“UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN”

FACULTAD DE INGENIERÍA AGRARIA, INDUSTRIAS ALIMENTARIAS Y AMBIENTAL

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

CURSO : QUÍMICA DE LOS ALIMENTOS

PRACTICA Nº 06 : PARDEAMIENTO ENZIMATICO

DOCENTE : Ing. Danton Miranda

INTEGRANTES : 1. Romero Quispe Nelson 2. López Reyes Lorena

CICLO : V

2015

HUACHO – PERÚ

I. Objetivos:

Determinar el efecto del calor y pH en las reacciones de pardeamiento enzimático.

Determinar el efecto de la adición de diferentes compuestos en el pardeamiento enzimático.

II. Marco Teórico

En los alimentos las principales reacciones de pardeamiento son:

1. De naturaleza no enzimática: (Rx. de Maillard, caramelización, oxidación del ácido ascórbico)

2. De naturaleza enzimática: Pardeamiento por acción de las polifenoloxidasas.

Se denomina pardeamiento enzimático a la transformación enzimática en sus primeras etapas de compuestos fenólicos en polímeros coloreados, frecuentemente pardos o negros. Es muy común en frutas y vegetales (manzana, plátano, palta, berenjena) que han sufrido daños físicos y/ o exponen su tejido interno al aire y la luz. Tecnológicamente es considerado perjudicial y debe tratar de prevenirse.El pardeamiento enzimático se debe a la presencia de derivados del o-dihidroxifenol, como el catecol, el ácido cafeico, el ácido clorogénico que están difundidos en los vegetales. Estos compuestos se oxidan en presencia de enzimas (fenolasa, polifenolasa, tirosinasa, catecolasa) dando como resultado final pigmentos pardos o melaninas.Existen numerosos métodos para prevenir el pardeamiento enzimático, sin embargo en la práctica solo se utilizan algunos de ellos:

a. Inactivación de la enzima (blanqueo, uso de inhibidores).b. La eliminación o minimización del contacto con el oxígeno.c. La creación de condiciones desfavorables para la actividad enzimática

(descenso de pH, reducción de aw).d. El tratamiento con antioxidantes (ácido ascórbico, dióxido de azufre,

etc.)

El rápido oscurecimiento de muchas frutas y verduras como manzanas, plátanos, aguacates, papas es un problema al que se enfrentan con frecuencia los profesionales en alimentos. A diferencia del pardeamiento no enzimático mencionados anteriormente este tipo de coloración es muy rápida, requiere el contacto del tejido con el oxígeno, es catalizado por enzimas que estas presentes en el tejido del alimento y ocurre solamente en tejidos vegetales. Con frecuencia se considera al pardeamiento no enzimático como un proceso de deterioro perjudicial que debe de prevenirse. Por otra parte, el pardeamiento enzimático es esencial en el desarrollo del color y sabor adecuado en el té y el cacao.

El pardeamiento enzimático no ocurre en los alimentos de origen animal, en los vegetales origina problemas cuando se altera el tejido o se dañan por golpes durante los procesos: pelado, corte, triturado, para la preparación de jugos, congelación y deshidratación.

El pardeamiento enzimático se observa en los vegetales ricos en compuestos fenólicos y también durante la formación de melaninas en los insectos (oscurecimiento de la cutícula) así en los mamíferos (melanomas responsables de la pigmentación de la piel).

Cheftel, J (1998). Se denomina pardeamiento enzimático la transformación enzimática en sus primeras etapas, de compuestos fenólicos en polímeros coloreados, frecuentemente pardos o negros. Las fazes de su transformación son las siguientes:

Entre los sustratos naturales del pardeamiento enzimático tenemos los mono,di, o polifenoles, su reactividad depende de su estructura y de las enzimas que catalizan su oxidación:

Mecanismo general

La etapa inicial del pardeamiento enzimático es la oxidación catalizada por enzimas, denominadas monofenolasas; cuyos sustratos son los derivados del catecol para dar las ortoquininas correspondientes (ver figuras de las fases de trasformación).

El paso, segunda etapa, siguiente implica la polimerización de las o-quinonas para dar sustancias complejas coloreadas se desconoce la estructura exacta de estos compuestos se cree que la polimerización de las o-quinonas se ve predecida por una hidroxilación a las hidroxiquinonas correspondientes:

Estas, y las continuas reacciones de polimerización o condensación conducen a los pigmentos rojos, morados, pardos, negros, son aparentemente no enzimáticos y no requieren la presencia de oxigeno.

