UNIVERSIDAD AGRARIA DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
INGENIERÍA AGRÍCOLA MENCIÓN AGROINDUSTRIAL AGROINDUSTRIAL
Laboratorio Bioquímica de Alimentos TEMA TEMA PRÁCTI PRÁCTICA CA #3 PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO
ESTUDIANTE Cindy Navas Paladines
DOCENTE Msc. Msc. Emma Emma Jácome Jácome Murillo Murillo
CURSO: 4 S AGROINDUSTRIAL AGROINDUSTRIAL PARALELO ´´A´´
AÑO LECTIVO 2016-2017
PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO INTRODUCCIÓN La manzana es una de las frutas más producidas en el mundo y el procesamiento mínimo podría aumentar su consumo. Sin embargo, el pardeamiento enzimático es un factor que afecta su calidad. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de recubrimientos comestibles a base de nanopartículas de quitosano en las enzimas polifenoloxidasa (PPO) y peroxidasa (POD) en manzanas mínimamente procesadas. El pardeamiento enzimático, es producido por unas enzimas presentes en el vegetal denominadas polifenoloxidasas, que en un ambiente húmedo producen la oxidación de los polifenoles incoloros, en una primera etapa a compuestos coloreados amarillos denominados teaflavinas, para concluir en tearrubiginas de colores marrones y rojos. Cuando cortamos algunas frutas y exponemos su carne a la acción del aire, vemos que en unos instantes se oscurece. Esto ocurre con frutas como la manzana, la pera, el plátano… y con otros alimentos como las patatas o los champiñones. Este proceso se llama oxidación o pardeamiento enzimático, pues es el resultado de la acción del oxígeno contenido en el aire en combinación con los compuestos químicos de la fruta, en concreto sobre los fenoles. En la reacción interviene como catalizador una enzima, la polifenol oxidasa (PFO), po la cual los fenoles se combinan con el oxígeno para transformarse en quinonas, que se polimerizan o reaccionan con grupos amino de diferentes compuestos formando compuestos coloridos que reciben el nombre de melaninas y que tienen propiedades antimicrobianas, y que podrían ser un mecanismo de defensa de los vegetales contra infecciones. El pardeamiento enzimático es el que ocurre por acción de enzimas, como por ejemplo la polifenoloxidasa que actúa sobre sustratos como los polifenoles produciendo las quinonas que se polimerizan para dar finalmente el color marrón. Este proceso ocurre en algunas frutas frescas y hortalizas cuando son peladas, golpeadas o cortadas. En el campo de los alimentos, el pardeamiento enzimático puede ser un problema muy serio en frutas, champiñones, patatas y otros vegetales, y también en algunos crustáceos, e incluso en la industria del vino, al producir alteraciones en el color que reducen el valor comercial de los productos, o incluso los hacen inaceptables para el consumidor. Estas pérdidas son muy importantes en el caso de las frutas tropicales y de los camarones, productos trascendentales para la economía de muchos países poco desarrollados. El pardeamiento enzimático se puede controlar mediante los siguientes procesos: El escaldado. Consiste en sumergir el alimento en un baño de agua hirviendo por un minuto.
Disminución del Ph: a Ph bajos la actividad catalítica decrece y produce una inactivación de las enzimas. Métodos químicos: se realiza con ciertas sustancias como el dióxido de azufre para inhibir del pardeamiento enzimático.
OBJETIVOS •
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Conocer cómo se lleva a cabo el pardeamiento enzimático en la manzana y algunas formas de evitarlo para mejorar las características del producto final. Realizar un control de tiempo para establecer con que método se pardean más rápido que las otras. Determinar el efecto de diversos factores en la aparición de pardeamiento enzimático. Determinar cuál es el sustrato y cuál es la enzima que participan en el proceso de PE en la manzana, los productos que se forman y son responsables del oscurecimiento. Determinar qué tipo de sustancia ò tratamiento es más efectivo para evitar el PE.
