Carne

-EL TEJIDO MUSCULAR DE LOS ANIMALES DE
ABASTO CONSIDERADOS SANOS EN EL MOMENTO
DEL
SACRIFICIO
Y
SACRIFICADOS
EN
CONDICIONES HIGIÉNICAS SUFRE DESDE ESE
MOMENTO UNA SERIE DE TRANSFORMACIONES
PROGRESIVAS
E
IRREVERSIBLES
(FÍSICAS,
QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS) (HULTIN, 1985) QUE
LO CONVIERTEN EN UN PRODUCTO COMESTIBLE
LLAMADO CARNE
-PARTE DEL ANIMAL APTA PARA EL CONSUMO
-PRODUCTO HETEROGÉNEO RESULTANTE DE LA
EVOLUCIÓN POST-MORTEM DE LOS MÚSCULOS.
-LO QUE PROPORCIONA UNA CANAL EN FORMA DE
MAGRO, GRASA Y HUESO
TIPOS DE PROTEINAS SEGÚN
LOCALIZACIÓN
COMPOSICIÓN Y CONCENTRACIÓN
DE PROTEINAS ESQUELÉTICAS
TEJIDO CONECTIVO
Niveles de organización:
- Epimisio: envuelve al músculo
- Perimisio: rodea haces de fibras
- Endomisio: rodea las miofibrillas
FACTORES DE INTERÉS DE LAS
FIBRAS MUSCULARES EN LA
PRODUCCIÓN DE CARNE
OBJETIVO
PRODUCTIVO:
máxima
proporción de magro y la justa cantidad de
grasa
FACTORES DE INTERÉS:
- Número de fibras
- Diámetro de las fibras
- Tipo de fibra
FACTORES QUE AFECTAN AL
NÚMERO Y DIÁMETRO DE LAS
FIBRAS MUSCULARES
-
ESPECIE
EDAD
DOMESTICACIÓN
RAZA
FACTORES NUTRICIONALES
HORMONAS
RESUMEN
- El crecimiento del magro depende del número
de fibras formadas en el periodo prenatal y del
grado de hipertrofia postnatal.
- Una hipertrofia muscular excesiva
estaría
asociada a la sensibilidad al estrés y a una pobre
calidad de la carne.
Hay un número optimo de fibras que garantiza
un buen porcentaje de magro con una buena
calidad de la carne a un moderado grosor de la
fibra
COMPONENTES DEL TEJIDO
CONECTIVO
-FIBROSOS:
-Colágeno
-Epimisio: tipo I
-Perimisio. Tipo I y III
-Endomisio: tipo IV y V
MOLECULARES:
- Proteinas que en el caso del colageno se
estructuran en moléculas de tropocolágeno
que se compone de cadenas 3 polipeptidos
donde predominan la glicina, prolina y
hidroxiprolina
TEJIDO ADIPOSO
Tejido formado por células denominadas
adipocitos.
DISTRIBUCIÓN:
- Grasa subcutánea
- Grasa muscular:
- Intermuscular
- Intramuscular
Grasa de localización más heterogénea
(peri-renal, omental, mesentérica)
EVOLUCIÓN POSTMORTEM DEL
MUSCULO
Proceso por el que se destruye la estructura
miofibrilar por acción de enzimas propias del
músculo.
Las principales enzimas implicadas en este
proceso son:
- Cathepsinas: destruyen la troponina, algunos
enlaces del colágeno y mucopolisacaridos
- Calpainas: se activan por la concentración de
iones Ca y destruyen la tropomiosina y titina
FASES DE LA EVOLUCIÓN
POSTMORTEM DEL MÚSCULO
FASE
FASE
FASE
FASE
1
2
3
2
mortis
o fase de sacrificio
o apoptosis
0 pre-rigor
o fase de instalación del rigor
FASE 3 o fase de maduración
FASE 4 o putrefacción
CAMBIOS TRAS EL SACRIFICIO
El sacrificio de los animales pone en marcha en el
músculo un proceso complejo gracias al cual se
producen una serie de modificaciones estructurales,
sensoriales, bioquímicas, etc. que son las responsables
de la aparición y desarrollo de las cualidades de la
carne: color, textura, flavor, etc.
Los procesos de oxidación y proteólisis son los de mayor
importancia en el desarrollo de dichas características.
