I. INTRODUCCION:

El consumo de hortalizas y frutas tiene importantes beneficios para la salud, por ser fuentes naturales de minerales, vitaminas, fibra alimentaria y agua; además de tener un aporte calórico significativamente menor al de otros alimentos. Sin embargo en nuestro país el consumo de vegetales se corresponde a la mitad de lo recomendado por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y por la Organización Mundial de la Salud (OMS), 400 g de frutas y hortalizas por día por persona, siendo la razón de esto principalmente el tiempo de elaboración prolongado que requieren estos alimentos para su preparación y cocción. Como solución a este inconveniente se presentan los vegetales mínimamente procesados (VMP), cuya definición, descripción y criterios microbiológicos fue aprobada para ser incorporada al Código Alimentario Argentino (CAA) a través de la inclusión de los Artículos 925 tris y 925 quater en el Capítulo XI Alimentos Vegetales de dicho Código.

Estos productos presentan características organolépticas y nutricionales similares a las frutas y hortalizas frescas y la ventaja de ser fáciles de utilizar por el consumidor. Su mínimo procesamiento consiste en operaciones de clasificación, lavado, pelado, reducción de tamaño, etc., por lo cual se comercializan como productos para consumo directo o para preparaciones culinarias rápidas.

Es fundamental garantizar, además de su inocuidad, sus características organolépticas y nutricionales. Por esto es necesario definir un proceso en el cual se controlen y minimicen todos aquellos factores que afectan o provocan cambios negativos sobre la estructura, propiedades sensoriales, nutricionales y microbiológicas de los vegetales. Cabe recordar que los VMP son tejidos vivos, es decir que presentan un metabolismo activo, por lo cual es esencial el cuidado durante la manipulación en todas las etapas del procesamiento. Debido a que los cambios que causan la alteración del producto durante las distintas etapas del proceso (recolección, manipulación, acondicionamiento, elaboración), varían según las especies vegetales.

Al respecto son imprescindibles los aportes de áreas específicas cómo agronomía, bioquímica, biotecnología, ingeniería de alimentos y el trabajo multidisciplinario que pueda llevarse a cabo entre todas ellas.

II. MARCO TEÓRICO :

II.1Enzima:

Las enzimas son catalizadores muy potentes y eficaces, químicamente son proteínas, como catalizadores, los enzimas actúan en pequeña cantidad y se recuperan indefinidamente. No llevan a cabo reacciones que sean energéticamente desfavorables, no modifican el sentido de los equilibrios químicos, sino que aceleran su consecución. 

II.2Enzimas utilizadas en la industria alimentaria:

Los enzimas catalizan tanto la formación como la rotura de enlaces químicos. Pero su explotación comercial ha sacado más partido a la segunda clase de catálisis: la descomposición de macromoléculas (polisacáridos o proteínas, sobre todo). Las principales enzimas utilizadas en la industria alimentaria son:

a. Las Proteasas, enzimas que degradan las proteínas mediante la hidrólisis de los enlaces peptídicos dando como resultado cadenas más cortas (péptidos) o aminoácidos libres, son utilizados en varios tipos de industria, como en cervecería, ablandamiento de carnes, fabricación de detergentes, tratamiento de cuero y fabricación de quesos.

b. Las Amilasas son una familia de enzimas que rompen el almidón (polisacárido), primero en cadenas cortas y luego en glucosa libre. Las amilasas son utilizadas en cervecería, en panificación e industria textil.Otro proceso industrial en que participan estos tipos de enzimas es en la obtención de un edulcorante con alto contenido en fructosa a partir de almidón de maíz, conocido como jarabe de maíz, muy empleado en la fabricación de bebidas refrescantes. En este proceso intervienen tres enzimas: la alfaamilasa, producida por Bacillus subtilis que hidroliza el almidón en fragmentos cortos o unidades de maltosa¸ la glucamilasa, producida por Aspergillus niger (moho), que rompe las cadenas cortas procedentes de la acción de la alfa-amilasa, para formar unidades de glucosa; y la glucosa isomerasa, que convierte la glucosa en su esteroisómero fructosa.

