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U�IVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS DEPARTAME�TO DE CIÊ�CIAS DOS ALIME�TOS BROMATOLOGIA (GCA-137) AULAS TEÓRICAS PROF. EDUARDO VALÉRIO DE BARROS VILAS BOAS LAVRAS - MG 2010 2 SUMÁRIO Página 1 INTRODUÇÃO.....................................................................................................................................1 2 QUALIDADE........................................................................................................................................4 3 COMPOSIÇÃO QUÍMICA E VALOR NUTRITIVO.........................................................................13 3.1ÁGUA.................................................................................................................................................13 3.2 CARBOIDRATOS.............................................................................................................................19 3.3 LIPÍDEOS..........................................................................................................................................33 3.4 PROTEÍNAS......................................................................................................................................46 3.5 MINERAIS........................................................................................................................................59 3.6 VITAMINAS.....................................................................................................................................67 LITERATURA CONSULTADA E RECOMENDADA.........................................................................78 1 1 I�TRODUÇÃO A palavra “Bromatologia” é originária do grego Broma = alimento e Logos = ciência, sendo portanto entendida como a “Ciência dos Alimentos”. A Bromatologia estuda os alimentos sob diferentes perspectivas, a saber: • composição química dos alimentos; • função destes compostos no organismo; • promoção de normas e legislações que visam garantir a qualidade dos diferentes alimentos comercializados, buscando salvaguardar a saúde do consumidor. Desde os primórdios das civilizações até os tempos atuais, a expectativa com relação aos alimentos sofreu uma série de modificações. Os alimentos que eram utilizados, a princípio, fundamentalmente para sobrevivência, em função de sua composição nutricional, são consumidos hoje de acordo com um amplo conceito de qualidade, além da possível conveniência no momento de seu preparo e/ou consumo e seu valor econômico. Atualmente, o homem tem se deparado com dois grandes problemas: a aumento populacional, com conseqüente incremento na demanda por alimentos e a redução de áreas agricultáveis, em função da expansão das áreas urbanas. Mas o que fazer diante dessa situação? O controle da natalidade, ou mesmo o planejamento familiar, o aumento da produção por unidade de área e a minimização de perdas, com o melhor aproveitamento dos alimentos, vislumbram-se como alternativas viáveis. A pesquisa tem investido com sucesso no melhoramento genético de variedades de espécies vegetais e raças animais mais adaptadas a determinadas condições e mais produtivas. Tem também desenvolvido técnicas, das mais simples às mais sofisticadas, que estendem a vida-de-prateleira de diferentes produtos, salvaguardando seus atributos de qualidade, no seu sentido mais amplo. Ainda assim, as perdas de produtos agropecuários, principalmente em países subdesenvolvidos e emergentes, chega a superar a casa dos 50%, em alguns casos. Tamanha perda se reflete numa população desnutrida, com sintomas aparentes de deficiências calórico-protéica, vitamínica e mineral, cada vez mais carente e miserável. Tal retrato é também um reflexo da falta de conhecimentos com relação aos alimentos e seus nutrientes por parte da população e falta de apoio técnico nutricional, o que acaba levando-a a uma alimentação desbalanceada e desequilibrada. A desnutrição pode ainda se dissumular por trás da obesidade, outro problema gerado por uma alimentação desregrada, que normalmente se associa com altos níveis de colesterol no sangue e problemas cardíacos. 2 Os alimentos são produtos de origem vegetal e animal que compõe a dieta do dia-a-dia; podem ser consumidos "in natura" ou na forma processada. Os alimentos constituem-se no principal veículo para aquisição de nutrientes. Sua composição varia em função de espécies, variedades, raças, órgãos e até mesmo entre tecidos e células vizinhas. O processamento pode influenciar substancialmente o valor nutricional dos diferentes alimentos. Os nutrientes constituem-se nos diversos compostos encontrados nos alimentos. São fundamentais à sobrevivência dos seres vivos. Podem ainda ser encontrados em fertilizantes e no solo, d'onde são extraídos e utilizados para o crescimento e desenvolvimento dos vegetais. Os vegetais assumem uma posição de destaque na síntese e transformação de nutrientes e na produção de alimentos uma vez que, absorvem os minerais a partir do solo e através de sua capacidade fotossintética, são hábeis em fixar o CO2 atmosférico, transformar energia do sol em energia química, armazenando-a, a princípio na forma de glucose. Esta glucose serve, então, como ponto de partida para a síntese de todos os compostos orgânicos encontrados na natureza, como os demais carboidratos, ácidos graxos que irão constituir as gorduras, aminoácidos que irão se polimerizar dando origem às proteínas, vitaminas, fenólicos, etc. Esses vegetais servem então como alimento e fonte de nutrientes diretamente ou indiretamente, quando são utilizados na alimentação animal, transformados em carne que é, posteriormente, utilizada na alimentação. Os nutrientes são agrupados em diferentes categorias, de acordo com a natureza das funções que desempenham no organismo. Os carboidratos e gorduras são chamados de nutrientes energéticos, por serem facilmente metabolizáveis. As proteínas são consideradas nutrientes plásticos devido à sua importância na formação e regeneração dos tecidos. As vitaminas, por serem fundamentais no equilíbrio do metabolismo são tidas como nutrientes reguladores. Já os minerais são considerados, ao mesmo tempo, como nutrientes plásticos, uma vez que constituem o esqueleto animal e reguladores do metabolismo. A água, o veículo das reações endocelulares, é essencial à alimentação diária, seja para saciar a sede, diretamente, seja indiretamente na forma de alimentos líqüidos e sólidos. Todos os nutrientes mencionados são imprescindíveis ao metabolismo. Boa parte deles é sintetizado pelo próprio organismo. Entretanto, aqueles que não são sintetizados pelo organismo e que devem ser adquiridos através da alimentação são considerados como essenciais, a exemplo das vitaminas, minerais, alguns aminoácidos e ácidos graxos. A bromatologia é importante do ponto de vista agronômico/zootécnico visto que subsidia profissionais que trabalham em diferentes áreas, tais como: • balanceamento de rações - fundamental o conhecimento da composição química e função destes compostos no organismo para um adequado balanceamento dietético; 3 • conservação de alimentos diversos – relacionada diretamente com sua composição, sendo que o teor de água dos alimentos assume um papel de destaque na sua conservação. • melhoramento genético – a obtenção de produtos melhorados geneticamente com maiores ou menores teores de componentes específicos (animais com menor teor de gordura na carcaça, soja com maior teor de proteína ou óleo, etc) depende do apoio da Bromatologia. Logo, o objetivo do presente texto é o de caracterizar a qualidade dos alimentos, com ênfase ao seu valor nutricional, estudando sua composição química, bem como a função destes compostos no organismo. 4 2 QUALIDADE O sucesso do setor agrícola depende, sobremaneira, da geração de produtos de qualidade. A qualidade envolve diferentes aspectos que podem assumir distintos níveis de importância entre o mercado produtor e consumidor e dentro de diferentes segmentos de cada mercado. Normalmente, a qualidade é vislumbrada a partir de aspectos sensoriais, como a aparência, o flavor e a textura, aspectos de segurança, aspectos nutricionais, conveniência e preço. O consumo de produtos vegetais integrais e frescos tem sido estimulado cada vez mais visto que existe uma associação direta entre o consumo de produtos de origem animal e vegetais processados e aumento na incidência de problemas cardiovasculares. Os vegetais integrais se destacam por não veicularem colesterol, por apresentarem, como no caso de frutas e hortaliças, baixos teores de óleos, óleos estes ricos em ácidos graxos insaturados, e como fontes insuperáveis de fibras, além de possuírem um excelente balanço entre vitaminas e minerais. O FDA (Food and drug administration), preocupado com a saúde da população tem investido maciçamente, nos últimos anos, na campanha “five a day” que prega o consumo diário de pelo menos 5 porções de frutas e hortaliças, não se abrindo mão do consumo de pão e cereais, bem como do consumo moderado de produtos de origem animal. Os vegetais se caracterizam, após a colheita, por manterem seu estado vivo. Enquanto ligados à planta mãe, vivem as suas expensas, acumulando fotossintatos. Após serem destacados, continuam respirando, queimando os substratos acumulados. Quanto maior a taxa respiratória, menor a vida pós- colheita. Os vegetais estão sujeitos, na pós-colheita, a uma série de modificações que afetam diretamente sua qualidade. Mudanças na aparência, sabor, aroma e textura, bem como na própria segurança, podem ser observadas durante o seu armazenamento, podendo tais mudanças serem desejáveis, ou não. Em função de seu potencial de armazenamento, geralmente associado à taxa de mundanças que ocorrem na pós-colheita, os vegetais podem ser classificados em perecíveis e duráveis. Os alimentos, veículos de nutrientes para o corpo humano, devem reunir atributos que satisfaçam a exigência do consumidor. A coordenada e harmonica reuniao desses atributos caracteriza a qualidade dos alimentos. A qualidade constitui-se num conceito abrangente que envolve atributos como aparência, sabor, aroma, textura, valor nutritivo, seguranca e conveniência do produto. O comprometimento de qualquer um desses atributos afeta diretamente a qualidade e, conseqüentemente, o valor comercial do alimento. A qualidade deve ser entendida como um conceito subjetivo que pode variar de acordo com o mercado consumidor e suas expectativas e exigências. 5 2.1 Aparência Embora todos os atributos sejam relevantes do ponto de vista da qualidade, normalmente, a aparência constitui-se no primeiro atributo avaliado pelo consumidor no momento da aquisição de um alimento. Um produto reprovado pela avaliação visual do consumidor, geralmente, não passa por qualquer outro tipo de avaliação, sendo, de imediato, rejeitado. A aparência é um atributo sensorial que sensibiliza a visão do consumidor. O tamanho, a forma, a colaração, o brilho, a presença ou ausencia de defeitos constituem-se em quesitos básicos na avaliação da aparência de um alimento. 2.1.1 Tamanho Atualmente, o tamanho do alimento tem sido um fator decisivo no momento da aquisição de um produto alimentício. Com a redução do numero de pessoas por familia e uma valorização da independencia que leva a opção por se morar sozinho, o consumidor tem preterido alimentos ou unidades de comercialização muito grandes ou pesados por produtos menores, mais adequados a suas exigências imediatas. A aquisição de produtos alimentícios muito grandes ou unidades de comercialização com alto volume consumivel, normalmente, leva ao desperdicio. Tal desperdicio vem de encontro com a concepção ecologica, tao valorizada, alem de pesar no bolso do consumidor. O superdimensionamento do produto vegetal final buscado exaustivamente em trabalhos de melhoramento genetico vem sendo substituido pela obtenção de produtos com o tamanho ideal, do ponto de vista do mercado consumidor. Produtos acondicionados em pequenas embalagens polimericas ou conteineres tem abarcado uma grande fatia do mercado consumidor, tanto pela conveniência e comodidade, quanto pela economia. 2.1.2 Forma O formato do alimento, uma característica genética manipulável pelo processamento após a colheita, desempenha seu papel no valor de comercializaçao dos mesmos. O consumidor tende a associar, em sua mente, formas especificas a produtos especificos. Se o produto colocado no mercado não satisfaz a essa expectativa do consumidor, há uma grande probabilidade deste produto ser rejeitado. Não obstante, a inovação no campo de alimentos in natura ou processados com novos formatos, aliada a um bom trabalho de marketing, tem um grande potencial de exploração. 6 2.1.3 Coloração A cor representa, normalmente, o mais importante determinante da aparência em vegetais, frescos ou processados. De uma forma simples, a cor é o que nós vemos quando olhamos para um vegetal. É uma caracaterística da luz que sensibiliza a retina do olho do observador humano. Luz é energia radiante na faixa visual do espectro eletromagnético que ocorre dentro dos limites de 700 a 400 nm. A reflexão de diferentes comprimentos de onda resulta em diferentes sensações de cor (400 a 500 nm – azul; 550 a 600 nm – amarelo; 600 a 700 nm – vermelho). Se existe igual reflexão de todos os comprimentos de onda a sensação é branca e contrariamente, se existe igual absorção de todos comprimentos de onda a sensação é preta. A absorção e reflexão diferencial de todos os comprimentos de onda resulta na sensação de cor. O grau ao qual a retina do olho é estimulada será dependente não apenas da luz disponível mas também da natureza da superfície reflectiva. Logo, uma maior distinção deve ser reconhecida na diferença entre a aparência brilhante ou fosca de um objeto. Se a luz é refletida de uma superfície lisa, então a aparência é de brilho. Por outro lado, se a superfície é irregular, ela irá refletir a luz em diferentes ângulos, e a aparência do objeto será fosca. Tal distinção pode ser importante em produtos vegetais visto que um certo lustre é uma vantagem em alguns produtos, como morangos frescos. Em outros, contudo, pode ser uma desvantagem, como em cenouras enlatadas. Os pigmentos vegetais, com destaque para as clorofilas, carotenóides e antocianinas, desempenham um papel fundamental na coloração dos vegetais. A coloração se associa diretamente com o frescor e grau de maturação, no caso de frutas e hortalicas in natura. A mudanca na coloração e uma das características mais flagrantes durante o amadurecimento de frutos e senescência de hortalicas. Genericamente, os frutos quando imaturos apresentam uma coloração esverdeada que vai cedendo lugar a outras cores (amarelo, vermelho, azul, violeta) com o amadurecimento. As hortalicas folhosas mantêm sua condição comercializável, normalmente, enquanto mantêm sua tradicional coloração verde. A medida que a hortaliça perde o frescor, ela senesce, tendendo a amarelecer. O escurecimento da alguns vegetais, normalmente catalizado por polifenoloxidases, ocorre em resposta ao armazenamento inadequado ou a um processamento impróprio. Os tecidos vegetais armazenam quantidades apreciáveis de substâncias oxidáveis, como os fenólicos e enzimas oxidativas, em compartimentos separados, que podem ser colocados em contato em função de um desconhecimento no momento do armazenamento e processamento. Indubitavelmente, a coloração impõe a presença de um produto no mercado, por ser um indicativo de seu frescor, ou de sua qualidade, em termos de outros atributos, bem como pela própria 7 tradição do mercado. Variedades de milho branco, com proteína de alta qualidade, encontram barreiras para penetração no mercado face ao tradicional mercado do milho amarelo. Frutos esverdeados são indicativos de frutos insipidos, muito ácidos e/ou pouco doces. Folhosas e forrageiras amarelas trazem a impressào de produtos fibrosos, velhos e inaptos para o consumo. Frutos e hortalicas minimamente processados (pre-cortados) escurecidos sugerem produtos com prazo de validade vencido, inadequados para a comercialização. 2.1.4 Brilho O brilho de muitos vegetais, imposto pela presença de ceras, destaca a coloração original do produto, bem como eleva o seu valor comercial. A camada cerosa que recobre a superficie de uma gama de vegetais e uma barreira natural contra perdas transpiracionais e osmoticas. O brilho dos vegetais pode ser incrementado pela aplicação exógena de ceras, naturais e artificiais. Tal procedimento e utilizado para elevar a aparência do produto, bem como para estender sua vida-de- prateleira, uma vez que as ceras diminuem as perdas hidricas do vegetal, evitando ou pelo menos minimizando seu murchamento ou enrugamento. O enceramento de citros, macas e mangas e um artificio utilizado para melhorar seu valor comercial. 2.1.5 Defeitos A variação é um fator inerente na produção de produtos agrícolas. Devido a variação, algumas porções do total de cada produto a ser colhido desviarão daquilo que é considerado ótimo para um ou mais componentes de qualidade. Produtos nesta condição apresentam defeitos de qualidade. A presença de defeitos em vegetais, como arranhões, machucaduras, desuniformidade de cor, tamanho e forma e corpos estranhos compromete sua qualidade e, logo, seu valor. Desta forma, o estabelecimento de padroes condizentes a determinados nichos de mercado de produtos alimentícios de origem vegetal e um passo fundamental na obtenção de alimentos de alta qualidade. 2.2 Flavor O flavor é uma das mais importantes propriedades dos vegetais do ponto de vista alimentício. É determinado pela estimulação da sensibilidade do consumidor ao aroma e sabor. 8 O sabor é marcado por quatro sensações básicas: doce, azedo, amargo e salgado, enquanto o aroma é ditado por milhares de compostos voláteis liberados pelos vegetais em diferentes estádios de seu ciclo vital. Espécies e variedades distintas de vegetais produzem diferentes espectros de voláteis que lhes conferem o aroma e flavor intrinsicamente peculiares. Os açúcares conferem o sabor doce aos vegetais, destacando-se a glucose, frutose e sacarose. Pertencem ao grande grupo dos carboidratos. Se enquadram, normalmente, na categoria de mono- e dissacarídeos, sendo solúveis em água e solução hidroalcoólica. Em geral, contribuem com mais que 70% dos sólidos solúveis totais dos vegetais consumidos. O aumento na doçura dos vegetais tende a ser proporcional ao aumento nos teores de seus açúcares. A acidez é conferida pela presença de ácidos orgânicos nos tecidos vegetais. Os ácidos cítrico, málico e tartárico predominam no reino vegetal. O ácido cítrico é proeminente em frutas cítricas, o málico encontrado em abundância em banana e maçã, enquanto o tartárico e característico de uvas. A acidificação de vegetais e uma das alternativas viáveis de extensão de sua vida-de-prateleira, sendo o ácido acético muito utilizado para esse propósito. A acidificação de vegetais inibe o desenvolvimento de microorganismos patogênicos, principalmente as bactérias. Os compostos fenólicos, destacando-se os taninos e os terpenóides desempenham um importante papel no desenvolvimento de amargor dos produtos de origem vegetal. O amargor, em alguns casos, vem acompanhado da adstringência, que é uma sensibilidade tátil das papilas gustativas ao composto em questão, gerando a sensação de “aperto”. Tal sensação e muito comum em caqui e banana imaturos. Os terpenoides são comuns em frutos cítricos gerando a sensação de amargor característica de limas e grapefruits. Os sais minerais conferem peculiaridades de sabor aos vegetais, embora pouco perceptiveis, naturalmente. A sensação proporcionada pelos sais minerais mais conhecida e o sabor salgado gerado pelo NaCl2 (sal de cozinha). A adição de sal de cozinha aos alimentos e realizada com o intuito de se modificar seu sabor e/ou aumentar sua vida-de-prateleira. Não obstante, o excesso de sódio na alimentação tem sido associado com problemas cardiovasculares, devido a característica do sódio de elevar a pressão arterial, o que pode levar ao infarto do miocárdio. Os compostos voláteis que determinam o aroma dos vegetais se enquadram em diferentes categorias de compostos químicos, dentre as quais destacam-se os ésteres, aldeídos, alcoóis, cetonas, lactonas, éteres e ácidos orgânicos. Centenas destes compostos são emanados pelos vegetais em diferentes concentracões, dependendo da espécie, variedade, estádio do ciclo vital e condições ambientais. 