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7/22/2019 Hernandez Valdez
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS
QUMICA INDUSTRIAL
ACCION Y EFECTOS DE LA POLIFENOLOXIDASA ENALIMENTOS
MONOGRAFA
PRESENTACARLOS EDUARDO HERNNDEZ VALDEZ
DIRECTORM.C. MARISOL CASTILLO MORALES
ORIZABA, VER. SEPTIEMBRE, 2009
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INDICE GENERAL
INDICE DE TABLAS..
INDICE DE FIGURAS
Pg.
I. INTRODUCCION ......................................................................................................... 1
2. JUSTIFICACION ......................................................................................................... 3
3. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................ 4
3.1 OBJETIVOS PARTICULARES ................................................................................. 4
4. FENMENO DE OSCURECIMIENTO EN LOS ALIMENTOS .................................. 5
5. PARDEAMIENTO NO ENZIMTICO ........................................................................ 7
5.1 Reaccin de Maillard ................................................................................................ 8
5.2 Oxidacin de cido ascrbico ................................................................................. 11
5.3 Caramelizacin ....................................................................................................... 12
6. PARDEAMIENTO ENZIMATICO ............................................................................. 13
6.1 Mecanismo general ................................................................................................ 13
7. POLIFENOLOXIDASAS ........................................................................................... 17
7.1 Distribucin y localizacin de la polifenoloxidasa .................................................. 17
7.1.1 Estructura y mecanismo cataltico ....................................................................... 18
7.2 Factor pH ................................................................................................................ 21
7.3.1. Compuestos fenlicos ........................................................................................ 22
7.3.2. Compuestos fenolicos simples ........................................................................... 22
7.3.3. Compuestos flavonoides .................................................................................... 25
7.3.4. Antocianinas ....................................................................................................... 26
7.3.5. Taninos ............................................................................................................... 27
8. EFECTOS DE LA POLIFENOLOXIDASA EN FRUTOS Y VEGETALES FRESCOS
CORTADOS ................................................................................................................. 308.1 Problemas limitantes de la vida til de frutos y vegetales frescos cortados .......... 31
a) Cambios fisicoqumicos ............................................................................................ 32
b) Cambios sensoriales ................................................................................................ 32
c) Cambios nutritivos .................................................................................................... 33
d) Cambios microbiolgicos .......................................................................................... 34
8.2 Variedad, regin de crecimiento y estacin ........................................................... 34
a) Tamao de la fruta ................................................................................................... 35
b) Daos por fro ........................................................................................................... 35
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8.3 Calidad visual de los alimentos ............................................................................. 36
8.4 Aceptacin sensorial ............................................................................................... 38
9. INHIBICIN DE POLIFENOLOXISADA ................................................................... 40
9.1 Mtodos de inhibicin ............................................................................................. 409.2 Mtodos fsicos ...................................................................................................... 41
9.2.1 El escaldado ........................................................................................................ 42
9.2.2 Cambios que provoca el escaldado en el tejido vegetal ...................................... 43
9.2.3 Consecuencia de daos en la membrana .......................................................... 44
9.3 Tratamientos trmicos ............................................................................................ 44
a) Aplicacin de alta temperatura ................................................................................. 45
b) Empleo de bajas temperaturas ................................................................................. 45
9.4 Aplicacin de tecnologas no trmicas .................................................................. 47
9.4.1. Reduccin de la disponibilidad de oxigeno ......................................................... 47
9.4.2. Atmsferas modificadas ..................................................................................... 47
9.4.3. Irradiacin ........................................................................................................... 49
9.4.4. Altas presiones ................................................................................................... 50
9.4.5. Pulsos elctricos ................................................................................................. 50
9.4.6. Modificaciones genticas .................................................................................... 51
10. RECUBRIMIENTOS COMESTIBLES ..................................................................... 5310.1 Aplicacin de recubrimientos comestibles ............................................................ 53
10.1.1. Principales propiedades de los recubrimientos comestibles ............................ 55
10.2 Pelculas comestibles ........................................................................................... 55
10.2.1. Funciones de las pelculas comestibles ........................................................... 55
11. METODOS QUIMICOS .......................................................................................... 56
11.1 Agentes qumicos ................................................................................................. 56
11.1.1 Empleo de cidos .............................................................................................. 57
11.1.2 cido ascrbico ................................................................................................. 57
11.1.3 cido mlico ...................................................................................................... 58
11.1.4 cido srbico ..................................................................................................... 58
11.1.5 cido benzoico .................................................................................................. 59
11.1.6 Cloruro sdico .................................................................................................... 61
11.1.7 Etilendiaminotretaactico (EDTA) ...................................................................... 61
11.2 Adicin de sulfitos y sus derivados ..................................................................... 62
12. ALTERNATIVOS .................................................................................................... 67
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REFERENCIAS ............................................................................................................ 70
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INDICE DE TABLAS......
TABLA Pg.
TABLA 1.PRINCIPALES PROBLEMAS DE LOS FRUTOS Y VEGETALES FRESCOS CORTADOS. . 32TABLA 2.CARACTERSTICAS DEL EDTAEMPLEADO EN EL CONTROL DEL PARDEAMIENTO DE
FRUTAS Y HORTALIZAS (ADAPTADO DE WILEY,1994;FENNEMA,2000).26................. 62
INDICE DE FIGURAS
FIGURA Pg.
FIGURA 1.PRODUCCIN DE LA BASE DE SCHIFF Y REARREGLO DEAMADORI. ..................... 9FIGURA 2.DIFERENTES RUTAS QUE CONDUCEN A LA FORMACIN DE PIGMENTOS OSCURO10FIGURA 3.FORMACIN FURFURAL A PARTIR DEL CIDO ASCRBICO. ................................ 11FIGURA 4.FORMACIN DE PIRAZINAS EN ALIMENTOS. ...................................................... 12FIGURA 5.OXIDACIN DE LOS DERIVADOS CATECOL PARA DAR O-QUINONAS. ................... 13FIGURA 6.EL MONOFENOL HIDROXILA AL O-DIFENOL CORRESPONDIENTE (CATECOL). ....... 14FIGURA 7.HIDROXILACIN DE LA TIROSINA A 3-4-DIHIDROXIFENILALANINA (DOPA). ......... 14FIGURA 8.OXIDACIN NO ENZIMTICA DE LOS MONOFENOLES POR LAS O-QUINONAS. ....... 15FIGURA 9.MECANISMO PROPUESTA PARA LA OXIDACIN ENZIMTICA DE O-DIFENOLES (A)Y
MONOFENOLES (B), MEDIANTE LA PARTICIPACIN DE LA ENZIMA POLIFENOLOXIDASA.
ADAPTADO LEE Y WHITAKER,1995.12..................................................................... 19FIGURA 10.REACCIN DE LA ENZIMA CATECOLASA. ......................................................... 20FIGURA 11.REACCIN DE LA ENZIMA LACCASA. ............................................................... 21FIGURA 12.ESTRUCTURA QUIMICA DEL CIDO SHIQUMICO Y EL CIDO QUINICO. ............... 22FIGURA 13.ESTRUCTURA QUIMICA DEL CIDO O-CUMRICO,LA CUMARINA Y SUS STERES
CORBOHIDRATDOS. ................................................................................................. 23FIGURA 14.ESTRUCTURA QUMICA DEL CIDO CLOROGNICO. ......................................... 24FIGURA 15.ESTRUCTURA QUMICA DE LA TEAFLAVINA. ..................................................... 24FIGURA 16.PORCIN DE LA ESTRUCTURA QUMICA DE LA MELANINA. ................................ 25FIGURA 17. ESTRUCTURA QUMICA DE FLAVONAS, ISOFLAVONAS, FLAVONONAS,
FLAVANONOLES Y FLAVONOLES. .............................................................................. 26FIGURA 18.CAMBIO ESTRUCTURAL DE LA CIANINA DE ACUERDO AL RANGO DE PH. ........... 27FIGURA 19.ESTRUCTURA QUMICA DEL CIDO GLICO Y EL CIDO ELGICO. ..................... 28
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I. INTRODUCCION
La conservacin de los alimentos como medio para prevenir periodos de escasez y
expandir el tiempo de consumo de estos ha sido una de las preocupaciones de la
humanidad. La experiencia ha demostrado, a lo largo de la historia, que existen muy
pocos sistemas confiables para mantener en buen estado los alimentos.
La industria alimentaria dejo de ser artesanal para tecnificarse, evolucionando para
incorporar mtodos de produccin y tecnologa avanzada, en respuesta a un cambio a
las necesidades del consumidor.
El ritmo de vida de las sociedades modernas ha cambiado los patrones de consumo
de alimentos con el aumento en la incidencia de enfermedades cardiovasculares y
diabetes. Para contrarrestar estos problemas se recomienda el consumo de frutas y
verduras, sin embargo su preparacin involucra tiempo por lo que es necesario utilizar
tecnologa o sustancias para aumentar la vida til de los frutos y verduras.34
Sin embargo, son productos muy perecederos debido al dao fsico del corte y se
requiere de tecnologas para alargar la vida de anaquel, tambin es necesario contarcon herramientas para generar informacin precisa acerca de los cambios en la
calidad.34
La alteracin del color de los productos hortofrutcolas est fundamentalmente
relacionada con el pardeamiento enzimtico, siendo ste uno de los principales
factores que limitan la vida til de los productos mnimamente procesados.7
El rpido oscurecimiento de muchas frutas y verduras como manzanas, peras,
aguacates, berenjenas es un problema con frecuencia al que se encuentra latecnologa de alimentos.11
Las reacciones enzimticas en vegetales mnimamente procesados producen
alteraciones sensoriales tales como mal olor, prdida de firmeza y decoloracin. El
pardeamiento enzimtico de la fruta se debe bien a procesos fisiolgicos que tiene
lugar durante la maduracin, a procesos asociados a la recoleccin, o bien a
tratamientos tecnolgicos de post-recoleccin.17, 21
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Durante la ltima dcada el inters en el estudio de alimentos, se ha incrementado
considerablemente, especialmente por parte de los nutrilogos, epidemilogos, y
productores de alimentos.
