Hidrólise

Como vimos no item anterior, existem alterações desejáveis e indesejáveis nos alimentos. O açúcar invertido e a hidrólise do amido são palicações desejáveis da hidrólise dos açúcares e de grande aplicação na indústria alimentícia, que posteriormente, será comentada. A hidrólise dos açúcares nos alimentos está influenciada por diversos fatores, tais como: pH, temperatura, tempo, configuração anomérica e tamanho do anel glicosídico. A hidrólise dos car- boidratos pode ser muito importante em certas técnicas de processamento e conservação dos alimentos, podendo levar em certas ocasiões à formação de cores indesejáveis e à incapacidade de formação de géis. A ligação glicosídica é mais facilmente destruída em meio ácido do que em meio alcalino e segue o seguinte mecanismo:

Figura 5.2: Mecanismo de hidrólise ácida

Fonte: Fennema (1993). OR O OR O H+ H + OH O O O ROH H 2+ H + -

A inversão da sacarose, vista na Aula 3, é uma reação que pode ser feita via enzimática ou via ácida. Na via enzimática, a invertase rompe a ligação glicosí- dica entre carbono -1 da frutose e o oxigênio, sendo que seu fator limitante é o elevado custo da enzima; porém um alto grau de hidrólise pode ser obtido, originando um produto de alta qualidade, com baixos teores de cinzas, cor e hidroxi-metil-furfural chamado de HMF (RODRIGUES et al, 2000). Já a via ácida segue o mecanismo da Figura 5.2, porém resulta num xarope com cor acentuada, podendo haver formação de HMF.

Mas você sabe qual a importância do HMF em ciência e tecnologia de alimen- tos? O HMF é usado como indicador de processamento térmico inadequado, porque o calor potencializa a sua formação. Além disso, esse composto químico vem sendo amplamente estudado devido à sua possível toxidade. A toxicidade desses compostos furânicos em seres humanos ainda não é bem conhecida, com exceção do próprio furfural, para o qual já está estabelecido o valor IDLH (“Imediately Dangerous to Life or Health Air Concentration”) que é de 100,00 ppm. A literatura sugere que o contato prolongado ou repetitivo com o furfural pode causar dermatites, irritação da mucosa e trato respiratório, além de afetar o sistema nervoso central. Todos esses dados são baseados em testes realizados com animais de laboratório, não havendo estudos conclusivos sobre os efeitos desses aldeídos em humanos(AZEVÊDO et al, 2007; FENNEMA 1993).

A hidrólise da sacarose normalmente é acompanhada por polarimetria, porque a sacarose é destrógira, apresentando uma rotação específi ca igual a 66,5o_.

Quando hidrolisada, obtém-se uma mistura equimolar de glicose e de frutose, com uma rotação específi ca de -20o _{(GABRIEL, 2009).}

A utilização do açúcar invertido na indústria alimentícia constitui em vantagem nas aplicações em que o açúcar é adicionado em solução. Esse produto reúne a elevada solubilidade da frutose à difícil cristalização da glicose, aumentando seu próprio poder edulcorante e diminuindo os riscos de cristalização. Essas propriedades contribuem para aumentar o valor desses xaropes para uso em vários produtos alimentícios (RODRIGUES et al., 2000).

Não só os carboidratos, mas os lipídeos e as proteínas também podem sofrer hidrólise. Por exemplo, óleos e gorduras são compostos principalmente por triglicerídeos, que em presença de água e catalisador sofrem hidrólise rever- sível, liberando glicerol e ácidos graxos. A reação hidrólise dos triglicerídeos pode ser representada globalmente pela equação apresentada na Figura 5.3.

Figura 5.3: Mecanismo de hidrólise ácida dos triglicerídeos

Fonte: Toralles e Ruiz (2001).

Os catalisadores podem ser ácidos, bases ou enzimas lipolíticas e a esterificação é a reação inversa à hidrólise. A hidrólise enzimática por lipase também é denominada de lipólise, enquanto que, quando utiliza catalisador químico e temperatura elevada, é denominada hidrólise química, cisão ou desdobramen- to (TORALLES e RUIZ, 1999).

Os ácidos graxos e a glicerina, que são os produtos dessa reação, encon- tram inúmeras aplicações na indústria cosmética, alimentícia e farmacêutica. Por exemplo, na indústria de alimentos, o glicerol é utilizado como aditivo alimentar em função de suas propriedades estabilizantes, antioxidantes, se- questrantes, emulsificantes e umectantes (ARRUDA et al, 2007). Os ácidos graxos ricinoleico e linoleico são de grande interesse da indústria cosmética e da farmacêutica, devido a suas propriedades emoliente e cicatrizante (BERG et al, 2008; MANDELBAUM et al, 2003).