9 2.3 Textura A textura é indubitavelmente uma das mais importantes características de qualidade de produtos de origem vegetal e muitos termos têm sido usados na tentativa de se definir a palavra. Enquanto algumas pessoas definem textura com base na morfologia celular, outras se baseiam em características sensoriais associadas a ela. A textura de vegetais é dependente do turgor celular bem como dos tecidos de suporte e çõesividade das células. Pode ainda ser definida como aquelas propriedades do produto detectadas pelos olhos e pela sensibilidade da pele e músculos da boca após a ingestão de algum alimento, sólido ou líquido. Bourne (1980), define as propriedades texturais de um alimento como aquele grupo de características físicas que sensibilizam o toque, são relacionadas à deformação, desintegração e fluxo do alimento sob a aplicação de uma força e são medidas objetivamente pelas funções de força, tempo e distância. O mesmo autor ainda estabelece que textura é composta de várias propriedades texturais que envolvem uma gama de parâmetros. Estas propriedades incluem características mecânicas, como dureza, viscosidade e mastigabilidade, geométricas, como tamanho e forma da partícula e químicas, como teor de umidade e gordura. A textura dos vegetais é determinada pelas organelas celulares e seus constituintes bioquímicos, teor de água ou turgor e composição da parede celular. Logo, qualquer fator externo que afete estas características pode modificar a textura, podendo, portanto, levar a alterações na qualidade final do produto. A mais desejada textura de um vegetal varia com o produto e preferência do consumidor. Algumas pessoas preferem vegetais mais firmes e crocantes que outros. As mudanças texturais ocorrem normalmente durante o crescimento e desenvolvimento acreditando-se estarem envolvidas em mudanças programadas geneticamente na estrutura da parede celular e outros fatores fisiológicos envolvidos no desenvolvimento do órgão vegetal. A maturidade comercial do vegetal é fundamental na determinação da sua textura, ocorrendo em vários estágios do desenvolvimento dependendo da cultura e tecido consumido. A textura dos vegetais se associa diretamente com seu teor de fibras, amido e água. As fibras são constituídas basicamente por compostos da parede celular. A parede celular é um intricado amálgama entre carboidratos (celulose, hemicelulose e substâncias pécticas), lignina, proteíinas, minerais e substâncias incrustantes, como cutina e suberina. Os polissacarídeos da parede celular, principalmente as substâncias pécticas, têm sido os compostos mais associados as modificações texturais de vegetais. 10 O amaciamento e uma característica marcante observada durante o amadurecimento de frutos. O amadurecimento e uma etapa no ciclo vital dos frutos, que os torna aptos para o consumo. A medida que o fruto amadurece, tende a amaciar, face a uma despolimerização e solubilização de compostos de parede celular, destacadamente as pectinas. O processo e mediado por enzimas, dentre as quais destacam-se a Pectinametilesterase (PME), Poligalacturonase (PG) e Beta-galactosidase. O processo bioquímico associado ao amaciamento ainda não está totalmente elucidado, cogitando-se uma complexa e coordenada ação enzimatica. A conversão de amido em açúcares e vice-versa também é considerada importante nas modificações texturais de vegetais. O amaciamento de bananas durante seu amadurecimento é mediado pela hidrólise de amido, modificações nos constituintes da parede celular e perdas transpiracionais e osmóticas de água. O enrijecimento de alguns vegetais está associado, na maioria das vezes, com a lignificação de seus tecidos. A lignina é um polímero fenólico que se deposita sobre a parede celular, impermeabilizando-a, levando a célula à morte. A lignificação é um artifício de proteção utilizado pelos vegetais. A lignificação de forrageiras é um processo natural que ocorre durante o seu envelhecimento e que leva a impermeabilização das células, o que dificulta ou mesmo impede o acesso de enzimas digestivas, diminuindo por exemplo, a digestibilidade das proteínas do alimento. 2.4 Valor �utritivo O conhecimento do valor nutritivo dos alimentos é de suma importância, visto que as exigências nutricionais do ser humano são satisfeitas a partir de uma alimentação equilibrada. O balanço dietético se sustenta no conhecimento da composição química dos alimentos. Logo, o valor nutritivo dos alimentos é vislumbrado a partir de sua composição química com ênfase nos teores de água, proteínas, lipídeos, glicídeos, fibras, vitaminas e minerais. 2.5 Segurança Ao se colocar um alimento na mesa do consumidor deve se ter em mente que sua saúde deve ser preservada. Um alimento pode responder a todas as expectativas sensoriais do consumidor, mas se não for seguro, não pode ser entendido como alimento de qualidade. A segurança diz respeito a presença ou ausência de compostos tóxicos, naturais ou adicionados, ao alimento. Fatores antinutricionais intrínsicos ao alimento, resíduos de agrotóxicos, metais pesados e microorganismos são exemplos de compostos que podem comprometer a saúde do consumidor. 11 Uma larga variedade de produtos vegetais tem sido associada com doenças causadas por microorganismos. A contaminação do vegetal pode ocorrer durante o crescimento, colheita, distribuição e preparação final. Assim como os produtos agrícolas que devem sofrer um aquecimento (cozimento) antes do consumo, os produtos consumidos frescos, como os frutos e algumas hortaliças abrigam uma gama de microorganismos, incluindo patógenos ocasionais. Na maioria das vezes, o produto é cultivado em locais com acesso a animais, pássaros e insetos que podem veicular patógenos humanos ao produto antes ou durante a colheita. Logo, é de suma importância focalizar a atenção para a redução do risco de contaminação do produto cru onde possível, ao longo de toda cadeia agrícola, do plantio ao consumo. Dados do Centro para Controle e Prevenção de Doenças dos Estados Unidos (CDC) indicam que o número de infecções alimentares ligadas a produtos frescos e o número de pessoas afetadas nestas infecções têm aumentado nos últimos anos. Um número de razões é proposto para esta alta associação de infecções com o produto fresco. Desde o início dos anos 70, um significante aumento no consumo de produtos frescos tem sido observado presumivelmente devido, em parte, a ativa promoção de frutos e hortaliças como uma importante parte de uma dieta saudável. Durante este mesmo tempo observou-se um aumento no consumo de alimentos fora de casa e uma popularização dos buffets. Maiores volumes de produtos vegetais estão sendo embarcados de regiões centrais e distribuídos em áreas geográficas muito maiores para muito mais pessoas. Isto, acoplado ao mercado global, potencialmente aumenta a exposição humana a uma grande variedade de patógenos e o risco de toxiinfecções alimentares. Enquanto parte da qualidade do produto pode ser julgada pela aparência externa, textura, sabor e aroma, a segurança não. Inspeções casuais do produto não podem determinar se ele é, ou não, seguro e adequado ao consumo. Água clorada, ozônio, ácidos orgânicos, luz ultra violeta, embalagens antibacterianas e irradiação podem ter seu devido lugar na sanitização de vegetais. Entretanto, uma vez o vegetal esteja contaminado com vírus, bactérias, fungos ou parasitas, nenhum destes métodos irá garantir a segurança do produto. É possível reduzir o número de patógenos do produto pela lavagem com água sanitizada, embora não seja possível, atualmente, eliminá-los através de qualquer das medidas acima. O único tratamento atualmente disponível que completamente elimina patógenos vegetativos é o cozimento. Conseqüentemente, o manejo das condições de crescimento e manuseio é fundamental na prevenção da contaminação do produto fresco com patógenos humanos. Logo, a prevenção da contaminação do produto fresco com patógenos humanos, níveis perigosos de resíduos químicos ou contaminantes físicos é a melhor maneira de se garantir que esses alimentos sejam seguros para o consumo humano. 12 3.6 Conveniência A conveniência é um atributo de qualidade recentemente incorporado aos alimentos que agrega um grande valor aos mesmos. Os consumidores com cada vez menos tempo para preparar suas refeições clamam por produtos convenientes, sem abrir mão da exigência pela tradicional qualidade. A conveniência tem chegado à mesa do consumidor na forma de vegetais prontos para comer ou prontos para levar ao fogo, tais como os “fresh- cut” ou vegetais minimamente processados. 13 3 COMPOSIÇÃO QUÍMICA E VALOR �UTRITIVO 3.1 ÁGUA Introdução A água é a única substância que ocorre em abundância na natureza, nos três estados físicos. É a substância mais abundante nos sistemas vivos compreendendo 70% ou mais do peso da maioria das formas vivas. A água é essencial à vida como estabilizadora da temperatura do corpo, como carreadora de nutrientes e metabólitos indesejáveis, como reagente e meio de reação, como estabilizadora da conformação de biopolímeros, como um provável facilitador do comportamento dinâmico de macromoléculas, incluindo suas propriedades catalíticas e ainda de outras formas não conhecidas. Do ponto de vista quantitativo, a água é o principal componente do organismo humano, em torno de 60%, representando, ainda, o constituinte mais abundante da maioria dos alimentos no estado natural, que apresentam teores variáveis de umidade. O teor de umidade é variável em função da espécie, variedade, raça, órgãos e até mesmo entre células vizinhas. As condições edafo-climáticas às quais são submetidas diferentes culturas também influenciam os seus teores de umidade, bem como as condições de armazenamento. Em quantidades adequadas, a água é fundamental à vida, influenciando profundamente a estrutura, a aparência, o sabor e a suscetibilidade dos alimentos à deterioração. Visto que os alimentos frescos apresentam quantidades apreciáveis de água, formas efetivas de preservação são necessárias caso se deseje o armazenamento prolongado. É importante enfatizar que a remoção da água, seja pela desidratação convencional seja pela separação localizada na forma de cristais de gelo (congelamento), altera enormemente as propriedades naturais dos alimentos. Além disso, a tentativa de se retornar a água a sua forma original (reidratação ou descongelamento) nunca alcança o sucesso pleno. Características da molécula de água A água apresenta a fórmula molecular H2O e massa molecular 18. A molécula de água, no estado de vapor, é um monômero. No estado sólido (gelo), as moléculas de água estão ligadas entre si por pontes de hidrogênio, o que motiva a formação de um polímero de estrutura cristalina, no qual cada molécula monômera está unida a outras quatro. A distância entre dois átomos de oxigênio é de 0,276 14 nm. A temperaturas inferiores a -1830C, todas as possíveis pontes de hidrogênio se encontram unidas; a 00 não há mais que 50% e a 1000C apenas algumas. Diversos agentes influenciam de modo diferente, a estrutura da água. Os eletrólitos como o Na+, K+, Cl-, fortemente hidratados em solução, diminuem o número de pontes de hidrogênio entre as moléculas de água. A água possui um ponto de fusão, um ponto de ebulição e um calor de vaporização maiores do que a maioria dos líquidos comuns. Este fato indica que há fortes forças de atração entre moléculas de água adjacentes, o que confere à água líquida grande coesão interna. Por exemplo, o calor de vaporização é uma medida direta da quantidade de energia necessária para ultrapassar as forças de atração entre as moléculas adjacentes num líquido, de forma que elas possam escapar umas das outras e passar para o estado gasoso. A estrutura da molécula da água líquida determina uma atração intramolecular muito forte. Cada um dos seus dois átomos de hidrogênio compartilha um par de elétrons com o átomo de oxigênio. A geometria dos pares de elétrons compartilhados proporciona uma forma em V à molécula. Os dois pares de elétrons não compartilhados do átomo de oxigênio fornecem-lhe uma carga localizada, parcialmente negativa, no ápice do V, e a forte tendência de retirar elétrons do oxigênio fornece aos dois núcleos do hidrogênio cargas parcialmente positivas. Embora a molécula da água seja eletricamente neutra, suas cargas parcialmente positivas e negativas são separadas, resultando que a molécula seja um dipolo elétrico. Por causa desta separação de cargas, duas moléculas de água podem se atrair por forças eletrostáticas entre a carga parcialmente negativa do átomo de oxigênio de uma molécula de água e a carga parcialmente positiva do átomo de hidrogênio da outra molécula. Este tipo de atração eletrostática é chamada de ponte de hidrogênio. Devido ao arranjo quase tetraédrico dos elétrons ao redor do átomo de oxigênio, cada molécula de água pode formar, teoricamente, pontes de hidrogênio com até 4 moléculas de água vizinhas. Em qualquer instante, na água líquida à temperatura ambiente, cada molécula de água acredita-se formar uma média de 3,4 pontes de hidrogênio com outras moléculas de água. Como as moléculas de água estão em moção contínua no estado líquido, estas pontes de hidrogênio são constante e rapidamente quebradas e reformadas. No gelo, entretanto, cada molécula de água está fixa no espaço, formando pontes de hidrogênio com um máximo de 4 outras moléculas, produzindo uma estrutura de mosaico regular. Isto explica o ponto de fusão relativamente alto do gelo. A água é um exemplo de líquido polar. Ao contrário, as moléculas dos líquidos não polares, como o benzeno ou o hexano, apresentam relativamente pouca tendência de se atraírem eletrostaticamente. Muito menos energia é necessária 15 para separar as moléculas destes líquidos; por esta razão os calores de vaporização do hexano e do benzeno são muito menores do que o da água. As pontes de hidrogênio comparadas com as ligações covalentes são fracas. Estima-se que as pontes de hidrogênio na água líquida possuam uma energia de ligação (energia necessária para quebrar uma ligação) de apenas 4,5 kcal/mol, comparada com as 110 kcal/mol para as ligações covalentes H-O nas moléculas de água. Não obstante, por causa do seu grande número, as pontes de hidrogênio conferem grande coesão interna à água líquida. Embora em qualquer instante a maioria das moléculas na água líquida esteja formando pontes de hidrogênio, a vida média de cada ponte de hidrogênio é menor do 1 x 10-9s. Conseqüentemente, a água líquida não é líquida viscosa mas sim muito fluida. Tipos de água nos alimentos A água presente nos tecidos animais e vegetais pode estar mais ou menos disponível, sendo separada em água livre e ligada. A água livre está fracamente ligada aos substratos, funcionando como solvente. Permite o crescimento de microorganismos e reações químicas e é eliminada com relativa facilidade. A água ligada está fortemente unida ao substrato, sendo mais difícil de ser eliminada; não é utilizável como solvente, não permite o desenvolvimento de microorganismos e retarda a velocidade de várias reações químicas. O estado da água presente em um alimento é tão importante para a estabilidade do mesmo, como seu conteúdo total. Atividade da água O sistema mais fácil para se ter uma medida da maior ou menor disponibilidade da água nos diversos alimentos é a atividade da água (aw), definida pela seguinte equação: Aw = Pw/P o, onde Pw é a pressão parcial de vapor de água de uma solução ou de um alimento e P o é a pressão parcial de vapor de água pura à mesma temperatura. A atividade de água está associada com reações químicas, crescimento microbiano, etc; ela varia de 0 a 1, nos alimentos. É certo que a atividade da água e a estabilidade dos alimentos estão intimamente relacionados em várias situações. A atividade de água abaixo de 0,3 permite apenas oxidação lipídica no alimentos; entre 0,3-0,8, várias reações químicas e acima de 0,8, crescimento microbiano. Quanto menor a atividade da água, maior o potencial de conservação dos alimentos. Origem da água no organismo 16 Para suprir suas necessidades diárias, o homem e os animais recebem água de três origens normais e uma origem acidental. Normalmente, a água pode ser ingerida na forma líqüida, como a água propriamente dita e aquela presente em alimentos líqüidos, como sucos, leite, bebidas em geral; a água de alimentos sólidos, visto que os alimentos, inclusive os classificados como secos, apresentam certa percentagem de água e a água metabólica, que se forma no metabolismo dos materiais alimentícios. Já a água de origem acidental é aquela utilizada por autofagia, que é a destruição dos próprios tecidos do organismo quando este se encontra na ausência de alimentos sólidos e líqüidos. Vias de eliminação de água no corpo Mesmo à temperatura ambiente a água é perdida como vapor pela pele e pulmões, permitindo perda de calor e, portanto, cooperando para a manutenção da temperatura do corpo. Essa perda invisível de água é variável, podendo chegar a 23 mL por kg de peso corpóreo. A perda de água pela pele pode efetivar-se, contudo, de modo visível pela sudorese; é o que ocorre quando a temperatura ambiental ou do corpo se eleva, por exemplo quando a pessoa executa exercício físico. A perda pelo suor varia e pode chegar a 2 litros ou mais por hora. A perda de água pelas fezes é de 50 a 200 mL por dia, normalmente. A perda de água urinária é variável e depende do volume de líqüido e da quantidade de solutos ingeridos. A ingestão de dieta que fornece grande quantidade de solutos, por exemplo dieta contendo muito sal e rica em proteínas, o que oferece aos rins grandes quantidades de cloreto de sódio e de uréia para serem eliminados, levará a uma maior eliminação diária de urina. Quando a ingestão de água é pequena, o volume urinário diário pode baixar a cerca de 600 mL ainda em situação normal. Em condições habituais, entretanto, a diurese diária é de cerca de 1.200 mL a 1.400 mL. Em condições normais, a perda diária de água pelas diversas vias atinge cerca de 2,5 litros. Balanço de água no homem adulto Quando a quantidade de água perdida pelo organismo em 24 horas é totalmente reposta, diz-se existir balanço equilibrado de água e o teor da mesma no organismo não varia. Cerca de 40% da água perdida é reposta por alimentos sólidos e água de origem metabólica. O volume restante é introduzido sob a forma de líqüidos. O volume desta última porção está relacionado com o mecanismo da sede. Na regulação diária do balanço de água, o estímulo mais importante para o 17 aparecimento da sede é um pequeno decréscimo do volume de água total do corpo. Isso leva a um aumento da concentração de solutos e conseqüente aumento da pressão osmótica no líqüido extracelular. Essa variação causa uma ligeira diminuição do volume de água intracelular. Essas alterações constituem estímulos para centros nervosos localizados no hipotálamo, de onde partem impulsos para o córtex cerebral, determinando o aparecimento da sede. �ecessidades de água no organismo Em condições normais, considera-se adequada a ingestão de 1 mL de água para 1 kcal de alimento ingerido. Entretanto, na maioria dos casos, a febre, o aumento da freqüência respiratória devido a doenças ou à atividade excessiva condicionam o aumento da perda de água. Água e conservação de alimentos A conservação dos alimentos está diretamente relacionada com o teor de água dos mesmos. Quanto menor o teor de água maior o seu potencial de armazenamento. Tanto é que o método mais tradicional de consevação de alimentos se baseia na sua desidratação. A água presente nos alimentos atua como reagente e meio de reação, propiciando a atividade de enzimas relacionadas com a senescência e degradação dos alimentos. A presença da água também propicia o desenvolvimento de microorganismos responsáveis pela deterioração dos alimentos. Os alimentos, de acordo com seu potencial de conservação, podem ser divididos em duas categorias: duráveis e perecíveis. Os alimentos duráveis apresentam uma vida de armazenamento potencialmente longa, que varia de meses a anos, como é o caso de grãos de cereais, leguminosas e café secos e armazenados com teor de umidade abaixo de 13%, frutas desidratadas, especiarias secas, feno e produtos de origem animal desidratados. Os alimentos perecíveis se caracterizam pelo