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Escurecimento em
Alimentos
Rose Maria de O. Mendes
ESCURECIMENTO EM ALIMENTOS :
-Enzimático
-Não Enzimático
Escurecimento Enzimático:
Frutas e vegetais quando amassados,
cortados ou triturados rapidamente se
tornam escuros.
Ex.: cogumelos, batata, pêssego, maçã,
banana, folha de chá, abacate e café .
A reação de escurecimento enzimático em
frutas, vegetais e bebidas é um dos
principais problemas na indústria de
alimentos .
Estima-se que 50 % da perda de frutas
tropicais no mundo é devido ao
escurecimento enzimático.
O escurecimento ocorre quando
substâncias polifenólicas,usualmente
contidas nos vacúolos das plantas, são
oxidadas pela ação da enzima fenolase, a
qual ocorre no citoplasma das células
vegetais.
Tecidos danificados pelo corte ou pela
retirada da casca, pelo ataque de fungos
ou machucados, facilitam o contato enzima
substrato .
A fenolase (conhecida como Polifenol
oxidase – PPO) é uma enzima (mas não a
única ) que catalisa dois tipos diferentes de
reação .
A primeira, de atividade cresolase, resulta
na oxidação de um monofenol para um
orto-difenol .
E a segunda catecolase, ativa a oxidação
do o-difenol para uma o-quinona:
Coultate, 2004.
As o-quinonas são altamente reativas e
polimerizam-se após sua conversão
espontânea para hidroxiquinonas:
Coultate, 2004.
Devido à especificidade de vários
substratos, a enzima PPO é também
denominada tirosinase, polifenolase,
fenolase, catecol oxidase, catecolase e
cresolase.
A enzima ocorre também em animais, e o
substrato é a tirosina, responsável pela cor
da pele (melanina).
Mecanismo da ação enzimática :
A enzima polifenol oxidase possui
Cobre(Cu ++) no centro ativo e funciona
como oxidases de função mista,
catalisando dois diferentes tipos de
reação:
1º- Monoxigenase, que atua na
hidroxilação de monofenóis para
diidrofenois:
Coultate, 2004.
2º- Oxidase, que atua oxidando os
difenois para o-quinonas:
Coultate, 2004.
A formação da quinona é dependente do
oxigênio e da enzima.
Uma vez formada, as reações
subseqüentes ocorrem espontaneamente.
Métodos de controle :
Várias maneiras de inibição da PPO são
conhecidas, no entanto os métodos
utilizados pelas indústrias são poucos.
Isto devido ao aparecimento de flavor
desagradável, toxidez e questões
econômicas.
Três componentes devem estar presentes
para que a reação de escurecimento
enzimático ocorra : enzima, substrato e
oxigênio.
Bloqueando a participação de um destes
na reação (seja por agentes redutores,
temperatura, ou abaixamento do pH) esta
não prosseguirá.
O pH ótimo de atuação da enzima PPO,
na maioria dos casos, encontra-se na
faixa entre 6 e 7, sendo a enzima
inativada em pH 4 ou abaixo deste valor.
Eliminar o oxigênio nem sempre é
possível, a maneira mais prática de
prevenir o escurecimento é a adição de
agentes/substâncias químicas capazes de
bloquear a reação .
Substâncias como ácido ascórbico, sulfito
e tióis previnem o escurecimento pela
redução do o-benzoquinona de volta para
a forma o diidroxifenol :
Araújo,2004.
Ác. ascórbico + Ác. cítrico – são muito
usados na prevenção do escurecimento
oxidativo em sucos, antes da
pasteurização .
Ác. Cítrico – usado no alho amassado.
L-cisteína – banana e abacate.
Sulfitos – utilizados antes da secagem .
Ex.: maçã desidratada
.
Observação:
A quantidade de sulfito necessário para
prevenir o escurecimento enzimático
depende da natureza do substrato
disponível .
Quando somente monofenóis como
tirosina estão presentes, menor
quantidade de sulfito é utilizada . Ex.:
batata.
Quando difenóis estão presentes,
concentrações de sulfitos mais elevadas
são necessárias . Ex.: Abacate
Em alguns produtos, o sulfito atua como
antioxidante, muito embora não seja
utilizado com este propósito. Ex.: em
cerveja inibe o desenvolvimento de sabor
oxidado durante o armazenamento.
Contém propriedades antissépticas e
ajuda na preservação da vitamina C.
A utilização de sulfitos pode resultar em
sabor desagradável, degradação da cor
natural do alimento, destruição da
vitamina B1, corrosão da embalagem(lata)
e é tóxico em níveis elevados.
Aplicação do calor:
A PPO não pertence a classe de enzimas
termoresistentes.
Branqueamento,temperatura elevada/tempo
curto é utilizado (70 – 90 º C).
Pré-tratamentos de frutas e vegetais para
enlatamento, congelamento e desidratação.
Alternativas para substituir o sulfito no
processamento de alimentos:
1 - Eritorbatos (ác. eritórbico e eritorbato
de sódio) – são agentes redutores – são
usados em frutas “in natura”,
processadas, fatiadas, congeladas;
saladas vegetais, sucos de frutas, batatas
e bebidas (cervejas e vinhos).
Ác. eritórbico + ác. cítrico – comumente
utilizados, a adição do ác. cítrico ajuda a
baixar o pH e atua na complexação do
cobre, inibindo a PPO.
2 - Ácidos – aumentam a acidez (ác.
fumárico, ác. cítrico, ác. tartárico, ác.
ascórbico ...)
3 - Agentes complexantes – EDTA,
fosfatos, e ác. cítrico podem complexar
com o cobre, presente no sítio ativo ou
reduzir o nível disponível da enzima.
4 – Antioxidante – ác. Ascórbico é
comumente utilizado na maioria dos
sucos e enlatados de frutas.
5 – Açúcar – previne o escurecimento de
frutas descascadas e fatiadas.
Escurecimento não-enzimático:
A intensidade das reações de
escurecimento não enzimático em
alimentos depende da quantidade e do
tipo de carboidratos presentes e , em
menor extensão, de proteínas e
aminoácidos.
O escurecimento não enzimático é o
resultado da descoloração provocada pela
reação entre a carbonila e os grupos
amina livres, com formação do pigmento
denominado melanoidina.
Estas reações em alimentos estão
associadas com o aquecimento e
armazenamento e podem ser divididas em
três mecanismos :
Mecanismo
Req. O2
Maillard
não
Caramelização
não
Oxidação vit. C
sim
Fonte: Araújo,2004.
Req. NH2
sim
não
não
pH ótimo
> 7,0
3,0 – 9,0
3,0<pH<5,0
Prod. final
Melanoidina
Caramelo
Melanoidina
Em alguns produtos, a reação é
desejável : crosta do pão (destruição de
70 % de lisina), café torrado, chocolate,...
Indesejável: leite e derivados (destruição
da lisina durante o tratamento térmico),
sucos, vegetais, produtos desidratados...
Reação de Maillard:
Reação envolvendo aldeído(açúcar
redutor) e grupos aminas de
aminoácidos, peptídeos e proteínas em
seu estado inicial, seguida de várias
etapas com a formação de pigmento
escuro.
Reação de Formação das Melanoidinas:
Fonte:Araújo,2004.
Além do escurecimento, reduz a
digestibilidade da proteína, inibe a ação
de enzimas digestivas, destrói nutrientes
como aminoácidos essenciais e ácido
ascórbico e interfere no metabolismo de
minerais, mediante a complexação com
metais.
Produz alterações desejáveis da cor e do
flavor em certos alimentos.
O procedimento mais empregado para a
inibição da reação de Maillard é a
aplicação do sulfito, que combina a
habilidade de controle destas reações
com outras de importância
tecnológica(conservante e antioxidante).
Efeito da Temperatura:
A reação ocorre a temperatura elevada,
bem como em temperatura reduzida,
durante o processamento de alimento e
armazenamento.
Efeito de pH:
A intensidade da reação aumenta na faixa
de ph 3 a 8 e atinge a descoloração máx.
na faixa alcalina (pH 9 a 10 ).
Tipos de aminas presentes:
A reatividade dos aminoácidos envolvidos
na reação diferem entre si. A reatividade
do aminoácido básico(lisina) > aminoácido
ácido(glutâmico)>aminoácido neutro(glicina).
Tipos de açúcares presente:
A presença de açúcar redutor é essencial
para a interação da carbonila com grupos
amina livre. Pode ocorrer na presença de
dissacarídeos redutores (maltose e
lactose).
A natureza do açúcar determina a
reatividade:
pentose > hexose> dissacarídeo
Teor de umidade:
A taxa de escurecimento é baixa ou
mesmo zero em valores para atividade de
água elevada ou muito baixa.
O escurecimento é maior em valores
intermediários de aw entre 0,5 e 0,8 .
Reação de Oxidação da vitamina C:
A vitamina C oxida rapidamente em
solução aquosa por processos enzimático
ou não enzimático, especialmente
quando exposta ao ar, calor e luz.
Certas enzimas (peroxidase e ácido
ascórbico oxidase) presentes no alimento
aceleram a oxidação do ácido ascórbico.
Reação de Caramelização:
Os açúcares no estado sólido são
relativamente estáveis ao aquecimento
moderado, mas em temperaturas acima
de 120ºC são pirolisados para diversos
produtos de degradação de alto peso
molecular e escuros, denominados
caramelos.
Reação de caramelização:
Fonte: Araújo,2004.
A composição química do pigmento é
extremamente complexa e pouco
conhecida, muito embora caramelos
obtidos de diferentes açúcares sejam
similares em composição.
A fração de baixo peso molecular
presente na mistura, possui, além do
açúcar que não reagiu , ácido pirúvico,
aldeídos e derivados de furano.
Reações de escurecimento em alimentos:
Leite e derivados – são sensíveis às
reações de escurecimento não
enzimático, em razão do elevado teor de
lactose e da presença de proteínas
termossensíveis,especialmente proteínas
do soro.
Durante o tratamento térmico ocorre a
alteração da cor, além da destruição da
lisina.
Ex.: em leite pasteurizado a perda de
lisina é em torno de 3%, no esterilizado,
de 8 a 12%, desidratado dependendo do
processo ) pode chegar a 30 %.
Café – na torrefação de café, os grãos
são submetidos a condições variáveis de
temperatura.
Vários componentes, como açúcares
redutores e polissacarídeos, são os
precursores da reação.
Em temperaturas amenas, a hidrólise
para monossacarídeos é mais rápida que
sua decomposição e o produto final é
mais claro. Em temperatura mais
elevada, a degradação do açúcar redutor
é mais rápida e o produto final, mais
escuro .
Referências Bibliográficas:
ARAÚJO,J.M.A.Química de Alimentos:teoria e
prática. 3ºed.Viçosa : UFV,2004.
COULTATE,T.P.Alimentos:a química de seus
componentes.3º ed.Porto alegre:Artmed,2004.
RIBEIRO, E.P.SERAVALLI,E.A.Química de
Alimentos.São Paulo:Edgar Blücher:Instituto
Mauá de Tecnologia,2004.
OBRIGADO !