ES2326854B1 - Procedimiento complementario en la inhibicion del ennegrecimiento enzimatico de decapodos marinos por inhibicion de la actividad lacasa. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento complementario en la inhibición
del ennegrecimiento enzimático de decápodos marinos por inhibición
de la actividad lacasa.
Se trata de composiciones con acción frente al
pardeamiento producido por la actividad lacasa. El ennegrecimiento
enzimático de los alimentos, que principalmente ocurre en vegetales
y crustáceos se debe a la acción de varios complejos enzimáticos.
Existen diversos estudios - publicaciones y patentes - que tratan
de los compuestos inhibidores sobre la PPO, pero no sobre la
inhibición de las lacasas, en el ennegrecimiento de alimentos. Las
lacasa han sido descritas en el reino vegetal, como por ejemplo en
hongos, pero no en crustáceos/decápodos marinos. Entre los agente
químicos de grado alimentario capaces de inhibir esta actividad
lacasa se encuentran algunos p-difenoles, como por
ejemplo el ácido p-hidroxicinámico,
p-hydroxibenzoico, y la vainillina.
Description
Procedimiento complementario en la inhibición
del ennegrecimiento enzimático de decápodos marinos por inhibición
de la actividad lacasa.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Inhibición de ennegrecimiento de alimentos
producido por p-difenoloxidasas. Conservación de
crustáceos marinos. Utilización de vainillina, ácido vainíllico,
ácido p-hidroxicinámico y
p-hidroxibenzoico.
El ennegrecimiento de los alimentos es una de
las principales causas que produce su deterioro y más concretamente
en bebidas, algunos vegetales como hongos, aguacate, ... y en los
decápodos (langosta, cigala, gamba,). Su aparición implica la
pérdida de la comercialización por el aspecto desagradable y el
color marrón y negro que ocasionan.
En diversas patentes que tratan de métodos y
formulación de aditivos para evitar el pardeamiento en alimentos y
bebidas, se ha descrito que el pardeamiento enzimático se debe a la
acción de una enzima denominada polifenoloxidasa (PPO) o
tirosinasa, por el cual los fenoles se oxidan a quinonas, y éstas
se polimerizan dando lugar a la formación de pigmentos de alto peso
molecular con una coloración muy oscura en tonos marrones y
posteriormente negros.
También es conocido que unos alimentos son más
susceptible que otros -como por ejemplo gambas, setas, alcachofas y
plátanos- y se debe a la mayor actividad de esta enzima (PPO).
El ennegrecimiento enzimático debido a la PPO ha
sido objeto de numerosos estudios (Lambrecht HS. 1995. Sulfite
substitutes for the prevention of enzymatic browning in foods.
Enzymatic Browning and its Prevention 600:313-23.,
Sannomaru Y, Katayama O, Kashimura Y, Kaneko K. 1998. Effects of
polyphenol content and polyphenoloxidase activity on browning
reaction of apple fruits. J Jpn Soc Food Sci Technol -Nippon
Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi 45:28-36.) y en
crustáceos la atención ha sido posterior Alsina (1974) 3.982.030
US. Preservation of crustacea., McEvily, A.J., Iyengar, R., Gross,
A. Composition and methods for inhibiting browning in foods. 1994
patente USDO05304), (Gomez-Guillen MC,
Martinez-Alvarez B, Llamas A, Montero P. 2005.
Melanosis inhibition and SO2 residual levels in shrimps
(Parapenaeus longirostris) after different
sulfite-based treatments. J Sci Food Agric
85:1143-8., Montero P,
Martinez-Alvarez O, Gomez-Guillen
MC. 2004. Effectiveness of onboard application of
4-hexylresorcinol in inhibiting melanosis in shrimp
(Parapenaeus longirostris). J Food Sci
69:C643-7).
Un mejor entendimiento de las propiedades y
mecanismos de la PPO son aun hoy en día necesarios en orden a ser
capaz de controlar y en última instancia inhibir su acción.
