Daniela Rodríguez González
Daniel Mota-Rojas
Marcelo Ghezzi
Rosy Cruz-Monterrosa
Isabel Guerrero Legarreta
INTRODUCCIÓN
Las características fisicoquímicas presentes en productos cárnicos resultan de gran interés para los diversos sectores involucrados en la industria cárnica y los consumidores finales (Mota-Rojas et al., 2010a,b; Cruz-Monterrosa et al., 2020; Guerrero-Legarreta et al., 2020; Holman et al., 2018; Ijaz et al., 2020; Napolitano et al., 2020; Alarcón-Rojo et al., 2021). Ello debido a que en ocasiones son las primeras cualidades observadas por los compradores, la calidad de la carne se describe por diversas características como color, atributo crítico asociado con frescura, terneza más aceptable que la proveniente de animales Bos indicus (Mota-Rojas et al., 2010a,b; Bertoni et al., 2020; Cruz-Monterrosa et al., 2020; Guerrero-Legarreta et al., 2020; Jaspal et al., 2021).
Particularmente la carne de búfalo de agua (Bubalus bubalis), figura y destaca por las propiedades organolépticas y nutricionales que responden a hábitos de consumo más sanos con mayor proporción de grasas poliinsaturadas, menor contenido calórico, mayor contenido de proteína y minerales (Bertoni et al., 2020; Cruz-Monterrosa et al., 2020; Guerrero-Legarreta et al., 2020). Así mismo, los productos cárnicos de búfalo parecen estar asociados con algunos efectos beneficiosos sobre el sistema cardiovascular, perfil de riesgo, incluida la carga aterosclerótica carotídea más baja y la susceptibilidad al estrés oxidativo (Naveena & Kiran, 2014).
En este sentido, existen diferentes factores que pueden modificar las características deseables en carne mismos que presentan diferencias en esta especie, en los intrínsecos podemos observar la raza, el género, edad, tipo de alimentación y peso a la muerte, además pueden generarse afectaciones al bienestar del búfalo de agua durante la movilización mismas que darán pie a modificación de los valores físicos, organolépticos y microbiológicos del producto final, condicionando la calidad deseada e inclusive atentando contra su inocuidad por presencia y frecuencia de lesiones, contusiones, encogimiento, ayuno prolongado y estrés causando decomisos y retiros de producto en mercado disminuyendo vida de anaquel por alteraciones en las características de pH, color, capacidad de retención de agua (CRA), actividad de agua, textura y olor (Mota-Rojas et al., 2010a,b; Gallo et al., 2018; Gallo & Huertas, 2016; José-Pérez et al., 2022; Muñoz et al., 2012; Napolitano et al., 2020; Alarcón-Rojo et al., 2021).
Además de los factores intrínsecos y externos previos a la muerte, existen factores postmortem que tienen un impacto en las transformaciones enzimáticas de músculo a carne, mismos que requieren la atención del sector procesador para propiciar las mejores características respecto a vida de anaquel, tales como procesamiento mediante técnicas específicas como el enfriamiento, la estimulación eléctrica o la aplicación de métodos de empaquetado enfocados a la extensión de vida de anaquel, así como la maduración de la canal para modificar y mejorar la terneza en carne o un inadecuado paso por el desarrollo de rigor (Mota-Rojas et al., 2016; Andrade et al., 2021; Descalzo et al., 2008; Farouk & Swan, 1998; Holman et al., 2018; Ijaz et al., 2020; Marrone et al., 2020; Velotto et al., 2015), por ello, este documento plantea el objetivo de recopilar y analizar procesos y técnicas postmortem que afectan y pueden generar cambios en la transformaciones enzimáticas del músculo en carne y por ende modificar las características fisicoquímicas en carne de búfalo de agua.
Propiedades fisicoquímicas en carne
Las características fisicoquímicas de productos cárnicos son en gran medida las cualidades por las cuales el consumidor final selecciona un producto en anaquel, además, éstas determinan las modificaciones que pueden presentarse durante su almacenamiento y consumo y son el resultante de interacciones químicas, proteicas, lipídicas y de otras moléculas como carbohidratos, estas interacciones se ven representadas en propiedades físicas en carne como textura, sabor, olor, pH, CRA y color (Mota-Rojas et al., 2016; Cruz-Monterrosa et al., 2020; Alarcón-Rojo et al., 2021; Napolitano et al., 2020).