Para que el proceso de transformación del músculo en
carne tenga lugar en condiciones adecuadas es
necesario el almacenamiento a baja temperatura
FASE DE SACRIFICIO
-No llega Oxigeno al músculo y se instaura un
metabolismo anaerobio
-El ATP es generado por glucolisis del
glucógeno.
-El glucógeno se transforma en ácido láctico.
-El pH inicial del músculo (7.2) disminuye.
-Disminuye la Capacidad de Retención de
Agua.
-La canal es flácida
-Se inicia un oscurecimiento del color del
músculo
DURACIÓN DEL PROCESO DE
ACIDIFICACIÓN
MODELO DE ACIDIFICACIÓN DEL
M. LONGISSIMUS DORSI
MODELO ANORMAL DE
ACIDIFICACIÓN
-DFD: *Malas condiciones prefaena
*Agotamiento glucagón, pHf > 6.0
*Carne oscura, elevada CRA,
sensibles
a
microorganismos,
difícil
conservación bajo refrigeración.
PSE: *pH muy bajo en la 1ª hora
cuando la carne aún esta caliente.
*bajo rendimiento tecnológico
altas mermas en productos
APOPTOSIS
En el proceso de transformación del músculo en
carne, tradicionalmente se han considerado tres
etapas:
• -pre-rigor
• -rigor
• -ternización o maduración
En la actualidad se está considerando una fase
previa: MUERTE CELULAR PROGRAMADA o
APOPTOSIS.
En los segundos posteriores al sacrificio, los
animales presentan contracciones persistentes
de la musculatura a causa de excitaciones
nerviosas (ETAPA DE IRRITABILIDAD), lo que no
persiste mas allá de 20-30 minutos
APOPTOSIS
La apoptosis es un mecanismo de muerte fisiológica
celular programada (Taylor et al., 2008) que permite
eliminar las células dañadas o peligrosas para las demás
células. Es un fenómeno esencial para la vida de un
organismo, especialmente durante su desarrollo.
Cuando dejan de recibir oxigeno, las células deciden
morir o “suicidarse”, iniciando el proceso de apoptosis,
que comienza rápidamente y cuyo mantenimiento y
progreso depende de que las enzimas implicadas
permanezcan activas.
La apoptosis es un proceso rápido (de unos pocos
minutos a un par de horas), y a diferencia de la necrosis,
la membrana plasmática no es totalmente destruida
durante el proceso, evitando así la eliminación de los
contenidos celulares y el consiguiente daño causado a
las células vecinas.
APOPTOSIS
La apoptosis induce una serie de cambios estructurales y
bioquímicos.
En general, durante el fenómeno de estrés, se sintetizan
las proteínas de choque térmico (Heat Shock Protein: HSP),
que desempeñan un papel antiapoptótico por la formación
de un complejo con las caspasas para inhibirlas.
Este proceso tiene una regulación muy estricta, de manera
que solo se activa en la célula y momentos adecuados, y
comprende dos vías de iniciación:
En el primer camino, el estímulo es externo a la célula y
consiste en la activación de un receptor la muerte celular
que va ligado a la activación de las caspasas (Concannon
et al 2003).
En el segundo, el evento activador es la ruptura de la
membrana mitocondrial. Esto permite la liberación citocromo C
en el citoplasma. Citocromo C forma con otras proteinas un
complejo llamado apoptosoma, que activa las caspasas.
Según Ouali et al (2006) existirá una etapa suplementaria en
la evolución de la terneza, antes de la fase de rigor mortis, en
la que la apoptosa tendría un papel preponderante
Las primeras proteasas activas son las caspasas, que actuarían
escindiendo proteínas celulares in vivo. Sus sustratos en la
célula serían muchos (del orden de cientos de proteínas ), lo
que es comparable a lo que se ha informado de las calpaínas.
Las caspasas podrían degradar las proteinas clave de la
organización estructural de las miofibrillas (Nakanishi et al
2001, Chen et al 2003), conjuntamente con otras proteasas, y
por tanto jugar un papel importante en la aparición temprana
de la terneza, antes de las calpainas.
Ante un estímulo, extrínseco o intrínseco
(condiciones críticas para la supervivencia
celular tras el sacrificio y sangrado del animal)
entran en funcionamiento unas peptidasas
generadoras de apoptosis (cisteína peptidasas
con una estricta especificidad de escisión, que
genéricamente se denominan caspasas, de las
que se han identificado 14, algunas son
especificas de determinada especie animal: la
caspasa 11 se encuentra sólo en el ratón y la
rata; la caspasa 13 parece que se expresa sólo
en bovinos; la caspasa 12 puede estar presente
sólo en el ratón). En una fase inicial se activan
las caspasas iniciadoras (8, 9 y 10), que a su
vez movilizan a las caspasas efectoras (3, 6 y
7), responsables de la alteración celular.
