O escurecimento enzimático ocorre em diversos alimentos, em especial frutas e hortaliças. Nas frutas e hortaliças, por exemplo, a cor é um dos fatores que determinam sua qualidade. Quando existe uma descompensação em algumas das etapas do processamento destes alimentos, podem surgir problemas naturais, causadas por ação de enzimas. Por outro lado, o escurecimento não enzimático ocorre através de reações que envolvem açucares ou compostos relacionados, resultando em uma descoloração provocada por carbonilas que formaram pigmentos denominados de melanoidinas.

Porque ocorre o escurecimento Enzimático em alimentos como a batata e maçã?

Como vimos, o escurecimento enzimático é um fenômeno que ocorre normalmente em frutas, como maçãs e bananas, além de vegetais, como as batatas. Essa reação ocorre quando o tecido de um vegetal, por exemplo, é danificado.

Ou seja, quando um alimento é cortado, amassado ou descascado, seja durante o processamento ou não, esse tecido que foi danificado fica exposto ao ar (oxigênio) que, em contato com enzimas presentes nessas frutas e vegetais, provoca uma reação de oxirredução que escurecem os alimentos, denominadas como melaninas marrons.

Enzima Polifenoloxidade: responsável pelas manchas escuras nos alimentos

As manchas escuras formadas nos alimentos, conhecidas por melaninas marrons, são provocadas por enzimas encontradas naturalmente em grande concentração em vegetais como a batata e frutas como a banana e maçã. As enzimas responsáveis pelo escurecimento enzimático são conhecidas como polifenol oxidade (PPO), que catalisam a oxidação de compostos fenólicos, produzindo pigmentos escuros nos frutos e vegetais.

Reação de escurecimento enzimático

Estas pertencem a um grupo especifico de enzimas, que englobam a tirosinase, a polifenolase, a catecol oxidase, além da catecolase e outras mais. Quando ocorre a oxidação enzimática de compostos fenólicos, causados pela polifenol oxidase, temos como produto inicial desta reação de oxidação, um composto conhecido como quinoa. A quinoa é responsável pela formação de pigmentos escuros após ser condensada, formando assim, as melaninas marrons.

Grupos de enzimas caracterizadas por um cobre

Como visto anteriormente, existe um grupo de enzimas caracterizadas por um cobre como grupo prostético, que englobam um número de fenolases. Dentro deste grupo de fenolases, podemos citar algumas de papel mais importante;

Tirosinase: também é conhecida por monofenol monoxigenase. Ela é uma enzima composta principalmente por cobre, que catalisa a oxidação de fenóis, no caso a tirosina, por exemplo. Após, sofre a hidroxilação, e a tirosina é então oxidada à 3,4-dihidroxifenil-alanina.

Catecolase: É uma polifenoloxidase que catalisa a oxidação do catecol em outros compostos iguais.

Lacase: A lacase possui como característica a capacidade de
oxidar p-difenóis. É uma polifenoloxidase que catalisa a oxidação do lacol, que forma uma substancia escura quando oxidada. Está presente em muitas plantas, fungos e micro-organismos, sendo obtida principalmente em fungos causadores da podridão branca.

Ácido ascórbico oxidase: É uma enzima que catalisa a oxidação do ácido ascórbico – vitamina C, à ácido dehidroascorbico.

Casos em que o escurecimento enzimático nos alimentos é favorável

Porém, em alguns casos a reação de escurecimento enzimático é desejável e necessária em alguns alimentos. Podemos citar como exemplo, a produção do café, da cacau, na ameixa seca e no chá preto, onde é de grande importância que exista a formação de pigmentos escuros.

Na produção do chá preto, por exemplo, essa alteração de cor causada pelos polifenóis das folhas de Camellia sinensis durante seu processamento, são importantes para o desenvolvimento de sua cor característica e para redução do sabor amargo.

Como evitar o escurecimento enzimático em vegetais e frutas?

Quando queremos minimizar o impacto e as perdas causadas pelo escurecimento enzimatico, devemos inativar e enzima polifenol oxidase. Das técnicas já estudas, o tratamento com calor e a adição de agentes antiescurecimento ou redutores são utilizados com frequência. As técnicas para o controle do escurecimento enzimático mais usadas são as seguintes.

Remoção do oxigênio

Um dos métodos para evitar o escurecimento enzimáticos consiste em realizar a imersão do produto descascado na água antes do seu cozimento. Esse método simples, limita o acesso do oxigênio no alimento cortado. Podemos citar como exemplo, a produção de batatas fritas.

Inibição do escurecimento enzimático pela técnica de branqueamento

técnica de branqueamento tem como objetivos principais inativar as enzimas responsáveis pelo escurecimento enzimático, manter a consistência do produto firme, eliminar o do oxigênio presente nos interstícios celulares e promover a desinfecção parcial de frutas e hortaliças destinadas ao congelamento.

O branqueamento nos alimentos consiste na imersão do alimento em água fervente, ocorrendo o cozimento por um curto período, e em seguida esfriados imediatamente em um recipiente com água gelada.