En ello radica la necesidad de implementar medidas con el objetivo de mantener o mejorar las características cárnicas hasta su consumo (Kiran et al., 2016). Así, el pH juega un rol relevante en la calidad cárnica ya que sus valores relatan los procesos previos a la matanza cuando éste es fuera de rango (5.5- 5.6) debido a la glucólisis muscular resultante en una disminución del pH ejerciendo un impacto deseable sobre la textura cárnica, relacionándose entonces con las sensaciones percibidas por los consumidores (Mota-Rojas et al., 2010; Mota-Rojas et al., 2016; Guerrero-Legarreta et al., 2020) y teniendo impacto en otras características como la terneza, misma que es dependiente además de las propiedades genéticas del búfalo del cual proviene el producto, la alimentación brindada durante su vida productiva y la metodología que se aplica durante la crianza y su movilización y manejo previo a su matanza, incluyendo también factores postmortem como el mantenimiento de cadena fría, maduración, congelación, estimulación eléctrica y demás metodologías aplicadas para una correcto almacenamiento hasta su consumo (Jeleníková et al., 2008; Mota-Rojas et al., 2016; Toldrá, 2017; Cruz-Monterrosa et al., 2020; Joele et al., 2017; Marrone et al., 2020; Napolitano et al., 2020).
El color es una característica muy valorada en el consumo de carne debido a ser uno de los primeros aspectos que observa el consumidor final previo a su compra, esta característica se encuentra regida por las variaciones en moléculas de mioglobina, misma que se ve afectada por el manejo postmortem y las características presentes en el proceso de rigor mortis (Çelen et al., 2016).
En este sentido, el proceso de rigor es uno de los principales cambios a tener lugar en el músculo postmortem, influyendo en las características de calidad, como la textura y CRA, e indirectamente asociadas con el sabor y coloración (Ijaz, Li, et al., 2020; Ramos & Gomide, 2017; Zhang et al., 2019).
Rigor mortis
El proceso de conversión de músculo a carne resultada de modificaciones que tienen lugar en el músculo durante el periodo postmortem, posterior a la exanguinación y anoxia en el animal, en donde el músculo continúa sintetizando y utilizando energía en forma de ATP tratando de preservar un equilibrio celular (Matarneh et al., 2017).
Este proceso está dividido en 3 etapas, pre-rigor, rigor y post-rigor, en la primera etapa se observa el agotamiento del oxígeno, en este sentido, se inicia el catabolismo de glucógeno y moléculas altamente energéticas en la canal (particularmente en tejido muscular) son metabolizados anaeróbicamente con el objetivo de producir ATP, sin embargo, este proceso resulta menos eficiente que cuando se tiene la presencia de oxígeno, teniendo como consecuencia una hidrólisis de adenosín trifosfato mayor a su síntesis y el principio de la rigidez de la muerte (rigor mortis) generando la incapacidad del tejido muscular de producir ATP hasta eventualmente agotar estas sustancias, promoviendo la desnaturalización de proteínas (Díaz-Luis et al., 2020; Ortega Torres & Ariza Botero, 2012; Ouali et al., 2006).
Después del corte de riego sanguíneo a músculos la glucólisis continúa sin oxígeno generando ácido láctico como resultado de una glucólisis anaeróbica, esto propicia la acumulación de ácido láctico y la disminución del pH (Figura 2). Este factor es deseable para la formación de puentes permanentes de actina y miosina (Hannula & Puolanne, 2004), en la primera fase del rigor el músculo aún puede ser extensible debido a la disponibilidad de ATP y su posible unión con Mg2+, lo que ayuda a desconectar los puentes cruzados de actina/miosina y, a su vez, permitiendo que los músculos puedan relajarse y contraerse (Savell et al., 2004). El fosfato de creatina se agota durante esta fase, lo que inhibe la fosforilación de ADP en ATP. Provocando la caída en la generación de ATP, que es la señal del inicio de la aparición fase de rigor. Debido a que hay poco ATP disponible para descomponer los enlaces de actina y miosina, los músculos no puede relajarse y por lo tanto se tiene una pérdida de extensibilidad (Allen et al., 1987).
