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tecnologia de alimentos
Tipologia: Notas de estudo
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Compartilhado em 27/03/2011
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UNIJUI - UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RS DCSA – DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE CURSO DE NUTRIÇÃO
Capítulo 1 – Introdução a Tecnologia de Alimentos
¾ treinamento de mão-de-obra; ¾ geração de empregos diretos e indiretos; ¾ ganhos ambientais; ¾ implantações de agroindústrias no interior, fixando o homem no campo.
ALIMENTOS: CONCEITO, FUNÇOES, COMPOSIÇÃO E CLASSIFICAÇÀO
Conceito : É toda a substância que captada do meio exterior seja capaz de cumprir as funções fisiológicas, psicológicas e sociais Funções Fisiológicas: quando fornece ao organismo energia e materiais plásticos de modo a formar e regenerar tecidos e fluídos e quando for capaz de regular o metabolismo Psicológica: diz respeito a reação o indivíduo frente ao alimento Social: é a inter-relação frente aos alimentos, ou o papel que um determinado alimento cumpre na comunidade Composição : glicídios, protídeos, lipídios, minerais, água, fibras e outros microelementos
Classificação Os alimentos podem ser classificados quanto à origem, quanto à composição, quanto à durabilidade, etc. Uma das classificações citadas na bibliografia está descrita a seguir:
GRUPOS BÁSICOS DE ALIMENTOS
LEITE E DERIVADOS: Proteínas, Lactose, Cálcio e Fósforo; CARNES: Proteínas, Ferro e Vitamina B; OVOS: Proteínas, Gordura, Vitamina A e Riboflavina; LEGUNINOSAS: Proteínas, Glicídios. Fósforo, Ferro e Niacina; FRUTAS SECAS OLEAGINOSAS: Proteínas e Lipídios FRUTAS E VEGETAIS: Vitaminas, Minerais, Fibras, Pigmentos (caroteno); CEREAIS E DERIVADOS: Proteínas vegetais, Fósforo, Niacina, Tiamina, Lisina; AÇÚCAR: Glicídios; ÓLEOS: Ácidos graxos insaturados (óleos vegetais); GORDURAS: Ácidos graxos saturados (banha);
OBJETIVO DA DIVISÃO: INDICAÇÃO DE FORMA PRÁTICA DE UMA ALIMENTAÇÃO ADEQUADA E DESEJÁVEL
Capítulo 1 – Introdução a Tecnologia de Alimentos
Aceitabilidade
(Composição e Sanidade)
Um alimento é aceito e consumido pelos consumidores se atender a esses três fatores representados na figura.
Capítulo 2 – Alterações de Alimentos
Log do Nº de células viáveis /ml C D
Tempo
FATORES QUE INFLUEM NO CRESCIMENTO MICROBIANO
ASSOCIAÇÕES: As associações dos microrganismos entre si intervêm nas alterações e fermentações da maioria dos alimentos. A concorrência entre distintos tipos de bactérias, fungos e leveduras de um alimento determina geralmente o que predominará e ocasionará uma alteração que lhe é característica. Se as condições são favoráveis para todos, as bactérias geralmente crescem mais rapidamente que as leveduras e estas mais que os mofos. Portanto, as leveduras predominarão sobre as bactérias somente quando existirem originalmente em maior número ou quando as condições são tais que impedem o crescimento bacteriano. Os mofos somente predominarão quando as condições ambientais são desfavoráveis para as leveduras e bactérias. As diversas espécies de bactérias competem entre si sobressaindo-se uma sobre as demais; do mesmo modo se as condições são favoráveis às leveduras, uma espécie superará as outras, e o mesmo para os mofos. Os microrganismos nem sempre são antagônicos entre si, comportando-se as vezes como simbióticos , isto é, ajudam-se mutuamente. Podem também crescer simultaneamente sem favorecimento ou inibição entre si. Há vezes em que aparece o sinergismo entre dois microrganismos; o crescimento conjunto poderá ocasionar certas transformações que não poderiam ser realizadas isoladamente. O efeito mais importante de um organismo sobre outro é o metabiótico , onde um favorece condições favoráveis para o crescimento do outro. Em alguns casos, ambos poderia crescer ao mesmo tempo, porém o fazem separadamente,. A maioria das fermentações e decomposições dos alimentos constitui exemplos de metabiose.
EFEITO DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS O meio ambiente determina qual dos microrganismos presentes no alimento sobrepujará os outros e assim produzirá uma alteração ou transformação que lhe pe característica.