En la apoptosis se pueden distinguir varias fases:
-las células en apoptosis se separan o aislan de las células
vecinas;
-importante condensación del núcleo y del citoplasma con la
consiguiente reducción significativa en el volumen celular;
-las mitocondrias sufren severas modificaciones: liberación al
citoplasma del citocromo C, reducción en el potencial de
membrana y el deterioro de su permeabilidad, con la
consiguiente apertura de poros especializados y difusión de
diversas proteínas proapoptóticas;
-la cromatina se escinde en fragmentos de aproximadamente
180 pares de bases;
-se
produce
un
cambio
de
localización
de
las
phosphatidylserinas, que salen al exterior de la célula, lo que
constituye una señal de reconocimiento de los cuerpos
apoptóticos por los fagocitos.
El modo de regulación de la apoptosis dependerá de la
naturaleza del estímulo inicial, señalándose tres vías
principales:
Vía 1: un estímulo externo activa receptores extracelulares
que ponen en marcha efectores activadores o inhibidores.
La unión de un activador forma un complejo intracelular
que activa a las caspasas (caspasas 8 y 10) a través de una
interacción DEDs. Para el control de este paso, las células
pueden sintetizar proteínas que contienen DEDs que
actuará como un inhibidor competitivo del complejo
activador vinculado a las caspasas. El exceso de tales
proteínas puede desviar las caspasas de su complejo
activador. La activación de las caspasas 8 o 10 también
puede ser inactivado por el IAP's (Inhibidores de la
apoptosis), que son proteínas inhibidoras ligadas o
vinculadas a los sitios activos y bloquean su acceso a las
proteínas sustratos. Si este no es el caso, las caspasas
pueden activar a las caspasas efectoras (caspasas 3 y 7)
responsables de la alteración celular.
Vía 2: corresponde a situaciones en las que la célula no tiene otra
solución que el suicidio (estímulo intrínseco).
Se produce un deterioro de la membrana de la mitocondria que al
perder su potencial de membrana hace que la membrana
externa se convierte en permeable y que conduzca a la
liberación del citocromo C (factor de proapoptóticos). Hay unas
proteínas que promueven este proceso y otras que lo impiden,
por lo que la concentración entre los dos antagonistas
apoptóticos determinará la velocidad de liberación del
citocromo C. Este citocromo forma un complejo llamado
apoptosoma, integrado, entre otros, de una proteína llamada
Apaf-1 (factor activador de la proteasa apoptótica - 1) y de la
caspasa 9. La caspasa 9 se activará dentro del apoptosoma y
puede activar las caspasas efectoras (caspasas 3 y 7). La
activación de la caspasa 9 puede ser bloqueada por los
inhibidores de la familia IAP (inhibidores de la apoptosis).
Via 3: suele acaecer en caso de estrés. Induce la síntesis de
proteínas llamadas de protección de choque térmico (HSP),
que preservan la función las proteínas celulares contra la
desnaturalización y la posible pérdida de la función. Tales
proteínas aparecen tan pronto como la célula está en
peligro. En el proceso de la apoptosis, las HSP pueden tener
diversas acciones antiapoptóticas, que se pueden resumir
en:
-Formación de un complejo con las caspasas iniciadoras o
efectoras, lo que obstaculiza su función.
-Protección de las proteínas sustratos de las caspasas
efectoras, lo que previene o retrasa su degradación por
estas enzimas.
-Intentar volver a establecer la estructura inicial de las
proteínas que hayan sufrido daños estructurales
A través de HSPs, el estrés puede generar acciones de
naturaleza antiapoptótica. Sin embargo, en el caso de
estrés intenso se puede inducir la muerte celular por la vía
mitocondrial.
In vivo, las membranas celulares tienen una polaridad bien
definida, dependiente de la distribución de los fosfolípidos.
La fosfatidilserina (electro negativa) se encuentra en el
interior de la membrana plasmática celular, mientras que la
fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina (electro positivas) se
encuentran en el exterior.
