INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Departamento de ingeniería bioquímica Bioquímica de alimentos de origen vegetal. PRÁCTICA 2: “Tratamientos previos al procesamiento de frutas y verduras” (catalasa y peroxidasa). Muestra: Acelga ALUMNOS
Grupo: 5IM2
Equipo: 4
Sección 1
PROFESORES Dra. Gloria Dávila Ortiz Dra. Maria del Carmen Robles Ramírez M en C. José Epifanio Jiménez García
Aspecto Introducción Objetivos Fundamentos Memoria de Calculo Discusión Conclusiones Bibliografía Total Introducción
Calificación Mín. – Máx. 0.0 – 0.5 puntos 0.0 – 0.5 puntos 0.0 – 1.5 puntos 0.0 – 2.0 puntos 0.0 – 3.0 puntos 0.0 – 2.0 puntos 0.0 – 0.5 puntos 0.0 – 10.0 puntos
Calificación
Las enzimas son proteínas con capacidad de catalizar reacciones biológicas. Igual que los catalizadores inorgánicos, aumentan la velocidad para alcanzar el equilibrio de la reacción. El mecanismo por el cual las enzimas incrementan la velocidad de la reacción es reduciendo la energía libre de activación requerida para la transformar un sustrato al producto correspondiente, sin afectar la constante de equilibrio. La actividad de una enzima se evalúa en función de la velocidad de la reacción. La cinética enzimática estudia la velocidad de la reacción, los factores que la modifican y el mecanismo de la misma. Los factores fisicoquímicos que modifican la actividad de la enzima son: concentración del sustrato, concentración de la enzima, pH, temperatura, fuerza iónica, inhibidores. En frutas y hortalizas la actividad de diversas enzimas tales como lipoxigenasa, peroxidasa, polifenol oxidasa, lipasa, celulasa, tiaminasa, entre otras, ha sidorelacionada con la aparición de efectos no deseados, tales como las modificaciones en color, sabor y textura así como en la producción de olores. Los productos vegetales normalmente requieren de un tratamiento térmico con la finalidad de inactivar enzimas que causen efectos negativos y de esta manera evitar o minimizar los cambios de calidad en el producto durante el almacenamiento o procesamiento posterior. El escaldado es un proceso de tratamiento térmico que por lo general se aplica a frutas y hortalizas principalmente para inactivar enzimas antes de la congelación. Los alimentos congelados sin escaldar experimentan cambios relativamente rápidos en las propiedades de calidad debida a la continua actividad de las enzimas En la industria de alimentos, la enzima peroxidasa es utilizada como enzima indicadora para comprobar la eficiencia de un proceso de escaldado, ya que al ser desactivada durante el tratamiento térmico demuestra que éste se ha realizado en forma eficiente, asumiendo que también ha ocurrido la inactivación de otras enzimas deteriotativas mejorando la estabilidad del producto. Esto se debe a que la peroxidasa presenta mayor resistencia térmica que el resto de las enzimas presentes. Sin embargo, en muchos casos se ha observado que la peroxidasa es capaz de regenerar su actividad después del escaldado con la consecuente aparición de modificaciones en la calidad de los vegetales durante el almacenamiento. Estas modificaciones dan como resultado pérdidas económicas para la industria de vegetales congelados, ya que disminuye la vida útil del producto así como su valor comercial. Fundamento La industria alimentaria evita la oxidación de los alimentos mediante diferentes técnicas, como el envasado al vacío, y también utilizando antioxidantes. Hay antioxidantes naturales, presentes en el organismo, o sintéticos. Los antioxidantes en alimentos se definen como preservantes que retardan el deterioro, rancidez o decoloración debida a la oxidación. Después de que el antioxidante se une al agente oxidante, éste no está libre para reaccionar con algunos compuestos de los alimentos y por lo tanto no puede causar su oxidación.
Los antioxidantes pueden ser enzimas que aumentan la velocidad de ruptura de los agentes oxidantes (radicales libres). Entre ellas se encuentran las enzimas superóxido dismutasa, glutatión peroxidasa y la catalasa. La catalasa se obtiene fundamentalmente a partir de microorganismos y su función es convertir el agua oxigenada (H2O2) en agua (H20) y oxígeno (O2): 2 H2O2 → 2 H2O + O2 El uso de esta enzima permite alargar la vida útil de zumos de cítricos, cerveza y vino ya que, al degradar el agua oxigenada (un agente oxidante) en sustancias no reactivas (agua y oxígeno) se inhiben las reacciones oxidativas sin problemas secundarios. La peroxidasa es una enzima que cataliza la oxidación de ciertos compuestos dadores de hidrógeno, como fenoles (guayacol, pirogalol) y aminas aromáticas (o-fenilendiamina) por medio de peróxidos (H2O2). El substrato oxidable más usado es el guayacol, que es oxidado a un completo coloreado a un complejo de tetra guayacol en presencia de peroxidasa. El método se basa en la oxidación del guayacol (incoloro) a tetra guayacol (rojo ladrillo). El substrato es el guayacol-peróxido de hidrógeno y la reacción es catalizada por la enzima peroxidasa. La velocidad de formación del color rojo ladrillo puede ser utilizada como medida de la actividad enzimática por lecturas espectrofotométricas de las absorbencias en relación con el tiempo. Objetivo general Realizar un estudio para evaluar el efecto sobre la actividad de la catalasa y peroxidasa, de los procesos térmicos de escalde, cocccion y frescura. Objetivos específicos Analizar la actividad enzimática en % de inactivación de cada una de las enzimas “catalasa y peroxidasa” en:
Espinaca ecaldada Espinaca cocida Espinaca fresca
Resultados
% 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑡𝑎𝑙𝑎𝑠𝑎 𝐼𝑛𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑑𝑎 = 100 −
(𝐵𝑥100) 𝐶
Para muestra cocida cambiar B por A. A= mL de oxigeno desplazado por la muestra cocida menos los mL de oxígeno para el testigo. B= mL de oxigeno de muestra escaldada menos mL de oxígeno para el testigo. C= mL de oxigeno de muestra fresca menos mL de oxígeno para el testigo.
