTICAS A escolha do solvente vai depender dos componentes lipídicos existentes no alimento. A extração com solvente é mais eficiente quando o alimento é seco antes da análise, pois existe maior penetração do solvente na amostra. Pode-se utilizar a amostra que foi usada na determinação de umidade. A preparação da amostra para determinação de gordura deve ser cuidadosa de maneira a evitar a sua degradação. Em muitos alimentos processados, como em produtos derivados do leite, pão, produtos fermentados, açucarados e produtos animais, a maior parte dos lipídeos está ligada a proteínas e carboidratos, e a extração direta com solventes não polares é ineficiente. Estes alimentos precisam ser preparados para a extração de gordura por hidrólise ácida ou básica, ou outros métodos. Prof. Raul Vicenzi 31
- 34. Capítulo 7 -Lipídios em alimentos. E necessário um controle da temperatura e tempo de exposição do material no solvente. A eficiência da extração a quente depende de uma série de fatores: 1. Natureza do material a ser extraído; 2. Tamanho das partículas: quanto menor mais fácil à penetração do solvente; 3. Umidade da amostra: a água presente ria amostra dificulta a penetração do solvente orgânico por imiscibilidade; 4. Natureza do solvente; 5. Semelhança entre as polaridades do solvente e da amostra; 6. Ligação dos lipídeos com outros componentes da amostra; 7. Circulação do solvente através da amostra; 8. A velocidade do refluxo não deve ser nem muito alta nem muito baixa, porque pode haver pouca penetração do solvente na velocidade muito alta; 9. Quantidade relativa entre solvente e material a ser extraído: quanto mais solvente maior é a extração, porém não se deve usar em excesso por causa do alto custo do solvente. TIPOS DE SOLVENTES Os dois solventes mais utilizados são o éter de petróleo e o éter etílico. O éter etílico é um solvente de extração mais ampla. pois pode extrair também vitaminas esteróides, resinas e pigmentos, o que constitui um erro quando se deseja determinar somente gordura (triacilglicerídeos). Porém estes compostos aparecem geralmente em pequenas quantidades, o que daria um erro aceitável. Por outro lado, ele é menos usado porque é mais caro, perigoso e pode acumular água durante a extração que vai dissolver materiais não lipídicos. Portanto, o éter de petróleo é mais comumente utilizado. Em alguns casos, é conveniente utilizar mistura de solventes como no caso de produtos lácteos. O ÉTER ETÍLICO, apesar de ser um excelente extrator para lipídeos, tem algumas desvantagens: a) deve estar completamente livre de água, necessitando, portanto, de uma série de manuseios e cuidados; b) contendo água, dissolverá também alguns mono e dissacarídeos provocando desvios na determinação; c) a amostra a ser usada deve, portanto, estar completamente seca; d) não extrai completamente derivados como a lecitina e) é altamente inflamável e, quando oxidado, é explosivo e a sua recuperação deve ser acompanhada com grande cuidado. ÉTER DE PETRÓLEO, por sua vez, apesar de nâo ser o solvente por excelência, traz uma série de vantagens: a) não extrai outras frações que não seja a lipídica; b) é muito mais barato; c) não é afetado por pequenas quantidades de água, e d) a sua recuperação por destilação é muito mais conveniente. A mistura de dois ou mais solventes é em alguns casos recomendável, mas a remoção da mistura para a pesagem da fração lipídica pode ser dificultada. A recuperação dos componentes individuais é, na maioria das vezes, inviável. Uma série de outros solventes orgânicos pode também ser usada, mas dificilmente concorrem com o éter etílico e o éter de petróleo. TIPOS DE EQUIPAMENTOS A. SOXHLET - Características 1. É um extrator que utiliza refluxo de solvente. 2. O processo de extração á intermitente. Prof. Raul Vicenzi 32
- 35. Capítulo 7 -Lipídios em alimentos. 3. Pode ser utilizado somente com amostras sólidas. 4. Tem a vantagem de evitar a temperatura alta de ebulição do solvente, pois a amostra não fica em contato com o solvente muito quente, evitando assim a decomposição da gordura da amostra. 5. A quantidade de solvente é maior porque o volume total tem que ser suficiente para atingir o sifão do equipamento. 6. Tem a desvantagem da possível saturação do solvente que permanece em contato com a amostra antes de ser sifonado, o que dificulta a extração. Existe, desde 1974, nos Estados Unidos, uma modificação do extrator de Soxhlet que extrai gordura com éter em 30 minutos em vez de 4 horas. A amostra seca é imersa diretamente no éter em ebulição, dentro de um copo feito de tela de arame, no equipamento em refluxo. Após 10 minutos, o copo, com a amostra, é suspenso e o éter condensado é utilizado para lavar a amostra por 20 minutos. A determinação completa leva 2 horas e 15 minutos, e podem ser feitas até 80 determinações pol dia num extrator múltiplo comercial. A precisão é equivalente ao método Soxhlet B. GOLDFISH - Características 1. E um método que também utiliza refluxo de solvente para extração. 2. O processo de extração é contínuo e, portanto, mais rápido. 3. Pode ser utilizado somente com amostras sólidas. 4. Tem a desvantagem do contato do solvente muito quente com a amostra, o que pode acarretar degradação da gordura. 5. Tem a vantagem de utilizar menos solvente e ser mais rápido, pois o método, sendo contínuo, faz com que a amostra esteja permanentemente em contato com o solvente. 4.2. EXTRAÇÃO COM SOLVENTES A FRIO - MÉTODO DE BLIGH-DYER Bligh e Dyer, em 1959, sugeriram um método de extração de gordura a frio que utilizava uma mistura de três solventes, clorofórmio-metanol-água. Inicialmente, a amostra é misturada com metanol e clorofórmio que estão numa proporção que forma uma só fase com a amostra. Em seguida, adiciona-se mais clorofórmio e água de maneira a formar duas fases distintas, uma de clorofórmio, contendo os lipídeos, e outra de metanol mais água, contendo as substâncias não lipídicas. A fase de clorofórmio com a gordura é isolada e, após a evaporação do clorofórmio, obtemos a quantidade de gordura por pesagem. O método tem uma série de vantagens em relação à extração a quente: 1 Extrai todas as classes de lipídeos, inclusive os polares que representam um alto teor em produtos de trigo e soja e são importantes para avaliações dietéticas; 2. Os lipídeos são extraídos sem aquecimento e os extratos podem ser utilizados para avaliação de deterioração dos lipídeos através do índice de peróxidos e ácidos graxos livres, além das determinações do teor de carotenóides, vitamina E, composição de ácidos graxos e esteróis. 3. Pode ser utilizado em produtos com altos teores de umidade, além dos produtos secos. 4. A determinação completa pode ser realizada em tubos de ensaio não necessitando de equipamentos especializados e sofisticados. 4.3. EXTRAÇÃO DA GORDURA LIGADA A OUTROS COMPOSTOS, POR HIDRÓLISE ÁCIDA E ALCALLINA. Em alguns produtos como pão e leite, a gordura está ligada a proteína e carboidratos e, portanto, deve ser liberada para a quantificação- A liberação da gordura é feita por uma hidrólise ácida ou alcalina. 4.3.1. HIDRÓLISE ÁCIDA A. Processo de Gerber Prof. Raul Vicenzi 33
- 36. Capítulo 7 -Lipídios em alimentos. E um método de rotina utilizado somente para leite e produtos lácteos. A gordura no leite está presente em forma de emulsão de óleo e água, cercada de um filme de proteína. E necessário quebrar este filme para conseguir a extração da gordura. Para tanto a amostra é tratada com ácido sulfúrico. É também adicionado álcool isoamílico para facilitar a separação da gordura e reduzir o efeito de carbonização do ácido sulfúrico sobre ela. Após a digestão, a amostra é centrifugada num tubo chamado butirômetro, que já vem calibrado com uma escala volumétrica. A gordura separada da fase aquosa com a proteína é medida volumetricamente diretamente no butirômetro. Existem vários tipos de butirômetros com escalas diferentes, para medir diferentes produtos lácteos, como creme de leite e queijos, e até para alguns produtos não láteos, como produtos processados de carne e peixe. O método possui dois requisitos muito importantes para obtenção de bons resultados: - O ácido sulfúrico deve ter uma densidade de 1,82 e, portanto. o ácido concentrado que possui uma densidade de 1,84 deve ser diluído; - A leitura final da gordura no butirômetro deve ser feita a 71 ºC. B. Processo de Babcock Utiliza, como no processo de Gerber, ácido sulfúrico para hidrólise da proteína. A diferença com o processo de Gerber está nas quantidades de leite e ácido sulfúrico adicionados, e na adição de água quente em vez de álcool isoamílico. O método é também volumétrico, e a medida é feita igualmente num tubo graduado. O método de Gerber é mais utilizado na Europa e o de Babcock nos Estados Unidos. Ambos os métodos não determinam os fosfolipídeos, mas não há problemas como leite integral que tem apenas 1% de fosfolipídeos na gordura total. A manteiga tem cerca de 24% de fosfolipídeos e, portanto, deve-se utilizar os métodos de Goldfish ou Soxhlet. O método de Gerber é 2 a 3 vezes mais rápido que o de Babcock. 4.3.2. HIDRÓLISE ALCALINA - MÉTODO DE ROSE-GOTTLIEB OU MONJONNIER No processo de Rose-Gottlieb ou Monjonnier, a amostra é tratada com hidróxido de amônia e álcool para hidrolisar a ligação proteína-gordura, e a gordura separada é então extraída com éter de petróleo e éter etílico. O álcool precipita a proteína que é dissolvida na amônia e a gordura separada pode ser extraída com éter. A extração com éter de petróleo é eficiente em amostras com muito açúcar como, por exemplo, leite condensado. De uma maneira geral, o método é bastante empregado para laticínios em geral. 4.3.3. CARACTERIZAÇÁO DE ÓLEOS E GORDURAS A. ÍNDICE DE IODO Uma determinação analítica importante para os especialistas em óleos e gorduras é a medida da insaturação. Esta determinação é importante para a classificação de óleos e gorduras e para controle de alguns processamentos. O método geralmente utilizado é a medida do índice de iodo. Índice de iodo de um óleo ou gordura é definido como as gramas de iodo que são adicionadas em 100 g de amostra. O resultado é expresso em termos de iodo, independente de a reação ter sido com iodo ou outro halogênio (F, Cl. Br e I). Este índice é baseado no fato de que iodo e outros halogênios se adicionam numa dupla ligação da cadeia insaturada dos ácidos graxos. As gorduras menos insaturadas. com baixo índice de iodo, são sólidas a temperatura ambiente, ou, inversamente, óleos que são mais insaturados, com maior índice de iodo, são líquidos. Outro ponto interessante e que quanto maior a insaturação e, conseqüentemente, maior o índice de iodo, maior será também a possibilidade de rancidez por oxidação. B. ÍNDICE DE SAPONIFICAÇÃO (I.S.) O índice de saponificação de um óleo ou gordura é definido como o número de miligramas de hidróxido de potássio necessário para neutralizar os ácidos graxos resultantes da Prof. Raul Vicenzi 34
- 37. Capítulo 7 -Lipídios em alimentos. hidrólise completa de 1 g de amostra. Durante a saponificação, é formado sabão de acordo com a reação. O índice de saponificação é uma indicação da quantidade relativa de ácidos graxos de alto e baixo peso molecular. Os ésteres de ácidos graxos de baixo peso molecular requerem mais álcali para a saponificação, portanto o índice de saponificação é inversamente proporcional ao peso molecular dos ácidos graxos presentes nos trigliceróis. Isto acontece porque, num mesmo peso de amostra, a quantidade de grupos carboxílicos será maior em triacilgliceróis com ácidos graxos de baixo peso molecular, e, conseqüentemente, o consumo de KOH será maior (maior I.S.) e vice-versa. C3 H4 (C17 H35 COO)3 + 3KOH C3 H5 (OH)3 + 3C17 H35 .COOK ESTEARINA GLICEROL ESTERETO DE POTÁSSIO O índice de saponificação não serve para identificar o óleo, pois muitos óleos possuem estes índices muito semelhantes (188 - 196). Esta determinação é útil para verificação do peso molecular médio da gordura e da adulteração por outros óleos com índices de saponificação bem diferentes, como óleo de coco (I.S. = 255), óleo de palma ou dendê (I.S. = 247) e manteiga (I.S. = 225), e outros óleos que contém alto teor de ácidos graxo com baixo peso molecular. A adulteração com parafina pode ser facilmente detectada por este método, pois ela tem um índice de saponificação mínimo,. 4.3.4. CARACTERIZAÇÃO DA RANCIDEZ DE ÓLEOS E GORDURAS A rancidez, deterioração da gordura, constitui um importante problema técnico nas indústrias de alimentos. A deterioração pode ocorrer através de 2 formas diferentes: 1. rancidez hidrolítica: hidrólise da ligação éster por lipase e umidade; 2. rancidez oxidativa: autoxidação dos acilgliceróis com ácidos graxos insaturados por oxigênio atmosférico. A . Rancidez hidrolítica - Índice de acidez (I.A.) O índice de acidez: é definido corno o número de miligramas de KOH requerido para neutralizar os ácidos graxos livres em 1 g de amostra. O procedimento está baseado na dissolução da gordura em um solvente misto e neutralizado com uma solução padrão de NaOH, na presença de fenolftaleína como indicador. B. Rancidez oxidativa - Índice de peróxido (I.P.) / Índice de TBA Este tipo de deterioração é a mais importante, porque todos os tipos de gorduras possuem triacilgliceróis insaturados. A deterioração oxidativa tem como conseqüência a destruição das vitaminas lipossolúveis e dos ácidos graxos essenciais, além da formação de subprodutos com sabor-odor forte e desagradável. B.1. índice de peróxido: é um dos métodos mais utilizados para medir o estado de oxidação de óleos e gorduras. Como os peróxidos são os primeiros compostos formados quando uma gordura deteriora, toda gordura oxidada dá resultado positivo nos testes de peróxidos. O índice de peróxido de uma gordura é facilmente determinado dissolvendo-se um peso de gordura em uma solução de ácido acético-clorofórmio, adicionando-se iodeto de potássio e titulando o iodo liberado (o I é oxidado a I2 pelo peróxido da amostra) com solução padrão de tiossulfato de sódio, usando amido como indicador. O resultado é expresso como equivalente de peróxido por 100 g da amostra. Prof. Raul Vicenzi 35
