الاسمرار الأنزيمي في الأغذية

الاسمرار الإنزيمي في الأغذية(الانجليزية: Enzymatic browning) يعتبر الاسمرار الإنزيمي أحد أهم التفاعلات التي تحدث في معظم الفواكه والخضروات وكذلك في المأكولات البحرية.تؤثر هذه العمليات على طعم ولون وقيمة هذه الأطعمة.بشكل عام، هو تفاعل كيميائي يتضمنبوليفينول أوكسيديز(PPO)،أوكسيديز الكاتيكول،وأنزيماتأخرى تنتجالميلانينوالبنزوكينونمنالفينولات الطبيعية. يتطلب اللون البني الإنزيمي (المعروف أيضًا باسم أكسدة الأطعمة) التعرضللأكسجين. يبدأ بأكسدةالفينولاتبواسطةبوليفينول أوكسيديزإلىكينونات،التي تسبب حالتها القوية المحبة للكهرباء قابلية عالية للهجوم المحب للنيوكليوفيلي من البروتينات الأخرى.يتم بعد ذلك بلمرة هذه الكينونات في سلسلة من التفاعلات، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين أصباغ بنية اللون (الميلانوس) على سطح الطعام.ينعكس معدل الاسمرار الإنزيمي بكمية أوكسيديز البوليفينول النشط الموجود في الطعام.ومن ثم فإن معظم البحث في طرق التحقيق لتثبيط الإنزيمات الإنزيمية قد ركزت على إعاقة نشاط بوليفينول أوكسيديز.ومع ذلك، ليس كل تحمير الطعام ينتج عنه آثار سلبية.
معالجة الطعام بالحرارة، مثل السلق أو التحميص،يفسد الإنزيمات ويقضي على المواد المتفاعلة المسؤولة عن التحول إلى اللون البني. يستخدم السلق، على سبيل المثال، في صناعة النبيذ، ومعالجة الشاي، وتخزين المكسرات ولحم الخنزير المقدد، وتحضير الخضار للتجميد.غالبًا ما يتم تحمير اللحم جزئيًا تحت درجة حرارة عالية قبل دمجه في مستحضر أكبر ليتم طهيه على درجة حرارة منخفضة مما ينتج عنه تحمير أقل.
استخدمت العديد من الطرق لمنع أو إبطاء الاسمرار الأنزيمي للأطعمة. تهدف كل طريقة إلى استهداف خطوات محددة للتفاعل الكيميائي. لطالما كانت السيطرة على الاسمرار الإنزيمي تشكل تحدياً للصناعات الغذائية. بالإضافة إلى ذلك جرى استخدام المواد الكيميائية لتثبيط (إعاقة) الاسمرار. مثل السلفيت (مادة كيميائية قوية مضادة للإسمرار) أعيد النظر فيها بسبب المخاطر المحتملة التي تسببها من نشاطها. جرت الكثير من الأبحاث المتعلقة بالأنواع الدقيقة لآليات التحكم التي تحدث عند المواجهة مع هذه العملية الأنزيمية. يمكن تصنيف الأنواع المختلفة لسيطرة الاسمرار الأنزيمي إلى مجموعات مختلفة.
المعالجة الباردة
التبريدوالتجميدهما أكثر الطرق شيوعًا لتخزين الطعام، ومنع التسوس. ينخفض نشاط إنزيمات التسمير، أيمعدل التفاعل، في درجات الحرارة المنخفضة.وبالتالي، يساعد التبريد في الحفاظ على المظهر واللون والنكهة الأولية للخضروات والفواكه الطازجة. يستخدم التبريد أيضًا أثناء توزيع الفواكه والخضروات وبيعها بالتجزئة.
التشعيع
يعتبرتشعيع الطعامباستخدامالأشعة فوق البنفسجيةوأشعة جاما والأشعةالسينيةوحزم الإلكترونطريقة أخرى لإطالةالعمر الافتراضيللطعام.يثبط الإشعاع المؤينحيوية الكائنات الحية الدقيقة المسؤولة عنفساد الغذاءويؤخر نضوجونموالخضروات والفواكه المحفوظة.