Se han desarrollado diversos métodos que puedan
inhibir su acción de manera individual o en combinación con
aditivos inhibidores de dicha enzima.
El tratamiento térmico elevado es conocido que
puede inactivar la actividad enzimática, pero no es adecuado para
alimentos en crudo, ya que pierden esta característica, alterándose
la textura, el color (Devece C, Rodriguez-Lopez JN,
Fenoll LG, Tudela J, Catala JM, de los Reyes E,
Garcia-Canovas F. 1999. Enzyme inactivation
analysis for industrial blanching applications: Comparison of
microwave, conventional, and combination heat treatments on
mushroom polyphenoloxidase activity. J Agric Food Chem
47:4506-11).
La aplicación del ácido bórico fue de lo más
efectivo durante muchos años, pero desde que se prohibió su uso por
motivos de salud, han sido muchos los intentos por obtener un
procedimiento y/o mezcla de compuestos efectivos para evitar el
ennegrecimiento.
En cuanto a los aditivos químicos son muchos los
que se han descrito, unos por disminuir la acidez del alimento ya
que la enzima en algunas ocasiones es muy sensible al pH ácido,
aunque en otros como en gamba debe de acidificarse hasta pH muy
bajos -2 o 3- para inactivarla, por lo que también se perderían las
características del producto crudo (Montero, P.,
Gómez-Guillén, MC., Zamorano, P. y
Martínez-Alvarez, O. 2003.
Estudios de los agentes conservantes e
inhibidores de la melanosis en crustáceos. Ed. Junta de Andalucia.
Consejería de Agricultura y Pesca (Spain)).
Otro método que ha prevalecido en la industria
alimentaria ha sido la adición de sales de sulfitos
(Gomez-Guillen MC, Martinez-Alvarez
B, Llamas A, Montero P. 2005. Melanosis inhibition and SO2 residual
levels in shrimps (Parapenaeus longirostris) after different
sulfite-based treatments. J Sci Food Agric
85:1143-8., Lopez-Caballero ME,
Martinez-Alvarez O, Gomez-Guillen
MC, Montero P. 2006. Effect of natural compounds alternative to
commercial antimelanosics on polyphenol oxidase activity and
microbial growth in cultured prawns (Marsupenaeus tiger) during
chilled storage. Eur Food Res Technol 223:7-15.) y
más modernamente de 4-hexylresorcinol
(Guerrero-Beltran JA, Swanson BG,
Barbosa-Canovas GV. 2005. Inhibition of
polyphenoloxidase in mango puree with
4-hexylresorcinol, cysteine and ascorbic acid.
LWT-Food Sci Technol 38:625-30.,
Lambrecht HS. 1995. Sulfite substitutes for the prevention of
enzymatic browning in foods. Enzymatic Browning and its Prevention
600:313-23., Montero P,
Martinez-Alvarez O, Gomez-Guillen
MC. 2004. Effectiveness of onboard application of
4-hexylresorcinol in inhibiting melanosis in shrimp
(Parapenaeus longirostris). J Food Sci 69:C643-7).
Solos o con la presencia de otros agentes que produzcan una acción
sinérgica o sumatoria para evitar del ennegrecimiento. La presencia
de ácidos de grado alimentario, tales como cítrico o ascórbico, es
muy frecuente en la formulación del aditivo. Como se ha mencionado
anteriormente pueden inhibir parcialmente la enzima o tan solo
tener un efecto preservante del alimento, aunque en algunos casos
como el del ácido cítrico además intensifica el color rosa en las
gambas dándole un aspecto más fresco (Lambrecht HS. 1994.
Erythorbates and everfresh(r)
(4-hexylresorcinol) as sulfite substitutes for food
preservation. Abstr Pap Am Chem Soc 208:167-AGFD,
Montero P, Martinez-Alvarez O, Zamorano JP, Alique
R, Gomez-Guillen MC. 2006. Melanosis inhibition and
4-hexylresorcinol residual levels in deepwater pink
shrimp (Parapenaeus longirostris) following various treatments. Eur
Food Res Technol 223:16-21., Montero P,
Martinez-Alvarez O, Gomez-Guillen
MC. 2004. Effectiveness of onboard application of
4-hexylresorcinol in inhibiting melanosis in shrimp
(Parapenaeus longirostris). J Food Sci
69:C643-7).
La presencia en la formulación del ácido
etilendiamino tretraacético (EDTA) y el Pirofosfato (PPI) ha sido
considerada por su acción quelante y más recientemente por su
acción inhibitoria de proteasas (Montero P,
Martinez-Alvarez O, Zamorano JP, Alique R,
Gomez-Guillen MC. 2006. Melanosis inhibition and
4-hexylresorcinol residual levels in deepwater
pink shrimp (Parapenaeus longirostris) following various
treatments. Eur Food Res Technol 223:16-21., Montero
P, Martinez-Alvarez O,
Gomez-Guillen MC. 2004. Effectiveness of onboard
application of 4-hexylresorcinol in inhibiting
melanosis in shrimp (Parapenaeus longirostris). J Food Sci
69:C643-7.) reduciendo así en el medio sustratos de
la enzima PPO.
Tecnologías más modernas como la aplicación de
altas presiones en algunas ocasiones ha sido de gran efectividad,
por ejemplo en la pasta de aguacate, ya que en determinadas
condiciones de presión, tiempo y temperatura moderada o baja, se
alcanza a inactivar esta enzima. La pérdida de textura es
importante, por eso aunque no siempre es útil para vegetales
enteros, si se puede aplicar a bebidas -tipo zumo- o pastas como la
ya comentada de aguacate (Lopez-Malo A, Palou E,
Barbosa-Canovas GV, Welti-Chanes J,
Swanson BG. 1998. Polyphenoloxidase activity and color changes
during storage of high hydrostatic pressure treated avocado puree.
Food Res Int 31:549-56., Montero P, Avalos A,
Perez-Mateos M. 2001. Characterization of
polyphenoloxidase of prawns (Penaeus japonicus). Alternatives to
inhibition: additives and high-pressure treatment.
Food Chem 75:317-24). Sin embargo los estudios
realizados en crustáceos, no han sido igual de aplicables, ya que
de nuevo el mantener las características de crudo y del individuo
entero no son fáciles de obtener (Lopez-Caballero
ME, Perez-Mateos M, Borderias JA, Montero P. 2000.
Extensión of the shelf life of prawns (Penaeus japonicus) by vacuum
packaging and high-pressure treatment. J Food Prot
63:1381-8. Montero P,
Lopez-Caballero ME, Perez-Mateos M.
2001. The effect of inhibitors and high pressure treatment to
prevent melanosis and microbial growth on chilled prawns (Penaeus
japonicus). J Food Sci 66:1201-6).
Existe también una patente reciente
(WO/2006/082267 Llamas Marcos, Argimiro; Llamas Galilea, Pedro;
Vargas Jiménez, José Manuel; Navarro Roldan, Francisco y Córdoba
García Francisco. Method of preserving crustacean against
melanosis. Métodos de preservación de crustáceos frente a la
melanosis) que describe la aplicación de determinadas bacterias
ácido lácticas - principalmente los géneros lactobacillus,
lactococcus, pediococcus y leuconostoc - como agentes inhibidores
del ennegrecimiento en crustáceos.
Toda combinación de compuestos que permitan no
usar alguno de ellos en exceso, evitando así reacciones adversas
que puedan causar es bien aceptada. Así es conocido que el uso de
sulfitos en alimentos tiene una cuota restringida debido a sus
efectos adversos en la salud en ciertos individuos, tanto del que lo
maneja al aplicarlo en el alimento como del que lo consume. Y en
los últimos años la búsqueda de alternativas en las formulaciones
ha sido y continúa siendo un reto.
Alimentos y bebidas susceptibles del
ennegrecimiento enzimático debido a la acción de la actividad
lacasa, pueden ser frescos o crudos, o también procesados de la
siguiente manera: precortado, fileteado, descabezado,
homogeneizado, según corresponda a los distintos alimentos.
Igualmente pueden ser aquellos sometidos a algún otro tratamiento
que no haya inhibido esta actividad, como por ejemplo con el uso de
una temperatura moderada, o con altas presiones si el alimento es
presurizado entero. Es objeto de esta patente la inactivación
enzimática por medio bioquímico, es decir mediante un inhibidor que
actúa compitiendo con el sustrato, de manera que no permita una
reacción coloreada posterior, que constituiría el ennegrecimiento
de estos alimentos. La acción conjunta de esta inhibición junto con
la ya descrita en diversos medios de inhibición de la PPO para
evitar la coloración que produce, constituye una aportación
fundamental para evitar estas coloraciones negruzcas que
constituyen una de las causas más importantes del deterioro y
pérdida de los alimentos por parte de la industria y el
consumidor.
El objeto de esta invención es inhibir el
ennegrecimiento enzimático de la actividad lacasa en alimentos y
bebidas, -como complemento a la inhibición ya mencionada en otras
patentes y publicaciones- de la actividad PPO. Se conoce que la
lacasa existe en el reino vegetal y en algunos insectos. La
actividad de esta enzima ha sido descrita en ciertos vegetales como
por ejemplo los hongos, y algunos microorganismos, pero se
desconocía hasta ahora su presencia en el crustáceos (decápodos)
marinos como por ejemplo en la familia Penaidae (gambas,
langostinos), Aristeidae (gamba roja, carabinero) y Palinuridae
(langostas, cigalas).
Al igual que la PPO, la lacasa
(p-difenol:dioxígeno oxidoreductasa) presenta cobre
en su centro activo, encontrándose entre las enzimas catalogadas
como multicobre oxidasas. También se denominan proteínas multicobre
azul, por el color azul que presentan y que es debido al máximo de
absorción del ión cobre tipo I. La secuencia y estructura
intervienen en los sistemas redox relacionados con el ión
cobre.
Tiene la capacidad de unir cobre en determinadas
posiciones denominadas Tipo 1, Tipo 2 y Tipo 3, clasificados así
por sus propiedades espectroscópicas. Cuando los tipos 2 y 3 se
unen se dice que se forma una agrupación trinuclear. La lacasa, es
muy compleja, puede estar en forma polimérica y la actividad se
encuentra en casi todas ellas, es decir en formas monoméricas,
diméricas e incluso en trímeros. Las lacasas son activas frente a
compuestos que tienen grupos fenólicos en posición para, aunque
tienen otros sustratos inespecíficos. La lacasa más conocida es la
de hongo, e incluso se ha utilizado para fines medioambientales y
de bioremediación, se utiliza en la detoxificación de efluentes,
principalmente de la industria papelera, textil y petroquímica
(Couto SR, Herrera JLT. 2006. Industrial and biotechnological
applications of laccases: A review. Biotechnol Adv
24:500-13). Pero no hay estudios de lacasas, ni se
había mencionado su existencia en gambas, langostinos, cigalas,
carabineros, bogavantes y langostas.
De las distintas combinaciones de compuestos con
actividad anti-ennegrecimiento en los alimentos, no
se han considerado hasta ahora aquellos que inhiben la actividad
lacasa, la cual contribuye al ennegrecimiento de ciertos alimentos
y bebidas entre los que destacamos la denominada gamba blanca
(Parapenaeus longirostris) típica de las costas españolas.
En los productos actuales para evitar el
ennegrecimiento consideramos de importancia la incorporación de
compuestos que tengan acción inhibitoria de la actividad lacasa,
pues son característicos de ésta. Hay especies como la gamba blanca
que son muy susceptibles al ennegrecimiento enzimático y a pesar de
la adición de compuestos como los descritos en el estado del arte,
el ennegrecimiento no se inhibe en su totalidad. Se atribuye a la
actividad lacasa que en gamba blanca es más activa que en otros
crustáceos, por lo que la inhibición en estos casos es de
importancia para tener un efecto sumatorio.