- 38. Capítulo 7 -Lipídios em alimentos. B.2. Índice de TBA: a oxidação de gorduras produz compostos que reagem com ácido 2- tiobarbitúrico dando produtos de coloração vermelha. Essencialmente, o método compreende a dissolução da amostra de gordura em um solvente orgânico como benzeno, clorofórmio ou tetracloreto de carbono e extração do material reativo com uma solução de ácido acético - ácido tiobarbitúrico - água. O extrato aquoso, com aquecimento, desenvolverá uma coloração vermelha se a gordura estiver oxidada. O método torna-se quantitativo quando a intensidade de cor é medida no espectrofotômetro, através da medida da absorbância. O teste de TBA só pode ser corretamente aplicado nos primeiros estágios da oxidação, porque nos estágios mais avançados vai haver muita modificação nos compostos produzidos. A cor produzida irá variar com o tipo de ácidos graxos existente na amostra. O pigmento produzido na reação colorimétrica é resultante da condensação de duas moléculas de TBA e uma de dialdeido malônico. O método foi utilizado inicialmente para leite e produtos lácteos, porém ele tem sido reconhecido como bom método, também, para gorduras vegetais e animais, Prof. Raul Vicenzi 36
- 39. Capítulo 8 -Proteínas em alimentos. 8 – PROTEÍNAS EM ALIMENTOS 1. INTRODUÇÃO. As proteínas são os maiores constituintes de toda célula viva, e cada uma delas, de acordo com sua estrutura molecular, tem uma função biológica associada às atividades vitais. Nos alimentos, além da função nutricional, as proteínas têm propriedades organolépticas e de textura. Podem vir combinadas com lipídeos e carboidratos. A tabela abaixo apresenta as quantidades de proteína nos vários tipos de alimentos (o conteúdo de proteína = N x 6,25%): 2. CONCEITO, COMPOSIÇÃO E NATUREZA DAS PROTEÍNAS. A palavra proteína deriva do grego proteos, que significa “ocupar o primeiro lugar”. As proteínas contêm C (50 a 55%); H (6 a 8%); O (20 a 24%); N (15 a 18%) e S (0,2 a 0,3%). Quimicamente são polímeros de alto peso molecular, cujas unidades básicas são os aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas formando longas cadeias, em várias estruturas geométricas e combinações químicas para formar as proteínas especificas, cada qual com sua própria especificidade fisiológica. Apesar da s complexidade estrutural, as proteínas podem ser hidrolisadas (quebradas) ua em seus constituintes aminoácidos por enzimas ou por meio de fervura com ácidos e álcalis sob certas condições. As proteínas puras e secas são razoavelmente estáveis, mas sob as condições em que são encontradas nos alimentos, elas tendem a se decompor à temperatura ambiente, auxiliadas pela ação bacteriana, e podem formar produtos tóxicos para o corpo; assim, é necessário conservar refrigerados, alimentos protéicos, como ovos, peixes, aves carne e leite. Os vegetais são capazes de sintetizar suas próprias proteínas a partir de fontes inorgânicas de nitrogênio, enquanto os animais necessitam ingeri-las na dieta. O metabolismo animal, a excreção e finalmente, a morte devolvem o nitrogênio para o solo. Esse processo contínuo é conhecido como o ciclo do nitrogênio. As proteínas vegetais geralmente são deficientes em um ou mais aminoácidos essenciais. São encontrados quase que em todos os alimentos, tanto de origem animal (carne, ovos, leite), como de origem vegetal (cereais, a soja e raízes ou tubérculos) e somente pequena quantidade é proveniente das chamadas fontes não convencionais sendo que, nos primeiros, em geral, encontra-se uma maior quantidade e melhor qualidade, já que, nos animais, as proteínas são consideradas como proteínas de Alto Valor Biológico (AVB). A terceira fonte de proteínas, ou seja, as proteínas chamadas não convencionais, são aquelas provenientes de microorganismos como bactérias cultivadas com o uso de derivados de petróleo como fonte de carbono; as leveduras provenientes da fermentação da sacarose para produção de etanol e algas como as Chlorellas. Com exceção das proteínas de origem animal, as demais apresentam deficiências em um ou mais aminoácidos essenciais, ou podem apresentar problemas nutricionais por estarem acompanhadas de substâncias tóxicas ou de inibidores de enzimas proteolíticas. Proteína de alto valor biológico(VB): proteína completa porque apresenta os aminoácidos em teores necessários a manutenção da vida e crescimento dos novos tecidos. Proteína de baixo valor biológico; Não tem os aminoácidos em teores adequados. Ex.: frutas e hortaliças Proteínas parcialmente completas: apresenta um ou mais aminoácidos limitante. EX: cereais (deficientes em lisina, triptofano e treonina) e leguminosa (deficiente em metionina). 3. FUNÇÕES BIOLÓGICAS - Componentes essenciais a todas as células vivas e estão relacionadas à quase todas as funções fisiológicas; - Regeneração de tecidos; Prof. Raul Vicenzi 37
- 40. Capítulo 8 -Proteínas em alimentos. - Catalisadores nas reações químicas (enzimas e hormônios); - Necessárias nas reações imunológicas; - Indispensáveis na reprodução e crescimento juntamente com os ácidos nucléicos; - Constituem o elemento estrutural do organismo animal; - Materiais reguladores são constituídos de proteínas. Ex. Tirosina que regula metabolismo energético; Insulina que regula o teor açúcar no sangue; Hemoglobina é a proteína que carrega O2 dos pulmões aos tecidos; - A digestão dos alimentos requer enzimas; - Produtores de energia; - Durante infância adolescência e gravidez, as proteínas são necessárias p/ construção de outros tecidos. Tabela 1. Teor de proteína em alguns alimentos usuais e sua classificação como fonte de aminoácidos essenciais para a nutrição humana. PROTEINA - % CLASSIFICAÇÃO ALIMENTOS 30-44 incompleta soja 20-25 incompleta feijão 6-10 incompleta arroz 8-1 1 incompleta milho 8-15 incompleta trigo 3,5 completa leite de vaca 12 completa ovos de galinha 15-25 completa carne de mamífero 18-20 completa carne de galinha 20-35 incompleta amendoim 20-24 completa crustáceos e peixes 4. AMINOÁCIDOS Grupos derivados de ácido carboxílicos, onde um H+ é substituído por uma amina. Existem aminoácidos encontrados com freqüência nem sempre fazendo parte da cadeia protéica e alguns se repetindo várias vezes Aminoácidos essenciais: fenilalanina, leucina, isoleucina, arginina, triptofano, metionina, valina, serina, treonina, histidina, lisina. Aminoácidos dispensáveis: alanina, glicina, prolina, asparagina, cisteina, glutamina, hidroxiprolina, tirosina, hidroxilisina, ácido aspártico e ácido glutâmico. 4.1. PROPRIEDADES FÍSICAS DOS AMINOÁCIDOS - Sólidos e incolores, cristalinos e fundem a altas temperaturas - Podem ter gosto doce, amargo ou sem gosto/sabor - Solúveis em água, mas insolúveis em solventes orgânicos - Solúveis em soluções diluídas de ácidos e bases - Sua solubilidade é influenciada pela cadeia lateral (hidrofílica/ mais solúvel em água) - Em soluções aquosas são corpos dipolares (anfótero) tem função de ácido e de base. 4.2. REAÇÕES QUÍMICAS São comuns a todas os aminoácidos e pode envolver tanto o grupo carboxílico quanto o grupamento amínico; a) Reação com ninidrila: método simples e sensível para determinações de aa, mesmo em pequenas quantidades; b) Reação de oxidação: em presença de oxidantes fortes os aminoácidos se decompõem com produção de CO2 e amônia; Prof. Raul Vicenzi 38
- 41. Capítulo 8 -Proteínas em alimentos. c) Reação com metais: na presença de metais pesados como Fe, Mg, Cu, Co, aminoácidos formam quelatos. Exemplo: CuO + glicina = diglicinato de Cu (cor azul intenso) d) Ligações peptídicas: é a propriedade mais importante dos aminoácidos, que é a capacidade de formarem amidas pela interação entre grupos carboxílicos e amínicos, formando peptídeos e proteínas ( NHCO). 5. PEPTIDEOS E PROTEÍNAS A síntese das proteínas nas células vivas é influenciada pelo sistema enzimático, e a ligação peptidica repetidas várias vezes formando cadeias longas de resíduos de aminoácidos. 5.1. PEPTIDEOS: Condensação de menor número de aminoácidos, formando compostos de baixo peso molecular (até 10.000). Em geral os peptídeos tem cadeias retas são solúveis em água, não coagulam com o calor e não precipitam com soluções saturadas de sulfato de amônia. 5.2. PROTEÍNAS: Compostos de alto peso molecular formada por cadeias de aminoácidos unidos entre si por ligações peptídicas. As propriedades de uma proteína são determinadas pelo número e espécie dos resíduos de aminoácidos e pela sua seqüência. Nem todos os aminoácidos estão presentes nas proteínas e alguns estão em grande quantidade. Exemplo é a hidroxiprolina que constitui 12% do colágeno, aproximadamente. A degradação da proteína seja química (ácida ou alcalina) ou enzimática leva a formação de aminoácidos. 6. CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS a) SIMPLES: São aquelas que por hidrólise nos fornecem aa como únicos produtos: a.1) Albuminas: altamente solúvel em água : clara do ovo; leite; ervilha a.2) Globulinas: insolúveis em água: músculos; ervilha; a.3) Glutelinas: somente em vegetais: trigo; arroz a.4) Prolaminas: somente em vegetais: trigo, centeio, milho, cevada a.5) Protaminas: produtos de peixes a.6) Histonas: ácidos nucléicos a.7) Escleroproteínas: queratina, colágeno b) CONJUGADAS: Proteínas combinadas com substâncias não protéicas, chamada grupo prostético b.1) cromoproteína: núcleo prostético é um pigmento b.2) lipoproteína: lecitina e colesterol b.3) nucleoproteínas: ácidos nucléicos, carboidratos, bases nitrogenadas b.4) Glicoproteínas: b.5) Fosfoproteínas b.6) Metaloproteínas: c) DERIVADAS: Não são encontradas na natureza, mas obtida da hidrólise das simples e/ou conjugadas pela ação de ácidos, bases ou enzimas. c.1) derivadas primárias: obtidos por processos brandos de decomposição c.2) derivados secundários: mistura complexa de uma moléculas de diferentes tamanhos e diferente composição de aminoácidos e diferentes propriedades. 7. REAÇÕES QUÍMICAS IMPORTANTES EM ALIMENTOS a) Hidratação de proteínas b) Desnaturação Prof. Raul Vicenzi 39
- 42. Capítulo 8 -Proteínas em alimentos. 8. ALGUMAS PROTEINAS IMPORTANTES EM ALIMENTOS a) Proteínas da carne: miosina; actina; colágeno; tripsina b) Proteínas do leite: caseína; lactoalbumina; lactoglobulina c) Proteína do ovo: - clara (ovalbumina (50%); canalbumina; glicoproteina; avidina/biotina). - gema (lipovitelina, fosfovitina, livitina) d) proteínas do trigo: prolamina (gliadina); glutelina (glutenina). Formam com água uma substância elástica e aderente insolúvel em água. GLÚTEN — utilizada para dar textura em massas e pães. 9. METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO O termo proteína bruta envolve um grande grupo de substâncias com estruturas semelhantes, porém com funções fisiológicas muito diferentes. O procedimento mais comum para determinar proteína é através da determinação de um elemento ou grupo pertencente à proteína. A conversão para conteúdo de proteína é feita através de um fator. Os elementos analisados geralmente são carbono e nitrogênio e os grupos são aminoácidos e ligações peptídicas. Baseado no fato de as proteínas terem porcentagem de nitrogênio quase constante, em torno de 16%, o que se faz normalmente é determinar o nitrogênio e, por meio de um fator de conversão, transformar o resultado em proteína bruta. O procedimento mais comum para a determinação de proteína é através da determinação de um elemento ou um grupo pertencente à proteína. A conversão para conteúdo de proteína é feita através de um fator. Os elementos analisados geralmente são carbono ou nitrogênio, e os grupos são aminoácidos e ligações peptídicas. 9.1. ANÁLISES ELEMENTARES A. Análise de carbono • digestão mais fácil do que para o nitrogênio; • menores erros no resultado por causa da maior quantidade em relação ao nitrogênio; • fator de correção mais constante que para o nitrogênio: • maior dificuldade em separar os carbonos pertencentes à proteína dos carbonos de outros componentes. B. Análise de nitrogênio • é a determinação mais utilizada; • considera que as proteínas têm 16% de nitrogênio em média (vai depender do tipo de proteína); • fator geral na transformação de nitrogênio para proteína é de 6.25. 16g N -------- 100 g proteínas n g N -------- x g proteínas x= n x 100 = n x 6,25 g proteínas 16 Este fator de conversão dá erros quando o conteúdo em N de um alimento é muito diferente de 16%. Nestes casos, existem os fatores de conversão específicos para cada alimento: - Trigo: 5,70; - leite: 6,38; - gelatina: 5,55. 9.1.1. METODO DE KJELDAHL: DETERMINAÇÃO ATRAVÉS DO “N” TOTAL O método foi proposto por Kjeldahl na Dinamarca em 1883, quando estudava proteína em grãos. O método original sofreu várias modificações, mas continua sendo ainda o mais utilizado na determinação de proteína. Prof. Raul Vicenzi 40
- 43. Capítulo 8 -Proteínas em alimentos. Este método determina N orgânico total, isto é, o N protéico e não protéico orgânico. Porém, na maioria dos alimentos, o N não protéico representa muito pouco no total. A razão entre o nitrogênio medido e a proteína estimada depende do tipo de amostra e de outros fatores. Por exemplo, no trigo esta razão é afetada pela variedade, condições de crescimento e quantidade e tipo de fertilizante utilizado. Para converter o nitrogênio medido para proteína, devemos multiplicar o conteúdo de nitrogênio por um fator arbitrário, que representa um fator médio para o material em estudo, que é 5,7 para trigo e 6,25 para alimentos em geral. O procedimento do método baseia-se no aquecimento da amostra com ácido sulfúrico para digestão até que o carbono e hidrogênio sejam oxidados. O nitrogênio da proteína é reduzido e transformado em sulfato de amônia. Adiciona-se NaOH concentrado e aquece-se para a liberação da amônia dentro de um volume conhecido de urna solução de ácido bórico, formando borato de amônia. O borato de amônia formado é dosado com uma solução ácida (HCI) padronizada. Existe uma segunda maneira de recolher a amônia, em urna solução ácida (H2 S04 padrão) em excesso, e depois titular o ácido que não reagiu com a amônia, com uma solução básica padronizada (NaOH). Esta segunda maneira tem a desvantagem de necessitar de duas soluções padronizadas e também de fazer a determinação indiretamente. Reações envolvidas na análise • Digestão com H2 S04 , K2 S04 e catalisador metálico H2SO4 NaOH H3BO3 HCl Amostra (NH4)2SO4 NH3 (NH4)3BO3. NH4Cl + H (N orgânico) • Adição de excesso de H2 S04 padrão: com o ácido não reagido, faz-se a titulação com NaOH padrão. CÁLCULOS H2S04 NaOH H2SO4 NaOH Amostra (NH4)2SO4 NH3 (NH4)2SO4 + H2SO4 Na2S04+ H20. (N orgânico) É uma titulometria de neutralização, onde: número de miliequivalente do ácido = número de miliequivalente da base nº de meq do HCl = nºde meq do N mL do ácido x normalidade do ácido = peso N (g) / meq do N peso N (g) = mL do ácido x normalidade do ácido x 0,014 peso N (mg) = mL do ácido x normalidade do ácido x 14 %N x fator = % de proteína total. Modificações do método de Kjeldahl A. Adição de catalisadores Wilforth (1885) sugeriu a adição de óxidos de metais de mercúrio, cobre, ferro etc. para acelerar a digestão da amostra. Praticamente todos os metais da tabela periódica foram testados na digestão da amostra, porém mercúrio, cobre e selênio foram os que apresentaram melhores resultados. Prof. Raul Vicenzi 41