Hay otros procesos industriales en los que intervienen otros tipos de enzimas, como son:

la hidrólisis de la lactosa (disacárido de la leche) para obtener sus dos monosacáridos constituyentes (glucosa y galactosa) mediante la acción de la beta-galactosidasa inmovilizada sobre vidrio.

formación de L-aminoácidos a partir de una mezcla racémica de derivados D y L de aminoácidos acetilados, gracias a la acción del enzima aminoacilasa o acilasa I, la cual actúa solamente sobre los isómeros L, separando de ellos el grupo acetilo y formando así exclusivamente aminoácidos L, los únicos utilizables biológicamente.

II.3Mecanismos de alteración de la calidad en VMP

La actividad metabólica relacionada con los procesos de deterioro se acentúa luego de la cosecha y se va incrementando durante las distintas etapas y condiciones de operación. El daño sobre la calidad de los VMP aumenta durante el procesamiento principalmente debido a la ruptura del tejido vegetal por daños mecánicos, por ejemplo durante las operaciones de pelado y cortado, incrementando la tasa a la cual ocurren los procesos fisiológicos naturales. Dicha ruptura desencadena procesos bioquímicos y físicos, que pueden dar por resultado la degradación del color, textura, sabor y aroma del producto, como también alteración microbiológica.

II.4Deterioro enzimático:

El pardeamiento enzimático es la alteración más común que se presenta en frutas y hortalizas peladas y/o troceadas, siendo un factor limitante en la vida útil de la gran mayoría de estos productos. La reacción de pardeamiento oxidativo es catalizada por las enzimas polifenoloxidasas (PPO), las cuales en presencia de oxígeno (O2) actúan hidroxilando los compuestos fenólicos presentes en los tejidos vegetales. Posteriormente estos compuestos se oxidan también en presencia de PPO y O2 a o-quinonas, las que luego se condensan y reaccionan no enzimáticamente para producir pigmentos pardos denominados genéricamente como melaninas. Si se aplica un compuesto reductor las quinonas formadas luego de la oxidación pueden degradarse, evitándose así el pardeamiento u oscurecimiento del producto.

Las PPO como tirosinasa, o-difenol oxidasa, catecol-oxidasa, tienen actividad óptima en un rango de pH de 5 – 7 y temperatura 25°C, y son inhibidas por acción de ácidos, haluros, ácidos fenólicos, sulfitos, agentes quelantes, agentes reductores. Asimismo la acción de las PPO y por lo tanto las reacciones de pardeamiento enzimático pueden prevenirse eliminando o sustrayendo alguno de los compuestos que intervienen en la reacción: O2, sustratos fenólicos, enzimas PPO y cobre (compone el grupo prostético de la enzima).

Además de estar causada por la deshidratación, la pérdida de firmeza del tejido vegetal es ocasionada por la acción de las enzimas pectin esterasas (PE) y poligalturonasas (PG). Estas catalizan las reacciones de hidrólisis de las sustancias pécticas, las cuales forman parte de la estructura de la pared celular y le otorgan la textura característica a los diferentes tejidos vegetales. Por lo tanto cuando dichas enzimas hidrolizan los compuestos pécticos se produce la pérdida de turgencia celular y de la textura natural del producto. Es importante destacar que la sensibilidad del tejido vegetal a la hidrólisis enzimática varía considerablemente entre cultivares e incluso con el estado de madurez del tejido.

Otro grupo de enzimas que interviene en el deterioro vegetal son las lipooxigenasas. Estas contribuyen a alteraciones en el aroma característico de los vegetales, ya que catalizan las reacciones de perooxidación de los ácidos grasos poliinsaturados, dando como producto numerosos compuestos volátiles aldehídicos y cetónicos de aroma desagradable. Asimismo la actividad de las enzimas peroxidasas y catalasas está asociada a las modificaciones del aroma y sabor de frutas y hortalizas mínimamente procesadas.

II.5Enzimas que intervienen en el deterioro enzimático:

II.6Enzimas en frutas y hortalizas

Todas las frutas contienen cantidades variables de pectina (sustancia aglutinante de las paredes celulares de las plantas). En la fruta verde, la pectina esta presente en su forma insoluble, a veces denominada protopectina (causa la dureza de la fruta verde). Al madurar, se realiza una degradación parcial en una forma más soluble, ablandando la estructura de la fruta. Debido a la solubilidad parcial en esta fase, algo de la pectina pasa al zumo durante el prensado, y produce aumento de viscosidad y dificultad para obtener rendimientos de zumo óptimos. El zumo es pobre en color, y en componentes de sabor, es difícil de clarificar y de filtrar. Pero hay enzimas que pueden mejorar el proceso.