La presente invención indica la
complementariedad de alguno de estos compuestos inhibidores de
lacasa, a las mezclas ya descritas y utilizadas habitualmente,
entre las que destacan las basadas en derivados de sulfitos o del
4-hexilresorcinol, por su acción inhibitoria de
PPO. La actividad PPO tiene como sustratos básicamente a
monofenoles y o-difenoles, mientras que los
sustratos que indicamos para la lacasa son compuestos fenólicos que
no inducen una polimerización de compuestos que produzcan
ennegrecimiento.
Entre los agentes químicos de grado alimentario
capaces de inhibir esta actividad lacasa se encuentran algunos
p-fenoles que actúan como sustratos competitivos a
los naturales en el alimento, principalmente la vainillina, ácido
vainíllico, el ácido p-hidroxicinámico, y el
p-hidroxibenzoico.
El método de aplicación puede ser espolvoreo,
inmersión o pulverización. El procedimiento de espolvoreo ha sido
un tratamiento tradicional muy usado, aunque hace que la mezcla de
compuestos no se distribuya homogéneamente por el alimento. Si la
formulación anti-ennegrecimiento contiene al menos
uno de los compuestos citados en el párrafo anterior, es efectivo,
aunque no consideramos que sea la mejor manera de aplicarlo dado
que no se distribuye homogéneamente en el producto, hecho ya
mencionado. La alternativa a este método ha sido la inmersión del
alimento en una solución conteniendo la mezcla
anti-ennegrecimiento, pero este procedimiento aunque
también es viable, puede producir una liberación de fluidos del
alimento y por tanto desmerecer su calidad. El tiempo de este
tratamiento puede ser entre 5 y 30 minutos, recomendando 15 min, el
volumen de solución puede ser suficiente solo con que lo cubra,
aunque se recomienda 2 partes de solución por una de alimento. De
entre estos tratamientos se prefiere la pulverización, pues permite
distribuir las mezclas homogéneamente sin tener que sumergir el
alimento en solución. La pulverización debe realizarse de manera
que se impregne toda la superficie del alimento.
Según el método de aplicación y comercialización
puede ir ligado o no a excipientes/ u otros compuestos químicos. En
primer lugar se deben considerar la adición de compuestos químicos,
en especial la adición de sal común. Se considerará además la
adición de sales alternativas al uso del cloruro sódico, por ejemplo
cloruro potásico, cálcico, magnésico, carbonatos, sulfatos,
fosfatos, etc... (cualquier tipo de sal). También se puede
considerar la opción de solubilizar los compuestos en una pequeña
cantidad de disolvente orgánico (preferentemente etanol). La
proporción de disolvente dependerá de la cantidad de compuesto
añadido y de su solubilidad, siendo solo necesario para
solubilizarlo. Posteriormente se diluirá en una solución acuosa,
preferentemente agua. También se podrá añadir un coadyuvante como
un tensioactivo que favorezca la dispersión del compuesto y su
mayor contacto con el crustáceo, ingredientes alimentarios como la
lecitina u otros como el dimetilpolixiloxano y dióxido de silicio
amorfo. El límite máximo de estos dos últimos es de 10 mg/kg. En
este sentido se puede aplicar también un recubrimiento en forma de
film o de cobertura sobre el crustáceo consistente en
0,5-1% de gelatina y 0,5-1% de
alginato, 0,1-5% sorbitol como coadyuvantes del
p-fenol elegido.
Las cantidades o dosis de los componentes
químicos añadidos (0,1% a 5%) o la intensidad/duración de los
tratamientos aplicados no serán limitantes. Se pueden aplicar cada
uno de estos compuestos por separado, o dos, ó más de dos a través
de distintas combinaciones.
El que intervengan todos o sólo alguno de los
compuestos químicos variará en función de las condiciones y
características del producto de partida. También dependerá de las
características que se deseen obtener según sea el destino final
del alimento.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Se diluye al 0.5% vainilina en agua.
