A reação de Maillard nos Alimentos e Medicamentos

A reação de Maillard nos Alimentos e Medicamentos

(Parte 2 de 14)

L-Leucina

(Leu)

L-Lisina (Lys)

L-Metionina (Met)

L-Fenilalanina

(Phe)

L-Prolina (Pre)

L-Serina

(Ser)

L-Treonina

L-Triptofano

(Trp)

L-Tirosina

(Tyr)

L-Valina (Val)

Ácido L-Aminobutírico (Abu)

L-Norvalina

L-Norleucina (Nle)

L-Ornitina (Orn)

NH2

L-Homocisteina (Hcy)

NH2N N

Figura 1 – Diversidade estrutural dos aminoácidos, os reagentes químicos com os quais a natureza constrói o mundo orgânico. Ao aquecê-los com substratos carbonílicos, como açúcares redutores, uma quantidade inimaginável de compostos são produzidos, os quais dão o toque final na cor, odor, aroma, textura e valor nutricional dos alimentos. De todos a glicina é o mais reativo dos aminoácidos. Substituintes longos e grupos mais complexos reduzem a taxa de escurecimento. Na série dos ω−aminoácidos (Lisina) a velocidade aumenta com o aumento da cadeia carbônica. Ornitina acastanha mais rapidamente que lisina. [deMan, John M. (1999)]

2 – A química da reação de Maillard

A reação de Maillard de açúcares redutores com aminas tem profundas implicações químicas com as propriedades organolépticas dos alimentos e com a biodisponibilidade de aminoácidos. No processamento industrial dos alimentos, a reação confere aspectos positivos, como a formação do odor e sabor, mas trás conseqüências negativas como a perda de aminoácidos essenciais e a geração de substâncias mutagênicas e cancerígenas.3 Na visão atual da ciência, os produtos da reação de Maillard estão associados à formação dos chamados “Produtos Finais da

3 Glomb, Marcus A., and Pfahler, C.: Synthesis of 1-deoxy-D-erythro-hexo-2,3-diulose, a major hexose Maillard intermediate, Carbohydrate Research 329 515–523 (2000).

Aderson de F. Dias, Ph.D. A Reação de Maillard nos Alimentos e Medicamentos

Glicosilação Avançada” – PFGA (Advanced Glycation End-product, AGE), de estrutura química polimérica, bem como forte contribuição a muitas doenças progressivas da velhice, incluindo doenças vasculares (tais como aterosclerose, hipertensão pulmonar e baixa circulação capilar), doenças renais, enrijecimento das juntas e da pele, catarata, retinopatia diabética, neuropatia, Doença de Alzheimer, incontinência urinária, cardiomiopatias e diabetes mellitus.4

AGEs se formam por modificação dos resíduos de arginina e lisina, ancorados nas proteínas, grupos amina de fosfolipídeos (fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina) e guanil nucleotídeos do DNA. Típicos AGEs (Fig. 3) são hidroimidazolonas de proteínas e imidazopurinonas derivados do DNA, bis(lisil)-imidazólio (agentes de ligação cruzada de proteínas: GOLD, MOLD e DOLD), vesperlisinas A, B e C, produtos fluorescentes de proteínas (pentosidina e argpirimidina), derivados N-(1- carboxalkil)amino (Nε-carboxi-metil-lisina e Nε-carboxetil-lisina de proteínas; N- carboximetilfosfatidiletanolamina de fosfolipídeos; N2-(1-carboxietil) desoxiguanilato do DNA), pirralina – um derivado pirrol de proteínas, entre outros (Fig. 4).5

4 Monnier, V. M.; Sell, D. R.; Wu, X., and Rutter, K.: The prospects of health and longevity from the inhibition of the Maillard reaction in vivo, International Congress Series 1245, 9-19 (2002); Graham, L., Biochimica et Biophysica Acta, 1297, 9-16 (1996); Araki, N., Shibayama, R., Ejima, Y., Nagai, R., Araki, T., Saya, H., Horiuchi, S., International Congress Series 1223 49-58 (2001). 5 Thornalley, Paul J.: Biochemistry of Advanced Glycation Endproduct generation and its inhibition, in: SYMPOSIUM “Advanced Glycation End Products (AGEs)” May 12 – 14, 2000, Jena, Germany

Aderson de F. Dias, Ph.D. A Reação de Maillard nos Alimentos e Medicamentos

β-D-Galactose α-D-Glicose β1 OOH

OH HOHH 1 4α

Ligação β−1,4-glicosídica

Te rm in a r e d u t o r α-D-Glicose α-D-Glicose Ligação α−1,4-glicosídica

OH β-D-Frutose

Ligação 1α,2β− glicosídica

OH α-D-Glicose α-D-Glicose

1 1α Ligação α,α−glicosídica α-D-Glicose

Te rm in a r e d u t o r

Ligação β−1,6-glicosídica α−Lactose: O-β−D-Galactopiranosil-(1,4)-α−D-glicopiranose

Maltose: 4-O-α−D-Glicopiranosil-β−D-glicopiranose

Sacarose: β−D-Frutofuranosil-α−D-glicopiranosideo α,α−Trehalose: α−D-Glicopiranosil-α−D-glicopiranosideo

Celobiose: 4-O-β−D-Glicopiranosil-D-glicose Gentiobiose:

6-O-β−D-Glicopiranosil-D-glicose

Figura 2 – Estrutura química de alguns dissacarídeos: Lactose (leite), sacarose (plantas verdes) e trehalose (fungos e insetos) são os três dissacarídeos com abundante ocorrência natural fundamentais para o metabolismo de plantas e animais (a maltose, açúcar do Malte, é um produto da hidrólise do amido; tem 1/3 do poder adoçante da sacarose). Note que sacarose e trehalose são açúcares não-redutores, pois o grupo redutor do monossacarídeo foi usado na ligação glicosídica. Esses dissacarídeos não sofrem mutarrotação em solução e nem reduzem o reagente de Fehling. Dissacarídeos não-redutores reagem apenas após hidrólise. Os demais são hemiacetais e portanto açucares redutores. A celobiose é obtida através da hidrólise da celulose, é desprovida de qualquer sabor e é indigesta para humanos. Trehalose tem um sabor distinto, mas gentiobiose é amarga. Fonte: deMan, John M., Principles of Food Chemistry, 3rd Ed., Aspen Publishers, Inc. Gaithersburg, Maryland (1999).

A importância da reação de Maillard in vivo foi reconhecida pela primeira vez com a detecção de elevados níveis de hemoglobina no sangue diabético. Evidências posteriores sugeriam que os produtos finais da glicosilação avançada (AGEs) podiam estar implicados na etiologia de várias complicações diabéticas e o envelhecimento.6

6 Fatima, S.; Jairajpuri, D. S., and Saleemuddin, M.: A procedure for the rapid screening of Maillard reaction inhibitors, J. Biochem. Biophys. Methods, 70, 958–965 (2008).

Aderson de F. Dias, Ph.D. A Reação de Maillard nos Alimentos e Medicamentos

ONH2 OH

(Parte 2 de 14)

Comentários