- 44. Capítulo 8 -Proteínas em alimentos. Mercúrio: é superior ao cobre como catalisador, porém é necessário uma etapa a mais no método para separar o complexo de mercúrio-amônia formado. Esta separação é feita pela precipitação do mercúrio com tiossulfato de sódio. Cobre: é o menos eficiente de três catalisadores e só tem problema de limite de aplicação pela sua toxidez. Selênio: é o mais polêmico dos três catalisadores. Tem efeito mais rápido do que o mercúrio e não necessita de separação após seu uso. Entretanto pode haver perda de N se ele for utilizado em excesso ou se a temperatura de digestão não for cuidadosamente controlada. As condições são mais críticas que para o mercúrio e o cobre. Atualmente é utilizada uma mistura dos três catalisadores, pois assim não apresentam problemas na pequena concentração em que são utilizados na mistura. B. Adição de sulfato de potássio Gunning, em 1889, sugeriu a adição deste reagente para aumentar o ponto de ebulição da mistura na digestão, acelerando assim o processo. O excesso de sulfato de potássio pode causar decomposição por excesso de aquecimento, com perda da amônia. A temperatura da digestão deve ficar entre 370 ºC e 410 ºC. C. Ácido bórico No método original, a amônia liberada da amostra é recolhida em ácido padronizado. Na modificação, o recolhimento é feito em excesso de ácido bórico. O borato de amônia formado é que vai ser titulado com um ácido padronizado. Esta modificação é vantajosa no sentido de que será necessária somente uma solução padronizada. Nem a quantidade (cerca de 50 mL), nem a concentração (cerca de 4%) de ácido bórico necessitam ser precisas. 9.1.2. METODO DE DUMAS O método descoberto por Dumas (1831) determina N total, após combustão da amostra a 700 – 800 ºC, por medida volumétrica do N gasoso. A medida é difícil e sujeita a erros, porque a quantidade de amostra é muito pequena e às vezes não representativa de todo o alimento. Existe um equipamento recentemente construído que completa a análise em 10 minutos e com boa precisão. 9.2. ANÁLISE POR GRUPOS 9.2.1. METODO POR BIURETO O método por biureto foi proposto por Riegler em 1914, baseado na observação de que substâncias contendo duas ou mais ligações peptídicas formam um complexo de cor roxa com sais de cobre em soluções alcalinas. A intensidade da cor formada é proporcional à quantidade de proteína, e a medida é feita num colorímetro. Este método tem as seguintes vantagens: • Ser bastante específico por não apresentar problemas de interferentes. • É simples, rápido e barato. • Por envolver uma reação com a ligação peptídica, o método determina proteína, ao contrário do método de Kjeldahl que determina N total. Porém ele tem duas desvantagens que são: • A necessidade de uma curva de calibração tomada com um padrão conhecido de proteína, por exemplo, uma proteína determinada por Kjeldahl. • A cor formada no complexo não é idêntica para todas as proteínas, porém os desvios causados são menores do que em outros métodos colorimétricos. Prof. Raul Vicenzi 42
- 45. Capítulo 8 -Proteínas em alimentos. 9.2.2. METODO POR FENOL (FOLLIN-CIOCALTEAU-LOWRY) Foi uma das primeiras determinações colorimétricas de proteína, realizada a partir de 1912. É um método bastante utilizado e que se baseia na interação das proteínas com o reagente fenol e cobre em condições alcalinas. A reação colorimétrica envolve uma oxidação, catalisada por cobre, de aminoácidos aromáticos por um reagente heteropolifosfato (fosfotungístico- fosfomolibídico), desenvolvendo uma cor azul, que vai ser medida num colorímetro e comparada com uma curva padrão. O método tem algumas vantagens e desvantagens. As vantagens são: • E de 10 a 20 vezes mais sensível que a determinação por UV, e 100 vezes mais sensível que o método por biureto. • É bastante específico, pois são poucas as substâncias potencialmente interferentes, sendo a sacarose, em alta concentração, um dos poucos interferentes. As desvantagens são: • A intensidade da cor pode variar com a composição em aminoácidos da proteína analisada e também com as condições analíticas. • É lento. • Destrói a amostra. • Operações múltiplas (muita manipulação). • Necessita período de incubação entre a adição dos reagentes. • Necessita de uma curva padrão com proteína conhecida. 9.2.3. METODO POR ESPECTROFOTOMETRIA ULTRAVIOLETA A maioria das proteínas possui absorção UV em 280 nm devido à presença de tirosina, triptofano e fenilalanina, que são aminoácidos aromáticos, com anel benzênico, e, portanto, com duplas ligações conjugadas. As vantagens do método são as seguintes: • Rápido. • Simples. • Não destrutivo. E as desvantagens são: • Os resultados não são muito precisos porque eles vão depender da concentração dos três aminoácidos na composição da proteína. • Não tem interferência com sais de amônia, mas os ácidos nucléicos podem dar interferência na análise. • A preparação da amostra para a leitura espectrofotométrica é muito longa. A determinação pode ser feita também pela medida da fluorescência UV devido principalmente ao triptofano. Este método foi desenvolvido a princípio para leite e produtos lácteos, porém atualmente é também utilizado em produtos cárneos e agrícolas. 9.2.4. METODOS TURBIDIMÉTRICOS A medida é baseada na turbidez causada pela proteína precipitada por algum agente precipitante, como ácido tricloroacético, ferricianeto de potássio e ácido sulfosalisílico. As vantagens do método são: • É rápido. • Simples para amostras líquidas, onde a proteína está em solução. As desvantagens são: • Não compensa ser utilizado para amostras sólidas, onde a proteína deve ser extraída para uma solução. • Os resultados variam com o tipo de proteína. • Pode haver precipitação de outras substâncias com as proteínas, causando interferência no método. Prof. Raul Vicenzi 43
- 46. Capítulo 8 -Proteínas em alimentos. •O método depende de calibração com padrões conhecidos de proteínas determinados por outros métodos. 9.2.5. MÉTODO DYE-BINDING Este método apareceu por volta de 1944, e seu uso em alimentos tem aumentado nos últimos anos. Quando uma amostra é tratada com excesso de corante (tipo indicador), o corante e a proteína reagem quantitativamente para formar um complexo insolúvel que pode ser separado por centrifugação ou filtração. O excesso de corante não reagido em solução é medido colorimetricamente e, por diferença, obtém-se indiretamente a quantidade de proteína da amostra. Uma relação entre a quantidade do corante de ligação e o conteúdo de proteína de uma amostra permite a construção, para cada tipo de alimento, de uma tabela de conversão onde as % de proteína são lidas. O método é normalmente utilizado em amostras de grãos de cereais, sementes oleaginosas, produtos vegetais e animais e laticínios. Existem equipamentos comerciais disponíveis que tornam o método rápido e sem a desagradável manipulação dos reagentes corrosivos utilizados no método de Kjeldahl. Estes equipamentos fazem, num mesmo conjunto. a reação colorimétrica, a filtração do complexo insolúvel e a medida colorimétrica da solução filtrada. Os corantes utilizados no método são: laranja G, laranja 12, vermelho A, preto búfalo e preto amino 10B. Este método tem boa correlação com o método oficial de Kjeldahl. São várias as vantagens deste método: • Simplicidade. • Rapidez. • Exatidão. • Economia. A maior desvantagem é que ele depende do equipamento próprio para atender as vantagens citadas acima. 9.2.6. MÉTODOS FISICOS São vários os métodos físicos disponíveis, mas, como eles não são muito utilizados, serão apenas citados. São os seguintes: índice de refração; densidade específica; viscosidade; tensão superficial; condutividade; polarização. Prof. Raul Vicenzi 44
- 47. Capítulo 9 –Fibras em alimentos. 9 - FIBRAS EM ALIMENTOS CONCEITO, IMPORTÂNCIA, TIPOS DE FIBRAS São substâncias componentes dos tecidos vegetais, que não constituem fonte de energia, porque não podem ser hidrolizadas por enzimas do intestino humano. Uma definição mais precisa de fibras não é possível porque as substâncias não digeríveis incluem misturas complexas e heterogêneas de substâncias, não existindo ainda uma concordância acerca de qual parte da substância constitui a fibra. Quantitativamente, os principais integrantes das fibras da dieta derivam das paredes celulares das plantas, os polissacarídeos não-amiláceos insolúveis (celulose, hemicelulose, lignina), outros fazem parte do material intercelular solúveis (algumas hemiceluloses, pectinas) e outros ainda são secretados pelos vegetais para desempenho de funções especializadas (gomas e mucilagens). Assim, como diferentes vitaminas exercem funções específicas em nosso organismo, os vários componentes das fibras alimentares produzem diferentes respostas fisiológicas que estão relacionadas às propriedades físico-químicas destes integrantes. Celulose: A celulose é composta de uma única cadeia longa de unidades de glicose unida Por ligações as quais as enzimas digestivas não conseguem hidrolizar. A celulose está presente nas frutas(polpa e casca), nas hortaliças (haste e folhas), nos legumes e cereais Hemicelulose: Difere estruturalmente da celulose porque possui menos unidades de glicose. São utilizadas como laxante e na produção de alimentos de baixas calorias, devido à sua capacidade de produzir volumes e sensação de saciedade. Lignina: É um polímero de fenóis e ácidos encontrados na porção lenhosa de vegetais. Pectinas Formada por muitas unidades de ácido galacturônico, absorvem água e formam gel, é amplamente utilizada na indústria de alimentos. Encontrada em todos os frutos. Gomas e Mucilagens Semelhantes a pectina, exceto porque suas unidades são formadas por ligações de galactose e polissacarídeos. Encontradas nas secreções de vegetais ou sementes 2. PROPRIEDADES DAS FIBRAS ALIMENTARES a) Suscetibilidade à degradação enzimática bacteriana A fibra é à parte do alimento que lhe confere volume, ou seja, a que mais resiste a ação dos sucos e enzimas digestivas, favorecendo, assim, os movimentos peristálticos do intestino, devido ao aumento do volume da massa fecal pela retenção das fezes. As fibras solúveis, parcialmente fermentescíveis no intestino grosso, são particularmente efetivas em promover alterações benéficas na microflora intestinal. Embora resistente às enzimas do trato intestinal, ao passarem pelo intestino as fibras alimentares se expõem às e nzimas produzidas por bactérias, as quais degradam seletivamente muitas das frações que integram as fibras. Este é o processo de digestão denominado de fermentação, do qual resultam diversos produtos, entre eles: ácidos graxos de cadeia curta, CO2 , H2 , metano e H2 O. A extensão da fermentação depende da natureza das bactérias, do tempo de trânsito ao longo do intestino grosso, da estrutura física e da composição química das fibras. Atualmente usa-se o termo fibra dietética como a soma da lignina e dos polissacarídeos da dieta que não são digeridos pelas secreções digestivas humanas, diferindo da fibra bruta que seria o resíduo orgânico dos alimentos após a eliminação da água e dos lipídeos e hidrólise à quente com ácidos e álcalis diluídos. Prof. Raul Vicenzi 45
- 48. Capítulo 9 –Fibras em alimentos. Embora resistente às enzimas humanas do trato alimentar, ao passarem através do intestino, as fibras alimentares se expõem ás enzimas produzidas por bactérias, que degradam seletivamente muitas das frações que integram as fibras da dieta. Este é o processo de digestão bacteriana também denominada fermentação, do qual resultam diversos produtos, entre eles, ácidos graxos de cadeia curta, CO2 , H2 , metano e H2 O. A extensão da fermentação das fibras alimentares depende da natureza das bactérias, do tempo de trânsito ao longo do intestino grosso, da estrutura física e da composição química das fibras. O grau de digestão bacteriana varia consideravelmente entre os constituintes das fibras alimentares. Pectinas, mucilagens, certas gomas e a maior parte da hemicelulose podem ser quase completamente degradadas, a celulose é apenas parcialmente digerida (6-50%), a lignina resiste à degradação bacteriana, sendo quase que totalmente recuperada nas fezes. b) Capacidade de fixar e absorver água e outras substâncias Acredita-se que as fibras exerçam suas funções através de sua capacidade de hidratação e de aumentar o volume fecal e a velocidade de transito do bolo alimentar, possuindo também capacidade de se complexar com outros constituintes da dieta, através de vários mecanismos, podendo arrasta-los em maior quantidade na excreção fecal. Desta forma, tanto nutriente essencial como substâncias tóxicas poderão ser excretadas em maior ou menor quantidades, dependendo da qualidade e quantidade das fibras presente na dieta. As pectinas e m ucilagens, a hemicelulose tem maior capacidade de ligar água. A lignina é relativamente apolar e muito menos higroscópico (não tem afinidade com H2 O) do que os demais componentes das fibras alimentares. As fibras da dieta têm a propriedade de absorver ácidos biliares, colesterol e compostos tóxicos e mesmo bactérias. As fibras alimentares agem como resina na troca de cátion. Assim como pode ocorrer com outros nutrientes, o excesso pode ser prejudicial, causando distúrbios intestinais e reduzindo assimilação de minerais, como cálcio, magnésio, ferro, zinco e fósforo. Uma dieta com altos teores de fibras podem gerar um desequilíbrio no teor de minerais do corpo, especialmente no de pessoas desnutridas. Fontes alimentares Pectinas, frutas, leguminosas, aveia, cevada, soja, lentilha, etc... Os melhores exemplos de fibras solúveis – pêssego, mamão, parte branca da laranja, maçã e outros. Fibras – consumir 25 a 30g por dia. Se for consumo em excesso prejudica a absorção de minerais essenciais à saúde. Ex. ferro. Fontes de fibras insolúveis – cereais, frutas, hortaliças, grãos, farelos, etc. Cereais – 75% hemicelulose, 17% celulose, 0.7% lignina Vegetais crus: 66% pectina e hemicelulose, 31% celulose, 3% lignina Frutas: 63% pectina e hemicelulose, 20% celulose, 17% lignina 3. CLASSIFICAÇÃO Os componentes da fibra na dieta podem ser classificados com base nas suas propriedades físicas e papel fisiológico em: a- Fibras solúveis: retardando o esvaziamento gástrico, aumentando o tempo de transito intestinal, tornando mais lenta a absorção da glicose, retardando a hidrólise do amido, reduzem os níveis elevados de colesterol. Exemplo. pectinas, gomas e certas hemiceluloses b- Fibras insolúveis: Diminuem o tempo de transito intestinal, aumenta o volume fecal, tornando mais lenta a absorção de glicose e retardando a digestão do amido. Ex. celulose, lignina e muitas hemicelulose Prof. Raul Vicenzi 46