Capítulo 2 – Alterações de Alimentos
Os fatores do meio ambiente estão relacionados entre si e seus efeitos combinados determinam quais os microrganismos que dominarão. Entre os fatores principais, temos:
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS ALIMENTOS O estado físico do alimento, sua natureza coloidal ou o estado após ter sido congelado, aquecido umedecido ou secado, junto com sua estrutura biológica determina se pode alterar-se ou não e qual o tipo de alteração que sofrerá.
ÁGUA – o que interessa mais nesse fator é a atividade de água (A (^) w ou aa ), que é aquela água efetivamente utilizada pelos microrganismos. É a quantidade de água livre presente no substrato. Pode ser representa pela equação: Aw = URE/ Atividade de água média necessária para o desenvolvimento de alguns grupos de microrganismos: Grupo de Microrganismos aa Bactérias 0, Leveduras 0, fungos (mofos) 0, Microrganismos osmofílicos 0,
ESTRUTURA BIOLÓGICA: Apresenta importância na alteração dos alimentos. A menos que os microrganismos penetrem, a parte interna dos alimentos é praticamente livre de contaminantes. Geralmente os alimentos possuem ma proteção externa como as cascas das frutas, ovos, tegumento, etc. Essa proteção não somente protege o alimento como também determina o tipo, velocidade e desenvolvimento da alteração.
PROPRIEDADES QUÍMICAS DOS ALIMENTOS A composição química do alimento determina sua idoneidade com o meio de cultura microbiano. Cada microrganismo utiliza certas substâncias como alimento energético e outras para o seu crescimento, havendo um máximo relacionado com a umidade disponível e a concentração de hidrogênio. Nutrientes: energéticos (CHO), crescimento (N) e complementares. Bactérias aproveitam melhores as proteínas enquanto os fungos e as leveduras são especialistas em utilizar o açúcar. Não produzem todas as vitaminas que necessitam, por isso, devem ser buscadas no alimento.
pH: De acordo com a concentração de ácidos, os alimentos podem ser classificados em dois grupos básicos:
Capítulo 2 – Alterações de Alimentos
MOFOS – Alguns gêneros importantes são: Phytium – decomposição de hortaliças, raízes; Mucor – maturação de queijos, sacarificação do amido; Rhizopus – alteração de frutas, hortaliças, pão, etc; Aspergillus – produção de sakê, aflotoxina; Penicillium – alteração em frutas, maturação de queijos; Botrytis – ataca a uva;
LEVEDURAS: Alguns gêneros importantes são Saccharomyces – produção de pão, cerveja, glicerina Kleyveromyces – deterioração de laticínios Pichia e Hansenula – contaminação de salmouras Zigosaccharomyces – alteração de mel, xaropes, etc Candida – produção de proteína microbiana Mycoderma – alteração em vinhos, cervejas e queijos
BACTÉRIAS: Alguns gêneros importantes são Pseudomonas – deterioração de pescados e laticínios Acetobacter – ácido acético Escherichia e Enterobacter – índice de higiene e sanidade (coliformes) Samonella – infecção alimentares(tifo, paratifo) Micrococcus – contaminação de leite Staphilococcus – intoxicações alimentares Lactobacillus – elaboração de laticínios Streptococcus – contaminação e produção de laticínios Pediococcus – problemas na cerveja (diacetil) Leuconostoc – diacetil e acetoína Bacillus – intoxicações alimentares Clostridium – intoxicações alimentares
A.2) AÇÕES DE ENZIMAS PRESENTES NO ALIMENTO As enzimas são também chamadas de diástases, são proteínas que apresentam a capacidade de catalisar reações químicas e as alterações enzimáticas se caracterizam por modificar o produto através de enzimas. A atividade enzimática é influenciada pela presença de determinados compostos, chamados cofatores enzimáticos (coenzimas, grupos prostéticos e ativadores enzimáticos) e pelas condições ambientais (pH, concentração de enzima, inibidores, temperatura, atividade de água, substrato, presença de oxigênio).
Capítulo 2 – Alterações de Alimentos
A primeira enzima a ser cristalizada foi a UREASE por Summer em 1926. Existem pelo menos 1.000 enzimas em cada célula. A principal característica das enzimas é sua especificidade , ou seja, cada enzima atua em um único substrato. A obtenção de enzimas pode ser a partir de vegetais, animais e microrganismos Na tecnologia de alimentos as enzimas são muito importantes. A seguir são menciondas algumas delas e sua respectiva atuação.
AMILASE- hidrolisam o amido a moléculas menores α-amilase (hidrolisa amido a dextrina) β-amilase (hidrolisa amido a maltose)
INVERTASE: hidrolisa a sacarose a glicose + frutose. α-glucosidase- reconhece o resíduo glicose. β-frutofuranosidase – reconhece o resíduo frutose.