Ante la disminución y falta de ATP se forman puentes cruzados de actomiosina y dando fin al rigor mortis, dando paso a una fase de postrigor con pérdida de excitabilidad y extensibilidad muscular, finalizando el rigor mortis de 1 a 12 horas, durante el envejecimiento realiza la catálisis proteolítica del citoesqueleto provocando una disminución y eventualmente el daño irreversible de la estructura del tejido muscular y el detrimento de la tensión, comenzando la maduración debido a la actividad enzimática de tipo proteica endógena con efecto en la estructura del músculo (Ouali et al., 2006; England et al., 2013; Longo et al., 2015; Matarneh et al., 2017;) .
Los cambios energéticos, físicos y metabólicos postmortem impactan en la inocuidad y las cualidades cárnicas como color, pH, textura, capacidad de retención de agua, etc., siendo influenciados por factores previos a la matanza de los animales con repercusiones en la vida de anaquel (Cruz-Monterrosa et al., 2020; Gonzalez-Rivas et al., 2020; Guerrero-Legarreta et al., 2020; Joele et al., 2017; Turan et al., 2021), además de ello existen metodologías que han sido aplicadas para modificar las transformaciones enzimáticas y mejorar las características del producto final tales como maduración, refrigeración y estimulación eléctrica.
Maduración
Este proceso tiene como objetivo la modificación en la terneza de la carne, trayendo consigo cambios en diversas características fisicoquímicas del producto, esto mediante enzimas endógenas que modifican proteínas del músculo posterior a la muerte y el rigor mortis teniendo características ambientales específicas para que se realice de manera adecuada (Garcia, 2020; Jaramillo Recalde & Zamorano, 2016).
La maduración cárnica provoca la alteración de estructuras musculares, actividad enzimática, pH, textura y CRA, dividiéndose en maduración seca y húmeda (Retz et al., 2017), en el primer caso se tiene una duración de 28 a 55 días vs 21 a 28 días, además de ello, en la maduración seca la carne es almacenada en condiciones controladas como un flujo de aire de 0.5 a 2.5 m/s y con temperatura (0 a 4°C) y humedad (75-80%) específicas y constantes mientras que en la maduración húmeda el producto cárnico es empacado al vacío manteniéndose en condiciones controladas de temperatura (2°C) (Dashdorj et al., 2016; Garcia, 2020; Kemp et al., 2010; Stenström et al., 2014).
En este sentido Campbell et al. (2001) evaluaron características de lomos de res posterior al procesamiento de maduración húmeda durante 7 o 14 días y maduración seca los siguientes 7, 14 y 21 días determinando sabor, terneza y jugosidad, encontrando fuerzas de corte menores (P<0.05) y mayor sabor y jugosidad en los tratamientos madurados con respecto al control, aumentando los atributos de sabor.
Marrone et al. (2020) analizaron el efecto de maduración en seco (Control, 30 y 60 días) y tipo de alimentación sobre características de interés comercial como color y terneza en carne de búfalos de raza Mediterránea mediante el dispositivo Maturmeat®, herramienta de refrigeración mediante la cual se identifican y definen condiciones de maduración (temperatura y humedad), reportando que la carne madurada presenta mejores características de luminosidad, color (P<0.01) y una menor fuerza de corte miofibrilar. Lo anterior se complementa con lo encontrado por Salzano et al. (2021) en donde se informó además que el sistema de maduración en seco mejora características de interés para los consumidores de cortes bufalinos finales como color, sabor y terneza.
Refrigeración
La refrigeración se emplea principalmente para garantizar la inocuidad de la carne, además de repercutir en la maximización de la vida útil y el mantenimiento de características de importancia como terneza y color en el producto final, siendo uno de los métodos más usados para el mantenimiento de las características deseables en carne, para ello los parámetros de enfriamiento que minimizan la canal son de suma importancia y pueden abordarse mejor asegurándose de que las características térmicas del tejido muscular no sea menores a 10°C antes del inicio de la fase de rigor (Savell et al., 2004) debido a que cuando la temperatura es demasiado baja existe un riesgo de que la carne sea inaceptable, por el contrario, cuando ésta es excesiva se propicia la desnaturalización masiva de proteínas, permitiendo una pérdida de calidad (Ramos & Gomide, 2017).
