REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH ¡Error! Marcador no definido. 2.- EL pH¡Error! Marcador no definido. Para su estudio y el de los siguientes parámetros seguiremos el esquema de SIERRA (1977) a partir de generalidades y causas, factores de variación y sistemas de medida. 2.1.- GENERALIDADES El pH del tejido muscular del animal vivo es prácticamente neutro (7). La muerte produce concentración de ácido láctico a partir del glucógeno muscular en función de la glucolisis 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 postmortem 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. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH 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. 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 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 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH ¡Error! Marcador no definido. 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). 2.2.- FACTORES DE VARIACIÓN 2.2.1.- Intrínsecos 2.2.1.1.- 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 elevados 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 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH 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. SEVERINI et al. (1991) clasifican los músculos del cerdo en función del tipo de fibra y pH a las 2 horas. 2.2.1.2.- 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). 2.2.1.3.- 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. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH ¡Error! Marcador no definido. 2.2.1.4.- 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. 2.2.1.5.- 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?C, 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). 2.2.1.6.- Individuo La variabilidad del pH entre los distintos animales, que aparentemente presentan características similares, es muy elevada, como demostraron KHAN y BALLANTYNE (1973). REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH 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). 2.2.2.- Extrínsecos 2.2.2.1.- 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). 2.2.2.2.- 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; REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH ¡Error! Marcador no definido. BEERMANN et al., 1985). Sin embargo, THORNTON et al. (1987) en el caso del uso de clenbuterol 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. 2.2.2.3.- 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). 2.2.2.4.- 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). 2.2.2.5.- 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 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH 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 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). 2.2.2.6.- 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?C. 2.2.2.7.- Modo de sacrificio REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH ¡Error! Marcador no definido. 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. 2.2.2.8.- 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?C 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?C, por encima de 6?C se incrementa progresivamente al aumentar la temperatura y por debajo de 2?C 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 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?C ha sido observado tanto en ovino (BOUTON et al., 1973a) como en bovino (CASSENS y NEWBOLD, 1967). En REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH 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?C 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). 2.2.2.9.- ATP y actividad enzimática Puesto que el glucógeno no es el factor limitante de la glicolisis, ya que no llega a desaparecer en ningún caso, la paralización de la glicolisis 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 glucolisis. 2.2.2.10.- 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. 2.2.2.11.- 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 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: pH ¡Error! Marcador no definido. agua. 2.2.2.12.- 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?C), 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. 2.3.- MÉTODOS DE MEDIDA Para la realización de la medición del pH se utilizan dos métodos: 1) Muestra homogeneizada y su medición 2) Medida directa usando un electrodo Respecto al primer 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 homogenado. Sobre homogeneizados 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 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: 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 (homogenado, 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.