PROTEASAES – hidrolisam as proteínas a peptídeos e aminoácidos. Ex.: papaína, ficina, bromelina, quimosina, renina, pepsina, etc.
PECTINASES – Hidrolisam a pectina a compostos menores. pectinesterase (PE) poligalacturonase (PG)
LIPASES- catalisam reações de oxidações de ácidos graxos
OXIDASES: são as que provocam reações de oxidações, principalmente as responsáveis pelo escurecimento enzimático, detalhado a seguir.
Exemplo substituição de método químico pelo enzimática, caracterizando a especificidade da enzima - Hidrólise do amido Calor + Ácidos Amido glicose ou Enzimas Amido glicose
Capítulo 2 – Alterações de Alimentos
Exemplos: a)Ácido Ascórbico – dosagem 0.06% em frutas enlatadas b) Sorbato de K(0,2%) + Ácido Cítrico (0,3 a 1,0%) + Ácido Ascórbico (0,3 a 1,0%): Batatas descascadas conservam a 4ºC por 20 dias
TESTE DA CATALASE E PEROXIDASE Pode-se avaliar efetividade do tratamento térmico na inativação da enzima responsável pelo escurecimento através do teste da catalase ou peroxidase. Razões para realizar os testes:
TESTE DA CATALASE A catalase desdobra a água oxigenada em água e oxigênio. Em presença de enzima catalase e de água oxigenada começa e borbulhar. É o teste mais seguro. catalase H 2 O 2 H 2 O + ½ O 2
TESTE DA PEROXIDASE Observa-se a coloração que aparece no produto, se houver presença de peroxidase vai ficar marrom. O guaicol garante o substrato devido a sua estrutura que pode sofrer oxidação igual aos compostos fenólicos. Colando-se um redutor com o substrato, retarda-se e escurecimento enzimático do produto, um exemplo é o ácido ascórbico. Todo o produto que for congelado deve ser branqueado anteriormente. Resultado : se após o branqueamento os testes da catalase e/ou da peroxidase são positivos, conclui- se que a inativação não foi completada.
A.3) REAÇÕES QUÍMICAS NÃO ENZIMÁTICAS
a) REAÇÃO DE OXIDAÇÃO
Os centros de insaturações dos ácidos graxos são facilmente oxidados por agentes oxidantes com formação de vários compostos (aldeídos, cetonas, ácidos, álcoois , etc) Rompimento das cadeias insaturados de ácidos graxos, originando diversos carbonilados de peso molecular mais baixo, responsáveis pelo odor desagradável.
REAÇÃO : Só ocorre com ácidos insaturados. Mecanismo de radicais livres, através de três etapas ou fases: 1ª fase - é a da indução. Não ocorre cheiro de ranço e forma-se os primeiros radicais livres
Capítulo 2 – Alterações de Alimentos
2ª fase - é a propagação. Já apresenta cheiro e sabor que tendem a aumentar. Ocorre a formação de peróxidos e de seus produtos de degradação. São as reações em cadeia. 3ª fase - terminação. Os radicais reagirão entre si formando moléculas inativas. Caracteriza-se pela formação de sabor e odor fortes, alterações de cor e viscosidade do lipídio e alteração de sua composição.
MECANISMO - Ocorre à formação de radicais livres que reagiria com O 2 atmosférico formando um radical peróxido. Inicialmente necessita de uma fonte de energia externa (radiação, Calor, luz, íons metálicos). Após a formação suficiente de radicais livres a reação é propagada pela remoção do H+^ da dupla ligação. A adição do Oxigênio nesta posição resulta um radical peroxil (ROO-), este radical remove novamente o H+^ da dupla ligação produzindo o peróxido (ROOH) e radicais livres e estes reagem com o oxigênio e a reação e repete ou formam produtos inativos.
