Pardeamiento Enzimático

Pardeamiento Enzimático
Lucila Sánchez Boado
BIOQUÍMICO
MAGÍSTER EN TECNOLOGÍA DE LOS
ALIMENTOS
2015
Estructura de la célula vegetal
Cloroplasto
PFO
Vacuola
Polifenoles
Representación esquemática de una célula vegetal. En su interior hay varias
estructuras, como los cloroplastos donde se encuentra la polifenol
oxidasa y las vacuolas donde se encuentran los polifenoles.
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Estructura de las polifenoloxidasas
Las PFO son
una familia
de enzimas
con un centro
activo de dos
Cu
Las esferas verdes representan los átomos de cobre, mientras que las
estructuras azules corresponden al aminoácido histidina.
SUSTRATOS
Monofenoles
Difenoles
Polifenoles
Su reactividad depende de la estructura del compuesto fenólico y del origen de
la enzima que lo oxida.
PRINCIPALES SUSTRATOS
Pirocatecol y sus derivados
3,4-Dihidroxifenilalanina (DOPA)
(presente en la papa)
3,4-Dihidroxifeniletilamina (DOPAMINA)
(presente en la banana)
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Tirosinasa
es PFO que
cataliza los
dos pasos
Tirosina
Ácidos orgánicos con anillos aromáticos
Ácido gálico (taninos hidrosolubles)
Ácido clorogénico + Fe = azules
(Manzanas, peras, papas,
Café, yerba mate, etc.)
Flavonoides
Leucoantocianidoles
manzanas, peras, coles
Flavonoles
Flavononas
Quercetol
Naringenol/Hesperidina
Condensados o catéquicos,
catéquicos, cuya
composición química es similar a
la de los antocianidoles. Pueden
reaccionar con proteínas e
inactivar enzimas.
Estructura de los taninos condensados o catéquicos
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PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO
Es la transformación enzimática en sus primeras etapas de compuestos fenólicos
en polímeros coloreados (Melaninas).
Cu+
Act. cresolasa
Cu++
Cu+
Act. catecolasa
ENZIMAS Y MECANISMOS DE LAS REACCIONES
Tanto la hidroxilación de monofenoles como la oxidación de difenoles
están catalizadas por una misma enzima. Aunque existen enzimas
especificas. Estas son metaloenzimas con 0,2 % de Cu.
MONOFENOLASA ó CRESOLASA
1ra etapa enzimática
POLIFENOLASA ó CATECOLASA
2da etapa enzimática
POLIFENOL OXIDASAS
En bananas, duraznos, té y tabaco catalizan
específicamente la oxidación de difenoles.
En manzanas, peras, papas y champiñones.
además, poseen actividad hidroxilante.
El nombre sistemático para las enzimas responsables de la acción
oxidante es O-difenol oxígeno oxidoreductasa.
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Las ligninas son polímeros fenólicos
Precursores de la lignina
Unidad estructural de la lignina
Estructura de la lignina
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Mecanismo de la hidroxilación de un monofenol
Mecanismo propuesto para la oxidación de difenoles
Mecanismo simplificado para la hidroxilación y oxidación de
fenoles por la PPO
oxidación
Enzima-2Cu2+
+
Enzima-2Cu
Enzima
hidroxilación
La oxidación del difenol cataliza la hidroxilación
La velocidad de pardeamiento está limitada por el contenido en sustrato y
no por la enzima.
El pH óptimo es de 6-6,5
6,5.
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PRODUCTOS
Los pigmentos que se forman se denominan MELANINAS.
Aparecen de color pardo a negro, pero existen colores intermedios,
(rosa, azul y rojo).
Se forman a partir de las quinonas formadas por vía enzimática.
Las quinonas reaccionan con el agua para dar trihidroxibencenos
trihidroxibencenos,
estos posteriormente reaccionan con otras quinonas para dar
hidroxiquinonas que conducen a polímeros del tipo:
Se presentan en:
Veg
Vegetales (ricos en compuestos fenólicos)
Insectos (formación de melaninas del caparazón)
Animales (melanina de la piel)
EFECTOS DESFAVORABLES
En los vegetales aparece cuando se daña el tejido.
En los procesos de pelado, triturado, congelado, deshidratado, etc.
Es común en: manzanas, peras, duraznos, damascos, bananas,
paltas, papas, champiñones, etc.
EFECTOS FAVORABLES
En algunos procesos se desea un ligero oscurecimiento:
Maduración de dátiles
Elaboración de sidra de manzana.
Fermentación del té y cacao.
Secado del tabaco.
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Efectos deseables de PFO en el té
Efectos deseables
Dátiles
Triturado de la manzana en
la fabricación de sidra
Té
cacao
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Efectos indeseables
Efectos indeseables
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Efectos indeseables
Efectos indeseables
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Métodos de prevención de PE
1- Empaques adecuados
2- Empleo de ácidos orgánicos
3- Tratamiento térmico
4- Agentes reductores
5- Uso de soluciones de azucares
6- Control de oxígeno
7- Sulfitos: anhídrido sulfuroso SO2 ,
bisulfitos NaHSO3
metabisulfitos K2O5S2
PREVENCIÓN DEL PE
1- Evitar contusiones o daños a los tejidos que pongan en contacto a
sustratos y enzimas.
2- El descenso del pH disminuye el PE (baños en ácido cítrico).
PFO de pera*
Caracterización de Polifenoloxidasa Extraída de Pera (cv. Packam´s Triumph) y Manzana (cv. Red Delicious)
Información Tecnológica-Vol. 17 N°6-2006, pág.: 69-74
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PREVENCIÓN DEL PE
3- Inactivación de enzimas por calor (la congelación y deshidratación
dañan el tejido y por lo tanto favorecen el PE).
D = tiempo de
reducción
decimal
Inactivación térmica de la fracción termoestable de papa: hidrolasa,
lipoxigenasa,polifenoloxidasa y peroxidasa (From Svensson, 1977)
PREVENCIÓN DEL PE
4- Adición de compuestos
reductores que
transforman las quinonas
a fenoles.
Mecanismo de prevención de formación de color por ácido ascórbico
Ácido ascórbico
No catalizada
Catalizada
por PPO
Jugos de frutas ó frutas en trozos
300 mg/L jugo
Ácido dehidroascórbico
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PREVENCIÓN DEL PE
5- Luego del pelado y corte, las frutas pueden sumergirse en
soluciones de azúcares, lo cual limita la absorción de O2 . Se
usan jarabes 30-50% sacarosa.
6- Desoxigenación *
7-
Por vacío.
Por consumo de O2, ácido ascórbico.
Por borboteo con N2
Los sulfitos y SO2 son eficaces contra el PE, aunque su
mecanismo de acción no está del todo aclarado. La presencia de
AA o de tiamina permite reducir las dosis necesarias para los
sulfitos.
Los sulfitos encuentran aplicación en distintos tipos de
alimentos. Sus funciones más relevantes son:
1- Inhibición del pardeamiento enzimático y no enzimático
2- Control e inhibición del crecimiento microbiano
2- Prevención del enranciamiento oxidativo
3- Modificación de las propiedades reológicas de los
alimentos.
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Posibles Inconvenientes
A los sulfitos se les atribuyen efectos adversos en personas sensibles.
Afectan principalmente a algunos individuos asmáticos (5-10 %).
Reacciones adversas en personas sensibles
1- Dermatitis, urticarias,
2- Dolor de cabeza,
3- Irritación del tracto gastrointestinal
4- Exacerbación del asma e incluso shock
anafiláctico
5- En el caso del trastorno metabólico hasta
lesiones oculares y daño cerebral grave.
¡Muchas gracias!
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