PARDEAMIENTO ENZIM!TICO
*olmenares ., !ejía 9. *orporación (ecnológica (ecnológica de )ogotá, (ecnolog (ecnología ía en :uímica %ndustrial, :uímica de alimentos )ogotá 8.*, *olombia ;<=5eptiembre=><2?
RESUMEN RESUMEN
En esta práctica trabajamos con banano para el pardeamiento enzimáti enzimático co al cual cual se realizó realizó las respec respecti tivas vas prueba pruebass de contacto del aire con el tejido vegetal, efecto del calor, efecto del pH, efecto del sustrato, efecto del control químico. El ob obje jeti tivo vo de la prác prácti tica ca fue fue iden identi tifi fica carr y contr controla olarr el pardeamiento enzimático, reconocer las sustancias que causan este pardeamiento y así comprobar la eficacia de los aditivos que inhiben o retardan el pardeamiento enzimático. El bana banano no que que perte ertene nece ce al gner nero !us !usa, con sus sus innumerables variedades, es una fruta tropical de importancia comercial que sufre cambios en su te"tura, color a travs del proceso de maduración. #os cambios asociados a la maduración como bioquímicos, fisiológicos y de composición y el abla ablanda ndami mien ento to de los los pláta plátano noss se han han estu estudi diad adoo y repo report rtad adoo ampl ampliam iament entee du duran rante te las las dist distin intas tas fase fasess de desarrollo en las cuales la polifenol o"idasa cumple un papel importante.
Palabras clave$ banano, pardeamiento enzimático, pH, calor, tejido vegetal, sustrato, control químico. ABSTRACT
%n this lab &or' &ith bananas for enzymatic bro&ning &hich the respective tests of air contact &ith the plant tissue, heat effect, effect of pH, substrate effect, effect of chemical control &as performed. (he purpos purposee of the practi practice ce &as to identi identify fy and contr control ol enzymatic enzymatic bro&ning, recognize substances substances that cause cause this bro&ning and thus test the effective effectiveness ness of additives &hich inhibit or retard the enzymatic bro&ning. )ana )ananas nas belo belong ngin ingg to the the genus genus !usa !usa,, &ith &ith its its many many variet varieties ies,, is a commer commercia cially lly importa important nt tropic tropical al fruit fruit that that undergoes changes in te"ture, color through the maturation process. *hanges associated &ith ripening as biochemical, physiological physiological and composition and softening the bananas have been studied and &idely reported during the different stages of development in &hich polyphenol o"idase plays an important role.
Keywords: ban banana, ana, enzym enzymati aticc bro&n bro&ning, ing, pH, heat, plant plant tissue, substrate, chemical control.
I.
INTRODUCCIÓN +
El rápido oscurecimiento de muchas frutas y verduras como manzanas, plátanos, aguacates, papas es un problema al que se enfrentan con frecuencia los profesionales en alimentos. difere diferenci nciaa del pardea pardeamie miento nto no enzimá enzimátic ticoo este este tipo tipo de coloración es muy rápida, requiere el contacto del tejido con el o"ígeno, es catalizado por enzimas que estas presentes en el tejido del alimento y ocurre solamente en tejidos vegetales. *on frecuencia se considera al pardeamiento no enzimático como como un proc proces esoo de dete deteri rior oroo perj perjud udic icia iall qu quee debe debe de prevenirse. -or otra parte, el pardeamiento enzimático es esencial en el desarrollo del color y sabor adecuado en el t y el cacao. El pardeamiento enzimático no ocurre en los alimentos de origen animal, en los vegetales origina problemas cuando se altera el tejido o se daan por golpes durante los procesos$ pelado, corte, triturado, para la preparación de jugos, congelación y deshidratación. El pardeamiento enzimático se observa en los vegetales ricos en compuestos fenólicos y tambin durante la formación de melaninas en los insectos /oscurecimiento de la cutícula0 así en los mamí mamíffero eros /me /melano lanoma mass resp respon onsa sabl blees de la pigmentación de la piel0. *heftel, 1 /23340. 5e denomina pardeamiento enzimático la transf transfor orma maci ción ón enzim enzimát átic icaa en sus sus prime primera rass etap etapas as,, de compu ompueestos tos fenó nóli liccos en polí olímer meros color oloreeados ados,, frecuentemente pardos o negros. #a etapa inicial del pardeamiento enzimático es la o"idación catalizada por enzimas, denominadas monofenolasas6 cuyos sust sustra rato toss son son los los deri deriva vado doss del del cate cateco coll para para dar dar las las ortoquininas correspondientes. El paso, segunda etapa, siguiente implica la polimerización de las o7quinonas para dar sustancias complejas coloreadas se desconoce la estructura e"acta de estos compuestos se cree que la polimerización de las o7quinonas se ve predecida por una hidro"ilación a las hidro"iquinonas. Esta Estas, s, y las las cont continu inuas as reac reacci cion ones es de po poli lime meri rizac zació iónn o conden con densac sación ión conduc conducen en a los pigmen pigmentos tos rojos, rojos, morado morados, s, pardos, negros, son aparentemente no enzimáticos y no requieren la presencia de o"ígeno.
