Του Γιώργου Μορφονιού*
Ενζυμική αμαύρωση είναι μια αντίδραση οξείδωσης που λαμβάνει χώρα σε ορισμένα τρόφιμα, κυρίως φρούτα και λαχανικά, με αποτέλεσμα τη μεταβολή του χρώματος της σάρκας τους σε σκούρο. Η ενζυμική αμαύρωση είναι μια αντίδραση που απαιτεί τη δράση ενζύμων και οξείδωσης για να συμβεί.
Είναι η μετατροπή φαινολικών ενώσεων τελικά σε μελανίνες με καταλύτες ένζυμα γνωστά ως οξειδάσες της πολυφαινόλης (πολυφαινολική οξειδάση), τα οποία είναι ενδογενή ένζυμα των φυτικών ιστών. Το αρχικό στάδιο για την κατάληξη σε μελανίνες είναι η οξείδωση φαινολών σε κινόνες από τις πολυφαινολικές οξειδάσες.
Αποτελεί ένα μείζον πρόβλημα στη βιομηχανία τροφίμων, το οποίο πρέπει να ξεπεραστεί προκειμένου να μειωθεί η σπατάλη τροφίμων βελτιώνοντας την ποιότητα και συνεπώς τη διάρκεια ζωής.
Γιατί συμβαίνει?
Τα τρόφιμα αποτελούνται από πολλά διαφορετικά μόρια, συμπεριλαμβανομένων μερικών που ονομάζονται ένζυμα. Τα ένζυμα είναι ειδικές πρωτεΐνες που μπορούν να επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις και να λειτουργήσουν ως βιολογικοί καταλύτες. Μπορούν να προκαλέσουν ωρίμανση και υπερβολική ωρίμανση των καρπών. Προϋποθέσεις για την εμφάνιση ενζυμικής αμαύρωσης είναι να υπάρχουν φαινολικά υποστρώματα, πολυφαινολάσες και οξυγόνο. Τα φρέσκα φρούτα και λαχανικά διατηρούν τα ένζυμα παγιδευμένα στους ιστούς τους. Ωστόσο, όταν ο καρπός τεμαχίζεται ή τραυματίζεται, τα ένζυμα έρχονται σε επαφή με το οξυγόνο του αέρα.
Πως περιορίζεται η ενζυμική αμαύρωση?
1. Μετουσίωση πολυφαινολασών με θέρμανση, π.χ. ζεμάτισμα, θερμική επεξεργασία ή χρήση μικροκυμάτων. Η πολυφαινολική οξειδάση αδρανοποιείται σε υψηλή θερμοκρασία και μικρό χρόνο. Πρακτικά η καταλυτική της δράση καταστρέφεται σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 50 έως 90°C Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται στη κονσερβοποίηση, κατάψυξη ή αφυδάτωση και στη παραγωγή χυμών και πολτών φρούτων. Προϊόντα όπως οι χυμοί και οι πολτοί συχνά επεξεργάζονται θερμικά σε εναλλάκτες θερμότητας (παστερίωση). Ωστόσο, ολόκληρα, και κομμένα φρούτα και λαχανικά, υφίστανται ζεμάτισμα (άμεση επαφή με ατμό ή ζεστό νερό). Η αδρανοποίηση επηρεάζεται από τη συγκέντρωση ενζύμου και το pH. Βασικό μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η απώλεια συστατικών και οργανοληπτικών χαρακτηριστικών που είναι ευαίσθητα στη θερμότητα (βιταμίνες, γεύση, χρώμα κλπ.)
2. Χρήση διοξείδιου του θείου και θειωδών αλάτων για τη δέσμευση των φαινολικών υποστρωμάτων του ενζύμου. Το διοξείδιο του θείου και τα θειώδη άλατα είναι ισχυροί αναστολείς της πολυφαινολάσης. Έχουν αντισηπτική δράση και διασφαλίζουν τη σταθερότητα του ασκορβικού οξέος. Και σε αυτή τη περίπτωση σημαντικό ρόλο παίζει το pH.
3. Χρήση οξέων (και δέσμευση του χαλκού με ασκορβικό οξύ), που ελαττώνουν το pH, δίνει απάντηση στο πως περιορίζεται η ενζυμική αμαύρωση. Το βέλτιστο pH για τις περισσότερες πολυφαινολάσες είναι μεταξύ 4 και 7. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα οξέα είναι το κιτρικό, μηλικό, φωσφορικό και ασκορβικό. Το μηλικό οξύ είναι πιο αποτελεσματικό από το κιτρικό, ενώ το ασκορβικό οξύ πιο αποτελεσματικό όλων και επιπλέον δεν έχει οσμή. Επίσης, η χρήση κιτρικού με ασκορβικό προκαλεί μείωση pH και δέσμευση χαλκού.