التحمض
إنزيمات براوننج، مثل الإنزيمات الأخرى، نشطة في نطاق معين منالأس الهيدروجيني. على سبيل المثال،يُظهر PPOالنشاط الأمثل عند درجة الحموضة 5-7 ويتم تثبيطه دون الرقم الهيدروجيني 3.تستخدم عواملالحموضةومنظمات الحموضة على نطاق واسعكمضافات غذائيةللحفاظ على الرقم الهيدروجيني المطلوب في المنتجات الغذائية.تستخدم الأحماض، مثلحامض الستريك وحمضالأسكوربيكوالجلوتاثيون، كعوامل مضادة للتسمير. تظهر العديد من هذه العوامل أيضًا تأثيرات أخرى مضادة للتسمير، مثل الأنشطة الخلبية ومضادات الأكسدة.
مضادات الأكسدة
تستخدم العديد منمضادات الأكسدةفي صناعة الأغذية كمضافات غذائية. تتفاعل هذه المركبات مع الأكسجين وتثبط بدء عملية التسمير.كما أنها تتداخل مع المنتجات الوسيطة للتفاعلات التالية وتمنع تكوينالميلانين.حمض الأسكوربيك،حمضالإريثوربيك، هيدروكلوريد السيستين،الجلوتاثيونهي أمثلة لمضادات الأكسدة التي تمت دراستها لخصائصها المضادة للتسمير.
عواملمخلبية
يتطلب بوليفينول أوكسيديزالنحاسكعامل مساعد لوظائفه، وبالتالي فإنعوامل مخلبيةالنحاس تمنع نشاط هذا الإنزيم. تمت دراسة العديد من العوامل التي تمتلك نشاطًا مخلبًا واستخدامها في مجالات مختلفة من الصناعات الغذائية، مثلحامض الستريك وحمضالسوربيكوعديدالفوسفاتوالهينوكيتيول وحمض الكوجيكوEDTAوالبورفيرينوالأحماض متعددة الكربوكسيل والبروتينات المختلفة.تحتوي بعض هذه المركبات أيضًا على تأثيرات أخرى مضادة للتسمير، مثل التحميض أو مضادات الأكسدة. يستخدم Hinokitiol في مواد الطلاء لتغليف الموادالغذائية.
من المعروف أن المنتجات الطبيعية المختلفة ومستخلصاتها، مثلالبصلوالأناناسوالليمونوالنبيذ الأبيض، تمنع أو تبطئ تحول اللون البني لبعض المنتجات.يُظهر البصل ومستخلصه خصائص قوية مضادة للتسمير عن طريق تثبيط نشاط PPO. أظهر عصير الأناناس تأثيرًا مضادًا للسمرة على التفاح والموز. يستخدم عصير الليمون في صنع العجين لجعلمنتجات المعجناتتبدو أكثر إشراقًا. يمكن تفسير هذا التأثير من خلال الخصائص المضادة للتسميرلأحماضالستريكوالأسكوربيك في عصير الليمون.
تم تعديلتفاح القطب الشماليوراثيًا لإسكات التعبيرعنPPO، وبالتالي تأخير تأثير اللون البني، وتحسين جودة تناول التفاح.
يقلل عصيرالليمونوالاحماضالأخرىالرقم الهيدروجينيويزيل العامل المساعد للنحاس الضروري للأنزيمات المسؤؤلة لتعمل.
تبييض -عملية غلي الطعام ثم تبريده- أو شويالأطعمة لتمسيخالأنزيمات، وتدميرالمتفاعلاتالمسؤؤلة مثل استخدام مرحلة «قتل الاخضر» في عمليةصناعة الشاي.
يمكن أن تمنع عملية انخفاض درجة الحرارة اسمرار الأطعمة من خلال تقليلمعدل التفاعل.
استخدامحمض الاسكروبيكفي درجات معينة من مقياس الحمض الهيدروجيني للسيطرة على اسمرار التفاح تحت ظروف معينة عن طريق تغيير نشاط أنزيم الفينولاز. تؤثر قيم مقياس الحمض الهيدروجيني على نشاط الفينولاز للتفاح بشكل مختلف.
أثناء تركيب النبيذ، يستخدم ترشيح التبادل الأيوني لإزالة ترسبات اللون البني في المحلول.
تم تغيير تفاح القطب الشمالي جينياً لتفادي تعبير مادة أوكسيديز البوليفينول. وبالتالي لا تتحول للون البني.
أمثله:
أمثله: