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. 1
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) 2
Tirosina Tirosinasa es PFO que cataliza los dos pasos 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, cuya composición química es similar a la de los antocianidoles. Pueden reaccionar con proteínas e inactivar enzimas. Estructura de los taninos condensados o catéquicos 3
PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO Es la transformación enzimática en sus primeras etapas de compuestos fenólicos en polímeros coloreados (Melaninas). Cu + Cu ++ Cu + Act. cresolasa 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 POLIFENOLASA ó CATECOLASA 1ra etapa enzimática 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. 4
Las ligninas son polímeros fenólicos Precursores de la lignina Unidad estructural de la lignina Estructura de la lignina 5
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-2Cu 2+ Enzima-2Cu + 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
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, estos posteriormente reaccionan con otras quinonas para dar hidroxiquinonas que conducen a polímeros del tipo: Se presentan en: 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 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. 7
Efectos deseables de PFO en el té Efectos deseables Dátiles Triturado de la manzana en la fabricación de sidra Té cacao 8
Efectos indeseables Efectos indeseables 9
Efectos indeseables Efectos indeseables 10
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 SO 2, bisulfitos NaHSO 3 metabisulfitos K 2 O 5 S 2 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 11
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 12
PREVENCIÓN DEL PE 5- Luego del pelado y corte, las frutas pueden sumergirse en soluciones de azúcares, lo cual limita la absorción de O 2. Se usan jarabes 30-50% sacarosa. Por vacío. 6- Desoxigenación * Por consumo de O 2, ácido ascórbico. Por borboteo con N 2 7- Los sulfitos y SO 2 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. 13
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! 14