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  • 1. I.7. VALORACIÓN OBJETIVA DE LA CARNE Sobre la carne, mediante procedimientos instrumentales, se determinan diversos parámetros, de entre los que se encuentran: I.7.1. pH. El pH del tejido muscular del animal vivo es prácticamente neutro (7,-7,2). La muerte produce concentración de ácido láctico a partir del glucógeno muscular en función de la glucólisis anaerobia que tiene lugar al detenerse el aporte de oxígeno, mientras haya glucógeno se produce ácido láctico descendiendo el pH hasta que se interrumpen los fenómenos glucolíticos. Por otra parte, la hidrólisis del ATP también ocasiona un incremento de los iones H+ en el músculo. Estos contribuyen al descenso del pH post mortem en un 10% (HAMM, 1977). Los valores del pH muscular a diferentes tiempos post-mortem tienen una relación lineal con los correspondientes valores de lactato, pero realmente la relación entre pH y lactato, con valores de pH, entre 7 y 5,5, representa la parte lineal media de una curva sigmoidea, cuya forma y posición están determinadas por la capacidad tampón del tejido muscular (HAMM, 1977). HONIKEL y HAMM (1974) demuestran la gran importancia de las proteínas miofibrilares en la capacidad tampón de la carne. La evolución del pH post-mortem ha sido más ampliamente estudiada en vacuno que en ovino. Después del sacrificio, el pH desciende rápidamente en las primeras 6 horas (SORNAY, 1978), cuando la membrana celular pierde resistencia e impermeabilidad (BATE-SMITH, 1948) y después algo más lentamente, hasta alcanzar el pH final a las 24 horas post-sacrificio. Este pH, que se mantiene constante hasta la aparición de los fenómenos de putrefacción, fue denominado pH final por CALLOW (1937) y según BATE-SMITH (1948) es de 5,4-5,5 en los mamíferos correspondiendo al punto isoeléctrico de las proteínas musculares. En la evolución y valoración de una carne respecto a su pH es tan importante el pH último que se obtiene como la velocidad con la que se alcanza. Caídas del pH rápidas producen carnes con menos capacidad de retención de agua y más duras: un pH inferior a 6 en los primeros 45 minutos post mortem conduce a carnes pálidas y exudativas. El pH último está correlacionado negativamente con la actividad ATPasa miofibrilar y tiene poca relación con el potencial glicolítico, siendo la evolución del pH muy útil para conocer el estado en que se encuentra el músculo en la fase entre el sacrificio y la instauración del rigor mortis. Un pH último elevado trae consigo carnes más oscuras con una mayor capacidad de retención de agua, consistencia firme, aspecto seco de la superficie y peor conservación (DFD: dark, firm, dry), fenómeno estudiado en vacuno ("carnes de corte oscuro") y porcino (FISCHER y HAMM, 1980). El agua es mantenida (alejamiento del punto isoeléctrico de las proteínas y por ello abundancia de cargas libres que fijan al dipolo H2O) y el músculo es empaquetado regularmente con pocos espacios extracelulares. La luz es absorbida por la estructura ordenada y traslúcida, la reflexión es baja y las superficies aparecen por ello oscuras. El elevado pH está causado por la utilización de las reservas de glucógeno muscular antes del sacrificio, con lo cual la formación de ácido láctico post-mortem es escasa. Un pH bajo, próximo al punto isoeléctrico de las proteínas (escasas cargas que fijan al dipolo agua), nos dará carnes más claras, blandas y con menor poder de retención de agua (PSE: pale, soft, exudative). En estos músculos tiene lugar un 255
  • 2. metabolismo glicolítico rapidísimo, que determina una velocidad de descenso del pH y de desaparición del ATP muy rápidos. Las fibras musculares separadas producen una estructura desordenada con un gran espacio extracelular y la luz se refleja en mayor proporción desde la superficie (MAC DOUGALL, 1970). Así el color, la jugosidad, la textura e incluso el aroma están directa o indirectamente relacionados con el pH muscular obtenido tras la maduración de la canal (LAWRIE, 1985). Los coeficientes de variación del pH son muy pequeños, por lo que no parece que la selección vaya a afectar mucho a los pH inicial y final aunque variaciones pequeñas en el pH final es posible que afecten a la calidad de la carne. La caída del pH es bastante variable. El único problema estudiado en este sentido desde el punto de vista genético es el del músculo pálido, blanco y exudativo del porcino, relacionado precisamente con la rápida caída del pH (KEMPSTER et al., 1982), debido a la acción del gen del halotano en homocigosis recesiva (JUDGE, 1991). La carne ovina se considera alejada del problema de las carnes exudativas (SAÑUDO, 1980 y SAÑUDO y SIERRA, 1982). FACTORES DE VARIACIÓN Intrínsecos Tipo de músculo Se han encontrado diferencias entre el pH final de diferentes músculos (OUHAYOUN y DELMAS, 1988) encontrando estos autores diferencias entre L. dorsi y B. femoris por el distinto tipo metabólico (el segundo es más oxidativo que el primero). Los músculos de la espalda y la pierna tienen generalmente pH últimos más levados que el lomo (MONIN, 1981). En el ganado ovino (SAÑUDO, 1980) los pHs últimos más altos se corresponden con los músculos situados en los trozos de 3ª categoría y los más bajos en los correspondientes a los de 1ª categoría. El porcentaje de distribución de los distintos tipos de fibras musculares tiene una importante contribución a la variación del pH y conlleva al desarrollo de carnes DFD y PSE (ASHMORE y VIGNERON, 1988). Se relaciona con la frecuencia en que los músculos son utilizados. A menor actividad, caídas más rápidas del pH. TARRANT y SHERINGTON (1980) confirman que la actividad muscular es una de las principales causas de un alto pH último en músculos del cuarto trasero de corte oscuro. El pH último depende también del poder tampón del propio músculo, el cual aumenta con la intensidad del metabolismo glucolítico. Fibras adaptadas al metabolismo glucolítico son capaces de producir mayores cantidades de ácido láctico. De forma general se puede decir que en canales con un pH más alto, más alto es el pH de todos sus músculos, especialmente los del cuarto posterior y largo dorsal (SAÑUDO et al., 1985). El pH varía en el interior de un mismo músculo, reflejando las variaciones internas en la proporción de fibras. 256
  • 3. SEVERINI et al. (1991) clasifican los músculos del cerdo en función del tipo de fibra y pH a las 2 horas. Especie Estudios comparativos entre diversas especies (BENDALL, 1978a,b, 1979) han demostrado que el pH en bovino y ovino es bastante similar. Las diferencias en sensibilidad al estrés (mayor en porcino y menor en ovino) y en el metabolismo muscular señalan diferentes pHs según la especie considerada. El pH del jugo del músculo porcino se incrementa tras el congelado y descongelado, mientras que en ovino y bovino cae o no se altera apreciablemente (JALANG et al., 1987). Raza Existen escasos estudios al respecto excepción hecha en el ganado porcino. SAÑUDO et al. (1986) señalan una débil influencia de este factor, especialmente en el pH último. Sin embargo GUHE et al. (1990) indican diferencias entre razas en el ganado vacuno. Sexo En el ganado ovino la influencia del sexo sobre el pH es casi nula, aunque en general los machos tienen pHs más altos que las hembras (FORCADA, 1985; SAÑUDO et al., 1986). DRANSFIELD et al. (1990) no encuentran diferencias significativas entre machos, machos castrados y hembras. En bovino, tras el sacrificio, la velocidad de caída del pH en el músculo es más lenta en el caso de los machos que en las hembras pero esto tiene poca importancia práctica. Según SORNAY (1978) los machos muestran una mayor frecuencia de pHs más elevados respecto a machos castrados, hembras jóvenes y vacas, lo que es debido a su temperamento más excitable, con mayor motricidad y estrés físico con hipersecreción de catecolaminas. Edad Otro factor que puede intervenir en las variaciones del pH es la edad de los animales. Tanto TUMA et al. (1963) como SAÑUDO y SIERRA (1982) y JAIME (1988) han encontrado pH superiores en animales jóvenes, además este último autor señala, a partir de 4 ºC, una velocidad de caída del pH mayor en ternascos comparados con corderos, lo que indica una actividad más elevada de sus músculos. En general, se puede decir que la velocidad de caída del pH aumenta con la edad, existiendo una cierta tendencia a tener pHs más bajos a mayores edades (SAÑUDO y SIERRA, 1982 y LÓPEZ, 1988). Individuo La variabilidad del pH entre los distintos animales, que aparentemente presentan características similares, es muy elevada, como demostraron KHAN y BALLANTYNE (1973). En el ganado porcino está plenamente confirmada la sensibilidad a producir carnes PSE en animales halotano positivo (VAN ASTEN, 1990). Así pues, habría que considerar esta posibilidad en otras especies: individual sensibilidad al estrés muy relacionada en bovinos con la Etología (KENNY y TARRANT, 1987) y la variabilidad genética ligada a un posible efecto padre puesta de manifiesto en los ovinos (SAÑUDO, 1991). 257
  • 4. Extrínsecos Niveles de alimentación Está más que demostrado que el nivel de alimentación afecta a la composición química de la carne. Niveles altos implican un aumento de los lípidos y correlativamente una disminución del agua en la musculatura. De este modo parece que un aumento del nivel de alimentación irá asociado a pHs más altos, no siendo en general tan importante la restricción alimenticia o la naturaleza del alimento (ALBERTI et al., 1988; SIERRA et al., 1988). Promotores de crecimiento El empleo de implantes hormonales no parece tener una acción muy marcada sobre el pH, así SAÑUDO et al. (1986) utilizando en corderos implantes de 100 mg de propionato de testosterona y 10 mg de benzoato de estradiol no encontraron diferencias significativas frente a testigos. Sin embargo los ß-Agonistas ejercen un efecto negativo en la carne de ovino provocando un incremento del pH (MERKEL, 1988). Existe una disminución en la concentración de glucógeno descrito en corderos tratados con el ß-agonista cimaterol (McEWAN et al., 1985), esto puede ser suficiente para limitar la acidificación normal post-mortem, permitiendo elevar el pH último en la carne (ALLEN et al., 1985; BEERMANN et al., 1985). Sin embargo, THORNTON et al. (1987) en el caso del uso de clembuterol no han encontrado diferencias en el pH final, ni tampoco ALLEN et al. (1988) y FIEMS et al. (1990) encuentran influencia del tratamiento con cimaterol en el pH muscular de bovino. Ejercicio El ejercicio continuado produce una resistencia a la acumulación de ácido láctico en el músculo (AALHUS y PRICE, 1986) permitiendo la caída de la temperatura antes de que ocurra una bajada del pH. La realización de ejercicio físico influye en el grado de caída del pH especialmente durante las primeras horas tras el sacrificio. El pH muscular de ovinos activos es más alto al principio y desciende más lentamente pero alcanza un valor último similar al de músculos de ovinos sin ejercicio (AALHUS y PRICE, 1991). En grado extremo los animales fatigados por el ejercicio (caza, toro de lidia, etc.) presentan pH elevados y con lento descenso (glucógeno escaso). Tiempo de ayuno El tiempo y tipo de ayuno influyen asimismo en la reducción que pueden originar en el glucógeno muscular y consecuentemente unos mayores pHs últimos (WARRISS et al., 1987). Estrés pre-sacrificio Según BRAY et al. (1989) efectos débiles o individuales de estrés (subalimentación, esquileo y lavado) no tienen un efecto significativo en el pH, pero si los efectos sumados. Debido al estrés el pH no desciende normalmente y permanece superior a 6 debido a un agotamiento del glucógeno muscular (BRISKEY et al., 1959; CHRYSTALL et al., 1982), lo que hace que tenga una mala actitud para la conservación y un color 258
  • 5. generalmente oscuro que hace que se pegue al cuchillo. Recordemos las carnes fatigadas. HUNT y HEDRICK (1977b) con ganado vacuno y PINKAS et al. (1982) y MONIN (1981) con ovinos muestran que existe una fuerte interacción entre estrés y tipo metabólico en el pH último de los músculos. Aunque en los ovinos aparecen también perturbados los fenómenos de la glucogenolisis por efecto del estrés, lo son en menor grado que en el cerdo mejorado y seleccionado para la producción de carne (CHARPENTIER y GOUTEFONGEA, 1966), hecho menos apreciable en el cerdo ibérico y sus cruces (SAÑUDO y SIERRA, 1991). Estimulación eléctrica La estimulación eléctrica de las canales produce la hidrólisis del ATP y una caída rápida del pH tisular (CARSE, 1973; CHRYSTALL y HAGYARD, 1976; VALIN, 1978; SONAIYA et al., 1982). BENDALL (1980) asume que las diferencias en el grado de caída del pH entre canales estimuladas y controles no pueden atribuirse a caídas de temperatura. CLARKE et al. (1980) afirman que la activación de enzimas glicolíticas puede ser uno de los factores causantes de la rápida caída del pH en canales estimuladas, aunque esto no está totalmente confirmado (RASHID et al., 1983). Según CARBALLO et al. (1988) se alcanzan pH inferiores a 6,0 a las 24 horas cuando su temperatura es superior a 20 ºC. Modo de sacrificio BENDALL (1973) observó la influencia del método de sacrificio en el pH inicial de músculos de conejo. Así, cuando se producían movimientos durante el sacrificio el pH inicial se situaba alrededor de 6,5. Temperatura de conservación La temperatura ambiental ejerce un marcado efecto sobre la velocidad de descenso del pH post-mortem (BATE-SMITH y BENDALL, 1949; MARSH, 1954 y CHARPENTIER, 1969), que se acelera con temperaturas elevadas. Además, un rápido y profundo descenso del pH post-mortem, mientras la temperatura del músculo es todavía elevada, provoca una desnaturalización de las proteínas sarcoplásmicas, que precipitan sobre las miofibrilares, produciéndose una disminución todavía mayor de la capacidad para retener agua y las carnes aparecen claras. En ganado porcino contribuye a la formación de las carnes PSE. La temperatura influye tanto en el tiempo necesario para alcanzar el pH al que se inicia el rigor mortis, como en el tiempo que transcurre hasta que se alcanza el pH final. Ambos tiempos aumentan conforme desciende la temperatura (HONIKEL et al., 1981a). Sin embargo a las pocas horas del sacrificio el descenso del pH a temperaturas entre 0-4 ºC es mucho más rápido que a temperaturas superiores (HONIKEL y HAMM, 1978; WINGER et al., 1979), como consecuencia del fenómeno denominado "acortamiento por el frío". La velocidad de descenso del pH durante este período es mínima entre 2 y 6 ºC, por encima de 6 ºC se incrementa progresivamente al aumentar la temperatura y por debajo de 2 ºC sufre un incremento brusco (JEACOCKE, 1977; JOLLEY et al., 1980-81; HONIKEL et al., 1981b). En definitiva, no hay acuerdo sobre la temperatura concreta a partir de la 259
  • 6. cual se produce un incremento del descenso relativo del pH, al aumentar o disminuir la temperatura (SCOPES, 1971; JEANCOCKE, 1977; JOLLEY et al, 1980-81). El pH final varía según la temperatura a la que se mantiene el músculo durante el rigor. El elevado pH final en músculos mantenidos a 0-1 ºC ha sido observado tanto en ovino (BOUTON et al., 1973a) como en bovino (CASSENS y NEWBOLD, 1967). En ovino, también JAIME et al. (1991) encuentran pHs más altos con temperaturas bajas. El acortamiento muscular a bajo pH se incrementa considerablemente si la temperatura de incubación es de 30 ºC o más (HONIKEL et al., 1986). Por otro lado la caída de la temperatura está relacionada con la posición y cantidad de grasa que recubre al músculo en la canal. Músculos superficiales se enfrían más rápidamente que músculos profundos (AALHUS y PRICE, 1986). ATP y actividad enzimática Puesto que el glucógeno no es el factor limitante de la glicólisis, ya que no llega a desaparecer en ningún caso, la paralización de la glicólisis tiene que ser debida a la acción del bajo pH sobre los enzimas glicolíticos o a la ausencia de un nivel suficientemente alto de ADP y/o AMP para activarlos. La actividad enzimática determina según su nivel y calidad la glucogenolisis y glucólisis. Tipo de deshuesado Está bien documentado por FIELD (1981) que los diferentes sistemas de deshuesado mecánico producen productos con diferente pH que otros deshuesados, siendo debido a la presencia o no de tuétano del hueso, pues este posee un pH en el rango 6,8-7,4. Adición de polifosfatos y sales La acción de los polifosfatos es doble (ROJAS, 1991): de una parte aumentan el pH de la carne, acción que se acentúa por la presencia de cloruro sódico que disminuye el punto isoeléctrico de la carne por fijación de la sal en las cadenas de proteínas y de otra parte complexa los iones divalentes presentes en el músculo y se facilita el hinchamiento de la estructura miofibrilar que como consecuencia retiene más agua. Maduración y envasado Para BOAKYE y MITTAL (1993), el tiempo de madurado influye significativamente sobre el pH en carne de bovino. MOORE y SEPHTON (1989) encontraron que el pH de la carne fresca se incrementó a las 8 semanas de almacenaje (bajo atmósfera de CO2 a -1,5 ºC), pero la carne congelada no mostró incrementos en ningún período de tiempo en el cordero. HWANG et al. (1990) señalan pequeñas diferencias en el pH con distintos tratamientos de envasado, siendo al vacío cuando se alcanza un menor pH. ALLEN (1991) advierte de no empaquetar carne de cordero con un pH superior a 5,8 ya que según este autor tendrá un período de conservación inferior al previsto. MÉTODOS DE MEDIDA Para la realización de la medición del pH se utilizan dos métodos: 1) Muestra homogeneizada y su medición 260
  • 7. Respecto a este método, la literatura muestra que la mayoría de los investigadores que usan el método de homogeneización, no se mantienen dentro de los métodos oficiales. Se usan variaciones en los solventes así como modificaciones en el ratio muestra/solvente para ajustar el método a sus necesidades específicas. Esto añade un error de medida al método de homogenizado. Sobre homogenizados o mezclas de agua o soluciones isotónicas de carne se debe realizar la lectura inmediatamente (LANDVOGT, 1991). Existen diferencias entre los diferentes electrodos. PROST (1955) y VAN GILS y VAN LOGTESTIJN (1967) consideran las determinaciones electrométricas mejor que los métodos colorimétricos o por indicadores. PROST (1955) señala que valores del pH medidos a partir de extractos de carne son más altos que valores medidos directamente en el tejido muscular. KORKEALA et al. (1986) destacan que las diferencias entre electrodos (de penetración, superficial, de cristal y combinado) parecen ser mayores que las diferencias debidas a la presentación (homogenizado, mezcla carne-agua, medida directa) de las muestras de la carne, no pudiendo ser determinado cual es el método que da una mayor aproximación al pH real de la carne. Por ello se hace preciso armonizar los métodos de medida, así BOCCARD et al. (1981) proponen unos métodos concretos para la calidad de la carne bovina. 2) Medida directa usando un electrodo se valora, dependiendo de la especie, en determinados momentos: al sacrificio, 45 minutos, 24 horas y 7 días, mediante pHmetro portátil, preferentemente sobre el m. longissimus dorsii, aunque también se utilizan otros músculos (el m. semitendinoso y el m. tricep braquial en ovinos). En la elección de un músculo o paquete muscular para realizar esta y otras determinaciones se han de tener en cuenta las siguientes consideraciones: - identificación y aislamiento fáciles - estructura interna ideal, sin fascias, vasos ni tendones y con las fibras musculares en una sola dirección - volumen suficiente para realizar todos los ensayos - localización en un trozo que sea representativo de la composición tisular de la canal - características cualitativas representativas de la calidad de la canal. En los ovinos, los músculos que cumplen estos requisitos son los que se muestran en la siguiente figura Como el miembro anterior es el más representativo de las características cuanticualitativas de la canal y de la carne, sus músculos son los más utilizados, considerando al m. triceps braquial el ideal para dichas determinaciones. I.7.2. COLOR El color es una sensación compleja, resultante de una serie de fenómenos percibidos simultáneamente. Existe una reflexión diferencial de las diversas 261
  • 8. radiaciones luminosas del espectro visible cuyas longitudes de onda están comprendidas entre 380 y 780 nm, como consecuencia, al llegar al ojo, se produce la excitación de ciertos centros del cortex por los influjos nerviosos procedentes de las células fotosensibles de la retina (KOWALISKI, 1978). Por tanto al ser un fenómeno puramente cerebral es subjetivo y puede variar de una persona a otra. Podemos diferenciar: - Color percibido: Atributo de la respuesta. Luz percibida de un observador real al estímulo de un sistema visual por la energía radiante. - Color físico: Característico del estímulo. Energía radiante que determina los diferentes colores percibidos por los observadores reales o el color interpretado de manera objetiva por un instrumento óptico. Psicológicamente podemos decir que el color es tridimensional, percibiéndolo distinguimos tres atributos: - Tono o matiz de un color es el atributo de la sensación visual según la cual el estímulo aparece similar a uno de los colores percibidos: rojo, verde, amarillo, verde y azul o a ciertas proporciones de dos de ellos. Se define como la cualidad del color. Está relacionado con la longitud de onda dominante del espectro. - Considerando un color como la mezcla de luz blanca y una luz monocromática, la saturación representa la proporción de luz monocromática que existe en esa mezcla. Un color puro es saturado mientras que un color blanquecino o grisáceo es desaturado, de este modo tenemos colores vivos y apagados. - Claridad se refiere a la cantidad de luz que se percibe. El gris es el color de los objetos que no presentan otro atributo que la claridad, en una escala que tiene como límites el blanco y el negro. A los dos primeros se les denomina atributos cromáticos o cromaticidad. Basado en este hecho de la trivarianza visual se ha intentado representar a los colores en un espacio tridimensional cuyas coordenadas estén más o menos correlacionadas con estos atributos. Nuestra apreciación del color de un objeto depende, además del propio objeto (tamaño y forma), de la luz utilizada para iluminarlo, los ángulos de iluminación/visión, estructura y estímulos que le rodean, aparte del estado del sistema visual del observador y de su experiencia en situaciones de observación semejantes o relacionadas. El color puede ser producido de varias formas: 1- Por un proceso de adición: es el caso de la luz blanca que resulta cuando todos los colores del espectro visible se juntan. Luz blanca también se puede producir por la suma de 3 colores: rojo, azul y verde o por la combinación de un primario más su complementario. 2- El color puede ser producido por absorción selectiva. Cuando sobre un objeto no luminoso se dirige un rayo de luz blanca, parte de esta luz es reflejada, parte trasmitida y parte absorbida y el color del objeto es el que percibe el ojo cuando le llega la luz reflejada o la luz transmitida, con su correspondiente distribución espectral. 262