2.6.1Pectinasas: el tratamiento enzimático con este tipo de enzimas, ayuda a solucionar los problemas antes mencionados (viscosidad, rendimiento, color, etc.). Al añadir un preparado enzimático a la pulpa de fruta antes del prensado, se facilita la liberación del zumo, con una considerable mejora de los rendimientos y la capacidad de prensado.

La despectinización completa, asegura una buena clarificación y filtración eficiente de los zumos, así como una buena estabilidad en los concentrados producidos, ya que no se presenta precipitación por pectinas o gomas. Además, en el caso de zumos concentrados de fruta, la despectinización es necesaria para impedir la gelatinización durante el proceso o el almacenamiento.

Amilasas: cuando la fruta tiene alto contenido de almidón, o el proceso implica la necesidad de degradar el almidón (zumos transparentes); se puede utilizar una glucoamilasa que cataliza la hidrólisis del almidón, resultando posible la conversión casi completa del almidón en glucosa. La hidrólisis del almidón en azúcares sencillos constituye uno de los más importantes cambios que se producen en la mayoría de los frutos que están madurando; es por esto que al emplear

amilasas, pueden utilizarse frutas que no están completamente maduras, obteniendo sabor adecuado en el zumo y evitando enturbiamiento después de la concentración. Esta enzimaes perfectamente compatible con los preparados enzimáticos pectolíticos, por lo que la despectinización y la hidrólisis del almidón se pueden realizar simultáneamente en el proceso.

Celulasas y hemicelulasas: se utilizan para hidrolizar las paredes celulares de las frutas o vegetales; obteniendo una licuefacción total, mejorando el rendimiento del zumo y la extracción del color; además se evita el enturbiamiento de los concentrados de zumo de fruta.

Arabinasas: El polisacárido arabinano constituye parte importante de las paredes celulares de la fruta y puede producir enturbiamiento en los concentrados de fruta. Al aumentar los rendimientos del proceso, se extraen altas cantidades de arabinano, por lo que el riesgo de enturbiamiento aumenta; pero ese enturbiamiento aparece con el tiempo y es difícil de preveer por eso los concentrados enzimáticos para frutas deben contener siempre suficiente cantidad de arabinasa.

Peroxidasa (POD) es similar a la PPO, ya que pertenecen al grupo de oxidoreductasas. Las cuales descomponen peróxido de hidrógeno en presencia de un donador de hidrógeno es una de las enzimas que controlan el crecimiento fisiológico de las plantas, su diferenciación y desarrollo. Es bien conocido, que esta enzima participa en la construcción y lignificación de la pared celular, la biosíntesis de etileno a partir del ácido 1- aminociclopropanocarboxílico y peróxido de hidrógeno (H2O2), la regulación de niveles de auxina, la protección contra el deterioro de tejidos e infección por microorganismos patógenos, la oxidación de ácido indolacético, etc. . Por otro lado, hoy día existe un gran interés por la POD debido a sus múltiples aplicaciones prácticas (industria maderera, industria de alimentos, bioquímica clínica, etc.).

Se encuentra presente en animales, plantas y microorganismos. En las plantas localizada en la célula parcialmente en forma soluble y en el citoplasma de manera insoluble. La fracción de POD soluble, puede ser extraída de tejidos homogenizados con un buffer de fuerza iónica baja La POD se encuentra ampliamente distribuida en las plantas, sin embargo, en la actualidad, la POD de la raíz de rábano silvestre (Armoracia lapothifolia) es la única que tiene aplicación práctica debido a que es la fuente que posee la mayor actividad de esta enzima.

6. APLICACIÓN DE ENZIMAS EN LA INDUSTRIA DE DERIVADOS DE FRUTAS Y HORTALIZAS.

 

6.1. PECTINO-ESTERASA (P.E.) O PECTINO-METIL-ESTERASA.

Origen: Es producida por hongos (Aspergillus niger, Fusarium oxysporum), levaduras, bacterias y algunos vegetales, como tomates, cebollas y frutas cítricas.

Acción: Produce la hidrólisis de la pectina, formando ácido péctico o poligalacturónico y metanol, al actuar de preferencia sobre los enlaces metílicos, vecinos de grupos carboxílicos

libres (15). Como estas enzimas son las causantes de la pérdida de las características de turbidez de algunos jugos y néctares, deben inactivarse por el calor. Así sucede con el jugo de tomate, rico en esta enzima, la cual debe inactivarse antes de exprimir el jugo, por calentamiento del tomate a 80°C por 45 seg. para así conservar el cuerpo o textura del concentrado. Como estabilizadores de turbidez de jugos o néctares de frutos cítricos suele agregarse a la vez pectinasa y una proteasa vegetal (papaína, bromelina), la cual contribuye a aumentar el desdoblamiento del pectato de calcio.

Aplicaciones: En cambio, una adición de preparados a base de pertino-esteraras, muchas veces en mezcla con celulasas y pectinasa (0.05-0.5 g/l) llamados "enzimas filtrantes o clarificantes", al degradar las sustancias pécticas, permite realizar filtraciones rápidas para obtener jugos claros. Sin obstruir los poros del filtro y evitando a la vez cambios de los jugos por fenómenos de oxidación en las filtraciones lentas. Este proceso de clarificación se realiza generalmente en diversas fases: a) reducción de la viscosidad, pero sin cambio de opalescencia; b) floculación o decantación y disminución de la opalescencia, y c) eliminación de la pectina y obtención rápida de un filtrado claro.

También se aplica una adición de esta enzima con el objeto de lograr un mayor rendimiento en jugo a partir de algunas frutas que no se pueden prensar con facilidad, quedando retenida una cantidad apreciable de jugo. Así sucede en las uvas para obtener el mosto, lo que trae, además, como ventaja, que los vinos resultantes adquieren mejor aroma, al haberse degradado las sustancias pécticas; también aumenta la extracción del colorante de la uva.

En cambio, la antocianasa de diversos hongos puede disminuir la excesiva intensidad de coloración natural de productos como vinos, mermeladas y jaleas de algunas frutas.

6.2. PECTINASA, POLIGALACTURONIDASA (PG) O PECTINO-DEPOLIMERASA

Origen: Fúngico (Aspergillus, Penicillium chrysogenum) y bacteriano (Bacillus).

Acción: Desdoblamiento hidrolítico de los enlaces glucosídicos de las cadenas de pectina o del ácido péctico a oligourónidos o a ácido galacturónico monómero (con reducción rápida de la viscosidad).

pH óptimo: 3-6 (fúngica) y 5-8 (bacteriana).

Aplicación: Se usa en el procesamiento de frutas y hortalizas para preparar jugos y néctares, formando también parte de las ya mencionadas "enzimas clarificantes", junto a la pectino-esterasa. También se emplea para la maceración de tejidos vegetales con el objeto de obtener aromas (16).

Por otra parte, en la fermentación húmeda de las semillas de café la adición ex profeso de preparados de pectinasa proveniente de levadura, permite reducir a aproximadamente la décima parte el tiempo de fermentación previa del café para lograr la separación final de las partículas de pericarpio aún adheridas a las semillas (41).

6.3. ENZIMAS DEL AROMA O FLAVORASAS.

Origen: Se trata de un gran grupo de enzimas individuales o en mezcla que participan en el aroma y sabor (flavor) de alimentos vegetales. La cromatografía gaseosa en combinación con la espectrometría de masa y la resonancia magnética nuclear han permitido dilucidar los complejos procesos de la formación de las sustancias aromáticas, en su mayoría volátiles, de muchas frutas y hortalizas. Se trata de los productos intermedios o finales de procesos metabólicos de biosíntesis a partir de precursores, frecuentemente no volátiles y sin olor y sabor.

Acción: En muchos procesos de conservación de frutas y hortalizas, estas enzimas, responsables de aroma y sabor, se destruyen y hay pérdida de estos caracteres naturales del

producto. Pero como los procesos térmicos no destruyen generalmente los precursores, cabe la posibilidad de una regeneración y aún a veces intensificación de los aromas propios del alimento por adición posterior de un concentrado enzimático obtenido del vegetal fresco, antes del consumo del producto. Se acelera la formación de aroma si se produce el contacto íntimo de los componentes del tejido con las enzimas, como ser, al desmenuzar o moler el material. Es así que, p. ej., en el ajo y la cebolla, el precursor, la aliina, forma por acción de la enzima: aliinasa, la aliicina, de fuerte sabor picante; ésta se pierde en la desecación, pero al agregar un extracto enzimático de material fresco al precursor se regenera el aroma primitivo (33).

