hernandez valdez

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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1

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


7/77

2

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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3

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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4

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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5

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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6

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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7

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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8

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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9

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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11

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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12

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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13

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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14

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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15

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


21/77

16

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


22/77

17

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


23/77

18

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


24/77


25/77

20

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


26/77

21

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


27/77

22

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


28/77

23

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


29/77

24

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


30/77

25

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


31/77

26

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


32/77

27

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)


33/77

28

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


34/77

29

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


35/77

30

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


36/77

31

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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32

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


38/77

33

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


39/77

34

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


40/77

35

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

hernandez valdez

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