seu alto teor de água e vida-de-prateleira relativamente curta que varia de dias a semanas ou meses, como é o caso das frutas e hortaliças “in natura” que apresentam teores de água da ordem de 90% e produtos de origem animal como carne, leite e derivados. Os alimentos duráveis apresentam uma vida-de-prateleira relativamente longa por passarem, normalmente, por um processo de desidratação. Já a vida-de-prateleira de alimentos perecíveis pode ser 18 estendida, considerando-se seus altos teores de umidade, através de diversas técnicas, como refrigeração, manipulação atmosférica, irradiação, tratamentos térmicos, tratamentos químicos, etc. 19 3.2 CARBOIDRATOS Introdução Os carboidratos constituem ¾ do mundo biológico e cerca de 80% da absorção calórica da humanidade. O mais abundante carboidrato é a celulose, o principal componente estrutural dos vegetais. Já o principal ingrediente alimentar consumido pelo homem é o amido, proporcionando 75 a 80% da absorção calórica total. Os carboidratos ocupam posição central no metabolismo das plantas verdes e de outros organismos fotossintetizantes que utilizam a energia solar para sintetizá-los a partir de CO2 e água. Os carboidratos são importantes componentes de alimentos naturais e processados. Os digestíveis, destacando-se o amido, são a principal fonte de calorias da população mundial. Os não digestíveis são os principais componentes da fibra dietária. Os carboidratos, simples e complexos, são de grande importância, não somente como componentes digestíveis ou não da dieta, mas também com respeito ao seu papel na formulação e processamento de alimentos. Os carboidratos, especialmente a sacarose e o amido, proporcionam a massa de absorção calórica para a maioria da população do mundo, e este fato provavelmente não vai mudar, embora o consumo de carboidratos mais complexos às expensas da sacarose tem sido sugerido em recentes guias dietários. O amido e outros carboidratos afetam inexoravelmente os atributos sensoriais dos alimentos. Eles afetam profundamente a consistência, textura e sensasões bucais, através de sua habilidade de influenciar a viscosidade, propriedades coligativas, cristalização do gelo, gelatinização e a estabilidade de dispersões. Também influenciam a cor e “flavor” (sabor + aroma) em função de sua habilidade em sofrer reações de escurecimento com a concomitante produção de “flavors”, sua habilidade em determinar doçura e influenciar a retenção e liberação de “flavor”. Definição O termo carboidrato é derivado do alemão kohlenhydrat e similar ao francês hydrate de carbone que expressam, a princípio a composição Cx(H2O)y, que significa uma composição contendo carbono e água (hidratos de carbono), como no caso da glucose: C6H12O6 = C6(H2O)6; sacarose: C12H22O11 = C12(H2O)11; amido e celulose: (C6H10O5)n = [C6(H2O)5]n. No entanto, baseado neste conceito, um grande número de carboidratos não seriam "hidratos de carbono", como os polióis (ex. glucitol = 20 C6H14O6), ou desoxiaçúcares (ex. ramnose C6H14O5), enquanto outros compostos como o ácido acético H3C—COOH = C2(H2O)2, poderiam ser considerados como tal. Pigman e Horton definem os carboidratos de uma maneira geral e bastante simplificada como poli-hidroxialdeídos, poli-hidroxicetonas, poli-hidroxiálcoois, poli-hidroxiácidos e seus derivados simples e polímeros desses compostos unidos por ligações hemiacetálicas. Origem e distribuição na natureza São formados nos vegetais através da fotossíntese: CO2 + H2O (luz solar & clorofila) → carboidratos Os carboidratos são sintetizados a partir da fixação do dióxido de carbono do ar (ciclo de Calvin), que se junta à água do solo, pelo processo de fotossíntese, mediante a conversão da energia solar em energia química, a qual é armazenada nas moléculas do carboidrato. O processo fotossintético ocorre nos cloroplastos (unidades subcelulares que contêm clorofila) contidos no citoplasma da planta. A clorofila, um pigmento da planta que contém magnésio, desempenha um papel chave na fotossíntese devido à capacidade que tem de absorver a energia da luz solar. Os carboidratos são amplamente distribuídos na natureza, tanto no reino vegetal, quanto no animal. Eles constituem cerca de ¾ da matéria seca das plantas, sendo os primeiros produtos da atividade fotossintética. Se depositam nas folhas, galhos, raízes ou sementes das plantas sob a forma de açúcar ou polissacarídeo. Nos frutos maduros se encontram, predominantemente, na forma de açúcares, principalmente glucose, frutose e sacarose, dando o sabor adocicado característico dos mesmos. São encontrados como forma de reserva alimentar, como o amido presente nas sementes (arroz, feijão, milho), nos tubérculos (batata), raízes (mandioca) e alguns frutos verdes (banana). Como tecido de sustentação, a exemplo dos constituintes básicos da parede celular: celulose, hemicelulose e substâncias pécticas. O carboidrato predominante das partes lenhosas dos vegetais é a celulose. Como produtos de degradação tal como as gomas e mucilagens. Nos animais destacam-se a glucose como o açúcar sanguíneo, a lactose como o açúcar do leite e o glicogênio como reserva alimentar armazenado no fígado. A ribose é um açúcar constituinte básico dos ácidos nucléicos. Os carboidratos representam a reserva de energia para as plantas, sendo essencial à existência do reino animal. 21 Classificação Os carboidratos podem ser classificados quanto ao número de unidades básicas de açúcares simples (não hidrolisáveis) na molécula. São, então, classificados em mono-, oligo- e polissacarídeos. • Monossacarídeos: são os carboidratos mais simples, constituídos por uma única unidade de açúcar não hidrolisável. São classificados, ainda, em aldoses e cetoses, no caso de serem poi- hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas, respectivamente. Podem ser caracterizados com relação ao número de átomos de carbono na molécula (triose, tetrose, pentose, hexose - 3, 4, 5 e 6 átomos de carbono, respectivamente). Na natureza são encontrados com maior freqüência, tanto na forma livre como fazendo parte das moléculas de oligo- e polissacarídeos, aldoses com seis átomos de carbono na cadeia, denominadas aldo-hexoses (ex. glucose e galactose), seguidas de aldoses com cinco átomos de carbono denominadas aldopentoses (ex. xilose e arabinose). Entre as cetoses, a única amplamente distribuída na natureza é a frutose, uma cetohexose. O monossacarídeo existente em maior quantidade na natureza é a D-glucose, que além de ser encontrado na forma livre, é o único carboidrato constituinte dos polissacarídeos amido, celulose e glicogênio e dos quais pode ser facilmente obtida. • Oligossacarídeos: são polímeros compostos de resíduos de monossacarídeos unidos por ligações hemiacetálicas, neste caso denominadas ligações glicosídicas, em número que variam de duas, até, aproximadamente, dez unidades. São compostos importantes na determinação de estruturas de polissacarídeos. Entre os oligossacarídeos, os mais importantes são os dissacarídeos e entre eles encontram-se a maltose, a celobiose, a lactose e a sacarose, sendo que apenas os dois últimos são encontrados livres na natureza; a maltose e a celobiose são obtidas por hidrólise do amido e celulose, respectivamente. Nos dissacarídeos a ligação entre as unidades de monossacarídeos é uma ligação O-glicosídica, mas na maioria dos casos apenas um grupo hidroxílico hemiacetálico está envolvido na ligação, e neste caso os dissacarídeos são redutores. Quando os grupos hemiacetálicos dos dois açúcares que compõe o dissacarídeo estão envolvidos na ligação glicosídica, o dissacarídeo é não redutor. • Polissacarídeos: são macromoléculas naturais constituídas por mais de 10 unidades de monossacarídeos. Ocorrem em quase todos os organismos vivos onde exercem várias funções, muitas das quais não estão ainda bem esclarecidas. São formadoss pela condensação de monossacarídeos ou seus derivados, unidos entre si por ligações glicosídicas. São substâncias de alto peso molecular que podem chegar, em alguns casos, a valores acima de um milhão. Diferem dos 22 oligossacarídeos de alto peso molecular, não só pelo tamanho da molécula, mas também pela maior facilidade de combinações possíveis durante a biossíntese, o que permite a formação de ramificações com diferentes espécies de monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas com diferentes configurações. Podem ser de cadeia linear, ramificada e, raramente, cíclica. Os polissacarídeos de menor peso molecular são na sua grande maioria solúveis em água e a solubilidade diminui não só com o aumento de peso molecular, mas também com a maior ou menor facilidade com que as moléculas desses compostos se associam umas às outras. A maior solubilidade dos polissacarídeos se deve à sua facilidade maior de hidratação, com transferência das ligações de hidrogênio intermoleculares entre cadeias de polissacarídeos para ligações de hidrogênio polissacarídeo-água. Os polissacarídeos mais insolúveis são os encontrados nas paredes celulares e sua função nos vegetais é a de reforçar a estrutura dos vegetais, razão pela qual são denominados polissacarídeos estruturais. Os polissacarídeos são geralmente designados pelo sufixo "ana"; assim, glucose dá origem a glucanas, manose a mananas, xilose a xilanas, etc. Quando mais de uma espécie de monossacarídeo participa da estrutura de um polissacarídeo, da nomenclatura do polímero constarão todos esses compostos: xilose e arabinose dão origem às xiloarabinanas, galactose e manose às galactomananas, etc. Para alguns polissacarídeos, nomes tradicionais usados há longo tempo continuam ainda em uso tais como pectina, celulose, hemicelulose, amido, amilose, amilopectina, glicogênio, inulina, xantanas, etc. Os carboidratos podem ainda ser separados em duas grandes frações: fibra e glicídeos, discutidas a seguir. 23 3.2.1 FRAÇÃO FIBRA Também conhecida como fibra dietária, é um importante componente alimentar que consiste do material vegetal não digerível pelo organismo monogástrico, ou seja, resistente à hidrólise pelas enzimas do trato digestivo. É determinada como resíduo que permanece após extrações sucessivas com soluções ácidas e/ou álcalis. Importância Compreende a parte principal do material de construção da parede celular dos vegetais. A parede celular, o arcabouço da célula, é constituída por uma complexa associação entre carboidratos, proteínas, lignina, minerais, água e substâncias incrustantes, como cutina e suberina. A constituição da parede celular está intimamente relacionada com o potencial de conservação pós-colheita dos vegetais, bem como com sua resistência, pré- e pós-colheita, a insetos, patógenos e condições adversas. Na dieta humana é responsável pelo bom funcionamento do intestino, estimulando seus movimentos peristálticos (propriedades laxantes). A fibra dietária apresenta vários efeitos fisiológicos, dependendo das propriedades físicas e químicas das fontes individuais de fibra. Estes efeitos incluem incremento no bolo fecal e estímulo ao funcionamento do intestino grosso com redução no tempo de passagem do bolo alimentar pelo trato gastro-intestinal, decréscimo da disponibilidade de nutrientes, redução dos níveis de colesterol do plasma e diminuição de respostas glicêmicas a um alimento. Algumas fontes de fibra são mais eficazes na elicitação destas respostas que outras, bem como a sua forma física também é importante. Constitui-se em importante fonte de energia para animais ruminantes. A celulose é desdobrada pelos microorganismos do rúmen, formando ácidos graxos voláteis utilizados como fonte de energia por esses animais. Componentes Celulose: composto orgânico encontrado com freqüência na natureza. É constituída por unidades básicas de glucose unidas por ligações β1-4. Constitui a base estrutural do tecido vegetal. É essencialmente insolúvel em água. 24 Hemiceluloses: polissacarídeos complexos encontrados nas paredes de células vegetais em estreita associação com a celulose e lignina. São constituídas pela interligação de diferentes açúcares neutros, como a ramnose, fucose, arabinose, xilose, manose, galactose e glucose. São solúveis em álcali diluído. Substâncias Pécticas: carboidratos constituídos, principalmente, por unidades básicas de ácido galacturônico, embora possam conter unidades de outros açúcares. São parcialmente solúveis em água, e solúveis, principalmente, em EDTA. Lignina: polímero fenólico, portanto não é um carboidrato. Entretanto, se enquadra na fração fibra. Presente, principalmente, nas partes lenhosas e mais velhas dos vegetais (sabugos, cascas, palhas, etc). Age no fortalecimento e proteção da parede celular ao ataque químico, físico e biológico. Não é digerível nem pelo organismo ruminante. Outros Componentes: as beta-glucanas são polímeros de glucose contendo ligações β 1-3 e β 1- 4 em várias proporções dependendo da fonte, o que as torna menos lineares que a celulose e mais solúveis em água. Outros polissacarídeos, não estruturais, incluem várias gomas e mucilagens produzidos em resposta à injúria ou na prevenção à dessecação. Alimentos de origem vegetal contêm vários outros componentes que não os polissacarídeos e lignina. Embora estes componentes possam não se encaixar na definição clássica de fibra dietária, eles possuem atividades fisiológicas que são importantes no entendimento das respostas fisiológicas a dietas ricas em alimentos contendo fibras. Alguns destes incluem compostos fenólicos, ácido fítico, inibidores de enzimas digestivas, compostos de Maillard e amido resistente à digestão. Fontes de Fibras Produtos de origem vegetal como cascas, talos, folhas, bagaços e polpa de vegetais. O processamento, normalmente, reduz substancialmente o teor de fibras dos vegetais. A Tabela 1 apresenta o teor de fibra de alguns alimentos. 25 Tabela 1 Teor de fibra de alguns alimentos ALIMENTOS % FIBRA CAPIM NAPIER VELHO 50 CAPIM NAPIER JOVEM 24 COUVE 8,9 REPOLHO 5,3 COCO 4,1 ARROZ BRANCO (POLIDO) 0,2 CENOURA 1,1 BETERRABA 0,7 TOMATE 4,0 COUVE FLOR 0,9 ALFACE 0,6 Carência O interesse inicial de clínicos, nutricionistas, e cientistas da área de alimentos a respeito da fibra como um importante constituinte dietário foi estimulado por estudos epidemiológicos que associaram a carência de fibra na dieta a desordens crônicas tais como constipação, hemorróidas, úlceras, câncer do intestino grosso, bem como obesidade, doenças cardiovasculares e diabete, prevalecentemente em países desenvolvidos. Estes estudos têm comparado diferenças nos padrões patológicos entre populações que vivem no meio rural, em regiões menos desenvolvidas e aquelas que vivem nas áreas urbanas, economicamente desenvolvidas. A correlação entre a dieta e padrões patológicos pode ser relacionada à substituição de vários vegetais utilizados integralmente na alimentação por alimentos refinados e o incremento no consumo de produtos de origem animal, à medida que as populações se deslocaram para áreas mais desenvolvidas. Como com a maioria dos dados epidemiológicos, a relação entre dieta e doença deve ser revista à luz da complexidade dos dados. Estes dados provam, não conclusivamente, uma relação entre causa e efeito. Dietas ricas em fibras são tipicamente mais pobres em proteínas e gorduras, e a digestibilidade geral e disponibilidade de nutrientes é, provavelmente, diferente das dietas ricas em produtos animais. As diferenças entre regiões desenvolvidas e sub-desenvolvidas do mundo adicionam uma nuança a 26 mais à interpretação de estudos epidemiológicos. Face a estas complexidades, a etiologia pela qual a fibra absorvida e os padrões patológicos são relacionados permanece incerta. Várias organizações têm feito recomendações a respeito da absorção de fibra dietária pela população. Recomenda-se que adultos consumam 5 ou mais refeições diárias de frutas e hortaliças e 6 ou mais de pães, cereais e legumes. Recomenda-se o consumo de alimentos contendo fibras antes que suplementos fibrosos. Esta recomendação é suportada por estudos epidemiológicos em que a relação entre a redução do risco de doenças é obtida com padrões dietários contendo alimentos ricos em fibras, não com frações isoladas de fibras. Os cientistas ainda se defrontam com o dilema de como adequar a absorção de fibra para um indivíduo ou uma população, como um todo. Até que se tenha uma melhor compreensão do papel que a fibra desempenha na regulação das funções gastrointestinais, será difícil se recomendar uma absorção ótima de fibra pelas populações. Enquanto isso, uma melhor informação sobre o teor de fibra dos alimentos e como ela é afetada pelo processamento dos alimentos é necessário. 27 3.2.2 Fração Glicídica É também chamada de sacarídeos, E.N.N. (extrato não nitrogenado) ou fração nifext (nitrogen free extract). A sua determinação pode ser realizada com relativa facilidade pelo “método da diferença”: Fração glicídica (%) = 100 - (umidade + lipídeos + proteínas + fibras + cinzas) Importância Apresenta-se como importante fonte de energia de baixo custo. Confere, no caso dos açúcares como glicose, frutose e sacarose, sabor doce aos alimentos. São utilizados como substratos na obtenção de produtos fermentados e destilados (vinhos, aguardente). Assumem função de engrossar e geleificar os alimentos, como no caso da maisena, produto à base de amido. Principais Alimentos Ricos na Fração Glicídica Alimentos contendo amido, como cereais, leguminosas, tubérculos, raízes, além de seus respectivos produtos industrializados (farinhas de trigo, milho e mandioca; fubá; polvilho; maisena). Alimentos Açucarados, como açúcar comum (sacarose), alimentos elaborados à base de sacarose (doces, balas, geléias e outros) e mel. Frutos e Hortaliças, sendo que os açúcares predominantes são a glucose, frutose e sacarose que variam de quantidades traças até cerca de 30%, dependendo da espécie (variedade, cultivar) e estádio de maturação. O sabor adocicado característico destes produtos está em função do tipo e teor de açúcares. Leite e Outros, considerando-se a lactose, constituída da associação entre glucose e galactose, como o açúcar predominante no leite. 