- 49. Capítulo 9 –Fibras em alimentos. Fibra Bruta (Método Weende): É o resíduo orgânico dos alimentos após a eliminação da água e dos lipídeos e hidrólise à quente com ácidos e álcalis diluídos. Fibra Detergente (Método Van Soest): É baseado na separação das diversas frações constituintes das fibras por meio de reagentes específicos, denominados detergentes. As técnicas que usam detergentes ácidos e/ou neutros, quando não acompanhados do uso de amilase e da determinação do nitrogênio residual, podem dar valores superestimados, incluindo nestes resultados de teores de amido e proteínas não solubilizados, não permitindo também a avaliação dos componentes solúveis. Fibra Alimentar Insolúvel, Fibra Alimentar Solúvel, Fibra Alimentar Total. As fibras solúveis, parcialmente fermentescíveis no intestino grosso, são particularmente efetivas em promover alterações benéficas na microflora intestinal. Atualmente usa-se o termo Fibra Dietética ou Fibra Dietária como a soma da lignina e dos polissacarídeos da dieta que não são digeridos pelas secreções digestivas humanas, diferindo da fibra bruta. 4. MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO O método para determinação de fibra bruta foi desenvolvido por cientistas alemães em 1864 e seu procedimento resumido é o seguinte: • Pesar 2 g de amostra e extrair a gordura com éter de petróleo; • Ferver em refluxo com ácido sulfúrico 1,25% por 30 minutos • Filtrar em filtros especiais, lavando com água fervendo até acabar todo o ácido; • Ferver o resíduo com solução de NaOH 1,25% por 30 minutos; • Filtrar em cadinho de Gooch (de fundo poroso); • Secar em estufa e pesar; • Incinerar em mufla, esfriar e pesar; • O peso perdido na incineração é calculado como fibra bruta. CONSIDERAÇÕES SOBRE O MÉTODO Tamanho das partículas das amostras: quanto mais fina for moída a partícula menor será a quantidade de fibra. Presença de gordura na amostra: afeta um pouco o resultado da fibra; Ebulição da amostra: ebulição muito forte diminui a quantidade de fibras; Filtração após as fervuras com ácido e base: as filtrações geralmente são difíceis e lentas. Mas é importante terminar as filtrações até o fim. Em 1967 foi introduzido um novo conceito de fibra bruta, que é fibra dietética. A fibra foi definida em base nutricional como “matérias vegetais insolúveis que não são digeridas por enzimas proteolíticas e diastásicas, e que não podem ser utilizadas exceto por fermentações microbianas no trato digestivo de animais”. Segundo classificação coitada por Pomeranz e Meloan(1982), os componentes das células das paredes e os componentes sa fibra dietética são: Proteínas Células das Lipídeos paredes das Constituintes inorgânicos plantas Lignina Hemicelulose Pectina Fibras dietéticas Gomas Mucilagens Polissacarídeos de algas Celulose modificada Prof. Raul Vicenzi 47
- 50. Capítulo 9 –Fibras em alimentos. Os autores acharam que a digestão clássica da fibra com ácido e base para obter a fibra do material vegetal descrita como fibra bruta dá um sentido que tem uma relação incerta e variável com o valor nutricional. O método ideal é aquele que separa a lignina, celulose e hemicelulose com um mínimo de nitrogênio. O método clássico considera uma porção da proteína da planta, e parte da lignina é gelatinizada ou dissolvida e perdida. Na última década tem sido de grande interesse a determinação da fibra dietética em vez da fibra bruta. A fibra dietética é definida comova que não contém polissacarídeos do tipo amido, mas contém lignina. Ela se origina das células das paredes das plantas. Existem hoje diversas metodologias, onde nenhuma é totalmente satisfatória. FILISETTI – COZZI e LAJOLO (1991) citam que as propriedades físico-químicas de cada fração de fibra e mesmo o grau de desintegração durante o processamento e mastigação, influem nos seus efeitos fisiológicos no organismo, sendo que isso torna difícil a análise desse componente, Hoje, a maioria dos laboratórios utiliza as técnicas de determinação de fibra bruta (método oficial), obtida através da extração ácida e alcalina, sendo esta metodologia deficiente por estimar valores baixos da proporção de fibra alimentar existente nos alimentos, por destruir toda a sua fração solúvel e parte da insolúvel. SCHALLER citado por FILISSETTI-COZZI e LAJOLO (1991) relata que esse processo analítico tradicional, somente 20% da hemicelulose, de 10 a 40% da lignina e de 50 a 90% da celulose é determinado após o tratamento drástico submetido. Os métodos gravimétricos para determinação de fibra dietética podem ser divididos em: 1. Métodos detergentes: fibras insolúveis em detergentes 2. Métodos enzimáticos: fibra insolúvel somente; fibra insolúvel + fibra solúvel As técnicas que usam detergentes ácidos e/ou neutros, quando não acompanhados do uso de amilase e da determinação do nitrogênio residual, podem dar valores superestimados, incluindo nestes resultados de teores de amido e proteínas não solubilizadas, não permitindo também a avaliação dos componentes solúveis. Os métodos detergentes mais comumente utilizados são: a. Fibra por detergente ácido (ADF): determina celulose+ lignina. Abaixo ilustramos com o fluxograma básico proposto por Pomeranz e Meloan (1982). Amostra seca e moída (1 mm) Refluxo com H2 SO4 0,5M e 20 g CTAB*/L, por 60 minutos Filtrar, lavar com água quente e acetona Separar todos os componentes da solúveis Secar, pesar Celulose, lignina (minerais, taninos e parte da pectina) * CTAB = brometo de cetilmetilamonia b. Fibra por detergente neutro (NDF): determina celulose + hemicelulose + lignina. É utilizado como método oficial para determinação de fibra dietética em grãos e cereais. O fluxograma abaixo ilustra o procedimento básico proposto por Pomeranz e Meloan (1982). Prof. Raul Vicenzi 48
- 51. Capítulo 9 –Fibras em alimentos. A determinação de hemicelulose por diferença entre a fibra por detergente ácido e a fibra por detergente neutro não é p recisa por causa da presença de vários outros componentes nos dois métodos por detergentes. Os erros podem ser reduzidos nas análises seqüenciais de NAF e ADF. Pectina e taninos são solúveis na solução NDF, e hemicelulose pode ser estimada do peso perdido pelo resíduo NDF (livre de amido e proteína).após tratamento ADF. O método enzímico-gravimétrico determina o conteúdo total da fração de fibra alimentar, determinando separadamente a fração solúvel e insolúvel, sendo este atualmente o método recomendado por apresentar reprodutibilidade aceitável, porém o seu custo é mais elevado. Amostra seca e moída (1 mm) Refluxo com solução tampão SLS* (30g/L) contendo borato, fosfato, EDTA** e 1-etoxietanol, por 60 minutos Filtrar, lavar com água quente Separa todos os componentes solúveis e acetona Secar, pesar Celulose, lignina, hemicelulose (insolúveis em detergente neutro) minerais, proteínas em parte Incinerar, pesar Por diferença: Celulose, lignina, hemicelulose (insolúvel em detergente) amido e proteína em parte *SLS = lauril sulfato de sódio ** EDTA = ácido etilenodiaminotetracético Prof. Raul Vicenzi 49
- 52. Capítulo 10 –Acidez e pH em alimentos. 10. ACIDEZ E pH EM ALIMENTOS MEDIDA DE pH EM ALIMENTOS 1. DEFINIÇÃO pH = -log aH+ Isto é, o pH é inversamente proporcional à atividade dos íons hidrogênio. A atividade é o teor de íons H+ efetivamente dissociados. Porém, em soluções diluídas, como são os alimentos, pode-se considerar a atividade igual à concentração de H+. Portanto a definição fica como: pH = -log [H+] 2 IMPORTÂNCIA A medida do pH é importante para as seguintes determinações: 1. Deterioração do alimento com crescimento de microrganismos. 2. Atividade das enzimas. 3. Textura de geléias e gelatinas. 4. Retenção do sabor-odor de produtos de frutas. 5. Estabilidade de corantes artificiais em produtos de frutas. 6. Verificação do estado de maturação de frutas. 7. Escolha da embalagem. 3. pH-METRO É o equipamento utilizado para a medida do pH em alimentos. E constituído de dois eletrodos, um de referência e um de medida, e um galvanômetro ligado a uma escala de unidades de pH. Esta escala é geralmente entre pH 1 e 14. 4. METODOLOGIA 1. Ligar o pH-metro e esperar aquecer. 2. Verificar os níveis dos eletrólitos dentro dos eletrodos. 3. Calibrar o pH-metro com tampões 7 e 4 (para soluções ácidas) ou 7 e 10 (para soluções básicas). 4. Acertar as temperaturas. 5. Usar água destilada para lavar o eletrodo, antes de fazer qualquer medida, e secar. 6. Determinar o pH da amostra fazendo a leitura com precisão até 0,01 unidades de pH. 4.1. Soluções-tampão São soluções de ácidos fracos e seus sais, que não sofrem alterações na concentração hidrogeniônica quando é adicionado ácido ou base. 4.2. Determinação de pH em diferentes tipos de alimentos 1. Leitura direta em produtos líquidos como xaropes, sucos, vinhos e bebidas em geral que são claros e não contêm gás. 2. Bebidas com gás carbônico, como refrigerante, devem ser submetidas à agitação mecânica ou a vácuo antes de se tomar à medida de pH, pois o CO 2 pode formar ácido carbônico e abaixar o pH. 3. Bebidas com polpa em suspensão devem ser agitadas para misturar a polpa decantada e medir o pH imediatamente, antes de a polpa se separar novamente, ou utilizar um agitador magnético para conseguir um resultado homogêneo, já que a polpa e o líquido podem ter pHs diferentes. Prof. Raul Vicenzi 50
- 53. Capítulo 10 –Acidez e pH em alimentos. 4. Em produtos sólidos e secos, como farinhas, pão, macarrão e biscoitos, é preparado um extrato com suspensão de 10 g do produto em 100 mL de água, e toma-se o pH do líquido sobrenadante após a decantação. 5. Em bebidas alcoólicas, deve-se tomar cuidado com a uniformidade do álcool no produto. 6. Produtos sólidos, mas com bastante umidade, como queijo fresco, devem ser macerados e homogeneizados, e os eletrodos são enfiados dentro da massa da amostra em pelo menos três lugares diferentes para se tirar uma medida média do pH. 4.3. Fontes de erro Erro alcalino: o eletrodo de vidro é sensível a outros cátions além do hidrogênio, como o Na+. O resultado pode ser um pH mais baixo do que o real (erro negativo); porém esse erro é mínimo em pH abaixo de 9. Para um pH acima de 9, existem eletrodos de vidro especiais insensíveis a outros cátions fora o H+; Erro ácido: vai depender da atividade da água. Geralmente a atividade da água é 1, e não teremos problemas. Mas em soluções muito ácidas, a atividade de água é menor do que 1, vai ocorrer um erro positivo. Um tipo de erro semelhante vai ocorrer se a atividade da água é diminuída por uma alta concentração de sal dissolvido ou por adição de um solvente não aquoso, como o etanol de bebidas alcoólicas; Tampão utilizado na calibração do pH-metro mal preparado; O potencial dos eletrodos varia com a temperatura. Nos pH-metros existe um controle para ajuste da temperatura dos tampões e das amostras, ou, então, existe um dispositivo de ajuste automático da temperatura; Desidratação da membrana de vidro tornando-a insensível ao íon H+. Por isso é muito importante deixar o eletrodo sempre mergulhado em água destilada. 4.5. Cuidados com o eletrodo e com o pH-metro Ø Manter os eletrodos dentro da água; Ø Manter os eletrodos de calomelano cheio de KCl; Ø Manter os eletrodo ligados, porém sem tensão quando fora da solução Ø Não deixar gordura nos eletrodos. Lavar com solvente orgânico e depois com água destilada. Prof. Raul Vicenzi 51
- 54. Capítulo 10 –Acidez e pH em alimentos. MEDIDA DA ACIDEZ EM ALIMENTOS 1. IMPORTÂNCIA Os ácidos orgânicos presentes em alimentos influenciam o sabor, odor, cor, estabilidade e a manutenção de qualidade. A acidez titulável de frutas varia de 0,2 a 0,3% em frutas de baixa acidez como maçãs vermelhas e bananas, 2,0% em ameixas e acima de 6% em limão. Ácido cítrico pode constituir até 60% dos sólidos solúveis totais no limão. Os tecidos vegetais, com exceção do tomate, são consideravelmente mais baixos em acidez, variando de 0,1 % em abóbora a 0,4% em brócolis. Produtos marinhos, peixes, aves e produtos cárneos são consideravelmente menores em acidez e o ácido predominante é o ácido láctico. A acidez total em relação ao conteúdo de açúcar é útil na determinação da maturação da fruta. 2. APLICAÇÃO 1. Valor nutritivo: manutenção do balanceamento ácido-base no organismo. 2. Indicação de pureza e qualidade em produtos fermentados, como vinhos. 3. Indicação de deterioração por bactérias com produção de ácido. 4. Indicação de deterioração de óleos e gorduras pela presença de ácidos graxos livres provenientes da hidrólise dos glicerídeos. 5. Critério de identidade de óleos e gorduras pela caracterização dos ácidos graxos presentes. 6. Estabilidade do alimento/deterioração: produtos mais ácidos são naturalmente mais estáveis quanto à deterioração. 3. TIPOS DE ACIDEZ 1. Compostos naturais dos alimentos. 2. Formados durante a fermentação ou outro tipo de processamento. 3. Adicionados durante o processamento. 4. Resultado de deterioração do alimento. 4. TIPOS DE ÁCIDOS NATURAIS EM ALIMENTOS Os principais ácidos orgânicos que são encontrados em alimentos são: cítrico, málico, oxálico, succínico e tartárico. Existem outros menos conhecidos, mas de igual importância, que são: isocítrico, fumárico, oxalacético e cetoglutárico. O ácido cítrico é o principal constituinte de várias frutas como: limão, laranja, figo, pêssego, pêra, abacaxi, morango e tomate. O ácido málico é predominante em maçã, alface, brócolis e espinafre. O ácido tartárico foi encontrado somente em uvas e tamarindo. A proporção relativa de ácidos orgânicos presentes em frutas e vegetais varia com o grau de maturação e condições de crescimento. Por exemplo, o ácido málico predomina na uva verde e diminui de concentração na uva madura, enquanto o conteúdo de ácido tartárico aumenta inicialmente como ácido livre e mais tarde como tartarato ácido de potássio. 5. METODOS DE ANÁLISE A. ACIDEZ TOTAL TITULÁVEL A.1. Titulação usando indicador A análise mais comum é a quantitativa, que determina a acidez total por titulação. Porém não é eficiente para amostras coloridas, porque a cor da amostra pode prejudicar a visualização da cor no ponto de viragem. A acidez total titulável é a quantidade de ácido de uma amostra que reage com uma base de concentração conhecida. O procedimento é feito com a titulação de uma alíquota de amostra com uma base de normalidade conhecida utilizando fenolftaleína como indicador do ponto de viragem. Quando a amostra é colorida, a viragem pode ser verificada através de um potenciômetro pela medida do pH ou por diluição da amostra em água para torná- la de uma cor bastante clara. Prof. Raul Vicenzi 52