Se debe aclarar que la hidroxilación de monofenoles y la oxidación de difenoles son dos acciones enzimáticas distintas y separables; sin embargo, parece que una misma enzima puede catalizar, frecuentemente, ambas reacciones. Enzimas de origen diferente también presentan relaciones de actividad hidroxilante/oxidante diferentes, lo que atribuye a la existencia de isoenzimas y al hecho de que su contenido en Cu+ y Cu++ varía de una a otra forma. La nomenclatura relativa a estas enzimas no es muy precisa: se habla de monofenolasa o de cresolasa, refiriéndose a la primera etapa enzimática y de polifenoloxidasa, de polifenolasa o de catecolasa con relación a la segunda etapa, el nombre sistemático para las enzimas responsables de la acción oxidante es O-difenolo-oxígeno-oxidoreductasa (E.C.1.10.3.1.). Es el oxígeno molecular el que actúa como aceptor de hidrogeno.

No se conoce perfectamente el mecanismo de la oxidación de difenoles. Se propone la siguiente ecuación estequimétrica:

La cinética de la reacción se estudió midiendo la absorbancia de las quinonas. La reacción se inhibe por un exceso de producto final. (Quinona).

Aunque las polifenoloxidasas sólo están presentes en los tejidos vegetales en bajas concentraciones frecuentemente es el contenido en sustrato y no la enzima el que limita la velocidad de pardeamiento. El pH óptimo para el pardeamiento se sitúa entre 5 y 7 y más específicamente entre 6 y 6.5. A pH más bajos su actividad decrece rápidamente y puede medirse por la absorbancia de las quinonas, a la oxidación no enzimática de compuestos cuyo potencial redox es inferior a las de las quinonas. Por lo general, la polifenoloxidasa es relativamente resistente al calor. Según la fuente de que la enzima proceda, se pueden requerir temperaturas hasta de 100ºC durante 2 a 10 minutos para desnaturalizar dicho biocatalizador.La polifenoloxidasa posee acción oxidante e hidrolizante en los siguientes alimentos

III. Materiales y Reactivos

Materiales:

MUESTRAS: Papa 10 Placas Petri Cuchillo Vaso de 250 ml Pisceta Cocina Balanza Vagueta

Reactivos:

Agua destilada Ácido cítrico al 1% Ácido cítrico al 0,5% Ácido cítrico al 0,1%

IV. Procedimiento

1.- Tratamiento de los tejidos de manzana y papa y su efecto en la reacción de pardeamiento

Parte A- Utilizar la cuarta parte de una papa y cortarlas en 2 trozos.- Picar uno de los trozos en cuadritos y colocarlo en una placa petri, junto al

trozo entero.- Comparar el pardeamiento que se produce en las dos muestras. En los

resultados reporte cual pardea más rápidamente

Parte B- La otra cuarta parte de la papa dividirla en dos: una parte dividirla mediante

rotura y a otra usando cuchillo.- Colocar sobre placa petri y observar el color desarrollado.- En los resultados reporte cual pardea más rápidamente.

2.- Efecto del calor en la reacción

Parte B

En un vaso de precipitados de 250 ml con agua hirviendo, colocar al mismo tiempo, 4 trozos de papa.

Sacar los trozos después de 30, 60, 90 y 120 segundos y colocarlos sobre placa petri.

Observar cual es el menor tiempo necesario para inhibir el pardeamiento enzimático de la muestra.

Anotar sus observaciones.

4.- Efecto del pH

Utilizar cinco placas petri (A, B, C, D) y colocar en cada uno de ellos las siguientes soluciones:

Placa A: Ácido cítrico al 1%Placa B: Ácido cítrico al 0,5%Placa C: Ácido cítrico al 0,1%Placa D: Agua

Cortar 4 rodajas delgadas de papa y colocar una en cada placa de tal forma que queden totalmente sumergidas. Dejar reposar durante 30 minutos y comparar el

pardeamiento que haya tenido lugar. Anotar sus observaciones y reportar

en sus resultados.

V. Resultados

1. Registro de datos (para cada una de las muestras trabajadas):

a. Muestra ensayada Papa Blanca

b. Nombre científico Solanum tuberosum L

2. Reporte el resultado de sus observaciones en las siguientes tablas:

1.- Tratamiento de los tejidos de papa y su efecto en la reacción de pardeamiento

2.-Efecto del calor en la reacción

Parte B

30 segundos 60 segundos 90 segundos 120 segundosPAPA No hay

pardeamientoNo hay pardeamiento

No hay pardeamiento

No hay pardeamiento

4.- Efecto del pH

ACIDO CÍTRICO1%

ACIDO CÍTRICO 0,5%

ACIDO CÍTRICO 0,1% AGUA

PAPA No hay pardeamiento

No hay pardeamiento

No hay pardeamiento

No hay pardeamiento

VI. Discusión

1. ¿Qué criterios emplearía para la selección de un tratamiento para inhibir el pardeamiento enzimático?