ACELERAM A REAÇÃO : O^2 , luz (UV), metais (Cu e Fe), enzimas (lipoxidases) e oxidantes naturais, temperatura
INIBEM A REAÇÃO : Antioxidantes físicos (embalagem / luz e temperatura) Químicos (carotenóides, ácido Cítrico, tocoferóis, BHT, BHA)
b) ESCURECIMENTO QUÍMICO Também chamado de “browning químico”. É o nome de uma série de reações químicas que culminam com a formação de pigmentos escuros chamados de MALANOIDINAS, que são polímeros insaturados, coloridos e de composição variada Desejável : Doce de leite, café churrasco, caramelo, cerveja, batata-frita, Indesejável: frutas secas, sucos de frutas
b.1) CARAMELIZAÇÃO Compostos polihidroxicarbonilados são aquecidos a temperaturas altas, ocorrendo desidratação com a formação de aldeídos muito ativos. HMF é intermediário da reação. Degradação de açúcares na ausência de proteínas ou aminoácidos, a + de 120 ºC
RH R^ (radical livre) R^ + O 2 ROO -^ (radical peroxil) ROO -^ + RH R*^ + ROOH (peróxido)
ROO ^ + ROO * ROO ^ + R R^ + R*
Capítulo 2 – Alterações de Alimentos
b.3) DEGRADAÇÃO DO ÁCIDO ASCÓRBICO
c) ALIMENTOS X METAIS Reação de produtos enlatados ou alimentos contaminados com metais
c.1) Alimentos x embalagens : embalagens metálicas o ácido pode encontrar um microfuro e ocorrer um contato com o estanho. Alimentos ácidos + metais = passam para o meio; Alimentos de natureza protéica, com desnaturação forma os aminoácidos, continuando a degradação produzem o radical –SH, que com FeS 2 torna o produto com coloração escura , neste caso usa-se verniz tipo C (ZnO ou AlO) que em presença de –SH forma ZnS 2 ou AlS 2 que é incolor, mas o gosto de lata permanece. c.2) Casses vínicas : vinhos com metais quando conservado a frio, precipitam formando uma borra no fundo, escurecendo e alterando o sabor do vinho.
A.4) ALTERAÇÕES FÍSICAS E MECÂNICAS Alterações provocadas pelas temperaturas baixas (dano fisiológico do frio, desnaturação protéica e dano por congelamento), pelas temperaturas altas (desnaturação protéica), remoção de água, pela exposição à luz e alterações mecânicas (quebra, trituração, perfuração etc.).
A.5) ALTERAÇÕES POR SERES SUPERIORES: Principalmente por roedores e insetos; os primeiros muito importantes em produtos derivados de cereais e os segundos relacionados a produtos derivados de cereais e frutas.
Meio ácido Ácido ascórbico (^) calor melanoidinas
Capítulo 3 – Métodos para conservação de alimentos
a- Uso de temperaturas b- Controle da quantidade de água c- Controle da taxa de oxigênio d- Uso de substâncias químicas e- Uso de irradiações f- Combinação de dois ou mais princípios
USO DE TEMPERATURAS As temperaturas usadas podem ser baixas ou altas temperaturas
A) USO DE BAIXAS TEMPERATURAS
¾ Diminuem as reações químicas, microbiológicas e enzimáticas. ¾ Reduz ou elimina seres superiores ¾ A conservação por baixas temperaturas se baseia na lei de Want’Hoff, que diz que a redução de 10 ºC na temperatura do meio reduz de 2 a 3 vezes a velocidade das reações. Podemos utiliza a refrigeração e/ou o congelamento:
A.1) REFRIGERAÇÃO ¾ Utiliza temperatura de 0 a 15 ºC; ¾ O produto se mantém vivo, conservando as características do produto “in natura”; ¾ È um método temporário (dias ou semanas); ¾ Método eficiente para conservação de frutas; ¾ Os microrganismos psicrófilos são o maior problema; ¾ As temperaturas utilizadas não inativa enzimas.
A.2) CONGELAMENTO ¾ Utiliza temperaturas menores de ºC; ¾ O produto não resiste pois ocorre morte de tecidos; ¾ Método eficiente para conservação de carnes, hortaliças e pescado; ¾ A conservação é por tempos mais prolongados (meses ou anos); ¾ Reduz as reações enzimáticas, porém não inativa. Reações como escurecimento de frutas não é solucionado somente com congelamento ¾ O congelamento pode destruir microrganismos, pois durante o armazenamento eles queimam as reservas e morre de inanição ¾ Normalmente armazena-se os alimentos a –18ºC , assim os psicrófilos não resistem e morrem; ¾ Podemos ter dois métodos para o congelamento:
Capítulo 3 – Métodos para conservação de alimentos
Resistência de microrganismos ao calor Leveduras e seus esporos Fungos e seus esporos Bactérias e seus esporos Esporos: 5 a 10 ºC mais do que as células.A maioria dos ascosporos destruída a 60 ºC/ 10-15min, alguns são mais resistentes. Destruição total a 100 ºC. Células vegetativas destruídas a 50-58 ºC. Totalidade de leveduras e esporos não resiste à pasteurização
Na sua maioria são destruídos a 60 ºC/10-15 min. Esporos de fungos são altamente resistente ao calor seco. Maioria das células e esporos não resistem à pasteurização
Muito variável. Células de termófilos requerem 80-90 ºC por muitos minutos. Esporos: a 100 ºC podem variar de 1 minuto até mais de 20 horas
Fonte: Frazier
B.1) ESTERILIZÇÃO: ¾ Aplicação de temperaturas superiores a 100 ºC; ¾ É utilizada para destruir tanto as formas vegetativas quanto esporuladas de microrganismos; ¾ A esterilização comercial destrói 99,99% da população microbiana; ¾ Método permanente de conservação; ¾ Necessita de embalagens apropriadas, não permitindo a recontaminação dos alimentos; ¾ Pode ser realizado através de vários processos, como: appertização (esterilização na embalagem, através de cozedor rotativo, autoclaves, esterilizador hidrostáticos, etc.); esterilização a granel (principal processo é o UHT, onde se utiliza alta temperatura por curtos tempos, sendo realizada á vácuo. Exemplo é o leite longa vida).
