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 Req. NH2 pH ótimo Prod. final Maillard não sim > 7,0 Melanoidina

Caramelização não não 3,0 – 9,0 Caramelo Oxidação vit. C sim não 3,0<pH<5,0 Melanoidina

Fonte: Araújo,2004.

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.

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