MUESTRA
VOL. DE OXIGENO TIEMPO/ TEMP. DESPLAZADO (mL) (seg/ºC)
% DE CATALASA INACTIVA
TESTIGO
0.6
13
---
FRESCA
6
15
0
ESCALDADA
1.2
15
88.8
COCIDA
0.6
16
100
Tabla 1. Inactivación de catalasa.
Figura 1. De izquierda a derecha: Muestra fresca, escaldada y cocida de acelga.
MUESTRA
TEMPERATURA
TIEMPO
PRESENCIA PEROXIDASA
TESTIGO
25
3 min y 30 seg
(-)
FRESCA
25
3 min y 30 seg
(+++)
ESCALDADA
80
3 min y 30 seg
(++)
COCIDA
93
3 min y 30 seg
(-)
DE
Tabla 2. Inactivación de peroxidasa.
Figura 2 De izquierda a derecha: Testigo, Fresca, Escaldada y Cocida. Discusión 1.- Inactivación de Catalasa En nuestro tubo testigo observamos que hubo un mínimo desplazamiento de oxigeno dado que la reacción no se llevó a cabo porque en este tubo no hubo adición de muestra y por lo tanto no hubo catalasa que reaccionara. En la muestra fresca se esperaba un máximo volumen de desplazamiento y efectivamente al observar la tabla 1 nos damos cuenta de que en el tubo con la muestra fresca hubo un mayor
volumen de desplazamiento de oxígeno. Esto debido a que no se le aplico ningún tipo de tratamiento térmico y como consecuencia la catalasa no se desnaturalizo y reacciono completamente. En la muestra escaldada se esperaba un menor desplazamiento de oxigeno debido a que en este tubo se llevó a cabo un tratamiento térmico leve, teniendo como consecuencia la inactivación del 88.8% de catalasa, dejando solo el 11.2% para reaccionar. Por último, a la muestra cocida se le sometió a un tratamiento térmico intenso el cual hizo que el 100% de la catalasa se inactivara y como consecuencia hubo un mínimo desplazamiento de oxígeno ya que toda la catalasa disponible para reaccionar estaba inactivada.
2.-Inactivacion de Peroxidasa En nuestro tubo testigo no esperábamos ningún cambio (Resultado negativo) debido a que simplemente no se le agrego filtrado y la reacción no se llevó a cabo, por lo tanto, nuestros resultados coinciden con el esperado. En el tubo con muestra fresca no hubo ningún tipo de tratamiento térmico y se esperaba un cambio de coloración al reaccionar la peroxidasa con el guayacol y el peróxido de hidrogeno dándonos un resultado de color café intenso (+++, prueba positiva), al observar la tabla 2 nos damos cuenta de que nos resultados concuerdan ya que no se inactivo la peroxidasa. En la muestra escaldada se llevó a cabo un tratamiento térmico leve y se esperaba una coloración menor a la de la muestra escaldada (++, prueba positiva). Con nuestros resultados notamos un color café menos intenso que el del tubo de muestra fresca, como consecuencia de la desnaturalización de una parte de la peroxidasa debido a el tratamiento térmico En la muestra cocida no se esperaba que se llevara a cabo reacción alguna (-, prueba negativa) ya que, al someter el tubo a un tratamiento térmico intenso, tendría como consecuencia la inactivación total de la peroxidasa. Observando la figura 2 notamos que nuestros resultados concuerdan completamente con lo esperado.
Conclusión
La catalasa y peroxidasa se desnaturalizan al someterse a tratamientos térmicos. En la muestra fresca hay presencia de catalasa y peroxidasa En la muestra escaldada el porcentaje de catalasa y peroxidasa activa disminuye En la muestra cocida el porcentaje de catalasa y peroxidasa activa es de 0. El volumen de oxigeno desplazado es inversamente proporcional al porcentaje de catalasa inactiva. La intensidad de coloración café en la inactivación de peroxidasa es directamente proporcional a la peroxidasa presente en la muestra.
Bibliografía
GARCÍA, M.; QUINTERO, R. y LÓPEZ, A. 2002. Biotecnología Alimentaria. Editorial Limusa. 636 p. ARTHEY D Y DENNIS, Procesado de Hortalizas. Ed. Acribia. S.A. Zaragoza, España (1992) BADUI D.S. Quimica de los alimentos. Ed Pearson, Cuarta Edicion, S.A. Mexico, 2006 http://www.porquebiotecnologia.com.ar/adc/uploads/pdf/12Enzima_catalasa_en_alimen tos.pdf
