UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
"JÚLIO DE MESQUITA FILHO"
Campus de Bauru
Química Orgânica I - Professora Doutora Sandra Regina Rissato
Óleos e Gorduras
RENAN BARRACH GUERRA R.A: 826219
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Óleos e Gorduras, Trabalhos de Química Orgânica
Trabalho Quimica Orgânica - Óleos e Gorduras
Tipologia: Trabalhos
Antes de 2010
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"JÚLIO DE MESQUITA FILHO"
Campus de Bauru
Química Orgânica I - Professora Doutora Sandra Regina Rissato
Óleos e Gorduras
RENAN BARRACH GUERRA R.A: 826219
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- 1 – INTRODUÇÃO.................................................................................................... Sumário:
- 1.1 – Resumo.......................................................................................................
- 1.2 – Lipídios......................................................................................................
- 1.3 – Ácidos Graxos...........................................................................................
- 2 – GORDURAS E ÓLEOS.......................................................................................
- 2.1 – Triglicerídios.............................................................................................
- 2.2 – Estruturas de Gorduras e Óleos..............................................................
- 2.3 – Propriedades Físicas e Químicas.............................................................
- 3 – PREPARAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS...................................................
- 3.1 – Hidrogenação............................................................................................
- 3.2 – Interesterificação......................................................................................
- 3.3 – Fracionamento..........................................................................................
- 4 – DISCUSSÕES SÓCIO-ECONÔMICAS...............................................................
- 5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................
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Como os lipídios apresentam uma grande variedade estrutural, é comum subdividi-los em duas classes, de acordo com a complexidade de suas moléculas. De acordo com essa classificação temos:
Lipídeos Simples: São aqueles que, quando sofrem quebra pela molécula de água (hidrólise), produzem ácidos graxos e alcoóis. São os monoglicerídios, diglicerídios e triglicerídios.
Tabela 1.1 – Tipos de Lipídios Simples e suas características.
SUBSTÂNCIA FÓRMULA GERAL CARACTERÍSTICAS
Monoglicerídios
Os monoglicerídios são formados a partir da esterificação de apenas uma das hidroxilas presentes na molécula do glicerol.
Diglicerídios.....
Os diglicerídios são formados a partir da esterificação de duas das hidroxilas presentes na molécula do glicerol.
Triglicerídios,,,,
Os triglicerídios são formados a partir da esterificação total da molécula de glicerol. São os constituintes majoritários dos óleos e gorduras.
Lipídios Complexos: são aqueles que apresentam outros grupamentos, diferentes de ácidos graxos, em sua estrutura. Contudo, a principal propriedade física (insolúveis em água, e solúveis em solventes orgânicos) não é alterada. Podem ser citados os Fosfolipídios, Esfingolipídios.
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1.3 – Ácidos Graxos
Ácidos graxos são ácidos carboxílicos com longas cadeias hidrocarbônicas. A maioria dos ácidos graxos de ocorrência natural não é ramificada e contêm um número par de átomos de carbono uma vez que são sintetizados a partir do acetato, substância com dois átomos de carbono. Podem ser classificados como:
Ácidos Graxos Saturados
Ácidos Graxos Monoinsaturados
Ácidos Graxos Poliinsaturados
Ácidos Graxos Essenciais
Ácidos Graxos Trans ou Cis
Ácidos graxos podem ser saturados com hidrogênio (caso não apresentem ligações duplas carbono-carbono) ou insaturados (se apresentarem ligações duplas carbono-carbono).
Ácidos graxos com mais de uma ligação dupla são chamados ácidos graxos poliinsaturados. As ligações duplas presentes nos ácidos graxos de ocorrência natural nunca são conjugada, são sempre separadas por um grupo metileno.
As ligações duplas dos ácidos graxos insaturados em geral têm configuração cis. Essa configuração geralmente produz uma dobra nas moléculas, o que evita o seu empacotamento, como ocorre com os ácidos graxos completamente saturados.
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2.2 – Estruturas de Gorduras e Óleos
Os óleos e gorduras são substâncias insolúveis em água de origem animal ou vegetal, formados predominantemente por ésteres de triacilgliceróis, produtos resultantes da esterificação entre o glicerol e ácidos graxos.
3 ácidos graxos + glicerol
As cadeias saturadas dos ácidos graxos se empacotam melhor fazendo com que os triacilgliceróis apresentem pontos de fusão relativamente altos, o que os leva a se apresentarem sólidos a temperatura ambiente. Os compostos de triacilgliceróis com ácidos graxos insaturados, que não podem se empacotar firmemente, apresentam pontos de fusão relativamente baixos que os levam a ser líquidos a temperatura ambiente.
