قهوه ای شدن آنزیمی

قهوه‏‌ای شدن آنزیمی یک فرایند شیمیایی بوده که باعث رنگ قهوه‌‏ای پایدار غذا و فساد کیفی مواد غذایی می‏‌گردد. این مقاله جزییاتی را در رابطه با این واکنش شیمیایی ارائه می‏دهد.
هنگامی که مواد غذایی مانند میوه‏‌ها و سبزیجات برش داده و یا پوست آن‏ها جدا می‏‌گردد، آنزیمی را از سلول‏های خود آزاد می‌‏کنند که به عنوان فنولاز یا پلی فنول اکسیداز شناخته می‏‌شود. این آنزیم در حضور اکسیژن بسیار واکنش‏پذیر می‌‏باشد. این آنزیم یک واکنش شیمیایی را کاتالیز کرده که ترکیبات فنولی موجود در غذاها را به رنگدانه‏‌های قهوه‌‏ای به نام ملانین‏‌ها تبدیل می‏‌کند. این واکنش به عنوان قهوه‌‏ای شدن اکسیداتیو آنزیمی شناخته می‏‌شود که باعث سیاه یا قهوه‌‏ای شدن مواد غذایی می‌‏گردد.

واکنش

آنزیم کاتالیزکننده‌‏ی قهوه‌‏ای شدن آنزیمی در میوه‏‌ها، پلی فنول اکسیداز یا فنولاز می‌‏باشد. در شیمی، یک رده از ترکیبات فنولی وجود دارد که در میوه‏‌ها و سبزیجات موجود بوده و به عنوان فنولازها شناخته شده که عامل قهوه‌‏ای شدن آنزیمی می‌‏باشند. پلی فنول اکسیداز در پلاستیدها و کلروپلاست‏ها یافت می‏‌شود. آن‏ها به طور آزاد در سیتوپلاسم رخ داده که به پیری و قهوه‌‏ای شدن میوه‏‌ها و سبزیجات کمک می‏‌کند.
پلی فنولازها می‏توانند به دسته‏‌های مختلفی مانند آنتوسیانین‏ها، فلاونوئیدها و غیر فلاونوئیدها طبقه‏‌بندی می‌‏شوند. آنتوسیانین‏‌ها رنگدانه‏‌های موجود در میوه‏‌ها می‌‏باشد، فلاونوئیدها در کاتچین‏‌ها، تانن‏‌ها و نوشیدنی‏ها رخ داده و غیر فلاونوئیدها یک جزء از اسید گالیک در برگ های چای می‌‏باشند.
این پلی فنول‏ها ناپایدار بوده و زمانی که در معرض هوا قرار می‏گیرد، مجموعه‏ای از واکنش‏های بیولوژیکی از جمله تبدیل یک ماده به یک محصول صورت می‏گیرد. رایج‏ترین واکنش شیمیایی در حال وقوع کاتالیز مرحله‏‌ی اولیه‌‏ی واکنش‌‏های بیوشیمیایی شامل تشکیل کوئینون‏‌ها از ترکیبات فنولی و متعاقبا پلیمریزاسیون کوئینون‏‌ها به پلیمرهای نامحلول به نام ملانین می‌‏باشد. این ترکیب ملانین مسئول قهوه‌‏ای شدن میوه‏‌ها و سبزیجات می‌‏باشد.

قهوه‌‏ای شدن آنزیمی سیب

در سیب، مواد فنولی در گوشت و پوست وجود دارد. این مواد کلروژنیک اسید، کافئیک اسید، 3،4 – دی هیدروکسی فنیل آلانین، p – کوماریک اسید، گلیکوزیدهای فلاونول، 4 – متیل کاکتول، کاتچین، 3، 4 – دی هیدروکسی بنزوئیک اسید، p – کرسول و لوکوسیانیدین می‌‏باشد. این ترکیبات موادی برای قهوه‌‏ای شدن آنزیمی بوده که در نهایت منجر به تشکیل محصولات قهوه‌‏ای می‏‌گردد.

مزایا و معایب

مشخص شده که محصول نهایی ملانین دارای خواص ضدمیکروبی بوده که مانع از هر گونه عفونت و التهاب به گیاه یا میوه‏‌ها می‏‌گردد. ملانین نیز دارای خواص ضد باکتریایی، آنتی اکسیدانت و ضد سرطانی می‌‏باشد. این‏ها باعث ارائه‏ی مواد غذایی سالم از نظر فیزیولوژیکی می‌‏گردند.
تلفات قابل توجهی به علت قهوه‌‏ای شدن میوه‏‌ها و سبزیجات اتفاق می‏افتد. هزینه‏‌های ذخیره سازی و حمل و نقل نیز در صورتی که فساد در طول مراحل پردازش مواد غذایی وجود داشته باشد، افزایش می‏یابد. قهوه‌‏ای شدن کیفیت میوه‏‌ها و سبزیجات را نیز کاهش می‏دهد. ارزش غذایی و طعم میوه‏‌ها و سبزیجات نیز با قهوه‌‏ای شدن پایین می‏آید.

جلوگیری

قهوه‌‏ای شدن آنزیمی می‏تواند توسط کاربرد چندین روش پیشگیری گردد. این روش‏ها عمدتا با هدف غیر فعال کردن آنزیم‏‌ها و حذف اکسیژن از محصول صورت می گیرد. سفید کردن یکی از موثرترین روش‏‌ها به منظور کنترل قهوه‌‏ای شدن آنزیمی می‌‏باشد. این عمل شامل استفاده‏ی کوتاه مدت از گرما به منظور از بین بردن فعالیت آنزیم‏ها قبل از فریز کردن یا انبارداری میوه‏‌ها و سبزیجات می‌‏باشد. فریز کردن و انجماد مانع از فساد میوه‏‌ها می‏‌گردد. پایین آوردن pH میوه تا 4 توسط افزودن سیتریک اسید و اسکوربیک اسید نیز مانع از فعالیت آنزیم‌‏ها می‏‌گردد. پاشش عصاره‌‏ی آهک یا سرکه نیز مانع از این واکنش می‏‌شود. دهیدراسیون نیز یکی از موثرترین روش‏ها به منظور جلوگیری از قهوه‌‏ای شدن آنزیمی بوده و روش‏های مختلفی مانند تابش و پاستوریزاسیون به منظور جلوگیری از فعالیت آنزیم فنولاز به کار برده می‏‌شود. پردازش با فشار بالا نیز تکنیکی بوده که به طور گسترده در صنعت غذا به منظور پیشگیری از واکنش قهوه‌‏ای شدن آنزیمی مورد استفاده قرار می‏گیرد. این‏ها شامل کاربرد 500 – 700 فشار اتمسفر جهت غیرفعال سازی آنزیم و میکروب‏ها می‏‌گردد. مقادیر زیاد مهار کننده ها مانند عوامل کاهشی، عوامل کلیت ساز و مهار کننده‏‌های آنزیمی نیز در صنعت فراوری غذا به منظور مهار اثر قهوه‌‏ای شدن استفاده می‎شود.
در صورتی که اقدامات لازم در رابطه با پیشگیری از این واکنش صورت نگیرد، قهوه‌‏ای شدن آنزیمی می‏تواند باعث تلفات قابل توجهی در بخش غذایی و کشاورزی شود. بنابراین، هر زمان که شما سبزیجات یا میوه‏‌ها را برش می‏زنید، مطمئن شوید که آن‏ها را به زودی مصرف می‌‏کنید، به طوری که آن‏ها خراب نشوند.