Propriedades físico-químicas e funcionais dos carboidratos na tecnologia de alimentos

Propriedades Físico-Químicas dos Carboidratos

Carboidratos: Importância Tecnológica

Relevantes para a indústria e tecnologia de alimentos.

Ingredientes e Aditivos

Bolos, pães, massas, sorvetes.

Propriedades Físico-Químicas dos Monossacarídeos (Aditivos)

• Poder Edulcorante
• Higroscopicidade
• Cristalização
• Mutarrotação

Higroscopicidade

Capacidade de adsorção de água do ambiente. Uma das propriedades mais importantes dos carboidratos, em especial dos monossacarídeos. Depende da estrutura do carboidrato, número e disponibilidade de hidroxilas, e pureza. Açúcares impuros e xaropes absorvem mais água e em maior velocidade que os puros.

Maior disponibilidade de hidroxilas e menor tamanho do cristal favorecem a hidratação, devido à maior superfície de contato. A frutose é o monossacarídeo mais higroscópico.

Favorável: Manutenção da umidade, formação de camada superficial que previne a perda de água do alimento (barreira). Exemplos: Produtos de padaria e confeitaria (pães e bolos).

Desfavorável: Em produtos granulados ou em pó, a entrada de água causa a formação de aglomerados, limitando a posterior solubilidade dos açúcares. Exemplos: Açúcar, balas.

Higroscopicidade (Indesejável)

Característica indesejável em alimentos desidratados, que absorvem umidade da atmosfera e formam torrões (empedramento), dificultando sua utilização. É importante o uso de embalagens apropriadas para seu devido controle.

Umectância

Capacidade de se ligar à água (hidroxilas). Aumenta e mantém a quantidade de água, com efeitos na textura. A solubilidade varia de 30 a 80%. Exemplo: Doces e geleias.

Pode-se aumentar a quantidade de água do alimento, melhorando sua textura, sem elevar a atividade de água (Aw). Isso contribui para a preservação dos alimentos e aumento do shelf life, pois a ligação com os carboidratos deixa a água indisponível para os microrganismos. A adição de solutos (carboidratos) aumenta a pressão osmótica, levando à lise microbiana.

Mutarrotação

Propriedade de monossacarídeos com mais de cinco átomos de carbono, quando dissolvidos em água. Os isômeros são estáveis na forma de cristais, mas não em soluções, onde giram livremente. Há uma mudança gradativa da rotação óptica específica até alcançar um ângulo de equilíbrio. Os monossacarídeos apresentam duas estruturas espaciais possíveis.

Isômeros: Moléculas de substâncias orgânicas que apresentam a mesma fórmula molecular (mesma quantidade de átomos de cada elemento químico), mas possuem propriedades e características estruturais diferentes.

Fatores que Influenciam a Mutarrotação: A reação pode demorar horas (equilíbrio). Ácidos e bases são catalisadores. O aumento da temperatura aumenta a velocidade da reação.

Estado Vítreo

Ocorre com polímeros em estado amorfo (desordenado). A viscosidade é tão elevada que impede a cristalização do açúcar na água. A viscosidade impede que as moléculas se reorganizem e formem cristais.

Exemplo: Caramelos duros - soluções supersaturadas de sacarose, cuja cristalização é impedida pela elevada viscosidade e rigidez na massa e pela presença de outros açúcares.

O estado vítreo é pouco estável (são higroscópicos). A água aumenta sua mobilidade e, consequentemente, a velocidade de cristalização.

Pode ser alcançado por:

• Concentração rápida
• Congelamento
• Desidratação
• Fusão térmica de açúcares

Cristalização

Capacidade de formar cristais. É obtida com o resfriamento (após aquecimento prévio) de soluções saturadas dos açúcares, provocando a reorganização e imobilização das moléculas. O tamanho e o número de cristais dependem da forma de agitação da solução e da presença de componentes que alterem a sua formação.