28 Amido É a reserva glicídica de maior representatividade dos vegetais. Cada vegetal possui grânulos de amido característicos e identificáveis ao microscópio. O amido é uma mistura de dois componentes, a amilose e a amilopectina. Cada grânulo de amido contém 25% de amilose e 75% de amilopectina. A hidrólise total do amido é representada no esquem a seguir. amido → dextrina → maltose → glucose Define-se o amido como um polissacarídeo constituído de moléculas de glucose unidas por ligações α 1-4, na amilose e α 1-4 e α 1-6, na amilopectina. A amilose é um polissacarídeo de cadeia reta formado por unidades de glucose, unidas por ligações α 1-4. Quando tratada com iodo desenvolve coloração azulada. Apresenta grânulos de estrutura resistente e alta tendência à retrogradação. A amilopectina é um polissacarídeo de cadeia ramificada constituído por unidades de glucose unidas por ligações α 1-4 e α 1-6, estas nas ramificações. Quando tratada com iodo exibe coloração avermelhada. Caracteriza-se por grânulos frágeis e géis com dificuldade de sofrer retrogradação. Algumas espécies vegetais trabalhadas geneticamente apresentam o amido ceroso, um amido constituído exclusivamente de amilopectina, portanto de maior interesse para a indústria de alimentos. As propriedades da amilose e amilopectina são diferentes em função das diferenças em suas estruturas e o conhecimento destas propriedades é importante no entendimento do comportamento do mesmo. A gelatinização e a retrogradação (cristalização) são as principais propriedades do amido. A gelatinização é o entumescimento do grânulo do amido quando exposto ao aquecimento em água. É a máxima absorção de água pelos grânulos do amido, ficando as moléculas em estado amorfo, desorganizado e instável. O grau de gelatinização está relacionado com a quantidade de água no sistema. No grânulo de amido da farinha de trigo, a gelatinização se processa numa temperatura entre 52 e 620C. O amido é transformado em uma pasta, com parte da amilose sendo projetada para fora dos grânulos, o que ocorre durante o assamento dos pães. A retrogradação ou cristalização do amido é o seu reordenamento em função da perda de água do sistema, também chamada de sinérese. No alimento rico em amido que esteja cozido ou assado, os grânulos de amido estão entumescidos e circundados de lipídeos, proteínas, etc. O amido desta forma encontra-se num estado amorfo, desorganizado e instável. Com o resfriamento, o gel de amido começa 29 a formar uma estrutura mais ordenada. As moléculas vão se alinhando e se ligando por pontes de hidrogênio, expulsando a água do sistema (sinérese). Trata-se de um sistema complexo envolvendo muitos fatores, sendo atribuído como o principal, a velocidade de cristalização da amilose e amilopectina. A amilose, devido à sua linearidade, associa-se (cristaliza-se) muito rapidamente. A amilopectina também se cristaliza, porém numa velocidade bem menor, tornando-se mais significativa durante o armazenamento. A cristalização do amido é a principal reação do envelhecimento do pão, responsável pelo aumento de sua firmeza. Os fatores que afetam a velocidade de cristalização ou retrogradação são o tempo e temperatura. A cristalização do amido é um processo irreversível, que pode trazer prejuízos às indústrias, embora não afete o valor nutritivo do produto. A cristalização do amido afeta substancialmente a aparência do produto, um atributo de qualidade determinante no seu valor comercial. Dextrinas As dextrinas são produtos resultantes da degradação parcial do amido. São moléculas grandes, porém, menores que as de amido, formadas tanto pelo processo de preparação dos alimentos como durante a digestão do amido. Se a hidrólise continua, as dextrinas produzem maltose e, finalmente, glucose. No organismo, a glucose é o produto final da digestão do amido. As dextrinas são encontradas em pequenas quantidades na farinha de trigo, arroz, mel, amendoim, milho e feijão. Glicogênio O glicogênio é encontrado no fígado e nos músculos dos animais. Sua presença no fígado foi detectada em 1856 pelo francês Claude Bernard, que verificou a importante relação entre o glicogênio do fígado e o açúcar presente no sangue. A molécula de glicogênio é um polímero de cadeia ramificada, com 6.000 a 30.000 unidades de glucose. Sob hidrólise, produz moléculas de glucose. O organismo tem pouca capacidade para armazenar glicogênio; o total é de 350 g aproximadamente. O glicogênio muscular, que representa cerca de dois terços da reserva total, é uma fonte de energia somente para os processos que ocorrem no interior das células musculares, enquanto a glucose do glicogênio hepático serve como fonte de energia para qualquer tipo de célula do organismo. O glicogênio não constitui uma fonte dietética importante de carboidratos. Quando os animais são abatidos, a pequena quantidade de glicogênio do organismo é rapidamente transformada; pouca quantidade resta quando a carne é preparada para consumo humano. 30 Açúcares Açúcares tais como glucose, frutose, maltose, sacarose e lactose têm em comum as seguintes propriedades em graus variáveis: 1. Apresentam sabor doce sendo comumente conhecidos pela sua doçura; 2. São solúveis em água e formam xaropes facilmente; 3. Quando a água é evaporada das soluções desses açúcares eles formam cristais, sendo esta a maneira pela qual a sacarose é obtida do caldo de cana-de-açúcar; 4. São facilmente fermentados por microorganismos; 5. Em concentrações elevadas previnem o crescimento de microorganismos podendo, pois, ser usados como conservadores em alimentos; 6. Sob aquecimento, adquirem cor escura ou caramelizam. A doçura relativa de alguns açúcares em comparação com o mel é apresentada na Tabela 2: Tabela 2 Doçura relativa de alguns açúcares em comparação com o mel AÇÚCARES DOÇURA RELATIVA FRUTOSE 115 SACAROSE 100 MEL 87 GLICOSE 61 LACTOSE 30 Funções dos carboidratos A principal função dos carboidratos consiste em fornecer energia para o organismo. Parte é usada como glucose, para preencher as necessidades energéticas imediatas; outra parte se deposita na forma de glicogênio no fígado e nos músculos; o resto é convertido em gordura, sendo armazenado como tecido adiposo. O combustível usado para a contração muscular são os carboidratos. O glicogênio contido na célula muscular é suficiente somente para períodos curtos de trabalho e este carboidrato usado pelo músculo eventualmente origina-se do açúcar sanguíneo. Se o esforço físico for severo e prolongado, o nível do açúcar sanguíneo poderá cair abaixo do normal e, nessas condições, aumenta a utilização da 31 proteína corporal como fonte de energia. A proteína é degradada (o que se reflete no aumento da eliminação do nitrogênio na urina) e convertida em carboidrato, sendo a gordura também usada como fonte de energia através de sua degradação (representada pelo nível de corpos cetônicos - produtos intermediários da combustão da gordura - no sangue e na urina) e conversão em carboidrato. Quando um exercício vigoroso é precedido ou acompanhado por uma grande ingestão de carboidratos, há um aumento mínimo na eliminação de nitrogênio e formação de cetonas. Esse efeito do carboidrato exemplifica sua ação anticetogênica e economizadora de proteína. O sistema nervoso central depende inteiramente da glucose como sua fonte de energia. Pouco glicogênio é depositado no tecido nervoso e, mesmo assim, parece não ser utilizado. A hipoglicemia (baixo nível de glucose sanguínea) prolongada resulta na danificação funcional do tecido do cérebro. O glicogênio hepático, além de funcionar como combustível, exerce uma ação de proteção e desintoxicação, tornando o fígado mais resistente às toxinas de origem bacteriana que outros órgãos com porcentagem menor de glicogênio. Certos carboidratos desempenham algumas funções especiais no organismo. A lactose facilita a absorção de cálcio; a ribose é um constituinte do importante composto RNA e a desoxirribose do DNA. Embora os carboidratos possam ser sintetizados no organismo a partir de certos aminoácidos e da porção glicerol dos lipídeos, sugere-se incluir carboidratos preformados na dieta para evitar a ocorrência da cetose (acúmulo de grande quantidade de corpos cetônicos nos tecidos e nos fluidos) e para que as proteínas não necessitem ser usadas extensivamente como uma fonte de energia. Foi verificada que 50 a 100g de carboidratos diários previnem a cetose, que acompanham as dietas ricas em gorduras e o jejum. As principais funções dos carboidratos são resumidas a seguir: • Combustíveis celulares (glicose) • Substâncias de reserva (amido, nos vegetais e glicogênio, nos animais) • Constituintes da parede celular (celulose, hemicelulose e substâncias pécticas) • Precursores de outros compostos (ácido nucléicos, lipídeos, proteínas, vitaminas, outros carboidratos) 32 Problemas relacionados com o consumo de carboidratos Um problema relacionado com o grande consumo de açúcar, doces e bolos é o de que esses alimentos satisfazem ao apetite, embora permaneça o desejo de se comer alimento que provêem os nutrientes essenciais. Os alimentos doces fornecem energia, porém, quase nada além disso. Logo, a ingestão de açúcar se relaciona diretamente com a obesidade. A melhor hora para ingerir doces é logo após a refeição. O consumo de açúcar está relacionado com a incidência da cárie dentária. O consumo de açúcar entre as refeições produz mais cáries dentárias que a mesma quantidade consumida nas refeições. A forma como o açúcar é consumido influencia em grande parte seu dano aos dentes. O açúcar em solução é menos prejudicial que na forma granular. As cáries dentárias resultam da produção ácida sobre a superfície dos dentes levando à dissolução do esmalte. Sabe-se, ao certo, que os carboidratos facilmente metabolizáveis são os fatores causais das cáries, sendo a sacarose o açúcar de maior potencial cariogênico. As cáries dentárias, uma doença periodontal superficial, resultam da produção ácida e crescimento de microorganismos formadores de placas que são habitantes comuns da boca. Estes microorganismos metabolizam a sacarose, consumindo a frutose e transformando a glucose, pela ação da transferase sobre a sacarose, em uma cadeia ou polissacarídeo de cadeia ramificada (dextrana). Esta substância se adere ao esmalte, protegendo o microorganismo e proporcionando condições anaeróbicas nas quais boa parte dos açúcares é convertida aos ácidos lático, pirúvico e acético, principalmente. O resultante abaixamento do pH promove uma severa dissolução localizada do esmalte. Quanto mais velha e mais dura a placa, maior a sua patogenicidade. O flúor inibe a enolase e conseqüentemente a formação de D-glucose-6-fosfato, o que compromete o estabelecimento dos microorganimos. Carboidratos que não são metabolizados, ou o são levemente, resultam em menor desenvolvimento de placas, o mesmo sendo observado para os alimentos sem sacarose. O açúcar D-xilitol, desenvolvido na Finlândia, é muito doce, embora não contribua para a formação de placa. 33 3.3 LIPÍDEOS Introdução Os lipídeos consistem de um vasto grupo de substâncias que são, geralmente, solúveis em solventes orgânicos, mas apenas levemente solúveis em água. São os principais componentes do tecido adiposo, e juntamente com as proteínas e carboidratos, constituem os principais componentes estruturais de todas as células vivas. Os ésteres de ácidos graxos com o glicerol, que constituem cerca de 99% dos lipídeos de origem vegetal e animal, têm sido tradicionalmente chamados de óleos e gorduras. Baseado apenas em se o material é sólido ou líquido à temperatura ambiente, a distinção entre um óleo e uma gordura é de pouca importância prática e os dois termos são usados intercambiavelmente. As principais fontes de energia utilizadas pelo homem se encontram entre os lipídeos: as gorduras fornecem em peso 2,3 vezes mais calorias do que os carboidratos e as proteínas e apesar desses dois últimos grupos de compostos se transformarem em gorduras no organismo humano, alguns lipídeos têm funções biológicas específicas. Os lipídeos dos alimentos são consumidos na forma de gorduras "visíveis", separadas da fonte animal ou vegetal original, por exemplo, manteiga, banha ou óleos de saladas, ou como constituintes de alimentos básicos, tais como o leite, queijo ou carne. As principais fontes de óleos vegetais são a soja, a semente de algodão, o amendoim, o milho, a palma, o coco e a oliva. Os lipídeos nos alimentos exibem propriedades físicas e químicas únicas. A composição, estrutura cristalina, ponto de fusão e solidificação e associação com água e outras moléculas não lipídicas são especialmente importantes no que diz respeito às várias propriedades texturais que eles impõe e à sua funcionalidade em diferentes alimentos. Eles sofrem mudanças químicas complexas e reagem com outros constituintes, produzindo numerosos compostos desejáveis ou não à qualidade dos alimentos. Os lipídeos dietários desempenham um importante papel na nutrição. Fornecem calorias e ácidos graxos essenciais, agem como carreadores de vitaminas e aumentam a palatabilidade dos alimentos, embora por décadas tenham sido o centro de controvérsias com respeito à toxicidade e doença. 34 �omenclatura A nomenclatura lipídica pode ser entendida mais facilmente se a simples nomenclatura das várias classes dos compostos orgânicos for revista primeiro. Ácidos graxos Este termo se refere a qualquer ácido monocarboxílico alifático que possa ser liberado por hidrólise a partir de gorduras de ocorrência natural. De uma maneira geral, todos os ácidos encontrados na natureza são de alto peso molecular, normalmente, de cadeia linear, saturados e insaturados. Poderão também ter substituintes na cadeia, como grupos metílicos, hidroxílicos ou carbonílicos. Os principis ácidos graxos saturados são o láurico, o palmítico e o esteárico e insaturados o oléico, linoléico e o linolênico. Gorduras de animais e vegetais terrestres apresentam ácidos com cadeias de dezesseis a dezoito átomos de carbono, com predominância destes últimos. Ácidos com vinte ou mais carbonos são comuns em gorduras de animais marinhos. A grande maioria dos ácidos graxos encontrados em gorduras naturais apresentam número par de carbonos na cadeia, e quando insaturados, na maioria das vezes, encontram-se na configuração cis. Todos esses ácidos existem na natureza, principalmente, na forma de ésteres do glicerol ou de álcoois alifáticos de cadeia longa, embora possam ocorrer em quantidades menores na forma de ésteres da vitamina A, de esteróis ou de outros compostos cíclicos e ainda, em quantidades negligenciáveis, na forma de ácidos livres. 1. ácidos graxos saturados: São ácidos monocarboxílicos constituídos de uma cadeia hidrocarbonada saturada, ou seja, com todas as valências do carbono ligadas a átomos de hidrogênio. Quanto maior o tamanho da cadeia hidrocarbonada maiores serão o peso molecular, o ponto de fusão e a insolubilidade do ácido graxo ou do lipídeo que o contenha e menor sua volatilidade. Os ácidos graxos podem ser denominados de cinco maneiras diferentes. 1.1 os ácidos são denominados de acordo com hidrocarbonetos de mesmo número de átomos de carbono (CH3 substituído por COOH). A letra terminal o no nome do hidrocarboneto é substituída com oico, por exemplo, alcano = alcanóico, hexano = hexanóico. Se o ácido contém dois grupos carboxílicos o sufixo torna-se dióico, por exemplo exanodióico. O carbono carboxílico terminal é considerado como carbono número 1. 35 1.2 Os ácidos podem ser numerados com base no grupo carboxílico como um substituto do hidrocarboneto correspondente (H substituído por COOH) e o sufixo ácido carboxílico é usado, por exemplo pentano = ácido 1-pentanocarboxílico. Neste sistema o carbono número 1 é o carbono adjacente ao grupo carboxílico terminal. Esta convenção corresponde ao uso das letras gregas α, β, γ, δ, etc no qual o α-carbono é aquele adjacente ao carbono carboxílico. 1.3 Os ácidos podem ser designados pelo nome comum, como o butírico, esteárico e oléico. 1.4 Os ácidos podem ser representados por uma designação numérica dando-se o número de átomos de carbono e o número de duplas ligações, por exemplo, 4:0, 18:1, 18:3. 1.5 Para uso em abreviações em triacilglicerol, a cada ácido pode ser dado uma letra padrão, tal como P para palmítico e L para linoléico. 2. Ácidos graxos insaturados: São também ácidos monocarboxílicos contendo uma cadeia hidrocarbonada com uma mais ligações duplas. As duplas fazem com que os dois átomos de hidrogênio ligados aos dois carbonos envolvidos na ligação estejam ou de um mesmo lado do plano ou de lados opostos. Devido à presença de duplas ligações, os ácidos graxos insaturados têm ponto de fusão mais baixo do que os saturados de mesmo número de átomos de carbono. O ponto de fusão decresce com o aumento do grau de insaturação, ou seja, com o aumento no número de duplas ligações. A solubilidade em água e a volatilidade diminuem com o aumento do número de átomos de carbono. Como no caso dos ácidos graxos saturados, os insaturados são denominados segundo o hidrocarboneto insaturado. A substituição do terminal anóico por enóico indica insaturação e e os prefixos di, tri, etc representam o número de duplas ligações presentes. Logo, hexadecenóico corresponde a 16:1, octadecatrienóico a 18:3, etc. A maneira mais simples de se especificar o local da dupla ligação é colocando-se, antes do nome do ácido, um número para cada ligação insaturada. O ácido oléico, por exemplo, com uma dupla ligação entre os carbonos 9 e 10, é chamado ácido 9-octadecenóico. Em certos casos é conveniente distinguir ácidos graxos insaturados pelo local da primeira dupla ligação a partir do final metil da molécula, isto é, o carbono ômega. Ácido linoléico (ácido 9,12-octadecadienóico) é portanto um ácido 18:2ϖ6. A configuração geométrica das duplas ligações é usualmente designada pelo uso da palavra cis e trans, indicando se os grupos alquil estão no mesmo lado ou em lados opostos da molécula. Quando os hidrogênios se encontram no mesmo lado, o isômero é cis, se em lados opostos, o isômero é trans. Os ácidos graxos naturais de importância biológica são isômeros cis. 36 Os ácidos poliinsaturados existem em menores quantidades nos alimentos, sendo boas fontes os óleos vegetais, amêndoas, peixe, frango e legumes. A Tabela 3 apresenta uma lista de alguns dos ácidos graxos comumente encontrados em gorduras naturais, com sua sistemática e nomes comuns. Tabela 3 Nomenclatura de alguns ácidos graxos comuns (Fennema, 1985) Abreviação Nome sistemático Nome comum Símbolo 4:0 Butanóico Butírico B 6:0 Hexóico Capróico H 8:0 Octanóico Caprílico Oc 10:0 Decanóico Cáprico D 12:0 Dodecanóico Láurico La 14:0 Tetradecanóico Mirístico M 16:0 Hexadecanóico Palmítico P 18:0 Octadecanóico Esteárico Sta 20:0 Eicosanóico Araquídico Ad 16:1 9-Hexadecenóico Palmitoléico Po 18:1 9-Octadecenóico Oléico O 18:2 9,12-Octadecadienóico Linoléico L 18:3 9,12,15-Octadecatrienóico Linolênico Ln 20:4 5,8,11,14-Elicosatetraenóico Araquidônico Na 22:1 13-Docosenóico Erúcico E 3. Ácidos graxos essenciais Os termos essenciais e não essenciais são aplicados a nutrientes de acordo com suas necessidades relativas na dieta. O nutriente é essencial se o organismo não consegue fabricá-lo e então precisa obtê- lo da dieta, porque a falha resultaria numa doença específica. Se a gordura perfaz somente 10% ou menos de calorias diárias da dieta, o organismo não pode obter quantidades adequadas de ácidos graxos essenciais. Três ácidos graxos - linoléico, linolênico e araquidônico - são os únicos conhecidos como essenciais para a completa nutrição humana. Na verdade somente o ácido linoléico é um "verdadeiro" ácido graxo essencial (AGE), porque os outros dois podem ser naturalmente sintetizados à parte. Esses ácidos graxos - ácido linoléico, com ácidos linolênico e araquidônico - têm importantes funções no organismo: 37 • Estrutura da membrana: o ácido linoléico fortalece as membranas celulares, ajudando a prevenir danos maiores na permeabilidade da pele e da membrana celular. Uma deficiência do ácido linoléico leva a uma alteração na integridade da pele, resultando em eczema e lesões de pele características. Um efeito similar também ocorre em outras membranas teciduais por todo o organismo. • Transporte de colesterol: como outros ácidos graxos, o ácido linoléico liga-se ao colesterol para formar ésteres de colesterol para transporte no sangue. • Colesterol sérico: como fazem outros ácidos graxos não-saturados, o ácido linoléico ajuda a diminuir os níveis séricos do colesterol. Ele desempenha um papel-chave tanto no transporte como no metabolismo do colesterol. • Coagulação sanguínea: com seus produtos metabólicos estritamente associados, o ácido araquidônico e o ácido linolênico, o ácido linoléico ajuda a prolongar o tempo de coagulação do sangue e aumentar a atividade fibrinolítica. • Efeitos locais similares aos hormonais: o ácido linoléico é um importante precursor metabólico de um grupo de compostos ativos fisiológica e farmacologicamente conhecidos como prostaglandinas, prostaciclinas, tromboxanos e leucotrienos, que são chamados eicosanóides por causa de suas estruturas. Esses componentes eicosanóides têm efeitos extensos semelhantes aos hormonais. Eles são sintetizados no organismo pelo ácido araquidônico, que é derivado do ácido essencial linoléico. Acilgliceróis As gorduras neutras são mono-, di- e triésteres de glicerol com ácidos graxos e são chamadas de monoacilglicerol, diacilglicerol e triacilglicerol, respectivemente. Fosfolipídeos O termo fosfolipídeo pode ser usado para qualquer lipídeo que contenha ácido fosfórico como um mono- ou diéster. Glicerofosfolipídeo significa qualquer derivado do ácido glicerofosfórico que contém um grupo O-acil, Ol-alquil, ou O-alquenil unido ao resíduo glicerol. Os glicerofosfolipídeos comuns são chamados como derivados de ácido fosfatídico, tais como 3-sn-fosfatidilcolina, comumente chamada de lecitina, ou pelo seu nome sistemático, similar ao sistema para triacilgliceróis. 38 O termo "fosfo" é usado para indicar a ponte fosfodiéster; por exemplo, 1-palmitoil-2-linoleil-sn- glicero-3-fosfocolina. Classificação A seguinte classificação possibilita uma distinção entre os vários tipos de lipídeos, entre os quais os mais importantes são os acilgliceróis, ou glicerídeos: 1. Lipídeos simples São compostos que por hidrólise total dão origem somente a ácidos graxos e álcoois. Podem, ainda ser divididos em: a) Óleos e gorduras: ésteres de ácidos graxos e glicerol; são denominados acilgliceróis ou glicerídeos. b) Ceras: ésteres de ácidos graxos e mono-hidroxiálcoois de alto peso molecular geralmente de cadeia linear. 