- 55. Capítulo 10 –Acidez e pH em alimentos. Cálculos No de mEq (ácido) = Nº de mEq (base) m= N x V E onde: m = massa do ácido; E = equivalente do ácido predominante; N = normalidade da base; V = volume da base. A.2. Titulação usando um pHmetro Existem várias amostras coloridas, como, por exemplo, suco de uva, onde não é possível visualizar a viragem na titulação ácido-base, com fenolftaleína como indicador. Nestes casos, é necessário fazer a determinação de acidez através da medida do pH em um pHmetro. Titula-se uma alíquota de amostra com NaOH padronizado, até pH 8,1, utilizando um agitador magnético. O pH de viragem é 8,1 em vez de 7,0 (neutralidade), porque em alimentos estaremos sempre titulando ácidos fracos como acético, láctico, cítrico, málico, tartárico etc. Na reação destes ácidos com o NaOH, o íon formado se hidrolisa, formando o íon hidroxila, cuja concentração + será maior que do íon H no ponto de equivalência, e a solução resultante será básica. Verifique o fenômeno hidrolítico nas reações abaixo, utilizando ácido acético como exemplo: HAc + 0H = Ac- + H2 O Ac- + H2 O = HAc + OH Existem algumas substâncias interferentes na titulação dos ácidos orgânicos, como, por exemplo, a presença de CO2 em bebidas carbonatadas. O CO2 pode aumentar o valor da acidez dos ácidos orgânicos, pois ele forma ácido carbônico em meio ácido. Sua eliminação antes da titulação da amostra é importante e pode ser feita de várias maneiras: 1. Por agitação da amostra e transferência de um frasco para outro. 2. Por aquecimento em frasco aberto ou em refluxo com condensador, deve ser evitado aquecimento muito prolongado (cerca de 30 a 60 segundos). 3. Por adição de água quente fervida e neutralizada. 4. Por agitação contínua a vácuo por 1 ou 2 minutos. B. ACIDEZ VOLÁTIL O conteúdo em acidez volátil pode ser determinado pela separação dos ácidos voláteis presentes, principalmente ácidos acético e traços de ácido fórmico. A determinação é feita por titulação do destilado ou do resíduo, com uma base padrão até o ponto final, usando fenolftaleína como indicador. A separação dos ácidos voláteis pode ser feita por evaporação, destilação direta e destilação a vapor. B.1. Evaporação em banho-maria É o método mais simples, onde a amostra é titulada antes (acidez total) e após a evaporação (acidez não volátil ou fixa), e por diferença entre as titulações tem-se a % de acidez volátil (acidez volátil = acidez total - acidez fixa). Porém esta determinação tem um sério inconveniente, que é a perda de ácidos menos voláteis, como o ácido láctico, juntamente com os ácidos voláteis. B.2. Destilação direta A amostra é aquecida diretamente e o destilado recolhido será titulado com uma base padronizada, e fenolftaleína como indicador. Prof. Raul Vicenzi 53
- 56. Capítulo 10 –Acidez e pH em alimentos. B.3. Destilação a vapor É o método mais utilizado para produtos fermentados. Existem vários tipos de equipamentos de destilação, como, por exemplo, o destilador de Kjehldal. Os resultados obtidos por destilação são muito discordantes pelo mesmo motivo das perdas ocorridas no método por evaporação. Em cerveja e vinho, a acidez volátil indica se a fermentação ocorrida é a desejada e ainda demonstra a necessidade de adição de SO2 ou pasteurização (ou ambos), quando a acidez volátil é muito alta. C. IDENTIFICAÇÃO DOS ÁCIDOS ORGÂNICOS Às vezes é necessário, além da determinação quantitativa, uma determinação qualitativa. Antes do aparecimento de métodos cromatográficos, a análise qualitativa dos ácidos orgânicos era trabalhosa e demorada. A partir de 1955, com o aparecimento das modernas técnicas cromatográficas, como camada delgada, troca iônica, gasosa e líquida de alta eficiência, a identificação dos ácidos orgânicos foi facilmente realizada após a separação cromatográfica. Prof. Raul Vicenzi 54
- 57. Capítulo 11 –Vitaminas em alimentos. 11 - VITAMINAS EM ALIMENTOS INTRODUÇÃO As vitaminas são substâncias orgânicas, cuja deficiência provoca estados de carência no organismo, assim mesmo, uma ingestão excessiva de vitaminas lipossolúveis, também pode dar lugar a estados patológicos (hipervitaminose). As vitaminas são componentes essenciais dos alimentos. O organismo não pode sintetizá-las (ao menos em quantidades suficientes); estão contidas – algumas como precursores (provitaminas) – nos alimentos e são necessárias em pequenas quantidades. Normalmente, os alimentos contêm todos as vitaminas em quantidades suficientes. As vitaminas possibilitam a degradação dos macronutrientes, a regulação do metabolismo e a formação de substâncias próprias do organismo, ao intervir em inúmeros processos enzimáticos. As vitaminas se dividem em lipossolúveis e hidrossolúveis. As vitaminas hidrossolúveis: são aquelas do complexo B, formada por B (tiamina), B 1 2 (riboflavina), vitaminas B6 (piridoxina), vitaminas B12 (cianocobalamina), ácido fólico, niacina (nicotinamida, antigamente vitamina PP) e ácido pantotênico, da vitamina C (ácido ascórbico) e da biotina (antigamente vitasmina H) As vitaminas lipossolúveis: Vitamina A (retinol); vitamina D (calciferol); vitamina E (tocoferol); vitamina K (filoquinona). Não são vitaminas: o ácido orótico (antes vitamina B ), o ácido p-aminobenzóico (= um 13 componente do ácido fólico), a esfingomielina e a lecitina que contem colina ou inosita (componente das vitaminas do grupo B) . Para muitas dessas substâncias eram atribuídas anteriormente propriedades vitamínicas de forma injustificada e inclusive para algumas foi mantido o termo “vitamina” no nome –sem ser e muitas vezes por motivo publicitário- como por exemplo a “vitamina F” (= ácidos graxos essenciais), “vitamina P” (= bioflavonóides), “vitamina Br” (= carnitina), etc. O crescente interesse em relação à demanda de nutrientes, entre eles as vitaminas, e o consequente estabelecimento de padrões nutricionais na dieta das populações têm aumentado devido as fortes evidências demonstrando a estreita relação entre a dieta e as doenças humanas. Tal fato resultou em grandes investimentos governamentais e particulares, além de intensificar as atividades dos laboratórios de análises, nos países desenvolvidos. A necessidade do conhecimento dos teores de vitaminas nos alimentos aumentou ainda mais com a preocupação da declaração desses valores nos rótulos dos alimentos comercializados, principalmente utilizando metodologias mais apropriadas. Hoje, com o aumento do consumo de alimentos industrializados e a sua maior diversidade, aliado a baixa estabilidade das vitaminas, surge a preocupação em adicionar esses nutrientes aos alimentos como medida para recuperar as perdas decorrentes do processamento, embora muitas vezes o enriquecimento, principalmente em novos produtos, represente uma estratégia de marketing. A adição de vitaminas requer muita atenção, já que algumas, quando ingeridas em níveis superiores ao requerido pelo organismo, podem apresentar toxicidez. Métodos analíticos que confirmem com segurança os teores de vitaminas em alimentos são desejáveis por organismos de fiscalização, conferindo paralelamente àindústria possibilidade de melhor controle de processos tecnológicos, e à nutrição, para um melhor planejamento dietético quando associado a informações de biopotência. Destacamos a seguir a importância e a metodologia de análise para a vitamina C. VITAMINA C Introdução A vitamina C, ou ácido L-ascórbico, é uma vitamina solúvel em água e se encontra largamente distribuída nos reinos animal e vegetal. A determinação desta vitamina em alimentos é importante tanto pelo seu valor nutricional, como pelo fato de ser amplamente utilizada pela indústria de alimentos como um agente antioxidante. Prof. Raul Vicenzi 55
- 58. Capítulo 11 –Vitaminas em alimentos. A vitamina pura é uma substância branca, cristalina, derivada do ácido L-gulônico e sintetizada química e biológicamente a partir da D-glicose. A característica mais importante do ácido L-ascórbico é a sua oxidação a ácido L-dehidroascórbico para formar um sistema redox.. Estas duas substâncias são ativos agentes antiescorbuto e ocorrem em quantidades significantes em vegetais, frutas, órgãos de animais como fígado e rins, e em pequenas quantidades em carnes. As plantas sintetizam o ácido L-ascórbico à partir de carboidratos. Variações dos teores de vitamina C em alimentos podem ocorrer devido ao grau de amadurecimento, origem, condições de estocagem, etc., servindo portanto como um índice de qualidade. Alimentos processados como presunto, bacon, sucos de frutas, ect. geralmente são adicionados de ácido ascórbico como antioxidante. Quantidades apreciáveis de ácido L-ascórbico podem ser destruídas com o cozimento na presença de ar e contato com traços de cobre. A vitamina C é também destruída por longos períodos. Em alimentos congelados ela é estável e seus teores se mantêm com a estocagem, entretanto, perdas significativas ocorrem com o cozimento, se não houver proteção contra oxidação. METODOLOGIA DE ANÁLISE Extração da vitamina C Os procedimentos envolvem extração, limpeza do extrato, e análise ou isolamento da vitamina da solução. Solventes aquosos e não aquosos costumam ser empregados na extração. No caso de extratos aquosos cuidados devem ser tomados para prevenir a hidrólise, oxidação e subseqüente perda da vitamina, principalmente quando elas se encontram em pequenas quantidades na amostra inicial. Para tanto, os extratos aquosos devem conter quantidades adequadas de ácido metafosfórico, contendo ácido acético e EDTA (3- 6%); de 0,5 a 2 % de ácido oxálico; ácido tricloroacético diluído com EDTA; ácido perclórico diluído ou 0,5 a 2,3% de dimercaptopropanol. Além de estabilizar o ácido ascórbico complexando íons metálicos para minimizar o grau de oxidação, os ácidos metafosfórico e tricloroacético também precipitam as proteínas formando soluções limpas. O ácido acético é adicionado ao extrato para prevenir perdas da vitamina pela adsorção em carvão animal. Solventes não aquosos usados para extrair a vitamina C de várias amostras são o etanol e metanol, geralmente contendo traços de ácido metafosfórico, ácido oxálico ou um antioxidante como o cloreto estanhoso. Algumas vezes a acetona tem sido incorporada para remover a interferência do dióxido de enxofre presente em vários alimentos. A extração deve ser realizada sob atmosfera inerte e pouca luz para evitar a destruição da vitamina principalmente quando ela se encontra presente em pequenas quantidades. A limpeza do extrato depende da natureza da substância interferente. Normalmente são utilizados carvão, coluna cromatográfica, extração com solvente contendo cloreto de metileno. Gases inertes como hidrogênio e sulfeto de hidrogênio tem sido usado com sucesso maior que o diáxido de carbono ou nitrogênio para proteger a vitamina em solução. Métodos analíticos O primeiro método químico para análise do ácido L -ascórbico foi uma titulação oxidativa com o 2,6-diclorofenolindofenol. Ã partir destes, muitos métodos químicos e físico-químicos foram testados, baseados no carater redutor do ácido L-ascórbico. Muitas substâncias presentes nos alimentos devem ser eliminadas antes da análise pois interferem em seu resultado. São elas o dióxido de enxofre, aminoácidos, açúcares, íons metálicos, pigmentos, etc... Prof. Raul Vicenzi 56
- 59. Capítulo 11 –Vitaminas em alimentos. Apesar do método da 2,4-dinitrofenilhidrazina (DNP), e o método do 2,6- diclorofenolindofenol (DIP) terem sido largamente aceitos como métodos oficiais para determinação do ácido ascórbico, eles são muito demorados e necessitam de muitos reagentes. Além disso, o método (DNP) freqüentemente apresenta erros. Somente 85% do ácido dehidroascórbico (DHA) reage com a 2,4-dinitrofenilhidrazina a 37ºC durante um período de 3 horas e pequenas flutuações na temperatura de incubação e o tempo afetam os resultados. Os açúcares reagem com a 2,4-dinitrofenilhidrazina, desta forma, aqueles alimentos como geléias apresentam teores de ácido ascórbico muito maiores do que os valores verdadeiros, O teor de ácido ascórbico é obtido pela subtração do teor de ácido dehidroascórbico do conteúdo total. O método do 2,6-diclorofenolindofenol (DIP), baseado na titrimetria, usando o poder redutor do ácido ascórbico, não pode ser usado para amostras contendo substãncias redutoras ou amostras coloridas porque o ponto final da titulação é difícil de ser lida. A cromatografia líquida de alta resolução (HPLC) também tem sido usada na análise de ácido ascórbico. O ácido D -isoascórbico, um isômero do ácido ascórbico, pode ser separado do ácido ascórbico por HPLC, mas é necessária a purificação da amostra para eliminação de substâncias interferentes e compostos de alto peso molecular. Alguns autores consideram que os métodos enzimáticos apresentam considerável vantagem sobre os procedimentos analíticos tradicionais devido aos seus baixos custos e rapidez, e porque eles não necessitam de purificação preliminar dos substratos a serem analisados. A vitamina C é facilmente oxidada pela peroxidase, uma enzima que é largamente distribuída no reino vegetal aonde ela cataliza uma variedade de processos biosintéticos e degradativos em moléculas complexas contendo funções fenólicas ou aminas na presença de peróxido de hidrogênio. Entre os estudos recentes para se determinar os melhores métodos para determinação do ácido ascórbico, os enzimáticos pareceram os mais favoráveis. As enzimas tem alta especificidade por substratos e as reações geralmente se completam em um tempo curto. Muitas técnicas enzimáticas para ácido ascórbico tem usado a ascorbato oxidase baseadas na espectrofotometria, que emprega o uso da diferença das absorbâncias depois e antes da oxidação do ácido ascórbico. Esta enzima é muito cara para análise de rotina. Outras enzimas que tem sido usadas são a ascorbato peroxidase que é instável e difícil de ser encontrada na forma purificada. E necessário que se proceda a extração da ascorbato peroxidase de vegetais diariamente para se empregar este método. Ao contrário da ascorbato peroxidase, a guaiacol peroxidase é estável e encontrada com preços razoáveis. Além disso, a guaiacol peroxidase cataliza a reação de oxidação do ácido ascórbico e o guaiacol não é encontrado nos alimentos. Assim, é possível o uso da guaiacol peroxidase para a análise de ácido ascórbico em alimentos . Prof. Raul Vicenzi 57