II.
MARCO TEÓRICO
PARDEAMIENTO ENZIAMTICO EN FRUTA: 5i calentamos el alimento podemos inactivar el conjunto de enzimas polifenol polifenol o"idasas o"idasas e impedir así que puedan puedan actuar. actuar. 8e hecho, hecho, no sólo sólo inactivam inactivamos os estas estas enzima enzimas, s, sino sino que inactivamos todas las enzimas presentes en el alimento. Esta es la principal razón por la cual se escaldan o blanquean los vegetales ante ntes de proceder a su conservación el
> calent calentami amiento ento como como tal pue puede de causar causar otros otros cambio cambioss en el efica eficazz en cerez cerezas, as, ciruel ciruelas as y frutil frutillas las.. 5in embar embargo go,, si se aroma y te"tura de la fruta. agrega a otras frutas e"ceso de ácido ascórbico para inactivas 8urante los procesos de rompimiento celular la temperatura totalmente la enzima, se logra prevenir el pardeamiento en puede aumentar considerablemente, para evitar esto, es forma efectiva y permanente. necesario utilizar soluciones refrigerantes o instrumentos que ayuden a disiparla. #o usual es llevar a cabo los procesos de MATERIA$E $E % REAC EACTI&O e"tr e"trac acci ción ón a @A* para para minim inimiz izar ar los proc proceesos de III. desnaturalización de la enzima y reducir la actividad de las proteasas /#o&e 233?0. *abe anotar que en algunos casos, la MATERIA$E REACTI&O e"posición de la enzima a bajas temperaturas puede dar lugar a la inactivación debido a la cristalización del solvente /-rice Vidr Vidrios ios de reloj reloj grand grandes es Ácido cítrico B 5tevens ><<20. (4) 0,5% (radi (radici cion onal alme mente nte,, el proc proces esam amie ient ntoo conv conven enci ciona onall de Ácido cítrico alimen alimentos tos logra preven prevenir ir el pardea pardeamie miento nto a travs travs de la Cajas de petri (3) 1,5% inactivación de --C con calor, como en el caso del escaldado Vasos de precipitado 100 Ácido Ácido asc ascór óric ico o y la cocción de alimentos. #a inactivación con calor es un mtodo efectivo para prevenir el pardeamiento y la --C se mL (4) 1% considera como una enzima de baja termoestabilidad, a pesar Ácido Ácido asc ascór óric ico o de que se han reportado diferencias en la estabilidad trmica !rípode !rípode 5% para diferentes cultivos e isoformas de --C /Da&isto&s'i /Da&isto&s'i et Ácido clor#ídrico clor#ídrico al., 23320. "alla $ #a velocidad de las enzimas aumenta con la temperatura, debido al incremento en la energía cintica de las molculas &is'lto de sodio reactantes. "ec#ero % #a actividad de las enzim zimas depende mucho de &is'lto de sodio la concentración de iones de hidrógeno del medio, ya que esto 4% afecta el grado de ionización de los aminoácidos del sitio &is'lto de sodio activo, del sustrato, o del complejo enzima7sustrato6 todo eso lleg llegaa a infl influir uir enla enla afini afinidad dad qu quee teng tengaa la enzim enzimaa po porr el $% sustrato. sustrato. #as enzimas enzimas poseen poseen grupos químicos químicos ionizables ionizables &ica &icar ron onat ato o de /carbo"ilos 7*CCH6 amino 7H>6 tiol 75H6imidazol, etc.0 en sodio $% las cadenas laterales de sus aminoácidos. 