4. Τροποποίηση του υποστρώματος (μεθυλίωση). Κομμένα φρούτα και λαχανικά βυθίζονται σε υδατικό διάλυμα με ελαφρώς αλκαλικό pH κάτω υπό αναερόβιες συνθήκες για 3 λεπτά ως 5 ώρες στους 20-40 °C. Τα κομμάτια απομακρύνονται, πλένονται και αποθηκεύονται σε κανονικό για τους ιστούς pH. Βασικό πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι δεν επηρεάζονται το αρχικό σχήμα, η γεύση, το άρωμα και η δομή των προϊόντων.
5. Αποκλεισμό του οξυγόνου. Είναι η τοποθέτηση του προϊόντος σε προστατευτική ατμόσφαιρα αζώτου, σε κενό, σε νερό, σε άλμη, ή η έκθεση του σε ασκορβικό οξύ, σακχαρόζη. Βασικό μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι όταν εκτεθούν και πάλι στο οξύγονο, η αμαύρωση ξεκινά.
Πρόσφατες προσεγγίσεις
Με την ολοένα αυξανόμενη τάση για απουσία χημικών συντηρητικών / προσθέτων στα τρόφιμα, η επεξεργασία υψηλής πίεσης (HPP) είναι ικανή να ξεπεράσει τις συμβατικές προσεγγίσεις διατηρώντας τις θρεπτικές ουσίες των τροφίμων. Επιπλέον, η HPP έχει τη δυνατότητα να διατηρεί τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των φρέσκων τροφίμων. Μέχρι στιγμής, πολτοί, χυμοί και φρέσκα φρούτα επεξεργάζονται ήδη με σύστημα HPP.
Η παστερίωση με χρήση υπερήχων έχει δείξει ικανοποιητικά αποτελέσματα στην αδρανοποίηση ενζύμων που προκαλούν οξείδωση. Μέσω της παστερίωσης με χρήση υπερήχων διασπώνται οι δεσμοί της ενζυμικής πολυπεπτιδικής αλυσίδας, κάτι που οδηγεί σε απώλεια δραστηριότητας των πολυφαινολασών και μάλιστα σε υψηλότερο βαθμό από την παραδοσιακή παστερίωση με θερμότητα. Επιπλέον, λιγότερες οργανοληπτικές αλλοιώσεις συμβαίνουν με αυτήν την προσέγγιση σε σύγκριση με την θερμική επεξεργασία.
Μια άλλη σχετική μέθοδος χρησιμοποιεί παλμικά ηλεκτρικά πεδία για την επεξεργασία ποτών, τα οποία μειώνουν τη δραστηριότητα των πολυφαινολασών. Η τεχνική χρησιμοποιεί υψηλή τάση και χαμηλές θερμοκρασίες για την αδρανοποίηση των ενζύμων. Αν και η χρήση της περιορίζεται σε μικρό αριθμό προϊόντων, η ικανότητά της να διατηρεί τα θρεπτικά συστατικά των τροφίμων και ο εξαιρετικά σύντομος χρόνος επεξεργασίας είναι αδιαμφισβήτητα πλεονεκτήματα αυτής της τεχνικής.
Μια από τις πιο πρόσφατες προσεγγίσεις είναι η χρήση ψυχρού πλάσματος για το πως περιορίζεται η ενζυμική αμαύρωση. Το ψυχρό πλάσμα μπορεί να θεωρηθεί ως μια μορφή ιονισμένου αερίου και είναι μια νέα, μη θερμική τεχνολογία που χρησιμοποιείται για μικροβιακή αδρανοποίηση διατηρώντας παράλληλα την ποιότητα των φρέσκων τροφίμων καθώς και για την απενεργοποίηση ενδογενών ενζύμων που είναι υπεύθυνα για την ενζυμική αμαύρωση, ιδιαίτερα την πολυφαινολοξειδάση και τις υπεροξειδάσες.
Πηγές
1.Βιοχημεία Τροφίμων, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών
3. Enzymatic Browning: Advancements in the Food Industry, Science Meets Food
*Ο Γιώργος Μορφονιός είναι Γεωπόνος – Επιστήμονας Τροφίμων, MSc Συστήματα διαχείρισης ποιότητας & διασφάλισης υγιεινής τροφίμων, senior consultant AG ADVENT AE
Ακολουθήστε το Cibum 