Fatores que Influenciam:

• Grau de saturação da solução
• Temperatura
• Natureza e tamanho da superfície do cristal (água = mobilidade = reorganização = cristalização)
• Presença de impurezas (reduz a velocidade de crescimento)
• Tempo de cristalização (quanto mais lento o resfriamento, maior o tamanho dos cristais)

Cristalização Indesejável: Cristais de lactose que podem aparecer no leite condensado e no sorvete, causando textura arenosa, perceptível na boca.

Poder Edulcorante

Mono e oligossacarídeos possuem grande poder edulcorante. A sacarose e a frutose se destacam pelo sabor agradável, mesmo em grandes concentrações. A intensidade do sabor é medida por comparação com uma substância de referência (sacarose).

O poder edulcorante não se deve apenas à sua concentração. A intensidade e a qualidade do sabor dependem de:

• Estrutura do açúcar (o sabor diminui com o aumento da extensão da cadeia - polissacarídeos)
• Temperatura
• pH
• Presença de substâncias interferentes (interferência nos receptores de sabor)
• Presença de substâncias aromáticas e cor (aumentam a apreciação)

Ligação com Flavorizantes

Capacidade de reter compostos aromáticos e pigmentos. Mais forte em dissacarídeos do que em monossacarídeos.

Goma arábica (polissacarídeo): Forma uma película em torno dos compostos flavorizantes, protegendo-os da evaporação.

Propriedades Funcionais dos Polissacarídeos

Estão relacionadas com a estrutura, tamanho e com as pontes de hidrogênio. Incluem solubilidade, hidrólise, viscosidade e capacidade de formar géis.

Solubilidade

A maioria dos polissacarídeos da dieta normal é insolúvel. Celulose e hemicelulose contribuem para a textura e palatabilidade, além de serem importantes fibras dietéticas (laxação). Os demais são solúveis (facilmente dispersáveis).

Os polissacarídeos contêm três grupos hidroxila que estabelecem uniões com as moléculas de água. Cada molécula de polissacarídeo pode permanecer completamente dissolvida na água.

Os polissacarídeos controlam a mobilidade da água dos alimentos. A diminuição da mobilidade da água evita a cristalização.

Texturização

Devido à solubilidade dos açúcares, eles são adicionados aos alimentos para modificar sua textura, seja na forma de cristais ou soluções viscosas (xaropes).

Hidrólise

Os polissacarídeos podem sofrer mudanças durante o processamento e armazenamento. A hidrólise das ligações glicosídicas pode ser enzimática ou físico-química (meios ácidos e tratamento térmico).

A despolimerização afeta a viscosidade (pontes com a água). Devem-se escolher polissacarídeos adequados para preservar a textura dos alimentos.

Viscosidade

Polissacarídeos formam soluções viscosas por serem grandes moléculas. Depende da forma, tamanho e conformação da molécula. A forma está relacionada à força das ligações glicosídicas.

A estrutura dos polissacarídeos pode ser linear, ramificada ou altamente ramificada. Em solução, os polissacarídeos giram livremente.

Polissacarídeos lineares: As moléculas ocupam mais espaço e, por isso, chocam-se umas com as outras, produzindo fricção que aumenta a viscosidade e o consumo de energia.

Polissacarídeos ramificados: Menor volume efetivo. Impede que as moléculas se choquem, resultando em menor viscosidade.

Polissacarídeos lineares são mais úteis que os ramificados para elaborar soluções viscosas ou géis.

Formação de Gel

Açúcares simples começam a se ligar com a água. Polissacarídeos formam pontes de hidrogênio consigo mesmos (estruturas de hélice ou dupla hélice). Isso leva à diminuição da viscosidade (devido à redução do volume efetivo) e à formação de géis.

Polissacarídeos em solução estão envolvidos e unidos à água. A água pode fazer pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila dos monossacarídeos. A molécula assume uma configuração helicoidal.

Partes do polissacarídeo que permanecem estiradas ou se desdobram por ação do calor unem-se de forma paralela, formando micelas.

Micelas: Estrutura cristalina da qual a água é excluída. As micelas podem se tornar maiores, provocando o estiramento da molécula em forma de trilhos.

A firmeza do gel dependerá da força com que se unem as zonas cristalizadas.