5egFn el pH del Catecol 1% medio, medio, estos estos grupos grupos pued pueden en tener carga elctric elctricaa positiva, positiva, *enol 1% negativa o neutra. *omo la conformación de las proteínas depende, en parte, de sus cargas elctricas, habrá un pH en el +irogalol 1% cual la conformación será las más adecuada para la actividad aCl $% cata catalí líti tica ca.. En los los caso casoss en el qu quee los los sust sustra rato toss son son no ionizables /la mayoría de los hidratos de carbono y lípidos0, los grupos iónicos de las enzimas son los Fnicos afectados por I&. CA$CU$O % RE REU$TADO el pH pH bajos la actividad catalítica decrece y produce una inactivación de las enzimas.
!c"do asc#rb"co: Este ácido es el más recomendado para evitar o minimizar el pardeamiento enzimático, por su carácter vitamínico inof inofen ensi sivo vo.. El ácid ácidoo ascó ascórb rbic icoo po porr sí mism mismoo no es un inhibidor de la enzima$ actFa sobre el substrato, de modo que puede adicionarse despus de haberse formado las quinonas6 (iene la propiedad de o"idarse a ácido dehi7hidroascórbico, reduciendo la quinona a fenol /;G0. Est Esto lo hace hace el ácid cido ascór scórbi bicco hast hastaa qu quee se hay haya transformado totalmente en dehidroascórbico que ya no puede redu reduci cirr las las qu quin inona onas, s, de mane manera ra qu quee sta stass cont continF inFan, an, entonces, su o"idación hasta la formación de melanoides. El ácido dehidroascórbico aFn puede ser perjudicial al formar, en la esteriliza esterilización ción posterior posterior,, melanoides melanoides con los aminoácidos aminoácidos presentes6 por I eso la adición de ácido ascórbico no es
"' pardea do
&astant e pardea do
+ardea do
Ligerame nte pardeado
o pardea do
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-./
/
CONTACTO DE$ AIRE CON E$ TE'IDO &E(ETA$ -ara la prueba de contacto del aire con el tejido vegetal se cortaron trozos de banano y se sumergieron en a*l >J, gua destilada fría, y otro e"puesto e"puesto al aire.
;
T"e)*o "+"c"al: K$;< pm T"e)*o ,"+al ba+a+o e+ A-a a*ar"c"#+ del *ardea)"e+/o e+0")1/"co: e+0")1/"co: 4$>< pm T"e)*o ,"+ ,"+al ba+a a+a+o e+ NaCl Na Cl a*ar a*ar"c "c""#+ del del *ardea)"e+/o e+0")1/"co: e+0")1/"co: 3$<< pm T"e) T"e)*o *o ,"+al ,"+al ba+a+ ba+a+oo e2*es e2*es/o /o al a"re a"re a*ar"c a*ar"c"#+ "#+ del *ardea)"e+/o e+0")1/"co: e+0")1/"co: 4$<< pm 5e pudo ob obser servar var que el trozo trozo de fruta que demoro demoro más tiempo en pardearse fue la que se sumergió en la solución de a*l al >J. 9 por el contrario la que se pardeo más rápido fue al que se e"puso al aire por el contacto con el o"ígeno.
A-a: 3 A)b"e+/e: 345 NaCl: 5 EFECTO DE$ CA$OR: -ara la prueba de efecto del calor se colocaron G trozos de bananos iguales en agua hirviendo y se sacaron en intervalos de tiempo de <,G6 2,<6 2,G6 >,< y >,G min.
