ما هو إنزيم PPO .. ” الاسمرار الأنزيمي “
تعريف الاسمرار الأنزيمي
يتمثل الاسمرار الإنزيمي في عملية الأكسدة التي تحدث في مجموعة من الأطعمة المحددة، ويحدث أيضًا في العديد من أصناف الفواكه والخضروات، ويؤدي إلى تغيير لون الفاكهة أو الخضار إلى اللون البني .
أنواع التلون البني الإنزيمي
- تفاعلات بنيّة غير إنزيمية.
- الانزيمات.
- أوكسيديز بوليفينول (PPO).
إذا حدث أي تغيير في لون الطعام، فهذا يشير إلى حدوث تفاعل كيميائي، وسيتم إنتاج مجموعة من الجزيئات ذات اللون البني التي لم تكن موجودة من قبل. هناك ثلاث طرق وأشكال شائعة يمكن أن تسبب هذه الظاهرة، ويمكن تصنيفها على النحو التالي:
تفاعلات بنيّة غير إنزيمية: الكراميل وتفاعل ميلارد هما السبب الرئيسي في تغيير لون الخبز والسكر واللحم إلى اللون البني، حيث يحدث هذا التفاعل بشكل أساسي بفعل الحرارة الشديدة التي تسرع حدوثه، أما في درجة حرارة الغرفة فإن هذا التفاعل يحدث ببطء شديد.
يجب ملاحظة أن الحرارة ليست السبب في تسريع عملية تحمير المكونات الطازجة، حيث تعتمد آلية التحمير بشكل أساسي على وجود إنزيمات نشطة تعرف باسم البنية الإنزيمية.
الانزيمات: كما نعلم، الاسمرار الإنزيمي هو عملية تحمير تحتاج إلى وجود مجموعة من الإنزيمات. هذه الإنزيمات هي أحد أنواع البروتينات المعقدة من حيث التركيب العام.
تحدث الإنزيمات في جميع الأماكن التي نحيا فيها، وهذا أمر طبيعي جدًا. فالجسم البشري وغالبية الكائنات الحية على الأرض مليئة بالإنزيمات، وتكمن أهمية هذه الإنزيمات بالنسبة للإنسان في كونها عاملًا يساعد الجسم للعمل بشكل سليم وطبيعي.
التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الكائنات الحية تكون مستمرة طوال الوقت وطول فترة حياة الكائن، ولا يوجد لها وقت محدد. والأنزيمات تعمل كمحفز داخل هذه التفاعلات.
يعني ذلك أن دور الأنزيمات هو المساعدة في تسريع حدوث ردود الفعل، مع الأخذ في الاعتبار عدم المشاركة أو التفاعل بها مباشرة، وإذا فقدنا الأنزيمات، فسنفقد مجموعة كبيرة من ردود الفعل ذات الأثر الحاسم ليس في الإنسان فقط، بل في هذا العالم بأكمله.
أوكسيديز بوليفينول (PPO): يعد واحدًا من مجموعة عديدة من الإنزيمات، ولكن يكمن أهميته في أنه يشكل جزءًا من العديد من الإنزيمات
يجب الانتباه إلى وجود اسم بوليفينول أوكسيديز (PPO) في بعض المنتجات، حيث يعمل هذا الإنزيم كعامل تحفيزي داخل تفاعل كيميائي يؤدي إلى تحويل الفينولات إلى بوليفينولات.
تُعتبر هذه الأنزيمات مصدرًا للعديد من الوظائف المهمة والمفيدة، ولكن هذا الأنزيم له جانب سلبي وهو الآثار الجانبية التي تنتج عنه، حيث يكون هو السبب الرئيسي في تحويل لون التفاح والموز المقطعين إلى اللون البني، بالإضافة إلى تحويل الكمثرى المقطعة أيضًا إلى اللون البني.
سبب اسوداد التفاح
تطلق الخلايا التالفة إنزيمات، ويظهر اللون البني الأنزيمي عند تلف التفاح والموز، ولكن لا يظهر عندما يكونا سليمين، ويحدث ذلك عندما يتعرض أي قطعة منهما للتقطيع أو التقشير أو التلف.