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Os ácidos graxos são ácidos carboxílicos de cadeia longa, livres ou esterificados, constituindo os óleos e gorduras. Quando saturados possuem apenas ligações simples entre os carbonos. Já os ácidos graxos insaturados, contêm uma ou mais ligações duplas no seu esqueleto carbônico.
As ligações duplas presentes nos ácidos graxos insaturados podem sempre são separadas por um grupo metileno, ou seja, nunca são conjugadas.
Dentre algumas características dos Ácidos Graxos mais comuns em Plantas e Animais podem se destacar o
- Número par de átomos de carbono
- Duplas ligações não conjugadas (isoladas)
- Isomeria CIS
- Cadeias não substituídas
Existem mais de 800 ácidos graxos encontrados em lipídios naturais, porém só alguns estão presentes em quantidades e freqüência considerável.
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3 – PREPARAÇÕES DE GORDURAS E ÓLEOS
3.1 – Hidrogenação
Algumas ou todas as ligações duplas dos óleos poliinsaturados podem ser reduzidas por hidrogenação catalítica.
A indústria de alimentos utiliza hidrogenação catalítica para converter óleos vegetais líquidos em gorduras semi-sólidas, na produção de margarina e gorduras sólidas para uso culinário. Óleos contêm tipicamente uma maior proporção de ácidos graxos com uma ou mais ligações duplas do que as gorduras. Hidrogenação de um óleo converte algumas de suas duplas ligações em ligações simples, e esta conversão tem o efeito de produzir uma gordura com a consistência de margarina ou de uma gordura semi-sólida.
FIG 3.1.1 – HIDROGENAÇÃO DA MARGARINA
O hidrogênio gasoso reage com o óleo ou a gordura na presença de um catalisador (platina, paládio ou níquel), industrialmente o níquel, por ser de menor custo. O catalisador adsorve os regentes sobre a sua superfície, rompendo parcialmente as duplas ligações entre os carbonos e a ligação simples entre os hidrogênios, efetivando em seguida a adição dos hidrogênios e a dessorção da superfície do catalisador. Em geral a hidrogenação é conduzida de forma incompleta, visando à produção de gorduras parcialmente hidrogenadas, podendo ser seletiva ou não seletiva.
FIG 3.1.2 – HIDROGENAÇÃO COM CATALISADOR DE NÍQUEL
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O processo é considerado seletivo quando a adição de hidrogênio aos ácidos graxos mais insaturados prevalece sobre a hidrogenação dos menos insaturados, sendo mais seletivo com o aumento da temperatura de reação. Com a hidrogenação ocorrem as seguintes alterações nos óleos e gorduras: a) ponto de fusão para temperatura mais alta; b) maior estabilidade ao processo de oxidação
Nossos corpos são incapazes de produzir gorduras poliinsaturadas e, portanto, estas gorduras devem estar presentes em nossa dieta em quantidades moderadas. Gorduras saturadas podem ser produzidas nas células de nosso corpo e por essa razão, muita gordura saturada tem estado envolvida no desenvolvimento de doença cardiovascular.
Um problema potencial que surge do uso de hidrogenação catalítica para produzir óleos vegetais parcialmente hidrogenados é que os catalisadores usados para hidrogenação causam isomerização de algumas das ligações duplas de ácidos graxos (algumas das quais não absorvem hidrogênio). Na maioria dos óleos e gorduras naturais, as ligações duplas de ácidos graxos têm configuração cis. Os catalisadores usados para hidrogenação convertem algumas dessas ligações duplas cis em configurações trans não-naturais. Os efeitos de ácidos graxos trans na saúde estão ainda em estudo, mas experimentos indicam que eles causam um aumento nos níveis de colesterol e de triacilgliceróis no soro, o que, por sua vez, aumenta o risco de doença cardiovascular.
FIG 3.1.3 – ESTRUTURAS CIS E TRANS
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O efeito da randomização pode ser demonstrado com o caso de uma mistura de quantidades iguais de dois glicerídeos simples, como a trioleína e a tristearina.
S-S-S : tristearina (50%) O-O-O: trioleína (50%)
FIG 3.2.1 – INTERESTERIFICAÇÃO DE UMA MISTURA DE TRISTEARINA E TRIOLEÍNA Após a randomização, seis possíveis triglicerídeos são encontrados em quantidades calculáveis. Assim, o processo de interesterificação resulta em um óleo de maior complexidade.
O mecanismo de reação de interesterificação que usa metóxido de sódio como catalisador, é um processo de dois estágios. Primeiro, o catalisador combina com o glicerídeo em um dos pontos de localização da carbonila. Então, o anion do catalisador e o grupo alcoxo do éster são trocados. O catalisador muda, mas permanece ativo. No término da reação, permanece uma quantidade de ésteres metílicos de ácidos graxos equivalentes a quantidade de catalisador metóxido de sódio usada. A reação de randomização continua até que o equilíbrio seja alcançado. A reação finaliza com a destruição do catalisador pela adição de água ou ácido orgânico, que convertem os ésteres metílicos de ácidos graxos em ácido graxo livre.
