تعريف الاسمرار الأنزيمي

إن الاسمرار الإنزيمي هو تفاعل ينتج عنه حدوث عملية الأكسدة التي تتواجد في مجموعة من الأطعمة المعينة، بجانب أنه يحدث في كلا من أغلب أصناف الفواكه وأنواع كثيرة من الخضروات، وينتج عنه تحول لونه الفاكهة أو الخضار إلى اللون البني [1].

أنواع التلون البني الإنزيمي

تفاعلات بنيّة غير إنزيمية.
الانزيمات.
أوكسيديز بوليفينول (PPO).

في حالة حدوث أي تغيير يطرأ على لون الطعام فهذا دليل واضح على أن هناك واحد من التفاعلات الكيميائية قد حدث، ويكون الناتج مجموعة جزيئات ذات لون بني لم يكن لها سابق وجود، وتتواجد ثلاثة طرق وأشكال منتشرة وشائعة يمكن أن تتسبب في حدوث تلك الظاهرة، نستطيع أن نصنف كالتالي :

تفاعلات بنيّة غير إنزيمية

: كالكراميل وتفاعل ميلارد، وهما السبب الرئيسي في حدوث تحول لون كلا من الخبز والسكر واللحم إلى اللون البني، وأن الحرارة الشديدة عامل يتم من خلالها تسريع حدوث التفاعل أما بالنسبة لدرجة حرارة الغرفة يكون التفاعل بطئ جدا.

عليك الانتباه إلى أن الحرارة ليست سبب في في تسريع عملية تحمير مكونات الطعام الطازجة، حيث أن آليه التحمير تعتمد بشكل أساسي على تواجد إنزيمات نشطة ويطلق عليها البني الإنزيمي.

الانزيمات

: كما نعلم أن عملية الاسمرار الإنزيمي هي عملية تحمير ولكن يستلزم حدوثها وجود مجموعة إنزيمات، هذه الإنزيمات لمن لا يعلمها هي أحد أنواع البروتينات المتعددة وهي تتميز بكونها معقدة في تركيبها بالنسبة للشكل العام.

أن الإنزيمات تحدث في جميع الأماكن التي تحيط بِنَا وهذا أمر طبيعي جدا، فمثلا ان الجسد البشري ممتلئ بالأنزيمات أجسامنا بالإضافة إلى أغلب الكائنات الحية على الأرض، وأهميتها بالنسبة للإنسان تكمن في كونها عامل يقودنا إلى العمل بشكل سليم وطبيعي.

التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الكائنات الحية ليس لها وقت محدد بل هي تكون مستمرة طول الوقت وطوال حياة الكائن، إن الأنزيمات تعمل عملها مثل المحفز داخل التفاعلات تلك.

هذا في معناه أن دورها مساعد يسرع من حدوث ردود الفعل، ولكن مع مراعاة عدم دخوله في التفاعل أو المشاركة فيه بذاته، وإذا فقدنا الأنزيمات سنفقد مجموعة كبيرة من ردود الفعل ذات الأثر الحاسم ليس في الإنسان فقط بل في هذا العالم بأكمله.

أوكسيديز بوليفينول (PPO)

: واحد من مجموعات الأنزيمات المتعددة ولكن تكمن أهميته في كونه يمثل جزء من العديد

من المنتجات لذلك يجب أن تلاحظ اسم بوليفينول أوكسيديز (PPO)، يقوم هذا الأنزيم بدور تحفيزي داخل تفاعل ما كيميائي يتم من خلاله حدوث تحويل للفينولات لكي تصبح بوليفينول.

تلك الأنزيمات هي مصدر الكثير من الوظائف المهمة والمفيدة، ولكن هذا الأنزيم له جانب سئ وهو الآثار الجانبية التي تُنتج عنه، حيث انه السبب الأساسي في تحويل لون التفاح والموز المقطعان إلى لون بني بالإضافة إلى الكمثري المقطعة أيضا.

سبب اسوداد التفاح

تقوم الخلايا التالفة بإطلاق إنزيمات حيث أن اللون البني الأنزيمي لا يصيب كلا من التفاح والموز السليم والغير تالف، ولكن هو يبدأ مع حدوث تقطيع أو تقشير أو إصابة أي قطعة بالتلف في الصنف.