  • 9. A partir de los datos espectrales es posible obtener las coordenadas colorimétricas que nos informarán del color que tendrá un objeto en unas condiciones determinadas de iluminación y para uno de los observadores patrón. EL COLOR Y EL SECTOR CARNE La apariencia de los productos cárnicos es un factor principal por el que los consumidores juzgan su aceptabilidad (TINY y HENDRICKSON, 1968) según consideran tradicionales estudios de consumo (DANNER, 1959; DUNSING, 1959a,b). Los consumidores seleccionan inicialmente las piezas de carne por la magrura, el color y la apariencia general con juicios para los dos últimos factores basados principalmente en el brillo del color (ASPC, 1964; RHODES et al., 1955; SELTZER, 1955). La importancia del atractivo color de la carne magra es destacado por SHAW (citado por NELSON, 1964) quien indica que el 36,7% de las compras de carne de los self-service no son planeados y que ese impulso de compra es debido a la apariencia atractiva. A menudo el consumidor usa el color como un indicador del sabor, de la jugosidad, terneza y frescura de la compra (NAUMANN et al., 1957). En España el color claro está asociado a carnes jóvenes y por tanto apreciadas, incidiendo de este modo y de forma notable en los precios (LÓPEZ OLIVEROS, 1976 y COLOMER, 1978). Contrariamente a otros países comunitarios donde se aceptan con mayor facilidad carnes más oscuras. En los últimos años ha ganado importancia la problemática del color con el desarrollo de la venta de carne en bandejas pre-envasadas. En países donde la carne constituye una parte sustancial de la dieta, hemoglobina y mioglobina (pigmento básico para el color de la carne) son por otra parte contribuidores importantes de la absorción diaria de hierro. El hierro hemínico está, generalmente, más disponible para el cuerpo que el hierro inorgánico ya que la disponibilidad de hierro no hemínico está afectado por componentes estimuladores e inhibidores de la dieta (CONRAD et al., 1967). EL COLOR DE LA CARNE: BASES FÍSICO-QUÍMICAS Y FACTORES El color de la carne depende de la cantidad y estado físico de los pigmentos musculares (principalmente la mioglobina, proteína ligada a la membrana externa de las mitocondrias y del retículo sarcoplásmico), de la estructura del músculo (que adsorba o refleje más o menos la luz y permita mas o menos entrar al oxigeno). El observador percibe el color de la carne como impresión global de la síntesis de tres parámetros que dependen a su vez de diversos factores (biológicos, bioquímicos o físico-químicos): 1) Saturación. Cantidad de pigmentos. 2) Matiz. Estado químico del pigmento. 3) Claridad. Estado físico de la carne: ligado al pH último, a la estructura de las proteínas y a la cinética de instauración del rigor mortis. Cantidad de pigmentos En 1900, se consideró que la pigmentación roja de los músculos del esqueleto en muchos vertebrados estaba originada por la mioglobina más que por la hemoglobina, aunque el nombre de mioglobina no fue adoptado hasta 1920 263
  • 10. (KAGEN, 1973). Durante una rápida hemorragia, puede producirse vasoconstricción (HALL et al., 1976) de manera que la carne de animales desangrados en el sacrificio puede contener hemoglobina procedente de residuos de eritrocitos (WARRISS, 1977). WARRISS y RHODES (1977) estimaron que la carne fresca contiene una media de 0,3% de sangre residual. La concentración de mioglobina es, sin embargo, el factor principal de determinación del color rojo de la carne. Asimismo, influye sobre el color de una pieza de carne la proporción de grasa y tejido conjuntivo que posea y la existencia de otros pigmentos como la catalasa, citocromos, flavinas, vitamina B12, etc. (CLYDESDALE y FRANCIS, 1982; FOX, 1987). La mioglobina es una proteína sarcoplasmática, relativamente pequeña, portadora de oxígeno (PM: 16.700), sin que se hayan observado según RENERRE (1977) diferencias de peso molecular en la mioglobina de las células musculares de las tres principales especies de carnicería (bovino, ovino y porcino). Su función es la de almacenar oxígeno y facilitar su transporte a las mitocondrias (LEHNINGER, 1982). Contiene una proteína, la globina, con una sola cadena polipeptídica constituida por 153 residuos aminoacídicos y un grupo hemo de ferroporfirina que es idéntico al de la hemoglobina. El grupo hemo es el responsable del intenso color rojo-pardo de la hemoglobina y de la mioglobina. La miohemoglobina es particularmente importante en los músculos de mamíferos buceadores tales como la ballena, la foca, etc., cuyos músculos son tan ricos en esta proteína que se muestran pardos. La mioglobina exhibe una afinidad muy elevada por el oxígeno, se halla saturada ya en un 50% cuando la presión de oxígeno es de 1 a 2 mm Hg y en un 95% cuando la presión es de 20 mm Hg, con una curva de saturación por el oxígeno hiperbólica sencilla, mientras que la afinidad por la hemoglobina es mucho menor y además la curva de saturación por el oxígeno es sigmoide, lo que favorece la actividad fisiológica de la mioglobina. Tiene tan sólo un grupo hemo por lo que sólo puede unirse a un átomo de oxígeno, sin embargo mediante el núcleo de hierro tiene la posibilidad de combinarse con otros componentes (NO, HCN, CO, OH, SO4, CN) en los procesos tecnológicos. Estado físico-químico del pigmento (mioglobina) El color de la carne fresca también se ve influido por los diferentes estados químicos de la mioglobina. Se produce una interconversión continua entre las tres formas básicas del pigmento; así, el color variará según la proporción relativa y distribución de estos pigmentos. Tipos de pigmentos - Mioglobina reducida o desoximioglobina (hierro ferroso, Fe++), Mb. De color rojo púrpura, se encuentra en el interior de la carne, subsiste tras la muerte por la propia actividad reductora del músculo. - Oximioglobina o mioglobina oxigenada (hierro ferroso, Fe++), MbO2. Formada cuando la Mb se pone en contacto con el aire con la consiguiente oxigenación del pigmento, tiene un color rojo brillante y es el color deseado por el consumidor por lo que habrá que intentar alargar su presencia. - Metamioglobina o mioglobina oxidada (hierro férrico, Fe+++), MetMb. Se forma por exposición prolongada de la anterior al oxígeno o directamente desde la mioglobina reducida cuando las presiones de oxígeno son bajas (alrededor de 4 264
  • 11. mm). Es de color marrón-pardo y motivo de rechazo por el consumidor (si supone más del 20% del pigmento total en superficie, HOOD y RIORDAN (1973) indican que dos de cada tres compradores no adquieren la carne y cuando esta tasa se encuentra alrededor del 50% resulta totalmente inaceptable para el público según VAN DEN OORD y WESDORP (1971a) y por tanto inadecuada para la venta). No sólo en la carne fresca, también en los productos elaborados con puntos marrones y manchas de sangre decrece la aceptabilidad (CHEN y TROUT, 1991). Además presenta más dificultades para su conservación la presencia, por otro lado bastante frecuente (VALIN y SORNAY, 1975), de carne de corte oscuro. Por la oxidación, el hierro ferroso se convierte en hierro férrico y libera un electrón que es recuperado por el oxígeno que se transforma en anión superoxido, que gracias a la acción de antioxidantes naturales celulares permiten que la enzima superoxido-dismutasa transforma los aniones superoxidos en H2O2, mientras que la catalasa y la glutation-peroxidasa eliminan los hidroperoxidos de los ácidos grasos. En casos de deficiencias en Se, Mg, Cu y Zn, esta regulación enzimática es defectuosa, acumulándose radicales O2- y H2O2 que se transforman por a acción del Fe++ en radicales hidroxil (OH-) que favorecen la degradación del color y la oxidación de las grasas. También pueden existir otras pigmentaciones: - La decoloración verde de la carne fresca ha sido descrita por JENSEN (1945) y está asociada a una alteración de la estructura hemínica (LAWRIE, 1985), si bien es rara y sólo ocurre en circunstancias inusuales. Existen dos posibles derivados de la mioglobina responsables de esta apariencia verde: * la cloroglobina resultante de la interacción entre mioglobina y peróxido de hidrógeno (LAWRIE, 1985), siendo su formación favorecida entre pH 4,5 y 6,0 (FOX et al., 1974). La fuente del peróxido de hidrógeno puede ser bacteriana (JENSEN, 1945), resultado de la interacción del ácido ascórbico con oxígeno molecular de la OxiMb (FOX, 1966) o puede ser producido en el músculo por sí mismo (KANNER y KAREL, 1985). * La sulfomioglobina, formada por la adición de sulfuro de hidrógeno y oxígeno sobre mioglobina reducida (LAWRIE, 1985) y resulta de la incorporación de azufre al grupo hemo (MORRELL y CHANG, 1967; BERZOKFSY et al., 1972) y la reducción de uno de los anillos pirrólicos (BERZOKFSY et al., 1972). La producción bacteriana (pseudomonas, lactobacilos, etc.) de sulfuro de hidrógeno facilita el desarrollo de decoloraciones verdes en la carne (NICOL et al., 1970; EGAN et al., 1980). SILLER y WIGHT (1978) comentan brevemente algunos resultados obtenidos de músculo verde de pavo con una miopatía pectoral profunda. - La coloración rojo-cereza por formación de CarboxiMb en carnes conservadas y curadas con la formación de nitrosomioglobina de color rojo (CHEN y TROUT, 1991). - Por procesos tecnológicos y con la globina desnaturalizada se forman otros compuestos como el nitrosomiohemocromógeno (FOX, 1966) de color rosa (SHAHIDI y PEGG, 1991), típico del jamón cocido. Estabilidad del color Por tanto, manteniendo la mioglobina o reduciendo la MetMb, si se forma, se puede extender la vida de la carne fresca. Un suplemento de vitamina E en la dieta de 265
  • 12. terneros puede retardar la formación de MetMb en su carne (MITSUMOTO et al., 1991). La industria de la carne ha reconocido la importancia de la estabilidad del color y las recientes innovaciones para modificar la atmósfera de envasado han surgido de la necesidad de extender la vida media de la carne. En este sentido, recientemente distintas compañías (LEFENS, 1987 y RUZEK, 1989) han potenciado diferentes tecnologías para prolongar la vida media del color de la carne fresca de cerdo. Tras las primeras observaciones de DEAN y BALL (1960), los mecanismos que controlan la estabilidad del color no quedaron claros (GIDDINGS, 1977). Ahora se admite que la conservación del color rojo vivo de la carne depende de un triple equilibrio de los factores bioquímicos: las actividades respiratorias (tasa de consumo de O2, OCR), auto-oxidación de la mioglobina y reducción enzimática de la MetMb (MRA)(LAWRIE, 1983 y LEDWARD, 1984), que a su vez puede ser afectada por el tiempo, la temperatura y la historia del pH del músculo (LEDWARD, 1985). No hay acuerdo en la cinética de la formación de la MetMb en la superficie de la carne, apareciendo descrita como una curva lineal (HOOD, 1980), cuadrática (O'KEEFE y HOOD, 1982) o esencialmente trifásica con una formación inicial rápida, continuando unos días a un ritmo lento o de pseudoequilibrio, fase que se extiende durante un período variable, dependiendo del músculo, y una fase final rápida cuando ocurre la conversión del 100% MetMb (LEDWARD, 1970; LEDWARD et al., 1977). Estado físico de la carne, estructura del músculo Como ya se ha explicado en el capítulo del pH, tras el sacrificio la carne del animal es traslúcida y oscura pues la difusión de la luz incidente es débil. A pHs bajos (carnes PSE) el músculo se vuelve pálido, refleja una gran parte de la luz incidente y parece más opaco. Durante este período se efectúa el paso de la Mb reducida a OxiMb de color rojo vivo. Con pH altos (carnes DFD) aumenta la actividad de la citocromo-oxidasa por lo que se reducen las posibilidades de captación de oxígeno y por lo tanto hay un predominio de la Mb de color rojo púrpura. Es más importante para el color el "estado físico" de las proteínas que la cantidad de pigmento según MAC DOUGALL (1978) (de RENERRE, 1982a), por lo que es más interesante, a efectos de la medición del color, la utilización de sistemas instrumentales óptico-luminosos (SIERRA, 1977), que los bioquímicos (HORNSEY cuantificación de la mioglobina). De manera general, se puede decir que existen muchos factores que afectan la trayectoria de la luz en la carne como son: el pH, cantidad de marmorización, tejido conectivo, tamaño de las fibras musculares y desnaturalización de las proteínas y que por tanto pueden tener una influencia significativa en la luminosidad del color e incluso en la relación Mb/OxiMb. FACTORES DE VARIACION Existe una influencia en el color de la carne por parte de factores: 1) biológicos o intrínsecos 2) bioquímicos 3) físico-químicos 266
  • 13. 4) extrínsecos Factores biológicos Tipo de músculo La variabilidad debida a los músculos es importante (LEDWARD, 1971; HOOD, 1980; HUTCHINGS, 1994) y superior a la debida a los animales (RENERRE, 1984), existiendo una variabilidad metabólica de cada tipo de músculo en una especie y edad determinadas (MONIN, 1989). De forma general, los músculos ricos en pigmentos hemínicos que poseen una intensa actividad respiratoria, caso del músculo diafragma medio, tienen un metabolismo aerobio importante con fibras musculares de tipo rojo lento (CARRICK et al., 1984) presentan la capacidad reductora más elevada, caracterizada por una elevada inestabilidad de color; en el lado contrario, el músculo tensor de la fascia lata, con un marcado metabolismo anaerobio (LACOURT, 1973), compuesto por fibras blancas rápidas (RENERRE, 1982a), es estable en el plano de color en función de su escasa actividad respiratoria. El músculo largo dorsal es intermedio, formado por fibras del tipo rojo rápido. Por tanto, existe una variabilidad de la cantidad de pigmentos (Mb y pigmentos respiratorios) entre músculos que puede deberse a un diferente tipo metabólico (HUNT y HEDRICK, 1977a), pudiendo variar de simple a doble en distintos músculos de la misma canal (MONIN, 1989). El tipo muscular influye también sobre la velocidad de oxidación, siendo la profundidad de la capa superficial rojo-vivo de la OxiMb (forma oxigenada de la Mb) inversamente proporcional a la actividad respiratoria de los músculos (LAWRIE, 1953). La capacidad reductora muscular es más fuerte en los músculos con inestabilidad de color, si bien no parece suficiente para frenar el obscurecimiento de la superficie. Tras el sacrificio, durante la glicólisis post-mortem, cada músculo de la canal está sujeto a diferentes regímenes de temperatura/pH (LAWRIE, 1985), los elementos que forman parte de la oxidación de la mioglobina y/o reducción de MetMb se ven afectados de forma diferente según la posición anatómica del músculo, modificando así, la estabilidad intrínseca del color (LEDWARD, 1971 y HOOD, 1980). Así pues, no existe siempre una relación simple (LEDWARD, 1985) cuando comparamos estabilidad del color y tipo metabólico muscular, puesto que estos fenómenos se hallan regidos por la histoquímica. Por otra parte, la mioglobina obtenida a partir de un músculo porcino pálido y exudativo (PSE) es menos estable que la de un músculo normal porcino (BEMBERS y SATTERLEE, 1975). Incluso en el interior de un mismo músculo puede manifestarse una heterogeneidad en la intensidad de la pigmentación muscular como señalan HUNT y HEDRICK (1977a) en el caso del semitendinoso de bovino. Así pues, existen diferencias entre los músculos en la estabilidad, pudiéndolos clasificar (RENERRE, 1982a) en: * estables: largo dorsal y oblicuo externo abdominal. * inestables en distintos grados: semimembranoso, glúteo medio, supraespinoso, tríceps braquial cabeza larga, psoas mayor y diafragma medio. 267
  • 14. Especie La composición, susceptibilidad oxidativa y contenido muscular de la mioglobina difiere con las especies (LIVINGSTON y BROWN, 1981): mg/g carne fresca Caballo ............ 20 Vacuno ............ 15 Ovino ............... 10 Porcino ............ 5 Galináceas ....... <5 La carne de bovino consume menos oxígeno que la de ovino y se conserva mejor (ATKINSON y FOLLET, 1973). Dentro de los mamíferos, las ballenas, la foca y otros cetáceos son los que tienen una mayor cantidad de mioglobina muscular. LAWRIE (1985) muestra cómo las diferencias de cantidad de Mb en el músculo L.D. pueden explicar, en parte, las diferencias de color de las carnes. Según SCHRICKER et al. (1982), el contenido total de hierro difiere entre músculos en cerdo y bovino no siendo tan acusada en el cordero. Raza Las diferencias entre razas han sido indicadas por diferentes autores (RENERRE, 1984; BOCCARD et al., 1979, 1980). La intensidad del color tiende a variar inversamente con el desarrollo muscular, sobre todo es importante señalar la observación realizada por MAY et al. (1975), según los cuales existe una relación positiva entre el desarrollo muscular y el porcentaje de fibras blancas de la musculatura. Se considera que las carnes de las razas lecheras son más oscuras, por su mayor tono metabólico e irrigación relativa (SIERRA, 1977). Además hay que añadir, que no todos los animales de carnicería son igualmente sensibles a los transportes y a las diferentes fuentes de estrés. Este fenómeno se observa más claramente en porcino. En el ganado ovino ciertas diferencias se ponen también de manifiesto siendo la precocidad un factor de variación importante. Sexo Tiene influencia sobre la cantidad de pigmento que aumenta más rápidamente en las hembras que en los machos, haciendo que los músculos sean más coloreados (RENERRE, 1986). Para los autores anglosajones, la carne de los novillos es a veces más oscura que en los otros tipos sexuales de la misma edad (SEIDEMAN et al., 1982), siendo atribuido al pH más elevado de los primeros. MARINOVA et al. (1985) no han encontrado efectos significativos de la castración en la cantidad de pigmentos. Edad Según manifiesta RENERRE (1982b), en ganado bovino para el mismo grado de madurez, edad fisiológica, no aparecen diferencias de coloración al comparar animales frisones y charoleses. Sin embargo a la misma edad cronológica la carne de los animales frisones es siempre más coloreada que la de los animales 268
  • 15. charoleses, traduciendo así las diferencias de precocidad, más que por la posible invasión adiposa, superior en frisones, por el menor desarrollo de la vascularización sobre planos musculares más delgados, como ya indicamos (SIERRA, 1977). Se admite, de forma general, que la cantidad de pigmentos (CHARPENTIER, 1967), y consecuentemente la cantidad de hierro hemínico (RENERRE, 1982b), aumentan con la edad. Si el aumento es regular desde el nacimiento al estado adulto, cada músculo tiene su ritmo de incremento y su máximo (RENERRE y VALIN, 1979). LAWRIE (1950) ha señalado que el incremento de la cantidad de pigmentos es muy rápida durante el primer año en el cerdo y durante los dos primeros en el caballo. La cantidad de pigmentos durante el crecimiento puede ser considerada como una medida del desarrollo fisiológico del animal, constituyendo un verdadero reloj biológico interno (BOCCARD, 1992). El incremento que se produce también en la tasa de mioglobina está relacionado con el aumento de la infiltración de grasa intramuscular, lo que crearía mayores dificultades de oxigenación (RENERRE y VALIN, 1979). En ovino, donde el factor edad es también un factor de variación importante, las carnes claras pertenecen a animales jóvenes lactantes y estabulados (SIERRA, 1974), lo que determina una gran incidencia de este factor en la formación de precios (LÓPEZ OLIVEROS, 1976 y COLOMER 1978). En el ternasco el color varía del rosa al rojo pálido tomando tonalidades oscuras en los cordero pastencos o en los animales de mayor edad. Edad (meses) Músculo Contenido en hierro hemínico 3 6 9 Semimembranoso 0,87 1,51 1,83 Largo dorsal 0,79 1,14 1,41 Pectoral profundo 0,67 0,97 0,12 Semitendinoso 0,43 0,77 0,90 (BOCCARD y DUMONT, 1976) Factores bioquímicos Resulta difícil separar los tres factores ya señalados anteriormente por la interacción tan importante que uno ejerce sobre el otro, por ello, los estudiaremos conjuntamente sobre el siguiente esquema: Profundidad. Mb o desoxiMb Reducida Fe++ . Color púrpura. Reducción (MRA) acción reductora del músculo Respiración Oxidación Oxigenación 269
  • 16. Superficie y más o menos interna. MetMbo MetaMb OxidadaFe+++ . Color marrón pardo. Reducción Autooxidación Superficie. MbO2o OxiMb OxigenadaFe++ . Color rojo brillante. (Adaptado de RENERRE, 1982a) En condiciones normales de exposición y venta, la Mb reducida en presencia de O2 cambia completamente a MbO2 en pocas horas (VAN DEN OORD y WESDORP, 1971a). La constante de disociación del equilibrio para OxiMb (2,1 * 10-6) (GIBSON y ROUGHTON, 1955) muestra que el equilibrio OxiMb Mb + O2 se desplaza a la izquierda y de este modo se asume que el pigmento está, en una exposición normal al O2. En realidad, el oxígeno difunde en la carne pero es consumido por enzimas presentes durante un tiempo considerable post-mortem, el equilibrio se alcanza cuando el O2 difundido es igual al consumido, así la profundidad de OxiMb es gobernada por la difusión del oxígeno. Tras un intervalo de tiempo influido por las propiedades intrínsecas de la carne (pH último, potencial de oxido-reducción) y las condiciones de conservación (temperatura de refrigeración, presión de oxígeno, ambiente luminoso, condiciones higiénicas) la capa de OxiMb desaparece en beneficio de la MetMb y el átomo de Fe pasa al estado férrico uniéndose a una molécula de agua. De forma general, existe una interconversión entre las tres formas: Mb, OxiMb y MetMb. El proceso de la acción reductora del músculo, es posible como relata GIDDINGS (1974). En la literatura, tras los primeros trabajos de SALEH y WATTS (1968) numerosos autores han señalado la reducción enzimática de la mioglobina (MRA), en la que son varios los sistemas enzimáticos implicados (GIDDINGS, 1974), constituyendo un factor principal en el desarrollo del color, así como el papel desempeñado por la actividad mitocondrial en el mismo. HAGLER et al. (1979) purificaron y caracterizaron la primera MetMb-bovino-reductasa a partir de músculo cardíaco, habiendo sido descritas además otras reductasas (MATSUI et al., 1975; ALSHABAINI et al., 1977; LEVY et al., 1985). LIVINGSTON et al. (1985) clasificaron la enzima como NADH-citocromo-b5reductasa por su mecanismo cinético. ARIHARA et al. (1989) señalaron que la enzima reduce la MetMb en presencia o bien de ferrocianida o de citocromo b5 y es NADHdependiente; así la adición de NADH (LIVINGSTON, 1982; LEVY et al., 1985; RENERRE y LABAS, 1987) entrañaba una aceleración de la velocidad de reducción del pigmento. Se supone que existen otros agentes intermediarios no bien conocidos (quinonas?). Diferentes estudios han demostrado que ambas reducciones anaeróbica (WATTS et al., 1966) y aeróbica (LEDWARD, 1972) aparecen juntas. La actividad de estas enzimas no está afectada por la presencia de oxígeno, lo que podría explicar el hecho de que tanto en un sistema anaerobio como aerobio (LEDWARD, 1972) está relacionada con la capacidad muscular de formar Mb. Parece ser que los sistemas de reducción del pigmento son de naturaleza enzimática aunque otros autores, en particular BROWN y SNYDER (1969) señalan 270