FUNDAMENTO TEORICO El fenómeno de pardeamiento enzimático se atribuye a la acción de la enzima Polifenol Oxidasa (PFO) sobre compuestos fenólicos, causando su oxidación y polimerización, el resultado global de las reacciones es la generación de una coloración café en el producto pardeado, de allí el nombre de pardeamiento, (“browning” en inglés). En el caso de las frutas y vegetales el pardeamiento enzimático resulta un problema cuando genera coloraciones indeseables en el producto, adicionalmente puede llegar a producir perdida de proteínas si el ácido ascórbico reacciona con productos intermedios de la reacción de oxidación. A nivel general en el pardeamiento enzimático ocurre una transformación de los compuestos fenólicos en polímeros coloreados con tonos generalmente oscuros, en una primera fase tiene lugar la hidroxilación enzimática de los fenoles a la forma orto-difenoles, luego, estos son oxidados a orto-quinonas que serán las responsables de la generación espontánea de los polímeros pardos. En los tejidos vegetales que no han sufrido ninguna alteración de tipo corte la PFO y su sustrato, los compuestos fenólicos, se encuentran separados por las paredes celulares, la enzima se ubica en los cloroplastos y cromoplastos mientras que el sustrato se encuentra en las vacuolas o células especializadas. En el momento en que ocurre un daño al interior de los tejidos, la enzima y el sustrato entran en contacto en presencia del oxígeno generando la cadena de reacciones que se presenta en la Figura.- Reacciones precursoras del pardeamiento enzimático.
Sustratos.- El sustrato que interviene en las reacciones de pardeamiento corresponde a una fracción de todos los compuestos fenólicos presentes en frutas y verduras estos compuestos son monofenoles, ortodifenoles y polifenoles. Dentro de estos grandes grupos se encuentran específicamente el pirocatecol y su derivados, la 3,4-Dihidroxifenilalanina (DOPA presente en la papa), 3,4-Dihidroxifeniletilamina (DOPAMINA presente en la banana), Ácido clorogénico (Manzanas, peras, papas, yerba mate, etc.).Entre los compuestos flavonoides se destacan los Antocianidoles, Leucoantocianidoles, Flavonoles como el quercetol y Flavononas como el Naringenol. Mecanismos de reacción.- El estudio de los mecanismos de reacción de la aparición de colores pardos en vegetales ha sido bastante extenso debido a su complejidad, a nivel general se ha encontrado que la cadena de reacciones que tiene lugar en el pardeamiento puede dividirse en dos fases, la primera enzimática y la segunda no enzimática. La primera etapa consiste en la conversión de monofenoles a quinonas, inicialmente se hidroxilan los monofenoles en o-difenoles y luego estos últimos son oxidados a o-quinonas. Ambas reacciones son catalizadas por la Polifenol oxidasa.
Reacciones de conversión de monofenoles a o-quinonas. Luego de haber sido generadas las quinonas pueden ser hidroxiladas de forma secundaria al reaccionar con moléculas de agua presentes en el medio, así se obtienen los trihidroxibencenos.
Hidroxilación de quinonas a trihidroxibencenos. Seguramente te habrás fijado más de una vez en cómo una manzana recién pelada pasa de su color habitual a otro parduzco en cuestión de minutos. Pues sin darte cuenta estás siendo testigo de una reacción de alteración muy común en los alimentos: Este pardeamiento puede ser de dos tipos: • •
Enzimático: Cuando es debido a causas enzimáticas. No enzimático o químico: Debido a diversas reacciones químicas.
PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO: Es una alteración consistente en la aparición de compuestos pardos como consecuencia de una serie de reacciones enzimáticas en sus primeras etapas y no enzimáticas en fases posteriores. El resultado de las mismas es la conversión de los compuestos fenólicos (compuestos orgánicos que contienen, al menos, un grupo fenol, un anillo aromático unido a un grupo orgánico) de los alimentos en polímeros coloreados. Las etapas del proceso de pardeamiento enzimático son las siguientes: • • •
Hidroxilación enzimática Oxidación enzimática Polimerización no enzimática
Para prevenir este tipo de pardeamiento se usan varios métodos: • •
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Selección de variedades pobres en sustratos fenólicos. Inactivación de las oxidasas mediante tratamientos térmicos como la pasteurización o la esterilización. Estos tratamientos tienen el inconveniente de que alteran las propiedades organolépticas de ciertos alimentos. Adicción de compuestos reductores, como el ácido ascórbico. Inmersión en agua de frutas y hortalizas que hayan sido peladas o troceadas. Así evitamos que el oxígeno penetre en los tejidos. Reducción del pH de los alimentos utilizando, por ejemplo, ácido cítrico. Eliminación del oxígeno de los alimentos envasando al vacío. Adicción de sulfitos o bisulfitos que actúan eliminando el oxígeno de los alimentos.
PARDEAMIENTO NO ENZIMÁTICO:
El pardeamiento no enzimático es el resultado de una gran cantidad de reacciones químicas que terminan generando en el alimento polímeros coloreados y productos de escisión volátiles que dan sabor y olor (que pueden ser agradables o no) al alimento. También es conocido como Reacción de Maillard (ya que ha sido este químico francés el descubridor de esta reacción a principios del pasado siglo) o caramelización.
Para prevenir el pardeamiento no enzimático, existen pocos métodos, y son similares a los utilizados en el caso del pardeamiento enzimático: • • • •
Eliminación de los sustratos de la reacción Disminución del Ph Controlando la temperatura y la humedad Añadiendo sulfitos
El Meta bisulfito de Sodio Na2S2O5.- Es un aditivo utilizado en la industria de alimentos principalmente como agente conservador. Entre las aplicaciones más comunes se encuentran: La finalidad de los agentes conservadores es inhibir el crecimiento de hongos, levaduras y bacterias. Debido a que muchos de los conservadores se encuentran de manera natural en algunas hierbas y especias, su empleo se remonta a muchos siglos. Otros más se han desarrollado, incluidos los que provienen de fermentaciones. Su uso es como conservante alimentario, siendo fácil encontrarlo como elemento para el tratamiento de las aguas como un agente tenso activo o en la industria química como un agente reductor. Polifenol oxidasa.- La polifenol oxidasa (PPO, conocida también como monofenol monooxigenasa) es una enzima tetramérica que contiene cuatro átomos de cobre por molécula, y posee sitios de unión para compuestos aromáticos y oxígeno.1 La enzima cataliza la O-hidroxilación de monofenoles (fenoles en los cuales el anillo bencénico contiene un único sustituyente hidroxilo) para convertirlos en O-difenoles (fenoles con dos sustituyentes hidroxilo). La misma enzima puede, posteriormente, catalizar la oxidación de los O-difenoles para formar O-quinonas. Las o-quinonas son muy reactivas y atacan a una gran variedad de componentes celulares. La rápida polimerización de las O-quinonas produce pigmentos de color negro, marrón o rojo, lo que a su vez es la causa del pardeamiento enzimático. El aminoácido tirosina contiene un único anillo fenólico que puede ser oxidado por la acción de las PPOs para formar O-quinona, por lo tanto las PPOs son a veces referidas como tirosinasas. Ácido ascórbico o Vitamina C- Este ácido es el más recomendado para evitar o minimizar el pardeamiento enzimático, por su carácter vitamínico inofensivo. El ácido ascórbico por sí mismo no es un inhibidor de la enzima: actúa sobre el substrato, de modo que puede adicionarse después de haberse formado las quinonas; Tiene la propiedad de oxidarse a ácido dehi -hidroascórbico, reduciendo la quinona a fenol.
MATERIALES
EQUIPO
Manzana roja y verde Limones Cuchillos y tabla de picar Agua destilada 2 vasos de precipitado 3 Cristol
* Plancha Calefactora
REACTIVOS
Ácido cítrico, Meta bisulfito de sodio,
PROCEDIMIENTO
Tratamiento de los tejidos de la manzana y su efecto en la reacción del PE. Retirar la cáscara de una manzana y dividirla en 3 partes Desmenuzar la parte 1 de la manzana y dejar entera la parte 2 Colocar la parte 3 de la manzana en agua en ebullición por 2 minutos Observar y comparar el grado de oscurecimiento en las 3 porciones de manzana
Efecto del pH y del meta bisulfito de sodio
Separar 5 porciones de una manzana Colocar en el cristol Rociar las porciones con las siguientes sustancias: solución de ácido cítrico, zumo de limón, Agua destilada, solución de bisulfito de sodio. Dejar en reposos de 3 a 5 minutos y comparar el grado de oscurecimiento de las muestras
CONCLUSIÓN
Se estableció que aditivos (ácido ascórbico y cítrico) podemos utilizar en la industria de los alimentos para que no haya pardeamiento, se realizó un control de tiempo mediante algunas pruebas la forma de disminuir el pardeamiento enzimático
Ácidos utilizados en la practica Agua Ácido ascórbico
Meta bisulfito de sodio
RESULTADO DEL APARDIAMIENTO La manzana presente color oscuro, hubo apardeamiento enzimático alto. La manzana presento un color medio oscuro en la roja porque tiene más azúcar que la verde hubo apardeamiento enzimático medio. La manzana verde y roja tomaron un color natural verde claro aquí aprecie que no hubo apardeamiento enzimático.
ANEXOS
1.- Anexo (Materiales de la práctica)
2.- Anexo (preparando Muestra para realizar el procedimiento)
3.- Anexo (Colocando Ácidos respectivos a las 2 muestras. Y efecto en la reacción del PE por ebullición).
4.- Anexo (Resultados finales del PE y no PE). BIBLIOGRAFIA Proporcionado por la Msc. Emma Jácome Modelo propuesto para la oxidación enzimática de odifenoles y monofenoles. Pdf Google Educativo Apardeamiento Enzimático en frutas y sus causas en en la agroindustria
