Nous avons étudié les mécanismes d'inhibition du brunissement enzymatique et de la polyphénoloxydase (PPO) par deux extraits enzymatiques d'origine naturelle. Le premier est une préparation commerciale de papaïne qui s'est révélée un inhibiteur efficace du brunissement de coupes et de broyats de champignon, de pomme, d'abricot et de scarole. Cette préparation d'enzymes protéolytiques contient des composés non peptidiques de 300 à 1500 g.mole-1 capables d'inactiver de manière partiellement réversible les différentes PPO testées et ceci consécutivement au piégeage des atomes de cuivre. Des analyses structurales nous ont permis de préciser la nature de ces composés inactivateurs, à savoir des dérivés d'allyl sulfonyl alcools. De tels composés sont probablement issus du procédé de fabrication de la préparation commerciale.
La seconde préparation enzymatique étudiée était un extrait d'Aspergillus niger riche en hydroxycinnamoïl quinate estérase (HCQE). Après avoir vérifié que cette enzyme inhibait la PPO d'abricot via l'hydrolyse de l'acide chlorogénique conduisant à la formation d'acide caféique, l'HCQE a été purifiée 8 fois en deux étapes chromatographiques. L'évolution de la composition phénolique d'un milieu réactionnel contenant de l'acide chlorogénique, de l'HCQE et de la PPO a été mathématiquement modélisée. Ce modèle a permis de déterminer que, dans des conditions de pH allant de 4 à 7, une activité HCQE 140 à 380 fois supérieure à celle de notre extrait purifié inhibait 50 % de l'activité PPO. Cependant, un test d'application d'un extrait d'HCQE sur un broyat d'abricot révèle que notre extrait n'est pas assez concentré dans nos conditions expérimentales. Ceci suggère que seul l'emploi d'HCQE concentrée lors d'un broyage sous anoxie et en combinaison avec d'autres inhibiteurs permettrait d'obtenir un effet anti-brunissement significatif.
Mots-clés : brunissement enzymatique, polyphénoloxydase, abricot, scarole, pomme, champignon, inhibition, réversibilité, papaïne, hydroxycinnamoïl quinate estérase.
The inhibition of enzymatic browning and polyphenol oxidase (PPO) by two enzymatic extracts from natural sources was investigated. A papain commercial extract inhibited browning of mushroom, apple and endive slices and purées. This protease preparation contained non peptidic compounds of low molecular weight (between 300 and 1500 g.mol-1) that inactivated all tested PPO. PPO activity partially recovered after dialysis or addition of CuSO4, which suggested that the enzyme copper was « trapped » during the inactivation mechanism. Structural analysis indicated that the inactivating agents could be allyl sulfonyl alcohol derivatives. These compounds were probably synthetised during the extract industrial processing.
A hydroxycinnamoyl quinate esterase (HCQE) from Aspergillus niger extract displaying a high HCQE activity was shown to inhibit chlorogenic acid oxidation by apricot PPO via the substrate hydrolysis leading to caffeic acid, a PPO inhibitor. The HCQE was 8-fold purified using two chromatographic steps. Consumption of phenolic compounds in model solutions containing both PPO and HCQE activities was mathematically modelised. This model indicated that 50 % of PPO activity could be inhibited by an HCQE activity 140- to 380-fold higher than our purified extract, depending on the pH value (4 to 7). Our extract was not enough concentrated to have a significant anti-browning effect on apricot purée. This suggested that a concentrated HCQE extract should be used on purée in combination with blending under anoxia and other browning inhibitors.
Key-words: enzymatic browning, polyphenol oxidase, apricot, endive, apple, mushroom, inhibition, reversibility, papain, hydroxicinnamoil quinate esterase.