A acidez livre, expressa em percentagem de ácido oleico, é o principal parâ- metro para acompanhar a reação de hidrólise de óleos e gorduras e, também, para avaliar a qualidade de óleos e gorduras neutras. Por exemplo, o azeite de oliva, dentre os óleos vegetais comercilaizados no Brasil, é o que apresenta maior incidência de adulteração, em função de seu preço elevado e de sua oferta restrita. A sua acidez é um dos parâmetros de qualidade para avaliar a adulteração nesse óleo que muda em função de sua classificação. O azeite

3H₂O R₁ O OH C R₂ O OH C

Ácido graxo Glicerina Triglicerídeo R₃ O OH C R₁ CH₂ O O C R₂ CH O O C R₃ CH₂ O O C + + HO CH₂ HO CH HO CH₂

A hidrólise das proteínas é um método utilizado para obter L-cisteína, L- cistina, L- leucina, L- asparagina e L- tirosina. Esse método concorre com a produção de aminoácidos via síntese química e via fermentação microbiológica. A grande aplicabilidade dos aminoácidos está na alimentação humana e no enriquecimento de ração animal, pois um grande número de aminoácidos essenciais não é sintetizado no organismo de animais superiores e do homem; portanto devem ser introduzidos na dieta pela alimentação.

Das moléculas abaixo, a única que não pode ser obtida por hidrólise é:

a) o glicerol b) o ácido palmítico c) a L-cisteína d) a trioleína e) a glicose

5.3 Escurecimento enzimático

A manutenção da cor natural é um dos fatores de qualidade mais importantes no processamento de purês, polpas, néctares e sucos. A cor natural está as- sociada a um produto processado de alta qualidade, porém modificações na coloração durante colheita, pós-colheita, processamento e armazenamento causam declínio drástico na qualidade, quando não controlados. Esse tam- bém é um grande desafio em frutas e hortaliças minimamente processadas e refrigeradas.

O escurecimento enzimático é um fenômeno amplamente observado nessas questões, sendo que induz a severa mudança de cor, sabores indesejáveis e perdas nutricionais, manifestando-se com mais intensidade em frutas como maçãs, pêras, pêssegos, damascos, abacaxi, bananas e uvas; e em vegetais

Figura 5.4: Escurecimento enzimático em maçã

A polifenoloxidase (E.C. 1.10.3.1; PPO) e a peroxidase (E.C. 1.11.1.7.; POD) constituem um importante grupo de enzimas associadas a esse fenômeno e encontram-se amplamente distribuídas em tecidos vegetais. A nomenclatura entre parentêses indica que ambas as enzimas são oxidorredutases (reveja Aula 2, item 2.4.5).

Os compostos fenólicos mostrados na Aula 4, Figura 4.1, são substratos natu- rais dessas enzimas. Em pêssegos, ambas estão presentes e, além de estarem envolvidas com o desenvolvimento do escurecimento enzimático, também participam por indução do sistema de defesa da fruta injuriada e/ou infectada.

O escurecimento enzimático não ocorre em células intactas, uma vez que os compostos fenólicos estão localizados nos vacúolos das células e as poli- fenoloxidases no citoplasma. As polifenoloxidases são enzimas cúpricas que catalisam a oxidação de substratos fenólicos na presença de oxigênio em dois diferentes tipos de reações. Essas reações envolvem a remoção dos hidrogênios de o-difenóis, resultando em o-quinona (Figura 5.5a), e a hidroxilação de mo- nofenóis para dar o-difenóis (Figura 5.5b). As quinonas formadas condensam e reagem não enzimaticamente com outros compostos fenólicos, aminoácidos, etc., produzindo compostos coloridos. Todas PPOs descobertas desenvolvem atividade em presença de o-difenóis, mas nem todas têm habilidade para hidroxilação de monofenóis. Em polifenol de pêssego de caroço-aderido, To- ralles et al. (2005) observaram somente a atividade em presença de difenóis e nenhuma atividade para hidroxilação de monofenóis, como mostrado na Figura 5.5 (b).

Figura 5.5: Escurecimento enzimático mediado pela PPO: (a) usando um o-difenol como substrato e (b) por hidroxilação de um monofenol

Fonte: Whitaker (1996).

A catálise da peroxidase está associada a quatro tipos de atividade: peroxida- ção, oxidação, catalática e hidroxilação. Para substratos fenólicos, somente as reações de peroxidação são importantes (Figura 5.6). A ação da enzima obje- tiva é, principalmente, controlar o nível de peróxidos gerados em quase todas as reações celulares e, na ausência de um doador de hidrogênio, a peroxidase converte peróxido de hidrogênio em H₂O e O₂. Essa reação é, pelo menos, 1000 vezes mais lenta que a de peroxidação. A molécula do tetraguaiacol tem uma coloração avermelhada e é o que caracteriza o escurecimento.

OH

OH

OH

OH

CH

OH

CH

O

O

PPO - 2Cu

+

PPO - 2Cu

_O

2H

+

+

+

_{PPO - 2Cu}

_H

O

+

+

2H

_{PPO 2Cu}

+

+

-

p- Cresol 4- Metil - Catecol

o- Benzoquinona OCH_{3 O O} OCH₃ OCH₃ OCH₃ OCH₃ 4H₂O₂ 4 OH + + 8H₂O₂ O O a a a b