Cuando comienza el proceso de apoptosis, se produce una
inversión en la distribución de los fosfolípidos. Este cambio
aísla la célula apoptótica de las señales de las células
vecinas y de su estado de suicidio. Sin embargo, la
membrana de las células apoptóticas sigue siendo
impermeable para evitar la difusión de los componentes
intracelulares en el medio extracelular. La transferencia al
exterior de la fosfatidilserina es también un signo de
reconocimiento por los macrófagos que in vivo participan en
la degradación de las células que mueren. La translocación
de los fosfolípidos está garantizada por diferentes tipos de
translocasas. La muerte celular no se coordina, de manera
que cada una de ellas inicia el proceso en momentos
diferentes.
Dentro de las células, los componentes ácidos se
sustituirán por otros de carácter más bien
básico. Podemos, por tanto, esperar una
neutralización parcial de los protones generados
por la glicólisis y, en consecuencia, una
desaceleración del proceso de acidificación. En
las primeras 8-10 horas post mortem en bovinos
y 1-6 horas en ovinos se observa una o dos
mesetas en el descenso del pH. Los músculos
con dos mesetas suelen presentar mayor dureza
que los que sólo presentan una meseta. El
significado exacto de esta estabilidad transitoria
del pH no es bien conocido.
PRE-RIGOR (0-12 horas)
Tras la muerte, las células pretenden mantener la homeostasis
pero cuando se agota la phosphocreatina, la energía
necesaria se obtiene principalmente a través de la
degradación de glucógeno por la glicólisis.
El tipo del proceso depende del tipo de músculo, pero persiste
siempre y cuando las enzimas no son inhibidas por pH
ácido. Por tanto, la discontinuidad en la caída del pH
observado no se puede explicar por una reducción
transitoria en la actividad de la phosphocreatina quinasa y
otras enzimas de la vía glicolítica sino más bien por una
modificación de la capacidad amortiguadora y / o
distribución de la carga dentro de las células musculares. La
sustitución de los componentes ácidos (fosfatidilserina) por
los básicos (fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina) en el
compartimento
intracelular,
acompañado
por
una
redistribución de los iones, podría explicar la existencia de
una estabilidad transitoria del pH.
La salida de la fosfatidilserina al espacio extracelular altera
rápidamente las sinapsis y la conducción eléctrica.
Esto puede explicar porqué la estimulación eléctrica de baja
tensión de las canales es eficaz sólo si se aplica en los
primeros minutos tras el aturdimiento y sangrado del
animal.
La tasa de descenso del pH difiere significativamente cuando
la estimulación de baja tensión (100 V, 2 min) se aplica 15
minutos postmortem en comparación con el efecto de la
estimulación aplicada a 2 min postmortem. Después de 2
minutos, la cinética de la caída del pH es totalmente
comparable a la obtenida con estimulación con alta
tensión (750 V, 2 minutos) aplicada 30 minutos
postmortem.
RIGOR MORTIS
Las reservas de ATP no son suficientes para
liberar las cabezas de miosina de las cadenas
de actina, por lo que el músculo pierde
elasticidad y se instaura el rigor mortis. Este se
desarrolla hasta 9 horas después del sacrificio y
se completa en 12-24 horas. Puede ser
acelerado mediante la estimulación eléctrica.
La dureza ligada al rigor mortis va
desapareciendo paulatinamente a consecuencia
de los procesos de maduración.
RIGOR MORTIS (12-72 horas)
-Cesa el aporte de oxígeno, la fosforilación
oxidativa y con ello el aporte de ATP aerobio.
Se modifica la ruta metabólica y se establece
la vía glicolítica anaerobia, ineficaz o
insuficiente, y el glucógeno se transforma en
ácido láctico, a la vez que se liberan
protones. Se acumula piruvato
-Desciende pH. La formación de ácido láctico
contribuye a la acidificación progresiva de la
célula, permitiendo que diversas enzimas
actúen hasta que se alcanza un pH de 4.5-5.
-La velocidad de caída del pH depende, entre
otros factores de la especie, temperatura y
tipo del músculo, nivel de reservas, etc. La
inyección de determinadas sales retrasa
(sulfato de magnesio) o acelera (calcio) el
proceso. También la estimulación eléctrica
modifica la curva de descenso (mayor caída
del pH).
RIGOR MORTIS
-Capacidad de Retención de Agua mínima
-La canal está rígida y los músculos duros
dado que al agotarse el ATP, el complejo
actomiosina es irreversible lo que hace que
el músculo esté duro e inextensible
-Hay un aclaramiento del color del músculo
TIEMPO NECESARIO PARA LLEGAR
AL RIGOR MORTIS
El momento de aparición del rigor mortis depende de
la especie, tipo de fibra muscular y manejo premortem (estrés). En cerdos se instaura hacia 6-8
horas post-mortem y en bovinos 10-12 horas; En
las fibras blancas el descenso del H es más rápido
que en las rojas. Un estrés intenso previo al
sacrificio puede motivar un escaso descenso del pH.