  • 17. la existencia de una reducción no enzimática, pero esta reducción parece ser poco importante. El picado de la carne destruye el sistema reductor aeróbico (LEDWARD et al., 1977; KROPF et al., 1986) lo que puede explicar parcialmente la oxidación acelerada del pigmento observada en carne picada comparado con el resto del músculo. LEDWARD (1985) indica que la actividad del sistema MetMb reductor, favorecida por los altos pHs, es el principal factor en la estabilidad; para O'KEEFE y HOOD (1982) es sólo un factor más, mientras que en el otro extremo RENERRE y LABAS (1987) y ECHEVARNE et al. (1990) no encuentran correlación entre la actividad MetMb reductasa y la estabilidad en varios músculos, asociado más bien, según estos autores, con el consumo de O2 (OCR) y la capacidad de auto-oxidación. Existe consenso, en que la carne fresca (menos de 3 días post-sacrificio) forma la MetMb más rápidamente que la carne madurada en más días (HOOD, 1980). Sin embargo, no parece razonable que un sistema enzimático reductor sea menos activo en carne fresca que en madurada, así esas diferencias pueden ser debidas a la existencia de una efectiva auto-oxidación. Además, LEDWARD (1984) sostiene que la oxidación de un pigmento y su reducción ocurren simultáneamente en la carne hasta el agotamiento de las reservas. FAUSTMAN y CASSENS (1990) afirman que es poco probable que el potencial de oxidación-reducción sea el único determinante de la estabilidad del color muscular, es más posible que exista una interacción dinámica entre los dos que están fuertemente influidos por factores bioquímicos endógenos y por las condiciones que rodean el almacenamiento. ATKINSON y FOLLET (1973) fueron los primeros en demostrar la relación entre OCR y la formación de MetMb. Tanto BENDALL y TAYLOR (1972) como O'KEEFE y HOOD (1982) han señalado que altos rangos de OCR pueden causar incrementos en la formación de MetMb por impedir el desarrollo de la formación de la OxiMb (ASHMORE et al., 1972), aumentando de este modo la inestabilidad del color (FAUSTMAN y CASSENS, 1990), del mismo modo CORNFORTH y EGBERT (1985) atribuyen el color rojo oscuro en pre-rigor bovino a una activa respiración de la mitocondria que consume el oxígeno disponible y demora la oxigenación del pigmento. O'KEEFE y HOOD (1982) revelan que músculos que se descoloran más rápidamente también muestran alto grado de consumo de O2 y en este mismo sentido, LAWRIE (1953) señala que la profundidad de la capa de rojo vivo de OxiMb es inversamente proporcional a la actividad respiratoria de los músculos. BENDALL y TAYLOR (1972) han mostrado que el OCR del músculo post-rigor declina exponencialmente durante el almacenamiento a 2 ºC, la formación de MetMb también decrece y se hace dependiente de la efectividad del sistema enzimático reductor que está activo durante varias semanas a 1 ºC. Excepto en el caso de un alto OCR, es la relativa efectividad del sistema reductor el que gobierna en primer lugar la formación de MetMb durante el almacenamiento, según LEDWARD (1985) y no diferencias en el grado de oxidación. 271
  • 18. Los pHs bajos, las débiles presiones de oxígeno, las temperaturas elevadas junto con una mayor presencia de ácidos grasos insaturados en las membranas intracelulares favorecen la auto-oxidación. Los dos métodos primarios para medir la capacidad de reducción de pigmentos son: - Capacidad de reducción de MetMb (MRA) (STEWART et al., 1965b). Implica la oxidación química de pigmentos cárnicos por ferrocianuro potásico y la medición consecuente de la reducción a lo largo del tiempo. Se ve incrementada con un pH elevado y con temperaturas altas. - Capacidad de reducción anaerobia (ARA) (LEDWARD, 1972). Mediante la utilización de unas condiciones de bajas presiones de O2. Factores físico-químicos pH El efecto del pH en el grado de oxigenación de la hemoglobina es conocido como efecto Borh (LEHNINGER, 1982), que dice que la unión del oxígeno por la hemoglobina se exalta por el incremento del pH y la baja concentración de CO2, mientras que la liberación de oxígeno es favorecida por la disminución del pH y el incremento de la concentración de CO2. En general se requiere una gran presión de O2 para conseguir una saturación de la hemoglobina a bajos pHs. El efecto del pH sobre la estabilidad del color es importante, para ello hay que considerar el último pH alcanzado por el músculo post-rigor y la caída del pH en el prerigor tras el sacrificio (el pH normal de rigor es de 5,6). El último pH normal favorece la oxidación de la mioglobina. Dentro de un rango de 5,6 a 5,8 el pH no es el principal determinante de la estabilidad del color (LEDWARD, 1970, HOOD, 1980). Como ya se ha expuesto anteriormente, inmediatamente tras el sacrificio el pH muscular se eleva (6,0 - 7,0) disminuyendo enseguida (sobre 5,3 - 5,5) justo hasta el comienzo de la proteolisis. Estas variaciones del pH muscular se producen a velocidades variables dependiendo de los músculos. Esto mismo ocurre en la relación que existe entre el pH y el color; el color de todos los músculos palidece más o menos intensamente y más o menos rápidamente hasta que el color se estabiliza alrededor de las 24 h. post-sacrificio. LEDWARD et al. (1986) señalan que la carne de bovinos con un pH último mayor de 5,8 es más estable que carne similar con un pH último de 5,6. Por otra parte HOOD (1980) afirma que no existe efecto del pH en la variabilidad del color observada en diferentes músculos de bovino. El color de la carne ha estado relacionado con el pH último desde hace 40 años (DAVEY y GRAAFHUIS, 1981); un alto pH último se traduce en una carne oscura (DFD) depreciada por el consumidor (HOOD y TARRANT, 1981); no refleja tanto los rayos de luz, permitiendo su penetración en el interior presentando las fibras una alta capacidad de retención de agua y ofreciendo un aspecto menos brillante. También el OCR de la carne se incrementa con el aumento del pH (LAWRIE, 1985), oponiéndose de este modo a la formación superficial de OxiMb (MONIN, 1989). Un pH bajo (5,4) favorece la oxidación de la mioglobina (FAUSTMAN y CASSENS, 1990). 272
  • 19. Se cree que el grado de auto-oxidación decrece cuando aumenta el pH, mientras el grado de reducción aumenta a la vez que lo hace el pH (LEDWARD, 1984), sería de esperar, por tanto, que pH altos fueran más estables. Según RENERRE (1987) pHs bajos favorecen la formación de MetMb y se incrementa con una temperatura por encima de 35?C (STEWART et al., 1965a). ORCUTT et al. (1984) señalan que el anillo de color o "heat ring" (área oscura en la nuez de la costilla) es causado por un alto pH en dicha área, debido a un rápido enfriamiento. Temperatura Es uno de los principales factores de la decoloración de la carne fresca, ya que de forma general el aumento de la temperatura acelera las reacciones de oxidoreducción de los pigmentos musculares. La temperatura y el tiempo que tarda en alcanzar el rigor mortis modifican la formación de MetMb según anuncia LEDWARD (1985). Un almacenamiento a 0 ºC permite conservar el color rojo vivo con una duración máxima (RENERRE, 1987); asimismo, según este autor, la velocidad de oxidación se doblará cuando la temperatura pase de 0 a 4 ºC. Una baja temperatura de almacenamiento disminuye la respiración de la carne en sí misma, por tanto incrementa la profundidad a la cual el O2 puede penetrar y la cantidad de O2 disuelto en los fluidos de la carne; desvía el equilibrio del Mb + O2 MbO2 a la derecha y además disminuye el grado de auto-oxidación de la Mb a MetMb. De modo contrario, el incremento de la temperatura de almacenamiento, hace que la solubilidad del oxígeno en la carne sea más baja, lo que favorece la disociación del O2 de la OxiMb (RIKERT et al., 1957; URBIN y WILSON, 1958) existiendo una mayor tendencia hacia la oxidación del pigmento (GIDDINGS, 1977; O'KEEFE y HOOD, 1982) y un aumento de los procesos de oxidación lipídica (LABUZA, 1971), contribuyendo así a la mayor decoloración de la carne. Hay que destacar también la influencia de la temperatura sobre la estructura de las proteínas sarcoplásmicas de la carne y por tanto sobre el color. MAC DOUGALL (1983) señala que un enfriamiento de la canal produce un aumento de la claridad. En el mismo sentido, LEGRAS (1980) encuentra que una refrigeración lenta entraña una mayor desnaturalización de las proteínas sarcoplásmicas y por tanto una mayor opacidad de la carne. Según CLAUS et al. (1994) en carne de pavo un bajo grado de refrigeración resulta en valores de CIE a* más altos y de b* más bajos, mientras que si se incrementa el tiempo de almacenaje se produce un incremento de a* y una disminución de b*, a la vez que los valores de L* no se ven afectados. Existe una importante interrelación entre temperatura y pH. Así, en músculos profundos como el semimembranoso que se congela lentamente durante el proceso de congelación, valores bajos de pH y temperaturas altas pueden coexistir especialmente en canales previamente estimuladas eléctricamente. Esto puede afectar al color inicial dándole una apariencia pálida y además hacerlo más susceptible a la formación de MetMb durante el almacenamiento. Así lo demuestra LEDWARD (1985) en bovino, donde se observa que bajo estas condiciones se producen incrementos de la MetMb en L.D. y semimembranoso fileteados 48h postmortem pero no en psoas mayor fileteado 23 o 48h post-mortem. Una rápida caída del pH a altas temperaturas produce una apariencia pálida y acuosa porque las proteínas de la matriz son incapaces de unir con efectividad el 273
  • 20. agua (PSE), mientras que una caída lenta de pH y bajas temperaturas producen un acortamiento "a frigore" y una apariencia oscura. El grado de cambio temperatura/pH del músculo durante la glicólisis post-mortem puede modificar el color percibido independientemente de la formación de MetMb. El cocinado. Muchos investigadores están de acuerdo con PEARSON y TAUBER (1984), que la carne con una apreciable concentración de mioglobina cambia de roja a gris o marrón-grisáceo cuando se cocina. Los pigmentos marrones formados al cocinarse incluyen hemocromo-nicotinamida-globina desnaturalizada (TAPPEL, 1957), productos de la reacción de MAILLARD (PEARSON et al., 1962), metamiocromógeno (TARLADGIS, 1962) y complejos diimidazólicos hematínicos (LEDWARD, 1974). La pérdida del color rojo de la carne cuando se cocina puede llegar a ser un problema comercial, particularmente con aves (CORNFORTH et al., 1986), habiéndose utilizado fibra óptica para estudiar cambios en la carne durante el cocinado (SWATLAND, 1989b). En cordero hay evidencia de desnaturalización de mioglobina por encima de 80 ºC provocando un incremento de la dispersión y la opacidad. La congelación. El desarrollo del rigor junto con una congelación efectiva puede permitir una variación de la estabilidad del color entre músculos de diferentes posiciones anatómicas (LEDWARD, 1971; HOOD, 1980). Un descongelado y maduración de más de 6 semanas produce una disminución de las puntuaciones de color (MOORE y YOUNG, 1991). MOORE (1990b) recomienda el almacenamiento de la carne congelada en forma de canales o piezas, en lugar de chuletas ya troceadas, pues de este modo se minimiza la exposición de la superficie a los efectos del deterioro. Este mismo autor ha señalado que el color de chuletas de cordero congeladas se deterioran regularmente incluso si se guardan en la oscuridad. Tanto HANKINS y HINER (1941) como RAMSBOTTOM (1947) demuestran una mayor estabilidad del color a temperaturas cuanto más bajas por debajo de cero. Parece que, ocurre en la masa muscular, durante el almacenamiento a bajas temperaturas, algún cambio que previene el deterioro del color, posiblemente por una disminución de la capacidad para formar OxiMb o para convertir OxiMb en MetMb. Se considera que el deterioro del color es muy rápido en chuletas descongeladas. Un trabajo de MOORE y SEPTON (1989) indica que piezas de L.D. de cordero descongeladas y mantenidas en atmósfera de CO2 mantienen mejor el color, quizás por inhibición de la formación de MetMb durante el descongelado. La quemadura por frío, manifestada por la aparición de manchas pardas en las carnes rojas, es el resultado de la deshidratación superficial, que puede ser evitada envasando antes de congelar con una bolsa de película impermeable al vapor de agua (MAC DOUGALL, 1972). Para HAMDAOUI et al., (1992) el contenido total de hierro (hemínico y no hemínico) no se vió afectado por la refrigeración, cocinando las muestras se incrementó la concentración de hierro no hemínico en función del tiempo de cocinado así cuanto mayor es la conversión de hierro hemínico en no hemínico menor es la disponibilidad de este hierro. Presión parcial de O2 274
  • 21. Según GEORGE y STRATMANN (1952) y LEDWARD (1970) este es un factor a considerar, ya que en la carne embalada con una película permeable, se forma un gradiente de concentración de O2 con una presión parcial crítica que favorece la formación de MetMb unos milímetros por debajo de la superficie. La penetración del O2 es función de la presión parcial del gas en la superficie, de la velocidad de consumo de O2 y de la constante de difusión (BROOKS, 1929). La formación de OxiMb se favorece con concentraciones elevadas en O2 mientras que débiles favorecen la formación de MetMb y muy débiles la de la Mb reducida. LEDWARD (1970) ha confirmado los trabajos de GEORGE y STRATMANN (1952) en bovinos, la formación de MetMb es máxima para presiones de O2 de 6±3 mm de Hg a 0 ºC o de 7,3±3 mm de Hg a 7?C. Así, el problema de la decoloración de la carne por baja presión de O2, se resuelve parcialmente con el uso de atmósferas enriquecidas de O2. Estimulación eléctrica (E.E.) Mediante E.E. se mejora el color del magro de la carne (más claro y rojo), existiendo además una reducción del anillo de color ("heat ring") (SAVELL et al., 1978 y ORCUTT et al., 1984) producido por un rápido enfriamiento. Sin embargo para ORCUTT et al. (1984) la E.E. tiene poco efecto en la estabilidad del color; en un músculo como el L.D., muy estable (que es capaz de congelarse rápidamente en la canal), la estimulación tiene un efecto mínimo (GRUSBY et al., 1976 y SAVELL et al., 1979). Aunque para otros autores (EIKELENBOOM et al., 1981; DAVIS et al., 1981; SALM et al., 1981) sí existe una mejora en el L.D. de vacuno. LEDWARD et al. (1986), indica que la E.E. da lugar a productos más uniformes. Las puntuaciones de color se incrementan con la E.E. según MILLER et al. (1987a) en terneros y RILEY et al. (1980a y b) en corderos. ORCUTT et al. (1981) señala que el L.D. estimulado es de un rojo más brillante y más claro que el control, no encontrando diferencia en la proporción de OxiMb en la superficie del filete, sugiriendo que las diferencias pueden ser debidas a la penetración profunda de oxígeno y/o mayor superficie de reflexión de la luz, al existir un daño estructural y una pérdida de la estructura muscular. Sin embargo TANG y HENRICKSON (1980) si encuentran una mayor proporción de OxiMb en músculo estimulado por comparación con el control. Parece claro que las diferencias de color entre músculos estimulados y controles no se debe a las distintas concentraciones del total de pigmentos hemínicos, ni a la distinta concentración en superficie de Mb, OxiMb y MetMb. ASHMORE et al. (1972) señalan que las enzimas, en carne de corte oscuro (DFD) de bovino que tienen un alto pH y una estructura muscular más apretada, son más competitivas para el oxígeno disponible. De este modo, existiría menos oxígeno disponible para la oxigenación de la mioglobina. DUTSON et al. (1980) señalaron que el músculo ovino estimulado liberaba más enzimas lisosomales, sin embargo un alto porcentaje de estas enzimas eran degradadas debido al pH más bajo y a una temperatura más alta, existiendo de este modo una menor actividad enzimática y una posible penetración más profunda del oxígeno. 275
  • 22. Los resultados sugieren que la estimulación en cordero tiene desventajas cuando la carne es congelada. No hay duda que la estimulación provoca daño en los tejidos (GEORGE et al., 1980; SORINMADE et al., 1982) y esto puede agudizarse congelando y descongelando. Un enfriamiento más rápido que el normal puede afectar al color del músculo. Un rápido enfriamiento de cortes deshuesados de vacuno puede negativizar el efecto de claridad de color en el músculo estimulado, pero la combinación de deshuesado con E.E. previene el obscurecimiento del músculo que ocurre cuando existe deshuesado sólo (TAYLOR et al., 1981 y CLAUS, 1982). Almacenamiento BEVILACQUA y ZARITZKY (1986) señalan una relación inversa entre longitud de almacenamiento y vida del color en el glúteo medio de bovino, pues los factores necesarios para la reducción de los pigmentos se pierden en el almacenamiento STEWART (1965b). En realidad, en la carne madurada, la actividad respiratoria y el consumo de oxígeno son más bajos, permitiendo el incremento de la penetración de O2 y una profundización de OxiMb, así la carne madurada es de este modo de un rojo más brillante que la carne fresca, pero se descolora más rápidamente debido a las pérdidas de la actividad reductora (MAC DOUGALL, 1977). No obstante FAUSTMAN y CASSENS (1990) demuestran que la capacidad de reducción aeróbica se mantiene o aumenta durante las 24 a 96 horas de almacenamiento en una atmósfera de 1% O2 y 99% N2. MOORE y GILL (1987) encontraron que en un almacenamiento refrigerado de carne de cordero durante mucho tiempo, disminuye la retención del color durante la exposición posterior. El tejido lipídico y su oxidación Es un factor a tener en cuenta según manifiestan WATTS (1954), GREENE (1969) y GREENE y PRICE (1975), ya que cuando la grasa es abundante puede modificar la reflectancia directa e indirectamente: * con una modificación directa, si la proporción de grasa se incrementa con relación al magro, la reflectancia se incrementa tantas longitudes de onda hasta encontrar el espectro del 100% del tejido adiposo (FRANKE y SOLBERG, 1971), * indirectamente, por ejemplo, la grasa puede retardar la penetración de oxígeno y con ello la formación de MetMb (CUTAIA y ORDAL, 1964). Parece que los ácidos grasos insaturados favorecen la oxidación de los componentes hemínicos, comprobándose también que la mioglobina es un catalizador de la oxidación lipídica (RENERRE y LABAS, 1987). Por otra parte la estabilidad del color, es generalmente mejorada por la adición de antioxidantes en carne (GOVINDARAJAN et al., 1977 y SANTE y LACOURT, 1995), como el ácido ascórbico (BAUERNFEIND, 1982 y REICHERT, 1994). Varios - El deshuesado en caliente es un proceso tecnológico, de mayor interés en bovino que en ovino, que permite eliminar la variabilidad del color de ciertos trozos (RENERRE, 1982a). - La microflora (OCHERMAN y CAHILL, 1977), puesto que altos niveles de bacterias sicotrofas pueden favorecer la formación de MetMb en carne (BUTLER et al., 1953). El crecimiento bacteriano puede privar a la carne de O2, ya que la 276
  • 23. utilización de O2 por la bacteria disminuye la cantidad disponible para la difusión en el tejido muscular. - La humedad relativa en el momento de la medición (LEDWARD, 1971). - La presencia de iones metálicos y químicos (SNYDER y SKRDLANT, 1966; CLYDESDALE y FRANCIS, 1976). - El uso de sal y fosfato es importante en la manufactura y re-estructuración de productos debido a su efecto beneficioso por el incremento de la ligazón (SCHNELL et al., 1970), rendimiento y aroma (MANDIGO et al., 1972; HUFFMAN et al., 1981; SCHMIDT y TROUT, 1982). Sin embargo la sal va asociada a decoloración de los productos preparados (CHU et al., 1987; BOOREN y MANDIGO, 1981) y desarrollo de enranciamiento, contribuyendo a la hipertensión de consumidores susceptibles. Por tanto es precisa la presencia de bajos niveles de sal en productos cárnicos. - Tipo de embalaje: al aire, al vacío, atmósferas modificadas. El oxígeno residual, presente tras un envasado al vacío con un film impermeable al oxígeno, inicialmente produce una delgada capa marrón de MetMb en la superficie de la carne, después, cuando el oxígeno ha sido convertido en CO2, la actividad reductora del músculo convertirá de nuevo la MetMb en Mb de color púrpura oscuro (SEIDEMAN et al., 1984). En el envasado con oxígeno ocurre lo mismo que con envasado al vacío, excepto que la caída de OxiMb es más rápida, pero ésta puede restaurarse en una exposición al aire. - La luz (JEREMIAH et al., 1972a; HOOD, 1980), acelera la oxidación de la carne en presencia de oxígeno. El almacenamiento en la oscuridad ayuda a preservar el color de la carne fresca y congelada (HUTCHINGS, 1994). - El envenenamiento por nitrato o monóxido de carbono (SWATLAND, 1989a), produce un obscurecimiento de la carne. - El curado. En carne curada la acción de nitrato y calor en la Mb forma dinitrosihemocromo (FOX, 1987). Por último, una alta concentración de MetMb según SWATLAND (1989a) puede deberse a: * pH último alto (falta de glucógeno) * alta densidad mitocondrial * gran cantidad de sarcoplasma entre las miofibrillas * alta densidad de gotas de triglicéridos en las fibras musculares * buen desarrollo del sistema capilar. Factores extrínsecos Ejercicio, altitud Un aumento de ejercicio y el pastoreo a mayor altitud producen una respiración más dificultosa, exigiendo al organismo una oxigenación más alta y por tanto, la existencia de una mayor cantidad de pigmentos. WHIPPLE et al. (1926) fueron los primeros en observar la influencia del ejercicio sobre el contenido en mioglobina del músculo. LAWRIE (1950) ha mostrado que en el caballo, la actividad muscular produce un aumento del contenido en pigmento del músculo L.D. del 67% entre el animal de tiro y de pura sangre. 277
  • 24. Esto explica por qué la carne de animales salvajes y de animales en régimen extensivo es mucho más oscura que la de estabulados. Sistema de explotación - Alimentación La influencia de la alimentación en la cantidad de mioglobina del músculo sólo se manifiesta en el caso de los animales jóvenes, en el estado de anemia ferropénica como en el ternero de leche o en el conocido lechazo. El efecto de la suplementación con hierro en la ración de terneros es muy variable a causa de los factores genéticos individuales (CHARPENTIER, 1966). La restricción alimentaria no parece tener un efecto significativo en novillos según señalan RENERRE (1986) y BOCCARD y BORDES (1986). En general se admite que dietas forrajeras darían carnes más oscuras (SANZ EGAÑA, 1967) ya que al ingerir mayor cantidad de pigmentos liposolubles estos quedan retenidos en la porción grasa del músculo y en las grasas de depósito y cobertura, aunque diversos autores (ALBERTI et al., 1991) indican que en los rumiantes la naturaleza del alimento (hierba, cereales) influye poco en el color, debido a las intensas transformaciones que sufren los alimentos en el rumen. Recientemente en un trabajo de BULL et al. (1994) se ha señalado que el tipo de dieta influye en el color de la carne de terneros, de este modo animales alimentados con grano de cereal poseen mayor concentración de pigmentos y por tanto aumenta el color rojo del músculo, así como dismuye L* (claridad) en contraposición a animales alimentados con leche. En la especie ovina y dentro del mismo tipo comercial, se observa que el color es un importante factor de variación. Los animales de más edad, con dietas forrajeras y/o destetados y de sistemas de explotación extensivos son los que presentan carnes más oscuras (RHODES, 1971 y SAÑUDO et al., 1989). En diferentes especies (LANARI et al., 1994; LIU et al., 1994b en bovino, OSBORN et al., 1994 en porcino, WULF et al., 1995 en ovino y SANTE y LACOURT, 1995 en pavo) se registran efectos beneficiosos de las dietas suplementadas con vitamina E sobre la estabilidad del color post-sacrificio. También la infusión de vitamina C (ascorbato sódico) intravenosa en bovino contribuye a dicha estabilidad (LIU et al., 1994a). La suplementación con selenio y principalmente con vitamina E permite reducir la oxidación de la mioglobina y por tanto mantener mas el color de la carne en el comercio. El nivel alimentario condiciona el nivel de pigmentos de la carne en rumiantes: el color de los músculos de los animales sometidos a restricción es mas oscuro que el de los acabados con niveles elevados. Promotores de crecimiento VALIN et al. (1978) han analizado los efectos del empleo de anabolizantes y han constatado que su uso (estradiol + acetato de trembolona) no se acompaña de un aclaramiento de la carne en L.D. en ovinos de raza Charolaise. Asimismo KORNIEWICZ et al. (1982) observaron que en corderos, a los que se les dio un suplemento de monensina, no se encontró relación entre ionóforos en alimentación y el color de la carne. FIEMS et al. (1990) concluyen en sus resultados que el tratamiento con cimaterol con un período de supresión de 6 días no afecta ni al pH último ni al color de la 278