El tratamiento que emplearíamos seria por temperatura, ya que a ciertas temperaturas sea temperaturas bajas o temperaturas altas se inhiben las enzimas y no se da pardeamiento.

2. Según Normas o referencias bibliográficas consultadas indique cuales son los valores máximos permisibles de estos aditivos empleados en la industria alimentaria.

EN TROZO EN CUADRITOS

CORTE POR ROTURA

CORTE CON CUCHILLO

Papa Menor velocidad de pardeamiento

Mayor velocidad de pardeamiento

Mayor velocidad de pardeamiento

Menor velocidad de pardeamiento

VII. Conclusiones

El pH sí afecta la actividad enzimática ya que después de aplicar Acido Cítrico en diferentes concentraciones hubo una disminución de velocidad en las reacciones.

Con la realización de este experimento pude observar claramente la enzima de catalasa en la papa y cómo influyen los distintos factores como la temperatura o el pH, y también las reacciones que ocurren con el ácido cítrico. Las enzimas son biocatalizadores que sirven para acelerar los procesos, son sustancias de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas siempre que sea termodinámicamente posible. La importancia de una enzima es que aceleran las reacciones, en los vegetales las enzimas constituyen el principal catalizador de las reacciones indeseables del pardea miento de tipo enzimático lo cual hace que las frutas o vegetales maduren mucho más rápido.

VIII. Bibliografía

Cheftel, Jean (1998). Introducción a la bioquímica y tecnología de alimentos. Vol. I. Zaragoza: Acribia.

http://es.slideshare.net/cepox/power-pointzfds http://www.buenastareas.com/ensayos/Laboratorio-De-Pardeamiento-

Enzimatico/2444074.html

IX. Anexos

Cuestionario

1. ¿Cuáles son las enzimas presentes en cada una de las muestras empleadas en la práctica? Haga un listado de las enzimas naturales que pueden encontrarse en los alimentos.

La enzima presente en la papa es la CATALASA.

2. Explique la influencia de la temperatura y el pH en el pardeamiento enzimático.

Disminuir la temperatura:

A temperaturas bajas, llegando a la congelación, frenan la acción de la polifenol oxidasa.Ej: Poner una fruta dentro del refrigerador.Aumentar la temperatura:En los casos en que no se dañe el alimento, existe la posibilidad de aumentar la temperatura para desnaturalizar la polifenol oxidasa. Mediante una aplicación de vapor.

Reducir el PH:La enzima fenol oxidasa tiene un PH optimo en torno 5-6. A partir de ese punto se retarda el proceso llegando como consecuencia a la desnaturalización de la enzima.Ej: Comparar una manzana simple y otra manzana recubierta en vinagre (acido acético).

3. ¿Cuáles son los métodos utilizados en la industria alimentaria en la prevención del pardeamiento enzimático?

La prevencio del contacto con el oxigeno se hace utilizando SALMUERA y jarabes que limitan la entrada del oxigeno en los tejidos vegetales. Las frutas y hortalizas después de los tratamientos térmicos de pelado y cortado se sumergen en las soluciones de azúcar o sal.La inmersión de las hortalizas en agua o solución de cloruro de sodio y de las frutas en jarabe, después de pelarlas y rebanarlas, contribuyen a limitar el oxigeno y evitar su acceso al producto. Tal parece que el cloruro de sodio tiene algún efecto especifico adicional sobre la acción del oxigeno, puede orientarse también a su eliminación mediante vacio o incorporación de gases inactivos como el nitrógeno en la atmosfera en contacto con el producto, dentro de las latas y los empaques.La inmersión de frutas, después del pelado y corte, en agua ligeramente salada o en solución de sacarosa o glucosa, limita la entrada de oxigeno hasta el tejido vegetal y su absorción por este ultimo. A los almibares se les añade frecuentemente acido ascórbico. La penetración de azúcar en los tejidos los fortalece, debido al aumento de presión osmótica por lo general, las frutas destinadas a la congelación se reciben de jarabes, se emplea una parte de jarabe al 30-50% de sacarosa, para 3-7 partes de fruta, el azúcar actua como crioprotector y mejorar la retención del aroma.

4. La industria de alimentos emplea diferentes enzimas comerciales en el procesamiento de alimentos. Señale cuales son las ventajas de su uso.