El descenso del pH, aumento de la presión osmótica y
liberación de Ca+ activan determinadas enzimas
(calpainas
y
catepsinas)
que
destruyen
parcialmente las miofibrillas: músculo blando e
inextensible.
Se produce una modificación de los espacios intra y
extracelulares con trasvase de agua intracelular
(capacidad de retención de agua), así como
cambios en la luminosidad y color del músculo,
cambios en el flavor y jugosidad.
MADURACIÓN
La alteración de la estructura celular provoca,
entre otros hechos, la liberación de
determinadas enzimas. Este proceso, que
debe acontecer a baja temperatura, es el
que permite que se desarrollen las
cualidades o características apetecidas de la
carne.
MADURACIÓN
La maduración es la resultante de la acción de las proteasas
musculares, cuyos efectos más marcados tienen lugar en las
primeras 48 horas tras el sacrificio.
Los sistemas proteolíticos degradan las proteinas
miofibrilares y del citoesqueleto. Rompen los enlaces o
uniones inter e intra miofibrilares, las uniones
miofibrilla/sarcolema y las uniones de las células a la lamina
basal. Esta proteolisis relaja progresivamente el músculo y
se establece un valor de terneza máxima de la carne.
Sin embargo, el colágeno no se afecta significativamente
por este proceso, por lo que el tenor en colágeno determina
un nivel basal de dureza que limita la terneza máxima de la
carne cruda o poco cocinada. En el caso de carnes
cocinadas durante mucho tiempo o a temperaturas
elevadas, el papel del colágeno en la dureza de la carne es
irrelavante ya que se solubiliza. En este caso la dureza de la
carne dependerá de las propiedades de las miofibrillas.
MADURACIÓN
-Aumento del pH por la degradación de las
proteinas
-Aumenta la Capacidad de Retención de Agua
-La canal es flexible y el músculo tierno. El proceso
de proteolisis de las proteinas miofibrilares es un
fenómeno clave en el establecimiento de la
terneza. Es variable de un músculo a otro y de un
animal a otro. Esta proteolisis puede ser modulada
por la oxidación de las proteinas, ya que las
proteinas oxidadas forman agregados menos
sensibles a las proteasas (Morzel et al 2006).
-El color del músculo es rojo brillante
VELOCIDAD DE MADURACIÓN
SEGÚN LA ESPECIE
Los sistemas proteolíticos mas estudiados
son :
MIOFIBRILARES
-cathepsinas,
-calpainas y el
-proteasoma 20S.
DEL TEJIDO CONECTIVO
-metaloproteinasas
-cathepsinas (sistema descubierto en
los años 1950 por De Duve,
Pressman, Gianetto, Wattiaux y
Appelmans, 1955).
-calpainas
(peptidasas
calciodependientes puestas al descubierto
en cerebros de ratas por Guroff,
1964). Las calpainas son inhibidas
por la calpastatina, proteína muy
polimórfica.
-proteasoma 20S (descubiertos por
Wilk y Orlowski, 1980)
Las cathepsinas tienen sus propios inhibidores:
cystatinas, de las que se reconocen cuatro grupos o
familias:
-Familia 1: también llamadas stefinas, son de bajo peso
molecular, contienen una copia de la estructura básica
del inhibidor y no poseen puentes disulfuro
intramoleculares. Las mejor caracterizadas son la
stefina A y stefina B. En general se encuentran
intracelularmente.
-Familiar 2: también designadas como cystatinas, son de
bajo peso molecular, contienen un copia de la
estructura básica inhibitoria y al menos un puente
disulfuro
intramolecular.
Su
localización
es
predominantemente
extracelular.
Las
mas
representativas de la familia son la cystatina C y la
cystatina del pollo.
-Familia 3: denominadas kininogenas, son
de
alto
peso
molecular,
poseen
generalmente tres copias de la estructura
básica y varios puentes disulfuro. La
familia se compone de tres kininogenas.
En general, se encuentran en los fluidos
corporales.
-Familia 4: son los inhibidores de la
proteína glicosilada. Contiene dos copias
de la base inhibitoria y varios puentes
disulfuro intramoleculares.