Control Del Pardeamiento Enzimático

Control de Pardeamiento Enzimático

El pardeamiento enzimático se puede controlar a través del uso de métodos físicos y químicos, y, en la mayoría de los casos, se emplean ambos. Los métodos físicos incluyen la reducción de temperatura y/o oxígeno, uso de empaque en atmósferas modificadas o recubrimientos comestibles, tratamiento con irradiación gama o altas presiones. Los métodos químicos utilizan compuestos que inhiben que la enzima elimine sus sustratos (oxígeno y fenoles) o funciona como un sustrato seleccionado.

Antes de que la FDA revocara su estado GRAS en 1986 debido a su riesgo potencial a la salud expuesto por consumidores sensibles (Taylor, 1993), los sulfitos se utilizaron ampliamente para controlar tanto el pardeamiento enzimático como el no enzimático. Debido a que se prohibió su aplicación en frutas y verduras para consumo en crudo, se pensaron en otros químicos para prevenir el pardeamiento enzimático. A pesar de que se utilizaron diferentes inhibidores PPO (inhibidor de la protoporfirinogen oxidasa) durante la investigación (Vámos-Vigyázó, 1981; McEvily et al., 1992; Iyengar y McEvily, 1992; Sapers, 1993), sólo se discutirán a continuación la aplicación de inhibidores potenciales para frutas y verduras cortadas en fresco. Es importante señalar que algunos químicos utilizados en la investigación no cumplen con los estándares de seguridad y planteen riesgos tóxicos, otros pueden impartir efectos sensoriales no deseables a los alimentos y otros han demostrados ser efectivos únicamente en jugos de frutas pero no en superficies cortadas.

Tradicionalmente, el procesamiento convencional de alimentos logra prevenir el pardeamiento a través de la inactivación de PPO con calor, como en el caso del cocción y blanqueamiento de alimentos. La inactivación con calor es un método efectivo para prevenir el pardeamiento y la PPO se considera como una enzima de baja termoestabilidad, a pesar de que se han reportado diferencias en la estabilidad térmica para diferentes cultivos e isoformas de PPO (Zawistowski et al., 1991). No obstante, el uso de calor también tiene el potencial de causar la destrucción de algunos atributos de calidad del alimento, como la textura, el sabor y pérdidas nutricionales. Se considera que si se aplica calor en productos frescos cortados, éste se debe minimizar y no causar el cese de la respiración. En lugar, o además de el uso de calor para controlar el pardeamiento enzimático, frecuentemente se utilizan diferentes tipos de químicos, generalmente referidos como agentes antipardeamiento.

Para que ocurra una reacción enzimática de oscurecimiento, se requieren de elementos esenciales: la presencia de PPO activa, oxígeno y sustratos fenólicos. La prevención del pardeamiento es posible, por lo menos temporalmente, a través de la eliminación de sustratos y/o inhibición enzimática.

Agentes antipardeamiento

Se utilizan varios tipos de químicos para el control del pardeamiento (Tabla 1). Algunos tipos actúan directamente como inhibidores de PPO, otros propician un medio inadecuado para el desarrollo de la reacción de oscurecimiento, y otros reaccionan con los productos de la reacción de PPO antes de que lleguen a formar los pigmentos oscuros.

Tabla 1. Agentes Químicos con Acción Inhibitoria en el Pardeamiento Enzimático

Inhibidor de Oscurecimiento Efecto /Acción Defectos Comentarios Ejemplos de Concentraciones Analizadas

Acidulantes

Ácido cítrio Posible doble efecto:

Baja el pH y quelación al Cu del lugar activo del PPO Frecuentemente se usa en combinación con otros agentes. Teóricamente, se logra la inhibición del oscurecimiento bajando el pH 2 o más unidades bajo el pH óptimo del PPO 0.5-2%(w/w)(2)

Otros ácidos orgánicos:

Ácido tartárico, ácido málico, ácido láctico pH más bajo Disponibilidad, costo

Ácidos inorgánicos: ácido fosfórico, ácido clorhídrico pH más bajo Efectos sensoriales: sabor

Reductantes

(Agentes Reductantes/Antioxidantes)

Ácido Ascórbico (AA) Reducción de o-quinonas a difenoles decolorados Efecto temporal: el ácido ascórbico también se consume

No específico: puede causar formación de colores y/o sabores no deseados

Penetración insuficiente dentro del tejido del alimento 0.5%-1% (AA,EA)(3)

Ácido Eritórbico Igual que el ácido ascórbico Algunos autores reportan que el ácido eritórbico se destruye más rápidamente que el ácido ascórbico 0.8%-1.6% (AA,EA)(4)

Ésteres de Ascorbil-fosfato

AA-2 fosfato (AAP)

AA-trifosfato (AATP) Libera ácido ascórbico a través de la hidrólisis de la fosfatasa ácida de origen vegetal Menos efectivos que el ácido ascórbico en algunas aplicaciones y mas efectivos en otras (depende de la actividad de la fosfatasa en cada tejido. Más estable a la oxidación que el ácido ascórbico. 45.4mM (0.8%AA)(5)