2. Lipídeos compostos São compostos que contêm outros grupos na molécula, além de ácidos graxos e álcoois e são divididos em a) Fosfolipídeos (fosfatídeos): ésteres de ácidos graxos, que contêm ainda na molécula ácido fosfórico e um composto nitrogenado. b) Ceras: ésteres de ácidos graxos e mono-hidroxiálcoois de ácidos graxos, carboidratos e uma base nitrogenada. c) Sulfolipídeos: compostos de estrutura pouco conhecida, que contêm enxofre na molécula. 3. Lipídeos derivados São chamados lipídeos derivados as substâncias obtidas na sua maioria por hidrólise dos lipídeos simples e compostos. São eles: a) Ácidos graxos. b) Álcoois: glicerol, álcoois de cadeia reta de alto peso molecular, esteróis. c) Hidrocarbonetos. d) Vitaminas lipossolúveis e) Pigmentos. 39 f) Compostos nitrogenados entre os quais colina, serina, esfingosina e aminoetanol. Óleos e gorduras (acilgliceróis, glicerídeos) São ésteres de ácidos graxos com o glicerol. São chamados de acilgliceróis ou glicerídeos e apresentam a seguinte fórmula: O � H2C — O — C — R | O � H C — O — C — R' | O � H2C — O — C — R'' R = ou ≠ R' = ou ≠ R" A denominação de óleos e gorduras dada aos acilgliceróis depende de seu estado físico (sólido ou líquido) e da sua composição em ácidos graxos. As gorduras são sólidas à temperatura ambiente (cerca de 250C), contêm uma proporção mais elevada de ácidos graxos saturados do que os óleos e são os principais triacilgliceróis animais. Os óleos são líquidos à temperatura ambiente, apresentam uma maior concentração de ácidos graxos insaturados que as gorduras e predominam nos vegetais. As gorduras dos animais diferem de espécie para espécie e mesmo nas diferentes partes de um mesmo animal. Os acilgliceróis são classificados tradicionalmente nos seguintes grupos: 1. Gorduras do leite As gorduras deste grupo são derivadas do leite de ruminantes, particularmente de vacas. Embora os principais ácidos graxos da gordura do leite sejam o palmítico, o oléico e esteárico, a gordura do leite é singular entre as gorduras animais contendo apreciáveis quantidades de ácidos de cadeia curta (C4 a C12). 2. Ácido láurico As gorduras deste grupo são derivadas de certas espécies de palmáceas, como o dendê e babaçu. As gorduras são caracterizadas pelo seu alto teor de ácido láurico (40-50%), moderadas quantidades 40 de ácidos graxos C6, C8 e C10, baixo teor de ácidos graxos insaturados e seus pontos de fusão relativamente baixos. 3. Manteigas vegetais As gorduras deste grupo são derivadas das sementes de várias árvores tropicais e são distinguidas pelo sua estreita faixa de fusão, que é principalmente devido ao arranjo de ácidos graxos em suas moléculas triacilglicerol. A despeito de sua larga taxa de ácidos graxos saturados e insaturados, glicerídeos trissaturados não estão presentes. A manteiga do cacau é o mais importante membro deste grupo. 4. Ácidos oléico e linoléico As gorduras deste grupo são as mais abundantes. Os óleos são todos de origem vegetal e contêm grandes quantidades de ácidos oléico e linoléico e menos que 20% de ácidos graxos saturados. Os membros mais importantes deste grupo são os óleos da semente de algodão, milho, girassol, oliva, amendoim, palma e gergelim. 5. Ácido linolênico As gorduras neste grupo contêm substanciais quantidades de ácido linolênico. O óleo da soja é o representante mais importante deste grupo. 6. Gorduras animais Este grupo consiste de depósitos de gordura de animais domésticos terrestres, todos contendo grandes quantidades de ácidos graxos C16 e C18 e quantidades médias de ácidos insaturados, a maioria oléico e linoléico. Estas gorduras contêm apreciáveis quantidades de triacilgliceróis totalmente saturados e exibem pontos de fusão relativamente altos. As gorduras do toicinho e do sebo pertencem a este grupo. 7. Óleos marinhos Estes óleos contêm, tipicamente, largas quantidades de ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa, com até seis duplas ligações e são, normalmente, ricos em vitamina A e D. Por causa do seu alto grau de insaturação, são menos resistentes à oxidação que outros óleos e gorduras vegetais e animais. 41 Propriedades dos triacilgliceróis Hidrogenação A hidrogenação consiste na saturação da dupla ligação com hidrogênio solidificando desta forma os triacilgliceróis que contenham ácidos graxos insaturados. Este processo é utilizado para a produção de margarinas. A hidrogenação incompleta nas ligações duplas faz com que a margarina fique mais pastosa. Halogenação Consiste na ligação de halogênios, especialmente iodo, às duplas ligações. A quantidade de iodo ligada permite a determinação do índice de iodo. Este índice é usado para se avaliar o grau de insaturação dos óleos. Quanto maior o índice de iodo maior será o número de duplas ligações. O óleos de algodão tem por exemplo um índice de iodo de 109, maior do que o do óleo de oliva, significando que o teor de ácidos graxos insaturados é mais alto no óleo de algodão. O óleo de coco, por sua vez, apresenta um índice de iodo igual a 9, o que mostra sua composição ser predominantemente de ácidos graxos saturados. Rancificação Processos hidrolíticos e oxidativos transformam os óleos e gorduras em compostos com cheiro e sabor desagradáveis. O processo hidrolítico ocorre às custas de enzimas bacterianas que agem principalmente sobre óleos e gorduras que contenham ácidos graxos de cadeia curta como por exemplo os existentes na manteiga. O processo oxidativo é mais comum e envolve óleos e gorduras que contenham ácidos graxos insaturados. O carbono vizinho de dupla ligação dos ácidos graxos perde um átomo de hidrogênio por ação da luz ou de entidades químicas denominadas radicais. O produto formado é também um radical altamente reativo e combina-se com oxigênio molecular dando origem a hidroperóxidos que se decompõe formando aldeídos responsáveis pelo cheiro e sabor desagradáveis. Além de alterar as propriedades organolépticas dos óleos, estes peróxidos são potentes agentes oxidantes que podem destruir importantes vitaminas existentes nos óleos. 42 A formação de novos radicais pode ser interrompida por substâncias capazes de doar um átomo de hidrogênio para os peroxirradicais. Estas substâncias são conhecidas como antioxidantes. As vitaminas C e E são antioxidantes naturalmente encontrados nos alimentos. Também outros compostos possuem capacidade antioxidante e são usados para prolongar o tempo de estocagem dos alimentos. Entre eles incluem-se ácidos gálico, propilgalato, butil-hidroxianisol (BHA) e butil- hidroxitolueno (BHT). Hidrólise Os triacilgliceróis hidrolisam-se produzindo ácidos graxos e glicerol quando catalisados por ácidos ou por enzimas denominadas lipases. Se a hidrólise não é completa os produtos podem ser monoacilgliceróis ou diacilgliceróis. Se a hidrólise ocorrer, entretanto, em presença de álcali os produtos serão glicerol e sal do ácido graxo (sabão). A reação denomina-se saponificação. Através desta reação determina-se o índice de saponificação que é a quantidade em miligramas de KOH gasto para saponificar um grama de gordura. Este índice é utilizado para se avaliar o peso molecular dos triacilgliceróis. Quanto maior o índice de saponificação menor o peso molecular do triacilglicerol. Isto significa que moléculas de ácidos graxos de cadeia curta predominam no triacilglicerol. Os triacilgliceróis da manteiga possuem alto índice de saponificação. Funções dos lipídeos A ingestão de óleos e gorduras é essencial para o fornecimento de ácidos graxos essenciais. Além disso as gorduras são importantes fontes de energia. No corpo, as gorduras são depositadas sob a pele onde, por serem fracas condutoras de calor, ajudam a insular o corpo e prevenir a perda rápida de calor. Também o enchimento de gordura suporta as vísceras e certos órgãos do corpo. Logo as gorduras assumem um importante papel na proteção do corpo e órgãos internos contra choques mecânicos e térmicos. Os óleos e gorduras atuam como carreadores de vitaminas lipossolúveis (vitaminas A, D, E e K). As membranas que recobrem as células e suas organelas são normalmente lipoprotéicas e fosfolipídicas. A estrutura lipídica da membrana plasmática serve como uma barreira para a difusão de várias substâncias através da parede celular. O tecido adiposo é uma importante fonte de energia para o recém-nascido e para a criança. O teor lipídico do tecido adiposo é responsável por 40% do peso do recém-nascido. 43 O tecido cerebral é particularmente rico em lipídeos. Os lipídeos são formados em grande extensão antes, ou imediatamente depois do nascimento e são considerados relativamente estáveis do ponto de vista metabólico. O alongamento da cadeia de ácidos graxos está intimamente relacionado com a mielinização. Uma taxa de crescimento reduzido devido à desnutrição causa atraso no acúmulo de lipídeos na mielina, membrana que recobre os neurônios. Os lipídeos parecem desempenhar um importante papel na função gonodal, uma vez que dietas deficientes em ácidos graxos prejudicam a função reprodutora de ratos, machos e fêmeas. Esteróides Os esteróides são compostos que contêm o núcleo do ciclopentanoperidrofenantreno. Quando existe uma cadeia lateral de 8-10 carbonos na posição 17 e uma hidroxila na posição 3, o esteróide é classificado como esterol. Colesterol,7-desidrocolestero (pró-vitamina D-3 de origem animal), Vitamina D-3, ergosterol (de origem vegetal que constitui a pró-vitamina D-2) e vitamina D-2 são exemplos de esteróides. Outro grupo de esteróides importantes par o organismo são os ácidos biliares que estão envolvidos na absorção de lipídeos. Ainda como esteróides, são classificados os hormônios sexuais (masculinos e femininos) e hormônios adrenocorticais (glicocorticóides e mineralocorticóides). Sem dúvida o mais conhecido dos esteróis é o colesterol e sua importância está ligada ao fato de que níveis elevados de colesterol estão associados à aterosclerose e doenças coronárias. O colesterol, um constituinte essencial de muitas células, sobretudo da mielina que reveste as fibras nervosas, é encontrado em altas concentrações no fígado onde é sintetizado e estocado. A síntese de colesterol pode variar de 0,5g a 2g/dia. Existe ainda colestero livre e esterificado nas lipoproteínas do plasma. Embora o colesterol seja geralmente discutido junto com a gordura dietética, ele não é uma gordura (triglicerídeo) em si. Muitas pessoas confundem colesterol com gordura saturada. Geralmente o colesterol viaja na corrente sanguínea ligado à ácidos graxos de cadeia longa, formando ésteres de colesterol. O colesterol é uma substância vital no organismo humano. Ele é um precursor de todos os hormônios esteróis. Um componente do colesterol na pele, 7-deidrocolesterol, é irradiado pelos raios solares ultravioleta e ativado no organismo para produzir a vitamina D. É também essencial na formação dos ácidos biliares, que emulsificam as gorduras para a digestão enzimática e então servem 44 como um carreador para a absorção da gordura. O colesterol é amplamente distribuído em todas as células do organismo e é encontrado em grande quantidade no cérebro e no tecido nervoso. É um componente essencial das membranas celulares. É um pequeno sonho, entretanto, que um constante suprimento de tão vital material para os processos orgânicos seja feito nos tecidos corporais, principalmente no fígado. Se uma pessoa não consome colesterol algum, o organismo ainda assim sintetizará o suprimento necessário. A ingestão de ácidos graxos saturados a partir da alimentação tem sido associada a elevação dos níveis de colesterol no sangue, enquanto a ingestão de poliinsaturados se relaciona inversamente. Entretanto, o ácido esteárico, cujo ponto de fusão e o mais alto dentre os ácidos saturados comuns, não produz colesterol, pois quando ingerido sofre transformação e passa a ácido oléico, que tem uma dupla ligação e não participa da produção de colesterol no organismo humano. O mesmo não ocorre com os ácidos palmítico, mirístico e láurico que produzem colesterol e cujo consumo deve ser restrito. A gema do ovo é uma fonte rica em colesterol. Outros alimentos importantes incluem manteiga, creme, queijo, coração, rins, pâncreas, lagosta, camarão, siri e ova de peixe. Ácidos graxos ômega-3 Freqüentemente, com as novas descobertas em nutrição vem uma forte dose de modismo e de novas dietas. É especialmente verdadeiro quando a pesquisa promete combater a doença do coração e suas artérias cheias de gordura, assim como outros problemas crônicos de saúde. Assim é o caso com os ácidos graxos ômega-3 e sua rica presença na gordura do peixe. O interesse científico foi primeiro demonstrado pelas observações iniciais entre os esquimós da Groenlândia, que têm uma dieta rica em óleos de peixes e apresentam uma baixa incidência de doenças do coração (embora apresentem a mais alta incidência de derrame cerebral atribuída a uma insuficiente coagulação de plaquetas no cérebro, associada à dieta rica em poliinsaturados). Esses óleos de peixe têm altos níveis de ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa, do tipo ômega-3. Ômega (ϖ) é a última letra do alfabeto grego, usada pelos cientistas para dar nome às classes de ácidos graxos pela estrutura de sua cadeia de carbono, contando do final da cadeia. Há um alto nível de um desses ácidos graxos ômega-3 em óleos de peixe, ácido eicosapentanóico (EPA) (do grego, eicosa-vinte; penta- cinco). O nome designa sua estrutura, abreviado 20:5ϖ-3, significando um ácido graxo poliinsaturado de cadeia longa de 20 carbonos com cinco ligações duplas (pontos insaturados), a primeira ligação dupla localizada no carbono 3 contando do final ômega da cadeia de carbono. 45 O acúmulo de evidências sustenta o potencial nutricional e a relevância clínica desses ácidos graxos ômega-3. O organismo humano obtém ômega-3 EPA principalmente da gordura do peixe na dieta, embora possa ser sintetizado a partir do ácido linoléico. Os outros dois ácidos graxos essenciais, linolênico e araquidônico, são ômega-6, relacionados estritamente em suas rotas metabólicas e funções. Na verdade, os dois precursores de ácidos graxos essenciais, ácidos linolênico (ômega-3) e linoléico (ômega-6), competem pelos mesmos sistemas enzimáticos metabólicos no organismo na produção de substâncias eicosanóides. O balanço dietético ótimo de ácidos graxos ômega-3 e ômega-6 e seus efeitos no equilíbrio metabólico está ainda em estudo. Essas substâncias de alta atividade local semelhante a hormônio têm efeitos fisiológicos significantes ajudando a modelar e a equilibrar funções cardiovasculares, tão bem quanto sustentar o crescimento e desenvolvimento normais. 46 3.4 PROTEÍ�AS Introdução As proteínas são macromoléculas complexas que podem constituir 50% ou mais do peso seco das células vivas. Elas desempenham um papel fundamental na estrutura e função das células. Numerosas proteínas têm sido isoladas e purificadas, e sua massa molecular varia de cerca de 5000 a milhões de daltons. Funcionam como biocatalisadores (enzimas e hormônios), controlando processos como crescimento, digestão, absorção, transporte e metabolismo; são importantes na manutenção da pressão osmótica do sangue e de outros fluidos e na formação de anticorpos para a defesa imunológica. Também funcionam como elementos estruturais como na pele, ossos e músculos. Essas moléculas são constantemente degradadas e renovadas no organismo devendo ser ressintetizadas o que é feito às custas da ingestão de proteínas pela dieta, as quais veicularão os aminoácidos essenciais e os não essenciais para essa reposição, bem como para as necessidades adicionais decorrentes do crescimento, gestação, lactação. Para que essa reposição possa ser feita, a proteína deve ter valor nutritivo adequado, ou seja, ser digerível, possuir uma adequada distribuição qualitativa e quantitativa de aminoácidos e ser acompanhada de uma ingestão suficiente de calorias. Composição e estrutura Estes biopolímeros são constituídos de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e, usualmente, enxofre. Alguns deles também apresentam ferro, cobre, fósforo, ou zinco. A hidrólise completa (ácida, alcalina ou enzimática) das proteínas leva a alfa-aminoácidos de configuração L que diferem uns dos outros pela natureza de suas cadeias laterais. Os aminoácidos que compõe a maioria das proteínas pertencem a um restrito grupo de 20 aminoácidos diferentes. Eles se unem uns aos outros através das chamadas ligações peptídicas, dando origem às cadeias polipeptídicas que podem conter centenas de resíduos de aminoácidos. Os aminoácidos, as unidades básicas das proteínas, são compostos mais simples, de baixo peso molecular, com propriedades cujo conhecimento é importante para a compreensão das propriedades das proteínas. Possuem a seguinte fórmula geral: 47 NH2 R—C—COOH H e em todos eles, exceto na glicina, o átomo de carbono na posição alfa está ligado a quatro grupos diferentes. Os grupos amínicos e carboxílicos, pelas possibilidades de ionização conforme o pH do meio, conferem as características básicas e ácidas, respectivamente. A estrutura do grupo ou cadeia lateral é mais complexa, o que diferencia um aminoácido do outro, e tem grande influência nas propriedades do aminoácido (solubilidade, polaridade, reatividade, etc) e conseqüentemente nas propriedades da proteína. Devido à presença de grupos diferentes ligados ao carbono alfa, os aminoácidos têm um ou mais carbonos assimétricos (distribuição assimétrica de elétrons), e são oticamente ativos, podendo existir na forma D ou L; entretanto, os aminoácidos naturais se encontram apenas na forma L. Em certos tipos de processamento de proteínas, como aquecimento em meio alcalino usado no preparo de isolados protéicos-vegetais ou pelo aquecimento a temperaturas muito elevadas, pode ocorrer a isomerização dos aminoácidos com transformação da forma L em D. Tal fato apresenta importância nutricional, pois vários D aminoácidos não são aproveitados pelo organismo ou o são em menor velocidade; a D metionina, por exemplo, praticamente não é aproveitada pelo organismo do homem. Alguns D aminoácidos conseguem ser aproveitados talvez devido à presença de aminoácidos oxidases no organismo. O uso de racematos, misturas na forma D e L, no enriquecimento de alimentos com aminoácidos também reduz a possibilidade de utilização biológica. É importante salientar que o menor aproveitamento da forma D depende não só de aminoácido mas também do animal empregado no ensaio, tornando difícil a extrapolação de diversos resultados experimentais para o homem. As proteínas são polímeros de aminoácidos unidos uns aos outros através de ligaçõse peptídicas. Na ligação peptídica o grupo carboxílico de um aminoácido se liga ao grupo alfa-amino do aminoácido seguinte, com eliminação de uma molécula de água formando-se uma cadeia peptídica. A ligação de dois aminoácidos forma um dipeptídeo, três um tripeptídeo, e assim por diante. O número de moléculas de proteínas que podem se formar é muito grande em função da combinação dos vários tipos de aminoácidos e pelos arranjos seqüenciais possíveis. Toda proteína é 48 caracterizada por sua conformação, isto é, pela sua organização tridimensional. A estrutura primária refere-se à ordem seqüencial de aminoácidos numa proteína. O seu conhecimento permite inferir sobre a importância nutricional da proteína, através do cômputo químico dos aminoácidos, e sobre a digestibilidade, pois as enzimas digestivas agem nas ligações peptídicas em posições específicas na molécula. As estruturas secundária e terciária relacionam-se à organização tridimensional da cadeia polipeptídica. A estrutura secundária é formada pela associação de membros próximos da cadeia polipeptídica e é mantida, principalmente, por pontes de hidrogênio. A alfa-hélice, a estrutura beta de proteínas fibrosas e a tripla hélice do colágeno são exemplos de estrutura secundária. A estrutura terciária é a forma na qual a estrutura secundária se aranja, se dobra e enovela, formando estruturas globulares, rígidas. Essa estrutura é estabilizada por ligações de diversos tipos como pontes de hidrogênio, hidrofóbicas, iônicas, eletrostáticas e covalentes, estas representadas pelas pontes dissulfeto entre os resíduos de cisteína. Se as proteínas não se associassem em estruturas deste tipo, uma proteína de peso molecular de 13000, seria um filamento cujo comprimento seria 400 vezes superior à sua espessura. A estrutura quaternária diz respeito ao arranjo