FIG 3.2.2 – MECANISMO DE REAÇÃO DO PROCESSO DE INTERESTERIFICAÇÃO
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A reação é tanto intramolecular como intermolecular. O rearranjo intramolecular ocorre a uma taxa mais rápida do que a randomização geral.
A interesterificação pode ocorrer sem o uso de catalisador, a altas temperaturas (300°C ou mais). Porém, este processo é lento e várias outras reações ocorrem como a polimerização e a isomerização. Normalmente, o processo é efetuado a temperaturas de aproximadamente 100°C ou abaixo disso.
Vários catalisadores podem ser usados como, por exemplo, alquilatos metálicos ou alquilatos de liga metálica. Estes catalisadores são extremamente suscetíveis à destruição por água e por ácidos graxos livres, bem como são afetados por peróxidos, dióxido de carbono e oxigênio. Um catalisador útil e conveniente é a combinação de hidróxido de sódio ou de potássio e glicerol. O primeiro passo é a formação de glicerato de sódio, o qual reage com um triacilglicerol para formar o catalisador ativo e um monoacilglicerol, como subproduto. O primeiro passo ocorre a 60°C, sob vácuo, para neutralizar os ácidos graxos livres e remover a água. O segundo passo e a interesterificação, ocorrem a 130°C. A presença de glicerol resulta na formação de alguns glicerídeos parciais
FIG 3.2.3 – INTERESTERIFICAÇÃO DE HIDRÓXIDO DE SÓDIO E GLICEROL
Outro procedimento de interesterificação dirigida envolve a destilação contínua de ácidos graxos de baixo peso molecular, como os que estão presentes no óleo de coco, com alto conteúdo de ácidos graxos livres.
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O processo de fracionamento envolve a cristalização controlada e limitada de uma gordura derretida. Pelo controle cuidadoso da taxa de resfriamento e da intensidade de agitação, é possível produzir uma borra de cristais relativamente grandes que podem ser separados do óleo líquido restante através de filtração.
A principal aplicação do fracionamento está no óleo de palma; milhões de toneladas de óleo de palma são fracionados, todos os anos, em estearina de palma e oleína de palma.
FIG 3.3.1 – PRODUTOS OBTIDOS PELO FRACIONAMENTO DO ÓLEO DE PALMA.
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4 – DISCUSSÕES SÓCIO-ECONÔMICAS
A cada dia cresce a preocupação com a qualidade dos alimentos industrializados que são consumidos. Por isso, nova demanda por produtos “naturais” e “nutritivos” tem impulsionado todas as áreas da indústria alimentícia na busca de processamentos mais brandos, que melhorem os produtos e ainda sirvam como apelo comercial.
Embora o organismo humano seja capaz de produzir ácidos graxos de cadeia muito longa, a partir dos ácidos linoléicos e alfa-linolênico a sua síntese é afetada por diversos fatores, que podem tornar a ingestão desses ácidos graxos essencial para a manutenção de uma condição saudável.
Existe também o desafio da indústria de alimentos na substituição da gordura trans em diversos produtos. Esta busca reside no desenvolvimento de formulações que apresentem funcionalidade equivalente e viabilidade econômica, não acarretando, entretanto, aumento substancial do teor de ácidos graxos saturados nos alimentos.
A interesterificação química consiste em opção tecnológica importante para produção de gorduras técnicas visando diversas aplicações alimentícias, mediante a facilidade do processo e o baixo custo associado.
As evidências científicas relacionadas ao impacto negativo dos ácidos graxos trans na saúde têm fornecido subsídios para que o consumo de gordura parcialmente hidrogenada seja minimizado, fato corroborado por mudanças progressivas na legislação em diversos países.
Embora inúmeros estudos tenham sido desenvolvidos na área, a exploração de novas combinações é fator preponderante para obtenção de novas frações gordurosas que possam ser empregadas na maior variedade possível de produtos alimentícios. Naturalmente, o setor espera que essas novas misturas interesterificadas não tenham os efeitos negativos das gorduras trans sobre a saúde. Mas um estudo recente, publicado no Nutrition and Metabolism (2007), dá forte motivo para preocupação. Os pesquisadores compararam gorduras ricas em trans e gorduras interesterificadas com gorduras saturadas quanto a seu impacto sobre os lipídios do sangue e sobre a glicose do plasma. O colesterol HDL teve uma pequena queda, tanto com as gorduras trans quanto com as misturas
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5 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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