Uso de substâncias redutoras

Substâncias redutoras, como, por exemplo, o ácido ascórbico, sulfitos e tiois, previnem o escurecimento, com a redução do O-benzoquinona a forma de o-diidroxifenol. por outro lado, o sulfito, além de atuar como agente redutor, interage com a quinona, formando sulfoquinona.

Além disso, o ácido ascórbico, com ou sem combinação com ácido cítrico, também previne o escurecimento enzimático em alimentos. Pode ser empregada também a utilização de baixas temperaturas, ou seja, refrigeração e congelamento. Mas este modo apenas diminui a velocidade da ação enzimática, não conseguindo paralisa-la totalmente.

Inibição por agentes quelantes

Por fim, devido a um átomo de cobre presente no centro ativo da PPO, pode ser empregada a adição de agentes quelantes, como o ácido sórbico, (EDTA) e ácido málico, que causam a inativação da enzima. Além disso, alguns desses agentes ainda possuem ação redutora de pH.

E o escurecimento não enzimático, como ocorre?

Já o escurecimento não enzimático, ocorre através do aquecimento e ao armazenamento em que o alimento é submetido, podendo ser divido em três mecanismos: Reação de MaillardCaramelização e Oxidação da Vitamina C.

As melonaoidinas formadas após o escurecimento não enzimático, provocam perdas significativas na aparência dos alimentos, sabor e aroma, por exemplo. Além disso, há formação de alguns tipos de aminoácidos como, por exemplo, a lisina, arginina, histidina e triptofano.

Reação de Maillard: vantagens e desvantagens

Para ocorrer a reação de Maillard é necessário a presença de aldeídos e grupos de aminoácidos, provocando o aparecimento de pigmentos escuros nos alimentos. Assim como, a reação se torna mais rápida se influenciada por alguns fatores como a temperatura elevada, o pH alcalino entre 9 a 10, teor de umidade alto e a presença de determinados  tipos de aminas (a lisina é a amina mais reativa para o processo) e açucares (pentoses são mais redutoras). Por fim, se desejar realizar a inibição da reação de Maillard, pode ser aplicado ao processo da reação o uso de dióxido de enxofre.

Reação de carbonilamina

Em primeiro lugar, o ínicio da reação de Maillard envolve a condensação entre grupos de aminoácidos ou proteínas e grupos carbonilas de açúcares redutores. O produto inicial é um composto de adição que forma uma base seguida por ciclização para a correspondente glicosilamina N-substituída.

Reação de caramelização

Por outro lado, essa é a reação mais comum envolvendo a degradação de açucares sem a presença de aminoácidos ou proteínas, sendo muito utilizada no preparo de caldas para pudins. Ao ser aquecida, por exemplo, a sacarose torna-se amarela e depois marrom claro,  perdendo água e se transformando em anidridos de glicose e anidridos de frutose ou glicosonas e levulosanas. Um exemplo para este tipo de reação não enzimática, é o processo para obtenção do açúcar invertido.

Por outro lado, os anidridos formados na reação se combinam com a água e produzem ácidos derivados que hidrolisam a sacarose e produzem glicose e frutose. Chegando ao termino das reações, há uma predominância de ácido acético e o fórmico, de aldeídos, carbonilas e de grupos enólicos. Estes compostos são responsáveis pelo aroma e pela cor do caramelo, que também formaram a melanoidina. Mas, a reação se deve manter no máximo a temperatura de 200°C,  se o aquecimento continuar, haverá a carbonização ou queima.

Oxidação de ácido ascórbico (Vitamina C) presente no escurecimento não enzimático

Este tipo de escurecimento não enzimático ocorre principalmente em alimentos que sejam compostos por ácido ascórbico e devem ser suficientemente ácidos, na faixa de pH 2,0 a 3,5. Após serem submetidos a oxidação, ele é transformado a dehidroascórbico e recebe 2 H+ no meio ácido passando a 2 ceto, 3 ceto, hexurônico com dois grupamentos carbonilas para reagir, chegando ao final da reação como furfural.

Referências

– VASCONCELOS, Margarida A. da Silva. Produção Alimentícia – Escurecimento não enzimático.
–  Oetterer,  Marília.  Quimica dos alimentos
– Araújo, Julio Maria. Química dos Alimentos
– Produtos da reação de Maillard em alimentos. SCIELO.
 Reação de Maillard – UFRGS
– ARAÚJO, J. M. A. Química de alimentos. 3. Ed.
– Produção AlimentíciaQuímica dos Alimentos. Filho, Artur Bibiano de Melo .
– N.A. Michael Eskin. Bioquímica de alimentos. 3. Ed.
– BARUFFALDI, H.D.; GROSCH,W. Quimica de los alimentos.
– Bioquimica.org <http://bioquimica.org.br/revista/ojs/index.php/REB/article/view/275/0>
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– UNESP <https://www2.fcfar.unesp.br/Home/Pos-graduacao/AlimentoseNutricao/IzabellaChavesME.pdf>

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