- 60. Capítulo 12 –atividades experimentais ANEXO – ATIVIDADES EXPERIMENTAIS AULA EXPERIMENTAL 01 DETERMINAÇÃO DE UMIDADE EM ALIMENTOS (INDIRETO) APLICAÇÃO: Produtos ou sub-produtos de origem vegetal, animal, mineral, rações e concentrados. PRINCÍPIO: Fundamenta-se na perda de umidade e substâncias voláteis a temperatura de 105 o C. MATERIAL E EQUIPAMENTO: -Balança analítica (Precisão ± 0,0001 g) -Estufa de secagem -Pesa filtro ou cápsula de alumínio, com tampa. -Dessecador com cloreto de cálcio ou sílica-gel anidros PROCEDIMENTO: 1. Pesar a cápsula ou pesa filtro, limpo e previamente seco em estufa a 105o C por uma hora, resfriado em dessecador até temperatura ambiente. 2. Pesar de 3 a 5 g de amostra, dependendo da capacidade de recipiente. 3. Colocar em estufa pré aquecida a 105o C (± 1o C) até peso constante (4 a 6 horas) 4. Retirar da estufa e deixar em dessecador até temperatura ambiente. 5. Pesar. CÁLCULO: Umidade % = ( A - B ) x 100 C ONDE: A = Peso inicial (cápsula + amostra) B = Peso final (cápsula + amostra após secagem) C = Peso da amostra OBSERVAÇÃO: Ao utilizar estufa sem renovação de ar, recomenda-se não processar grande número de amostras simultaneamente. Obs: “Até condições de peso constante”, significa que a diferença entre duas pesagens sucessivas difere no máximo em 0,0005g por grama de substância. 58
- 61. Capítulo 12 –atividades experimentais AULA EXPERIMENTAL 02 DETERMINAÇÃO DE CINZAS OU MATÉRIA MINERAL EM ALIMENTOS APLICAÇÃO: Produtos ou sub-produtos de origem animal, vegetal, mineral, rações e concentrados. PRINCÍPIO: Fundamenta-se na eliminação da matéria orgânica e inorgânica volátil a temperatura de 550ºC a 600ºC. O resíduo obtido é denominado cinzas. MATERIAL E EQUIPAMENTO: - balança analítica (precisão ± 0,0001g) - forno mufla - dessecador com cloreto de cálcio ou sílica gel anidros - cadinho ou cápsula de porcelana PROCEDIMENTO: 1. Pesar o cadinho ou cápsula de porcelana, limpo e previamente calcinado em mufla a 550ºC/600ºC por 30 minutos, e resfriado em dessecador até temperatura ambiente. 2. Pesar de 2 a 3 g de amostra no cadinho ou cápsula 3. Levar a mufla e gradualmente aumentar a temperatura (550ºC/600ºC) até obtenção de cinzas claras (3 horas no mínimo) 4. Retirar a 250/300ºC, resfriar em dessecador até temperatura ambiente e pesar. Obs: Para calcinar, geralmente deixa-se por 5 horas. CÁLCULO: Cinzas ou matéria mineral % = ( A - B ) x 100 C ONDE: A = peso do cadinho ou cápsula + resíduo B = peso do cadinho ou cápsula C = peso da amostra em gramas OBSERVAÇÕES: 1. Nem sempre o resíduo obtido representa toda a substância inorgânica presente na amostra, pois alguns sais podem sofrer redução ou volatilização nessa faixa de temperatura. 2. Não se obtendo cinzas claras depois de decorrido o período mínimo de calcinação, recomenda-se a adição de 2 a 3 gotas de HNO3 concentrado ou água oxigenada 30 volumes, e retorno entre 550/600ºC por mais uma hora. Essa adição facilitará a oxigenação do carbono. 3. Opcionalmente ao item 3 (procedimento) poderá ser efetuada uma pré-queima em placa aquecedora e/ou bico de Bunsen, transferindo em seguida para mufla (550ºC/600ºC). 59
- 62. Capítulo 12 –atividades experimentais AULA EXPERIMENTAL 03 DETERMINAÇÃO DE CARBOIDRATOS (GLICÍDIOS) PELO MÉTODO VOLUMÉTRICO DE LANE-EYNON Princípio: O método Lane-Eynon, baseia-se na redução de um volume conhecido do reagente de cobre alcalino (Fehling) a óxido cuproso. O ponto final é indicado pelo azul de metileno. PROCEDIMENTO PARA GLICÍDIOS REDUTORES EM GLICOSE. PREPARO DA AMOSTRA: - Pesar 5 gr da amostra em béquer de 150 mL e dissolver com cerca de 50 mL de água destilada. - Transferir para balão volumétrico de 250 mL, lavando bem o béquer; - Adicionar 5 mL da solução de ferrocianeto de potássio 15% e 5 mL de acetato ou sulfato de zinco 30% - Agitar e completar o volume com água destilada e deixar sedimentar por 15 minutos. - Filtrar em papel filtro seco recebendo o filtrado em erlenmeyer seco. TITULAÇÃO: - Em erlenmeyer de 250 mL, pipetar 10 mL da solução de Fehling A e 10 mL de Fehling B e adicionar 40 mL de água destilada aquecendo até a ebulição. - Colocar a solução de amostra em uma bureta e titular, sem agitação, até desaparecimento da coloração azul; - Adicionar 1 a 2 gotas de azul de metileno 0,5% e continuar a titulação até que a coloração azul desapareça. A titulação não deve ultrapassar a 3 minutos CÁLCULO: Glicídios redutores em Glicose (%) = 100 x 250 x T VxP Onde: T= título da solução de Fehling em açúcar redutor V= Volume da amostra gasto na titulação em mL P= peso da amostra em gramas 100= percentagem 250= volume da solução PROCEDIMENTOPARA GLICÍDIOS NÃO REDUTORES EM GLICOSE: Preparo da amostra - Transferir 50 mL do filtrado para balão volumétrico de 100 mL. - Adicionar 2 mL de HCl concentrado e levar a banho-maria a 60 ºC por 60 min - Esfriar e neutralizar com solução de NaOH 40%, usando papel filtro de tornassol como indicador - Esfriar e completar o volume a 100 mL - Filtrar em papel filtro qualitativo para erlenmeyer seco Titulação: - Proceder como para glicídios redutores em glicose. CÁLCULO: Glicídios totais em glicose (%) = 100 x 500 x T (açúcar invertido) VxP Sacarose (%) [açúcar não redutos] = (% glicídios totais - % glicídios redutores) x 0,95 0,95 = fator de transformação de hexoses para sacarose 60
- 63. Capítulo 12 –atividades experimentais PROCEDIMENTO PARA DETERMINAÇÃO DE AMIDO: Preparo da amostra: - Pesar 5 g de amostra, adicionar 100 mL de água destilada e misturar. - Adicionar 10 mL de HCl concentrado e aquecer a ebulição por 30 min. - Esfriar e neutralizar com NaOH 40%, usando papel de tornassol como indicador - Transferir para balão volumétrico de 250 mL e adicionar 10 mL de ferrocianeto de potássio e 10 mL de acetato ou sulfato de Zinco 30%. - Agitar, esfriar e completar o volume do balão volumétrico com água destilada. - Filtrar em filtro qualitativo para erlenmeyer seco. Titulação: - Proceder como para glicídios redutores em glicose. c) Cálculo: % açúcares totais = 100 x 250 x T VxP Quando a amostra só contiver amido, multiplicar o resultado por 0,90, que é o fator de transformação da glicose em amido % de amido = % açúcares totais x 0,90 Se a amostra contém sacarose: % amido = (% açúcares totais – sacarose) x 0,90 Se a amostra contém sacarose e glicose % de amido = % açúcares totais – (sacarose + glicose) x 0,90 Glicídios redutores em lactose % = 100 x 250 x T x 1,39 VxP 61
- 64. Capítulo 12 –atividades experimentais ATIVIDADE EXPERIMENTAL 04 DETERMINAÇÃO DE GORDURAS TOTAIS PELO MÉTODO DE SOXHLET APLICAÇÃO: Produtos ou sub-produtos de origem animal e vegetal, rações e concentrados. PRINCÍPIO: Baseia-se na extração da fração gordurosa e demais substâncias solúveis através de arraste por solvente. MATERIAL E EQUIPAMENTO - balança analítica (precisão +/- 0,0001g) - estufa de secagem - dessecador com cloreto de cálcio ou silica gel anidros - balão de fundo chato ou copo Goldfisch - aparelho extrator tipo Soxhlet ou Goldfisch - papel de filtro qualitativo ou cartucho extrator de cerâmica ou celulose. - algodão hidrófilo desengordurado. REAGENTES - éter de petróleo / Éter etílico PROCEDIMENTOS 1. Pesar de 2 a 5g da amostra, transferir para cartucho extrator ou cartucho preparado com papel filtro. 2. Secar o cartucho com amostra a 105ºC +/- 1ºC durante 2 horas 3. Secar o balão ou copo em estufa a 105ºC por uma hora, esfriar em dessecador até a temperatura ambiente e pesar. 4. Introduzir o cartucho com a amostra no extrator. 5. Adicionar quantidade suficiente de solvente ao balão ou copo, conectando-o ao extrator. Ajustar o conjunto ao condensador. 6. Extrair por um período de, no mínimo, 4 horas a velocidade de condensação de 2 a 4 gotas por segundo. 7. Recuperar o solvente e completar a secagem do balão ou copo em estufa a 105ºC por 30 minutos. 8. Esfriar em dessecador até temperatura ambiente e pesar. 9. Repetir a operação de secagem até que a diferença entre as duas pesagens sucessivas não seja superior a 0,1% do peso da amostra. CÁLCULO Gorduras Totais % = (A - B) x 100 C ONDE: A = peso do balão ou copo + resíduo B = peso do balão ou copo C = peso da amostra em grama OBS: Conduzir sempre uma prova em branco, testando a qualidade do solvente utilizado. 62
- 65. Capítulo 12 –atividades experimentais ATIVIDADE EXPERIMENTAL 05 DETERMINAÇÃO DE GORDURAS TOTAIS PELO MÉTODO DE BLIGH-DYER Objetivo Apresentar um método bastante prático e versátil, porque: - Extrai todas as classes de lipídeos e não unicamente os neutros; - Os lipídeos são extraídos sem aquecimento e, portanto, podem ser utilizados para avaliar o grau de deterioração de um óleo ou gordura, o teor de carotenóides, de vitamina E, de esteróides e a composição em ácidos graxos; - Pode ser usado tanto em produtos absolutamente secos como nos que têm altos teores de água, como carnes e vegetais, pelo tipo de mistura de solventes, onde estão presentes solventes polares e apolares; - As determinações podem ser feitas utilizando apenas tubos de ensaio, não dependendo de nenhum equipamento específico e sofisticado, além de facilitar a análise de numerosas amostras simultaneamente. Procedimento - Pesar entre 2 e 5g para produtos com teores de gordura acima de 20% (leite integral em pó, extrato hidrossolúvel de soja, amendoim, sementes, etc.), e 3 e 3,5g para produtos com porcentagem menor que 20%. É essencial que as amostras estejam moídas. - Transferir as quantidades pesadas para os tubos ou provetas e adicionar exatamente 10 mL de clorofórmio, 20 mL de metanol e 8 mL de água destilada, tampando hermeticamente. Os volumes de solvente que foram adicionados (10, 20 e 8 mL) correspondem a uma relação em volume de 1:2:0,8 de clorofórmio: metanol:água. Nesta proporção, os três solventes coexistem em uma solução homogênea. Quando as amostras contêm água, acima de 10%, a relação dos solventes 1:2:0,8 deve ser feita considerando a água fornecida pela amostra. Para tanto, é necessário co- nhecer a porcentagem de água da amostra. - Agitar vigorosamente por 30 minutos. - Em seguida, adicionar exatamente 10 mL de clorofórmio e l0 mL da solução de sulfato de sódio 1,5%. - Tampar e agitar por mais 2 minutos. A adição de mais clorofórmio e mais água muda a proporção para 2:2:1,8, causando a separação total do clorofórmio que carrega os lipídeos (camada inferior), portanto todos os lipídeos da amostra ficam dissolvidos em 20 mL de clorofórmio. Deixar separar as camadas de forma natural ou centrifugar a 1.000 rpm por 2 minutos, para acelerar a separação. - Retirar entre 13 e 15 mL da camada inferior (clorofórmio) e colocá-los num tubo de 30 mL. - Adicionar aproximadamente 1 g de sulfato dc sódio anidro. - Tampar e agitar para remover os traços de água que invariavelmente são arrastados na pipetagem. - Filtrar rapidamente num funil pequeno, usando papel de filtro, onde a solução deve ficar límpida. - Medir exatamente 5 mL do filtrado e despejá-los num béquer de 50 mL, previamente pesado. - Colocar o béquer numa estufa a 100 ºC, até evaporar o solvente. - Resfriar em dessecador e pesar. Resultados e cálculos Gorduras totais (%) = (A-B) x C x 100 5XP ONDE: A = Peso do béquer + resíduo B = Peso do béquer P = Peso da amostra em gramas C = Volume de Clorofórmio adicionado 63
- 66. Capítulo 12 –atividades experimentais ATIVIDADE EXPERIMENTAL 06 DETERMINAÇÃO DE PROTEINA PELO MÉTODO KJELDAHL APLICAÇÃO: Amostras nitrogenadas de origem orgânica e inorgânica, com exceção de nitratos e nitritos. PRINCÍPIO: Baseia-se na transformação do nitrogênio da amostra em sulfato de amônio por digestão ácida, e em nitrogênio amoniacal por destilação em meio alcalino. MATERIAL: REAGENTES: Balança analítica (precisão ± 0,0001g); Ácido sulfúrico P.A. (d=1.84 g/l) [H2 SO4 ]; Bloco digestor Hidróxido de sódio P.A.; Destilador por arraste de vapor; Sulfato de cobre pentahidratado P.A. Bureta de 25 mL div. 1/20; Sulfato de sódio anidro P.A. ou sulfato de Tubo de digestão; potássio anidro P.A. [K 2 SO4 ]; Erlenmeyer de 250 mL; Vermelho de metila P.A.; Provetas de 10 mL. Ácido bórico P.A.[H3 BO3 ]; Carbornato de sódio P.A Álcool etílico P.A ; PROCEDIMENTOS: 1. Pesar 350 mg da amostra e transferir para frasco Kjeldhal ou tubo de digestão. 2. Adicionar aproximadamente 1g de mistura catalítica e 10 mL de ácido sulfúrico P.A. pela parede do frasco. 3. Iniciar a digestão até que a solução fique límpida, com temperatura baixa. Prosseguir, elevando até o máximo de 380ºC, evitando deixar pontos aderidos a parede do frasco. Continuar por mais 30 minutos, após completo clareamento da mistura. 4. Esfriar, juntar 10 a 20 mL de água destilada (dependendo da capacidade do frasco). Agitar até dissolução e esfriar. 5. Preparar um erlenmeyer com 60 mL de ácido bórico 2% e algumas gotas de indicador misto; 6. Transferir quantitativamente a amostra digerida para o tubo de destilação, lavando o frasco três vezes com 10 mL de água destilada cada vez (totalizando 30 mL); 7. Acrescentar cuidadosamente 10 mL de NaOH 10N. Destilar por a rraste, mantendo o terminal do condensador mergulhado na solução receptora até que toda a amônia seja liberada (coletar até completar 100 a 120 mL no erlenmeyer); 8. Retirar o erlenmeyer, lavar o terminal do condensador e titular com solução de ácido clorídrico 0,2 N (ou H2 SO4 0,2 N) 9. Conduzir uma prova em branco, testando a qualidade dos reagentes. CÁLCULOS: Proteína bruta (%) = (Va-Vb) x F x N x 6,25 x 0,014 x 100 P ONDE: Va = volume de HCl 0,2 N utilizado na titulação; Vb = volume de HCl 0,2 N consumido pela prova em branco F = fator de correção do HCl 0,2N N = normalidade 6,25 = fator de transformação do nitrogênio em proteína, considerando 16% nitrogênio 0,014 = miliequivalente grama do nitrogênio P = peso da amostra em g 64