geométrico entre várias cadeias polipeptídicas unidas umas às outras por ligações, na maioria das vezes, não covalentes. Logo, corresponde à forma como diversas estruturas terciárias ou subunidades se associam. O aquecimento dos alimentos, como regra, aumenta a digestibilidade das proteínas, por destruir sua conformação, facilitando o ataque das enzimas digestivas que, por serem também moléculas protéicas grandes, não conseguiriam, sem isso, penetrar no interior da sua estrutura para agirem. Esse processo de alteração da estrutura tridimensional de uma proteína, causado pelo calor ou por diversos agentes químicos ou físicos, é conhecido como desnaturação da proteína, podendo ser reversível ou não. Essa propriedade é usada na indústria de alimentos para a inativação de enzimas deteriorativas que impediriam a sua conservação. Usa-se também na indústria da soja para produção de texturizados; a proteína é desnaturada, transformada em filamentos que são reassociados na forma de fibras formando uma textura rígida. Classificação Vários critérios podem ser usados para a classificação das proteínas. Elas podem ser classificadas, genericamente, em proteínas simples - que por hidrólise dão origem a apenas aminoácidos, proteínas conjugadas - que dão origem, por hidrólise, a outros componentes além dos 49 aminoácidos e ainda proteínas derivadas, compostos não encontrados naturalmente, mas obtidos através da proteólise. Proteínas simples As proteínas simples podem ser separadas, quanto à forma, em fibrosas e globulares. Entretanto a classificação mais comumente empregada é aquela baseada na solubilidade desses compostos em diferentes solventes. As proteínas mais insolúveis são as escleroproteínas, que possuem estrutura fibrosa, isto é, são formadas por cadeias polipeptídicas que se dispõe em um arranjo paralelo, ao longo de um eixo comum, para produzir fibras ou filamentos longos, pouco solúveis e de consistência rígida e que apresentam, normalmente, funções estruturais, como o colágeno, a elastina e a betaqueratina. As proteínas fibrosas conhecidas apresentam-se em número reduzido em comparação com as proteínas globulares, cadeias polipeptídicas enoveladas em estruturas esféricas ou glogulares, que podem ser solúveis em água, em soluções de sais neutros, ou ainda em soluções ácidas e alcalinas e participam de todas as reações biológicas, as quais necessitam mobilidade e, portanto, solubilidade. As proteínas globulares desempenham, normalmente, uma função dinâmica na célula; os anticorpos, a maior parte das enzimas, alguns hormônios e muitas proteínas que exercem a função de transportadores, como a albumina do soro e a hemoglobina, são proteínas globulares. As proteínas simples são classificadas, de acordo com a sua solubilidade, em: 1. Albuminas A principal propriedade que distingue as albuminas de todas as outras proteínas é a sua solubilidade em água; são também solúveis em soluções fracamente ácida ou alcalinas e em soluções 50% saturadas de sulfato de amônio; coagulam pela ação do calor. Exemplo de albuminas: da clara do ovo (ovalbumina), do leite (lactalbumina), de ervilhas (legumitina). 2. Globulinas São praticamente insolúveis em água, mas solúveis em soluções de sais neutros. Precipitam em soluções 50% saturadas de sulfato de amônio. Exemplo de globulinas: do músculo (miosina), de ervilhas (legumina). 3. Glutelinas 50 São proteínas encontradas somente em vegetais. São insolúveis em água e solventes neutros, mas solúveis em soluções diluídas de ácidos e bases. Exemplo: de trigo (glutenina), do arroz. 4. Prolaminas Como as glutelinas, as prolaminas são proteínas encontradas somente em vegetais. São insolúveis em água e etanol absoluto, mas solúveis em etanol entre 50 e 80%. Exemplos de prolaminas: do trigo e centeio (gliadina), do milho (zeína), da cevada (hordeína). 5. Protaminas São proteínas de baixo peso molecular, constituídas de aproximadamente 80% de arginina e portanto fortemente alcalinas. São solúveis em água e em amônia; em soluções fortemente ácidas formam sais estáveis. São encontradas em esperma de peixes, como por exemplo, salmão, sardinha e arenque. 6. Histonas São também proteínas de baixo peso molecular e caráter básico, porém, menos básico do que as protaminas, porque contêm somente de 10 a 30% de arginina na molécula. São encontradas em animais e, aparentemente, apenas nos núcleos celulares, onde se encontram ligadas a ácidos nucléicos. São solúveis em água e soluções diluídas de ácidos e bases. Podem ser precipitadas pela adição de amônia, a pH ao redor de 8,5. As histonas mais bem estudadas são as extraídas da glândula timo da vitela. 7. Escleroproteínas São as proteínas que, devido ao seu alto grau de insolubilidade, foram definidas inicialmente como as proteínas insolúveis das células e tecidos. Pertencem à classe das escleroproteínas, que são proteínas de estrutura fibrosa, a queratina, que é a proteína insolúvel da pele, cabelos, lã, casco dos animais, unha, couro, penas e chifres e o colágeno, que é a proteína existente nos tecidos conectivos (tendões e ligamentos). As queratinas, geralmente, contêm grande quantidade de cistina, que através de pontes dissulfeto ajudam a manter a rigidez da estrutura e conferem a sua baixa solubilidade. O elevado teor de aminoácidos sulfurados torna essas proteínas interessantes nutricionalmente e por isso diversos processos vêm sendo estudados para a solubilidade e aproveitamento de resíduos, como penas de aves para uso nas rações animais. 51 O colágeno foi considerado totalmente insolúvel até alguns anos, quando grande parte dessa proteína foi solubilizada por extração com ácido acético ou ácido cítrico. O colágeno é insolúvel em água a frio e resistente às enzimas digestivas animais, porém, quando submetida à fervura em água, soluções de ácidos ou bases diluídas, transforma-se em gelatina. Essa transformação (juntamente com outras que ocorrem na actomiosina) é responsável pelo amaciamento da carne durante o cozimento. Cerca de 30% das proteínas totais dos mamíferos são constituídas de colágeno. Uma característica notável do colágeno é o seu elevado teor de hidroxiprolina (10%), de glicina (30%) e de prolina. É, porém, pobre em aminoácidos de interesse nutricional (praticamente não contém triptofano), não sendo por isso capaz de manter o crescimento de animais jovens. As elastinas estão presentes nos tecidos, artérias e outros tecidos elásticos. Embora semelhantes ao colágeno sob muitos aspectos, não podem ser convertidas em gelatina. Proteínas conjugadas São moléculas mais complexas, nas quais as proteínas se encontram combinadas com substâncias de caráter não protéico formando complexos mais ou menos estáveis; a parte não protéica nessas proteínas é denominada grupo prostético e está ligada às proteínas por grupos iônicos, grupos polares e grupos não polares. Na maioria das proteínas conjugadas, a relação proteína-grupo prostético é de 1:1 com exceção das fosfoproteínas, que podem conter vários radicais de ácidos fosfóricos esterificados às hidroxilas existentes na molécula. As duas frações da molécula de uma proteína conjugada podem ser facilmente separadas por hidrólise branda, sem que a parte protéica sofra modificações. Têm em comum a grande estabilidade da fração protéica da molécula em relação a agentes desnaturantes, propriedade essa que desaparece com a separação das duas frações. As proteínas conjugadas são classificadas de acordo com a natureza química do grupo prostético, em: 1. Cromoproteínas Cujo núcleo prostético é constituído de um pigmento como clorofila, riboflavina, carotenóides, pigmentos biliares e heme, este último constituino o grupo prostético da hemoglobina e da mioglobina. 2. Lipoproteínas 52 Nas quais o grupo prostético é constituído por um lipídeo, como lecitina ou colesterol, formando complexos. Não é extraível com éter mas com solventes mais polares como acetona, clorofórmio ou metanol. As lipoproteínas têm função estrutural associadas a membranas de organelas celulares, lipoproteínas estruturais ou de transporte e lipoproteínas solúveis, como as do soro. A associação com proteínas permite que sejam veiculadas substâncias como os lipídeos, que de outra forma estariam insolúveis. Além das lipoproteínas séricas são exemplos importantes as da gema do ovo: lipovitelinas e lipovitelinina, que encontram função na tecnologia de alimentos como emulsificantes (ex. maionese). 3. Glicoproteínas (ou mucoproteínas) São ligadas a carboidratos que podem ser polissacarídeos de estrutura simples, ou várias unidades de oligossacarídeos. A porção glicídica se encontra ligada à proteína através de grupos OH da serina e treonina ou de grupo NH2 dos resíduos de asparagina e glutamina. A introdução aumenta a solubilidade da proteína que é capaz de formar soluções altamente viscosas. São exemplos importantes as globulinas 7s da soja, as fitoemaglutininas do feijão que quando inativas causam problemas nutricionais, a ovomucina que é uma das responsáveis pela elevada viscosidade da clara do ovo, a mucina, encontrada no suco gástrico, a transferrina, a ceroplasmina e a tireoglobulina. 4. Nucleoproteínas São complexos de proteínas básicas com ácidos nucléicos, polímeros contendo carboidratos, ácido fosfórico e bases nitrogenadas encontrados no núcleo celular. Sem dúvida alguma essas são as proteínas conjugadas mais importantes devido à função de transmitirem informações genéticas. 5. Fosfoproteínas São proteínas que possuem grupamentos fosfato na molécula, ligados normalmente na forma de éster a grupos OH da serina ou trionina. São exemplos a caseína do leite e a vitelina da gema do ovo. A caseína do leite na forma micelar cuja estabilidade é mantida, em grande parte, às custas desses grupos fosfato ligados ao cálcio, forma uma estrutura estável no pH natural desse fluido, não precipitando pelo aquecimento. É interessante comentar que a presença de grupos fosfato dificulta a ação das enzimas digestivas, na sua proximidade, resultando da hidrólise parcial os fosfopeptídeos que podem ter importante função na absorção do cálcio. 53 6. Metaloproteínas São complexos de metais com proteínas; o metal pode estar fortemente ligado, como no caso da hemoglobina e da mioglobina onde o átomo de ferro está incluído no núcleo porfirínico ou ligado mais fracamente e facilmente removível. Nesse segundo caso incluem-se a ovoalbulina, proteína do ovo capaz de ligar Fe, Cu e Zn, a ferritina do fígado que chega a conter 20% de ferro. Muitas dessas ligações permitem que os metais de outra forma insolúveis sejam "solubilizados" e transportados nos pH fisiológicos dos fluidos orgânicos. Proteínas derivadas São compostos não encontrados na natureza, mas obtidos por degradação, mais ou menos intensa de proteínas simples ou conjugadas pela ação de ácidos, bases ou enzimas. A extensão da proteólise pode ser observada pelo aumento do número de grupos carboxílicos e amínicos existentes inicialmente na proteína. As propriedades físicas das proteínas derivadas tambêm são modificadas; há diminuição da viscosidade inicial, e elas perdem a propriedade de serem coaguladas pelo calor. De acordo com o peso molecular, as proteínas derivadas podem ser classificas em: 1. Proteínas derivadas primárias São derivados de proteínas formados a partir de processos brandos de decomposição que causam mudança nas suas propriedades. Nesse processo, a cisão hidrolítica das cadeias peptídicas é muito pequena, ou pode mesmo não ocorrer como acontece no caso das proteínas desnaturadas. Quando há cisão das cadeias peptídicas, dependendo do grau de modificação da molécula, haverá formação de proteanas e metaproteínas. 2. Proteínas derivadas secundárias Posterior clivagem de cadeia peptídica causa a formação de uma mistura complexa de moléculas de diferentes tamanhos, com diferentes composições em aminoácidos, e portanto, diferentes propriedades, e que podem ser classificadas em proteoses, peptonas e peptídeos; finalmente a cisão total das cadeias peptídicas leva à formação dos aminoácidos livres. 54 Propriedades nutricionais Aminoácidos essenciais e não essenciais Diversos aminoácidos devem estar presentes na dieta, para satisfazerem as necessidades do organismo, enquanto que outros não; em conseqüência, a qualidade nutricional das proteínas é determinada pelo tipo e pela quantidade dos seus aminoácidos constituintes. Na década de 30, com a produção de aminoácidos quimicamente puros, estudos sobre a importância nutricional de cada um puderam ser desenvolvidos. Em experiência tornada clássica, Rose alimentou ratos jovens com misturas de aminoácidos que iam sendo retirados da fração um a um e observou o efeito que essa retirada causava no crescimento. Quando certos aminoácidos foram retirados da dieta o crescimento dos animais se tornava mais lento, enquanto que a retirada de outros não tinha qualquer influência. Esses dez aminoácidos essenciais ou indispensáveis podem ser definidos como aqueles que o organismo é incapaz de sintetizar ou só consegue fazê-lo numa velocidade insuficiente para as suas necessidades. Em oposição, os outros aminoácidos que o organismo pode sintetizar na proporção necessária são chamados dispensáveis ou não essenciais. A partir dessas descobertas Rose estudou as necessidades de aminoácidos do homem adulto. Os dez aminoácidos, essencias para o rato, foram adicionados a uma dieta nutricionalmente equilibrada em todos os aspectos e foram sendo retirados da mesma forma, um a um, observando-se as conseqüências sobre o balanço nitrogenado do indivíduo. Se a remoção do aminoácido não modificava o balanço do nitrogênio, então o mesmo era considerado não essencial; por outro lado, se ocorria maior eliminação de nitrogênio, o fato era tomado como indicativo da essencialidade do aminoácido. Nove aminoácidos são indispensáveis para manter os tecidos do homem adulto (histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalaninana, treonina, triptofano e valina). Para crianças, além desses nove, a arginina também é necessária para o crescimento normal. Os aminoácidos não essenciais são apresentados a seguir: alanina, asparagina, ácido aspártico, cistina, ácido glutâmico, glutamina, glicina, hidroxilisina, hidroxiprolina, prolina, serina e tirosina. As proteínas são classificadas em completas e incompletas, de acordo com os aminoácidos que possuem. As completas ou equilibradas são principalmente as de origem animal (carnes, peixe, ovos, leite e queijo) que correspondem àquelas que contêm um perfil, qualitativo e quantitativo, adequado de aminoácidos. 55 As incompletas são as que apresentam deficiências em um ou mais dos aminoácidos essenciais; esse aminoácido que está em falta ou em quanitdade insuficiente na proteína é conhecido como fator limitante. As proteínas de origem vegetal como as de cereais (trigo, arroz, milho) e leguminosas (feijões), folhas e microorganismos pertencem a essa categoria. Há, porém, exceções nessa classificação; a gelatina e a globina do sangue são proteínas animais incompletas ao passo que a proteína da batata é de boa qualidade (encontra-se, porém, em baixa concentração). De uma forma geral, o fator limitante principal (o que apresenta a maior deficiência) nos cereais é a lisina. No arroz, além da lisina, a treonina e no milho o triptofano são considerados fatores limitantes secundários. Nas leguminosas, nas folhas em geral e nas leveduras a metionina é o fator limitante principal. Efeito da ingestão de proporções desequilibradas de aminoácidos essenciais A ingestão de uma proteína deficiente em um ou mais aminoácidos essenciais resulta num baixo valor nutritivo para essa proteína, condicionado ao nível dos fatores limitantes principais e secundários. A situação oposta da ingestão em excesso de um ou mais aminoácidos essenciais também pode resultar em prejuízo nutricional ou mesmo em sintomas de toxicidade. Na verdade, tem-se dado muita atenção ao desequilíbrio causado por deficiências quando, em certos casos, o valor nutritivo da proteína pode ser limitado por excesso, como parece ser o caso do milho que tem elevado teor de isoleucina. Os aminoácidos não essenciais são normalmente bem tolerados pelo organismo. Os desequilíbrios entre as proporções dos aminoácidos da dieta, com conseqüências tóxicas, costumam ser classificados em três grupos: 1. ingestão excessiva de um aminoácido essencial: o caso mais crítico é o da metionina que em concentrações na dieta apenas três vezes superiores à necessária pelo organismo provoca redução no crescimento; para os outros aminoácidos a dose limite é superior a 10 vezes a dose mínima; 2. a ingestão de um excesso levando a sintomas de toxidade que são aliviados pela adição à dieta de outro aminoácido estruturalmente semelhante; é o caso da leucina e isoleucina. Essa situação é conhecida como antagonismo. Outro exemplo é o da lisina, cujo excesso na ração de pintos aumenta as necessidades de arginina; 3. desequilíbrio causado pela adição à dieta de aminoácidos diferentes do fator limitante principal, aumentando as desproporções na proteína. 56 Normalmente, em situações dietéticas habituais, o organismo, através de mecanismos especiais de segurança, consegue superar esses problemas reduzindo a absorção intestinal dos aminoácidos ou aumentando a atividade catabólica de enzimas desse aminoácidos, principalmente no fígado ou, ainda, reduzindo a ingestão do alimento "desequilibrante". Nesse último caso o controle parece estar ligado ao nível dos aminoácidos livres no cérebro. Funções das proteínas e dos aminoácidos As proteínas da dieta fornecem aminoácidos ao organismo que terão três destinos principais: anabolismo (síntese de proteínas e polipeptídeos); catabolismo (degradação e produção de energia) e síntese de compostos de baixo peso molecular. Por essas vias os aminoácidos servirão na construção e manutenção dos tecidos, formação de enzimas, hormônios, anticorpos, no fornecimento de energia e na regulação de processos metabólicos. Além do nitrogênio, os aminoácidos fornecem grupamentos sulfurados ao organismo. Construção do corpo Embora as proteínas estejam presentes em cada célula, sua natureza e comportamento diferem nos vários tecidos. As proteínas musculares (actina e miosina) concorrem para a contração muscular. A queratina do cabelo, pele e unhas, é insolúvel, resistente e constitui uma capa protetora para o corpo; essas estruturas auxiliam também na eliminação do corpo de metais como o arsênio, chumbo, mercúrio, zinco e outros. A elastina e o colágeno dão às paredes dos vasos a elasticidade essencial para a manutenção da pressão sanguínea. As fibras do colágeno dão também forma e sustentação a todo organismo, pela sua participação na matriz dos ossos e dos dentes. Enzimas, hormônios e anticorpos Os aminoácidos são essenciais para a síntese de todas as enzimas, anticorpos e alguns hormônios. As enzimas são calisadoras das reações químicas das células vivas. Centenas de diferentes enzimas são conhecidas e cada uma catalisa um diferente tipo de reação química. A maior parte das 57 reações químicas nas células ocorreria muito vagarosamente, não se podendo manter a vida se não fosse a ação catalisadora das enzimas. Certas proteínas têm função respiratória; é o caso do sistema enzimático constituído pelos citocromos, mioglobina e hemoglobina que funcionam como transportadores de oxigênio. Alguns hormônios como a tiroxina têm uma estrutura simples; já a insulina é um polipeptídeo de estrutura mais complexa. A seqüência de seus aminoácidos foi determinada em 1959, por Sanger, o que lhe valeu o prêmio Nobel. O hormônio de crescimento (somatotrofina) é também uma proteína. Os anticorpos do sangue pertencem a uma classe de proteínas chamadas imunoglobulinas. A molécula do anticorpo aparece no soro do sangue e nos tecidos em resposta à injeção de uma proteína estranha àquela espécie (antígeno). A imunidade às doenças infecciosas pode ser conferida, injetando- se pequenas quantidades de certas macromoléculas (antígenos) dos microorganismos causadores ou vírus. Os anticorpos são formados e, se os microorganismos, num período posterior, atingirem o sangue ou a linfa, esses anticorpos neutralizarão ou inativarão a invasão, combinando-se com seu componente antigênico. Em casos de desnutrição protéica o sistema pode ficar alterado reduzindo a resistência do organismo às infecções. As proteínas desempenham importante papel na distribuição de líquido entre os compartimentos do fluido intersticial e do plasma. A maior parte da troca fluida entre os capilares e o fluido intersticial que os cerca ocorre por difusão simples. A pressão hidrostática capilar (incluindo a pressão sanguínea e a gravidade) e vazões do fluido capilar elevadas resultam num fluxo líquido dos capilares para o fluido intersticial das substâncias difusíveis: água, eletrólitos, oxigênio, dióxido de carbono e produtos finais do metabolismo. A pressão osmótica coloidal da proteína do plasma, a elasticidade do tecido das artérias e as vazões capilares lentas são forças opostas e resultam num fluxo de retorno líquido para dentro dos capilares. Qualquer fator que altere a permeabilidade capilar, como dano devido ao calor, faz com que se perca proteína do plasma, em graus variáveis, para dentro do fluido intersticial. A perda da pressão osmótica coloidal reduz o fluxo de retorno para dentro do capilar e aumenta o fluido intersticial. O edema torna-se clinicamente evidente quando o volume do fluido intersticial aumenta mais de 50%. Esse mecanismo permite explicar o edema que ocorre na desnutrição protéica grave. Controle do balanço acidobásico nos tecidos 58 Durante o metabolismo normal, ácidos e bases são formados, mas os ácidos predominam. O corpo tem diversos mecanismos para manter o balanço ácido/base em um nível normal: um deles se vale do uso de aminoácidos e proteínas como tampões; outras substâncias também funcionam como tampões, porém, os aminoácidos e as proteínas são os mais abundantes. Deve ser relembrado que um aminoácido tem dois grupos característicos, um grupo ácido ou carboxílico (COOH) e um grupo básico ou amínico (NH2) capacitando os aminoácidos e as proteínas a atuarem como ácido ou como base e a neutralizarem ambos, ácidos mais fortes e bases mais fortes. Como as moléculas protéicas têm radicais acídicos livres (COOH) e radicais básicos livres (NH2), as proteínas funcionam como tampões. 