Posteriormente se añade cualquier formulación comercial
anti-ennegrecimiento para inhibir la enzima
polifenoloxidasa, como puede ser un 1% de solución basada en
metabisulfito sódico y 1% ácido ascórbico. Y se diluye todo en
agua. Se preparan dos partes de solución por 1 gramo de gambas. Se
sumergen estas en la solución durante 15 minutos, a continuación se
sacan de la solución y se dejan escurrir, conservándose de manera
tradicional.
Se diluye al 0.5% ácido vainíllico en agua.
Posteriormente se añade cualquier formulación comercial
anti-ennegrecimiento para inhibir la enzima
polifenoloxidasa, como puede ser un 1% de solución basada en
metabisulfito sódico y 1% ácido ascórbico. Y se diluye todo en
agua. Se preparan dos partes de solución por 1 gramo de gambas. Se
sumergen estas en la solución durante 15 minutos, a continuación se
sacan de la solución y se dejan escurrir, conservándose de manera
tradicional.
Se solubiliza en etanol 2% de ácido
hidroxicinámico, agitándolo hasta que se disuelva. Se añade una
concentración de 0,5% de 4-hexylresorcinol y 0.5%
ácido cítrico. Se diluye y revuelve todo en agua suficiente para
impregnar mediante pulverización todas las gambas, se pulverizan
asegurando que se han impregnando en su totalidad y se dejan
escurrir, conservándose de manera tradicional.
Se prepara una solución acuosa conteniendo 1% de
gelatina y 1% de alginato, 1% sorbitol y 1% de vainillina. Se
aplica dicha solución por encima de la superficie de las gambas de
manera que se facilite el máximo contacto con el crustáceo. Se deja
enfriar hasta que gelifique la mezcla, conservándose de manera
tradicional.
Se aplica sobre la superficie del crustáceo por
espolvoreo una mezcla en seco compuesta por 1% de vainillina y 99%
de NaCl, cuidando de esparcir el polvo por todo el cuerpo del
crustáceo. Se conserva de la manera tradicional.
Claims (10)
1. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
caracterizado por comprender la aplicación de una composición
inhibidora del enzima lacasa, complementaria a la inhibición del
ennegrecimiento enzimático producido por polifenol oxidadasas, que
contenga al menos un compuesto p-fenol de grado
alimentario del grupo de la vainillina, ácido vainíllico,
p-hidroxicinámico, o
p-hidroxibenzoico.
2. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
según la reivindicación 1 caracterizado por utilizar en la
composición un compuesto p-fenol de grado
alimentario en una concentración comprendida entre el 0.1 y 5%.
3. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
según las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado por aplicar
conjuntamente en la composición un excipiente como por ejemplo
cloruro sódico, cloruro potásico, cálcico, magnésico, carbonatos,
sulfatos, fosfatos, en una concentración de hasta el 99% del
producto en seco.
4. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por incluir
como coadyuvante en la composición un agente tensioactivo como
lecitina, dimetilpolixiloxano o disóxido de silicio amorfo.
5. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
según las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por disolver
previamente en disolvente orgánico de grado alimentario como etanol
o acetato de etilo los compuestos p-fenol de grado
alimentario según las reivindicaciones 1 y 2.
6. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
según las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por aplicar la
composición mediante espolvoreo.
7. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
según las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por aplicar
la composición mediante inmersión durante un tiempo comprendido
entre 1 y 120 minutos.
8. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
según las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por aplicar
la composición mediante pulverización.
9. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
según las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por aplicar
la composición mediante un recubrimiento a base de gelatina sola o
en combinación con algún polisacárido.
10. Procedimiento para inhibir ennegrecimiento
enzimático inducido por la actividad lacasa en crustáceos marinos
según la reivindicación 9 caracterizado por aplicar la
composición mediante un recubrimiento con una concentración de
gelatina comprendida entre un 0,5 y 3%, 0,5 y 3% de alginato y
0,1-5% de sorbitol.
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|---|---|---|---|---|
| US5202141A (en) * | 1990-02-05 | 1993-04-13 | Mcevily Arthur J | Compositions and methods for inhibiting browning in foods and beverages |
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| Publication number | Publication date |
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