- 67. Capítulo 12 –atividades experimentais ATIVIDADE EXPERIMENTAL 07 DETERMINAÇÃO DE FIBRA BRUTA EM ALIMENTOS APLICAÇÃO: Produtos e sub-produtos de origem vegetal, rações e concentrados. PRINCÍPIO: Baseia-se na determinação do resíduo orgânico insolúvel da amostra, após uma digestão ácida e outra alcalina. MATERIAL E EQUIPAMENTO: - balança analítica (precisão ± 0,0001g) - estufa de secagem - forno mufla - conjunto para determinação de fibra bruta - sistema de vácuo - dessecador com cloreto de cálcio ou sílica gel anidros - copo Berzelius de 600ml ou erlenmeyer de 500ml com junta esmerilhada - frasco kitassato - funil de Buchner +/- 10cm de diâmetro - cadinho de Gooch capacidade de 40/50ml ou cadinho de vidro sinterizado porosidade 1 (90 a 150 micras) - fibras de óxido de alumínio ou amianto purificado - tela de náilon ou poliéster ou aço inox (200 mesh) ou papel de filtro qualitativo REAGENTES: - ácido sulfúrico P.A. (d = 1,84 g/ml) - hidróxido de sódio P.A. - álcool etílico ou acetona P.A. - solução anti-espumante PROCEDIMENTO: 1. Pesar de 1 a 3g de amostra, conforme teor de fibra bruta estimado. Desengordurar e secar em estufa a 105ºC por uma hora. 2. Transferir o resíduo para béquer, erlenmeyer ou cadinho de vidro sintetizado (sistema automático). Adicionar 200ml de H2 SO4 1,25% (0,225 N). Digerir com refluxo por exatamente 30 minutos. 3. Filtrar quantitativamente a quente, sob vácuo em funil de Buchner provido de tela de náilon, aço inox ou cadinho de vidro sintetizado (sistema automático). Proceder lavagens sucessivas do resíduo com água fervente até completa neutralização. 4. Retornar o resíduo ao béquer ou erlenmeyer, lavando a tela com 200ml de NaOH 1,25% (0,313N) em ebulição. Adicionar algumas gotas de solução anti-espumante. Digerir com refluxo por exatamente 30 minutos. 5. Filtrar quantitativamente a quente sob vácuo em funil Buchner provido de tela de náilon ou poliéster, aço inox ou diretamente em cadinho de vidro sintetizado. 6. Transferir quantitativamente o resíduo com auxílio de água quente para cadinho de vidro sinterizado ou cadinho de Gooch contendo camada densa de fibras de óxido de alumínio ou amianto purificado. Lavar com aproximadamente 20ml de álcool etílico P.A. ou acetona P.A. e 20 ml de acetona P.A. ou éter etílico de petróleo P.A. 7. Colocar em estufa a 105ºC até peso constante (4 a 6 horas). Retirar, deixar em dessecador até temperatura ambiente e pesar. 65
- 68. Capítulo 12 –atividades experimentais 8. Incinerar em mufla a 550ºC por 2 horas ou a 600ºC por 1 hora. Retirar a temperatura de 250ºC/300ºC. Resfriar em dessecador até temperatura ambiente e pesar. CÁLCULO: Fibra bruta % = ( A - B ) x 100 C ONDE: A = peso do cadinho + resíduo B = peso do cadinho + cinzas C = peso da amostra OBSERVAÇÕES: 1. Em substituição a tela de náilon ou aço inox, poderá ser utilizada um tecido de linho com textura equivalente. 2. Poderão ser empregados como anti-espumantes: a. álcool n-amílico b. solução de silicone (1 g de silicone + 50ml de éter etílico + 50 ml de éter de petróleo ) estocar em refrigerador. 3. A camada de fibras de óxido de alumínio ou amianto no cadinho de Gooch deverá ter, após boa compactação, espessura suficiente para não permitir a passagem de partícula de resíduo. 4. Ao utilizar o cadinho de vidro sintetizado, adotar temperatura máxima de 500ºC e tempo mínimo de 3 horas. 5. O amianto deverá ser previamente calcinado, tratado com solução ácida e alcalina, conforme o ensaio e lavado cuidadosamente de maneira a eliminar todo o resíduo. Calcinar novamente. SOLUÇÕES REAGENTES E VOLUMÉTRICAS: a. Solução reagente de ácido sulfúrico 1,25% (0,255N) Medir 7,0ml de H2 SO4 P.A. (d=1,84g/ml) e transferir para balão volumétrico de 1000ml, contendo aproximadamente 500ml de água destilada. Esfriar e completar o volume. Padronizar esta solução com NaOH 0,2N e considerar adequada se estiver entre 0,252 N e 0,258N. b. Solução reagente de hidróxido de sódio 1,25% (0,313N) Pesar exatamente 12,5g de NaOH P.A. em becker, solubilizar e transferir quantitativamente para balão volumétrico de 1000ml, esfriar e completar o volume. Padronizar esta solução com H2 SO4 0,2N e considerar adequada se a normalidade estiver entre 0,310N e 0,316N. 66
- 69. Capítulo 12 –atividades experimentais ATIVIDADE EXPERIMENTAL 08 DETERMINAÇÃO DE ÁCIDO ASCÓRBICO PELO MÉTODO DE TILLMANS APLICAÇÃO: Método aplicável para determinação de ácido ascórbico em sucos de frutas. Não aplicável para sucos muito coloridos ou em presença de Fe ferroso, Sn estanoso, Cu cuproso, SO2 , sulfito ou tiosulfato, pois dão valores mais altos. PRINCÍPIO: Ácido ascórbico reduz a oxi-redução do indicador-corante 2,6 diclorofenol indofenol, para solução incolor. No ponto final, excesso de indicador-corante não reduzido é rosa “pink” em solução ácida. A solução é em meio ácido controlado para evitar auto oxidação do ácido ascórbico em pH alto. REAGENTES: Ácido oxálico pa. Acido ascórbico padrão 2,6 diclorofenol indofenol – sódico pa SOLUÇÕES: Solução de ácido oxálico 1% Pesar 1 grama de ácido oxálico pa e diluir com água deionizada até 100 mL Solução de ácido ascórbico padrão – 1 mg/mL Pesar com precisão 50 mg de ácido ascórbico padrão, que tenha sido estocado ao abrigo da luz. Transferir para balão volumétrico de 50 ml. Diluir ao volume com a solução de ácido oxálico 1%. Esta solução deve ser preparada na hora do uso. Solução padrão de 2,6 diclorofenol indofenol Pesar 50 mg de 2,6 diclorofenol indofenol, que foi estocado em dessecador com soda e dissolver com 50 ml de água deionizada em balão volumétrico de 200 ml. Agitar vigorosamente e quando o corante dissolver, diluir a 200 ml com água deionizada. Filtrar, se necessário, através de papel para um frasco fechado de cor âmbar. D eixar estocado ao abrigo da luz e no refrigerador. Para testar a solução ainda é valida, adicione 5 ml de uma solução contendo excesso de ácido ascórbico em 15 ml do reagente corante. Se a solução reduzida não ficar praticamente incolor, descarte e prepare nova solução. Padronização: Transferir em três vezes 2,0 mL da solução padrão de ácido ascórbico para diferentes frascos erlenmeyers de 250 mL contendo 50 mL de ácido oxálico a 1%. Titule rapidamente com a solução de 2,6 diclorofenol indofenol através de bureta de 50 mL, até uma leve mas distinta cor rósea persistente por 5 segundos. Cada titulação deve consumir cerca de 15 ml da solução de 2,6 diclorofenol indofenol, e as titulações devem coincidir entre 0,1 mL. Similarmente titule três brancos da mesma maneira usando água deionizada em lugar da solução de ácido ascórbico. Após diminuir, da solução de 2,6 diclorofenol indofenol gasta na titulação, a média da determinação dos brancos, calcular a concentração do 2,6 diclorofenol indofenol como mg de ácido ascórbico equivalente a 1,0 mL da solução do reagente. Padronize a solução de 2,6 diclorofenol indofenol diariamente com solução padrão de ácido ascórbico recentemente preparada. Cálculo do fator: F = mg de ácido ascórbico/mL solução 2,6 diclorofenol ndofenol = Va , Vc – MVb onde: Va = volume da solução de ácido ascórbico usada Vc = volume da solução de 2,6 diclorofenol indofenol usada na titulação do ácido ascórbico; MVb = média do volume da solução de 2,6 diclorofenol indofenol gasto na titulação do branco. 67
- 70. Capítulo 12 –atividades experimentais PROCEDIMENTO Pipetar um volume conveniente de amostra que contenha cerca de 2 mg de ácido ascórbico e adicionar a um erlenmeyer de 250 mL contendo 50 mL de solução ácido oxálico a 1%; Titular com solução de 2,6 diclorofenol indofenol até coloração rósea persistente por 15 segundos CÁLCULO E EXPRESSÃO DOS RESULTADOS Ácido ascórbico, mg/100 mL amostra = 100 x Vi x F , Va onde: Vi = volume da solução de 2,6 diclorofenol indofenol gasto na titulação da amostra; Va = Volume da amostra usada na titulação; F = Fator da solução de 2,6 diclorofenol indofenol, em mg ácido ascórbico/mL da solução 2,6 diclorofenol indofenol DETERMINAÇÃO DE VITAMINA C PELA TITULAÇÃO COM IODETO DE POTÁSSIO MATERIAL: Bequer de 250 mL, papel Filtro quantitativo, Frasco Erlenmeyer de 300 mL, pipetas de 1 e 10 mL, buretas de 25 mL. REAGENTES: Solução de ácido sulfúrico a 20%, v/v; Solução de iodeto de potássio a 10%, p/v Solução de amido a 1%, p/v Solução de iodato de potássio 0,1N (padrão primário) Iodato de potássio....................................................3,5668g Água até completar .................................................1.000 mL * Coloque 5g de iodato de potássio na estufa a 110 ºC, até peso constante. Pese 3,5668g para um litro de água (num balão volumétrico). (1 mL de iodato 0,1 N equivale a 8,806 mg de ácido ascórbico) Solução de iodato de potássio 0,01 N - Pipete 10 mL da solução de iodato de potássio 0,1 N e dilua até 100 mL, em balão volumétrico com água. (1mL de iodato 0,01 N equivale a 0,8806 mg de ácido ascórbico) PROCEDIMENTO Pese em um béquer de 250 mL uma quantidade da amostra, de tal forma que contenha ao redor de 5,0 mg de vitamina C. Adicione 10 mL da solução ácido sulfúrico, a 20%. Homogeneíze. Filtre. Receba o filtrado em um erlenmeyer de 300 mL, lavando o filtro com 10 mL da solução de ácido sulfúrico. Adicione 1 mL da solução de iodeto de potássio, 1 mL da solução de amido e agite. Titule com solução de iodato de potássio até coloração azul. (dependendo da quantidade de vitamina C contida na amostra, utilize a solução de iodato de potássio 0,1 N ou 0,01 N) CÁLCULO 100 x V x F = mg de vitamina C por cento p/p P Onde: V = volume de iodato de potássio F = 8,806 P = nº de gramas da amostra 68
- 71. Capítulo 12 –atividades experimentais ATIVIDADE EXPERIMENTAL 09 MEDIDA DE pH E ACIDEZ EM ALIMENTOS OBJETIVO Instruir o uso de um potenciômetro, para medida de pH em diferentes tipos de alimentos. PROCEDIMENTO pH MEL: Pesar 10g de mel e diluir com 75 ml de água destilada fervida recentemente e resfriada ou água deionizada. Aferir o pHmetro com solução tampão pH4, fazer a leitura da amostra. pH FARINHAS Pese 10 g da amostra em vidro de relógio. Transfira para um erlenmeyer de 250 ml, seco, com auxílio de 100 ml de água a 25ºC, recentemente fervida. Agite o conteúdo do frasco até que as partículas fiquem uniformemente suspensas e sem grumos. Continue agitando, ocasionalmente, por mais 30 minutos. Deixe em repouso por 10 minutos. Decante o líquido sobrenadante para um frasco seco e, imediatamente, determine o pH eletrometricamente. pH CARNE Pese 10g da amostra em vidro de relógio e transfira para erlenmeyer de 250mL seco, com auxílio de 100mL de água a 25ºC recentemente fervido. Agite o conteúdo do frasco até que as partículas fiquem uniformemente suspensas. Continue agitando, ocasionalmente, por mais 30minutos. Se não houver dissolução completa, deixe em repouso por 10 minutos. Decante o líquido sobrenadante para um frasco seco e imediatamente determine o pH eletrometricamente. NOTA: no caso de amostras líquidas determine o pH diretamente. INTERPRETAÇÃO: (ref. LANARA) pH de 5,8 a 6,2 - carne boa para consumo pH 6,4 - apenas para consumo imediato (limite crítico para consumo) pH acima de 6,4 - início de decomposição. pH QUEIJO Para queijos moles, pode-se encher o béquer pela metade e inserir os eletrodos. Os queijos duros devem ser finamente moídos e colocados num béquer sob pressão, até fazer uma massa compacta. Inserir os eletrodos nesta massa e tirar pelo menos três medidas em lugares diferentes da amostra, a fim de obter uma leitura média do pH. 69
- 72. Capítulo 12 –atividades experimentais ATIVIDADE EXPERIMENTAL 09 DETERMINAÇÃO DE ACIDEZ EM ALIMENTOS OBJETIVO Determinação da acidez em alimentos coloridos, através de uma técnica simples de titulação com uma base padronizada, utilizando o potenciômetro ou uma solução indicadora. PROCEDIMENTO Determinação de acidez em alimentos coloridos Encher a bureta com NaOH 0, 1N. Pesar uma massa conveniente de amostra em um béquer e adicionar 50 mL de água destilada. Em amostras de refrigerante, é necessário retirar o CO2 antes da titulação. Colocar os béqueres com a amostra sobre um agitador com a barra magnética, tomando o cuidado para a barra não bater nos eletrodos porque eles são de vidro e podem quebrar-se. Após a calibração dos eletrodos com tampões 7 e 4, colocá-los dentro do béquer com a amostra, medindo o pH inicial. Começar a titulação mais rapidamente até pH 6,0. Depois continuar mais devagar até pH 7,0. Daí em diante, adicionar 4 gotas de NaOH de cada vez, marcando o volume e o pH. Continuar a titulação até passar de pH 8,1, e por interpolação tirar o valor do volume de NaOH consumido no pH 8,1. Acidez em MEL PROCEDIMENTO: Pesar 10g de mel e diluir com 75 ml de água destilada fervida recentemente e resfriada ou água deionizada. Adicionar solução de hidróxido de sódio 0,1N até pH 8,3. Anotar o volume gasto. CÁLCULO: Acidez em meq / kg = V x f x 10 ONDE: V= ml de solução de NaOH 0,1 N gastos na titulação f= fator da solução de NaOH 0,1N Acidez não deve ser maior que 40 meq / kg Acidez em ácido tartárico (SUCO DE UVA, VINHO) PROCEDIMENTO: Transfira 10ml da amostra para um béquer de 400mL. Adicione 100mL de água. Titule com a solução de hidróxido de sódio 0,1N, ajustando com o pHmetro até pH 8,1. CÁLCULO: % = V x F x 0,7515 P Acidez em ácido ACÉTICO (VINAGRES, VINHOS) PROCEDIMENTO: Transfira com o auxílio de uma pipeta, 1mL da amostra para um erlenmeyer de 250mL. Adicione 20mL de água e 2mL de indicador de fenolftaleína. Titule com a solução de hidróxido de sódio 0,1N até coloração roxo-violeta. CÁLCULO: % = V x F x 0,6 70
