Le reazioni di imbrunimento negli alimenti sono un fenomeno comune che porta a un’alterazione dell’aspetto, del sapore e del valore nutritivo, evidente soprattutto quando frutta come mele e banane sono tagliate. Mentre in alcuni casi, come per il caffè, lo sciroppo d’acero, la birra, il tè e il cacao, tali reazioni portano a miglioramenti dell’aspetto e del sapore, nella maggior parte dei casi causano un abbassamento del valore nutritivo e un decadimento qualitativo del prodotto.
Le reazioni di imbrunimento possono essere causate dall’azione di enzimi come la L-ascorbato ossidasi e la lipossigenasi, che catalizzano reazioni di ossidazione. Tuttavia, il principale enzima responsabile dell’imbrunimento dei cibi è la fenolasi, presente in varie piante come agrumi, susine, pesche e olivi, che catalizza l’ossidazione degli o-difenoli contenuti nelle piante formando melanine.
Il meccanismo di azione della fenolasi sui composti o-difenilici coinvolge il rame, gruppo prostetico dell’enzima, che varia il suo numero di ossidazione nel corso della reazione. Per prevenire l’azione enzimatica nei processi industriali, si possono adottare alte temperature per un tempo adeguato, ma ciò può influire significativamente sul sapore e sulla consistenza del cibo, pertanto è necessario trovare soluzioni di compromesso per ogni tipo di alimento.
Nell’industria alimentare, per inibire l’azione della fenolasi, vengono utilizzati ossido di zolfo, solfati come il solfato di sodio, bisolfiti e metabisolfiti, che oltre ad inibire l’azione della fenolasi, hanno proprietà antimicrobiche e proteggono l’acido ascorbico presente. Tuttavia, l’uso di tali sostanze comporta alcuni svantaggi, essendo tossiche a livelli elevati e suscettibili di influire sul sapore e sull’odore del cibo, e di avere un effetto distruttivo sulla vitamina B. Nonostante ciò, vengono utilizzate per la loro efficacia e il basso costo.
Per controllare l’imbrunimento enzimatico, possono essere impiegati acidi come l’acido citrico, fosforico e ascorbico, che abbassano il pH limitando l’azione della fenolasi. Inoltre, l’acido citrico, in combinazione con l’acido ascorbico, agisce come chelante nei confronti del rame presente nell’enzima. L’acido ascorbico è considerato l’inibitore più significativo della fenolasi, poiché, oltre a non avere un sapore rilevabile alle concentrazioni usate, riduce gli o-chinoni formati dalla fenolasi ai composti o-fenolici inizialmente presenti. Questi metodi sono utilizzati per limitare l’imbrunimento enzimatico negli alimenti.