La textura de la carne es el resultado de diferentes factores, como la porción y la solubilidad del material conjuntivo, con ello se realiza la reducción de la estructura sarcómero y la miofibrilla (Dransfield, 1994). Hwang et al. (2004) describieron que la consecuencia de la longitud en el sarcómero sobre la terneza es dependiente del acortamiento del músculo, afectando esta característica cuando la degradación de proteínas es limitada. El enfriamiento tiene efecto sobre la terneza debido al impacto sobre los valores de caída del pH y temperatura, propiciando modificaciones en la capacidad proteolítica y la activación de µ-calpaína, incrementando a medida que se activan niveles más altos de calpaína y la duración de este proceso es hasta limitar y agotar las enzimas mencionadas (Dransfield, 1994; Hwang et al., 2004).
En el búfalo de agua se ha reportado que se tienen fuerzas de corte significativamente más bajas con respecto al bovino convencional, relacionando lo anterior con una disminución del pH postmortem más lenta (Di Stasio & Brugiapaglia, 2021; Lapitan et al., 2008; Mahmood et al., 2017). En estudios realizados por Neath et al. (2007) se demostró que la terneza de la carne proveniente de búfalos de raza Carabao y Murrah eran más bajos en comparación con bovinos de raza Brahman, adjudicando esta característica a la diferencia en la disminución del pH y el efecto sobre la proteasa muscular. En este sentido, Raj et al. (2000) reportaron una mayor caída del pH en músculos de búfalos de agua en las primeras 6 horas cuando estos fueron sometidos a un enfriamiento retardado de 26°C en las primeras 6 horas seguido de 2-3°C durante 18 horas en comparación con 2-3°C en las primeras 24 horas. A su vez, Andrade et al. (2021) encontraron una mayor terneza en carne 72 horas postmortem provenientes de lomos de búfalo de agua de la raza Murrah, característica que atribuyeron al proceso de enfriamiento, relacionándose con un rápido agotamiento de glucógeno y reducción de los valores de pH.
Estimulación eléctrica
La aplicación de estimulación eléctrica es utilizada para mejorar las características de calidad en carne y su procesamiento debido a su capacidad para acelerar procesos bioquímicos como glucólisis postmortem (Adeyemi & Sazili, 2014), aumentando la tasa de la caída del pH, disminuyendo el tiempo de rigor además de prevenir el acortamiento por frío (Ramos & Gomide, 2017), modificando así las características de terneza en carne, por otra parte, se han observado cambios indeseables en cualidades relacionadas con el color y CRA (Adeyemi & Sazili, 2014), siendo relevante el conocimiento de la metodología a aplicar por los operadores para garantizar resultados positivos, y las características presentes acorde al momento de implementación (voltaje bajo o alto) acorde con el momento postmortem en el cual es aplicado, debido a las rutas bioquímicas como la reducción de la actividad de calpaínas inmediatamente después de la muerte (Hwang et al., 2003).
En este sentido Soare y Arêas (1995) reportaron que la estimulación eléctrica redujo significativamente (P<0.01) el tiempo de caída del pH en las primeras 24 horas postmortem, además, se disminuyó el tiempo de inicio de rigor mortis en músculos provenientes de búfalos de agua (2 horas) vs el grupo control (14 horas), factor relacionado con la alteración física de la matriz miofibrilar y la aceleración de la proteólisis, mecanismos que permiten una caída en la dureza del producto cárnico (Soares et al., 1995).
Así mismo, Jaspal et al (2021) evaluaron las características de 24 búfalos estimulados eléctricamente, reportando una disminución significativamente más rápida (P<0.05) del pH de la canal en comparación con las canales en las que no fueron estimuladas, impactando en las características de terneza con una menor fuerza de corte y valores de color significativamente mayores (P<0.05), las modificaciones en esta última característica se deben a una rápida acidificación y desnaturalización de proteínas miofibrilares permitiendo una reflectancia mayor aumentando la luminosidad de la carne (L*), además de una afectación en la estructura celular afectando de manera negativa los enlaces de actomiosina, permitiendo un aumento penetración de O2, por tanto, oxigenando mioglobina y produciendo moléculas de oximioglobina, característica representada con el aumento del valor a* (Nazlİ et al., 2010; Toohey et al., 2008).
Ultrasonido
Otra tecnología utilizada en el procesamiento de carne es el ultrasonido, mismo que acelera la maduración y transferencia de masa, reduciendo la energía de cocción y el incremento en la vida útil sin impactar en otras propiedades enfocadas a calidad y mejorando las propiedades funcionales de los productos emulsionados (Alarcon-Rojo et al., 2015; Torres et al., 2019), mediante la aplicación de ondas ultrasónicas generando alteraciones mecánicas en estructuras intracelulares y generando repercusiones positivas en la textura del producto al cual se le es aplicado (Torres et al., 2019) iguales o superiores a 20 kHz, mismas que promueven la formación y acumulación de burbujas microscópicas implosionando en un proceso conocido como cavitación, que ocasiona el aumento de temperatura y presión (Alarcon-Rojo et al., 2015; Boateng & Nasiru, 2019), este proceso puede ser estable o transitorio y de ello depende su eficiencia como herramienta en cárnicos, ante frecuencias de 100 kHz dando lugar a frecuencias mayores a 1 MHz (Inguglia et al., 2020; Jambrak et al., 2014; Jayasooriya et al., 2004b; Kang et al., 2021). Esta modificación del tejido resulta en un aumento en el metabolismo enzimático así como la modificación de estructuras como colágeno, teniendo efectos sobre compuestos con relación directa con la terneza y propiedades sensoriales cárnicas (Jayasooriya et al., 2004a; Kim & Zayas, 1989).
En un escrito realizado por Chang et al. (2012) se reportaron características de calidad de carne de res en diferentes tiempos (10, 20, 30, 40, 50 y 60 min) con una frecuencia constante (40 kHz, 1500 W) en donde no se tuvieron efectos significativos (P<0.05) sobre color, reportando además diferencias significativas (P<0.01) sobre la reducción del diámetro de la fibra muscular, contando también con cambios en la conformación del colágeno teniendo efecto en la textura de la carne. Lo anterior es similar a lo encontrado por Jayasooriya et al. (2007) sobre productos cárnicos provenientes de novillos con ultrasonido de alta potencia (24 kHz, 12 W/cm2) en donde no se encontró diferencia en las características de color pero reduciendo la fuerza de corte y con respecto al control, teniendo la capacidad de mejorar la textura de la carne sin afectar parámetros de calidad. A su vez, Dolatowski y Stadnik (2007) analizaron las características de carne sometida a tratamiento con ultrasonido durante 2 minutos y una frecuencia de 45 kHz de novillos Lowland black con pesos aproximados de 450 a 500 kg encontrando que éste no afectó características relacionadas con color, sin embargo, se observaron cambios en los valores de CRA y en las estructuras proteicas, sugiriendo que el tratamiento con ultrasonido acelera la formación del estado de rigor mortis y modificando la distribución del agua.
En productos provenientes de búfalos de agua se analizó el efecto de esta metodología con una frecuencia de 37 kHz en diferentes tiempos (1, 2 y 4 min) sobre características como textura y pH, concluyendo que la aplicación de ultrasonido disminuye el pH, y las características como dureza y masticabilidad disminuyen significativamente (P<0.05) cuando se aumenta el tiempo de exposición al tratamiento con respecto al control (Torres et al., 2019).
Métodos de empacado que favorecen el incremento de vida de anaquel
El envasado de carne debe proporcionar una barrera para evitar interacciones del producto con el exterior, debido a que en caso de que esto no se cumpla se podrían modificar características de calidad e inocuidad del producto cárnico (Ahmed et al., 2017; Fang et al., 2017; Holman et al., 2018). Este es un requisito básico, pero a menudo se complica por la naturaleza intrínsecamente física del procesamiento, la distribución y el comercio de la carne, los diversos puntos de venta, el transporte y la manipulación del consumidor.
En respuesta, se han generado diversas estrategias para aumentar la vida de anaquel mediante los empaquetados que contienen la carne, de esta manera, de acuerdo al objetivo del empaquetado tales como prevención de contaminación por microorganismos garantizando la seguridad y calidad de la carne, por ejemplo, la aplicación de nanopartículas de óxido de zinc en películas activas con capacidad antimicrobiana (Akbar & Anal, 2014) contra Salmonella typhimurium y Staphylococcus aureus, teniendo una alta efectividad, uso de material biodegradable, por ejemplo, el uso de películas con ácido esteárico con mayor potencial para empaques amigables con el ambiente (Karnnet et al., 2005), reducción de pérdida de peso, vida de anaquel y conservación de características como color aumentando el atractivo del producto con el uso, por ejemplo, de empaques activos (Djenane et al., 2016) con mejores características en los valores CIE a* con respecto al control, mismos que presentaron una vida útil disminuida con efectos en la posibilidad de compra debido a que el color se considera como un atributo de suma importancia ante la toma de decisiones del comprador final (Holman et al., 2018).
En este sentido se han generado soluciones por medio de empaques para almacenamiento a corto plazo además de buscar una presentación adecuada para el comprador minorista tales como empaques inteligentes, biodegradables o con nanomateriales (Ahvenainen & Hurme, 1997; Barbosa-Pereira et al., 2014; Chen & Brody, 2013).
Con respecto al uso de métodos de empaquetado en productos bufalinos Sekar et al. (2006) evaluaron el efecto del empaquetado con atmósfera modificada (80% O2 y 20% CO2) de productos de carne de búfalo almacenados a 4± 1°C durante 21 días sobre parámetros como diámetro de fibra, índice de fragmentación miofibrilar, pH, color y CRA observando una maduración más rápida en carne envasada al alto vacío con características como diámetro de fibra e índice de fragmentación miofibrilar disminuidos con respecto a la envasada en atmósfera modificada en donde se presentaba un mayor tiempo de vida de anaquel con características deseables como color y CRA describiéndose como más aceptable hasta los 14 días de almacenamiento.
CONCLUSIÓN
Las características fisicoquímicas en carne se encuentran influenciadas por factores intrínsecos y extrínsecos, a su vez, los factores externos pueden provenir de fase de crianza, movilización, aturdimiento, matanza e incluso en actividades postmortem realizadas por operadores en rastros y procesadoras, ello debido a las modificaciones enzimáticas en los cambios de músculo a carne, en este sentido es necesario el conocimiento de los factores o actividades que pueden repercutir de manera positiva en las cualidades presentes en la carne de búfalo de agua.
Respecto a estas metodologías las mayormente usadas son la maduración en donde se presentan resultados relacionados con mejoras en la terneza del producto debido a la acción de catalizadores teniendo impacto sobre la duración del proceso de rigor mortis, con respecto a la refrigeración su objetivo se señala como el incremento en vida de anaquel evitando así un riesgo a la inocuidad de los productos, así mismo, disminuye la probabilidad de cambios físicos en el producto por acción de microorganismos, sin embargo, también se tienen reportes con respecto a su impacto sobre el pH, color, mecanismos bioquímicos proteicos, capacidad de retención de agua y terneza.
Otra opción comúnmente usada es la estimulación eléctrica cuyo principio es la aceleración de mecanismos glucolíticos postmortem, sin embargo, cuando esta metodología no se aplica de manera adecuada se tienen repercusiones negativas y opuestas al objetivo de este proceso. Así mismo, el uso de ultrasonidos tiene efectos sobre propiedades funcionales y cualidades en los productos sometidos con una aceleración en las actividades enzimáticas propiciando mejora en características sensoriales, por último, el uso de empacados inteligentes, biodegradables, modificados, etc., también tiene como meta el mantenimiento de productos atractivos para el consumidor final, representando, además, un producto inocuo de acuerdo con tiempo de almacenamiento propuesto.
Bibiografía
Para mayores detalles sobre temas de búfalos de agua consulta la 3ra. Edición GRATIS en español del libro: Fabio Napolitano; Daniel Mota-Rojas, Isabel Guerrero-Legarreta, y Agustín Orihuela. The Latin American River Buffalo, Recent Findings. 3rd ed.; BM Editores: Mexico City, 2020; 1- 1545. https://www.lifescienceglobal.com/journals/journal-of-buffalo-science/97-abstract/jbs/4550-el-bufalo-de-agua-en-latinoamerica-hallazgos-recientes
Artículo publicado en Entorno Ganadero Junio- Julio 2022