B.2) BRANQUEAMENTO ¾ Aplicação de calor em curto espaço de tempo com posterior resfriamento em água gelada. Tem a finalidade principal de inativar enzimas, fixar cor e textura do produto, remover gases dos tecidos e realizar desinfecção parcial do produto. ¾ Método usado como complementar a outros métodos de conservação;
B.3) PASTEURIZAÇÃO ¾ Aplicação de temperaturas inferiores a 100 ºC; ¾ Destruição de formas vegetativas de microrganismos; ¾ Método de conservação temporário ¾ Necessita de outro método de conservação complementar como a refrigeração; ¾ Recomendado para produtos sensíveis ao calor como sucos de frutas, leite, etc.; ¾ É recomendado para eliminar certos grupos de microrganismos; Pasteurização lenta (65 ºC/ 30 minutos), que é recomendada para destruição da flora microbiana a posterior inoculação de uma cultura selecionada, como é o caso da fabricação de derivados de leite ou para produtos ácidos como sucos de frutas;
Capítulo 3 – Métodos para conservação de alimentos
Pasteurização rápida (73 a 75 ºC / 15 segundos), usada para o leite que é comercializado na forma fluída.
PROCESSOS TÉRMICOS MAIS UTILIZADOS PARA CONSERVAÇÃO DE ALIMENTOS
Pasteurização
Alimentos suscetíveis de alteração pelo calor. Morrem principalmente os psicrófilos, leveduras e fungos. Sobrevivem muitos mesófilos e os termófilos, que podem ser inibidos pelo frio e, portanto, deve ser seguida de armazenamento refrigerado.
Alimentos pouco ácidos pH > 4,5, como leite, carnes, hortaliças Esterilização
A 100 ºC – Não é usada, pois os esporos das bactérias são muito resistentes em pH acima de 4,5 e o tempo necessário para destruí-los seria muito longo, o que inutilizaria os alimentos A + 100 ºC – É a utilizada em autoclaves .As temperaturas usadas vão, em autoclaves comuns, até 125 ºC, e em autoclaves com dispositivos para rotação das embalagens (latas), que evita o superaquecimento localizado, vão até 140 ºC.
Pasteurização
Alimentos suscetíveis de alterações pelo calor (sucos de frutas) Morrem principalmente os psicrófilos, leveduras e fungos. Sobrevivem muitos mesófilos e os termófilos, que podem ser inibidos pelo frio ou, neste caso, pelo pH baixo, bastando que os alimentos estejam hermeticamente envasados para evitar contaminação. É mais eficiente em pH baixo e pode-se usar tempo e/ou temperaturas menores
Alimentos ácidos pH < 4,5 como frutas em geral
Esterilização
A 100 ºC – É a usada, pois, com o pH baixo, os esporos das bactérias têm pouca resistência ao aquecimento. A + 100 ºC – Eventualmente usada para produtos específicos como, por exemplo, pêras ao xarope.
B.4) TINDALIZAÇÃO ¾ Caracteriza-se pela aplicação de uma série de tratamentos térmicos brandos ao produto intercalados pela exposição à temperatura ambiente. Esta exposição faz com que os esporos dos microrganismos que não foram eliminados pelo calor germinem e posteriormente as formas vegetativas são destruídas pelo uso de temperaturas da ordem de 60 ºC; ¾ Na realidade são várias pasteurizações sucessivas, obtendo no final um produto estéril sem contudo utilizar temperaturas de esterilização. ¾ Método pouco usado para alimentos, devido ao seu alto custo;