El punto central de este trabajo lo constituye la enzima polifenoloxidasa responsable
del pardeamiento de los alimentos tales como frutas, vegetales y hortalizas. En este
trabajo se trata de explicar la accin de la enzima polifenoloxidasa en los alimentos,
as mismo el efecto que propicia, los mtodos que existen para inhibir la
polifenoloxidasa y la determinacin los sustratos que intervienen en cada reaccin.
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2. JUSTIFICACION
Mxico es el principal productor y exportador de frutas y hortalizas segn estadsticas
de la Organizacin para la Agricultura y la Alimentacin, (FAO-STAT) de la ONU, loque lo convierte en un pas econmicamente importante, por lo que es necesario
desarrollar nuevos procesos de conservacin que den una mayor rentabilidad
exportadora de productos alimenticios.
Uno de los grandes problemas al comercializar e industrializar las frutas y hortalizas,
es el pardeamiento enzimtico que toman estos debido principalmente a la accin de
la enzima polifenoloxidasa el cual confiere un aspecto indeseable para el consumidor
y que es un problema de primera magnitud en la industria alimentaria y se reconocecomo una de las principales causas de perdida de calidad y valor comercial.34
Por otra parte, la madurez de un fruto da cabida a una serie de reacciones
enzimticas que van afectando la calidad del fruto, en estas reacciones se inicia la
actividad de la enzima polifenoloxidasa probablemente llegando a un mximo en
alguna etapa de maduracin por esta razn es fundamental que se consideren
aspectos determinantes para evaluar la calidad de los frutos y hortalizas.
Por lo que en este trabajo describiremos brevemente las caractersticas de la
polifenoloxidasa, sus principales sustratos y acciones sobre el alimento, adems de
cmo prevenir o inhibir el dao a la calidad de los alimentos.
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3. OBJETIVO GENERAL
Proporcionar un medio de consulta sobre la accin y los efectos que originan la
enzima polifenoloxidasa en los alimentos y obtener un panorama de losproblemas de deterioro de los alimentos y de las bases para predecir el
deterioro y vida de anaquel
3.1 OBJETIVOS PARTICULARES
Describir las caractersticas qumicas, condiciones, sustratos y cofactores que
participan en la actividad enzimtica de la polifenoloxidasa.
Describir los efectos de la enzima polifenoloxidasa sobre los alimentos.
Describir los mtodos para inhibir la actividad enzimtica el cual es
responsable de los efectos que causa la enzima polifenoloxidasa.
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4. FENMENO DE OSCURECIMIENTO EN LOS ALIMENTOS
Las frutas y los vegetales estn constituidas por tejidos biolgicamente activos y por
tanto contienen una gran cantidad de enzimas. Despus de la recoleccin los frutos,en general continan con su actividad respiratoria, lo que produce intensos cambios
durante su almacenamiento; de hecho , estos alimentos se pueden conservar mucho
tiempo al almacenarlos en cmaras con una atmosfera controlada, con lo cual se
regula su velocidad de respiracin al igual que muchos de sus procesos bioqumicos;
un control adecuado de la temperatura y humedad en las cmaras de
almacenamiento aumenta enormemente la vida de anaquel de las frutas.4
A pesar que las peroxidasas estn ampliamente distribuidas en el reino vegetal, supapel en el pardeamiento enzimtico de frutos y vegetales esta todava bajo discusin,
debido a que el nivel de agua interno en las plantas limita la actividad peroxidasa.
Este pardeamiento produce cambios importantes tanto en la apariencia (colores
oscuros) como en las propiedades organolpticas (sabor, textura) de frutas y
hortalizas, adems de ir asociado al desprendimiento de olores y efectos negativos
sobre el valor nutricional.
Las reacciones de oxidacin que provocan el pardeamiento en frutas y vegetales son
de origen enzimtico y estn catalizadas principalmente por la enzima
polifenoloxidasa , siendo su actividad particularmente alta en aquellos frutos y
hortalizas que contiene niveles altos de compuestos polifenlicos.
En el procesamiento de alimentos la oxidacin suele ser una actividad daina en las
frutas y vegetales, pues entran en contacto con el aire catalizando la oxidacin de los
compuestos fenlicos naturales o sus correspondientes quinonas, y ests evolucionan
de forma espontnea hacia diferentes pigmentos que producen el pardeamiento de las
frutas, provocando un aspecto desagradable frente al consumidor y considerables
perdidas econmicas.35
En la degradacin de estos compuestos fenlicos, participan dos enzimas que son
muy relevantes en trminos de calidad de frutos y hortalizas, por la formacin de
melaninas que oscurecen los frutos. Estas enzimas son la polifenoloxidasa y la
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peroxidasa. A pesar que las peroxidasas estn ampliamente distribuidas en el reino
vegetal, su papel en el pardeamiento enzimtico de frutos y vegetales esta todava
bajo discusin, debido a que el nivel de agua interno en las plantas limita la actividad
peroxidasa.
Se ha propuesto que la polifenoloxidasa puede actuar como promotor de la
peroxidasa puesto que en las reacciones de oxidacin de compuestos fenlicos se
genera el grupo oxhidrilo (H2O2). El estado antioxidante de diferentes frutos y
hortalizas puede crecer por la oxidacin directa de estos en presencia de
polifenoloxidasa y peroxidasa.35
Sin embargo, la principal enzima responsable del pardeamiento enzimtico es la
polifenoloxidasa aunque no debe ser excluido un posible efecto sinrgico entre
polifenoloxidasa y peroxidasa.35
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5. PARDEAMIENTO NO ENZIMTICO
La formacin de pigmentos oscuros en los alimentos durante el procesamiento y
almacenado es un fenmeno muy comn. Este tema es de inters primordial, ya queno solo involucra el color y el aspecto del alimento si no que tambin su sabor y su
valor nutritivo. En ciertos casos como la manufactura de malta y de jarabe de arce, o
el tostado del caf, el cacao o las nueces, el tostado de cereales, o el horneado de
pan, la produccin de color oscuro y los cambios del sabor que le acompaan son
deseables.
Sin embargo como regla general, para productos alimenticios es una seal distinta de
su deterioro. El pardeamiento ms que cualquier otra alteracin, es un motivo de lamuerte comercial de muchos alimentos, y el factor limitante ms importante de su
vida til en la estantera. A pesar que los resultados finales son los mismos, las
reacciones que conducen al pardeamiento son extremadamente variadas y complejas.
Algunas son catalizadas por enzimas que implican reacciones oxidativas en la
participacin de compuestos fenlicos y esta conocida como pardeamiento enzimtico,
la cual ser descrita mas adelante.
Por el momento, hablaremos de las reacciones de pardeamiento no enzimtico.
Generalmente, el pardeamiento no enzimtico es el resultado de reacciones
originadas por las condensaciones entre compuestos carbonilos de los carbohidratos
y aminados de las protenas; o por la degradacin de compuestos con dobles enlaces
conjugados a grupos carbonilo.4
Estas reacciones conducen a la formacin de polmeros oscuros que en algunos casos
pueden ser deseables (aromas crnicos sintticos), pero que en la mayora de los
casos conllevan alteraciones organolpticas y prdidas del valor nutritivo de los
alimentos afectados.20
A pesar de que muchos aspectos de estos fenmenos no han sido elucidados por
completo, se presume que el pardeamiento no enzimtico se produce a travs de tres
mecanismos diferentes:
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Reaccin de Maillard.
Oxidacin del cido ascrbico.
Caramelizacin de azucares.
5.1 Reaccin de Maillard
El qumico francs Maillard en 1912 fue el primero en estudiar la condensacin de
azucares con aminocidos, que cuando se calienta una mezcla de azucares y
aminocidos forman sustancia parduzcas. El camino del pardeamiento no enzimtico
como consecuencia de la reaccin de Maillard puede dividirse en los siguientes
pasos:
Paso inicial: Los azucares que intervienen en la condensacin inicial del azcar-
amino deben tener un grupo carboxilo libre, es decir, los disacridos como la lactosa y
la maltosa son capaces de interaccionar, mientras que la sacarosa, como azcar no
reductor no presenta esta reaccin a menos que sea hidrolizada previamente a sus
correspondientes monosacridos.
Las aldopentosas reaccionan ms fcilmente que las aldohexasas y stas a su vez
ms que los disacridos. La reaccin de Maillard se favorece a pH ligeramente
alcalinos y por lo tanto los alimentos cidos no estn sujetos a este tipo de
oscurecimiento.
La condensacin entre el grupo amino de los aminocidos o de las protenas con el
grupo carbonilo de azucares reductores, como la glucosa, forma una base de Schiff
que se cicla para dar la correspondencia glucosilamina-N-sustituida (Fig.1).
Paso intermedio: El paso intermedio de este mecanismo implica la eliminacin del
grupo amino del derivado 1-animo-1-desoxi-2-cetona a travs de reacciones de
deshidratacin, ciclizacin, fragmentacin o condensacin. Existen tres rutas el cual se
puede efectuar esta eliminacin: 1) en condiciones acidas hay deshidratacin y
ciclizacin de hexosas y pentosas que induce la produccin de hidroximetilfurfural y
furfural, respectivamente, con la posible regeneracin de la amina.
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Figura 1. Produccin de la base de Schiff y rearreglo de Amadori.
Estos dos compuestos cclicos son incoloros, pero a travs de una subsecuente
oxidacin producen pigmentos amarillos; 2) en condiciones alcalinas, la forma 2-ceto
se equilibra con la forma glucosdica del 1,2-enol, que a travs de un rearreglo, se
transforma en el 2,3-enol. Este compuesto esta sujeto a reacciones de deshidratacin
y oxidacin que hacen que se produzcan reductonas y dehidrorreductonas.