- 73. Capítulo 12 –atividades experimentais Acidez em ácido láctico (LEITE, PRODUTOS DA FERMENTAÇÃO LÁCTICA, ETC) PROCEDIMENTO: Transfira com o auxílio de uma pipeta, 10mL da amostra para um erlenmeyer de 250mL. Adicione 100mL de água e 2mL de indicador de fenolftaleína (Se for leite não é necessária diluição com água). Titule com a solução de hidróxido de sódio 0,1N até coloração roxo-violeta. CÁLCULO: % = V x F x 0,9 P Acidez em ácido cítrico (A MAIORIA DOS SUCOS DE FRUTAS) PROCEDIMENTO: Transfira com o auxílio de uma pipeta, 10mL da amostra para um erlenmeyer de 250mL. Adicione 100mL de água e 2mL de indicador de fenolftaleína. Titule com a solução de hidróxido de sódio 0,1N até coloração roxo-violeta. (Se for amostra colorida utilizar pH-metro e titular até ph 8,1). Anotar o volume gasto. CÁLCULO: % = V x F x 0,64 P onde: V = nº de mL de solução de NaOH 0,1N gasto na titulação F = fator de correção do NaOH 0,1N P = peso ou volume da amostra 71
- 74. Capítulo 12 –atividades experimentais ATIVIDADE EXPERIMENTAL 10 DETERMINAÇÃO DE CLORETOS SOLÚVEIS EM ALIMENTOS APLICAÇÃO: Produtos ou subprodutos de origem animal, vegetal, mineral, rações e concentrados. PRINCÍPIO: Fundamenta-se na precipitação de cloretos sob a forma de cloreto de prata, que entre pH 7 e 9 na presença de cromato de potássio como indicador, produz um precipitado vermelho tijolo. MATERIAL E EQUIPAMENTOS: REAGENTES: - Balança analítica (precisão +/- 0,00001 g); - Nitrato de prata pa; - Forno mufla; - Cromato de potássio pa; - Chapa aquecedora; - Ácido nítrico pa; - Erlenmeyer de 250 ou 300 mL; - Carbonato de cálcio pa; - Papel de filtro qualitativo; - Cloreto de sódio pa; - Balão volumétrico de 100 Ml; - Pipeta volumétrica de 50 ml; - Bureta de 25 ml divisão 1/10; - Cadinho ou cápsula de porcelana PROCEDIMENTO: 1. Pesar 5 g da amostra em cápsula de porcelana ou cadinho e levar a mufla a 500 ºC por 2 horas. Retirar e esfriar a temperatura ambiente. 2. Solubilizar o resíduo com HNO3 2% quente. Transferir quantitativamente para balão volumétrico de 100 mL através de papel filtro qualitativo, lavando 2 a 3 vezes com HNO3 2% quente. Completar o volume com água destilada e homogeneizar. 3. Retirar alíquota de 50 ml para erlenmeyer de 250 ou 300 ml e neutralizar com carbonato de cálcio pa utilizando papel tornassol como indicador. Adicionar um excesso de +/- 0,5 g de carbonato de cálcio. 4. Aquecer em chapa aquecedora até ebulição, mantendo por 2 ou 3 minutos até desprendimento de todo CO2 formado. Esfriar. 5. Adicionar 2 a 3 gotas de dicromato de potássio 5% e titular com nitrato de prata 0,05 N até viragem para cor vermelho tijolo clara. CÁLCULOS: Cloretos (%)= V x N x F x S x 0,0355 x 100 PxA NaCl (%) = V x N x F x S x 0,0585 x 100 PxA Na (%) = NaCl (%) x 0,3934 ONDE: V = volume de nitrato de prata 0,05N gasto na titulação N = normalidade F = fator de correção do nitrato de prata 0,05N S = volume da solução estoque P = Peso original da amostra em grama A = volume da alíquota utilizada 72
- 75. Capítulo 12 –atividades experimentais PROCEDIMENTO PARA LÍQUIDOS (SALMOURAS): 1. Medir com bureta volumétrica 5 ml da amostra. 2. Transferir quantitativamente para balão volumétrico de 100 ml. Completar o volume com água destilada e homogeneizar, deixando em repouso por 30 minutos. Filtrar em papel filtro qualitativo, se necessário. 3. Retirar alíquota de 50 ml para erlenmeyer de 250 ml. 4. Adicionar 2 a 3 gotas de cromato de potássio 5%. Verificar o pH (deve estar entre 7 e 10) 5. Titular com nitrato de prata 0,1 N até viragem para cor vermelho tijolo clara. CÁLCULOS: NaCl % = V x N x F x 0,0585 x 100 A ONDE: V = volume de nitrato de prata gasto na titulação N = normalidade da solução de nitrato de prata F = fator de correção do nitrato de prata A = volume da amostra utilizada na titulação PROCEDIMENTO PARA SAL DE COZINHA Procedimento – Colocar em erlenmeyer cerca de 0,1300 g de NaCl seco em estufa, adicionar 25 mL de água destilada ou deionizada, 1,0 mL de K2 CrO 4 5% (preparado na hora), verificar o pH (o pH deve estar entre 7,0 a 10) e titular com AgNO3 0,1 mol/L, até observação na viragem da cor da solução. Cálculo: % NaCl = V x Fc x 584,5 P % Na = % NaCl x 0,3934 V = nº de ml de solução de nitrato de prata gastos na titulação Fc = fator de correção do nitrato de prata P = peso da amostra 73
- 76. Capítulo 12 –atividades experimentais ATVIDADE EXPERIMENTAL 11 DETERMINAÇÃO DE CÁLCIO APLICAÇÃO: Produtos e subprodutos de origem animal, mineral, rações e concentrados. PRINCÍPIO: Fundamenta-se na titulação complexiométrica de sais de cálcio por uma solução de sal sódico de EDTA em presença de indicador MATERIAL Pipetas de 5 e 20 ml, provetas de 20 e 100 ml, balão volumétrico de 100 ml, frasco Erlenmeyer de 250 ml, bureta de 25 ml. REAGENTES Ácido clorídrico (1 + 1); Ácido nítrico; Solução de trietanolamina a 30%, Solução de hidróxido de sódio 0,5 N, Pastilha indicador-tampão (Merck), constituída de um indicador misto, que proporciona uma viragem muito pronunciada de vermelho-violáceo para verde. PROCEDIMENTO Em um bequer de 250 mL, dissolva as cinzas obtidas na atividade experimental 02 (determinação de cinzas), com ácido clorídrico (1+1), 2 gotas de ácido nítrico e 20 ml de água; Cobrir o bequer com vidro de relógio e aquecer brandamente em capela . Diluir em pequenas porções de água e filtrar, utilizando papel filtro qualitativo, recebendo o filtrado em balão volumétrico de 100 ml. Lavar o bequer e o filtro com água destilada e complete o volume; Transfira, com auxílio de uma pipeta volumétrica, 20 ml da solução para um erlenmeyer de 250 ml; Adicione 50 ml de água, 20 ml de trietanolamina a 30% e solução de NaOH 0,5M até atingir pH 12; Adicione uma pastilha indicador-tampão. Titule com solução de EDTA 0,1 M ou 0,05M até que a coloração da solução passe de vermelho- violáceo a verde. CÁLCULO Vx f x 0,4 = cálcio por cento p/p P V = nº de ml da solução de EDTA 0,1 M gasto na titulação f = fator da solução de EDTA 0,1 M P = nº de g da amostra usado na titulação. Solução de EDTA 0,1 M EDTA (sal dissódico do ácido etilenodiamino tetracético) C10 H14 N2 08 2H2 0..........................37,21g Água até completar ...............................................................................................................1.000 ml Titulação - Pese exatamente cerca de 0,2 g de carbonato de cálcio anidro e transfira para um frasco Erlenmeyer de 250 ml, com auxílio de 50 ml de água. Adicione ácido clorídrico (1+1), cuidadosamente, até dissolver todo o carbonato. Neutralize com hidróxido de amônio (1+1). Adicione 20 ml de solução de trietanolamina a 30%, 10 ml de solução de hidróxido de sódio 0,5 M e 1 pastilha indicador-tampão. Adicione às gotas, com auxílio de uma bureta, a solução de EDTA 0,1 M até que a coloração da solução passe de vermelho-violáceo a verde (1 ml de solução de EDTA 0,1 M corresponde a 0,004g Ca). f = P x 10 onde: P = g de carbonato de cálcio usado na titulação V x 0,1 V = mL de EDTA gastos na titulação OBS.: Armazenar em frasco de polietileno 74
- 77. Capítulo 12 –atividades experimentais ATIVIDADE EXPERIMENTAL 12 DETERMINAÇÃO DE ANTOCIANINA TOTAL PELO MÉTODO pH – DIFERENCIAL Princípio: Pigmentos como antocianinas suportam transformações estruturais reversíveis com uma mudança de pH refletindo em diferenças no espectro de absorbância. A forma colorida oxonium predomina em pH 1.0 e a forma hemiacetal sem cor em pH 4.5. O método pH-diferencial se baseia nesta reação, e permite a medição exata e rápida do total de antocianinas, mesmo na presença de pigmentos degradados polimerizados e outros componentes interferentes. Materiais Cloreto de Potássio, 0,025 M, tampão pH 1,0 Misture 1.86 g KCl e 980 ml de água destilada em um bequer. Meça o pH e ajuste para 1,0 com HCl concentrado. Transfira para um balão volumétrico de 1000ml e completar com água destilada. Acetato de Sódio, 0,04M, Tampão pH 4,5 Misturar 54,43 g CH3CO2Na.3H2O em 960 mL água destilada em um béquer. Medir o pH e ajustar para 4,5 com HCl concentrado. Transferir para um balão volumétrico de 1000 mL e completar com água destilada. Estas soluções podem ser estocadas por algum tempo, mas o pH deve ser conferido e ajustado sempre que forem usadas. Procedimento 1. Ligar o espectrofotômetro. Deixar em aquecimento pelo menos 30 min antes do uso. 2. Determinar o fator da diluição apropriado para a amostra, diluindo-a no tampão pH 1,0, até a absorbância da amostra no λvis-max (520nm) estar dentro da extensão linear do espectrofotômetro (i.e., para a maioria das espectrofotômetros a absorbância deve ser menor que 1,2) . Dividir o volume final da amostra pelo volume inicial para obter o fator de diluição (DF). 3. Zerar o espectrofotômetro com água destilada nos comprimentos de ondas usados [λvis-max (520nm) e 700 nm). 4. Preparar duas diluições da amostra, um com tampão pH 1,0, e a outra com tampão pH 4,5, diluindo cada um pela diluição previamente determinada do fator (2). 5. As diluições devem ser deixadas em repouso por 15 min. 6. Medir a absorbância de cada diluição no λvis-max (520nm) e em 700 nm , contra um branco de água destilada. Todas as medições devem ser feitas entre 15 min e 1 hr depois da preparação da amostra, pois permanecendo por mais tempo, tende aumentar as leituras. As amostras para serem medidas devem estar claras e sem nenhum escurecimento ou sedimentos; 7. Calcule a absorbância da amostra diluída (A) como segue: A = ( A520 – A700 )pH 1,0 – (A520 – A700 )pH 4,5 8. Calcule a concentração do pigmento antocianina monomérica na amostra original usando a seguinte fórmula: Antocianina Monomérica (mg/Litro) = (A x MW x DF x 1000) / (ex 1) Onde MW = peso molecular da antocianina predominante na amostra ε = absorptividade molar da antocianina predominante na amostra DF = fator de diluição NOTA: Se o e do pigmento principal não está disponível, ou se a composição da amostra é desconhecida, calcula-se o conteúdo do pigmento como cyanidin - 3 - Glucoside, onde MW = 449,2 e ε = 26.900. 75
- 78. Capítulo 12 –atividades experimentais INDICES DE DEGRADAÇÃO DE PIGMENTOS ANTOCIANICOS Pricípio: índices por degradação antocianinas de um extrato aquoso, suco, ou vinho pode ser obtido pela leitura de absorbância de uma amostra tratada com bisulfito de sódio. Pigmento antocianina combinada com bisulfito forma um ácido sulfônico sem cor. Complexos polimerizados antocianina-tanino coloridos são resistentes ao branqueamento pelo bisulfito. A absorbância em 420 nm da amostra tratada com bisulfito serve como índice para cor. Densidade de cor é definida como a soma de absorbâncias no λvis-max e em 420 nm. A razão entre cor polimerizada e a densidade de cor é usada para determinar a percentagem da cor que é decorrente do material polimerizado. A razão entre antocianina monomérica e antocianina total pode ser usado como índice de degradação Materiais Solução do Bisulfito Dissolver 1 g de metabissulfito de potássio em 5 ml de água destilada. Este reagente deve ser preparado o mesmo dia como as leituras; De outra maneira, desenvolve uma cor amarela que vai contribuir para as leituras absorbância e interfere na quantificação. Cloreto de potássio, 0,025 M, tampão pH 1,0 Misture 1.86 g KCl e 980 ml de água destilada em um bequer. Meça o pH e ajuste para 1,0 com HCl concentrado. Transfira para um balão volumétrico de 1000ml e completar com água destilada. Esta solução pode ser estocada por algum tempo, mas o pH deve ser conferido e ajustado sempre que for usada. Procedimento 1. Ligar o espectrofotômetro e deixar em aquecimento po 30 min antes das leituras. 2. Determinar o fator de diluição apropriada para a amostra, diluindo-a com pH 1,0 até a absorbância da amostra no λvis-max estar dentro da extensão linear do espectrofotômetro. 3. Zerar o espectrofotômetro com água destilada em todos comprimentos de ondas que vão ser usadas (420, 520, 700 nm). 4. Diluir a amostra com água destilada usando o fator de diluição (passo 2). Transferir 2,8 ml da amostra diluída para cada um das duas cubetas. Adicione 0,2 ml de solução bisulfito para um e 0,2 ml de água destilada para o outro. Deixe em repouso por 15 min. É crítico que o pH não seja ajustado para condições altamente acida (e.x, pH 1) mas estar na faixa de pH típico de suco de fruta e vinhos, ou mais alto (e.x. , pH 3). Condição altamente acida vai reverter a reação da adição do bisulfito e tornar inválida a medição. 5. Medir a absorbância de ambas amostras em 420, 520, e 700 nm , usando como branco, água destilada. 6. Calcule a densidade de cor da amostra controle (tratada com água) como segue: Densidade de cor = [ ( A420 nm – A700nm ) + ( A520 – A700 nm ) ] x DF 7. Calcule a cor polimérica da amostra branqueada com bisulfito como segue: Cor Polimérica = [( A420 nm – A 700 nm ) + ( A520 – A700 nm )] x DF 8. Calcule o percentual de cor polimérica usando a fórmula: Cor polimérica (%) = (Cor polimérica / Densidade de cor) x 100 76
- 79. Capítulo 12 –atividades experimentais ATVIDADE EXPERIMENTAL 13 DETERMINAÇÃO DE CLOROFILA Objetivos Avaliar métodos de extração de clorofila em amostras vegetais, e determinar o conteúdo de clorofila a e b. Princípios A espectrofotometria pode ser usada para identificar os pigmentos, via seu espectro de absorbância, e determinar sua concentração através de medições de absorbância. Materiais e Metodos Acetona 80% Funil e filtro quantitativo Balão volumétrico Pipetas volumetricas e graduadas Espectrofotômetro Amostras de vegetais crus e processados Procedimento 1 – Pese 35 g da amostra. Macere e homogeneize o material usando 100 ml de acetona 80 %. Faça isto em capela com a exaustão ligada. Filtre o homogeneizado através de um funil de papel. Lave o filtro com acetona 80%, para obter um extrato claro. O extrato filtrado deve ser elevado a 250 mL em um balão volumétrico com acetona 80% 2 – Em um balão de 100 mL colocar 1,5ml de acetona 80% e completar com o extrato filtrado; 3 – Em um outro balão volumétrico de 100 mL colocar 1,5 ml de ácido oxálico saturado em acetona 80% e completar o volume com o extrato filtrado. Este procedimento é para avaliar a conversão de clorofila pra feofitina. 2 – Tampar pos balões e deixar em repouso ao abrigo da luz por 3 horas; 3 – Usando o espectrofotômetro e acetona 80 % e acetona 80% mais ácido oxálico como branco, achar a absorbância do extrato preparado anteriormente em 649 nm e 665 nm. Se precisar fazer a diluições. Cálculo: Chl a (ìg/ml) = ( 11,63) ( A ) – ( 2,39) ( A649 ) 665 Chl b (ìg/ml) = ( 20,11) ( A ) – ( 5,18) ( A665 ) 649 Total Chl (ìg/ml) = ( 6,45) ( A ) + ( 17,72) ( A649 ) 665 77