59 3.5 MI�ERAIS Introdução Os sais minerais nos alimentos correspondem à fração cinza ou resíduo mineral fixo. Com excessão dos elementos que se unem para formar moléculas orgânicas (C, O, H e N), todos os demais são considerados componentes minerais das células vivas. Os componentes minerais de tecidos organizados, animais ou vegetais, podem encontrar-se ionizados, em solução nos líquidos intra ou extra celulares; ou não ionizados, no estado sólido; ou ainda integrando moléculas orgânicas. As proporções dos diferentes minerais, ou mesmo a sua concentração total, são variáveis dentro de uma gama de alimentos e até mesmo dentro de um mesmo alimento. Elas variam em função do solo (pH, fertilidade, estrutura, microbiologia), espécies e variedades e do processamento do alimento. O indivíduo adulto apresenta 4% de seus compostos minerais em permanente equilíbrio dinâmico. Classificação de Acordo com a Abundância no Organismo Embora, em torno de 60 minerais já tenham sido identificados, cerca de 20 são necessários ao organismo animal, devendo ser obtidos através da alimentação (nutrientes indispensáveis à dieta) (Tabela 4). Os elementos essenciais podem ser agrupados em macrominerais, minerais principais, ou minerais maiores, quando presentes em quantidades relativamente grandes no tecido animal e a ingestão exigida está acima de 100 mg/dia e microminerais, elementos traços, ou elementos menores, quando presentes em quantidades diminutas, como 0,005% (50 ppm) do peso corporal e a ingestão exigida está abaixo de 100 mg/dia. Tabela 4 Minerais essenciais à nutrição humana 60 Macrominerais Microminerais essenciais Minerais essencialmente obscuros Cálcio (Ca) Ferro (Fe) Silício (Si) Fósforo (P) Iodo (I) Vanádio (V) Magnésio (Mg) Zinco (Zn) Níquel (Ni) Sódio (Na) Cobre (Cu) Estanho (Sn) Potássio (K) Manganês (Mn) Cádmio (Cd) Cloro (Cl) Cromo (Cr) Arsênio (As) Enxofre (S) Cobalto (Co) Alumínio (Al) Selênio (Se) Boro (B) Molibdênio (Mo) Flúor (F) Principais Funções Os minerais acham-se interrelacionados e em mútuo equilíbrio na fisiologia do organismo animal e vegetal e as principais funções por eles desempenhadas resumem-se em: 1. função plástica ou estrutural (Ca, P, Mg) 2. Reguladores do metabolismo • regulação do equilíbrio ácido-básico dos fluidos orgânicos (Na, K) • equilíbrio da pressão osmótica (K, Na) • ativadores de enzimas (Mg, Ca, Zn, Mn, Mo) • Componentes de substâncias importantes ao organismo Macrominerais O Ca, juntamente com o P, é o principal elemento estrutural do esqueleto. Noventa e nove porcento do cálcio orgânico é encontrado nos ossos e dentes, principalmente, na forma de hidroxiapatita e fluorapatita de Ca, e 1% nos tecidos moles e fluidos corporais. O Ca é importante no 61 controle da permeabilidade de membranas celulares e irritabilidade de músculos e nervos, juntamente com o Na, K e Mg. A transmissão dos impulsos nervosos é dependente de Ca posto que o mineral libera a acetil colina responsável pela transferência do impulso nervoso até o nervo terminal. A coagulação sanguínea só se dá na presença de Ca, uma vez que o mineral ativa a protrombina à forma de trombina, enzima que converte a proteína do plasma fibrinogênio em fibrina, proteína fibrosa responsável pela formação do coágulo sanguíneo. O Ca é essencial à absorção de vitamina B12, embora a sua própria absorção seja facilitada pela vitamina D. Ele está presente na parede celular dos vegetais, se associando às pectinas, gerando os pectatos de cálcio, compostos estáveis relacionados a uma maior vida pós-colheita de frutos e hortaliças. O Ca é muito importante no manejo de aves poedeiras, uma vez que uma alimentação deficiente em Ca gera um alto índice de quebra de ovos. O P compõe cerca de1% do peso corporal total. Está intimamente associado ao Ca na nutrição, sendo chamado de seu gêmeo metabólico. No entanto, possui algumas características que lhe são peculiares e funciona por sua conta. De 80 a 90% do P do organismo encontra-se no esqueleto, incluindo os dentes, junto com o Ca. Esse compartimento ósseo de fósforo está em constante intercâmbio com o restante do P do organismo, que está circulando no sangue e em outros fluidos do corpo. O P é um componente essencial das membranas celulares (membranas fosfolipídicas). É importante na atividade muscular e nervosa, uma vez que compõe a mielina, membrana que envolve as células nervosas. Está presente nas moléculas energéticas, como o ATP, e participa de sistemas enzimáticos, como as fosforilases e fosfatases. O P combina-se com a glucose e o glicerol para auxiliar em sua absorção intestinal. Ele ainda promove a reabsorção tubular renal da glucose para retornar esse açúcar ao sangue. Os fosfolipídeos fornecem uma forma de transporte para as gorduras. A absorção, tanto do Ca como do P, se dá no intestino. A relação ideal dos dois minerais na dieta é 2:1 (Ca:P), sendo que um desbalanço nesta relação pode levar a sintomas de deficiência. A deficiência destes minerais gera o raquitismo (mineralização pobre da cartilagem orgânica, que precede a formação dos ossos) nos jovens, osteomalácia (desmineralização generalizada dos ossos) em adultos e osteoporose (aumento na porosidade do osso, com perda constante da massa sem modificação do volume do osso) em idosos. O �a e o K, os principais cátions extra e intra celulares, respectivamente, são muito importantes na regulação da água, do balanço eletrolítico e do balanço ácido-base no organismo. O excesso de Na 62 (NaCl) na alimentação, ou o desbalanço Na:K, tem sido considerado um dos principais vilões da pressão alta em populações de todo o mundo. O �a é um dos minerais mais abundantes do organismo. O Na ionizado é o principal guardião da água do organismo fora das células. Variações em suas concentrações de fluido determinam amplamente a distribuição de água através da osmose de uma área do organismo para outra. A bomba de Na em todas as membranas celulares auxilia na troca de Na e K e outros materiais celulares. Umas das principais substâncias levada para o interior das células através desse sistema ativo de transporte é a glucose. Os íons de Na desempenham um papel importante na transmissão de impulsos eletroquímicos através das membranas nervosas e musculares, além de auxiliar a manter a ação muscular normal. Os íons de Na e K equilibram a resposta dos nervos à estimulação, a viagem dos impulsos nervosos aos músculos e a conseqüente contração das fibras musculares. O K é cerca de duas vezes tão abundante quanto o Na no organismo. É o principal guardião da água do organismo no interior das células. O K, no interior das células, está em equilíbrio com o Na, no exterior das mesmas, de modo a manter as pressões osmóticas normais e o equilíbrio hídrico, assim protegendo o fluido celular. O K ainda funciona com o Na e o hidrogênio para manter o equilíbrio ácido-básico. O K desempenha importante papel na atividade esquelética e no músculo cardíaco. Junto com o Na e o Ca, ele regula a estimulação neuromuscular, a transmissão de impulsos eletroquímicos e a contração das fibras musculares. Variações nos níveis séricos ou diminuição sérica de K podem ocasionar irritabilidade e paralisia muscular. O coração pode até mesmo desenvolver um ritmo acelerado, chegando à parada cardíaca. O S está presente em todas as células do organismo, comumente em diversos aminoácidos, unidades básicas das proteínas, como por exemplo a metionina, a cistina e a cisteína, e vitaminas, como a tiamina e biotina. O S elementar ocorre ocorre nos compostos de sulfato com sódio, potássio e magnésio. Já o Cl está presente no suco gástrico e se associa principalmente com o Na e K. É responsável por cerca de 3% de todo o conteúdo mineral do organismo, especialmente como um dos componentes do fluido no exterior das células, onde ele auxilia no controle dos equilíbrios hídrico e ácido-básico 63 O Mg é o centro da molécula da clorofila, pigmento essencial à fotossíntese e um ativador essencial para todas as moléculas que transferem o fosfato do ATP para o ADP, influenciando consequentemente todos os processos vitais. Faz parte tanto dos tecidos moles quanto dos ossos. A musculatura cardíaca e esquelética e o tecido nervoso dependem do equilíbrio entre íons Ca e Mg para um funcionamento normal. O Fe, o segundo mineral mais abundante na Terra (excedido apenas pelo Al) desempenha um papel importante no transporte de oxigênio e na respiração celular por ser um componente das moléculas de hemoglobina e mioglobina, dos citocromos e outros sistemas enzimáticos. Ele é envolvido pela molécula heme, que é a parte não protéica fundamental da hemoglobina das células vermelhas do sangue. Como tal, o Fe funciona como um importante transportador de oxigênio que é vital às células para respiração e metabolismo. O Fe é ainda um elemento constitutivo do composto similar mioglobina no tecido muscular. O Fe funciona também nas células como um componente vital dos sistemas enzimáticos para oxidação da glucose para produzir energia. Recém nascidos possuem um suprimento pequeno de Fe, armazenado no fígado, que dura de quatro a seis meses. Lactentes alimentos ao seio obtêm um pouco de Fe do leite materno. No entanto, uma vez que o leite de vaca não fornece Fe, este é adicionado às fórmulas comerciais. Alimentos suplementares fortificados e ricoe em Fe são acrescidos à dieta, por volta dos quatro a seis meses de idade, evitando-se a clássica anemia do leite que aparece nas crianças pequenas. O Fe é ainda uma necessidade para a manutenção do crescimento e para a construção das reservas para o estresse fisiológico da adolescência, especialmente quando do surgimento da menstruação das meninas. A necessidade de Fe por parte da mulher aumenta bastante, durante a gravidez, para a manutenção de um maior número de células vermelhas em um volume sanguíneo expandido que está em circulação e para o suprimento de Fe necessário ao armazenamento no fígado do feto em desenvolvimento. Finalmente, perdas normais de sangue, durante o parto, reduzem ainda mais as reservas de Fe. O Zn é componente integrante de várias enzimas que catalisam reações metabólicas vitais, como a anidrase carbônica e desidrogenases. Participa no metabolismo dos ácidos nucléicos e proteínas e é essencial à manutenção dos níveis sangüíneos normais de vitamina A. Está presente no triptofano, aminoácido essencial precursor do ácido indol acético (auxina), hormônio vegetal importante no crescimento celular. 64 O Cu é componente de alguns sistemas enzimáticos responsáveis pelo funcionamento normal do organismo. Está associado, juntamente com o Fe, à produção de energia e à síntese de hemoglobina. O I é essencial ao homem e desempenha importante papel na formação da tiroxina, hormônio da tireóide, o qual regula a velocidade do metabolismo. Em casos de deficiência de I a tireóide aumenta sua atividade secretora, havendo, consequentemente, o aumento desta glândula, originando o bócio ou papo. A obrigatoriedade da comercialização do sal iodado é uma das medidas governamentais mais importantes no controle desta doença. O Mn e o Mo são importantes em diversas reações enzimáticas; o Mn faz parte de várias enzimas do ciclo de Krebs, principalmente, das que atuam nas etapas de descarboxilação; o Mo exerce um papel catalítico na oxidação de ácidos graxos. O Co está presente apenas em resíduos diminutos nos tecidos do organismo, sendo o fígado sua principal área de armazenamento. Ele é um dos componentes essenciais da vitamina B12. A única função conhecida do Co está associada à formação das células vermelhas do sangue. O F se acha, normalmente, presente nos ossos e dentes, sendo essencial na prevenção de cáries dentárias. O F estimula a capacidade que possui a estrutura do dente de tolerar o efeito erosivo do ácido bacteriano. O Cr é importante no metabolismo normal de carboidratos e lipídeos. As maiores concentrações de Cr encontradas no organismo localizaram-se na pele, glândulas supra-renais, cérebro, músculos e gordura. O Se, em quantidades traças, é necessário à dieta de animais, enquanto o seu excesso pode ser tóxico. É um componente essencial do grupo prostético de várias enzimas. O Se é depositado em todos os tecidos do organismo, exceto no tecido gorduroso. As maiores concentrações ocorrem no fígado, rins, coração e baço. O Se age como um componente integral de uma enzima antioxidante que protege as células e as membranas dos lipídeos contra danos por oxidação. Nesse papel, o Se equilibra-se com o tocoferol (vitamina E), um protegendo ou outro. Ainda age como um componente estrutural, incorporado à matriz protéica dos dentes. Considera-se que o Se previne a formação de câncer no 65 organismo. Desempenha importante papel para o bom funcionamento das funções de aves, suínos, bovinos e pequenos animais. O Se é importante na prevenção e combate a mastite, uma das mais importantes doenças de vacas leiteiras. A deficiência de Se provoca problemas de reprodução e até úlceras em suínos. No caso de aves, a deficiência do mineral provoca diminuição na qualidade da casca do ovo, aumento da mortalidade e queda na fertilidade. Principais Fontes de Minerais nos Alimentos Carne: dos minerais presentes nas carnes, o Ca, o P e o Fe são os mais importantes. Leite: o Ca é o mais abundante e facilmente assimilável. O P apresenta-se em teor elevado devido à presença da caseína e o Fe e Cu encontram-se ausentes. Ovos: a gema, principalmente, é composta de vários minerais. A sua concentração depende da alimentação da ave. A gema apresenta considerável teor de Fe. Frutos e hortaliças: encontram-se presentes quase todos os minerais, principalmente, Ca, P e Mg. Sementes: principalmente Ca e Fe. Contudo, a concentração de ácido fítico existente nas sementes diminui o aproveitamento dos minerais. Compostos Interferentes na Absorção dos Minerais Além dos vários fatores interferentes na absorção dos minerais (pH, gordura, etc), certos compostos assumem importante papel nesse sentido. Ácido oxálico: fator negativo na absorção de vários minerais (Ca, Mg, Fe). Promove a formação de sais insolúveis, como oxalato de Ca, de Mg, de Fe, os quais passam pelo organismo sem serem absorvidos. O espinafre, a acelga, as nozes, o cacau e o tomate são exemplos de alimentos ricos em ácido oxálico. 66 Ácido fítico: fator negativo na absorção de minerais, principalmente Ca e Fe. Pode formar sais insolúveis denominados fitinas, indisponibilizando minerais no organismo. O ácido fítico é encontrado, principalmente, nos cereais integrais. O possível efeito prejudicial de compostos interferentes depende da quantidade ingerida. Todavia, um suprimento adequado de minerais minimiza tais efeitos negativos. Ácido cítrico: fator positivo na absorção de minerais. Forma sais solúveis (citratos) em combinação com minerais, principalmente o Ca, o que vem facilitar a sua absorção. O ácido cítrico está presente, principalmente, nas frutas cítricas. Perda de Minerais no Processamento de Alimentos Os minerais, presentes em maiores quantidades próximo à casca, são perdidos durante o beneficiamento das sementes, que normalmente determina a retirada da camada mais externa das mesmas. Os minerais solúveis em água, são lixiviados (lavados) pela água de cozimento. O descarte da água de cozimento dos alimentos determina perda parcial dos minerais hidrossolúveis. 67 3.6 VITAMI�AS Introdução As vitaminas são substâncias orgânicas cuja presença na dieta, em quantidades mínimas, é indispensável para garantir o perfeito desenvolvimento e funcionamento do organismo animal. As vitaminas pertencem a diferentes classes de compostos químicos, apresentando assim grande diversidade em suas propriedades físicas, químicas e bioquímicas. Para algumas vitaminas, as suas funções bioquímicas ainda não foram esclarecidas com detalhes, embora sejam conhecidos os fenômenos biológicos para as quais elas são indispensáveis. Com base na diferença de solubilidade, as vitaminas são classificadas em: • Lipossolúveis (vitaminas A, D, E e K) • Hidrossolúveis (vitaminas C e do complexo B). Vitaminas lipossolúveis São fortemente associadas com os lipídeos na sua distribuição no organismo. Podem ser armazenadas e suas funções são geralmente relacionadas com as atividades estruturais. O seu excesso não é eliminado pelos rins (urina), logo, se acumulam em forma de solução na gordura do fígado, o que pode provocar distúrbios orgânicos, uma vez que a capacidade de armazenamento do órgão é limitada. Tanto a deficiência quanto o excesso se refletem em diversos sintomas orgânicos que podem compromenter seriamente a saúde do homem. Entretanto, o limiar entre deficiência e excesso é estreito, o que exige cuidados, principalmente na sua administração terapêutica. Vitamina A A vitamina A, é também conhecida por axeroftol ou retinol, ou ainda vitamina A1. Apesar da vitamina A ser encontrada em vários alimentos, a quase totalidade dessa vitamina consumida é obtida sinteticamente. É encontrada na natureza na forma livre ou de ésteres, somente em animais. Nos vegetais são encontradas as pró-vitaminas A, que são substâncias carotenóides, principalmente as α-, β- e γ-caroteno. A queratinização dos tecidos epiteliais constitui-se numa das primeiras manifestações de deficiência e vitamina A. Uma das principais e inequívocas conseqüências da 68 deficiência em vitamina A na dieta humana é a "cegueira noturna", isto é, dificuldade de adaptação da visão ao escuro, e em casos mais graves, o endurecimento da córnea que pode levar à cegueira total (xeroftalmia). Essa vitamina é também necessária ao crescimento animal e aumenta a sua resistência a doenças. A vitamina A quando em excesso é tóxica. Doses da ordem de 20.000 UI (unidades internacionais) diárias de um a três meses já poderão ser suficientes para provocar, em crianças, sintomas de toxidez, incluindo perda de apetite, hiper-irritabilidade, lesões da pele, descalcificação dos ossos e aumento da pressão intra-craniana. É facilmente destruída pelo oxigênio havendo, inicialmente, a formação de epóxidos que podem sofrer modificações posteriores. Em ausência de oxigênio e a temperaturas elevadas poderá haver reação de isomerização. As principais fontes de vitamina A são os vegetais amarelos e verdes e as frutas ricas em caroteno, a exemplo da cenoura, mamão e melão. Há poucas fontes de origem animal de vitamina A, embora o fígado seja uma exceção. Vitamina D Vitamina D é o termo genérico empregado na designação de diversos compostos, todos derivados de esteróis, com estruturas químicas muito semelhantes entre si e com a mesma função biológica, que é a de controlar o metabolismo do cálcio e do fósforo, sendo essencial para a formação dos ossos. As vitaminas D ocorrem apenas no reino animal e suas principais fontes são o óleo de fígado de peixes e gema de ovo, existindo em algumas plantas apenas pró-vitaminas D. As pró-vitaminas D mais importantes são o ergosterol, o 7-desidrocolesterol e o 22-23 di-hidroergosterol que por irradiação com luz ultravioleta dão origem respectivamente às vitaminas D2, D3 (colecalciferol) e D4. Em crianças, a principal manifestação de falta de vitaminas D é o raquitismo; em adultos pode haver aparecimento de deformações ósseas e também a formação dental pode ser afetada. O efeito benéfico da luz solar na prevenção do raquitismo tinha sido reconhecido muito antes das vitaminas serem descobertas. Mais tarde ficou demonstrado que o fator anti-raquítico era a vitamina D. A necessidade de ingestão de vitamina D com os alimentos diminuirá nos adultos proporcionalmente ao tempo que ficarem expostos à luz direta do sol. São resistentes à luz, oxigênio e ácidos e não apresentam problemas de estabilidade durante o processamento e o armazenamento de alimentos. 