678 )"+: 3 976 )"+: 3 978 )"+: 345 76 )"+: 5 78 )"+: 5
5e pudo observar que a medida que se dejó más tiempo la fruta en el agua hirviendo su pardeamiento fue menos.
*; de las solc"o+es: A-a: ?,>< !c"do c,;4 !c"do c,2> >"carbo+a/o de sod"o =: 4,;G T"e)*o "+"c"al: K$@G pm A-a: 4$24 pm >"carbo+a/o de sod"o =: K$GK pm !c"do c
A-a: LL >"carbo+a/o de sod"o =: LLL !c"do c
EFECTO DE$ *; -ara esta prueba se sumergieron durante 2 min trozos de banano y se sumergieron sumergieron en agua, ácido cítrico <,G J y 2,G J y bicarbonato de sodio > J y se dejaron e"puestas 2 hora.
Ca/ecol 9=: el trozo de banano tomo el color de la solución inmediatamente color caf oscuro. Fe+ol 9=: a los G min empezó el pardeamiento P"ro-alol: El trozo de banano tomo el color de la solución A-a: ???
@
M#( M#( EN#OP EN#OP *C # ()# *O# MOE E# !Q5 -P8E8C$
Ca/ecol 9=: Fe+ol 9=: P"ro-alol: A-a:
•
•
EFECTO DE$ CONTRO$ @UIMICO: •
En esta prueba se sumergieron trozos de banano durante G min en soluciones de$ agua, ácido ascórbico 2 y G J, bisulfito de sodio >,@ y ? J y ácido clorhídrico > . y se dejaron e"puestas ;< min.
#os #os ácido ácidoss retar retarda dann o deti detien enen en el pard pardea eami mien ento to enzimático. #as frutas ácidas, con un pH bajo G, como naranjas y limones, por tanto no se pardearan. 5olo las frutas no ácidas con un pH entre G y K son sensitivas al pardeamiento. pardeamiento. El ácido ascórbico es el más recomendado para evitar o minimizar el pardeamiento enzimático, por su carácter vitamínico inofensivo. Entre las sales propuestas para controlar el pardeamiento la más usada es a*l, cuya acción impide la actividad de la polif polifeno enol7o l7o"id "idasa asa frente frente al ácido ácido cloro clorogn gnico ico.. Ona sumersión en solución acuosa diluida de a*l /<,;J0 se usa mucho cuando se quiere evitar por corto tiempo el obscurecimiento obscurecimiento de frutas peladas,
M#( M#( EN#OP EN#OP *C # ()# *O# MOE E# !Q5 -P8E8C$
A-a: !c"do asc#rb"co 9 =: !c"do asc#rb"co 8 =: >"sl,"/o de sod"o =: >"sl,"/o de sod"o =: >"sl,"/o de sod"o B =: !c"do clor
&I. •
•
ANA$II REACCIONE
&. •
•
Enum Enumer erar ar y desc descri ribi birr los los tipo tiposs de reac reacci cion ones es de pardeamiento en alimentos %nvestigar %nvestigar las estructuras estructuras de los compuest compuestos os fenólic fenólicos os que se encuen encuentran tran natural naturalment mentee en la manzana manzana y el banano. -redecir la reacción por medio de la cual se produce el pardeamiento enzimático en cada una de ellas. *omparar las estructuras del fenol, catecol y pirogalol con las estructuras de los compuestos fenólicos que se encuentran
CONC$UIONE 5e determ determinó inó median mediante te algunas algunas prueba pruebass la forma forma de disminuir el pardeamiento enzimático en el banano. 5e esta establ blec eció ió qu quee adit aditiv ivos os po pode demo moss util utiliza izarr en la industria de los alimentos para que no haya pardeamiento y se conoci nocióó las las cant cantid idaades des perm permiitida tidass po porr la normatividad vigente.
>I>$IO(RAFA http$==alimentoatps.blogspot.com.co=><<3=<><2G=><><2G=le ccinR;4RpardeamientoRenzimatico.html
