Reacciones de Oscurecimiento enzimático.
En diversas ocasiones hemos observado como alguna fruta o vegetal al ser dañado físicamente el área afectada empieza a tornarse más oscura, con lo cual normalmente se atribuye que se ha dañado. No obstante esto no es más que una reacción química entre los sustratos presentes y el oxígeno del ambiente, dicha reacción es conocida como oscurecimiento enzimático u oxidativo. El oscurecimiento enzimático tiene lugar en muchos productos vegetales y se hace evidente cuando se corta una manzana, una papa o una banana. Cuando el tejido vegetales cortado, golpeado o aplastado existe una disrupción a nivel celular y una exposición de los sustratos de tipo fenólico al oxígeno del aire, siendo convertido por vía enzimática en melaninas, que son compuestos oscuros de color marrón y caracterizan a este tipo de oscurecimiento. Este mismo también se observa en camarones, siendo responsable de la melanosis, la marcada en el camarón con cabeza, dado que es en el cefalotórax donde se encuentra la mayor carga enzimática de este crustáceo.
Las enzimas que catalizan estas reacciones reciben el nombre genérico de fenolasas, y para que la reacción tenga lugar se requiere la presencia de oxígeno molecular y cobre como grupo protéstico. El pH óptimo para la reacción es ligeramente ácido.
Existen diversos tipos de compuestos
fenólicos en los alimentos que pueden actuar como sustrato para las reacciones
de oscurecimiento enzimático, entre los cuales se pueden citar: L-tirosina,
catecol, ácido cafeico, ácido clorogénico, 3-4, dihidroxifenilalanina, ácido
gálico, floroglucinol, hidroquinonas, antocianinas, flavonoides, ácido protocatecuico,
guayacol y ácido felúrico, entre otros. La reacción de oscurecimiento se
desarrolla con la conversión de un compuesto fenólico presente en el alimento
de la quinona. Este oscurecimiento suele presentarse en algunas frutas y
vegetales, jugos concentrados y pulpas, y en productos deshidratados y
congelados en los cuales no se han inactivado las enzimas previamente. Las
fenolasas se conocen con diversos nombres, tales como polifenol oxidasa,
fenolasas, polihenolasas y polifenolasas.
Por ejemplo, en el oscurecimiento
enzimático de la papa los sustratos envueltos son el ácido clorogénico, el
ácido cafeico, el catecol, 3-4 dihidro-L-fenilalanina y p-cresol. La reacción
típica de conversión comprende la catálisis de dos clases de reacción:
hidroxilación y oxidación.
La hidroxilación (actividad de la
cresolasa) ocurre en fenoles que contienen un único grupo hidróxilo,
produciendo un compuesto orto fenólico. La reacción de oxidación, también
conocida como actividad de catecolasa, tiene lugar cuando un o-difenol, como el
catecol, es convertido para producir la correspondiente benzoquinona. Estas
reacciones se ilustran en el caso de la tirosina (hidroxilación) y de 3-4
di-hidroxi-fenilalanina (actividad de la catecolasa):
El oscurecimiento enzimático en los
alimentos se puede controlar o reducir empleando cualquiera de las técnicas
para inactivar enzimas o para reducir su actividad. Entre estas medidas se
pueden citar las siguientes:
- Tratamiento térmico o escaldado para inactivar las
enzimas antes de la conservación por bajas temperaturas.
- Aplicación de compuestos azufrados como dióxido de azufre gaseoso o soluciones de sulfitos, bisulfitos o metasulfitos para inactivar las enzimas antes de la congelación.
- Remoción del oxígeno, como por ejemplo empacado al vacío o en atmósferas inertes, o protegiendo al producto del oxígeno del aire durante el procesamiento, como empleando inmersión en agua o aplicando vacío al producto para luego sustituir los espacios evacuados de aire con solución de almíbar o salmuera. En las frutas congeladas, el tratamiento del alimento por inmersión en almíbares reduce la solubilidad del oxígeno en el tejido y retrasa la difusión de este, retardando por consiguiente el oscurecimiento.
- Inmersión en el procesamiento en soluciones de sal. Este método se emplea para proteger al producto durante su procesamiento y es ampliamente utilizado en la industria de papas fritas.
- Aplicaciones de ácidos y reducción de pH. El pH óptimo de las fenolasas cubre un rango entre 6 y 7. Reduciendo el pH la actividad se reduce notablemente, habiéndose encontrado que por debajo de pH 3 la actividad es prácticamente nula. Entre los ácidos más utilizados en la industria para este fin están el ácido cítrico, málico, y como un efectivo inhibidor del oscurecimiento enzimático. Las frutas se sumergen, antes de la congelación, en soluciones ácidas con este fin.
- Reducción de la temperatura. Como es conocido, la actividad enzimática se reduce, pero no se detiene, al bajar la temperatura; por consiguiente, las bajas temperaturas son capaces de retardar el oscurecimiento enzimático.
- Uso de aditivos como boratos y ácido bórico. El uso de estos aditivos está prohibido en muchos países. Estudios han demostrado que soluciones al 1.5% de tetraborato de sodio son capaces de inhibir el oscurecimiento enzimático, especialmente, si se utilizan en conjunto con otros compuestos como ácido ascórbico y compuestos de azufre.
En el siguiente video se pueden observar ejemplos prácticos de algunas medidas presentadas anteriormente.
