Inactivación de enzimas responsables de pérdida de calidad de alimentos ácidos mediante el uso de enzimas proteolíticas

Abstract

[ES] Los objetivos de Desarrollo sostenible de la Agenda 2030 muestran la necesidad de buscar métodos alternativos de tratamiento de alimentos que permitan reducir el consumo de agua y energía, sin disminuir la calidad y seguridad de los mismos. En la actualidad, el principal método de conservación de zumos es el tratamiento térmico, tecnología que consume mucha energía y produce una pérdida importante de calidad organoléptica y nutricional de los alimentos tratados. En ciertos alimentos ácidos (p.e. zumo de cítricos), el tratamiento se establece en función de la inactivación enzimática que se desea, ya que las enzimas (p.e. PME en zumos) son más resistente que los microorganismos patógenos presentes en ellos. Por tanto, si se consigue disminuir la actividad enzimática antes del tratamiento de conservación, se podría disminuir la intensidad del tratamiento necesario para estabilizar microbiológicamente el alimento. En esta línea, el presente trabajo tiene por objetivo determinar el efecto de diferentes enzimas proteolíticas (bromelina, papaína, lisozima y proteasa) en la inactivación de pectinasas, enzimas responsables de pérdida de calidad de alimentos a pH ácido. Para ello, los cuatro tipos de enzimas proteolíticas se pusieron en contacto con una solución de pectinasa. Para la cuantificación del efecto del tratamiento sobre la actividad pectinasa se propusieron dos métodos: el método por valoración con tiosulfato, donde el yodo que no reacciona con el ácido galacturónico (producto de la reacción) es valorado con tiosulfato de sodio y el método DNS, el cual determina la cantidad de azúcares reductores procedentes del ácido galacturónico. Tras evaluar la eficacia de ambos métodos para cuantificar la actividad pectinasa antes y después de los tratamientos de inactivación proteolítica, se eligió el método DNS por ser el más sensible a los cambios. Una vez elegido el método de cuantificación de la actividad pectinasa, éste se utilizó para cuantificar el efecto de cada tratamiento propuesto. Los resultados apuntaron que el pH del medio influyó significativamente en la actividad proteolítica de las enzimas utilizadas, de manera que a pH 5 la actividad fue estadísticamente superior. A su vez, las enzimas más efectivas fueron la proteasa, con un 70% de inactivación en las condiciones de ensayo, y la lisozima, con un 65%. De todas ellas, la lisozima fue la más rápida en actuar, ya que tras 4h de incubación se alcanza el máximo de inactivación. Estos resultados apuntan a que el uso de enzimas proteolíticas podría utilizarse para reducir la actividad de la pectinasa en medio ácido sin utilizar tratamientos térmicos, lo que podría reducir la intensidad de tratamientos necesarios para mantener la calidad y la seguridad de los alimentos. De esta manera, el presente trabajo contribuye a la consecución de los ODS 2 (hambre cero) y ODS 12 (producción y consumo responsable).

[EN] methods for food treatment that can reduce water and energy consumption without compromising their quality and safety. Currently, the primary method for preserving juices is thermal treatment, a technology that consumes a significant amount of energy and results in a significant loss of organoleptic and nutritional quality in treated foods. In certain acidic foods (e.g., citrus juices), the treatment is based on the desired enzymatic inactivation, as enzymes (e.g., PME in juices) are more resistant than the pathogenic microorganisms present in them. Therefore, if enzymatic activity can be reduced before the preservation treatment, the intensity of the treatment needed to achieve microbiological stability in the food could be decreased. In this line of thought, the present work aims to determine the effect of different proteolytic enzymes (bromelain, papain, lysozyme, and protease) on the inactivation of pectinases, enzymes responsible for the quality loss of acidic foods. To achieve this, the four types of proteolytic enzymes were brought into contact with a pectinase solution. Two methods were proposed for quantifying the effect of the treatment on pectinase activity: the thiosulfate method, where the iodine that does not react with galacturonic acid (the reaction product) is titrated with sodium thiosulfate, and the DNS method, which determines the amount of reducing sugars derived from galacturonic acid. After evaluating the effectiveness of both methods for quantifying pectinase activity before and after proteolytic inactivation treatments, the DNS method was chosen as the most sensitive to changes. Once the method for quantifying pectinase activity was selected, it was used to quantify the effect of each proposed treatment. The results indicated that the pH of the medium significantly influenced the proteolytic activity of the enzymes used, with the activity being statistically higher at pH 5. Additionally, the most effective enzymes were protease, with 70% inactivation under the assay conditions, and lysozyme, with 65%. Among them, lysozyme acted most rapidly, achieving maximum inactivation after 4 hours of incubation. These results suggest that the use of proteolytic enzymes could be employed to reduce pectinase activity in acidic conditions without the need for thermal treatments, which could decrease the intensity of treatments required to maintain the quality and safety of food. In this way, this work contributes to the achievement of SDG 2 (zero hunger) and SDG 12 (responsible production and consumption).