Estas ltimas se combinan con aminocidos en una reaccin que induce la formacin
de CO2, aldehdos y cetonas travs de un mecanismo conocido con el nombre de
degradacin de Strecker; 3) la degradacin trmica del derivado de Amadori en forma
directa, produce compuestos de fragmentacin como aldehdos, cetonas, alcoholes y
cidos de 3 4 tomos de carbono. Estas sustancias son de bajo peso molecular e
C
C
C
N R
C
OH
H
H
HO H
C
CH2OH
OH
OH
H
H
C
RNH
C
C
C
C
CH2OH
OH
H
OH
H
H
HO
H
H
O
H+
C
RNH
C
C
C
C
OH
H
OH
OH
H
HO
H
H
CH2OH
+
H+
base de Schiff glucosilaminaN-sustituida
catin de la base de Schiff
C HRNH
C
C
C
OH
H
C
OH
OH
HO
H
H
CH2OH
CRNH
H2
C
C
C
O
HHO
OHH
C OHH
CH2OH
1-amino-1-desoxi-2-cetosaN-sustituida, 1,2-enol. 1-amino-1-desoxi-2-cetosa(ceto) N-sustituida
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influyen en las propiedades de sabor y olor de los alimentos que han sufrido las
reacciones de Maillard.
Paso final: Este ltimo paso es propiamente la formacin de los pigmentos oscurosllamados melanoidinas, cuyo mecanismo no se conoce totalmente pero que implica la
polimerizacin de muchos de los compuestos formados en la segunda fase de la
reaccin. Los cambios que suceden estn directamente de copolimerizacin por la
presencia de grupos amino, con los cuales puede haber reacciones de
copolimerizacin que introducen la formacin de pigmentos hidrosolubles. La
polimerizacin del furfural y de hidroximetilfurfural con aminas produce pigmentos
cafs insolubles en agua, lo cual se ha comprobado en sistemas modelo.
La figura 2 muestra dos posibles mecanismos de formacin de pigmentos a partir del
derivado 1-amino-1-desoxi-2-cetosa. Algunos de los compuestos intermediarios de
estos mecanismos se han aislado e identificado, como es el caso de la 3-
desoxilhexosona y el metildicarbonilo.
Figura 2. Diferentes rutas que conducen a la formacin de pigmentos oscuros.
a ld o sa + aminocido
glu c osilamina N-sustituida
1-a mino-1-desoxi-2-cetosaN-sustituida ru ta 2r ut a1
C H3
C O
C O
CH OH
CHO
C O
C H
C H
interme d iar io s3-desoxih exoson a s
in t er me diar iosmetild ic a r b o n ilos
dicarbin olo s
p igmentos melanoidinas
deriva d os f uranic os
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5.2 Oxidacin de cido ascrbico
El cido ascrbico es la lactona gama de un acido hexurnico que contiene una
estructura enol entre los carbonos 2 y 3. Este compuesto es muy inestable yrpidamente se oxida en presencia de aire, transformndose en cido
dehidroascrbico, que a su vez puede pasar a furfural por el mecanismo de Strecker,
con la consecuente liberacin de CO2 (Fig. 3).
La oxidacin del cido ascrbico (vitamina C) es catalizada por el pH bajo y
temperaturas elevadas. Los productos de descomposicin resultantes de la oxidacin
del cido ascrbico causan una coloracin marrn, y la prdida de valor nutritivo. El
cido ascrbico se somete a una reaccin qumica similar a la de los azcares, salvoque los aminocidos no son necesarios para el pardeamiento. El cido ascrbico es
muy reactivo, se degrada a travs de dos rutas, las cuales permiten la formacin de
intermediarios de dicarbonil y por este motivo forman productos de pardeamiento.
C
CO H
COH
HOC H
CH2O H
HC
O
O
C
C
CH2OH
O
O
CO
HC
O
OHCH
COOH
C OC
C
C
O
OHH
HHO
CH2
OH
CHO
CC
C
CH
OH
H
+ C O2
cido ascrbico cido dehidroascrbico.
cido 2,3-dicetogulnico furfural
Figura 3 . Formacin furfural a partir del cido ascrbico.
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5.3 Caramelizacin
La caramelizacin es la reaccin de pardeamiento de los azcares que son calentados
por encima de su punto de fusin en ausencia de protenas o aminocidos. Esta se vefavorecida por condiciones alcalinas o cidas y se usa para la coloracin comercial de
caramelos y para obtener flavores. La caramelizacin puede ser conveniente o
perjudicial para la calidad de un producto alimentario, y se puede prevenir evitando el
proceso a alta temperatura y almacenando a bajas temperaturas.27
Un aspecto de las reacciones de caramelizacin que recientemente ha recibido
mucha atencin, es la formacin de pirazas en alimentos que contienen azucares y
que han sido tratados trmicamente. La presencia de sales de amonio en lamanufactura de caramelos puede favorecer la produccin de pirazinas, ya que se ha
visto que se forman sistemas modelo de azcares y aminocidos. Las pirazinas se
producen durante el tostado del caf o en productos fritos como papas y cacahuates,
y contribuyen al aroma de estos (Fig. 4).
Figura 4. Formacin de pirazinas en alimentos.
N
N
CH2
3CH
N
N
CH3
CH3H3C
2 ,5- d ime t ilpir azina trimetilpirazina
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6. PARDEAMIENTO ENZIMATICO
El rpido pardeamiento de alimentos y de muchas frutas y verduras como manzana,
pltano, aguacates, papas y berenjenas, es un problema al que se enfrenta latecnologa de alimentos. A diferencia de los varios tipos de pardeamiento no
enzimtico mencionados anteriormente, este tipo de coloracin es muy rpida, el
cual requiere el contacto del tejido con el oxigeno y se reconoce como catalizado por
enzimas y ocurre solamente en tejidos vegetales.11
El nombre que recibe este fenmeno es el de pardeamiento enzimtico que con
frecuencia, se considera como un proceso de deterioro perjudicial que debe de
prevenirse. Por otra parte, este fenmeno se relaciona tambin con la sntesis in vitrode pigmentos obscuros de melanina en la piel y el cabello.11
El reconocimiento de la naturaleza enzimtica de este tipo de pardeamiento en
ciertos frutos debera de atribuirse probablemente a Lindet, en 1995. Sin embargo,
fue Onslow quien demostr, en 1920, que el pardeamiento enzimtico de los tejidos
vegetales en contacto con el aire se debe a la presencia de derivados del o-
dihidroxifenol, como el catecol, el acido protocatecuico y el cido cafeico, as como de
steres del cido hidroxiglico con el cido cafeico, como el cido clorognico, que
se encuentra difundido en muchos frutos, y especialmente en las papas y pltanos.11
6.1 Mecanismo general
La etapa inicial del pardeamiento enzimtico es la oxidacin catalizada por enzimas,
de los derivados del catecol para dar las o-quinonas correspondientes (Fig. 5). Las
enzimas involucradas se denominan polifenoloxidasa, catecolasas o polifenolasas.
Figura 5. Oxidacin de los derivados catecol para dar o-quinonas.
O H
OH
R
O
polifenoloxidasa(catecolasa)
O
O
R
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Muy a menudo, el sustrato original no es un polifenol si no un monofenol tal como el
aminocido tirosina. En este caso, el sustrato primeramente se hidroxila a o-difenol
correspondiente catecol (Fig. 6). La enzima que interviene en esta reaccin es unamonofenolasa o cresolasa.11
Figura 6. El monofenol hidroxila al o-difenol correspondiente (catecol).
La actividad de la cresolasa se ilustra ms abajo para dar la hidroxilacin de la tirosina
a 3-4-dihidroxifenilalanina (DOPA) (Fig. 7). Esta reaccin es importante en el
pardeamiento enzimtico del parnquima de las papas y en biosntesis de la melanina
en los animales.11
Figura 7. Hidroxilacin de la tirosina a 3-4-dihidroxifenilalanina (DOPA).
En los preparados enzimticos obtenidos a partir de tejidos vegetales resulta difcil
separar los dos tipos de tejidos de actividad de la fenolasa. Los primeros
investigadores sobre el tema llegaron a cuestionar la existencia de la actividad de la
cresolasa, y postularon la oxidacin no enzimtica de los monofenoles por las o-
quinonas en la siguiente manera (Fig. 8).
C H2
CH C OO H
NH
2
OH
O
tirosinasa
OH
OH
CH CH
NH2
COOH
DOPA
O H
R
OH
OH
R
O
monofenolasa(cresolasa)
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Figura 8. Oxidacin no enzimtica de los monofenoles por las o-quinonas.
La enzima responsable del pardeamiento enzimtico recibe el nombre de
polifenoloxidasa, fenolasa o tirosinasa, en este ltimo caso especialmente cuando se
hace referencia a animales, ya que en ellos la tirosina es el principal sustrato.
En el campo de los alimentos, el pardeamiento enzimtico puede ser un problema muy
serio en frutas y otros vegetales, y tambin en algunos crustceos, 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.
En algunos casos, como en las pasas y otras frutas secas, la sidra, el t o el cacao, el
pardeamiento enzimtico contribuye al desarrollo de los colores caractersticos de
estos productos, aunque como se ha indicado, en otros alimentos constituyen un
grave problema.
Se ha interpretado de varias formas la funcin que la polifenoloxidasa y el
oscurecimiento enzimtico pueden jugar en la fisiologa vegetal.
Cheftel en 1976 asegura que las reacciones de pardeamiento enzimtico poseen un
papel de proteccin contra microorganismos. En efecto, se considera que los
polmeros coloreados que se forman cuando un tejido se lesiona, pueden constituir
OH
R
+
O
O
R R
OH
OH+
OH
OH
R
O
polifenoloxidasa
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una defensa contra la penetracin de microorganismos, o incluso retrasar su
proliferacin.17, 21
Valero-Ruiz en 1993 considera que la participacin de la polifenoloxidasa en procesosfisiolgicos tan diversos como la biosntesis de ligninas, la esclerotizacin de la
cutcula de artrpodos y la biosntesis de melaninas se debe a la gran variedad de
posibles substratos y la elevada reactividad de las o-quinonas, productos primarios de
reaccin generados por la actividad de esta enzima.17,21
El pardeamiento enzimtico no ocurre en los alimentos de origen animal. No obstante,
los alimentos de origen animal s pueden modificar su color debido a otro
pardeamiento no enzimtico que conlleva tambin alteraciones de la tonalidad en
elaborados de frutas.17, 21
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7. POLIFENOLOXIDASAS
Las polifenoloxidasas son enzimas que catalizan una reaccin que transforma o-
difenoles en o-quinonas. Las o-quinonas son muy reactivas y atacan a una gran
variedad de componentes celulares, favoreciendo la formacin de polmeros negro-
marrn. Estos polmeros son los responsables del oscurecimiento de tejidos vegetales
cuando se daan fsicamente. Esto se observa fcilmente en pltanos o papas, que
tienen altos niveles de polifenoloxidasas.
Cuando la clula se encuentra sana e intacta, las polifenoloxidasas y sus sustratos,
los fenoles, se encuentran en compartimientos separados (cloroplastos y vacuolas,
respectivamente). Sin embargo, cuando la clula se desorganiza al envejecer, o comoresultado de dao fsico o infeccioso, las enzimas y sustratos se juntan y sucede la
reaccin descrita. El oscurecimiento producido por estas enzimas causa grandes
prdidas a la industria agropecuaria. Por esto, el contenido de polifenoloxidasas, y su
nivel de actividad son muy importantes para determinar la calidad de frutos y
vegetales3, 5
7.1 Distribucin y localizacin de la polifenoloxidasa
La polifenoloxidasa es una metaloenzima ampliamente distribuida en la escala
filogentica, encontrndose tanto en organismos procariotas como eucariota. Se trata
de una enzima ampliamente distribuida en el reino vegetal siendo detectadas en algas,
briofitas, pteridofitas, gimnospermas y angiospermas.13, 35
Estudios de polifenoloxidasa localizaban a la enzima en la fraccin soluble de las
clulas o bien fuertemente unida a membranas subcelulares. En realidad la mayora
de las polifenoloxidasas vegetales se encuentran unidas a las membranas,principalmente membranas tilacoidales del cloroplasto.35
Estos polmeros son los responsables del oscurecimiento de tejidos vegetales cuando
se daan fsicamente. La determinacin del peso molecular y la estructura cuaternaria
de la enzima polifenoloxidasa en plantas superiores resulta problemtica debido a la
existencia de mltiples formas que son resultado de fenmenos de asociacin-
disociacin, interconversion e incluso transformacin de formas enzimticas a otras
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durante la maduracin o bien modificaciones sufridas durante los procesos de
extraccin.
Existe por lo tanto, un amplio rango de pesos moleculares encontrados parapolifenoloxidasas de diferentes vegetales que oscila entre 10,000-130,000 Daltons,
siendo 60,000 el valor aproximado de peso molecular ms frecuente.21
Es de destacar el hecho de que la proporcin de fraccin soluble de la polifenoloxidasa
aumenta durante la maduracin del fruto. El nivel de actividad de la polifenoloxidasa
depende del tipo de tejido. Aunque se asume que esta afirmacin es cierta, existe
cierta controversia al respecto ya que en manzana algunos autores han encontrado
que la actividad enzimtica era mayor en la piel que en el mesocarpio y otros estudios
constatan lo contrario.
7.1.1 Estructura y mecanismo cataltico
Las polifenoloxidasas son metaloenzima que contienen un 0.2% de cobre, elemento
que se puede separar por dilisis mediante EDTA. Para que la enzima acte sobre el
sustrato fenlico, el Cu++2 ha de encontrarse reducido a Cu+1, estado en el que la
enzima puede ligar oxgeno. El cobre, situado en el centro activo del enzima, es
esencial para la inactividad de la polifenoloxidasa y su acomplejamiento da lugar a la
inhibicin de la misma.17,21
Existen varios estudios sobre el mecanismo de reaccin de actividades cresolasa y
catecolasa de polifenoloxidasa, pero hasta ahora se mantiene el modelo general de
Lee y Whitaker que han conducido recientemente al desarrollo del modelo mostrado
(Fig. 9). Dicho modelo es capaz de explicar la existencia de las tres formas
enzimticas met, oxi y desoxi y las particularidades de cada una de las dos
actividades de la enzima.
Las tres formas enzimticas participan en el ciclo catecolasa: A) La forma desoxi
une oxigeno, mientras las formas oxi y met unen sendas molculas de o-difenol.
En el ciclo cresolasa (B) solo participan las formas desoxi y oxi, es por esto que
para introducir toda la enzima en el ciclo de cresolasa son necesarias cantidades las
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Bajo la genrica denominacin de polifenoloxidasa, quedan comprendidas dos tipos de
enzimas. Dentro de este grupo de enzimas encontramos a las catecolasas y las
laccasas.Las catecolasas se en encuentran principalmente en la plantas y las laccasas
se encuentran en hongos. Las catecolasas catalizan dos reacciones distintas como semuestran en la figura 10.14
Figura 10. Reaccin de la enzima catecolasa.
Estas dos reacciones enzimticas consumen oxgeno y son conocidas por el apelativo
de actividad monofenolasa (o cresolasa) y actividad o-difenolasa (o catecolasa). La
actividad cresolasa de la enzima es reflejo de un comportamiento de oxigenasa,
mientras que la actividad catecolasa es un claro exponente de la actividad enzimtica
de una oxidasa.Veamos las distintas nomenclaturas asociadas a esta enzima que
ratifican la afirmacin anterior; a saber, la hidroxilacin de monofenoles es propia de
una monofenol monooxigenasa o tirosinasa, monofenolasa o cresolasa y la
oxidacin a quinonas propia de una difenoloxidasa, difenolasa o catecolasa.
14,17,21
Un segundo tipo de enzimas catalogadas tambin bajo el trmino genrico de
polifenoloxidasas son las laccasas, quienes tienen la peculiaridad de oxidar tanto o-
difenoles como p-difenoles a sus correspondientes o-quinonas con un pH ptimo
entre 4 y 7.5 (Fig. 11). Se ha cuestionado que las laccasas estn involucradas en los
procesos de pardeamiento enzimtico ya que estn ausentes en la mayora de los
vegetales, se ha descrito su presencia en melocotones, tomate y championes.17
OH
+ O2
+ H2A
OH
OH+H
2
O + A
Mo n of e nolasa
OH
O H
+ 1/ 2 O2
O
O+ H 2O
Ca t ec o loxidasa
CATECOLASA
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Figura 11. Reaccin de la enzima laccasa.
7.2 Factor pH
Las posibles vas bioqumicas de pardeamiento que comprenden la degradacin de o-
quinonas dependen del factor pH, el fenol implicado, la concentracin relativa de
reactivos y la cantidad de oxgeno disponible.
La actividad de las enzimas penden mucho de la concentracin de iones hidrgeno
del medio; es dependencia puede deberse a cambios en los grados de ionizacin de
los aminocidos del sitio activo de la enzima, del sustrato, o bien del complejo
enzima-sustrato, lo que afecta la afinidad que tiene la enzima por el sustrato.
En algunos casos los sustratos no son ionizables, como por ejemplo los
carbohidratos, por lo que los grupos inicos de la enzima son los nicos afectados por
el pH. Adems, el pH tiene un efecto muy marcado en la estructura conformacional
de los polipctidicos, y esto puede ser otra razn de la alteracin de la actividad de las
enzimas.
El pH en la mayora de los alimentos varia entre 2.5 y 7.0 y en muy pocos casos se
encuentra en estado alcalino.la inhibicin de las reacciones enzimticas y del
crecimiento microbiano en alimentos se puede efectuar por un control del pH del
sistema , de tal manera que al agregar los diferentes aditivos de naturaleza cida se
reducen los daos inducidos por las enzimas; por el contrario, cuando se desea la
+ 1/2 O2+ H2
O
O
O
OH
OH
+ 1 /2 O2
OH
OH
O
O
+ H2O
LACCASA
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accin de alguna enzima en especial y si el alimento lo permite, se acondicionan el
pH y la temperatura para obtener una actividad cataltica mxima.
7.3 Sistemas de sustrato7.3.1. Compuestos fenlicos
La gran diversidad estructural y funcional caracterstica de los compuestos fenlicos y
polifenoles ha dificultado la tarea de definir este extenso conjunto de sustancias
naturales a las que se agrup por el hecho de poseer un anillo aromtico con uno o
ms sustituyentes hidroxilo, como queda reflejado literalmente en su nomenclatura.
Esta definicin, basada en la estructura bioqumica, no se ajusta por varios motivos a
la totalidad de compuestos que tradicionalmente se consideran polifenoles.
En primer lugar, existen compuestos fenlicos que ni siquiera contienen un
anillo aromtico, como el cido shiqumico y el cido qunico, se puede
observar su estructura qumica en la Figura 12.
En segundo lugar, la denominacin de polifenoles no es acertada porque no
todos ellos son derivados polihidroxilo; por ejemplo, el cido glico, el cido
ferlico y el sinpico junto con el ligstrsido son compuestos que tan slo
poseen un grupoOH.17,21
Figura 12. Estructura quimica del cido shiqumico y el cido quinico.
7.3.2. Compuestos fenolicos simples
Bajo esta determinacion designaremos a las sustancias fenolicas que contienen un
solo ciclo bencenico vease en la figura. Los aminocidos fenolicos tirosina ,
OH
OH
HOOH
O H
HO
COOHC OOHHO
c id o qu in ico cido shiquinico
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fenilalanina y triptofano han sido mencionados anteriormente. Estos se encuentran
ampliamente difundidos en los alimentos y tejidos vivos.11,17,21
El patron de C6-C3,fenilpropano, de la fenilalanina y la tirosina puede hallarse enmuchos compuestos fenolicos naturales. El cido cinmico es el constituyente
principal del blsamo de Styrax empleado en medicina .Su aldedo , el aldehdo
cinamlico , existe naturalmete en la canela. Los cidos orto y para hidroxi
cinmicos se conocen bajo el nombre cidos o- y p-cumricos. La lactona estable del
cido o-cumrico, la cumarina y sus steres corbohidratdos , se encuentra
ampliamente distribuidos en los vegetales (Fig. 13) .11
Figura 13. Estructura quimica del cido o-cumrico, la cumarina y sus sterescorbohidratdos.
En presencia de las actividades combinadas de cresolasa y catecolasa, tanto losmonofenoles como los polifenoles pueden servir como materiales de iniciacin para el
pardeamiento enzimtico. Sin embargo, en vista de su concentracin y reactividad,
algunas sustancias fenlicas poseen particular importancia.
As el acido clorognico y sus derivados son los principales sustratos para el
pardeamiento en frutas que se pasaron de punto optimo de maduracin (Fig. 14).11
C H C H C OOH CH CH C O OH
OH
CH C H C OOH
H O
O
O
c ido cin micocido o-c um r ic o
c ido p - c u mric o cum r ina
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Figura 14. Estructura qumica del cido clorognico.
En el t, los sustratos predominantes son las catequinasa pesar de que la estructuraexacta de los pigmentos obscuros finales sigue siendo una interrogante, se han
elucidado las estructuras de algunos de los polmeros intermediarios. Uno de ellos, la
teaflavina, es un dmero oxidado de las catequinas del t, y es de color anaranjado
(Fig. 15).
Figura 15. Estructura qumica de la teaflavina.
La condensacin de carbono a carbono del grupo quinona con un anillo fenlico seria,
el patrn universal de polimerizacin.
La sustancia formadora de pigmentos en las papas es el aminocido tirosina. En los
pltanos, el sustrato principal del pardeamiento tambin es un fenol que contiene
nitrgeno: 3,4dihidroxifeniletilamina.
O
O
O
OH
OH
OH
O H
HO
OH
HO
O H teaflavina
CH CH
OHO
H O CH O
OH
COOH
OH
HO
c id o c lor o gnico
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En los animales, la tirosina es el precursor de la melanina, el pigmento obscuro de la
piel y el cabello (Fig. 16).11
Figura 16. Porcin de la estructura qumica de la melanina.
Las aminas, aminocidos y compuesto similares que contienen nitrgeno reaccionan
con las o-quinonas para dar complejos intensamente coloreados. Esta interaccin se
demuestra muy fcilmente in vitro y puede ser de importancia en la pigmentacinenzimtica de los alimentos.
7.3.3. Compuestos flavonoides
Los compuestos flavonoides constituyen una de las principales clases de metabolitos
secundarios. Los metabolitos secundarios de origen vegetal son compuestos a los que
se ha considerado no esenciales para la supervivencia de la planta entera o ciertas
partes de ella, aunque su biosntesis s es necesaria para la funcin de relacin entreel ser vivo vegetal y el medio ambiente .
Se han distinguido numerosos tipos de polifenoles clasificados por el nmero de
tomos de carbono constitutivos. Los que tienen como esqueleto bsico seis carbonos
(C6) se denominan compuestos fenlicos simples y cuentan con compuestos tan
abundantes como el catecol o la hidroquinona, que han servido como sustratos
enzimticos para estudiar los complejos mecanismos de reaccin en soluciones
modelo.
O
O
NH
HN
O
O
-
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Dentro del grupo de los flavonoides es posible hacer subgrupos basndose en la
naturaleza y nmero de los sustituyentes unidos a cada anillo carbonado como las
flavonas, isoflavonas, flavononas, flavanonoles y flavonoles (Fig. 17).11,17,21
Figura 17. Estructura qumica de flavonas, isoflavonas, flavononas, flavanonoles yflavonoles.
7.3.4. Antocianinas
En ste grupo muy amplio de compuestos fenlicos vegetales, estudiados
originalmente por Richard Willstatter y luego por Karrer y Sin Robert Robinson. Estos
son los pigmentos hidrosolubles rojos, azules, purpura de las flores, frutas y verduras.
Los pigmentos de antocianina modifican su color con los cambios de pH. La cianina (el
3,5 diglucsido de la cianidina), por ejemplo, es roja en solucin cida, morada a pH
neutro y azul en medio alcalino. Se presenta que el cambio de color se halla asociado
a un cambio tal como se aprecia a continuacin (Fig. 18).11
O
OOH
R OO
OOH
RO
OH
O
OOH
ROO
O
RO
OHOH
flavononole sf la vononas
flavonolesflav ona s
O
OOH
R O
isoflavonas
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Figura 18. Cambio estructural de la cianina de acuerdo al rango de pH.
7.3.5. Taninos
Por ltimo mencionar que tambin taninos y ligninas se clasifican como componentes
fenlicos. Las ligninas tienen una estructura (C6-C3)2. Los taninos pueden agruparse
en taninos hidrosolubles o piroglicos, que resultan de la esterificacin de cinco
funciones alcohlicas de glucosa por diversos cidos fenlicos (glico, diglico, elgico
y luteico).
Los taninos vegetales se clasifican en dos grupos; los taninos hidrolizables son
polisteres de azcares con cido glico (galotaninos), o cido elgico (elagitaninos)
(Fig. 19).11
O
OH
OHO-glu
glu-O
HO +
O
O-
O
O-glu
glu-O
HO
catin en medio cido(ro o) anin en medio bsico(azul)
O
OH
O
O-glu
glu-O
HO
H+OH
-
OH- H
+
sin carga en medio neutro (violeta)
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Figura 19. Estructura qumica del cido glico y el cido elgico.
El papel de los polifenoles en la alimentacin engloba aspectos bien diferentes, todos
ellos de importancia capital para la industria agroalimentaria.
Son compuestos con notable repercusin en la calidad sensorial del alimento, a
muchos niveles. Hablando del sabor, los cidos fenlicos proporcionan acidez, las
dihidrochalconas aportan un sabor dulce, ciertas flavonas como la naringina aportan
un sabor amargor, y los taninos son responsables de la astringencia de muchos
productos. Los atributos olorosos del vino, la vainillina o los caractersticos olores de
ahumados o especias se deben tambin a compuestos fenlicos.
El papel de los polifenoles en la percepcin organolptica del alimento se
complementa con su implicacin en la cualidad del color, importantsima en vegetales.
Otra de las funciones caractersticas de los polifenoles surge de sus probadas
propiedades antioxidantes. La eficacia de estos antioxidantes naturales reside en un
mecanismo antiradicales libres.19
Sin duda, las ltimas propiedades atribuidas a los compuestos fenlicos han tenidogran repercusin social por estar relacionadas con la salud pblica.
As se ha descrito que ciertos flavonoides pueden modificar la metabolizacin de
molculas precursoras de tumores o ciertos cidos fenlicos se combinan con agentes
mutgenos interrumpiendo procesos oncolgicos. Ello permitira calificar a los
compuestos fenlicos como agentes anti cancergenos.
OH
OHH O
COOH
O
O
OH
O H
O
O
HO
HO
cido g lico cido elgico
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Por ltimo, tras distintas experiencias in vitro se conoce la implicacin de los
polifenoles en la prevencin de enfermedades cardiovasculares. De manera general,
todos los compuestos capaces de limitar los fenmenos de oxidacin son
potencialmente partcipes en la prevencin de este tipo de patologas.17, 21
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8. EFECTOS DE LA POLIFENOLOXIDASA EN FRUTOS Y VEGETALES FRESCOSCORTADOS
Los frutos y vegetales frescos y cortados, poseen las caractersticas de calidad de los
productos recin cosechados. Un producto fresco cortado de buena calidad presenta
apariencia fresca, textura aceptable, buen sabor y olor, seguridad microbiolgica y vida
til suficiente mente larga que permita incluir al producto dentro de un sistema de
distribucin.
La vida de anaquel de estos productos est limitada por su carcter perecedero. Las
operaciones de pelado y troceado as como la manipulacin del producto procesado
previo al envasado y almacenamiento, influyen significativamente en los distintos
mecanismos de alteracin al provocar cambios fsicos y fisiolgicos. Los principales
sntomas de deterioro incluyen cambios en la textura debido a prdida de agua, en el
color debido al oscurecimiento enzimtico en la superficie de corte, prdida de
nutrimentos y rpido desarrollo microbiano.18
Cuando los frutos y vegetales frescos cortados aparecieron en el mercado la industria
de servicio de alimentos y los restaurantes eran los principales usuarios de los frutos y
vegetales frescos cortados, por reduccin significativa de la mano de obra y el controlde desperdicios. En la actualidad son tambin los consumidores directos quienes
demandan estos productos, debido al agitado ritmo de vida y a la mayor conciencia de
los beneficios para la salud que implica el consumo de productos naturales.
Actualmente la oferta de frutos y vegetales frescos cortados est compuesta
principalmente por hortalizas como lechuga, espinaca, zanahoria, coliflor, brcoli y
cebolla, como productos individuales o en mezclas. Estas constituyen entre el 80-90%
de la oferta total de estos productos con una vida til promedio de 10-14 das.18
Los frutos mientras tanto, representan del 8 al 10%, aunque existe una clara tendencia
al incremento. Los de mayor oferta son pia, ctricos, manzana, durazno, mango,
meln y mezclas de estos.