ذلك يحدث عن طريق حدوث تلف في الخلايا المنتجة فيحدث إطلاق لمحتويات مجموعة الخلايا تلك وتفقد حمايتها التي كانت تتسبب فيها الخلية، ويترتب على ذلك تفاعل الجزيئات والإنزيمات بعضها البعض وتبدأ في التفاعل.

آلية تفاعل الانزيمات الغير مرغوبة في الأغذية

حدوث التحلل المائي للفينول الأحادي إلى ثنائي الفينول.
حدوث أكسدة الديفينول.
تشكيل الألوان.

بوجهه عام يمكننا تفسير ما يحدث خلال رد الفعل هو تحويل البوليفينول أوكسيديز وهي الجزيئات الصغيرة في الحجم وتعرف بالفينولات إلى جزيئات كبيرة الحجم تسمي بوليفينول [2].

ذلك يتم بعد المرور بسلسلة من التفاعلات الكيميائية، حيث أنه يتواجد مجموعة متعددة ومختلفة من التفاعلات التي تتم في نفس ذات الوقت، ولذلك لم نتوصل إلى تفسير آلية التفاعل بشكل دقيق كامل.

لكن نحن نلم بكل ما يحدث في الخطوات البسيطة السهلة الأولى إلى أن يصير الوضع معقداً، حيث أن الكيميائيين لم يحددوا ما الذي يحدث ومتى وكيف، ولكن فهمك للخطوات الأولى البسيطة سيعطيك رؤى كافية لما سيحدث حتى يساعدك في منع حدوثه والخطوات:

الخطوة الاولي تتمثل في هيدروكسيل الفينولات

: حيث أنه في حالة إطلاق الإنزيمات والجزيئات التي تتواجد داخل منتج ما ستتمكن كل من monophenols و polyphenol oxidase بالبحث عن بعضهما البعض إلى أن يلتقوا.

Monophenols هي الجزيئات التي يتواجد في تركيبها حلقة من البنزين بجانب وجود مجموعة OH يطلق عليها مجموعة هيدروكسي، وتتكون حلقة البنزين من عدد ستة ذرات من عنصر الكربون ويكون كلا منهم في حالة ترابط عن طريق ثلاثة روابط مزدوجة وتناوبة.

أن أبسط الفينولات يتكون من حلقة البنزين واخدة ومجموعة من الهيدروكسي، ولكن يجب معرفة أن يمكن للفينول أن يحتوي على ذرات أخرى ترتبط بنفس ذات الحلقة.

فبالتالي بمجرد أن يقوم كلا من المونوفينول و PPO بالوصول الي بعضهما البعض يقوم الأنزيم بتحفيز رد الفعل وهذا لكي يتمكن من تحويل المونوفينول إلى ديفينول، ويطلق علي هذا التفاعل تفاعل الهيدروكسيل ولكن شرط حدوث هذا التفاعل هو وجود عنصر الأكسجين ومع ذلك.

فإن المحيط بنا مليء بالأكسجين، ولذلك بمجرد أن يصيب المنتج أي تلف يتمكن الأكسجين من الوصول إلى المناطق المتضررة بشكل سهل وسلس .

الخطوة الثانية حدوث أكسدة الديفينول

: ينشأ تفاعل كيميائي من نوع الأكسدة ويتم تحفيزة مرة أخرى عن طريق PPO، وخلال هذه الخطوة يتم تحويل مجموعتين من OH إلى اثنين من الأكسجين ولكن مزدوج الترابط. ويطلق على الجزيئات التي تُنتج من التفاعل كينونات، وعليك معرفة أن الأكسجين شرط لازم لتواجد الأكسجين واستكمال التفاعل ليتم أكسدة الديفينول إلى كينون.

الخطوة الثالثة هي التي يحدث بها تشكيل الألوان

: الكينونات عبارة عن مجموعة جزيئات لها قدرة شديدة على التفاعل وهي تستغني عن اي مساعدة وليست بحاجة إلى أي مساعدة تقوم الإنزيمات لتقديمها لكي يحدث التفاعل بشكل أكبر.

بعد حدوث سلسلة من التفاعلات تكون الكينونات قد بالفعل تمكنت من تشكيل البوليفينول وهي عبارة عن عدد من الجزيئات الكبيرة في الحجم ويكون لونها أحمر أو بني وربما يكون أسود، وسيطرأ على فاكهتك أو خضرواتك ظهور لون آخر حيث ألوانهم سيتحول إلى اللون البني بمجرد أن يتم تكوينها.