Extractos enzimáticos obtenidos a partir de mostaza y repollo han sido utilizados para mejorar el aroma de berros y otras verduras, mientras que la aplicación de preparados enzimáticos extraños al producto, como celulasa, glucosidasa o alcohol-dehidrogenasa (p. ej., para frambuesas y frejoles), se encuentra aún en estudio.

6.4. También es posible la aplicación de enzimas para la corrección del sabor de ciertas frutas y derivados. El caso más conocido es la eliminación del desagradable sabor amargo de algunos frutos cítricos, especialmente si se procesan con sus semillas, como pomelos, naranjas y limones. Dicho sabor se debe al flavanona-diglucósido, la narangina, en la cual el enlace entre los dos glúcidos constituyentes, la L-ramnosa y la D-glucosa, es tan esencial para el sabor que es desdoblable por la enzima, naranginasa, de origen vegetal o microbiano (Aspergillus o Coniothyrium diplodiella) . Esta vía enzimática a pH 3,5-5 y unos 60°C es mucho más efectiva que la eliminación de la narangina por una hidrólisis ácida o una adsorción por carbón activo (10, 41, 42).

6.5. GLUCOSA-OXIDASA.

Como se describe en Enzimas de acción múltiple (véase Pág. 60), los daños que puede causar en derivados de frutas y de hortalizas la presencia de oxígeno se pueden evitar por la adición de esta enzima; acompañada, eso sí, de catalasa para impedir la destrucción de aromas y de pigmentos antociánicos por el peróxido libre que forma la glucosa-oxidasa. Lógicamente, la adición debe hacerse una vez enfriado el producto después de su procesamiento térmico (pasteurización o esterilización). Existen también preparados enzimáticos, recubiertos de una envoltura resistente al calor y la acidez, que actúan sólo después del enfriamiento rápido. En néctares y jugos pulposos es importante que los preparados enzimáticos que se apliquen estén exentos de celulasas y pectinasas (que desdoblan las cadenas glucosídicas del ácido poligalacturónico en la pectina) para evitar el desdoblamiento de los coloides protectores que estabilizan la turbidez.

6.8. Tecnología para la obtención de pulpas tratadas enzimáticamenteEste resultado se llevó a cabo como investigación de una tesis de pregrado en Química de

.

Tecnología para la obtención de jugos clarificados enzimáticamente

Estudios realizados sobre el uso de las enzimas como tratamiento previo en las materias primas a utilizarse en la MFT, señalan que clarificar los jugos pulposos es muy tedioso, debido a la alta concentración de sólidos en suspensión en el jugo, los cuales se concentran en el retenido durante el proceso de MFT. Los sólidos suspendidos, usualmente responsables de estas molestias son polisacáridos que vienen de las paredes celulares de las frutas, como pectinas insolubles, celulosas, hemicelulosas y lignina [6] [9]. Vaillant, F., Millan,

La alta concentración de estas macromoléculas en la superficie de la membrana produce una capa dinámica que, en algunos casos, forma una capa impermeable como gel. Para limitar molestias en la membrana en un sistema MFT, el jugo usualmente se trata previamente con enzimas [10]. Chacón, A. (2006)

I. BIBLIOGRAFIA

C. R. Wiley Frutas y Hortalizas mínimamente procesadas y refrigeradas. 1997

Vaillant, F., Millan, A., Dornier, M. y Decloux, M. “La microfiltración tangencial de los jugos, una nueva estrategia”. Memorias del Simposio Internacional Aplicaciones de Tecnologías de Membranas en la Industria Agro-alimentaria Latinoamericana. Guimar, Quito, 1999, p.p. 39-52.

Boyer, R. Conceptos de Bioquímica. Buenos Aires. Internacional Thomson Editores, S.A., 2000, p.p. 14-146.

Ana Lucia Cortés Gavilanes …