69 Vitamina E O grupo das vitaminas E é constituído por uma mistura de vitaminas das quais a mais importante é o α-tocoferol que existe na natureza acompanhado de outros compostos, os β-, γ- e δ- tocoferóis e cuja função é de inibir ou retardar a oxidação de tecido animal, principalmente dos ácidos graxos insaturados e vitamina A. Foi observado que a falta ou deficiência dessa vitamina em animais pode causar, dependendo da espécie, distrofia muscular, anormalidades nos sistema vascular e esterilidade. A vitamina E ocorre em quase todos os alimentos, de origem animal ou vegetal, associada às gorduras, sendo que as sementes, particularmente o gérmen de cereais, principalmente o de trigo, as vísceras, os músculo, os ovos e o leite são as melhores fontes dessa vitamina. São estáveis à temperatura de até 2000C quando em ausência de oxigênio e rapidamente destruídas por radiações de luz ultravioleta. São razoavelmente estáveis à ação de ácidos e álcalis, mas sensíveis à oxidação, com formação de compostos quinônicos, perdendo seu valor biológico, razão pela qual são usados, de preferência, na forma de acetatos, que têm atividade biológica semelhante aos tocoferóis, sendo porém estáveis. Como são fortes redutores, são anti-oxidantes naturais existentes nos óleos vegetais; e entre eles o α-tocoferol é o de maior poder anti-oxidante; a rancificação dos alimentos destrói completamente as vitaminas E. Vitamina K As vitaminas K são também conhecidas como fator coagulante ou fator anti-hemorrágico. Têm a capacidade de normalizar a produção de protrombina que é a enzima responsável pela coagulação rápida do sangue. Dietas deficientes em vitaminas K causam em aves hemorragia interna e tempo de coagulação muito longo, o que aparentemente não acontece com outros animais, nos quais a vitamina K é sintetizada no intestino, a partir de bactérias. Este fato, ao parece, acontece também com o ser humano. As vitaminas K são amplamente distribuídas na natureza, mas em quantidades pequenas. 70 A freqüência com que essas vitaminas se encontram em alimentos naturais e a capacidade que bactérias da flora intestinal possuem de sintetizar esses compostos, faz com que as suas deficiências no homem adulto sejam raras. Pouco é conhecido do comportamento das vitaminas K no processamento de alimentos. São porém foto-reativos e sendo uma estrutura quinônica, em presença de agentes redutores são facilmente reduzidas à hidroquinona. Vitaminas hidrossolúveis Este grupo de vitaminas, solúveis em água, ao contrário das lipossolúveis, se caracteriza por possuir funções coenzimáticas específicas no metabolismo atuando em reações bioquímicas bem conhecidas. Única exceção é a vitamina C (ácido ascórbico), para a qual ainda não se tem comprovação final quanto à sua atuação como coenzima. As vitaminas hidrossolúveis não podem ser armazenadas, exceto no sentido geral de saturação tecidual. São facilmente eliminadas pelos rins (urina), ao contrário das lipossolúveis. Assim, o escesso de sua ingestão, normalmente não acarreta perigo para o organismo. Vitaminas do complexo B As substâncias pertencentes ao grupo das vitaminas B, ou complexo vitamínico B, embora tenham muitas propriedades biológicas em comum, pertencem a classes de compostos químicos muito diferentes. Como algumas vitaminas B não foram ainda isoladas, é mais comum se atribuir certas deficiências apresentadas pelo organismo, não à falta de uma única vitamina na dieta alimentar, mas a todo o complexo B. Várias vitaminas pertencentes a esse grupo atuam como coenzimas em determinadas reações enzimáticas. • Vitamina B1 (Tiamina) A vitamina B1, também chamada tiamina, aneurina e orizanina, é largamente distribuída na natureza em animais e vegetais e encontrada em grandes quantidadese em leveduras e gérmen de cereais. É essencial ao funcionamento do sistema nervoso e uma dieta prolongada deficiente em tiamina causa béri-béri e polineurite, doenças que se manifestam principalmente por perturbações no sistema 71 nervoso, hipertrofia do coração, podendo mesmo causar a morte por falha cardíaca. Tem importante papel no metabolismo de cetoácidos e seu ácido pirofosfórico é a cocarboxilase necessária para a descarboxilação enzimática do ácido pirúvico. Em geral, nas temperaturas empregadas no processamento de alimentos, essa vitamina é bastante estável, tanto na forma cristalizada quanto em soluções, havendo no entanto perdas por lixiviação. É também destruída pela luz ultravioleta. É também facilmente destruída pelo calor em meios neutros e alcalino. É facilmente oxidada, mesmo por agentes oxidantes brandos, dando origem a um composto colorido, o tiocromo. Muito importante é a destruição da vitamina B1 pela ação do dióxido de enxofre, ou sulfitos, resultando dessa reação, perda da atividade biológica da tiamina, com formação de tiazol e pirimidana substituídos. Essa, talvez, seja a reação mais importante da tiamina nos alimentos que devem sofrer tratamento com sulfitos, ou dióxido de enxofre, para o retardo de reações de escurecimento. A carne bovina e suína, o fígado, grãos inteiros e legumes são exemplos de fontes de vitamina B1. • Vitamina B2 (Riboflavina) A vitamina B2, também denominada riboflavina ou lactoflavina, é um importante cofator de reações enzimáticas e sua deficiência causa doenças que se manifestam por inflamação da língua e da boca. Em casos mais graves, por perturbações do aparelho digestivo. É necessária também ao crescimento. Várias são as fontes naturais de riboflavina, mas esta vitamina é encontrada sempre em pequenas quantidades, principalmente na forma de nucleotídeos. É bastante estável a ação do ar, calor e oxigênio; porém quando exposta à luz, em soluções alcalinas, sofre clivagem na molécula de ribitol, com formação de lumilactoflavina. Essa é a razão de o leite, quando em recipientes de vidro exposto ao sol, perder até 85% do seu teor de riboflavina. O leite é a fonte mais importante de riboflavina. • Ácido nicotínico e �icotinamida O ácido nicotínico, também conhecido como niacina ou fator preventivo da pelagra, e a nicotinamida são considerados os fatores preventivos da pelagra, embora, ao que parece, essa doença 72 não seja causada apenas por uma alimentação deficiente nesses compostos. Tanto o ácido nicotínico como a nicotinamida fazem parte das coenzimas desidrogenase I e II, importantes em várias reações enzimáticas de oxidação. Do ponto de vista farmacológico, o uso da amida é preferível ao do ácido livre, que é menos tolerado pelo organismo humano. As principais fontes são as carnes, cereais e fígado. O ácido nicotínico tem como precursor o triptofano. É uma das vitaminas mais estáveis. Ácidos, bases, calor, luz e agentes fracamente oxidantes, não afetam a sua estrutura, principalmente nas temperaturas empregadas no processamento de alimentos. • Ácido pantotênico O ácido pantotênico é um composto branco cristalino. É prontamente absorvido no intestino e combina com fósforo para formar a co-enzima ativa. É nesse composto de controle-chave da co-enzima A que o ácido pantotênico tem tal presença metabólica e uso por todo o organismo, sendo vital nas reações metabólicas envolvendo o metabolismo de carboidratos, gorduras e proteínas. Não há conhecimento de toxicidade ou de deficiência natural. As fontes de ácido pantotênico são igualmente amplas tanto quanto é ampla sua presença nos tecidos humanos. Fontes ricas incluem tecidos metabolicamente ativos como o fígado e rim. A gema do ovo e o leite contribuem mais. Em soluções ácidas ou alcalinas é instável ao calor, sendo hidrolisado nos dois ácidos que compõe a sua estrutura; em soluções neutras, no entanto, é estável e pode ser armazenado por longo tempo. • Ácido p-aminobenzóico (PABA) Já foi demonstrado que o ácido p-aminobenzóico é um fator de crescimento e embora o seu efeito biológico tenha sido demonstrado para uma série de organismos, como bactérias fungos e ratos, o seu efeito no organismo humano não é conhecido. Ocorre em tecidos animais e vegetais, na forma livre ou unidos por ligações peptídicas a outros compostos, como no caso do ácido fólico. • Ácido Fólico 73 Vários microorganismos necessitam, para o seu crescimento, de certos princípios ativos que são obtidos de fontes naturais. Foi observado que esses mesmos princípios ativos também são necessários ao crescimento de frangos e, no homem, têm ação contra a anemia perniciosa. É encontrado com bastante freqüência em folhas verdes, leveduras, rins, fígado e cogumelos. Aparentemente, o ácido fólico é encontrado com diferentes composições químicas dependendo da origem, mas todos são constituídos de uma molécula de ácido pteróico, ligado a, pelo menos, uma molécula de ácido glutâmico. É instável em soluções ácidas, especialmente a altas temperaturas; é sensível à ação da luz e do calor. A preparação caseira mais o processamento e a estocagem podem destruir mais de 50% desta vitamina. No entanto, o mecanismo da perda de ácido fólico em alimentos não é conhecido. O ácido fólico é amplamente distribuído nos alimentos. Boas fontes incluem vegetais com folhas verdes, fígado, legumes e poucas frutas. • Vitamina B6 Embora os termos piridoxina e vitamina B6 tenham sido empregados igualmente para denominar um mesmo composto, a tendência atual é a de se usar o termo vitamina B6 para todos os compostos com atividade de vitamina B6, ficando reservado o termo piridoxina ou piridoxol ao composto contendo apenas grupos hidroxílicos na molécula, sendo denominados piridoxal e piridoxamina, os outros compostos desse grupo. São todos compostos de caráter básico, existindo principalmente na forma de cloridratos. Os sintomas observados pela deficiência ou falta das vitaminas B6 são anemia, lesões dérmicas e convulsões. As principais fontes são as sementes de cereais, levedo de cerveja, semente de girassol, carne, fígado, peixes e leite de vaca. As vitaminas B6 são estáveis ao calor; em meio ácido podem ser aquecidas até 100 0C por 30 minutos, sem decomposição, mas são destruídas pela luz, principalmente quando em meio neutro ou alcalino. • Vitamina B12 Também chamada de cianocobalamina é a vitamina que previne a anemia perniciosa. Parece ser o fator mais importante para a formação das células vermelhas do sangue e foi isolada pela primeira 74 vez de fígado e mais tarde foi observado que essa vitamina era produzida em grandes quantidades pelo Streptomyces griseus, que é a fonte atual de vitamina B12 para uso farmacêutico. Não é encontrada em tecidos vegetais. As principais fontes são o fígado, rim, coração, ostras, carnes em geral, peixe, ovos e leite. É o primeiro composto orgânico obtido de fontes naturais, em cuja molécula existe cobalto. A vitamina B12 é pouco solúvel em água, estável no intervalo de pH de 4 a 6 e à ação do calor, sendo instável à ação da luz e do oxigênio. • Biotina e inositol A biotina e o inositol a princípio foram considerados como um único composto denominado bios, um fator de crescimento essencial somente a microorganismos. Mais tarde o bios foi separado em dois compostos (biotina e inositol) e foi verificada a sua necessidade também para o crescimento e bem estar de animais. A biotina é um composto nitrogenado cuja função é a formação de gorduras e utilização de CO2. A melhor fonte de biotina é a geléia real; no entanto devido à facilidade com que esse composto é sintetizado no trato intestinal deficiências de biotina no homem são dificilmente observadas. O fígado, principalmente de galinha, constitui-se numa boa fonte de biotina. É estável em diversas condições de pH, na presença da luz e de oxigênio, porém, bastante instável à ação do calor. A biotina tem a capacidade de se ligar à avidina, uma proteína existente na clara do ovo cru, formando um complexo avidina-biotina; desse modo a avidina é inativada, causando anemia. A avidina é desnaturada pelo calor. O inositol é considerado um dos fatores essenciais à existência, mas a sua atividade biológica no homem é ainda desconhecida. As melhores fontes do inositol são frutas cítricas, gérmen de trigo, soja e tecidos animais. • Colina A colina é considerada por alguns autores como parte do complexo vitamínico B, uma vez que a falta desse composto causa em animais a formação de gordura no fígado. É sintetizada no organismo 75 por reação de transmetilação envolvendo, entre outros compostos, metionina, ácido fólico e vitamina B12. A gema do ovo, leveduras, rins e fígado constituem-se em ótimas fontes de colina. Vitamina C A vitamina C existe na natureza sob duas formas: reduzida (ácido ascórbico) e oxidada (ácido deidroascórbico), ambas biologicamente ativas. A vitamina C é uma poderosa substância redutora e, por conseqüência, facilmente oxidada. Os metais catalisam essa reação de oxidação, sendo o ferro e o cobre catalisadores eficientes em soluções aquosas. A cocção ou o armazenamento de alimentos contendo vitamina C, nos utensílios de cobre, por exemplo, causam uma perda da vitamina, especialmente nas soluções neutras ou alcalinas. No processo oxidativo, o primeiro produto a ser formado é o ácido deidroascórbico, biologicamente ativo; a próxima etapa de oxidação é irreversível, formando o ácido dicetogulônico que não apresenta nenhum propriedade vitamínica. Plantas e animais produzem ácido ascórbico em seus organismos a partir da glucose. Fazem exceção as cobais e os primatas, incluindo a espécie humana, que não possui a capacidade de sintetizar ácido ascórbico. Apenas para essas espécies o ácido ascórbico é considerado vitamina. Em geral, junto da vitamina A e E, a vitamina C é um antioxidante. Isso significa que a vitamina C também capta o oxigênio livre nas células resultante do metabolismo celular. Essa ação impede o oxigênio de se ligar a radicais livres de oxigênio que também resultam do metabolismo normal celular, mas que danificam ou destroem as células, se não são difundidas. A vitamina C combate o escorbuto, doença caracterizada por hemorragias e dificuldade de cicatrização, além de inflamação e sangramento das gengivas. As funções do ácido ascórbico estão relacionadas com as reações de óxido-redução celulares. O ácido ascórbico tem função importante nas reações de hidroxilação, sendo essencial para a síntese normal de colágeno e elastina. Nós precisamos de vitamina C para construir e manter os tecidos corporais em geral, incluindo matriz óssea, cartilagem, dentina, colágeno e o tecido conjuntivo. Quando a vitamina C está ausente, a importante substância de base não se transforma em colágeno. Quando a vitamina é administrada, a formação de tecido cartilaginoso se dá rapidamente. Tecidos dos vasos sanguíneos particularmente ficam enfraquecidos sem a substância "cimento", oriunda da ação metabólica da vitamina C, que ajuda a formar paredes capilares firmes. Então, a deficiência de vitamina C é caracterizada por capilares frágeis, facilmente rompidos pela pressão sanguínea ou trauma, resultando em sangramento tecidual difuso. Sinais de deficiência incluem o surgimento fácil de pontos hemorrágicos pequenos na pele, ossos e hemorragias 76 nas articulações, fratura óssea fácil, dificuldade na cicatrização de feridas e leve sangramento nas gengivas, uma condição chamada gengivite. A ingestão de vitamina C tem sido associada com a cura e prevenção de resfriados, embora não se tenha ainda nenhuma explicação bioquímica ou fisiológica para isso. A despeito do fato de que doses farmacológicas de 1g ou mais por dia têm sido anunciadas para reduzir a freqüência e a severidade dos sintomas de um resfriado comum e outros problemas respiratórios, ensaios controlados não sustentam essa afirmativa. Além disso, muitas pessoas ingerem freqüentemente essa dose diariamente sem desenvolver qualquer efeito tóxico, enquanto outras experimentam efeitos adversos. Logo, em função do desconhecimento do risco, é desaconselhável a ingestão de doses maciças de vitamiana C, rotineiramente. Processos infecciosos depletam os estoques teciduais de vitamina C. Ótimos estoques teciduais ajudam a manter a resistência para infecção. A quantidade ideal para se manter essa proteção não é conhecida. Febres também depletam os estoques teciduais de vitamina C, quando elas acompanham processos infecciosos e produzem um efeito catabólico. A vitamina C adicional é exigida durante os períodos de crescimento da infância. Ela é também necessária durante a gestação para suprir as demandas para o crescimento fetal rápido e o desenvolvimento dos tecidos maternos. Estresse corporal por injúria, fratura, doença em geral, ou choque diminui a saturação tecidual de vitamina C. Uma grande quantidade de vitamina C está presente nas glândulas adrenais, que desempenham um papel primário no padrão de resposta ao estresse A acerola, o caju, a goiaba, as frutas cítricas e o tomate são fontes de vitamina C em potencial, especialmente o primeiro. A batata, a batata doce, o repolho, o brócolis, outras hortaliças e frutas amarelas e verdes também são fontes consideráveis de vitamina C, embora menos lembradas. Entretanto é importante salientar que a vitamina C é facilmente oxidada. Então, o manuseio, a preparação, o cozimento e o processo de qualquer fonte alimentar da vitamina deveriam ser considerados na avaliação da contribuição da vitamina do alimento na dieta. Quimicamente, a vitamina C é a lactona do ácido derivado de um monossacarídeo, e na realidade essa vitamina pertence à classe dos carboidratos. Sua fórmula empírica é C6H9O9. É um sólido branco, cristalino, com ponto de fusão 190-1920C; é bastante solúvel em água e etanol absoluto, insolúvel nos solventes orgânicos comuns, como clorofórmio, benzeno e éter. No estado sólido é relativamente estável. No entanto, quando em solução, é facilmente oxidado, em reação de equilíbrio, ao ácido L-deidroascórbico. Essa facilidade de oxidação da vitamina C é devido ao grupo fortemente redutor, denominado redutona. A principal causa da degradação da vitamina C é a oxidação, aeróbica 77 ou anaeróbica, embora ela também seja destruída pela ação da luz. A vitamina C, a mais facilmente degradável das vitaminas, só é estável em meio ácido e na ausência de luz, de oxigênio e de calor. Embora de modo geral, a estabilidade da vitamina C aumente com o abaixamento da temperatura e a maior perda se dê durante o aquecimento de alimentos, existem casos de perdas durante o congelamento, ou armazenamento de alimentos a baixas temperaturas. Também há perdas de vitamina C na lixiviação de alimentos, sendo a perda ainda maior quando a lixiviação é feita com aquecimento. 78 LITERATURA CO�SULTADA E RECOME�DADA BOBBIO, F.O.; BOBBIO, P.A. Introdução a química dos alimentos, 2 ed., São Paulo, 1989. 231p. CHAVES, N. �utrição básica e aplicada, Rio de Janeiro, Guanabara Koogan, 1978. 334p. DUTRA de OLIVEIRA, J.E.; SANTOS, A.C.; WILSON, E.D. �utrição básica, São Paulo, Sarvier, 1989. 286p. Encyclopedia of Food Science and Technology, New York, John Wiley & Sons, INC, 1992. 2972p. EVANGELISTA, J. Tecnologia de alimentos, 2 ed, São Paulo, Atheneu, 1992. 652p. FENNEMA, O.R. Food Chemistry, 2 ed, New York, Marcel Dekker, INC. 1985. 991p. 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