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Oscurecimiento enzimático
EC 1.10.3.1. Polifenoloxidasa
Monofenolmonoxigenasa
Difenol:O2 oxidoreductasa
OH
OH
OH
+ O2+2H++2e-
difenol
monofenol
CH3
CH3
E-2Cu+
E-2Cu2+
O
HO
O
OH
+ 1/2 O2 -2eo-benzoquinona
catecol
E-2Cu2+
E-2Cu+
Fenolasas se han aislado de cutículas de
camarón, de cangrejo, langosta, de la
glándula de tinta de moluscos y de piel de
peces “goldfish” (dorados)
Enzimas activas en rango de pH de 5 a
8.5,
el PM varía según la fuente: camarón 3040, langosta 64, mejillones 120 y
cefalópodos 125-205 kDa
Las fenolasas de crustáceos pueden
existir latentes como prepolifenoloxidasas
En langosta esta se activa por tripsina
La mancha negra ocurre en langosta
enhielada o congelada
Es suceptible a melanosis por trauma
La mancha azul-negra del cangrejo puede
estar asociada a fenolasas pero también a
oscurecimiento no enzimático
Los cangrejos estresados contienen mas
sustratos de la rx fenolasa
Tirosina (un monofenol) es el sustrato más
abundante para la PPO en crustáceos
La mancha negra en camarón ocurre mas
en hembras
Melanosis en camarón rosa
Escala
0 Ausente
2 ligera en algunos
4 ligera en la mayoria
6 moderado en mayoria
8 Alta en algunos
10 Alta en la mayoria
Funciones fisiológicas
Esclerotización del exoesqueleto
(mudas)
Las quinonas reaccionan con grupos
laterales de las proteínas adyacentes
(endurecimiento)
Proceso de cicatrización
Defensa contra microorganismos
Implicaciones en inmunidad y
reconocimiento
Al reconocer microorganismos actúan las
enzimas que activan los zimógenos de
PPO
Se producen compuestos fenólicos que
actúan defendiendo contra la invasión
Manchas ($$)
Esquema de la activación de PPO por
Microorganismos
Antimicrobianos
Melaninas
Microorganismos
Glucanos,
Glucoproteinas,
Laminarina
Proteasas
?
Productos
polimerizados
PPO
inactiva
PPO
activa
fenolicos
Principal problema de los crustaceos
como producto alimenticio
No tiene
implicaciones
nutricionales
Calidad
Características de PPO de crustáceos
Fuente
c. blanco
PM
Act
(kDa) esp
30
59
Km
(mM)
2.83
pH
opt
7.5
Temp opt
(oC)
45
c. cafe
210
0.26
c. rosa
40
82.8
1.63
8
40
Langosta spiny 97
0.36
9.85
6.5
35
Langosta
21.1
2.13
6.5
30
6
PPO
Sitio activo
Control del oscurecimiento
Procesamiento
Calentamiento
Refrigeración
Congelación
Deshidratación
Irradiación
Alta presión
CO2 supercrítico
Ultrafiltración
Sonicación
Calentamiento
Congelación
Los solutos a altas concentraciones son inhibidores
(Tappel, 1966)
Cambios en pH (Fennema, 1975)
Perturbación de grupos tiol, por:
1) mayor concentración de grupos disulfuro
2) cambios en la conformación
3) oxidación de los grupos sulfidrilos debido a aumento en la concentración de
O2 en el hielo (Fennema, 1975).
Remoción de agua durante la congelación, alteración del
ambiente para la enzima (algo similar a la
deshidratación)
Irradiación
Dosis (kGy)
0.05-0.15
Efectos
Inhibe germinación en tubérculos,
bulbos y raíces de plantas; inhibe
el crecimiento de espárrago y
hongos
0.15-0.75
Desinfestación Insectos
0.25-0.50
Retarda la maduración de frutas
tropicales, papaya, plátano, mango
>1.75
1.00-3.00
>3.00
Control de enfermedades
poscosecha
Acelera maduración; desarrollo de
malos sabores en algunos
productos
Reblandecimiento, madurez
anormal; desórdenes fisiológicos,
mal sabor
Altas presiones
Desnaturalización de la enzima
Rearreglo y/o destrucción de enlaces no
covalentes
Puentes H. interacción hidrofóbica, enlaces
iónicos
Reducción de espacios moleculares
Presiones de más de 5 kbar causan
desnaturalización irreversible de las enzimas
Altas presiones
Fluído supercrítico
Un fluido supercrítico existe en el
estado fluido arriba de su
temperatura y presión crítica
Tiene una densidad similar a la de un
líquido, una tensión superficial cerca
de cero y un rango de difusividad y
viscosidad entre líquido y gas
CO2 supercrítico
El bióxido de carbono tiene una temperatura y presión
críticas baja
Su efectividad en la preservación de alimentos es
debido a que al disolver el agua, el CO2 a alta presión
produce ácido carbónico, que afecta temporalmente el
pH, por lo tanto inactiva enzimas y microorganismos
PPos de langosta de Florida, de camarón café y de papa
han mostrado una reducción relacionada a tiempos de
exposición a tratamientos de 43 oC y CO2 a alta presión
a 58 atm (Chen et al. 1992). Estudios cinéticos muestran
que las ppos de crustáceos fueron más vulnerables a los
tratamientos que las ppos de papa
Sonicación
El uso combinado de calor y ondas ultrasónicas puede contribuir a
la inactivación de enzimas
Cuando se aplica a líquidos, las ondas ultrasónicas promueven la
formación de burbujas
La interfase de burbuja/líquido contínuamente pasa por cambios en
tamaño y forma. Las corrientes acústicas en el líquido causan
esfuerzo que promueve la desnaturalización de las enzimas
La sonicación tambien promueve rx que involucran a los radicales
libres H× y OH× que se forman de la descomposición del agua por
la oscilación de las burbujas (El. piner et al. 1965)
Estos radicales pueden ser atrapados por los residuos de
aminoacidos de las enzimas que participan en la estabilidad de la
estructura, la unión con el sustrato o las funciones catalíticas
(Gebicki and Gebicki, 1993).
Inhibidores
Agentes reductores/antioxidantes
Sulfitos, ac. ascorbico, ac. eritorbico, cys,
Acidulantes
Ac. láctico, citrico, fosfórico
Quelantes
EDTA, fosfatos, maltol, ac. kojico
Agentes complejos
Ciclodextrinas, quitosano
Inhibidores de enzimas
4 hexilresorcinol, sales de haluros, miel, AA y proteinas,
Otros
Enzimas asesinas:actinidina, papaina, bromelina,
Películas comestibles
Sulfitos
SO2: dióxido de azufre
SO32-: sulfito
HSO3-: bisulfito
S
S2O52-: metabisulfito
Sulfitos
Es la práctica más común en la industria
para el control de manchas
Baño en solución al 1.25% de bisulfito
100 ppm residual máximo
Quinonas a difenoles
El sulfito es competidor de la PPO, une S
al sitio activo
Ac Asc GRAS sustituto de sulfitos
Por agentes reductores
Ácido. Kójico
Metabolito de hongos
Aspergillus y Penicillium
Presente en productos
fermentados asiáticos
Act antifúngica y
antibacteriana
Acción quelante del Cu
Dudas de su uso por act
mutagénica
Ciclodextrinas
quitosano
Reduce el oscurecimiento
No se conoce bien su modo de acción
Cargas positivas
Si se usa como película limita la cantidad de
oxígeno disponible
4 hexil resorcinol
Por su semejanza
compite por sustratos
por la PPO
Mancha en camarón (Lambrecht, 1995)