Segundo Franco (2008) a identificação do ácido pantotênico deve-se a Williams em 1939, como uma substância essencial ao crescimento de leveduras. O nome derivado do grego significa “por toda parte”, indicando a extensão dessa vitamina
34 na natureza. O papel da vitamina B5 na nutrição animal foi demonstrado experimentalmente em pintos, em uma doença de carência em aves, caracterizada por lesões da pele e que foram conhecidas por serem curadas pelo filtrado de frações preparadas com extrato de fígado. Em animais a doença foi caracterizada pelo emagrecimento, perda e embranquecimento de cabelo de animais escuros, úlcera gastroduodenal e lesões em vários órgãos internos.
3.5.1 ESTRUTURA E PROPRIEDADES GERAIS
De acordo com Damadoran (2010) o ácido pantotênico ou D-N-(2,4-di- hidroxi-3,3-dimetil-butiril- -alanina), é uma vitamina hidrossolúvel composta por - alanina, com ligação por amido ao ácido 2,4-di-hidroxi-3,3-dimetil-butírico (pantoico) (Figura 8).
Figura 8. Estrutura de várias formas de ácido pantotênico de acordo com Damadoran, 2010. A vitamina B5 é facilmente solúvel em acetato de etilo e água, mas pouco solúvel em éter etílico. A sua estabilidade é altamente dependente do pH. Ao contrário de outras vitaminas do complexo B, a B5 torna-se mais estável quando o pH da solução aumenta, apresentando-se estável a pH entre 5 e 7. Abaixo e acima destes valores, as soluções de ácido pantotênico são termolábeis. Embora apresente boa estabilidade na maioria dos alimentos durante o processamento, apresenta-se susceptível à lixiviação (BALL, 2004).
35 O ácido pantotênico ocorre, em alimentos, na forma livre e ligada. Cerca de 85% do ácido pantotênico ocorre ligado à coenzima A (CoA) (GROPPER, 2009). A atividade biológica da vitamina B5 é atribuível à sua incorporação na estrutura molecular da CoA e na proteína transportadora de acilo. Como componente da CoA, o ácido pantotênico é essencial para numerosas reações envolvidas na liberação de energia dos aminoácidos, gordura e açúcares (BALL, 2004).
De acordo com Ball (2004) o homem não consegue sintetizar o ácido pantotênico, dependendo das fontes alimentares para adquirir esta vitamina. A vitamina B5 é particularmente abundante nos órgãos animais (fígado, rim, coração) e também na gema de ovo, amendoins e favas. A carne magra, o leite, a batata e hortaliças verdes contêm menor quantidade desta vitamina, mas serão importantes fontes se consumidas em quantidades suficientes.
3.5.2 ESTABILIDADE E MECANISMOS DE DEGRADAÇÃO
Damadoran (2010) descreveu que em solução, o ácido pantotênico é mais estável em pH 5-7. Ele exibe estabilidade relativamente boa durante o armazenamento de alimentos, em especial com atividade de água reduzida. As perdas ocorrem na cocção e no processamento térmico, em proporção a ostentividade do tratamento e à extensa da lixiviação. Essas perdas podem variar de 30 a 80%. Embora o mecanismo de perda térmica da vitamina B5 não tenha sido totalmente determinado, uma hidrólise catalisada por ácidos ou bases da ligação entre -alanina e o grupo ácido 1,4-dihidroxi, 3,3-butiril-carboxílico parece provável. A degradação dessa vitamina durante o processamento térmico apresenta uma cinética de primeira ordem. As taxas de degradação da vitamina B5 livre em soluções-tampão aumentam com o decréscimo do pH em níveis entre 6,0 - 4,0, enquanto a energia de ativação diminui ao longo dessa faixa. As taxas de degradação dessa vitamina relatadas são muito inferiores às de outros nutrientes lábeis (p. ex. tiamina). Esses resultados sugerem que as perdas desse ácido em outros estudos de transformação de alimentos podem ser causadas mais pela lixiviação que pela destruição efetiva. Contudo, o resultado líquido de ambos os processos é o mesmo.
36 3.5.3 BIODISPONIBILIDADE
A biodisponibilidade média do pantotenato em dietas mistas tem sido relatada como sendo de aproximadamente de 50%. Há poucas preocupações em relação a eventuais conseqüências negativas da biodisponibilidade incompleta, pois a ingestão de ácido pantotênico costuma ser adequada. Nenhuma evidência de problemas nutricionais significativos, oriundos de biodisponibilidade incompleta, foi relatada, sendo que as formas de coenzima A complexada são digeridas e absorvidas com facilidade (DAMADORAN, 2010).
4. ULTRASSOM
Ultrassom é definido como ondas de som com frequência que excede o limite de audição do ouvido humano (~ 20 kHz). Alguns animais utilizam a frequência de ondas de som para navegação (golfinhos) ou caça (morcegos). O ultrassom é classificado como uma tecnologia emergente a qual foi desenvolvida para minimizar o processamento, maximizar a qualidade e garantir a segurança dos produtos alimentares. O processamento por ultrassom é aplicado a conferir efeitos positivos no processamento de alimentos tais como a melhoria na transferência de massa, conservação de alimentos, auxiliares de processos que envolvam tratamentos térmicos e análise de textura (KNORR et al., 2011).
4.1 CONSIDERAÇÕES SOBRE O ULTRASSOM
Segundo Fellows (2006) no processamento de alimentos, é feita uma divisão entre o ultrassom de baixa intensidade (< 1 W/cm2) utilizado como ferramenta analítica não destrutiva, e o ultrassom de alta intensidade (10-1000 W/cm2), usado em frequências mais altas (até 2,5 MHz) para causar o rompimento físico de tecidos, criar emulsões, limpar equipamentos ou promover reações químicas como, por exemplo, a oxidação.
Com base na faixa de freqüência, as ondas de aplicações em alimentos, tanto no processamento e controle de qualidade podem ser divididos em baixo e alto consumo energia. Baixo consumo de energia (baixa intensidade de potência) ultrassom
37 com frequências superiores a 100 kHz em intensidades a baixo de 1W ·cm2, que pode ser utilizado para a análise não invasiva e monitoramento de alimentos durante o processamento e armazenamento para garantir alta qualidade e segurança. Ultrassons de baixa potência tem sido utilizado de forma não destrutiva a apoiar os programas de melhoramento genético e para avaliar a composição de produtos de carne crua e fermentados, peixes e aves. É também utilizado para o controle de qualidade de produtos hortícolas frescos e frutas, tanto no queijo pré e pós-colheita, durante o processamento, óleos de cozinha comerciais, pão e produtos cerealíferos, a granel e emulsionado de gordura à base de produtos alimentares, géis alimentares, alimentos congelados e gaseificados. Outras aplicações incluem a detecção da falsificação de mel avaliação do tamanho do estado de agregação, e do tipo de proteína (AWAD et. al 2012).
Segundo Fuente-Blanco (2006) e Tarleton (1998), as ondas ultrassônicas podem causar uma série rápida de compressões e expansões de uma maneira bem similar a esponjas quando são espremidas e liberadas repetidamente e as forças envolvidas por este mecanismo podem ser mais elevadas do que a tensão superficial que mantém a umidade dentro do material criando os canais microscópicos e podendo remover a umidade mais fácil.
As oscilações de compressão ou descompressão das ondas ultrassônicas causam oscilações no arranjo molecular da amostra, que responde com forças de atração ou repulsão intermoleculares (BUCKIN et al., 2003). As amplitudes de deformação nas ondas ultrassônicas empregadas na determinação são extremamente pequenas, tornando a técnica não destrutiva, o que representa uma oportunidade única na caracterização de produtos alimentícios de base líquida, incluindo amostras opacas como o leite (BUCKIN et al., 2003; DUKHIN et al., 2003; NELLIGAN, 2003).
As ondas de ultrassom são capazes de gerar cavitação acústica, que pode ser caracterizada como a formação, crescimento e implosão de bolhas de gás em uma solução (NASCENTES et al., 2001). Em meios não elásticos, como as soluções aquosas, compressão e rarefação são responsáveis pela formação de bolhas e colapso violento. As bolhas de cavitação produzidas por rarefação implodem durante a compressão resultando na produção de intensas ondas de choque (STANGA, 2010).
38 As bolhas geradas pela cavitação têm uma maior área de superfície durante o ciclo de expansão, o que aumenta a difusão do gás, fazendo com que surja uma bolha de expansão. Chega um ponto onde a energia ultrassônica não é suficiente para manter a fase de vapor na bolha, então o colapso é rápido. As moléculas colidem violentamente criando ondas de choque. Além do processo mecânico da cavitação a sonificação pode gerar efeitos químicos através da geração de espécies reativas. O fenômeno envolvido na cisão homolítica de ligações O-H é denominado de sonólise da água, o qual leva à produção direta dos radicais livres H• e HO• no meio que ocorrem por meio de cisão das ligações H-O nas moléculas de água e produção de peróxido de hidrogênio no meio irradiado (KORN, ANDRADE e BORGES, 2003).
O processo de cavitação e as temperaturas geradas no colapso são fortemente dependentes da pressão de vapor do solvente. Assim, moléculas de solventes com altas pressões de vapor (moléculas de água) podem penetrar nas cavidades e, no momento do colapso, sofrerem sonólise, resultando na formação de novos produtos (H2
e H2O2) (BORGES e KORN, 2002).
Dependendo do processo que está sendo considerado, os efeitos químicos da cavitação acústica podem ser vantajosos ou desvantajosos. Quando o radical hidroxil (OH•) é produzido, por exemplo, pode afetar a qualidade de algumas substâncias alimentares, mas também pode melhorar a funcionalidade de alguns ingredientes.
Ashokkumar et al., (2008) observaram que há influência da frequência do ultra-som no rendimento da produção de radicais livres. Na frequência de β0 kHz o OH• gerado é mínimo. Com aumento da frequência para 358 kHz é observada uma maior geração de OH•. No entanto quando a frequência passa a 1062 kHz há uma diminuição do rendimento de OH•. A β0 kHz as bolhas de cavitação são transitórias, enquanto bolhas estáveis são geradas a freqüências mais altas. Com a cavitação estável e aumento no número de bolhas ativas é esperado que haja maior rendimento de OH• gerado com o aumento da frequência. Porém a redução de OH• na frequência de 106β kHz pode ser devido ao tempo relativamente menos disponível na fase de expansão da bolha. Em frequencias altas o ciclo acústico é muito curto, o que restringe a formação de vapor de água que evapora na bolha durante a expansão. A redução da quantidade de vapor durante o colapso reduz a geração de OH•.
39
4.2 ULTRASSOM EM ALIMENTOS
De acordo com Lopez-Malo, Guerrero e Alzamora (1999) o processamento ultrassônico, também denominado sonificação, é uma tecnologia não térmica que tem se mostrado eficaz na inativação de micro-organismos e enzimas (LÓPEZ et al., 1994; LÓPEZ e BURGOS, 1995; VERCET e LOPEZ, 1997; VILLAMIELe DE JONG, 2000) , permitindo dessa maneira, o tratamento de alimentos termossensíveis (HUNTER et al., 2008).
Pingret et al., (2013) relataram que estudos mostraram algumas alterações nos parâmetros de qualidade de alimentos tratados por ultrassom, o que pode resultar em deficiências de segurança ou aceitação inferior do produto final pelo aparecimento de off-flavors, mudança de cor, redução de teor de açúcar, e/ou modificações de alguns compostos. A Tabela 4 resume os efeitos sobre os produtos alimentícios tratados com ultrassom.
40
Tabela 4. Efeitos sobre alguns produtos alimentícios tratados com ultrassom.
Matriz Alimentar Parâmetros Observações Referências
Suco de Tomate Cor e ácido ascórbico Modificações na cor e degradação do ácido ascórbico
Adekunte et al, (2010)
Polpa de Tomate Licopeno Redução da bioacessibilidade do licopeno e mudanças na viscosidade
Anese et al, (2013)
Sucos de abacaxi, uva e cranberry
pH e cor Mudanças no pH e Cor Bermúdez Aguirre e Barbosa- Cánovas (2012)
Suco de maçã e Cranberry
Cor e Antocianinas Escurecimento das amostras sonificadas, detecção de sabores e diminuição do teor de antocianinas.
Caminiti et al, (2011)
Agrião (Nasturtium officinale)
Cor Aumento da cor verde Cruz et al, (2007)
Cascas de Caranguejo e Amido de Milho
Quitosana e Amido Degradação de quitosana e amido
Czechowska et al, (2005)
Suco de laranja Cor e Ácido ascórbico Mudança de cor e degradação de ácido ascórbico
Gómez-López et al, (2010)
Amido de milho Amido Destruição da estrutura granular Jambrak et al, (2010) Suco de Laranja Ácido ascórbico Escurecimento e redução do teor
de ácido ascórbico
Lee et al, (2005)
Tomates Licopeno Isomerização de licopeno, com aumento de 14% dos isomêros cis e76% de redução de isômeros trans.
Eh e Teoh (2012)
Mousse de Chocolate
Cor e Lipídios Após sonificação cor escura e aparecimento de off-flavors e redução viscosidade.
Pingret et al, (2011)
Suco de Melancia Ácido ascórbico, Fenólicos e Licopeno
Degradação de ácido ascórbico, fenólicos e licopeno
Rawson et al, (2011)
Mirtilos Antocianinas e fenóis totais
Diminuição de compostos fenólicos econteúdo de antocianinas.
Stojanovic e Silva (2007)
Suco de Morango Antocianinas e ácido ascórbico
Redução do teor de antocianinas e ácido ascórbico
Tiwari et al, (2008)
Suco de laranja Ácido ascórbico Formação de radicais hidroxila, interação entre radicais livre e ácido ascórbico.
41 Além das alterações nas características organolépticas dos produtos alimentares, alguns componentes são afetados pelo tratamento ultrassônico e pode resultar em uma menor aceitação por parte dos consumidores ou a deterioração em qualidade. Alguns estudos mostram a degradação de antioxidantes presentes nos produtos alimentares após sonificação. A degradação do licopeno em tomate assistida por ultrassom também tem sido observada.
42
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