Pardeamiento Enzimatico

PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO

I. OBJETIVO:

 Observar la influencia de los tejidos vegetales en la reacción de pardeamiento enzimático.

 Determinar el efecto de la temperatura y el pH, en la inhibición del pardeamiento enzimático.

 Determinar el efecto de sustancias químicas, en la reacción de pardeamiento.

II. MARCO TEÓRICO:

ENZIMA: Es una molécula que tiene la función de hacer que las reacciones bioquímicas sean más rápidas, es decir, actúan como catalizadores de dichas reacciones. Así, cada enzima actúa sobre un determinado compuesto (llamado sustrato) para dar como resultado otro compuesto (llamado producto).

Por ejemplo, la enzima catalasa actúa sobre el agua oxigenada (peróxido de hidrógeno, H2O2), para dar como producto agua (H2O) y oxígeno (O2), algo que se aplica por ejemplo para limpiar las lentillas.

El cambio de color en frutas, verduras y tubérculos se observa cuando ellos sufren daño mecánico o fisiológico: cuando se trozan, cortan o golpean. Se debe a la presencia en los tejidos vegetales de enzimas del tipo polifenoloxidasas, cuya proteína contiene cobre, que cataliza la oxidación de compuestos fenólicos a quinonas. Estas prosiguen su oxidación por el oxígeno del aire sobre el tejido en corte reciente, para formar pigmentos obscuros, melanoides, por polimerización.

Reacciones de oscurecimiento enzimático

Se denomina pardeamiento enzimático la transformación, enzimática en sus primeras etapas de compuestos fenólicos en polímeros coloreados, frecuentemente pardos o negros. Las fases de su transformación son los siguientes:

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

Para que se produzca este pardeamiento es necesario, por lo tanto, la presencia de los tres componentes:

• Enzima

• Substrato

• Oxígeno.

Como nada se puede hacer o muy poco con el substrato oxidable, los métodos hoy en uso tienden a inhibir la enzima o a eliminar el oxígeno y algunas veces se combinan ambos métodos.

LA POLIFENOLOXIDASA: EC 1.14.18.1 (a las enzimas se les da una codificación de 4 números) tiene dos actividades enzimáticas, una hidroxilando monofenoles (“cresolasa”) y otra oxidando difenoles a quinonas (“catecolasa”).

Dependiendo de la fuente, la actividad “cresolasa” es mayor o menor, incluso inexistente en algunos casos.

En cambio, todas las enzimas tienen actividad “catecolasa”.

La característica estructural más importante de estas enzimas es la presencia en su centro activo de dos átomos de cobre, unidos cada uno de ellos a tres histidinas, que se han conservado a lo largo de la evolución en todas las enzimas de este tipo, desde las bacterias al hombre. En su entorno se sitúan una serie de aminoácidos hidrofóbicos, con anillos aromáticos, que también son importantes en su actividad, para la unión de los sustratos.

La forma de actuación del enzima, con dos actividades distintas, ha sido un misterio, aclarado en parte hace relativamente pocos años. El enzima cataliza dos reacciones porque en el estado nativo se encuentra en dos formas distintas, la llamada met-tirosinasa, que es activa solamente sobre monofenoles, y la oxi-tirosinasa. Estas formas se interconvierten entre ellas, de forma acoplada al desarrollo de la reacciones que catalizan.

SUBSTRATOS: Los sustratos de la reacción pueden ser monofenoles o difenoles. La tirosina es el sustrato principal de la polifenoloxidasa en los crustáceos, y también se encuentra presente en vegetales como la lechuga o en los champiñones. En los vegetales, el sustrato más extendido es probablemente el ácido clorogénico, en el que el grupo fenólico se encuentra unido a un resto de azúcar, que se encuentra, entre otros, en manzanas, peras, melocotones, ciruelas, uvas, aguacates y patatas. En algunos vegetales se encuentran además DOPA, dopamina, p-cresol, ácido cafeico y otros fenoles.

El tratamiento de los tejidos de manzana y su efecto en reacción de pardeamiento

Control de la reacción de pardeamiento

El control natural de la actividad de la polifenoloxidasa se produce fundamentalmente mediante la compartimentalización de los sustratos. El enzima se encuentra en los plástidos y cloroplastos (en los vegetales superiores), y también en el citoplasma celular, mientras que los compuestos fenólicos que pueden servir de sustratos se acumulan en vesículas. Cuando se rompe la compartimentalización por un daño mecánico, como el triturado, corte o congelación y descongelación, la reacción de pardeamiento se puede producir. También se produce la inhibición del enzima por los productos de la reacción.

Lo que sucede cuando pelamos y cortamos una manzana, cuando se nos cae al suelo o cuando está sobremadurada, es que algunas de sus células resultan dañadas, lo que provoca la salida de parte de su contenido.

Entre este contenido se encuentran unas enzimas que son las protagonistas de hoy: las polifenol-oxidasas, también conocidas como PPOs.

Pues bien, cuando cortamos una manzana, dañando así sus células, hacemos posible que las enzimas polifenol-oxidasas, que estaban encerradas en una estructura de la célula (concretamente en los cloroplastos), se pongan en contacto con el sustrato sobre el cual actúan, que estaba encerrado en otra estructura de la célula (concretamente en las vacuolas).

Representación esquemática de una célula vegetal. En su interior hay varias estructuras, como (1) los cloroplastos donde se encuentra la polifenol-oxidasa y (2) las vacuolas donde se encuentran los polifenoles

La ruptura celular desencadena el comienzo del proceso: las polifenol-oxidasas provocan la oxidación de unos compuestos incoloros llamados polifenoles (el sustrato), para transformarlos en otros llamados quinonas (el producto).

Las quinonas, que son incoloras, pueden reaccionar con ciertas sustancias para dar lugar a otros compuestos coloreados. Finalmente las quinonas se reagrupan, sufren otra oxidación y se transforman en un compuesto de color pardo llamado melanina, que es el responsable de ese color oscuro de la manzana cortada. Por cierto, este compuesto es también el que hace que nuestra piel se ponga morena con el sol.

Los compuestos de la reacción no son tóxicos, pero la preocupación de los tecnólogos es el aspecto, color y presentación de frutas y verduras, que indudablemente tienen gran importancia comercial y culinaria.

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