La Asociacin Internacional de Productores de Alimentos Frescos Cortados (IFPA,
International Fresh-cut Produce Association) estim una produccin de vegetales
frescos cortados equivalente a 12000 millones de dlares en el ao 2000 con un
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crecimiento anual de 10 - 15% en los aos siguientes, los datos ms recientes de IFPA
indicaron que el crecimiento total fue de 7.7% en 2005 y de 4.8% en 2006, siendo los
frutos cortados los de mayor incremento en 2006 con 29.5% respecto a 5.4% de
vegetales en general y 1.9% en ensaladas de vegetales de hoja.17
Ante el incremento de los frutos y vegetales frescos en el mercado es necesario
desarrollar tecnologas tendientes a alargar la vida de anaquel. Asimismo, se requiere
contar con herramientas cuantitativas que permitan generar informacin precisa
acerca de los cambios en la calidad durante el transporte, almacenamiento y
distribucin, con la finalidad de reducir los riesgos sanitarios y las prdidas,
asegurando al consumidor la oferta de productos acorde a sus expectativas.18
8.1 Problemas limitantes de la vida til de frutos y vegetales frescos cortados
Los frutos y vegetales frescos cortados son nutritivos y convenientes pero tambin
altamente perecederos, ya que an en refrigeracin, estos productos se caracterizan
por un metabolismo muy activo, determinante en su prdida de calidad.
Los cambiosfisiolgicos van acompaados de un aumento en la tasa de respiracin y
produccin de etileno, una prdida de sabor, color y vitaminas, acelerndose tambin
los procesos de ablandamiento y oscurecimiento del tejido, con la consecuente
prdida de calidad y reduccin de la vida de anaquel.
En este sentido, los principales problemas limitantes de la vida til de los frutos y
vegetales frescos cortados tanto de tipo sensorial como microbiolgico y nutritivo
estn relacionados con el corte y exposicin del tejido vegetal al oxigeno afectando
distintos atributos del producto.
Cambios en la calidad durante su vida de anaquel. El deterioro de los alimentos, en
general, y de los frutos y vegetales frescos cortados en particular involucra cambios
fisicoqumicos, sensoriales, microbiolgicos y nutricionales.5
En la tabla 1 muestra el problema y el atributo afectado de los frutos y vegetales
frescos cortados.
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Tabla 1. Principales problemas de los frutos y vegetales frescos cortados.
PROBLEMA ATRIBUTO AFECTADO
Incremento en la actividad metablica Sabor , color ,vitaminasIncremento en la actividad de agua Sabor y textura
Incremento en la actividad enzimtica Color y sabor
Ablandamiento de los productos textura
Oxidacin de vitamina c Valor nutricional
Marchitamiento Apariencia
Susceptibilidad al ataque microbiano Sanidad y apariencia
Susceptibilidad a lesiones mecnicas Apariencia y textura
a) Cambios fisicoqumicos: Consisten principalmente en deterioro de la textura
variacin en el contenido de slidos solubles y cidos, as como oscurecimiento
enzimtico. En las frutas y hortalizas el oscurecimiento se debe a la accin de la
enzima polifenoloxidasa, lo mismo ocurre en los vegetales cortados tal y como lo
confirman estudios de Soliva-Fortuny en el 2002 y de Rocha y Morais en el 2003. La
firmeza o textura de los productos vegetales est determinado por la turgencia del
tejido relacionada asociada al contenido de agua as como a la actividad de distintas
enzimas que inducen cambios en los componentes de la pared celular, ambos
aspectos son afectados en el fruto cortado, lo que se manifiesta como ablandamiento
del tejido vegetal.18
En cuanto al contenido de slidos solubles y cidos en los frutos y vegetales frescos
cortados, ste se determina durante el desarrollo en la planta. Sin embargo, el
incremento en azcares simples y la disminucin de cidos orgnicos en el tejido
vegetal involucra reacciones enzimticas favorecidas por el dao fsico, estos cambios
afectan la relacin dulce/cido que determina el sabor del producto y su aceptacin
por parte de los consumidores, los cambios en estas caractersticas se presentan en
los primeros das de almacenamiento y la magnitud del cambio depende del
producto.18
b) Cambios sensoriales:Las caractersticas sensoriales determinan la decisin de
compra de frutos y vegetales frescos cortados por el consumidor. Los cambios
sensoriales son de importancia en los frutos debido a que la aceptacin est dada por
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las caractersticas propias del producto, a diferencia de las hortalizas a las que se
adicionan condimentos o se elaboran mezclas de productos que mejoran las
caractersticas sensoriales.
Los atributos sensoriales estn dados por el aroma, sabor, color y textura. Por lo que
stos, deben examinarse cuidadosamente cuando se determina la vida de anaquel de
los frutos y vegetales frescos cortados.
El color y su uniformidad son dos de las principales caractersticas que determinan la
calidad de un fruto u hortaliza y se utiliza frecuentemente como un ndice de frescura,
palatabilidad y valor nutricio del producto ya que se relaciona con la intensidad del
sabor y la dulzura, siendo el ms importante en la aceptabilidad del producto.18
Gorny en 1998, indic que la determinacin de los atributos sensoriales individuales de
un producto es importante, dado que la combinacin de stos determina su calidad
sensorial general registraron que una buena apariencia no implica la ausencia de
sabores u olores desagradables, esto se ha observado en el caso de duraznos y
nectarinas que mantienen la calidad visual pero un sabor muy pobre cuando se
procesan inmaduros, al igual que en el caso de meln. Al respecto Mercado-Silva y
Aquino-Bolaos 2005 mencionaron que los cambios en el aroma y sabor de frutas y
hortalizas constituyen el tercer motivo en importancia en la aceptacin por parte del
consumidor luego del color y la textura.18
No obstante, pocos estudios se han llevado a cabo en cuanto a la calidad sensorial
que en general presentan los frutos y vegetales frescos cortados en los atributos de
mayor importancia que pueden limitar en un momento dado la aceptacin. Asimismo,
entre los resultados publicados al respecto existen grandes variaciones debido a la
variabilidad propia de la materia prima y al efecto diferencial que los tratamientos y el
empaque tienen sobre los atributos sensoriales.18
c) Cambios nutritivos: La prdida nutricional del producto es importante para
determinar la vida til de frutos y vegetales frescos cortados debido al concepto de ser
frescos y saludables, que se tiene de estos productos. La prdida de nutrimentos,
principalmente cidos orgnicos, vitamina C y carotenos, es consecuencia del
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procesado y se debe a que la estabilidad de estos componentes es afectada por un
gran nmero de factores entre los que sobresalen la temperatura, la luz y el oxgeno.
En algunas frutas tropicales se pierde cerca del 50% de la vitamina C, debido a quelos procesos de pelado y cortado favorecen la oxidacin originando tambin prdidas
de sabor y aroma.
Sin embargo la informacin es escasa en relacin con los mecanismos de degradacin
de los componentes bioactivos en vegetales cortados, as como del efecto de
diferentes condiciones de almacenamiento sobre la prdida del valor nutricio de estos
productos.17
d) Cambios microbiolgicos: La calidad microbiolgica en los frutos y vegetales
frescos cortados que la exposicin de la superficie de corte, favorece la contaminacin
con bacterias, hongos y levaduras. Los microorganismos predominantes en frutos y
vegetales frescos cortados difieren de acuerdo con el tipo de producto, de esta
manera, para asegurar su calidad y seguridad microbiolgica, es necesario llevar a
cabo estudios sistemticos de los cambios microbiolgicos durante el
almacenamiento.
Al respecto, Merchetti (1992) y Howard Hernndez (1996) propusieron que es
necesario un monitoreo especfico de los cambios para asegurar la inocuidad y calidad
microbiolgica de los frutos y vegetales frescos cortados debido a que no existen
evidencias suficientes de correlacin entre los sntomas de pudricin y los parmetros
de pH, cido lctico, cido actico, niveles de CO2, calidad sensorial y carga
microbiana total.
En este sentido, se requiere contar con estudios sobre la cintica del crecimiento y
muerte microbiana, como del efecto que diversos factores como la temperatura, pH y
actividad de agua tienen sobre la cintica de desarrollo microbiano en los productos de
inters.18
8.2 Variedad, regin de crecimiento y estacin
Las compaas de semillas y numerosos procesadores de vegetales mnimamente
procesados son consientes de que una variedad determinada tiene un crecimiento
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ptimo en ciertas regiones, y a menudo, la calidad de estos productos durante la pos-
cosecha es atribuible a las prcticas agronmicas, al clima, a la estacin y a la
madurez.
Las interacciones anteriormente mencionadas, deben estar de acuerdo con engendrar
variedades con rasgos especficos para perfeccionar e incrementar la vida til de los
productos, y este factor debe ser considerado cuando se desarrollan variedades para
la industria de los vegetales.17, 21
Diferentes trabajos han documentado que ciertas variedades contribuyen a la calidad
de estos productos y al mismo tiempo al de su vida til .Sin embargo, no existe un
estudio que abarque todas las variedades deseables.
a) Tamao de la fruta
Normalmente, los procesadores de frutas mimamente procesado utilizan frutas de
tamao muy grande o muy pequeo para aumentar al mximo rendimientos o para
reducir el costo de los ingredientes frescos. Por ejemplo, los procesadores de meln
MP usualmente utilizan piezas muy grandes, ya que estas estn a menudo disponibles
a los precios ms bajos en el mercado y su rendimiento casi siempre es mayor.
Sin embargo, se observ que si en lugar de cortar las peras en rodajas se cortaba en
dos nicos trozos, la fruta con el tamao ms pequeo (122-135 g) pardeaba ms
rpidamente que los trozos procedentes de las frutas ms grandes (152 g). As mismo,
la fruta de menor tamao registr menor cantidad de slidos solubles totales, con lo
que dicho aspecto podra afectar a la calidad sensorial del producto.
Los hallazgos demuestran que, slo en algunos casos, puede evitarse el uso de fruta
entera de menor tamao, que a menudo recibe precios ms bajos en el mercado de
productos.17, 21
b) Daos por fro
La gran mayora de frutas no son susceptibles a daos por fro. Algunas de stas
como la pia, meln, sanda, melocotn, nectarina y mango entre otras, son altamente
sensibles a daos por fro (
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Los daos por fro se manifiestan mediante un aceleramiento de las lesiones
fisiolgicas y un aumento en la incidencia de patologas, donde las alteraciones se
registran principalmente en las zonas exteriores del fruto, como la piel. Para las frutasla temperatura recomendable de almacenamiento es 0C, ya que proporciona una vida
til ptima al mismo tiempo que reduce el crecimiento de microorganismos.