Compuestos sulfhidrilo

L-cisteina Reacciona con o-quinonas produciendo aductos estables (sin color) Caro

Formación de sabores discordantes a la concentración requerida Más efectivos que el ácido ascórbico 230mM(6)

Agentes Complejantes

Ciclodextrinas (oligosacáridos cícliclos

Formación de complejos con sustratos PPO

Atrapamiento de sustratos de PPO o productos La formación de complejos no es específica. Eliminación potencial de compuestos de color y/o sabor

Costo: aún no autorizado Se sugiere su uso incluso en combinación con otros agentes (acidulantes, quelantes, reductantes)(9)

ß-ciclodextrina (ß-CD)

Se sugiere utilizarlos en jugos Soluble en agua

Se requieren niveles menores cuando se combinan con fosfatos (10)

Más soluble que (ß-CD)

1-4%(2)

Maltosil-(ß-CD)

4%810)

Hidroxietil-(ß-CD)

10%(10)

Agentes Quelantes

EDTA Quelante de metal: enlaza al cobre al lado activo del PPO y el cobre disponible en el tejido. Se usa comúnmente en combinación con otros químicos antipardeamiento Se permite niveles de hasta 500ppm para disodio EDTA y calcio y disodio EDTA

Polifosfato Quelantes Baja solubilidad en agua fría Se usa en combinación con otros agentes 0.5-2%(2)

SporixTM

Polifosfato acído Quelante o acidulante No aprobado en EUA para su uso en alimentos A pesar de no ser efectivo cuando se probó sólo en trozos de manzana, en combinación con ácido ascórbico fue muy efectivo (sinergismo aparente) Spproxo 0.24% + 1% de ácido ascórbico(8)

Pirofosfato ácido de sodio, Hexametafosfato de sodio

Inhibidores de Enzimas

4-hexil resorcinol Inhibidor de PPO No ha sidoaprobado para usarse en frutas y vegetales Acción específica en PPO Soluble en agua Químicamente estable

Es seguro para usarse en la prevención de pigmentos en camarones (GRAS)

Otros usos potenciales en alimentos

Aniones:Cloruro

(NaCl, CaCl2)

(ZnCl2)

Interacción con el cubre en el lado activo del PPO

Inhibición débil a concentraciones bajas a moderadas

La inhibición aumenta a pHs bajos

2-4%(2)

Tratamiento enzimático con proteasas Proteólisis Las preparaciones del higo revelaron compuestos además de la ficina, derivados de resorcinol, los cuales son inhibidores de PPO

Costo

Ficina (de higo), Bromelina (de piña) Papaína (de papaya) Solución 0.5% p/v(11)

Miel Contiene un péptido pequeño que inhibe el PPO Solución al 20%(12)

Nota: Referencias (1) Whitaker and Lee, 1995; (2) McEvily et al., 1992; (3) Santerre et al., 1988: (4) Sapers and Ziokowski, 1987;(5) Sapers et al., 1989; (6)Kahn, 1985; (7) Montgomery; 1983; (8) Gardner et al., 1991; (9) Hicks et al., 1996; Labuza et al., 1992; (12) Oszmianski and Lee,, 1990.

Acidualntes

Mientras que se reporta un pH óptimo para PPO que fluctúa entre ácido y neutral, en la mayoría de frutas y vegetales la actividad de PPO óptima se observa a un pH de 6.0-6.5, se puede detectar poca actividad por debajo de un pH de 4.5. También se ha reportado que una inactivación irreversible de PPO se puede lograr a un pH menor a 3.0 (Ricardos y Hyslop, 1985). Sin embargo, también se ha reportado que PPO de la manzana es muy tolerante a la acidez y a un pH 3.0, retiene 40% de su actividad máxima (Nicolas et al., 1994).

El uso de químicos que bajan el pH del producto, o acidulantes, se pueden aplicar ampliamente para controlar el pardeamiento enzimático. El acidulante comúnmente utilizado es el ácido cítrico. Los acidulantes frecuentemente se usan en combinación de otros tipos de agentes antipardeamiento, ya que es muy difícil lograr una inhibición completa del oscurecimiento únicamente con el control del pH. Además, hay variaciones en el efecto de diferentes ácidos sobre PPO; como un ejemplo, se ha reportado que el ácido málico es más eficiente para prevenir el oscurecimiento del jugo de manzana que el ácido cítrico (Ponting, 1960).

Agentes reductantes

Este tipo de agente anipardeamiento causa reducción química de decoloración por o-quinonas como resultado de la reacción de PPO a o-difenoles (Iyengar y McEvily, 1992). Los reactantes se oxidan irreversiblemente durante la reacción, lo que significa que la protección que confieren es únicamente temporal, porque se consumen en la reacción. Cuando todo el agente reductor añadido

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