  • 25. carne, mientras que un período de supresión más corto o inexistente puede ser perjudicial para el color y el pH final. Experimentos de BEERMANN et al. (1985) resultaron con una carne más pálida y un pH más alto en ovinos alimentados con 10 ppm de cimaterol durante 5 o 10 semanas. Si bien LUESO y GÓMEZ (1990) señalan la posibilidad de aparición de carnes de corte oscuro debido precisamente a este pH elevado. En ovino, SAÑUDO et al. (1986) no encontraron diferencias ni en machos ni en hembras con tratamientos de testosterona-estradiol. RENERRE et al. (1989) tampoco los encontraron en bovino. Estrés pre-sacrificio En otras especies ganaderas, diferentes del ovino, más susceptibles al estrés antemortem, es este factor una de las causas más importantes que afectan el color de la carne. WARRISS et al. (1989a) estudian el color de la carne porcina según sea normal o estresada. Ocurre también en bovino, donde es más frecuente en razas lecheras que en las mixtas o especializadas en la producción de carne que parecen menos sensibles. Será un factor a tener en cuenta en los criterios de selección de bovinos como ya se ha hecho en el caso de los porcinos en los cuales el gen de sensibilidad al estrés que produce unas carnes más exudativas está prácticamente erradicado. En el caso del ganado ovino, según BRAZAL y BOCCARD (1977) las diferencias de color existentes entre los animales experimentales y testigos son debidos a la peor sangría, provocada por la dilatación de capilares cerrados, de los animales experimentales. En todo caso, se recomienda normalizar el tiempo de reposo previo al sacrificio y la forma de este. MÉTODOS DE MEDIDA Los métodos para valorar el color son muy variados. En general los métodos instrumentales reproducen con la suficiente precisión el color de manera que no resultan tan necesarios, en este caso, los métodos sensoriales. Se pueden clasificar en tres grandes grupos: 1- Químicos: Basados en la medida del contenido en pigmentos de la carne. 2- Instrumentales físicos: Fundamentalmente espectrocolorímetros o radiancímetros. reflectómetros, colorímetros, 3- Sensoriales: Valorados por observación directa de un jurado que dará una nota global sobre el color o responderá acerca de la valoración cromática, de coloraciones o aceptabilidad según color, o bien por patrones plásticos, como el Atlas de Munsell o similares. Químicos El método HORNSEY (1956) es un método indirecto simple y rápido que permite determinar el conjunto de hierro de la mioglobina y la hemoglobina (hierro hemínico); como el contenido de hemoglobina residual es muy bajo, la estimación de la tasa de mioglobina obtenida de esta forma es muy cercana al valor real. Es el método de uso más extendido como determinante de pigmentos hemínicos (WARRISS, 1979 y DRANSFIELD et al., 1985). 279
  • 26. Se cortan 5 g de carne, se pican y añade 1 cc de H20 destilada. Más tarde se adicionan 20 cc de acetona, para extraer la mioglobina, y 0'5 cc de ácido clorhídrico, formándose clorhidrato de cromatina. Se deja 24 horas en oscuridad y la dilución se lleva al espectrofotómetro a 512 landas. Los resultados se expresan en p.p.m. de Fe hemínico en la muestra. Otro método bastante común para la determinación de pigmentos es la cianmetamioglobina (GINGER et al., 1954; WIERBICKI et al., 1955; WARRISS, 1976). Todos los componentes hemínicos son convertidos en cianmioglobina por distintas cianidas. Estos derivados tienen una absorción máxima a 540 y 545 nm (DRABKIN, 1950; GINGER et al., 1954; WARRISS, 1976). La gran desventaja de este método es que los reactivos usados contienen diferentes cianidas, que son sustancias muy tóxicas. ZANDER et al. (1984) (citado por KARLSSON y LUNDSTRÖM, 1991) han resumido las desventajas de este método como sigue: - El uso como rutina de un veneno es altamente peligroso. - La reacción es lábil. - La estandarización está basada en un control indirecto por espectrofotometría. - Difieren los tiempos de reacción de las diferentes hemoglobinas y sus derivados. El método de la alcalina fue desarrollado por LAWRIE (1950), y mejorado por KARLSSON y LUNDSTRÖM (1991), basado en el uso de un detergente no iónico, el Tritón X-100. El método Nit409/Tx-114 (GARRIDO et al., 1994) para la determinación de pigmentos totales. Utiliza nitrito sódico para oxidar los pigmentos junto a otro detergente no iónico, el Tritón X-114 que incrementa la absorbancia de la Mb en la banda Soret (A409), según apuntan sus autores es un método preciso, rápido y sin la necesidad de un equipo muy especializado ni de sustancias tóxicas. De todos ellos, los métodos de HORNSEY (1956) y WIERBICKI et al. (1955) han sido recomendados a nivel de la CEE (BOCCARD et al., 1981). HORNSEY (1956) empleó una solución de acetona al 80% acidificada para convertir la mioglobina y hemoglobina en ácido hematínico, mientras otros autores usan agua u otros buffers. El agua ha sido usada por POEL (1949), GINGER et al. (1954), WIERBICKI et al. (1955), FLEMING et al. (1960) y RICKANSRUD y HENRICKSON (1967), de este modo no se extrae la mioglobina totalmente a pesar de que el pH final del extracto es más alto que usando acetato. Algunos autores utilizan un pH bajo (BOWEN y EADS, 1949; DE DUVE, 1948; FLEMING et al., 1960; ROMANS et al., 1965), mientras otros usan un pH alto (WARRISS, 1976). Según describe WARRISS (1979) los buffer próximos a un pH neutro o con suficiente fuerza iónica para conseguir un pH final del extracto pH>6,4 consiguen una completa solubilización de la mioglobina y hemoglobina con una sola extracción, sin embargo agua y buffer de pH bajo no. OELLINGRATH y SLINDE (1985) proponen la determinación de la hemoglobina y mioglobina por alta cromatografía líquida (HPLC) en su forma cianoférrica. Instrumentales Se recomiendan unas condiciones estándar (BOCCARD et al., 1981) para la utilización de estos aparatos como son: la utilización del músculo L. dorsi (desde la 280
  • 27. 8ª costilla hasta la 1ª lumbar) y el almacenamiento en bandejas individuales con una película permeable al O2 (como mínimo una hora de exposición a 3?C) de al menos 1,5 cm de espesor, así como la toma de varias lecturas en cada muestra para evitar errores puesto que al ser la carne un producto muy variable respecto a la ordenación de las fibras musculares, pH y contenido de tejido conjuntivo es por eso difícil de estandarizar el modo en que se debe medir el espectro. Reflectómetros La onda luminosa que ilumina la muestra es en parte absorbida por los cromatóforos de la carne y en parte es devuelta por reflexión siguiendo las leyes físicas. Existen distintos aparatos en el mercado europeo: EEL Británico, GÖFO Alemán, RETROLUX Francés (CHARPENTIER y VERGE, 1967). Se basan en la medición de la luz reflejada a distintas longitudes de onda (1, 2 o 3 longitudes de onda) tras la exposición a un iluminante dado, aunque no es, exactamente, una medición propiamente dicha del color. Ofrecen datos para fórmulas o índices. En un principio eran dos los métodos disponibles: el método del grado de absorción de BROUMAND et al. (1958) aplicado a extractos de carne tomados de la superficie en bovino y el método de grado de reflectancia de DEAN y BALL (1960). Parámetros colorimétricos: - El coeficiente de reflexión o reflectancia (R), parámetro íntimamente ligado a la estructura del músculo en superficie, se define como el cociente entre la luz reflejada y la luz incidente (Ir/Ii) - Ra es una función logarítmica del inverso de la reflectancia y está relacionado con la cantidad de pigmentos (CHARPENTIER, 1966; STEWART, 1965b). Max luz devuelta desde placas de sulfato de bario Ra= log10 (Ii/Ir) = log10 ------------------------------------------------------------------------------luz devuelta desde la muestra de carne Usualmente, se normaliza el espectro de forma que Ra sea 1,0 a 525 nm. - La transmisión se define como el cociente entre la luz transmitida y la luz incidente (It/Ii). - La densidad óptica (Do) o absorbancia es el logaritmo decimal del cociente entre luz incidente y luz transmitida (log 10 Ii/It) o lo que es lo mismo el logaritmo del inverso de la transmisión (log 10 1/T). Otros parámetros colorimétricos utilizados por algunos autores: - K/S = (1-R?)2/(2R?), siendo ésta la ecuación de KUBELKA y MUNK (1931), que varía en función de la luz reflejada. Siendo: K el coeficiente de absorción por unidad de grosor de muestra; expresa la luz absorbida por la muestra, dependiendo en gran medida de la cantidad y estado químico de los pigmentos. S es el coeficiente de difusión por unidad de grosor de la muestra y expresa la luz difundida por la muestra. Difusión efectuada principalmente por las miofibrillas. R? es la reflectancia de una capa infinitamente gruesa. 281
  • 28. A partir de estos parámetros, se han desarrollado múltiples relaciones para el cálculo del porcentaje de los distintos estados químicos presentes en la carne fresca en un momento dado. STEWART et al. (1965b) usaron K/S a 525 nm para dar la concentración total de pigmentos linealmente relacionados con los pigmentos totales como se determina por el método HORNSEY. En efecto, 525 nm es el punto isobéstico de las tres formas de la Mb. Las relaciones mas usadas son: - VAN DEN OORD y WESDORP (1971b) señalaron que la concentración de Mb y las proporciones relativas de Oxi y MetMb podían determinarse usando la diferencia R630 - R580, que según RENERRE y MAZUEL (1985) es de todas las relaciones reflectométricas la que se relaciona más estrechamente con la preferencia de un jurado y la impresión de rojo vivo, siendo de aproximadamente 12,5, el valor correspondiente a una tasa del 20% de MetMb. Estas dos longitudes de onda corresponden a mínimos de MetMb y OxiMb respectivamente. - R507 / R573 (DEAN y BALL, 1960) utilizada para la evaluación de la MetMb. BROUMAND et al. (1958) señalan K/S507 / K/S573 como índice de determinación de MetMb y (OxiMb y Mb) (siendo 507 y 573 dos puntos isobésticos de formas OxiMb y Mb) y K/S473 / K/S597 como índice de determinación de Mb y (OxiMb y MetMb). DEAN y BALL (1960) apoyan el cálculo de R474 / R597 para apreciar la cantidad de Mb reducida. - K/S572 / K/S525 ha sido recomendada (STEWART et al., 1965b y FRANKE y SOLBERG, 1971) como medición del porcentaje de MetMb en superficie (asumiendo que existe linealidad entre los límites de K/S para 0 y 100% de MetMb), así como también Ra572 / Ra525. Para RENERRE y MAZUEL (1985) la relación K/S572 / K/S525, permite determinar de forma objetiva los umbrales de aceptabilidad del color de la carne. - SNYDER y ARMSTRONG (1967) encontraron que con suspensiones de leche desnatada de MetMb o MbO2 la relación K/S en una longitud de onda (571 nm) era suficiente para asegurar una medida de MetMb. Sin embargo para algunos investigadores esto es dudoso (NEGUERUELA, 1995). - Para HANSEN y SEREIKA (1969), las relaciones R582 / R525 y R630 / R525 son indicadoras de la forma oxigenada y oxidada de la Mb, respectivamente. - EAGERMAN et al. (1978) apoya el uso de la diferencia de reflectancias entre 632 y 614 nm para seguir los cambios oxidativos y reductores en la mioglobina. Colorímetros Tienen como objeto esencial la localización de colores con la ayuda de 3 parámetros independientes (iluminador estándar, objeto y observador estándar). Dan coordenadas de color. En 1931 la CIE presenta una serie de proposiciones muy importantes y define los parámetros independientes. En este sistema, el color es definido con la ayuda de los llamados valores triestímulos X, Y, Z,; en función del principio de la trivarianza visual (conos del ojo humano sensibles al rojo, verde o azul) (FRANCIS y CLYDESDALE, 1975). A partir de ellos se obtienen las coordenadas cromáticas x, y. x= X/(X+Y+Z) y= Y/(X+Y+Z) 282
  • 29. El aparato da los valores Y, x, y que definen un espacio de color. El sistema Yxy tiene una limitación causada por no ser un espacio visual uniforme, esto quiere decir que la representación de las diferencias de color de igual percepción visual en el diagrama x, y son de diferentes formatos según el tono considerado. Numerosos sistemas se elaboraron entonces para transformar el espacio CIE (1931) y obtener una correlación apropiada entre la diferencia entre 2 colores y el juicio de un observador estándar. Se pueden citar: - El sistema CIE, 1969 (U*, V*, W*) son derivadas de las coordenadas (X, Y, Z). - El sistema Hunter, derivado del sistema CIE por transformaciones matemáticas. El color es definido por las coordenadas de luminosidad LH y de cromaticidad (aH, bH). Presenta un intento de transformar el sistema CIE en un espacio uniforme de color incorporando el espacio Munsell. Muy utilizados en una época pasada. Los espacios recomendados por la C.I.E. (Comission Internationale de l'Eclairage) son actualmente: - El sistema L*, u*, v* (CIE, 1976), no utilizado en nuestro campo de investigación, pues fue concebido para fuentes de luz. - El sistema L*, a*, b* (CIE, 1976), con la abreviatura CIELAB, concebido para objetos, es una versión simplificada del espacio de Adams-NICKERSON que define: - Claridad L* (se define como la luminosidad del estímulo juzgado frente a la luminosidad de otro estímulo que aparece como blanco), - Índice de rojo a* (cifras negativas darían idea de verde), - Índice amarillo b* (cifras negativas darían idea de azul). Desde estas coordenadas encontramos: * Croma: C* =? a2+b2; Es el color del estímulo juzgado en proporción a la luminosidad de otro estímulo que aparece como blanco, mide la distancia desde el eje de grises y depende de las condiciones en los que se ve y del nivel de iluminación. * Tono: h* = tang-1 (b*/a*) = arctangente (b*/a*). Mide tono o ángulo a partir del semieje a+ positivo. El valor encontrado está muy altamente correlacionado con las percepciones visuales de los cambios del color rojo (FRANCIS y CLYDESDALE, 1975). ∆ EL*a*b = (∆L*)2 + (∆a*)2 + (∆b*)2 diferencia de color que sólo es indicadora de la magnitud de la diferencia total, sin información direccional o de dimensión. Es el sistema más importante y se basa en el concepto de la mezcla aditiva del color. Tono y saturación parecen ser características menos discriminantes que la impresión de claro-oscuro. MAC DOUGALL (1985) ha usado la saturación del croma (existe en el L*u*v*) para definir y determinar la vida media de la carne fresca de vacuno. En la formación de MetMb, la saturación disminuye conforme el tono cambia de rojo brillante a rojo y marrón y desde aquí a marrón verdoso. Otro tipo es el contador de diferencia del color GADNER usado por HAAS y BRAZTLER (1965) y SNYDER (1965) de nula vigencia actualmente, basado en Rd, 283
  • 30. a, b, a/b, valores usados para indicar los cambios que tenían lugar en la carne intacta. Siendo: Rd: medida de la luz total reflejada a+: rojo; a-: verde b+: amarillo; b-: azul SNYDER (1965) encontró que un elevado a/b indicaba una alta concentración de mioglobina o de MbO2 en la superficie mientras un bajo a/b señalaba una alta concentración de MetMb. Espectrofotómetro y espectrocolorímetro Son aparatos que responden mejor a las necesidades de investigación en el campo del color ya que permiten la obtención de un espectro de reflexión en todo el campo de la luz visible, lo que posibilita el cálculo de todas las características del color. Ambos estudian el espectro visible, el primero a través de la transmisión y el segundo mediante la reflexión. A partir del espectro se obtiene todo: índices y color. La reflectancia es casi una función lineal de la longitud de onda de 0,3 a 420 nm hasta los alrededores de 0,7 a 700 nm, siendo la mioglobina y sus derivados los principales responsables de la absorbancia selectiva de las carnes rojas, si bien, los diferentes estados químicos del pigmento tienen curvas de reflexión y absorción diferentes y variables según la longitud de onda emitida (figuras 1 y 2). Dentro del espectro visible, los pigmentos hemínicos se hallan caracterizados por una banda intensa de absorción entre 410 y 430 nm (Banda de Soret) (MORTON, 1975; BERTELSEN y SKIBSTED, 1987). La mioglobina reducida tiene una absorción máxima a 555 nm; la OxiMb presenta un espectro con 2 picos de absorción típicos de los complejos hemínicos covalentes (542 y 580 nm) (KRZYWICKI, 1979; BERTELSEN y SKIBSTED, 1987). Y por último la MetMb tiene su máxima absorción a 505 y 630 nm. Se han realizado curvas estándar para MetMb, Mb y OxiMb desde suspensiones de derivados en leche desnatada. Se podría decir que engloban a los dos anteriores con otras ventajas adicionales. Son los más sofisticados, los más precisos pero también los más caros. Otros instrumentos y métodos FYHN y SLINDE (1985) proponen el uso de la fibra óptica en combinación con láser como representación de un modelo posible para medidas continuas del espectro en los productos alimentarios. El láser ha sido utilizado ya incluso, para medir propiedades ópticas del cerebro humano (SVAASAND y ELLINGSEN, 1983). Subjetivos LEGRAS (1981) afirma que ningún método objetivo puede restituir íntegramente la percepción del ojo humano. Muchas veces un método objetivo de medida es, por naturaleza, analítico y tan sólo puede cuantificar este o aquel parámetro que concurren en la impresión global percibida por un observador. 284
  • 31. Existen diferentes sistemas de clasificación de colores. Los modelos generalmente admitidos para describir un color en términos físicos utilizan tres componentes numéricos permitiendo localizar el color en el espacio tridimensional (LITTLE, 1976). La luz reflejada por el objeto es transformada en valores de luminosidad, tono y saturación, característicos de un color dado. Así: En el Sistema MUNSELL (MUNSELL, 1957), las escalas de tono, luminosidad y saturación corresponden a coordenadas cilíndricas y los diferentes patrones representan distancias perceptiblemente iguales (FRANCIS y CLYDESDALE, 1975). Basado en el principio de la visión de pequeñas diferencias, este sistema está disponible bajo la forma de un atlas de color constituido por plaquetas coloreadas repartidas en planchas. Los colores son identificados asignándoles letras y números a cada paso, de modo que la claridad varía verticalmente y el croma horizontalmente. Suelen existir páginas o planos con tono constante. Es necesario usar una fuente de luz y ángulo de visión apropiados. Es el sistema utilizado en ciertas industrias: textiles, pinturas, plásticos o de diseño y permite por comparación visual determinar las tres características. En la industria alimentaria, por contra, lo que controla la calidad es una medida sensorial del color que consiste generalmente en la atribución de una nota global en referencia a todas las características. Una sola evaluación está a menudo bien correlacionada a una o más variables instrumentales de medida del color (CLYDESDALE y FRANCIS, 1969; YEATMAN, 1969; BERSET y CANIAUX, 1983). Pero el mayor problema está en que son varios los componentes del color que varían al mismo tiempo, con lo que es imposible cubrir con la ayuda de una escala única de referencia el campo entero de variaciones. Existen además otros inconvenientes como es el hecho de que los patrones no son estables y el Atlas presenta un número limitado de patrones, ya que es imposible presentar todos los colores. Se ha desarrollado otros patrones plásticos como los que utilizan LEGRAS (1980) y RENERRE y LEGRAS (1983), aunque no reconocidos a nivel europeo. El uso del tintómetro de LOVIBOND. Consiste en reconstituir el color de la muestra con la ayuda de vidrios coloreados (utilizando la propiedad de la aditividad de colores), y la concordancia, a menudo muy aproximada, entre el color de la carne y el patrón más cercano. Es sencillo de utilizar pero con riesgos inevitables, como alteración de patrones, etc. Es indispensable en los métodos subjetivos en que se comparan patrones que las escalas sean estables de forma que aseguren la fidelidad de las medidas. Es imposible interpretar trabajos de investigadores que usan escalas diferentes, siendo necesario un sistema de referencia universal e indiscutible que repose en bases científicas. El Manual Armónico del color es una colección de muestras ordenadas sobre el principio de Ostwald. Los colores se describen por su contenido en negro, en términos de curvas espectrofotométricas idealizadas no alcanzables con colores existentes. 285
  • 32. A diferencia del sistema Munsell, el sistema Ostwald, tiene un serio defecto ya que la misma notación corresponde a diferentes colores, pues se usan diferentes colorantes para crear el sistema. Sin embargo como señalaba JUDD y WYSZECKI (1963) la notación Ostwald sólo es útil para designar una específica muestra en una colección particular. En los paneles, los principales criterios de apreciación evaluados por un jurado son: la aceptabilidad (MAC DOUGALL y RHODES, 1972; STRANGE et al., 1974), la proporción de rojo vivo relacionada con la parda (EAGERMAN et al., 1978; HARRISON et al., 1980), el tono (RILEY et al., 1980b) y el grado de preferencia. Se usan normalmente escalas de 1 a 5 ó de 0 a 50. EAGERMANN et al. (1978), KROPF (1980), así como SIEFFERMANN y BERSET (1984) subrayan la necesidad de trabajar con jurados experimentados, sobre todo si el patrón de medida elegido está constituido por términos descriptivos bastante elaborados como la luminosidad y la saturación. Por otra parte, el jurado visual está influenciado por otros criterios que no están dentro de los métodos instrumentales, como la estructura del músculo, el contenido de pigmento, la cantidad o el color de la grasa, la presencia eventualmente de colágeno, las pérdidas de jugo, etc. SONTAG et al. (1981) afirman que los métodos sensoriales son largos, complejos y sujetos a la variabilidad de un juicio humano. Es muy difícil tener en cuenta las sensibilidades individuales y las características fisiológicas de los individuos que pueden influir en la notación. BILLMEYER y SALZAMAN (1966) concluyen que si las personas en general difieren en su respuesta individual ante la visualización de colores, también diferirán en las interpretaciones de aspectos del color definidos subjetivamente. Así mismo es un número limitado de observaciones las que pueden hacerse en el tiempo, debido a los cambios en el color que se van produciendo, si existe un lapso de tiempo sustancial entre sucesivas evaluaciones, se detectan incongruencias en puntuaciones subjetivas desde un período de observación a otro (BARTON, 1968b). Deben utilizarse las mismas condiciones: iluminación, observador, sino las mediciones no son comparables, siendo en general, poco apropiados para la medida del color de los productos cárnicos. Por ello BARTON (1968a) apunta que es necesario un método objetivo para medir el color previamente a las comparaciones de características del color y/o preferencias del mismo. Por último resulta interesante el trabajo de PIPEK et al. (1981), que comparan, para carne de diferentes especies, 4 métodos de apreciación del color (Hornsey, absorbancia óptica de Arganosa y Herickson, métodos de reflectancia y técnicas para averiguar el contenido en hierro utilizando compuestos químicos); estos autores han llegado a la conclusión de que el método Hornsey es el más adecuado, aunque con el segundo también se consiguen buenos resultados. Finalizan desaprobando el último, sobre todo en carne de pollo. I.7.3. TEXTURA-TERNEZA La textura aparece como una percepción psico-química compleja y multidimensional (KRAMER, 1973a). Se puede definir como la unión de las propiedades reológicas y de la estructura de un producto alimenticio perceptibles por los receptores 286
  • 33. mecánicos, táctiles y eventualmente visuales y auditivos, condicionando la apetencia de un alimento. En la carne cocida, DRANSFIELD et al. (1984) señalan que la textura lleva consigo dos componentes principales: terneza y jugosidad que explican respectivamente el 64% y el 19% de las diferencias entre las muestras. Las carnes menos jugosas son consideradas menos tiernas. La terneza es la cualidad de la carne de dejarse cortar y masticar (con mayor o menor facilidad) antes de la deglución, estando directamente ligada a la resistencia mecánica del producto consumible. El caso contrario sería la dureza, definida como la propiedad de la textura manifestada por una alta y persistente resistencia a la rotura en la masticación (JOWITT, 1964). Para WEIR (1960) la carne puede considerarse como la suma de tres componentes: facilidad de penetración de los dientes en la carne al inicio de la masticación, facilidad de fragmentación de la carne y cantidad de residuo que queda en la boca concluida la masticación. La firmeza se define como la propiedad de la textura manifestada por una alta resistencia a la deformación por aplicación de una fuerza, siendo registrada tras los primeros mordiscos. Condicionantes estructurales Dos fracciones proteicas determinan la terneza, de una parte las proteínas del tejido conjuntivo y de otra parte las proteínas miofibrilares (MARSH, 1977). Las proteínas del tejido conjuntivo que envuelve el músculo constituyen un elemento negativo que limita la terneza. Este tejido, formado principalmente por colágeno, es relativamente estable post mortem y poco sensible a los tratamientos tecnológicos. Fue el primero en ser identificado (LEHMANN, 1907), a pesar de su débil cantidad (0,5 a 2 p100), y sigue siendo objeto de numerosos estudios (CARMICHAEL y LAWRIE, 1967; MOHR y BENDALL, 1969; CROSS et al., 1973; KOPP y BONNET, 1982). La cantidad de colágeno, principal componente del tejido conjuntivo, determina la llamada dureza de base, posee una alta fuerza de tensión y propiedades físicas (BAILEY, 1972) que hacen que a una edad dada sea determinante su influencia, de forma que cuanto más importante es esta fracción más dura es la carne. Pero el problema no es sólo cuantitativo sino también cualitativo. Así, sus características bioquímicas (DUANCE et al, 1977), su estado de polimerización (GOLL et al., 1964b), la repartición de su trama conjuntiva (grado de reticulación), sus características morfo-anatómicas (DUMONT et al, 1977; SCHMITT et al., 1979; LEPETIT y CULIOLI, 1988), la naturaleza, el número y longitud de sus uniones (GOLL et al., 1970; BAILEY y ETHERINGTON, 1980), todo lo cual hace que a igual cantidad de colágeno la terneza sea variable. No obstante algunos estudios realizados por diversos autores (HERSCHBERGER et al, 1951; WIERBICKI et al., 1954; GOLL et al., 1963) han indicado que el colágeno total tiene escasa relación con la terneza, sin embargo HILL (1966) señala que la solubilidad del colágeno podría ser el factor a considerar al hablar de terneza, como así lo afirma CROSS et al. (1973) al corroborarlo con la valoración de un panel sensorial. Para YOUNG y BRAGGINS (1993) la concentración de colágeno es más determinante en la valoración de la terneza de carne ovina por un panel sensorial, mientras que la solubilidad está más relacionada con la fuerza de corte. 287
  • 34. La segunda fracción proteica implicada son las proteínas miofibrilares cuyas transformaciones post-mortem son responsables de las principales variaciones de terneza registradas, existiendo relación entre terneza y el grado de contracción de miofibrillas (músculos relajados son más tiernos que los contraídos). LOCKER (1960) y más tarde MARSH y LEET (1966) y HERRING et al. (1967) demostraron que la dureza de la carne está relacionada con la contracción de las fibras musculares como se refleja en la longitud del sarcómero. Las condiciones durante el desarrollo del rigor son los factores más importantes que controlan el ablandamiento y maduración para la mayoría de las carnes comerciales. Así, el grado de contracción está en función de la forma en que se desarrolla el rigor, de este modo cuanto más rápido mayor es el acortamiento de los sarcómeros, conllevando asociada una mayor dureza. Por otra parte un rápido enfriamiento (temperaturas inferiores a 10 ºC) en estado pre-rigor es un efectivo promotor del llamado acortamiento por frío ("coldshortening") (LOCKER y HAGYARD, 1963), la amplitud del fenómeno crece cuando se sitúa en temperaturas próximas al punto de congelación y decrece cuanto más tarde postsacrificio se produce el choque frío y finalmente se anula si se realiza tras el rigor. La terneza se incrementa si el intervalo entre sacrificio y enfriamiento se alarga (MARSH y LEET, 1966), de manera que con 16 horas de demora post-mortem se produce la terneza máxima (MARSH et al., 1968). Si además la refrigeración es seguida de congelación previa al comienzo del rigor, el grado de endurecimiento llega a ser mayor debido a un adicional cambio de la longitud a la hora de la descongelación ("thaw-rigor": acortamiento por descongelación) (MARSH y THOMPSON, 1958), sobre todo si es rápida. Fue descubierto en la rana por MORAN (1930), estudiado en detalle en la ballena por SHARP y MARSH (1953) y después en corderos por MARSH y THOMPSON (1958). Posteriormente se han realizado más investigaciones sobre todo en Nueva Zelanda donde la intensificación del trabajo ha llevado a la congelación pre-rigor. LOCKER et al. (1975) han revisado de forma detallada estudios realizados sobre este problema dada la insuficiente terneza de los corderos exportados a Europa. A pesar de todo existen algunas sugerencias en la literatura de forma que un enfriamiento rápido (con temperaturas de -20 ºC) es posible en ciertas circunstancias. DAVEY y GILBERT (1973) y DAVEY y GARNETT (1980) sugieren que colocándolos colgados, pueden congelarse canales de cordero en pre-rigor sin endurecimiento si la refrigeración es suficientemente rápida. Afirmación apoyada también por HERIDAN (1990). Justo en el comienzo del rigor la contracción muscular es reversible, pero se hace irreversible conforme el rigor se desarrolla. Cuando cerca del pH último se ocasiona el acortamiento por el rigor, si éste se realiza a altas temperatura (30 ºC), se produce el llamado acortamiento por calor ("heat-shortening"). LOCKER (1960) fue el primero en sugerir que el estado de contracción muscular (medido por medio de cambios en la longitud del sarcómero) se relacionaba con la terneza. DAVEY et al. (1967) demostraron que la extensión de la maduración disminuye con el incremento del acortamiento muscular o reducción del sarcómero. 288
  • 35. A conclusiones similares llegaron LOCKER et al. (1975), MacFARLANE et al. (1981), JAIME (1988) y CEÑA et al. (1992a) respecto al estado contraído o estirado del músculo sobre el endurecimiento de la carne. Mientras SMULDERS et al. (1990) señalaron que esta relación es dependiente del grado de glicólisis post-mortem. La extensión del acortamiento también depende del grado de restricción impuesto por las uniones al esqueleto. La opinión generalizada de que la maduración no elimina el endurecimiento producido en fases anteriores (VALIN, 1968), ha sido rechazada basándose en el hecho de que el endurecimiento por contracción y el ablandamiento por maduración son dos procesos independientes como han señalado BOUTON et al. (1973a) en corderos. Aun más, se ha constatado (WHEELER y KOOHMARAIE, 1994) que es mayor el grado de terneza en corderos tras 14 días de madurado que tras el sacrificio cuando todavía no se ha instaurado el rigor. Condicionantes ultraestructurales Las principales proteínas contráctiles, actina y miosina, no son degradadas (HO et al., 1994). No hay tampoco constancia de cambios proteolíticos en el colágeno durante el almacenamiento post-mortem comparables con aquellos de las proteínas miofibrilares (TARRANT, 1987). Siendo la causa del ablandamiento, la degradación de algunas proteínas musculares es una razón fundamental para mejorar la terneza de la carne durante el almacenamiento post-mortem (DUTSON, 1983; GOLL et al., 1983a). En la región de la banda I de las miofibrillas se encuentran estructuras citoesqueléticas transversales llamadas líneas N2 (LOCKER y LEFT, 1976; LOCKER, 1984). En músculos estriados la línea N2 es el lugar de acumulación del calcio intracelular según algunos autores (YAROM y MEIRU, 1971, YAROM y CHANDLER, 1974) y está compuesta principalmente por nebulina. La fragmentación de las miofibrillas tiene lugar a nivel de la línea N2, o al menos su debilitamiento en la maduración, lo que determina una disminución de su resistencia (OUALI, 1990). Existe una degradación de la desmina, que es el constituyente principal de los filamentos intermedios, su desaparición determinará debilitamiento de la unión de las fibrillas a nivel de la línea Z (PENNY, 1980; ANDERSON y PARRISH, 1989), apareciendo como un indicador adecuado de la maduración (KOOHMARAIE et al., 1986). Se produce un debilitamiento y/o degradación del disco Z (HENDERSON et al., 1970; DAVEY y DICKSON, 1970; OLSON et al., 1976, GANN y MERKEL, 1978; PENNY, 1980; GOLL et al., 1983a; KOOHMARAIE et al., 1986; SLINDE y KRYVI, 1986, BELTRAN, 1988), además de la separación de las miofibrillas y unión de los filamentos I a los discos Z (HENDERSON et al., 1970; DAVEY y DICKSON, 1970; SAYRE, 1970; GANN y MERKEL, 1978; PENNY, 1980). Como consecuencia de las pérdidas de la alineación transversal de los discos Z, líneas M y otros elementos contráctiles (SAYRE, 1970; GANN y MERKEL, 1978; PENNY, 1980), se observa a microscopio electrónico una desaparición de la densidad de la línea M (HENDERSON et al., 1970). Así pues, se produce la proteolisis de ciertas proteínas miofibrilares de elevado peso molecular (ASGHAR y BHATTI, 1987) con una función citoesquelética, como son la titina (llamada también conectina) y la nebulina (WANG et al., 1979; WANG y 289
  • 36. WILLIAMSON, 1980; HUFF-LONERGAN et al., 1995). ANDERSON y PARRISH (1989) observaron en carne de bovino que el ablandamiento puede deberse en parte a la degradación de estas dos proteínas (al igual que afirman LUSBY et al., 1983 y HO et al., 1994), siendo útil su adecuada identificación como método objetivo de la clasificación de la calidad de carne de bovino fresca. También se produce una degradación y pérdida de la troponina T, siendo este el principal cambio detectable en relación con la terneza (PENNY y DRANSFIELD, 1979), pero no se le considera determinante, puesto que no es una proteína que posea una función estructural sino reguladora, de acuerdo también con lo encontrado por GEORGE et al. (1980) y SALM et al. (1983). Todo ello es responsable del incremento de la fragilidad de las miofibrillas durante el almacenamiento (KOOHMARAIE, 1992), apareciendo tras la proteolisis péptidos como es el componente 30.000 D (MACBRIDE y PARRISH, 1977; KOOHMARAIE et al., 1984a,b; RONCALES et al., 1992) que puede ser un indicador de la actividad proteolítica. Aunque recientemente se aventura (TAYLOR et al., 1995) la posibilidad de que los discos Z estén intactos los 3- 4 primeros días post-mortem y sean realmente las bandas I las que se rompan. Condicionantes enzimáticos y bioquímicos En los músculos post-mortem, varios fenómenos enzimáticos, se producen en la estructura miofibrilar, lo que conduce primero a una pérdida rápida de la terneza durante el comienzo del rigor y después a un incremento durante la maduración. Según SHACKELFORD et al. (1991) y KOOHMARAIE (1992) existen evidencias de que el sistema proteolítico de las proteínas endógenas del músculo esquelético, proteinasas Ca++-dependientes (calpaínas) son responsables de la proteolisis postmortem. Las calpaínas también reciben otros nombres, siendo identificadas como: proteinasas calcio-dependientes (BUSH et al., 1972), factor activado por el calcio (OLSON et al., 1977; KOOHMARAIE et al., 1984a, 1986), proteína neutra calciodependiente (VIDALENC et al., 1983; DUCASTING et al., 1985), proteinasa activada por calcio (SUZUKI et al., 1982). Existen dos tipos de calpaínas (I y II), ambas situadas en el citosol. Calpaína I (CDPI) es activada primero a bajas concentraciones de calcio y posteriormente se activa la Calpaína II (CDP-II), cuando la concentración de calcio se hace mayor (GOLL et al., 1983b, CEÑA et al., 1992b). Ambas van actuando en el ablandamiento de la carne, observando ZEECE et al. (1986) que se hallan involucradas en la disminución de las proteínas citoesqueléticas (titina y nebulina). Las dos se van haciendo más inestables con el almacenamiento, aunque continúan hasta su agotamiento y destrucción en el cocinado (DRANSFIELD, 1992). La extensión del ablandamiento es proporcional al nivel de calpaínas y calpastatina, no obstante variaciones en el desarrollo del rigor pueden alterar la estructura muscular, la liberación de iones calcio y por consiguiente la actividad de las calpaínas. Es necesario considerar la gran salida de Ca++ procedente del retículo sarcoplásmico y quizá también de las mitocondrias, que se produce a bajas temperaturas, de forma que esta elevada concentración actuaría como activador de las calpaínas (BELTRAN, 1988). KOOHMARAIE (1988a) afirma que la calpaína es el único sistema proteolítico con las características necesarias (muestran una adecuada actividad en el rango de pH 5,5-6,5 según CEÑA et al., 1992b) para llevar a cabo cambios post-mortem, 290
  • 37. mencionados anteriormente, que conlleven el ablandamiento de la carne, además CEÑA et al. (1992b) concluyen diciendo que la calpaína I es activa bajo las condiciones habituales de almacenamiento de carne de cordero. WHIPPLE et al. (1990) y SHACKELFORD et al. (1991) han observado que el inhibidor de las calpaínas (calpastatina), es el parámetro mejor correlacionado con la terneza tras 14 días de almacenamiento a 2?C y especularon sobre su papel como regulador de la terneza, aunque la mejor correlación es ? calp/calpast. Incluso SHACKELFORD et al. (1994) han señalado que es posible la selección de bovinos por el aumento de la actividad de la calpastatina, contenido de grasa intramuscular y fuerza de corte del W.B., sin embargo la selección en contra de la actividad del inhibidor puede ser una mejor aproximación hacia la mejora de la terneza de la carne. Han recibido también especial atención por su papel potencial en la maduración post-mortem (MOELLER et al., 1976) las proteinasas lisosomales: la aspartatoproteinasa catepsina D y las cistein-proteinasas catepsinas B, H y L (GOLL et al., 1983a) con un pH ácido adecuado, por lo que su actividad se mejora cuando el músculo se acerca a su pH último. Sin embargo ZEECE y KATOH (1989) señalaron que la efectividad de estas proteinasas está reducida en condiciones de baja temperatura. Se encuentran encerradas en los lisosomas, por lo que no se permeabilizan en condiciones normales (RONCALES, 1993). No obstante se ha postulado una acción sinergista de todas las proteinasas como responsables de los cambios post-mortem (DUTSON, 1983; GOLL et al., 1983a; PEARSON et al., 1983; DUTSON y PEARSON, 1985; GREASER, 1986; ASGHAR y BHATTI, 1987), aunque no está muy claro. Existen otros factores que influyen en el proceso (pH, disminución de la temperatura, fuerza iónica y otros). Es importante reseñar los mecanismos físicoquímicos causantes del gran incremento de la presión osmótica que ocurre postmortem, aunque no es un factor suficientemente conocido. La fuerza iónica alcanzada en el post-rigor es suficientemente alta para causar importantes cambios en las estructuras y para contribuir a su ablandamiento. Según algunos estudios en EE.UU (MARSH et al., 1987; SMULDERS et al., 1990) se ha mostrado que la terneza probablemente alcanza su valor más alto si la glicólisis post-mortem se verifica a una velocidad intermedia (correspondiente a un pH alrededor de 5,9 a 3 horas postmortem) y es menor con una velocidad o bien más lenta o bien más rápida. FACTORES DE VARIACIÓN Intrínsecos Especie Existen diferencias entre especies (DRANSFIELD et al., 1980-81) que radican en: - Dureza de base: han sido señaladas diferencias significativas en el contenido de tejido conjuntivo entre distintas especies (McCLAIN, 1969), - Cantidad total de calpaínas (DRANSFIELD, 1992), según ETHERINGTON et al. (1987) y KOOHMARAIE et al. (1991b), la cantidad y proporción de calpaína I varía sobre un 10% entre ternero, cordero, conejo y cerdo. 291
  • 38. - Desarrollo del rigor: el pH último es alcanzado en bovinos de 15 a 36 horas, en corderos de 12 a 24 horas, en cerdos de 4 a 8 horas y en pollos en 2 horas (DRANSFIELD, 1992). - La maduración también difiere significativamente y necesitan distinto tiempo de ablandamiento. Así, los corderos maduran de forma ligeramente más rápida que los terneros, pero más lentamente que los cerdos. Raza Según HARRIS (1976) la raza es también un factor a considerar. Existen diferencias en el tejido conjuntivo entre razas (BOCCARD et al., 1979), siendo además conocida la influencia del genotipo en la precocidad y por tanto en la mayor o menor rapidez para depositar tejido adiposo (SIERRA, 1977, LÓPEZ, 1988). Además según señalan SPECK et al. (1993) pueden existir diferencias entre genotipos en el sistema calpaínico, incluyendo la calpastatina. Curiosamente CARPENTER et al. (1964) encuentran que de corderos cruzados entre razas de lana fina y lana entrefina se obtiene chuletas más tiernas. Sexo Se han encontrado diferencias en contenido de tejido conjuntivo entre sexos (PROST et al., 1975; BOCCARD et al., 1979; KOPP, 1979). Por otra parte, no existen evidencias según DRANSFIELD et al. (1990) para afirmar que la carne de machos sea más dura que la de criptórquidos o parcialmente castrados (ALVI, 1980), a pesar de que los machos enteros tienen una mayor proporción de colágeno. Las diferencias entre sexos están bien definidas, a la misma edad, las hembras tienen la carne más tierna que los machos y los castrados son más tiernos que los enteros (FOX et al., 1962; GATES et al., 1964; ROWE et al., 1965; FIELD et al., 1967; SHELLY et al., 1970; JACOBS, 1970; FIELD et al., 1971; MISOCK et al., 1976), especialmente alrededor de la madurez sexual (TOURAILLE, 1991b). En la especie ovina valores del Warner-Bratzler son generalmente mayores para canales de machos que para hembras y castrados (FIELD, 1971), lo que puede deberse al diferente nivel de engrasamiento, sin embargo posiblemente esto se halla incrementado con la edad pues en corderos jóvenes (1 a 3 meses) no se observa el efecto sexo (SIERRA, 1986a). Edad Varios autores (WOODHAMS et al., 1966; FIELD, 1968; VALIN, 1968; CROSS et al., 1973; BOCCARD et al., 1979; SHORTHOSE y HARRIS, 1990) han encontrado una notable influencia. Repetidas veces se ha afirmado que la carne de bovinos más viejos es más dura que la de jóvenes (TUMA et al., 1963; DIKEMAN y TUMA, 1971; SMITH et al., 1982). Asimismo, SCHÖNFELDT et al. (1993) confirman en su estudio que la carne de corderos y cabritos jóvenes es más tierna. Se producen cambios en el colágeno con el incremento de la edad (DUMONT y VALIN, 1982) por un aumento del número de enlaces covalentes entre las moléculas lo que está asociado con una menor solubilidad (VERZAR, 1964; SINEX, 1968; BAILEY, 1969). Se ha observado que se forman dos tipos de enlaces: intramoleculares en la molécula de tropocolágeno (BORNSTEIN y PIEZ, 1966) y enlaces intermoleculares entre moléculas de fibra intacta, influyendo estos últimos 292
  • 39. en la estabilización de las fibras de colágeno. SCHERAGA (1961) señala que un incremento de los enlaces en las moléculas de proteína podría dar lugar a un grado de hidrólisis más lenta. Sin embargo existen contradicciones entre los trabajos encontrados respecto a la mejora o no de la terneza con la edad, la variabilidad entre los resultados se debe a distintos rangos de peso y edad y a otros factores que también tienen influencia en la relación. No obstante se sugiere que la terneza del cordero mejora ligeramente hasta 5-6 meses y luego disminuye (FURNIVAL et al., 1977). Esta mejora podría deberse igualmente al incremento en tejido adiposo intramuscular, ya que éste es más tardío (SIERRA, 1977) y su endurecimiento posterior estaría motivada por la estabilidad de dicho tejido, mientras a la vez el colágeno se torna menos soluble. Finalmente durante el crecimiento del animal los niveles de calpaína se incrementan (DRANSFIELD, 1992). Individuo Intrarraza existe un gen de hipertrofia muscular que es el origen en vacuno de diferencias tanto en el sacrificio como en características de calidad de carne. Los animales culones poseen una carne que contiene menos lípidos intramusculares y más agua que los animales normales, con modificaciones en las características de la terneza de la carne (MENISSIER, 1982), asimismo existe una modificación de la estructura miofibrilar en estos animales (OUHAYOUN y BEAUMONT, 1968; SWATLAND y KIEFFER, 1974; BAILEY et al., 1982). ASHMORE y ROBINSON (1969) y OUHAYOUN (1982) han puesto en evidencia una presencia más numerosa de fibras w en los animales culones, encontrando además BOCCARD (1981) diferencias en el colágeno. Músculo Existen diferencias entre los músculos de una canal (BATCHER et al., 1962; WINTER, 1970; JEREMIAH et al., 1971; OUALI, 1981; DRANSFIELD y JONES, 1981; OUALI et al., 1983; OUALI y VALIN, 1984; OUALI et al., 1988; VALIN, 1988; MONIN y OUALI, 1989) en función de la distinta cantidad de colágeno que tienen. También existen diferencias dentro de un mismo músculo (RENOU, 1964) o según la posición anatómica del L.D. que se considere (DRANSFIELD et al., 1982). Asimismo en una refrigeración no todos los músculos alcanzan la temperatura uniformemente lo que conlleva acortamientos por zonas, no respondiendo igualmente al cocinado (HOSTETLER et al., 1976), pero existe menor variación a bajas temperaturas (60ºC) que a altas (80-100?C). Según OUALI (1990) es posible considerar tres puntos en la variación muscular: niveles de enzima e inhibidores (niveles de calpaína y calpastatina), sensibilidad a la proteolisis de las proteínas musculares y presión osmótica. El valor de la actividad ATPásica miofibrilar es dependiente del tipo de músculo (OUALI, 1981) y constituye un índice adecuado de la maduración miofibrilar (OUALI, 1984). La maduración será mayor en músculos con fibras blancas de contracción rápida que en los rojos de contracción lenta (OUALI y VALIN, 1984). HINER et al. (1953) y TUMA et al. (1962a) indican que la carne de músculos que tienen fibras de pequeño diámetro es más tierna que la carne con fibras con mayor diámetro. HERRING et al. (1965a) señalaron que músculos con sarcómeros largos tienden a tener baja resistencia al corte y así son más tiernos. Según 293
  • 40. RAMSBOTTOM et al. (1945), los músculos de gran actividad o aquellos sometidos a mucho esfuerzo contienen mayores cantidades de tejido conjuntivo que aquellos de menor actividad. Para SAÑUDO (1980) el orden de terneza en ovino (de mayor a menor) sería: infraespinoso, largo dorsal, vasto lateral, semimembranoso, serrato cervical y pectoral profundo. Engrasamiento Se han señalado significativas relaciones (FORREST, 1962; CARPENTER y KING, 1965a; SMITH y CARPENTER, 1970) en corderos entre medidas de engrasamiento y terneza. Sin embargo CARPENTER et al. (1964) y WOODHAMS et al. (1966) opinan que canales más engrasadas no tienen porque ser necesariamente más tiernas. Pero los resultados son a veces difíciles de comparar por la variedad de métodos usados, diversidad de músculos utilizados y distintos índices de engrasamiento usados en los experimentos. CROSS et al. (1972) y REAGAN (1974) señalaron correlaciones significativas entre grasa intramuscular, contenido en grasa y longitud del sarcómero en L.D. de cordero y ternero, sugiriendo que el veteado y grasa subcutánea pueden estar relacionados con la terneza en función de su efecto aislante (PURCHAS, 1978), reduciendo la severidad del acortamiento por frío inducido por las bajas temperaturas de refrigeración. Así SMITH et al. (1976) concluyen afirmando que corderos que tienen elevadas cantidades de grasa se enfrían más lentamente y mantienen las temperaturas musculares, existiendo una degradación enzimática durante un mayor período de tiempo post-mortem. Presentan menos sarcómeros contraídos, ofrecen un tejido conjuntivo más suave y son más tiernos en definitiva que corderos con un contenido en grasa más limitado. Extrínsecos Alimentación y sistema de explotación Las condiciones nutricionales son capaces de modificar el tipo de fibra muscular, el contenido y solubilidad del colágeno, por lo que influyen en la terneza de la carne. Se conoce desde hace tiempo que cuando el ganado sufre una intensa reducción de peso por desnutrición, las fibras reducen su diámetro hasta casi la mitad del normal y la carne se hace más dura. Esta restricción se acompaña, en los rumiantes, de una reducción de la proporción de fibras glicolíticas blancas, la proporción de colágeno aumenta y disminuye su solubilidad. Así mismo, una restricción alimenticia produce un descenso en la adiposidad y contenido en grasa intramuscular. Por el contrario, el aumento del nivel energético de la ración en la fase de acabado o cebo de los animales favorece la calidad sensorial de la carne. La composición de la ración incide en los procesos digestivos que regulan la naturaleza y proporción de nutrientes absorbidos, que a su vez son capaces de incidir en la terneza de la carne: carne procedente de animales finalizados con forrajes son menos tiernas que las procedentes de animales cebados con pienso. Sin embargo, Mandell et al. (1998) comprobaron que el tipo de ración no influye en la terneza, al igual que señalan otros autores. Algunos autores han ensayado elevar el nivel de calcio intracelular ya que ello redunda en la actividad de las calpainas y consiguientemente en la terneza. Los 294
  • 41. resultados no son satisfactorios. También se ha ensayado aumentar el tenor en vitamina D y E, comprobándose como aumenta la proporción de colágeno soluble. El ayuno, supresión de la alimentación en las 24-36 horas previas al sacrificio, también incide en la terneza de la carne, favoreciéndola. El crecimiento compensatorio, posterior a un periodo de restricción, produce mejoras en la terneza de la carne como consecuencia principalmente de la mayor adiposidad de la carne, así como por la síntesis de colágeno de mayor solubilidad y a la mayor cantidad de fibras musculares glicolíticas (de maduración más rápida) a expensas de la proporción de fibras lentas. SOLOMON et al. (1986) y SOLOMON y LYNCH (1988) han indicado que raciones con elevada cantidad de elementos bastos (alfalfa) en corderos jóvenes resultan canales más magras al sacrificio con una mejora de la terneza, si se compara con una dieta alta en concentrado. Sin embargo CROUSE et al. (1978) y SUMMERS et al. (1978) obtuvieron carne más tierna en corderos alimentados con dietas de alta energía en contraste con los alimentados con baja energía; a las mismas conclusiones llegaron MILLER et al. (1987b) con novillos, mientras KEMP et al. (1976b) señalaron valores de terneza mayores en las canales de animales que recibieron dietas con mayor nivel proteico. Además BULL et al., (1994) han afirmado que dietas con grano de cereal en terneras reducen el contenido en grasa muscular disminuyendo así la terneza de la carne cocinada en comparación con dietas lacteadas. Por otra parte, AALHUS et al. (1991) señalaron que la carne de ovinos con resistencia muscular progresiva debido al ejercicio es más tierna que los controles estabulados. MITCHELL y HAMILTON (1933) indicaron que el incremento de terneza en carne de ganado que realiza ejercicio continuado es debido a la disminución de la proporción de tejido conjuntivo en relación con las proteínas miofibrilares. Sin embargo ESSEN y GUSTAVSSON (1988) sugieren un incremento de glucógeno y de la actividad enzimática, produciéndose un cambio en el metabolismo post-mortem. AALHUS et al. (1991) apoyan la primera de las hipótesis. Sin embargo otros autores (HAWRYSH et al., 1974; MANDIGO et al., 1971) no encontraron diferencias. Como puede observarse se presentan muy diversos ensayos, con diferentes resultados, debido en general a que el material animal (raza y edad), la alimentación y sistema de explotación utilizados son también diferentes. Aditivos y anabolizantes El empleo de anabolizantes en la alimentación se traduce de forma negativa sobre la terneza de la carne (TOURAILLE y GIRARD, 1985). Se han utilizado varios tipos de ß-agonistas adicionado al pienso para alimentar ganado vacuno, ovino, porcino y aves produciendo casi siempre un incremento en la dureza. El cimaterol incrementa los valores al corte en ovino (HAMBY et al., 1986; HANRAHAN et al., 1987). Los ß-agonistas producen cambios en los niveles de calpaína (KRETCHMAR et al., 1990, WANG y BEERMANN, 1988) y de su inhibidor específico la calpastatina (KOOHMARAIE y SHACKELFORD, 1991), variando su influencia con la duración de la administración. LEE y KIM (1994) apuntan que administrando en la dieta cimaterol a corderos se produce asimismo un aumento de la dureza debido a la existencia de: 295
  • 42. - menor actividad citocromo oxidasa, - menor glucógeno inicial, - mayor pH a las 24 horas medido en el m. Longissimus y Semimembranosus, - menor grasa intramuscular, - mayor concentración de las proteínas en el músculo. KRETCHMAR et al. (1990), KOOHMARAIE y SHACKELFORD (1991) y KOOHMARAIE et al. (1991a) han descubierto que en corderos alimentados con adrenérgicos, la carne de sus canales es más dura, no existiendo ablandamiento durante la conservación post-mortem. KOOHMARAIE (1992) apoya estos resultados señalando como razón de la dureza la falta de proteolisis post-mortem (FIEMS et al., 1990; WHEELER y KOOHMARAIE, 1992). LUÑO et al. (1994) confirman lo anterior, en terneros a los que se les ha administrado clembuterol, afirmando por ello que es posible la determinación de la presencia de este producto comparando la dureza del primer y octavo día. Además BARRIO et al. (1994) han señalado que la actividad de la catepsina A muscular disminuye significativamente en el grupo de corderos tratado con salbutamol comparado con el testigo. Condiciones pre-sacrificio Como ya se ha comentado, las condiciones previas al sacrificio son de una enorme importancia. KIRTON et al. (1968) no encuentran diferencias de palatabilidad entre diferentes tipos de ayuno, coincidiendo con lo encontrado por VRCHLABSKY (1967) en cerdos. Estos resultados no están de acuerdo con la puntualización de WATT (1968) donde el ayuno y el descanso de corderos previo al sacrificio mejoran la terneza de la carne. Por otra parte las condiciones del ayuno (por ejemplo consumo de agua o no) pueden influir notablemente (SIERRA, 1977). Sin embargo FLORES et al. (1992) señalan que en bovinos la espera previa al sacrificio y el movimiento causan alteraciones en la homeostasis, conllevando una situación estresante, de forma que existe una gran probabilidad de que se vea disminuida la terneza de la carne cuando esta espera es muy larga. Manejo tras el sacrificio Escisión, contracción o extensión y sus efectos sobre el estado contráctil de las fibras musculares están altamente asociados con la terneza de la carne (LOCKER, 1960; MARSH y LEET, 1966; HERRING et al., 1967). Así cambios en la posición de la canal durante el comienzo del rigor producen efectos pronunciados en la longitud del sarcómero, diámetro de la fibra muscular y terneza (EISENHUT et al., 1965; HOSTETLER et al., 1970). HERRING et al. (1967) señalan la importancia de la prevención de un acortamiento para asegurar la máxima extensión. La suspensión vertical de la canal presenta un efecto beneficioso para unos músculos y perjudicial para otros, según se facilite su distensión o contracción (HERRING et al., 1965b). Algunos autores apoyan la suspensión pélvica (HERRING et al., 1965b; HOSTETLER et al., 1970; QUARRIER et al., 1972) por dar lugar a sarcómeros más largos en la mayoría de los músculos. 296
  • 43. Efectivamente la suspensión desde el tendón de Aquiles permite el alargamiento de los mejores músculos (trozos de primera categoría) y añadiendo incluso en ocasiones pesos en el cuello y extremidades anteriores para una casi total extensión (SIERRA, 1977). Almacenamiento y maduración Es conocido desde comienzos de siglo (LEHMANN, 1907) que el almacenamiento a temperaturas de refrigeración mejora la terneza de la carne. Es un método usado frecuentemente para conseguir un apropiado ablandamiento y varía con la duración (OUALI, 1990). Maduración durante tres semanas en refrigeración, produce notables mejoras en terneza, pero es costoso comercialmente hablando y conlleva un riesgo de deterioro de la carne. Sin embargo es norma de numerosos carniceros, sobre todo en bovino, a fin de ablandar canales de bovino adulto (SIERRA, 1977). HUFF y PARRISH (1993) afirman que el incremento del tiempo de maduración es un factor que influye con más notoriedad en la mejora de la terneza que el sexo o la edad. Por otra parte en el caso de congelación, un prolongado almacenamiento provoca modificaciones en la estructura del colágeno, disminuyendo la terneza (VALIN et al., 1971); sin embargo ciertas carnes como la de cordero son estables en la congelación (KOPP, 1973). pH, CRA, y fuerza iónica Varios autores (BOUTON et al., 1957, 1971; LUCKETT et al., 1975; YOUNG y FOOTE, 1984; ZEROUALA y STICKLAND, 1991) han identificado al pH muscular como un factor importante que influye en la terneza final. El grado de metabolismo postmortem (medido por el pH) conforme se altera la temperatura, tiene un efecto significativo en la terneza. MILES y LAWRIE (1970) investigaron la relación entre pH y terneza en músculo cocinado de conejo, encontrando que la terneza es pH dependiente, así mismo en ovino BOUTON et al. (1971) obtuvieron una correlación muy alta con el pH. MARSH et al. (1980-81) observaron que el pH elevado en los primeros momentos postmortem ejerce un efecto beneficioso sobre la terneza. De la misma forma, el pH final alto incrementa la terneza de la carne (BOUTON et al., 1971, 1972; YU y LEE, 1986). Este efecto del pH ha sido también observado en músculos de pollo por KHAN y NAKAMURA (1970). BELTRAN (1988) concluye diciendo que si bien el acortamiento de los músculos induce una mayor dureza de la carne, los valores de pH altos en el rigor mortis poseen un efecto ablandador intenso que contrarresta el provocado por el acortamiento. Por otro lado DEVINE et al. (1993) encuentran valores similares de terneza entre animales jóvenes con bajo pH y animales más viejos con alto pH, por lo que afirman que la contribución del tejido conjuntivo a la terneza en el L.D. en corderos es poco importante, si bien este es un músculo con escaso tejido conjuntivo. Las diferencias en la glicólisis pre y post-mortem han sido relacionadas con diferencias en dureza por KHAN y NAKAMURA (1970) como sucede con el estrés presacrificio, lo que HOWARD y LAWRIE (1956) señalan como incremento del pH último. Un elevado pH final podría activar de una forma más intensa las calpaínas ya que su actividad está muy influenciada por el pH (GOLL et al., 1983a). 297
  • 44. Varios autores (HAMM, 1960; DEATHERAGE, 1963; BOUTON et al., 1971; SIERRA, 1977) han señalado a la capacidad de retención del agua de las proteínas como un factor que influye sobre la terneza. Se ha demostrado en repetidas ocasiones que la terneza está relacionada con el contenido de varios iones y los cambios post-mortem influyen en la concentración de los mismos. Durante la maduración los cambios catiónicos totales se sitúan dentro de las proteínas de la carne, resultando una mayor hidratación y una mejora de la terneza (ARNOLD et al., 1956) y jugosidad. Temperatura La temperatura, junto con el tiempo, son los factores más importantes que gobiernan la maduración, desde que se establecen los niveles de enzima e inhibidor, siendo a la vez los únicos que pueden ser controlados y por ello afectar artificialmente a la maduración. Si durante las primeras 24 horas tras el sacrificio, se mantiene la canal a altas temperaturas (30ºC), se puede producir más del 86% de la maduración, mientras que a temperatura de refrigeración sólo sucede el 8% del ablandamiento (DRANSFIELD et al., 1992). Experimentalmente, altas temperaturas y bajo pH post-mortem ejercen efectos de ablandamiento a través de la activación de catepsinas (MOELLER et al., 1976), por rotura de los lisosomas. Por otro lado, JAIME et al. (1992) han señalado un incremento de la proteolisis por efecto de la temperatura a 0?C (alcanzada en las 3-4 horas post-mortem) y alto pH sobre las calpaínas musculares, potenciado además con una concentración de calcio alta (MELLGREN, 1987; KOOHMARAIE et al., 1987), siendo capaz de superar incluso la dureza producida por el acortamiento debido al frío. a) Con altas temperaturas de cocinado Por otra parte, el grado de maduración se enlentece sobrepasando 40 ºC y se para cuando las enzimas se inactivan completamente al superar los 60 ºC (DAVEY y GILVERT, 1976). Por encima de esta temperatura, la actividad enzimática no puede ser recuperada y la maduración se paraliza. Cuando los músculos se mantienen a elevadas temperaturas post-mortem la dureza parece hallarse influenciada por diversos factores, no bien conocidos, puesto que existe una gran diversidad en los resultados obtenidos por diferentes investigadores (DRAUDT, 1972; BOUTON y HARRIS, 1972a; DAVEY y GILVERT, 1974; BAILEY, 1984), que en algunos casos son contradictorios. Para ROCHDI et al. (1985) a partir de 50ºC existe una modificación de la resistencia mecánica de las proteínas estructurales (colágeno y miofibrillas), BEILKEN et al. (1990) indican que la contribución del tejido conjuntivo a la dureza de la carne desciende conforme la temperatura de cocinado se eleva a 50 ºC-60 ºC, pero no se percibe en el músculo contraído puesto que entonces tiene mayor importancia la contribución miofibrilar. MARTENS y VOLD (1976) y después WRIGHT et al. (1977) realizaron los primeros estudios de perfiles de desnaturalización térmica de los músculos ante y post-rigor, por Análisis de Calorimetría Diferencial. MARTENS et al. (1982) han señalado que la textura óptima, evaluada por un jurado de degustadores de la carne de diversos músculos se obtiene en la gama 60-70 ºC correspondiendo a un estado de 298
  • 45. desnaturalización bien definido de las proteínas miofibrilares mientras que el colágeno se ha contraído poco. El modo de cocinado que conduce a la terneza final, debe ser adaptado a cada categoría de carne para permitir la mejor expresión de la terneza potencial determinada por las características de la carne cruda y su cantidad de tejido conjuntivo (TOURAILLE y SALE, 1977). Un cocinado lento aumenta la terneza de la carne no madurada, pero sí es a altas temperaturas se aprecia una mayor dureza (VALIN y LACOURT, 1974). VISSER et al. (1960) y LAWRIE (1966) resumieron los efectos del cocinado sobre la estructura de la carne como una disminución del tejido conjuntivo por conversión del colágeno en gelatina, acompañado de un cierto endurecimiento de las fibras de la carne debido a la coagulación por el calor de las proteínas miofibrilares. Para conseguir un efectivo ablandamiento se recomienda (RONCALES, 1995) que: - carnes con elevada cantidad de colágeno sean sometidas a alta temperatura (alrededor de 100 ºC) durante mucho tiempo para que el colágeno se desnaturalice y se transforme en gelatina (CULIOLI, 1994), - carnes con poco colágeno sean calentadas a altas temperaturas pero poco tiempo, para que las proteínas miofibrilares no coagulen. Así varios investigadores han demostrado que el grado de penetración del calor tiene diferentes efectos en la estructura física y bioquímica y en las propiedades de los componentes estructurales del tejido muscular (PAUL et al., 1973; PENFIELD y MEYER, 1975; HEARNE et al., 1978a,b), pudiéndose extraer de estos trabajos que de un lento grado de penetración resulta una mayor coagulación de las proteínas miofibrilares, menor rotura de fibras e incremento de la solubilización de la hidroxiprolina, así como una tendencia a disminuir la fuerza de corte cuando se compara con un grado de penetración rápido. b) Con bajas temperaturas El enfriamiento enlentece la velocidad de maduración (VALIN, 1973). JOSEPH y CONNOLY (1977) señalan que la velocidad de refrigeración en la instalación del rigor mortis influye en la velocidad de maduración así como el límite de terneza que los músculos pueden llegar a alcanzar. Por otra parte, un acondicionamiento de canales en refrigeración pre-rigor a 15-20ºC disminuye la dureza miofibrilar del cordero (COOK y LANGSWORTH, 1966; MARSH et al., 1968; McCRAE et al., 1971; BOUTON et al., 1973a). CEÑA et al. (1992a) señalaron que la temperatura tuvo un efecto significativo en el acortamiento de la fibra, dependiendo además del tipo metabólico (mayor acortamiento de los sarcómeros de las fibras oxidativas). La congelación detiene la actividad de las calpaínas pero no las destruye, recuperándose tras la descongelación. La influencia del sistema de congelación puede ser observada a nivel de las características mecánicas del tejido muscular y por tanto en la terneza de la carne, SMITH et al. (1969) y KOPP (1973) han constatado un efecto importante del ciclo congelación-descongelación según se aplique en el músculo en estado de rigor o tras diferentes tiempos de maduración. Diversos procesos tecnológicos 299
  • 46. a) La estimulación eléctrica acelera el rigor (BOUTON et al., 1978; OUALI y VALIN, 1984, SHORTHOSE et al., 1986) y causa ablandamiento (DAVEY et al., 1976; WHITING et al., 1981; VALIN et al., 1981; VALIN, 1982; FRANKLIN y CROSS, 1982; PEARSON y DUTSON, 1985; ROMITA et al., 1987; MARSH et al., 1988; SOLOMON y LYNCH, 1991). La mayoría de los autores reconocen que mejora la terneza acelerando la glicolisis post-mortem en prevención del acortamiento por frío (CARSE, 1973; CHRYSTALL y HAGYARD, 1976; RILEY et al., 1980a; SOLOMON et al., 1986) o por otros mecanismos (rotura mecánica de la estructura miofibrilar o aumento de la salida de enzimas lisosomales). Según DRANSFIELD (1992) la mejora sólo es inicial pues disminuye con el tiempo de almacenamiento y la terneza final será la misma que en carne no estimulada. b) Tratamientos de presión contribuyen al ablandamiento (MacFARLANE, 1985). c) Adición de proteinasas endógenas y exógenas (FAWCETT y McDOWELL, 1987). El uso de enzimas de plantas (ficina, papaína y bromelina), según indican diversos autores (MIYADA y TAPPEL, 1956), muestran acciones proteolíticas en todas las fracciones proteicas en tejido muscular bovino. d) Diversos métodos se han utilizado con la intención de desestabilizar los lisosomas e incrementar la actividad proteinásica lisosomal en músculos: tratamientos ácidos o alcalinos, triton X-100, shock osmótico y radiación ultravioleta (PARK y PENNINGTON, 1967), también la aplicación de ultrasonidos (STAGNI y BERNARD, 1968; ALLIGER, 1975; RONCALES et al., 1992) e infusión de soluciones hipertónicas de NaCl en carne (PENNY et al., 1974; KOOHMARAIE et al., 1988b; ALARCON y DRANSFIELD, 1990). e) Ablandamiento por infusión de sustancias degradadoras, como son: hexametafosfato de sodio (KAMSTRA y SAFFLE, 1959), ácidos orgánicos (acético, cítrico y láctico) (GAULT, 1984; WHITING y STRANGE, 1989; ARGANOSA y MARRIOTT, 1989; STANTON y LIGHT, 1990), cloruro cálcico (KOOHMARAIE et al., 1989; DILES et al., 1994; McFARLANE y UNRUH, 1994; KERTH et al., 1995). f) Según BONNET y KOPP (1984) existen dos vías de mejora de la carne: tratamientos térmicos (gelificación del colágeno) y degradación enzimática del colágeno. g) El ablandamiento de la carne con cuchilla es uno de los métodos mecánicos más utilizados (HAYWARD et al., 1980) con una alta puntuación en un panel sensorial de terneza total (HINNERGARDT et al., 1975; SAVELL et al., 1977) reduciendo también los valores del Warner-Bratzler en carne cocinada (GOLDNER et al., 1974, DAVIS et al., 1975; TATUM et al., 1978). h) Muestras de bovino envasadas con aire son ligeramente menos tiernas que las envasadas al vacío o con N2/CO2 (P<0,01). Pero en general la textura no se ve modificada por tratamientos de envasado (HWANG et al., 1990). MÉTODOS DE MEDIDA La reología se define como la ciencia de la deformación y flujo de materia, abarcando principalmente el estudio de fuerzas de deformación y los tiempos de modificación morfológica. Instrumentales 300
  • 47. Las primeras investigaciones en el campo de los métodos instrumentales de evaluación de la textura intentaron que las condiciones de trabajo fueran reproducibles al máximo. Los métodos desarrollados son a menudo destructivos y de naturaleza empírica o imitativa. En este sentido se desarrollan los aparatos que imitan la masticación. No permiten efectuar varios test sobre la misma muestra y por tanto no es posible calcular los parámetros reológicos fundamentales, tales como los módulos de elasticidad y coeficientes de viscosidad, no existiendo actualmente un método que permita evaluar las propiedades reológicas de un alimento, imitando exactamente el proceso de masticación en su integridad. El uso de métodos mecánicos ha sido intensamente revisado por un gran número de autores (HEIM, 1954; SCHULTZ, 1957; SALE, 1960; PEARSON, 1963 y SZCZESNIAK y TORGESON, 1965). Se pueden clasificar los métodos instrumentales en tres categorías: * Fundamentales: hacen referencia a los mecanismos que simulan bien la masticación, bien la presión de los dedos. Se correlacionan muy poco con la evaluación sensorial. * Imitativos: permiten medir los parámetros que la experiencia ha señalado que están relacionados con las percepciones sensoriales, imitando con instrumentos las condiciones a las que se somete la comida en la boca o en el plato. * Empíricos: cubren una miscelánea de test tales como punzamiento, corte, estrusión y otros, que aunque pobremente definidos se han encontrado bastante correlacionados con la calidad de la textura y con la evaluación sensorial. De otra forma, es posible clasificar los métodos en función del tipo de deformación principal que se pone de manifiesto, tal y como realiza KAMOUN (1986): Aparatos basados en el principio de cizallamiento. Son los métodos más frecuentemente utilizados, aunque de concepción clásica, el aparato de corte Warner-Bratzler (BRATZLER, 1932) es considerado todavía un método de referencia para la comparación mediante aparatos y medidas más elaboradas. Es fiable, fácil de usar y se correlaciona bien con la evaluación del panel sensorial de la terneza de la fibra muscular (COVER et al., 1962). Este aparato realiza una simple medida de la fuerza máxima de corte ejercida durante la ruptura completa de una muestra. El cizallamiento se realiza perpendicularmente a las fibras con la ayuda de dos cuchillas que se deslizan arrastradas a velocidad constante por un motor eléctrico. El esfuerzo ejercido sobre la hoja se mide con la ayuda de un dinamómetro a muelle. Hay que considerar las características de la superficie del grano de carne, ya que, para la determinación de los valores de corte, es diferente que las fibras sean perpendiculares a la superficie formando una unión adhesiva o que estén paralelas (KINLOCK, 1980). En el mismo sentido se encuentran los trabajos de otros autores (NOTTINGHAM, 1956; HOSTETLER y RITCHEY, 1964; GRAU y FRITZ, 1965; LOCKER y DAINES, 1976). Es importante recalcar que las fibras musculares corran paralelas a la dimensión larga del músculo, así podrá ser cortada la muestra conteniendo fibras perpendiculares a la superficie de corte (WHEELER et al., 1994). 301
  • 48. No obstante para BOUTON y HARRIS (1972b) la influencia de la adhesión es menos importante que la fuerza de la tensión de la fibra. Un número de variables experimentales no consideradas como tratamientos y frecuentemente ignorados como fuentes de variación pueden afectar la fiabilidad del W.B. (BRATZLER, 1949; HEDRICK et al., 1968). Entre ellos se incluyen el tiempo de cocinado, el ángulo en que las fibras son cortadas, la uniformidad del tamaño de la muestra en el momento del corte, etc. Actualmente la célula de cizallamiento se encuentra, la mayoría de las veces, montada sobre una máquina de ensayo universal del tipo Instron que permite medir precisamente la fuerza y el desplazamiento y eliminar todos los problemas mecánicos ligados a la utilización de un dinamómetro de muelle. Un aparato de cizalla del INRA puesto a punto por SALE (1971), permite evaluar la resistencia al cizallamiento del tejido conjuntivo operando en condiciones mejor definidas ya que permite medir el espesor inicial de la muestra. Existen también sistemas con hojas múltiples, siendo el más conocido la prensa de KRAMER (KRAMER et al., 1951), estos métodos presentan la ventaja de efectuar las medidas sobre las carnes cuando las fibras no están orientadas de una forma uniforme. El tensómetro MIRINZ descrito por MacFARLANE y MARER (1966) es utilizado por los investigadores neozelandeses. BOUTON y HARRIS (1972b) desarrollaron un test de tensión para medir la adhesión entre las fibras y su tensión, siendo una medida válida de la fuerza del tejido conjuntivo. Aparatos basados en el principio de compresión Es más fácil de utilizar la compresión que el cizallamiento en los productos semisólidos, pudiendo establecer dos grupos: a) La compresión lineal: Este tipo de test se efectúa generalmente con la ayuda de máquinas de ensayo universales, tales como el Instron, utilizadas corrientemente en la industria de metales y de materiales sintéticos. b) La compresión sinusoidal: A partir de instrumentos construidos inicialmente para reproducir los fenómenos masticatorios. El aparato más complejo realizado es el "Texturómetro dentadura" puesto a punto por PROCTOR et al. (1956), está constituido por mandíbulas humanas montadas sobre una articulación motorizada y una cavidad bucal artificial. Una versión simplificada es el General Food Texturometer que consta de una sóla herramienta de compresión cilíndrica descrita por FRIEDMAN et al. (1963) y el aparato modificado por DRAKE (1963, citado por KAMOUN, 1986), el masticómetro. Haciendo un poco de historia, el primer masticómetro fue el "dexómetro" de HMANN (1907), otros masticómetros más actuales son los de SZCZESNIAK (1973) y BRENNAN (1980). El tensómetro de VOLODKEVICH (1938), simula la acción de los incisivos durante la masticación, hallándose formado por dos superficies redondeadas, una fija y otra móvil que se desplaza hacia la anterior. SEGARS et al. (1974) determinaron el módulo de elasticidad en carne cocida y cruda con un test de compresión. Estos mismos autores desarrollaron un modelo mecánico bidimensional para explicar el comportamiento de la carne en compresión 302
  • 49. (SEGARS y KAPSALIS, 1976). Otros investigadores han estudiado el comportamiento de la carne durante los test de extensión y STANLEY et al. (1971) determinaron parámetros de elasticidad y relajación como una función de la maduración y del grado de contracción del sarcómero. SALE et al. (1984) han desarrollado en el INRA, para el estudio de la propiedades reológicas de la carne, un aparato basado en el principio de la compresión sinusoidal rectilínea a partir del llamado Sistema de Análisis de la Textura de los Alimentos. Usado para analizar el comportamiento mecánico de la carne cruda (LEPETIT y SALE, 1985) con el uso de una célula de medida que limita la libre tensión de la muestra en una dirección, haciendo posible un análisis selectivo bien perpendicular (configuración transversal) o paralelo (configuración longitudinal) a las miofibrillas y determinando: - La tensión máxima alcanzada durante la compresión - El factor de elasticidad Test de extensión Según VOISEY (1976) las mediciones de extensión son la más lógicas para el estudio de la textura de la carne pues este tipo de deformación juega un papel determinante en el curso de la masticación, midiendo la fuerza de ruptura por extensión. Esta fuerza se puede hacer en el sentido de las fibras musculares o perpendicularmente a ellas, interesando en este caso preferentemente al tejido conjuntivo. Por otra parte, según STANLEY et al. (1972), la fuerza de la ruptura obtenida por extensión de la carne cruda es el mejor indicador de la terneza. Test de penetración Un cierto número de aparatos presentan la ventaja de ser portátiles como: - El tensómetro NIP (SMITH y CARPENTER, 1973). - El tensómetro de cuchillo rotativo (ANDERSON et al., 1972), que mide la profundidad de penetración en la carne de un cuchillo rotativo a presión constante. - El "tensómetro Armour" de HANSEN (1972) mide la fuerza necesaria para introducir sus agujas 5 cm en la carne. Test de picado y estrusión Medirían la energía total utilizada para cortar la carne en trozos pequeños. También se podría situar aquí el llamado "grinding", un método poco estudiado hasta ahora (KAMDEM y HARDY, 1995). Otros tipos Las máquinas de ensayo (BOURNE, 1966) que se utilizan para medir la resistencia de los materiales, permiten realizar prácticamente todos los test reológicos. BOURNE (1966) fue el primero en usar una de estas máquinas dentro de las investigaciones agroalimentarias. Después de esto, se han realizado numerosos estudios sobre la textura de los alimentos con estos aparatos como el Instron, el Ottawa Texture Sistem, etc. 303
  • 50. El Instron Máquina que incluye una célula test que sostiene y manipula la muestra. Estas células son variadas permitiendo la realización de diferentes tipos de experimentos con la máquina. Su aplicación más común en investigación es la utilización de células de compresión para terneza, sus mediciones se ven más influidas por la fuerza del material que sostiene las fibras juntas que por la fuerza de las fibras en sí mismas. Se puede montar también una célula de tipo WarnerBratzler, muy utilizada para testar la carne mediante cizallamiento. Recientemente, ha habido significativos avances en la instrumentación de textura incluyendo microondas, transductores, mecanismos de deformación, aparatos de grabado y células de test de textura. CROSS y BELK (1992) y RUBIO et al. (1994) señalan la elastometría, una nueva técnica que ofrece grandes posibilidades para el futuro debido a su potencial de predicción de la dureza de la carne, siendo capaz de detectar diferencias en la elasticidad muscular de las fibras, la cantidad de tejido conjuntivo o la cantidad de grasa intramuscular (OPHIR et al., 1991). También se está utilizando la fibra óptica. La adquisición de datos computerizados se está incrementando aunque su utilización es compleja. El ordenador forma ya parte de los test de rutina. La única limitación actual en la textura es el tiempo y el dinero. Sensorial La evaluación instrumental difícilmente puede tener en cuenta todas las modificaciones que se producen, y en consecuencia, el análisis sensorial queda como método de referencia. Actualmente la evaluación sensorial es el mejor modo de estudio de las propiedades de la textura (BRENNAN, 1980) pero la mayoría de los métodos son costosos en tiempo y trabajo y las variaciones en la evaluación sensorial pueden ser muy grandes por paneles o metodología erróneos (BOURNE, 1982). Para TOURAILLE (1980a) el dominio de la evaluación sensorial deberá obtenerse a partir de una mejor identificación de los estímulos responsables de las diversas sensaciones que entrañan las características de la textura. En particular una mejor definición de los términos descriptivos (cohesividad, elasticidad, gomosidad, fracturabilidad, adhesividad, etc.), deberán permitir notables progresos. Es difícil la realización de comparaciones de medidas subjetivas debido a la variación en los procedimientos de puntuación y a la distinta habilidad de los jueces para distinguir diferencias entre muestras, además estas comparaciones son escasas porque las técnicas usadas en determinar la terneza difieren incluso entre laboratorios. Un estudio en profundidad del método sensorial se desarrolla en el apartado referido al sabor. Indirectos Los métodos descritos previamente consisten en determinar directamente las propiedades reológicas de la carne, que son responsables de la terneza, analizando la respuesta del producto. Los llamados métodos indirectos consisten por contra en analizar el estado físico-químico de las estructuras respecto a sus propiedades reológicas: - el tejido conjuntivo, principalmente el colágeno 304
  • 51. - el sistema contráctil El colágeno del tejido conjuntivo juega un papel determinante por su cantidad y por su grado de reticulación. Estos pueden ser determinados en el curso del cocinado (KOPP, 1977) por: - la dosis de hidroxiprolina: analizada por fotometría tras una hidrólisis ácida de la muestra (SOMMER, 1970; ISO, 1977; BGA, 1988) - la determinación de la solubilidad y de la tensión térmica isométrica obtenida: valorando el grado de entrecruzamiento e importancia de las uniones intermoleculares y su solubilidad en condiciones de calentamiento predeterminadas. Algunos autores (CROSS et al., 1972; REAGAN et al., 1973; BERRY et al., 1974) han demostrado una significativa relación entre terneza y grado de solubilidad del tejido conjuntivo. Para SEIDEMAN (1986) la cantidad de colágeno total se encontró altamente correlacionado con el grado de valoración sensorial de terneza, mientras la cantidad de colágeno soluble estaba fuertemente correlacionada con las propiedades de textura instrumental. La estructura miofibrilar evoluciona en gran medida en el curso de la transformación del músculo en carne. Los tratamientos tecnológicos aplicados a la canal y a los músculos tras el sacrificio, refrigeración y almacenamiento, pueden influenciar el grado de contracción y la cinética de maduración, factores con una incidencia directa en la terneza. Es posible analizar estos factores determinando la longitud de los sarcómeros por técnicas microscópicas o difracción láser (CROSS et al., 1980-81) y la fragilidad de las miofibrillas utilizando el índice de fragmentación miofibrilar (IFM) bajo una acción mecánica (MOLLER et al., 1973). En el curso de la maduración la estructura miofibrilar se altera notablemente a nivel de las estrías Z y particularmente en la línea N2. Tras un tratamiento mecánico, las fibrillas se rompen en fragmentos tanto más pequeños cuanto más avanzada esté la maduración. El tamaño de los fragmentos puede ser evaluado sea por medición directa al microscopio, sea por determinación de la absorbancia de la suspensión de miofibrillas (OLSON et al., 1976; OLSON y PARRISH, 1977). MOLLER et al. (1973) fueron los primeros en observar una correlación entre la fragmentación miofibrilar y la fuerza de corte. Posteriormente varios investigadores han encontrado correlaciones entre fuerza de corte y/o terneza con IFM (OLSON y PARRISH, 1977; CULLER et al., 1978; DAVIS et al., 1980; WHIPPLE et al., 1990; CROUSE et al., 1991; SHACKELFORD et al., 1991). El IFM ha sido señalado como la causa de más del 50% de la variación de la terneza de los filetes madurados normalmente (MACBRIDE y PARRISH, 1977). Según CROUSE y KOOMARAIE (1990) el IFM fue útil para predecir la fuerza de corte y podría ser útil en un futuro para la estimación de la terneza por técnicas de biopsia para la selección de animales vivos. Sin embargo para OLSON y TORNBERG (1992), esta fragmentación miofibrilar no es un factor crucial determinante de la terneza al no encontrar correlación entre la longitud de las miofibrillas y la fuerza de corte o la evaluación sensorial. El grado de maduración puede ser también determinado evaluando la intensidad de la proteolisis, sobre la base de la aparición de un compuesto de peso molecular de 305
  • 52. 30.000 Daltons (PENNY y DRANSFIELD, 1979) o de la actividad ATPasica de la actomiosina (OUALI, 1981, 1984), así como de la fuerza iónica en función del tiempo. Para YANO et al. (1995) el sensor de xantina es útil para la determinación de la maduración por detectar cambios en la terneza (a través del contenido de xantina e hipoxantina). I.7.4. CAPACIDAD DE RETENCIÓN DE AGUA (CRA) La CRA es un parámetro físico-químico importante por su contribución a la calidad de la carne (fue asociada ya por WIERBICKI et al., 1957; WIERBICKI y DEATHERAGE, 1958 y HAMM, 1960) y la de sus productos derivados. La CRA de la carne está relacionada con la textura, terneza y color de la carne cruda y jugosidad y firmeza de la carne cocinada. Dicha retención de agua se produce a nivel de las cadenas de actino-miosina. La mayor parte de los músculos post-rigor contienen sobre un 70% agua, dependiendo primeramente del contenido lipídico y de la madurez fisiológica del músculo (KAUFFMAN et al., 1964). Los cambios en la CRA afectan al agua que se denomina "inmovilizada" y no tienen ninguna relación con el "agua de constitución" (fuertemente ligada a grupos específicos de la molécula o ubicada en regiones intersticiales) ni tampoco con el "agua de interfase" (HAMM, 1960, 1962, 1972, 1986). El término "agua ligada" incluye tanto el agua de constitución como el agua de interfase próxima a las proteínas y el resto de las fracciones se consideran "agua inmovilizada" (en la superficie de las proteínas, en buena medida fijada a sus cargas) (FLORES y BERMELL, 1984). Solamente tratamientos muy severos (deshidratación a altas temperaturas) afecta al agua ligada. La CRA se supone es causada en primer lugar por una inmovilización de agua de los tejidos en el sistema miofibrilar (HAMM, 1960, 1972, 1975b, 1984), más específicamente el agua es mantenida o atrapada en el músculo o producto muscular por una acción capilar que es generada por pequeños poros o capilares, teniendo en cuenta además que las miofibrillas ocupan aproximadamente el 70% del volumen total de la masa molecular; esto significa que una notable parte del agua inmovilizada debe estar localizada en los filamentos gruesos y entre los filamentos gruesos y finos de las miofibrillas (OFFER y TRINICK, 1983, HAMM, 1986). Básicamente existen dos modelos para explicar la retención de agua por las miofibrillas: - el coloidal (HAMM, 1960) - el estructural (OFFER y TRICNICK, 1983) Por otra parte cambios en la CRA son un indicador muy sensible de los cambios en la estructura de las proteínas miofibrilares (HAMM, 1972, 1975a; HONIKEL et al., 1986). Así la desnaturalización de las proteínas disminuye la CRA. El agua más fácil de extraer es el agua extracelular y de hecho es la que origina el llamado "drip loss" o "pérdida por goteo". Si se aplica una fuerza sobre el sistema, parte del agua inmovilizada se libera como agua perdida; mediciones de esta agua liberada son usadas como indicador de las propiedades de ligar el agua de las 306
  • 53. proteínas (VADEHRA et al., 1973; CHOU y MORR, 1979; REGENSTEIN et al., 1979). La disponibilidad de carga está asociada con el pH último del músculo. A pHs considerados altos (>6,0) o por debajo del punto isoeléctrico de la actomiosina (aprox. 5,0), el número de cargas disponibles está aumentado, incrementando de este modo la CRA (GAULT, 1985). Por otra parte una aproximación al punto isoeléctrico determina una pérdida de la CRA (HAMM, 1960), por la lógica disminución de cargas libres (SIERRA, 1977). Músculos en estado pre-rigor tienen alta CRA y mejores propiedades de emulsificación de grasas que el músculo en estado de rigor o post-rigor. Estas mejores propiedades están directamente relacionadas con un alto nivel de ATP que resulta en un estado más relajado y una mayor hidratación miofibrilar y solubilidad (HAMM, 1972) ya que impide la unión irreversible de actina y miosina. Sin embargo JOLLEY et al. (1980-81) no observan influencia del nivel inicial de ATP sobre la CRA. Tras la muerte, antes del inicio del rigor mortis, ocurre, debido al efecto de la disminución del pH (HAMM, 1981, 1982) y de la concentración del ATP, una reducción del sistema miofibrilar junto con una disminución de la CRA. La instauración del rigor mortis se asocia a una reducción de la CRA por la liberación de iones divalentes (Ca++ y Mg++) y la consiguiente creación de puentes que aproximan las cadenas proteicas al combinarse estos iones con los grupos reactivos negativos de las proteínas. La liberación de gotas (pérdidas por goteo) desde el músculo parece ser dependiente del estado de contracción (GOLDMAN et al., 1979) (sarcómeros contraídos, fibrillas o fibras) después de la instauración del rigor y es debido a la reducción del espacio filamental (HONIKEL et al., 1986), quizá también cambios en la membrana celular (fenómenos osmóticos y cambios en la permeabilidad) (CURRIE y WOLFE, 1983), que resulta en una liberación del agua en el espacio extracelular, en definitiva el rigor (contracción) actuaría exprimiendo el músculo, que soltaría el agua por goteo a través de las superficies de corte (SIERRA, 1977). La causa más importante para ocasionar un aumento de la CRA durante la maduración, sería el incremento del pH durante el mencionado proceso, hecho que no se produce en el trabajo sobre carne ovina de BELTRÁN (1988). Por otra parte algunos autores también señalan como causa del incremento de la CRA, la desintegración de las líneas Z por la acción de proteasas (HAMM, 1986) y por cambios en la permeabilidad de las membranas, con una cierta difusión y redistribución iónica que da como resultado la sustitución de algunos iones divalentes y el debilitamiento de las fuerzas que aproximan las cadenas proteicas. En las "pérdidas por cocinado" son responsables la rotura de la membrana celular, y además las modificaciones de las proteínas en relación con el cambio en la estructura tridimensional. La mayoría de los autores consultados señalan mayores pérdidas en la carne en un cocinado lento (ABOUGROUN et al., 1985; BRADY y PENFIELD, 1981; DINARDO et al 1984; SEUSS et al., 1986; POSPIECH y HONIKEL, 1991), mientras otros tienen una opinión opuesta (APPEL y LÖFQVIST, 1978; CHOUN et al., 1986). Finalmente existe otra postura que señala que el grado de cocinado no afecta la CRA del tejido muscular (TYSZKIEWICZ et al, 1966). Sin embargo es preciso destacar también el factor tipo de cocinado (no sólo tiempo) en 307
  • 54. función de la temperatura, presencia de agua, calor directo, tamaño, grosor y preparación previa de la pieza (SIERRA, 1977). FACTORES DE VARIACIÓN Intrínsecos Tipo de músculo Existen diferencias entre músculos de un mismo animal (LABORDE et al., 1985) o incluso se han señalado variaciones dentro del mismo músculo. La relación agua/proteína influiría en la capacidad de retención de agua; disminuyendo conforme aumenta esta relación. Existe una mayor preponderancia de músculos rojos que tienen un mayor pH último y mayor CRA en la espalda que en el lomo o la pierna (LÓPEZ-BOTE y WARRISS, 1988); concordando con los resultados de FORCADA (1985) en ovino donde la menor CRA corresponde a los músculos del tercio posterior y lomo, y la mayor a los del tercio anterior. Especie En general, el ganado porcino tiene carnes más exudativas al ser más sensible al estrés, en los bovinos existe una tendencia a producir carnes DFD, ocupando el ovino una posición intermedia. Raza En el ganado bovino la CRA tiende a disminuir cuando el desarrollo muscular (hipertrofia de tipo culón) aumenta, muy relacionado con lo que ocurre en porcino con ciertas razas selectas muy mejoradas (Pietrain y Blanco Belga). En los ovinos las diferencias raciales no parecen muy marcadas. No obstante parece ser que razas más precoces tendrían una menor CRA (HAWKINS et al., 1985). Sexo No parece ser muy importante, aunque algún autor muestra alguna influencia (KAUFFMAN et al., 1986a), posiblemente debido al mayor engrasamiento de las hembras (SIERRA, 1977). Edad En los bovinos el poder de retención de agua disminuye con la edad siendo menor el porcentaje de jugo exprimible en la carne de ternera que en la de vaca. En ovino, SAÑUDO y SIERRA (1982) y LÓPEZ (1988) indican que en animales de mayor edad hay una menor CRA. Extrínsecos Manejo pre-sacrificio Como ya se dijo en el pH, influye el transporte, ayuno, sacrificio, oreo, etc. VRCHLABSKY (1967) encontró que la CRA de la carne disminuía en animales mantenidos largos períodos sin agua y comida, aunque 24 h. de transporte incrementaba CRA. 308
  • 55. Los antitiroideos (metiltiouracilo) se utilizaron durante tiempo en alimentación del ganado con objeto de aumentar el peso del animal para obtener un mayor rendimiento. Estas sustancias producen un aumento de la retención de líquidos, lo que supone un fraude económico, por lo que está prohibido su administración desde 1973. Según ALLEN et al. (1988) la CRA fue ligeramente reducida en un tratamiento por cimaterol, hecho no confirmado por SOMMER et al. (1988) ni por FIEMS et al. (1990). Las carnes hormonadas se caracterizan por una excesiva retención de agua, que se libera durante el cocinado quedando al final una carne seca, insípida y descolorada. Afortunadamente, en la actualidad está prohibida la utilización de estos productos en el cebo. En cerdos la suplementación de la dieta con vit.E mejora la CRA al disminuir las pérdidas por goteo (CHEAH et al., 1995). Estimulación eléctrica (E.E.) En condiciones de E.E. moderada LAROCHE (1980) no observó nunca influencia negativa. Este hecho puede aprovecharse para permitir un calentamiento inmediato de los cortes que hayan de industrializarse y deben conservar todavía gran CRA. Según WHITING et al. (1981) el efecto de la E.E. es inconsistente y generalmente mínimo. El pH Como ya se ha comentado anteriormente el pH es un factor importante ligado a la CRA, presentando una correlación de 0,927 (THOMSEN y ZEUTHEN, 1988). El incremento en la CRA en el intervalo de medida del pH desde 5,40 a 5,85 corresponde claramente con la curvatura pH-CRA señalada por HAMM (1960). Grado de acidificación La velocidad y el grado de acidificación de los músculos después del sacrificio tienen un profundo efecto sobre la palidez y la consistencia y el grado de pérdidas de fluidos por exudación (carnes PSE). Esto viene determinado por una mayor desnaturalización de las proteínas miofibrilares y sarcoplásmicas solubles (OLIVER et al., 1989). Temperatura Además de todo lo comentado anteriormente, la interacción pH-temperatura es especialmente importante en músculos profundos de la canal donde la refrigeración rápida no tiene efectos apreciables en la disminución de la temperatura (carnes PSE). Con respecto al calentamiento varios estudios (SANDERSON y VAIL, 1963; MARTENS et al., 1982) han demostrado que un incremento de la temperatura produce un aumento de las pérdidas por cocinado; el punto final de temperatura alcanzado (P<0,001) afecta a dichas pérdidas. La elevación de la temperatura interna tiene un efecto significativo en el agua libre y ligada (0,01 y 0,001 resp.). La temperatura óptima para conversión de agua ligada en agua libre encontrada por RITCHEY y HOSTETLER (1964) fue de 70?C. Calentando el músculo a mayores temperaturas disminuye la CRA debido a la agregación de los sistemas proteicos. 309
  • 56. La disminución de la CRA se aprecia a partir de los 40ºC (WIERBICKI et al., 1963) y la modificación más importante tiene lugar entre los 40 y 50ºC. La duración del calentamiento influye poco en la CRA (HAMM e IWATA, 1962). Una modelización empírica de la disminución de la CRA ha demostrado (LAROCHE, 1982) que la duración del calentamiento influye como máximo en el 10% de la disminución de la CRA, a temperaturas de calentamiento relativamente bajas (50-60ºC). Congelación La acción de formación de hielo en la rotura del tejido muscular y en el descenso de la CRA es bien conocida (JALANG et al., 1987). La formación y modificación de cristales de hielo conducen a una redistribución del agua, que afecta a su reentrada en los sitios originales (rehidratación proteica y CRA) resultando una eliminación de agua de los tejidos como exudado (CONNELL, 1968; MATSUMOTO, 1979). CALVELO (1981) explica la pérdida de CRA del tejido por la acumulación de solutos y su relación con las membranas, además de la distorsión del tejido resultado de la formación de grandes cristales extracelulares. Las pérdidas de peso que sufren los músculos durante la descongelación son menores al estar los músculos unidos al esqueleto; esto tiende a reducir la exudación al mínimo. Deben descongelarse lentamente para reducir el goteo al mínimo (YEATES, 1967). Todo ello obliga a realizar los estudios de evaluación de calidad de carne sin congelar (SIERRA, 1977). El picado Muestras picadas retienen significativamente menor humedad que las muestras enteras (P<0,001), esta diferencia es esperada pues se produce un daño estructural en el picado (BOUTON et al., 1971). Adición de polifosfatos y sales Los polifosfatos usados como aditivos, constituyen una gama de productos denominados "retenedores de agua" pues son polielectrolitos que se encuentran fuertemente cargados negativamente por lo que atraen moléculas de agua facilitando su retención. El equilibrio entre agua libre y ligada se desplaza en función de las condiciones del medio. Los polifosfatos actúan como secuestrantes, mediante los complejos Ca++ y Mg++ influyendo así en la retención de agua, pues complejan las cationes disminuyendo sus enlaces, abren las cadenas peptídicas y el medio se hidrata. Los fosfatos alcalinos ayudan a retener el agua que exuda en los ciclos de congelación-descongelación. Añadiendo cloruro sódico a la carne se puede cambiar el punto isoeléctrico hacia menores pH, y a valores de pH mayores de 5, la presencia de sal da lugar a un incremento de la capacidad de retención de agua (SCHUT, 1976). Por otra parte la sal incrementa la solubilidad de las proteínas del músculo y la CRA (HAMM, 1960). Para ALJAWAD y BOWERS (1988) el agua ligada se incrementa (P<0,001) con la adición de NaCl, mientras que el agua libre disminye (P<0,001). Observaciones similares en medidas de CRA son señaladas por LYON (1980) y JOLLEY et al. (1981). MÉTODOS DE MEDIDA 310
  • 57. Existe un gran número de métodos para intentar determinar la CRA del músculo. Aunque algunos de ello presentan ciertas ventajas, lo cierto es que no es posible comparar los valores absolutos obtenidos con diferentes métodos, ya que cada uno tiene su fin (TROUT, 1988). Se basan en la aplicación de una fuerza, que puede ser presión o de succión, sobre una muestra de carne, provocando la expulsión de cierta cantidad de agua de la muestra. La presión puede ser ejercida también por la contracción durante el almacenamiento o el calentamiento. KAUFFMAN et al. (1986b) los clasifican en 4 grupos: 1.- Métodos basados en una pérdida de peso: a) Pérdidas por goteo. Basado en la pérdida de peso de la muestra de carne tras mantenerla en unas determinadas condiciones de almacenamiento (TAYLOR y DANT, 1971; HONIKEL et al., 1980). b) Pérdidas por cocinado (LEE et al., 1978). Se basa en el cálculo del agua expulsada a partir de una muestra de carne, una vez que ha sido sometida a cocción en un baño de agua en ebullición. 2.- Técnicas de laboratorio: a) Centrifugación: a baja velocidad (WIERBICKI et al., 1962) o alta velocidad (BOUTON et al., 1971). b) Test de porcentaje de transmisión basado en las variaciones de solubilidad de las proteínas (HART, 1962). c) Test de permitividad: capacitancia eléctrica y ratio de constante dieléctrica (GRANT et al., 1978). 3.- Métodos de presión en papel de filtro (GRAU y HAMM, 1953). 4.- Otros métodos rápidos: a) Método del volumétrico-capilar (HOFMANN, 1975), se basa en la curva presiónvolumen resultante de la aplicación de incremento de presión. b) Test de absorción: absorción de exceso de fluido (KAUFFMAN et al., 1986a). Otros métodos que empiezan a emplearse son: - La Técnica de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) (TROUT, 1988 y KOPP, 1988) basado en la medida del tamaño de los poros y capilares en los que el agua esta inmovilizada. Esta técnica resulta interesante al no ser invasiva y no modificar la microestructura, pero precisa instrumental de elevado precio. - Uso de un espectrofotómetro de fibra óptica (SWATLAND y BARBUT, 1990, 1991). Los tejidos conectivos en la carne son fuertemente fluorescentes cuando son excitados a 370 nm. Es posible medir un amplio rango de propiedades como es la capacidad de retención de agua y funcionalidad de proteínas relacionadas con el pH. - La Fibra Óptica de Calidad de Carne (FOP) midiendo la dispersión interna de la luz en el músculo, el Quality Meter (CE) determinando la conductividad eléctrica y el Reflectómetro (GOFO), predicen la CRA, siendo capaces de discriminar entre canales PSE y normales (DIESTRE et al., 1989). 311
  • 58. - El tensiómetro (KIM et al., 1995) detecta las variaciones de los fluidos libres en el músculo, puede utilizarse de forma rápida sin alterar el valor comercial del producto, aunque tiene el inconveniente de que en ocasiones no funciona correctamente. Estos métodos a veces son utilizados conjuntamente pues las limitaciones de cada uno aparecen complementadas o paliadas por la utilidad del otro. Existen varios métodos efectivos que determinan la CRA pero la decisión de su uso depende de diversas circunstancias incluyendo el tiempo requerido, coste inicial, adaptabilidad, tipo de producto a ser medido y propósito del estudio. Así el método que más se adapta a nuestras necesidades ha sido: el método de compresión (CHILDS y BALDELLI, 1934; GRAU y HAMM, 1953, 1957; WIERBICKI y DEATHERAGE, 1958), también denominado "método de presión del papel de filtro" (KARMAS y TURK, 1976). Nosotros emplearemos una variante del método de GRAU y HAMM (1957) desarrollada por SIERRA (1973a), que será descrita en la metodología. Se basan en la medida del agua expulsada por una muestra de carne al aplicarle una presión elevada (peso o por ajuste con tornillos) por medio de dos placas de vidrio o metacrilato. La determinación del agua expulsada se puede realizar de 3 formas: por diferencia de pesada de la carne antes y después o del papel de filtro que ha absorbido el agua, por cálculo del área de este papel de filtro, sin tener en cuenta la zona ocupada por la carne una vez comprimida o por un sistema óptico electrónico (análisis de imagen) (BARGE et al., 1991). Es un método muy utilizado por su rapidez, fiabilidad y sencillez, detecta las pequeñas diferencias de CRA (TSAI y OCKERMAN, 1981). Adecuado sobre todo para mediciones en carne fresca así como las pérdidas durante el almacenado en refrigeración (KAUFFMAN et al., 1986b), aunque no es útil en muestras que contengan gran cantidad de grasa o agua (GRAU y HAMM, 1957; TSAI y OCKERMAN, 1981). No obstante hay que tener en cuenta según ZHANG et al. (1993) en la realización de este método que la CRA disminuye con la presión ejercida y con la duración del test, así como disminuye con el tamaño de la muestra y con la concentración de sal. TSAI y OCKERMAN (1981) encuentran altas correlaciones (r= 0.88-0.99) significativas entre este método (WIERBICKI y DEATHERAGE, 1958) y el método de centrifugación (MILLER et al., 1968). El método de compresión (GRAU y HAMM, 1957) es más rápido y más fácilmente reproducible que el método de centrifugación a baja velocidad de WIERBICKI et al. (1957) o la técnica de ultracentrifugación de BOUTON et al. (1971). MEDIDA DE ESPECTROSCOPIA DE IMPEDANCIA ELÉCTRICA PARA LA ESTIMACIÓN DE CALIDAD DE CARNE EN LÍNEA Jordi Elvira1, M™ Ángels Oliver2, Jacint Arnau2, Idoia Gobantes2, Pere Riu3, Narcís Grébol4 y Josep M™ Monfort2. 1 NTE, S.A., Can Malé, s/n, 08186 Barcelona, Spain. IRTA-CTC. Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentáries. Centre de Tecnologia de la Carn. Granja Camps i Armet. 17121 Monells, Girona, Spain. 3 Department of Electronic Engineering, Universitat Politécnica de Catalunya, C/ Jordi Girona, 1-3, Módul C4, 08034 Barcelona, Spain; 4 Esteban Espuña, S.A., Mestre Turina 39-41, 17800 Olot, Girona, Spain. 2 312
  • 59. Introducción La impedancia eléctrica de un medio es el cociente entre la caída de tensión detectada y la corriente inyectada, en el dominio de la frecuencia, aportando así información sobre la oposición que presenta un medio al paso de una corriente eléctrica. La impedancia eléctrica (Z) que presenta un medio biológico depende de la frecuencia de la señal de corriente eléctrica que atraviesa dicho medio y es en general un número complejo que se suele escribir de la siguiente manera: Z=Re(Z)+jlm(Z) donde la parte imaginaria de la impedancia (Im (Z)), o reactancia, típicamente presenta un valor negativo en materiales biológicos, que indica efectos capacitivos debidos a la presencia de membranas celulares en el medio. La parte real de la impedancia (Re (Z)) es también llamada resistencia. Algunos equipos disponibles en el mercado hoy en día miden la conductividad eléctrica, a la que es inversamente proporcional la resistencia. Es decir, si sólo se realiza la medida de la conductividad eléctrica perdemos la información incluida en la parte imaginaria de la impedancia eléctrica. Cuando se realiza un barrido en frecuencia de la impedancia eléctrica de un medio biológico, se observa un comportamiento en la parte real de la impedancia eléctrica. Esta caída es debida a fenómenos de relajación dieléctrica y para tejidos musculares ocurre en un margen de frecuencias que va desde 20 a 200 kHz dependiendo del tipo y estado del tejido. Los valores a baja y a alta frecuencia se pueden modelar con un circuito eléctrico simple. Este modelo simple es un circuito equivalente del medio biológico, donde Re representa la resistencia de la parte extracelular del medio, Ri la resistencia de la parte intracelular y C la capacidad equivalente de la membrana celular. Este circuito equivalente modela la caída de la impedancia con la frecuencia. Cuando la frecuencia de la señal de corriente inyectada en el circuito es baja (por debajo de 50 kHz), el condensador C tiene una impedancia alta, sólo permitiendo el flujo de corriente a través de Re. Si esa frecuencia es alta (por encima de 500 kHz), el condensador se convierte en un cortocircuito y la corriente fluye por ambas resistencias (Re y Ri). Hasta aquí hemos descrito la parte real de la impedancia eléctrica con un modelo sencillo. Sin embargo, si queremos realizar una espectroscopia completa del medio biológico, debemos tener en cuenta la parte imaginaria. Habitualmente los valores medidos de parte real y de parte imaginaria se representan en un diagrama de plano complejo, también llamado diagrama de Argand, que resulta de representar la parte imaginaria en función de la parte real de la impedancia eléctrica y da lugar a un arco de circunferencia para materiales biológicos. En este margen de frecuencias, para tejidos biológicos, esta relajación, debida a la capacidad de las membranas celulares, se denomina relajación b. Si el medio fuera un dieléctrico homogéneo, esa figura sería un semicírculo perfecto. Los materiales dieléctricos presentan otros fenómenos de relajación en márgenes frecuenciales distintos a los que utilizamos en la Espectroscopia de Impedancia Eléctrica (EIE) (10 kHz a 10 MHz): En la banda de GHz (microondas) aparece la relajación dipolar de moléculas de agua (principio utilizado en los hornos de microondas) y a muy bajas frecuencias (Hz) aparece la relajación debida a dobles capas iónicas en las membranas y otros mecanismos interficiales. La figura resultante de la relajación b no es un semicírculo completo como hemos comentado anteriormente, sino que es un arco que corresponde a un círculo con el centro por debajo del eje de resistencia. Un modelo matemático para dicha figura fue propuesto por k. Coley y R.Cole en 1941 [R 1]: Donde Z es la impedancia eléctrica que depende de ß, que es la frecuencia de la corriente inyectada, R° la resistencia a una frecuencia teóricamente infinita, es decir suficientemente grande, donde la relajación desaparece, R0 la resistencia a una teórica frecuencia cero, es decir a una frecuencia suficientemente baja donde la relajación empieza a darse, fc la frecuencia característica, que es aquella frecuencia a la que la componente imaginaria de la impedancia eléctrica es máxima y a un parámetro de la desviación respecto a un semicírculo completo. Estos parámetros dependen de la composición del medio biológico. La ventaja principal de usar este modelo es que los valores teóricos de las dos regiones extremas con menos error que midiéndolos directamente. 313
  • 60. Los desarrollos realizados hasta la fecha por IRTA y NTE en el campo de la espectroscopia de impedancia eléctrica (EIE) han sido protegidos por tres patentes españolas y una europea ([R 2], [R 3], [R 4] y [R 5]) con la previsión de presentar otra durante este año. Equipos EIE para determinación de calidad de carne NTE ha construido dos equipos de EIE para la determinación de calidad de carne: 1. Escáner de laboratorio. Este escáner permite realizar un barrido completo en frecuencia de la impedancia eléctrica de una canal o de un jamón a la entrada de fábrica. Básicamente consta de un analizador de impedancia eléctrica Hewlett Packard HP4192A, una electrónica de adaptación y electrodos de 4 puntas. Todo este sistema está controlado por un programa específico desarrollado por NTE que permite obtener los parámetros eléctricos del barrido que se han indicado en la sección anterior. 2. Escáner portátil para uso en cadena. Aunque el escáner de laboratorio podría ser utilizado en la línea, se decidió desarrollar un sistema más fácil de transportar y usar aunque no realizara un barrido tan completo. Sin embargo, este sistema sí que debía aportar un mínimo de prestaciones que fueran útiles en ambiente industrial. El escáner portátil que aquí presentamos fue un desarrollo que simplificó al máximo el escáner de laboratorio para poder ser utilizado en instalaciones industriales. El escáner portátil pesa 700 gr incluidos los electrodos. La pantalla del sistema presenta los parámetros eléctricos de interés industrial que más adelante se indican en este artículo y además se guarda en memoria toda la información del barrido. Después de las medidas, la información se puede volcar en un ordenador personal. Equipos EIE para determinación de composición de carne picada Un sistema de Espectroscopia de Impedancia Eléctrica (EIE) está siendo validado industrialmente. Este sistema va acoplado a una mezcladora de la empresa Karl Schnell Gmbh. El sistema consiste de una parte electrónica y cuatro electrodos instalados dentro de la mezcladora. Se están realizando pruebas con distintas concentraciones de grasa y se está valorando la capacidad del sistema para determinar la composición cuantitativa en humedad, proteínas y grasa. Validación Industrial de los equipos EIE Los equipos de Espectroscopia de Impedancia Eléctrica (EIE) se desarrollaron con el objetivo de poder detectar carne PSE a la llegada de la materia prima a la industria. La carne con baja capacidad de retención de agua y pérdidas por goteo debida a la incidencia de carne PSE, es uno de los mayores problemas de la industria cárnica en España. La incidencia de carne marcadamente PSE (pálida, blanda y exudativa) en canales comerciales se estima en un 6.5 %, siendo sin embargo la incidencia de carne moderadamente PSE no despreciable (47.1%) como se indica en la referencia [R 6]. La carne PSE presenta un alto porcentaje de pérdidas por goteo en carne fresca y elevadas mermas de cocción en la producción de jamón cocido. Durante el diseño de las pruebas de validación industrial se decidió incluir la valoración de la capacidad de los equipos en determinar calidad de carne en general y que pudiese incluir la detección de carne DFD. La carne DFD aumenta el riesgo de crecimiento de patógenos y de putrefacción de carne y productos cárnicos [R 7], produce importantes problemas tecnológicos y defectos en la textura de jamón curado [R 8], [R 9]. Para poder valorar la capacidad de los equipos y de la tecnología se decidió incluir en las pruebas de validación tanto comparación con otros predictores de calidad de carne como con la valoración sensorial final del producto. El equipo instalado en la mezcladora de la empresa KS se está validando actualmente y comparando con medidas alternativas de composición de carne picada. Este artículo presenta parte de los resultados que se están obteniendo en estas pruebas. Escáner De Laboratorio: Material Y Métodos Las dos últimas pruebas de validación se realizaron en diferentes mataderos, en el Centro de Tecnología de la Carne del IRTA y en la empresa ESPUÑA [R 10]. En la primera prueba se 314
  • 61. seleccionaron 95 jamones PSE y normales de canales comerciales y se añadieron además 9 jamones DFD seleccionados en ESPUÑA. Estas canales se seleccionaron en mataderos de tal manera que incluyeran la suficiente variedad que se utiliza en canales comerciales en España. En la segunda se seleccionaron 60 jamones PSE, normales y DFD de canales comerciales. En la primera se realizaron medidas con los equipos de EIE y con otros equipos que predicen calidad de carne a 45 minutos en matadero (pH y conductividad), 24 horas en IRTA (peso, conformación del jamón, grosor de grasa, grasa subcutánea, grasa visual, grasa externa, pH) y 36 horas a la llegada a la empresa (pH y medidas de EIE). Las medidas de EIE se realizaron en varias regiones del jamón, siendo seleccionadas dos regiones con información significativa: región del músculo Semimembranosus y la región del músculo Biceps femoris. Los jamones pasaron a procesarse de manera estándar como jamones curados y la calidad final del producto se evaluó por un panel. En la segunda se siguió el mismo proceso exceptuando las medidas finales de calidad de producto. Resultados Y Discusión El objetivo final de la primera prueba era determinar la potencialidad de la tecnología para detectar carne con características PSE, DFD y otros parámetros tanto de calidad de materia prima como de producto acabado para el jamón curado. Los resultados finales de la prueba fueron que el parámetro cociente de R4 y R0 (llamado K) medido en el Semimembranosus da información sobre calidad de carne PSE, normal o DFD considerando como referencia el pH a 45 minutos como predictor de carne PSE y el pH último (medido a más de 24 horas) como predictor de carne DFD. El parámetro K, cuando se considera que los jamones con K>0.7 son PSE tiene un 81,8% de aciertos respecto al pH a 45 minutos (pH < 5.85). Cuando se considera pH a 45 minutos de carne de mayor capacidad de retención de agua (pH>6.1) y el parámetro K de carne de calidad < 0.3, el porcentaje de aciertos es de 88.5 %. El parámetro K también permite seleccionar (K ha de ser >0.38 para evitar carne DFD) con un 92.3% de aciertos la carne DFD comparando con el pH último (pH>5.95). Otro resultado de la prueba es la capacidad del parámetro R4 medida en Bíceps femoris para proporcionar información sobre grasa intramuscular. Si consideramos un valor de > 56 ohmios en la muestra de la prueba, el 84.2% de las muestras se clasifican con un valor de grasa estimada visualmente superior a 2.5 en una escala de 5 puntos. Las estimaciones de calidad de producto final dieron como resultado que el parámetro K permitía detectar el 69.2 % de los jamones con problemas de pastosidad. La segunda sesión de pruebas tenía como objetivo primordial comprobar los valores umbrales de K determinados para detección de carne PSE, DFD y de grasa intramuscular. Los resultados obtenidos en la segunda prueba confirmaron los valores umbrales determinados comparados con pH a 45 minutos, pH último y grasa visual. Escáner Portátil: Material Y Métodos La última prueba de validación se realizó en diferentes mataderos, en el Centro de Tecnología de la Carne del IRTA y en la empresa ESPUÑA [R 10]. En esta prueba se seleccionaron 60 jamones PSE, normales y DFD de canales comerciales. Estas canales se seleccionaron en mataderos de tal manera que incluyeran la suficiente variedad que se utiliza en canales comerciales en España. Se realizaron medidas alternativas de calidad de carne a 45 minutos en matadero (pH y conductividad), 24 horas en IRTA (peso, conformación del jamón, grosor de grasa, grasa subcutánea, grasa visual, grasa externa, pH) y 36 horas a la llegada a la empresa (pH y medidas de EIE). Las medidas de EIE se realizaron en dos regiones con información significativa: región del músculo Semimembranosus y la región del músculo Biceps femoris, que ya se habían seleccionado en las pruebas de validación del escáner de laboratorio. Esta prueba tenía por objeto determinar qué diferencias importantes se daban al utilizar el escáner portátil desarrollado respecto al escáner de laboratorio. El escáner de laboratorio debía dar información más precisa a priori porque realiza un barrido más completo. 315
  • 62. Resultados Y Discusión Los resultados de la prueba confirmaron que el parámetro cociente de R4 y R0 (llamado K) medido en el Semimembranosus da información sobre calidad de carne PSE, normal o DFD considerando como referencia el pH a 45 minutos como predictor de carne PSE y el pH último (medido a más de 24 horas) como predictor de carne DFD. El parámetro K, cuando se considera que los jamones son PSE tiene un 83,3% de aciertos respecto al pH a 45 minutos (pH < 5.85, condición de carne PSE). Cuando se considera pH a 45 minutos de carne de mayor capacidad de retención de agua (pH>6.1), el porcentaje de aciertos utilizando K es de 81.8 %. Conclusiones De los resultados obtenidos con los escáners portátil y de laboratorio evaluados industrialmente, se puede concluir: Ambos son herramientas válidas para la detección de carne PSE (aciertos de 81 % a 83% comparando con pH 45 minutos) y el escáner de laboratorio además puede detectar carne DFD (92% de aciertos respecto a pH último) en jamón, teniéndose en cuenta que la medida se realiza a la recepción de la materia prima. Los datos referentes a la capacidad de detección de carne DFD del escáner portátil parecen indicar que también se pueden obtener porcentajes altos de acierto en detección de carne DFD. La Espectroscopia de Impedancia Eléctrica (EIE) permite clasificar jamones en función de su grasa intramuscular en el músculo Bíceps femoris (84% de aciertos en la estimación de alta grasa intramuscular respecto a valoración visual de grasa). El escáner de laboratorio estima con mayor acierto los casos PSE, pero según los primeros resultados, el escáner portátil tiene un porcentaje de aciertos suficientemente alto (83%) como para ser útil para la industria. La Espectroscopia de Impedancia Eléctrica (EIE) permite la detección de jamones que dan problemas de pastosidad al final de la producción de jamón curado con un acierto del orden del 70%. 316