Actualmente no existen estudios relacionados con el impacto en la biosntesis de
aromas y sabores de frutas almacenadas a bajas temperaturas.17, 21
Por ltimo, comentar que la eleccin de una variedad genticamente adecuada y el
conocimiento de las prcticas agronmicas y de post-recoleccin de la materia prima
utilizada para el procesamiento de frutas es crucial para asegurar su calidad. La
composicin de sustratos fenlicos de frutas esta determinada por factores externos e
internos tales como variedad, estado de madurez, almacenamiento, medioambientales
y genticos. Tambin se conoce que existe un incremento significativo en el nivel de
compuestos fenlicos de la planta como respuesta hacia infecciones fitopatgenas.
Con respecto a las practicas agronmicas, se ha demostrado que la aplicacin de
pesticidas y fertilizantes especficos pueden regular el incremento o disminucin de la
concentracin fenlica .El almacenamiento de frutas y verduras rojas a bajas
temperaturas y el tipo de contenedores utilizados durante los tratamientos de post-
recoleccin tambin puede alterar el contenido fenlico y la calidad del fruto, debido a
la potenciacin de ciertas rutas bioqumicas no deseables.17, 21
8.3 Calidad visual de los alimentos
Los alimentos contienen substancias naturales que son responsables de su colorcaracterstico. Los pigmentos propios de vegetales pueden estar constituidos por uno
o varios de los siguientes grupos de compuestos: carotenos, antocianos, clorofilas y
compuestos fenlicos. Las frutas y hortalizas son altamente atractivas y llamativas
debido a la riqueza de pigmentos que stas contienen. La preservacin del color verde
de la clorofila en hortalizas, del rojo al prpura de los antocianos, amarillo, naranja y
rojo de los carotinoides, es de vital importancia para mantener la calidad de frutas y
hortalizas.7
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Los cambios de color en frutas y vegetales pueden tener orgenes diferentes. La
disminucin de la pigmentacin verde hacia colores amarillos, por ejemplo en lechuga
puede ser el resultado de la senescencia, exposicin al calor o a la acidificacin; la
decoloracin o pardeamiento de hongos, de rodajas de manzanas y peras esprovocado a travs de la accin de enzimas como la polifenol oxidasa.
Por otro lado, en hortalizas procesadas como, las zanahorias, es frecuentemente
observar el desarrollo de una capa blanquecina, asociada a la presencia de lignina,
cicatrizante natural de los tejidos, aunque tambin se ha vinculado a la deshidratacin
de las clulas muertas.
El color de las frutas y hortalizas frescas que han sido procesadas se ve alterado por:
Oxidacin de compuestos fenlicos catalizada por la polifenoloxidasa.
Conversin de clorofilas en feofitinas por acidificacin.
Modificacin de antocianos por oxidacin y acidificacin del medio.
El contenido de carotenos totales se afecta por acidificacin y tratamientos
trmicos suaves slo moderadamente.
La importancia del color del producto alimentario comercial es indiscutible, pues en los
puntos de venta se valora el alimento slo por la apariencia. Generalmente es asumido
Que si luce bien, sabe bien. El parmetro de calidad que contribuye a la primera
impresin del producto alimentario es su apariencia visual, determinada por el color y
la forma. Slo en segundo lugar, cuando el alimento se ha evaluado con los ojos y
juzgado seguro para comer, ste se valora a travs de otros sentidos al saborearse,
paladearse y olerse, momento en que otros componentes de la calidad sensorial,
flavor y textura, se convierten en criterios de valoracin. Adems el producto puede ser
rechazado si la impresin visual que nos produce no coincide con el estndar al que
estamos acostumbrados. La cualidad del color acusa especialmente este fenmeno de
rechazo.
Entre las modificaciones indeseables del color sufridas en frutas, el pardeamiento es
una de las alteraciones ms frecuentes. Con algunas excepciones (ciruelas pasas,
dtiles y higos, entre otros), los cambios que se producen como consecuencia del
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9. INHIBICIN DE POLIFENOLOXISADA
9.1 Mtodos de inhibicin
Los diferentes mtodos para inhibir la polifenoloxidasa y mantener la calidad de frutosy vegetales, uno de los ms usadas es la aplicacin de inhibidores qumicos, los
cuales consiguen inactivar los mecanismos no deseados. En principio, la actividad de
esta clase de inhibidores implica una interaccin directa con la enzima o reaccin
preferiblemente con el producto que conduce por reaccin no enzimtica a la
formacin de pigmentos oscuros.
Entre los tipos de inhibidores ms usuales son los: sulfitos, agentes antioxidantes o
reductores, acidulantes y compuestos quelantes
El control natural de la actividad de la polifenoloxidasa se produce fundamentalmente
mediante la compartimentalizacin de los sustratos. La enzima se encuentra en los
plstidos y cloroplastos (en los vegetales superiores), y tambin en el citoplasma
celular, mientras que los compuestos fenlicos que pueden servir de sustratos se
acumulan en vesculas.17, 21
Cuando se rompe la compartimentalizacin por un dao mecnico, como el triturado,
corte o congelacin y descongelacin, la reaccin de pardeamiento se puede producir.
Tambin se produce la inhibicin de la enzima por los productos de la reaccin.
Adems de manteniendo la compartimentalizacin, la reaccin de pardeamiento se
puede frenar actuando sobre diferentes factores:
Evitando el contacto del oxgeno con la superficie de corte.
Bajando la temperatura.
Reduciendo el pH.
Desnaturalizando la enzima.
Los diferentes mtodos desarrollados para controlar, minimizar o inhibir el proceso de
pardeamiento enzimtico para evitar la accin de la enzima polifenoloxidasa suelen
ser preventivos. Se pueden describir de dos maneras diferentes los mltiples mtodos
de inhibicin que se han utilizado o ensayado para limitar el pardeamiento enzimtico
en frutas y vegetales.
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La primera corresponde a la tpica descripcin de procedimientos de inhibicin
enzimtica, que comprende cuatro categoras segn si la prctica inhibitoria acta
sobre la enzima, el sustrato, la disponibilidad de O2 o sobre los productos de lareaccin, bien segn el tipo de control que ejerzan, inhibicin qumica y fsica.
La segunda atiende al modo en que los tecnlogos de alimentos acostumbramos a
ordenar los mtodos de conservacin de los productos alimentarios, esto es,
distinguiendo entre: mtodos fsicos de conservacin como los trmicos, y mtodos
qumicos de conservacin como la adicin de productos qumicos.
El modo de descripcin seguido es este ltimo, ya que suele ser ms prctica si se
considera que, por ejemplo, algunos inhibidores qumicos pueden actuar
simultneamente sobre varios de los componentes de la reaccin y seran de muy
difcil clasificacin.17, 21
9.2 Mtodos fsicos
El creciente inters por parte del consumidor a tratamientos alternativos a la aplicacin
de agentes qumicos, ya que son considerados gran parte de ellos como perjudicialespara el hombre y el medio ambiente ha creado la necesidad de buscar alternativas a
su aplicacin. Entre las innovaciones ms destacadas en este campo, adems de la
aplicacin de calor y la conservacin en refrigeracin, podemos citar la conservacin
bajo una atmsfera variable, controlada y programada y los recubrimientos
comestibles.
La efectividad de mtodos combinadospara la conservacin y extensin de la vida til
de productos mnimamente procesados ha sido evaluada para diferentes tipos dealimentos. La eleccin de un mtodo ptimo de factores combinados es muy difcil
debido a la variedad y complejidad de los cambios bioqumicos y microbiolgicos que
se pretende inhibir o controlar.
Estas tecnologas estn atrayendo un considerable inters en los ltimos aos, ya que
evitan la aplicacin de un slo factor de conservacin en forma severa, con la
consiguiente mejora en la calidad organolptica y nutricional del alimento. Por otra
parte, permiten la formulacin de productos mnimamente procesados, con
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caractersticas similares a las del producto fresco, con menos aditivos y listos para
consumir, satisfaciendo las demandas actuales del consumidor.
Para emplear racionalmente nuevas tecnologas mltiples y optimizar procesos ya
existentes, es necesario conocer el mecanismo de accin de los factores individuales ysus interacciones sobre los microorganismos y enzimas del producto en cuestin.
Aunque los tratamientos trmicos son generalmente eficaces en la inhibicin de
reacciones enzimticas y en la reduccin de los niveles microbianos, stos se usan
ocasionalmente para la estabilizacin de frutas y hortalizas mnimamente procesadas,
debido a sus efectos negativos sobre determinados parmetros de calidad como son
aroma, textura y apariencia fresca.
La aplicacin de tratamientos trmicos convenientes, asociados con impactos
negativos bajos, podra ser de gran inters en el desarrollo de frutas y hortalizas
mnimamente procesadas al extender su vida til.17, 21
9.2.1 El escaldado
Aplicacin de alta temperatura el escaldado o blanqueo es una importante operacin
unitaria en el procesado de frutas y hortalizas, siendo desde hace mucho tiempo una
prctica comn. El objetivo principal del escaldado es la desnaturalizacin de enzimas
responsables del pardeamiento y de la alteracin de aromas, efectos que pueden
llegar a hacer al producto inaceptable comercialmente.
Tambin el escaldado protege a los alimentos frente al deterioro microbiano durante
su almacenamiento, ya que las formas vegetativas de los microorganismos son
destruidas, en general, a temperaturas ms bajas que la mayora de las enzimas.
Algunas de las consecuencias de la aplicacin de la tcnica de escaldado son la
prdida de slidos solubles, la desnaturalizacin de enzimas, la desgasificacin del
tejido, la hidrlisis y solubilizacin de polmeros estructurales como protopectina,
adems de la gelatinizacin del almidn, dando lugar a un aumento considerable del
tamao de los grnulos .
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Por tales motivos, el escaldado puede aplicarse no slo para evitar el pardeamiento
enzimtico, sino tambin, para proporcionar cambios estructurales al producto que
mejoren su calidad textural. El escaldado tiene aplicacin comercial siempre y cuando
no se dae en exceso la calidad del producto. Se utiliza principalmente en productoshortcolas para inactivar enzimas que alteran el color de las superficies cortadas como
son la fenilalanina, la peroxidasa y la polifenoloxidasa.
La operacin de escaldado, se lleva a cabo comnmente mediante la inmersin o
rociado de los productos vegetales en agua caliente, en soluciones calientes o
hirvientes que contienen generalmente cidos, sales o azcares , mediante la
exposicin al vapor o bien por el uso de microondas durante varios segundos o
minutos.
Adems de la aplicacin de calor, el control del pardeamiento enzimtico se logra
frecuentemente a travs del uso combinado de uno o varios tipos agentes
antipardeantes.18, 21 Aun cuando se ha descrito que el pH ptimo para la
polifenoloxidasa oscila entre valores cidos a neutros, en la mayora las frutas y
hortalizas, la actividad ptima de la polifenoloxidasa se ha observado a valores de pH
6.0 a 6.5, mientras que su actividad se ve reducida por debajo de valores de pH 4.5.16
9.2.2 Cambios que provoca el escaldado en el tejido vegetal
La pared celular es el elemento estructural bsico de los tejidos vegetales, y por lo
tanto, juega un papel determinante en el mantenimiento de las caractersticas
texturales en este tipo de alimentos. Por ello, los cambios que se pueden producir en
dicha pared, tendrn una importancia fundamental en el ablandamiento de los tejidos
vegetales.
El calentamiento de los tejidos a temperaturas de 60-70C, provoca la ruptura de las
membranas, la des compartimentacin de los componentes celulares y la degradacin
de las pectinas de la lamina media y de la pared celular, siendo dichos fenmenos
ms acusados en frutas y hortalizas de baja acidez, contribuyendo ms aun a la
prdida de su firmeza.24
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Sin embargo, estos calentamientos moderados confieren a algunos productos
vegetales una textura ms firme. Se cree que esta firmeza inducida por el calor se
debe a daos o lesiones que sufren las membranas celulares y a un aumento de su
permeabilidad.17, 21
9.2.3 Consecuencia de daos en la membrana
la liberacin de calcio y su difusin de la lmina media de la pared celular.
la activacin de la pectin-metilesterasas y la des esterificacin de las pectinas.
el establecimiento de puentes inicos entre el calcio (y/o magnesio) y los
grupos carboxlicos de las pectinas.
Al incrementarse la actividad de la enzima pectin-metilesterasas endgena, se
produce cierta des metilacin de las pectinas, crendose pectinas de bajo grado de
metilacin o bajo metoxilo, que gelifican formando puentes de entrecruzamiento en
presencia de iones calcio, dando lugar a estructuras ms firmes y resistentes. As,
diversas frutas registran mejoras en el mantenimiento de la textura cuando se
escaldan a temperaturas que refuerzan la actividad de la pectin-metilesterasas
endgena o exgena, como por ejemplo manzana, fresas, frambuesas, melocotones, y
cerezas.
El almidn, como componente slido mayoritario de algunas frutas verdes, tambin
juega un papel relevante en los cambios de textura, cuando stas son sometidas a
tratamientos trmicos. Durante el calentamiento tiene lugar la gelatinizacin del
almidn y su retrogradacin y la unin, mediante los iones calcio, de los residuos del
cido urnico de las cadenas de pectinas en las paredes celulares y en la lmina
media.25
9.3 Tratamientos trmicos
El tratamiento trmico es generalmente considerado como el mtodo ms efectivo
para la inactivacin de la polifenoloxidasa y, consecuentemente para la inhibicin del
pardeamiento. Las tcnicas convencionales actuales para prevenir el pardeamiento
incluyen los mtodos de autoclave y escaldado con temperaturas de 75-95C por
tiempos de 1 a 10minutos, dependiendo de los requerimientos de los productos y
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procesos. Estos procesos convencionales estn inherentemente relacionados a
importantes prdidas de peso y calidad nutricional del producto.17, 21
a) Aplicacin de alta temperatura
El tratamiento de inactivacin enzimtica por calor causa la desnaturalizacin de
protenas y ha sido uno de los ms estudiados, ya que con este es posible observar el
comportamiento de la enzima expuesta a distintas temperaturas.
La desnaturalizacin de las enzimas es provocada por numerosos factores,
usualmente es irreversible y se ajusta a una cintica de primer orden. A pesar de la
eficacia del tratamiento trmico, normalmente su utilizacin slo se recomiendacuando se trata de inhibir el pardeamiento en frutas o vegetales que son destinadas a
congelacin y a producciones en conserva debido a los efectos de coccin, causantes
de prdidas de textura y al desarrollo de reacciones de pardeamiento no enzimtico.
Sin embargo, existen algunos trabajos donde se ha estudiado la aplicacin de
tratamientos trmicos de baja intensidad en pera mnimamente procesada mediante la
inmersin en soluciones isotnicas a bajo pH (2.5) o por la exposicin a vapor. En el
primero de estos estudios, se observ que con los tratamientos de inmersin atemperatura de 95C durante 3 min se obtiene una buena estabilidad enzimtica y
microbiolgica durante al almacenamiento del producto, manteniendo una textura
aceptable.
A travs de estudios previos de viabilidad, se puede llegar a determinar las
condiciones adecuadas de procesado trmico que reduzcan al mximo las prdidas de
calidad, con la obtencin de resultados viables, si el grado de sensibilidad del producto
al calor es aceptable. Tambin, se ha utilizado con xito un pretratamiento trmico
(45C durante 2h) aplicado en manzanas antes del corte para disminuir el
pardeamiento enzimtico una vez procesadas en rodajas.17, 21
b) Empleo de bajas temperaturas
Una de las medidas normalmente usadas para controlar la actividad enzimtica de
productos frescos es el uso bajas temperaturas durante el manejo, el procesamiento y
el almacenamiento de frutas y hortalizas. A temperaturas bajas, no slo es reducida o
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inactivada las actividades enzimticas que son responsables del pardeamiento, de
manera que se preserve la calidad del producto, sino que adems las velocidades
metablicas descienden significativamente, ambas disminuciones contribuyen a
incrementar la vida til del producto. Asimismo, durante el procesamiento total defrutas y hortalizas, es decir desde su recoleccin hasta su venta, resulta ineludible el
mantenimiento de bajas temperaturas para moderar o impedir el desarrollo de
microorganismos.17, 21
c) Ondas electromagnticas
El principio bsico del calentamiento mediante microondas es debido a la interaccin
de molculas polares con el componente elctrico del campo electromagntico, lo que
genera calor debido a la friccin producida cuando las molculas intentan orientarse
en el interior del campo oscilante.
El agua y las sales son los principales determinantes de la absorcin de las
microondas en la mayora de los sistemas alimenticios. El efecto de la energa de
microondas en la inactivacin enzimtica ha sido generalmente atribuido a efectos
trmicos, aunque hay alguna evidencia de efectos no trmicos.
Estos ltimos efectos son considerados como controvertidos, ya que la energa
asociada a las microondas es varios rdenes de magnitud menor que la requerida
para romper enlaces covalentes. Sin embargo la energa microondas puede romper
interacciones moleculares como los puentes de hidrgeno entre la protena y
molculas de agua asociadas a su estructura. Sin embargo, son necesarios ms
estudios para determinar si los ndices de inactivacin ms rpidos al usar microondas
son debidos a efectos trmicos o no-trmicos.
El efecto inhibitorio de las radiaciones de microondas sobre la polifenoloxidasa a s ha
sido objeto de varias investigaciones. En el control del pardeamiento de rodajas de
pltano, el tratamiento de inactivacin a 650 W durante 2 minutos mostr grandes
variaciones de eficiencia segn la madurez del producto tratado .Con un tratamiento a
475 W durante 60 segundos se obtuvo una inactivacin del 70% de la polifenoloxidasa
en purs de kiwi y fresa. La disminucin de la actividad polifenol oxidasa en ambos
productos fue casi lineal a la potencia utilizada en el tratamiento.
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No obstante, el color de los productos tratados trmicamente con microondas se
modific como consecuencia de la alteracin que la radiacin provoc sobre las
clorofilas en kiwi y sobre los antocianos en fresa. En el caso de champin, se ha
propuesto un tratamiento combinado con microondas y bao de agua caliente paraconseguir satisfactoriamente la completa inactivacin a tiempos cortos de la
polifenoloxidasa.17, 21
9.4 Aplicacin de tecnologas no trmicas
En un contexto en el que el consumidor demanda productos ms naturales,
mnimamente procesados y exentos de agentes qumicos potencialmente perjudiciales
para l y el medio ambiente, los mtodos no-trmicos tienen su actuacin.7
9.4.1. Reduccin de la disponibilidad de oxigeno
El modo ms satisfactorio de inhibir el pardeamiento enzimtico es eliminando por
completo el oxgeno. Esto puede obtenerse por desoxigenacin a vaco, borboteo de
nitrgeno o apelando a la accin combinada de la glucosa oxidasa y la catalasa. Sin
embargo, es importante considerar que el oxgeno es un requisito de los tejidos vivos.
En el caso de slidos, como las porciones d e frutas y hortalizas, la eliminacin del
oxgeno ms sencilla son por inmersin en soluciones como jarabe, salmueras o agua
para retardar la difusin del oxgeno. Sin embargo, el tejido pardear cuando entre en
contacto nuevamente con el aire. Adems, durante el tiempo el cual en el que el tejido
esta inmerso, el equilibrio osmtico puede producir una prdida de solutos y la
imbibicin de la solucin de inmersin, en algunas ocasiones no deseada.
Otra alternativa seria el env