يحدث ذلك عندما يتعرض الخلايا المنتجة للتلف، مما يؤدي إلى إطلاق محتويات المجموعة الخلوية وفقدانها للحماية التي كانت توفرها الخلية، ويتبع ذلك تفاعل الجزيئات والإنزيمات مع بعضها البعض ويبدأ التفاعل.
آلية تفاعل الانزيمات الغير مرغوبة في الأغذية
- يحدث تحلل الماء للفينول الأحادي إلى فينول ثنائي هو الأمر الذي يحدث.
- حدوث أكسدة الديفينول.
- تشكيل الألوان.
بشكل عام، يتم تحويل البوليفينول أوكسيديز، وهي جزيئات صغيرة الحجم تعرف باسم الفينولات، إلى جزيئات كبيرة الحجم تسمى بوليفينول خلال رد الفعل .
يتم ذلك بعد مرور سلسلة من التفاعلات الكيميائية، حيث تحدث مجموعة متعددة ومتنوعة من التفاعلات في نفس الوقت، ولذلك لم نصل بعد إلى تفسير دقيق وشامل لآلية التفاعل.
لم نفهم كل ما يحدث في الخطوات البسيطة والسهلة في البداية، حتى أصبح الوضع معقدًا، حيث لم يحدد الكيميائيون ما يحدث ومتى وكيف. ولكن فهمك للخطوات الأولى البسيطة سيمنحك رؤى كافية لما سيحدث لمساعدتك على منع حدوثه
الخطوة الاولي تتمثل في هيدروكسيل الفينولات: عند إطلاق الإنزيمات والجزيئات في منتج ما، يقوم كل من المونوفينولات وأوكسيداز البوليفينول بالبحث عن بعضهما البعض حتى يلتقيا.
Monophenols هي جزيئات تتضمن حلقة من البنزين، إضافة إلى وجود مجموعة هيدروكسي (OH)، وتتألف حلقة البنزين من ست ذرات كربونية، حيث يتم ترابطها بثلاث روابط مزدوجة وتناوب، وذلك وفقا لتركيبها.
تتكون الفينولات الأبسط من حلقة بنزين واحدة ومجموعة من الهيدروكسي. ومع ذلك، يجب ملاحظة أن الفينولات يمكن أن تحتوي على ذرات أخرى مرتبطة بنفس الحلقة.
عندما يلتقي المونوفينول ومركب PPO في الوسط المناسب، يقوم الإنزيم بتحفيز تفاعل هيدروكسيل لتحويل المونوفينول إلى ديفينول، ومع ذلك، يتطلب هذا التفاعل وجود عنصر الأكسجين.
يحتوي المحيط المحيط بنا علىالكثير من الأكسجين، ولذلك فإنه عندما يتعرض المنتج لأي تلف، يمكن للأكسجين الوصول بسهولة إلى المناطق المتضررة .
الخطوة الثانية حدوث أكسدة الديفينول: يحدث تفاعل كيميائي من نوع الأكسدة ويتم تحفيزه مرة أخرى عن طريق PPO، وخلال هذه الخطوة يتم تحويل مجموعتين من OH إلى اثنين من الأكسجين، ولكن مزدوج الترابط. وتطلق الجزيئات التي تنتج من التفاعل كينونات، ويجب ملاحظة أن الأكسجين ضروري لتواجد الأكسجين واستكمال التفاعل لأكسدة الديفينول إلى كينون.
الخطوة الثالثة هي التي يحدث بها تشكيل الألوان: الكينونات هي مجموعة من الجزيئات ذات قدرة تفاعلية عالية، وهي تتفاعل بدون الحاجة إلى أي مساعدة أو إنزيمات لتسريع التفاعل.
بعد سلسلة من التفاعلات، تتمكن الكينونات من صنع البوليفينول، وهو مجموعة من الجزيئات الكبيرة ذات اللون الأحمر أو البني أو الأسود، ويتحول لون الفاكهة أو الخضار إلى اللون البني عند تكوينه.