Las enzimas y los alimentos

Las enzimas se encuentran en todos los seres vivos y son piezas esenciales en su funcionamiento. Desde el punto de vista bioquímico son proteínas que actúan como aceleradores de las reacciones químicas, de síntesis y degradación de compuestos. Una de las características más sobresalientes de las enzimas es su elevada especificidad. Esto quiere decir que cada tipo de enzima se une a un único tipo de sustancia, el sustrato, sobre el que actúa. Las enzimas tienen muchas aplicaciones en diversos tipos de industrias, entre las que se destaca la alimenticia. En algunos casos, como la obtención de yogur, o la producción de cerveza o de vino, el proceso de fermentación se debe a las enzimas presentes en los microorganismos que intervienen en el proceso de producción. Sin embargo, otros procesos de producción de alimentos, pueden realizarse mediante la acción de las enzimas aisladas, sin incluir a los microorganismos que las producen.

Desde hace unas décadas se dispone de enzimas relativamente puras extraídas industrialmente de bacterias y hongos, y algunas de ellas de las plantas y los animales y con una gran variedad de actividades para ser utilizadas en la elaboración de alimentos. Actualmente, la ingeniería genética contribuye a la biosíntesis de enzimas recombinantes de gran pureza, que aportan mayor calidad al producto final, y optimizan los procesos de producción de alimentos. Los progresos que se están realizando actualmente en este área permiten augurar el desarrollo cada vez mayor del uso de enzimas en la industria alimenticia.

Algunos alimentos en los que se emplean enzimasGaseosas, conservas de frutas, repostería. Estos alimentos se endulzan con jarabes de glucosa y fructosa que antiguamente se obtenían por la ruptura del almidón de maíz al tratarlo con ácido. Actualmente esta práctica ha sido casi totalmente desplazada por la acción enzimática, que permite obtener un jarabe de glucosa de mayor calidad y a menor costo. Los enzimas utilizados son las alfa-amilasas y las amiloglucosidasas. La glucosa obtenida puede transformarse luego en fructosa, otro azúcar más dulce, utilizando la enzima glucosa-isomerasa.

Leche y derivados. Como se ha mencionado en ediciones anteriores de El Cuaderno, el cuajo del estómago de los rumiantes es un componente esencial en la elaboración de quesos ya que contiene dos enzimas digestivas (quimosina y pepsina), que aceleran la coagulación de la caseína, una de las proteínas de la leche. Otra enzima utilizada es la lactasa cuya función es degradar la lactosa, un azúcar compuesto por unidades de glucosa y de galactosa. Muchas personas sufren de trastornos intestinales al consumir leche ya que carecen de la lactasa y, en consecuencia, no pueden digerirla adecuadamente. Para superar esta dificultad, desde hace unos años se comercializa leche a la que se le ha añadido la enzima lactasa que degrada la lactosa. También es utilizada en la fabricación de dulce de leche, leche concentrada y helados al impedir que cristalice la lactosa durante el proceso.

Pan. En la industria panadera se utiliza la lipoxidasa, una enzima que actúa como blanqueador de la harina y contribuye a formar una masa más blanda, mejorando su comportamiento en el amasado. Generalmente se la añade como harina de soja o de otras leguminosas, que la contienen en abundancia.También se utilizada la amilasa que degrada el almidón a azúcares más sencillos que pueden ser utilizados por las levadura en la fabricación del pan. También se emplean proteasas para romper la estructura del gluten y mejorar la plasticidad de la masa, principalmente en la fabricación de bizcochos.

Cerveza. Al igual que en la fabricación del pan el uso de amilasas que degradan el almidón, presentes en la malta, es fundamental en la fabricación de la cerveza. También se emplea la enzima papaína para fragmentar las proteínas presentes en la cerveza y evitar que ésta se enturbie durante el almacenamiento o la refrigeración.

Vinos. Uno de los problemas que se pueden presentar en la fabricación de vinos es la presencia del hongo Botrytis cinerea que produce beta-glucanos, un polímero de glucosa que pasa al vino y entorpece su clarificación y filtrado. Este problema se soluciona añadiendo enzimas con actividad beta-glucanasa que lo degradan. También se utilizan enzimas para mejorar el aroma, las cuales liberan los terpenos de la uva, dándole un mejor bouquet al vino.

Jugos concentrados. A veces la pulpa de las frutas y restos de semillas hacen que los jugos concentrados sean turbios y demasiado viscosos, lo que ocasiona problemas en la extracción y la concentración. Este efecto se debe a la presencia de pectinas, que pueden degradarse por la acción de enzimas pectinasas presentes en el propio jugo o bien obtenidas y añadidas de fuentes externas.

Enzimas en la industria alimenticiaLa siguiente tabla resume algunos ejemplos de enzimas que se emplean en diferentes procesos de la industria alimenticia: