BIOQUÍMICA DEL MÚSCULO
Cambios post mortem.
Procesos bioquímicos que ocurren durante la maduración de la carne. Influencia sobre la calidad final de producto.
Dra. Adriana Pazos
Instituto Tecnología de Alimentos (ITA) INTA
Curso Anual IPCVA –11 de Noviembre de 2009
Envases en la Industria de la Carne Vacuna: Fundamentos y Aplicaciones
Tejidos de la canal
a€ muscular a€ mayoritario a€ adiposo a€
óseo (13 – 18% p/p)
Músculo
capacidad para contraerse, en
respuesta a un estímulo nervioso. tejido muscular:
a€ liso a€ cardíaco a€ esquelético
Músculo esquelético
• Fibras largas multinucleadas •
Inervado a partir del SNC •
Unido a huesos por tendones • Contracciones a€
huesos y cartílagos • Mayoría de la masa
corporal de los vertebrados
Estructura del músculo esquelético
Epimisio Perimisio Endomisio Fibra muscular Tendón
Miofibrilla
MÚSCULO
HAZ de FIBRAS FIBRA MUSCULAR (célula)
MIOFIBRILLA MIOFILAMENTO
Fibra muscular
Ultraa€estructura de la miofibrilla
Composición química del músculo
•AGUA 68a€75%
•PROTEÍNAS
•LÍPIDOS •H de C 4a€12% 1%
18a€25%
•MINERALES 1%
Age class
Myoglobin content
Veal Calf Young beef Old beef
2 mg/g 4 mg/g 8 mg/g 18 mg/g
Species
Color
Myoglobin content
Pork Lamb Beef
Pink Light red Cherry red
2 mg/g 6 mg/g 8 mg/g
Proteínas del tejido conectivo
•Extracelulares – tendones, ligamentos
•Sintetizadas por Fibroblastos Colágeno Elastina Otras
•Conexión músculo a€ hueso
Colágeno
Proteína animal más abundante
en los huesos, piel (30%Gly; 25%OHa€Prol e OHa€Lis)
Colágeno
•3 cadenas polipeptídicas alfa •unidad: tropocolágeno
Cada cadena repite triplete Glya€Xa€Y
“X”: Pro (OHa€Pro) “Y”: OHa€Pro ó OHa€Lis
aa≠Trp, Cys
Elastina
•Elasticidad–deformación – tensión:
ligamentos, músculos, pared de vasos
•Gly , Ala , Val
•Insoluble, proteína fibrosa, mucha Gly
Proteínas miofibrilares
•Miofibrillas •Sarcómero (2µ) •Filamentos de Miosina
•Filamentos de Actina
Actinina, proteínas C, M, F, I, miomesina,
desmina, Z, titina…
Filamentos de Miosina
Miosina: (160nm x 2nm) (PM: 480000)
Filamentos de Actina
• Actina • Troponina • Tropomiosina
Actininas y proteínas menores
Proteínas menores:
M, banda M, sobre miosina C F asocida a miosina
I banda A
Proteínas del Citoesqueleto:
Conectina, Desmina, Z
Otras: Vimentina, Sinemina, Paranemina
Estructura del sarcómero
El sarcómero es la unidad funcional del músculo
Estructura del sarcómero
Los filamentos delgados se deslizan hacia el centro de la banda A tirando de
las lineas Z a las que se anclan.
Todos los sarcómeros
de una fibra se acortan al mismo tiempo
Contracción de fibras musculares
Contracción
Luego del sacrificio del animal,
la carne sufre varios procesos bioquímicos,
que afectan distintas
características de la misma
Fuentes de EnergíaTP
Creatina Fosfato Glucosa
Cambios post mortem
Procesos post mortem
Rigor mortis
• Cesa el aporte de oxígeno •
Cesa la fosforilación oxidativa y con ello
el aporte de ATP aerobio • Se activa la
glucolisis y se acumula piruvato •
Desciende pH, inactiva E. metabólicas.
•Se agota ATP, actomiosina (irreversible)
Rigor mortis
Rigor mortis
Glucolisis Postmortem
Continúa hasta que las enzimas son
inactivadas a pH 5.4a€5.5; pI proteínas. La velocidad de caída varía
con la
especie y con el tipo de músculo. La
velocidad de glucolisis postmortem aumenta al
aumentar la temperatura externa por encima de la ambiental.
Rigor mortis
Glucolisis postmortem diferentes músculos
diferente velocidad glucolisis
diferente velocidad caída de T° Velocidad glucolisis
mayor en músculos que se enfrían lentamente
La aparición del RM va acompañada
por una disminución de la CRA
Rigor mortis
El tiempo depende de la T(°C)
pasado el RM, comienza la maduración:
resolución del RM
Rigor mortis
Aumenta la dureza de la carne
El tiempo en que se produce varia
Baja del pH post mortem
DFD: *Malas condiciones prefaena
*Agotamiento glucóg., pHf>6.0 *Carne oscura, elevada
CRA,
sensibles a microorganismos, difícil
conservación bajo refrigeración.
PSE:
*pH muy bajo en la
1erah
cuando la carne aún esta caliente. *bajo rendimiento tecnológ.
altas mermas en productos
Procesos post mortem
Pre Rigor: (0a€12h pm)
contracción de los músculos
salida parcial del agua cambio de color
aspecto seco
Procesos post mortem
Pre Rigor: (0a€12h pm) Rigor – Mortis: (12a€72h pm)
músculo rígido pérdida de agua oscurecimiento mayor acidez
poco digerible baja calidad y valor nutritivo
Procesos post mortem
Pre Rigor: (0a€12h pm) Rigor – Mortis: (12a€72h pm)
Maduración (72a€*h pm)
Procesos post mortem
•Sacrificio del animal • Metabolismo O2 a O2 •
Glucógeno a Ácido láctico • Baja pH 7 a 5,6
• Baja Creatina Fosfato y ATP •
Falta ATP para relajación, Actomiosina • Rigor Mortis
• Proteólisis
Maduración de la carne
Combinación de transformaciones
que se originan en el músculo de un
animal de abasto, posterior al
sacrificio y faenado, proporcionándole a la carne propiedades de color,
color terneza, desarrollo del aroma y terneza
cambios de textura
Maduración
'CARNE FRESCA“ (carne madurada o bien envejecida)
terneza, nutrición, digestibilidad sabor, aroma y
textura
(ventajas nutricionales)
PROCESOS BIOQUÍMICOS QUE OCURREN
DURANTE LA MADURACIÓN DE LA CARNE
TERNEZA
Proceso de contracción
Mg 2+ Miosina + ATP €€€€€€€€€€€
Actina + Ca 2+ €€€€€€€€€€a€
Miosina–ADP + Pi ActinaM
Miosina–ADP + ActinaM €€€€€ Mg 2+ Actomiosina + ATP €€€€€€€€a€
Actomiosina + ADP Actina + Pi + Miosina–ADP
Primeras 24h pm
• dureza aumenta 71% • acortamiento sarcómero 25%
Entre las 24 y 72h pm
•terneza aumenta •largo sarcómero no cambia la proteólisis
pm es relevante en la
determinación de la terneza
Maduración Terneza Inicial Terneza Final
Largo sarcómero Grado de Proteólisis Tejido Conectivo
Grasa Intramuscular
Diferencias entre terneza final e inicial
“tiempo de almacenamiento”
Maduración
(tiernización pm)
• Degradación proteínas miofibrilares •
Acción sistemas enzimáticos • Desnat. tejido conect. intram. La magnitud de la proteólisis pm
es el mayor responsable de la variación de la
terneza de la carne
Sistemas enzimáticosProteínas miofibrilares • Catepsinas lisosomales
• Ubiquitina proteosomal • Enzimas activadas por Ca
(calpaínas/ calpastatina)
Proteínas del tejido conectivo • Metaloa€proteinasas de M.E.
Familia de la calpaínas
Enzimas activadas por calcio
(cysa€proteasas
Proteínas endógenas del
músculo: Isoformas ubicuas: µa€Calp. y ma€Calp. y otras específicas de tejido
(p94 ó Calp III en músculo esquelét.) Calp I, Calp
II, Calpastatina
Asociaciones entre terneza y nivel de expresión del gen de p94
(escasa información sobre el rol de p94 en la
proteólisis pm)
Degradación de proteínas miofibrilares
Comienza 12 h pm ([Ca2+] intracel.)
La terneza aumenta 24 y 29% a los 10 y días pm respectivamente *aumento
rápido primeros 10 días
* aumento gradual, hasta 56% del original a los 35 días p.m.
Degradación de proteínas miofibrilares
3a€4 días pm => degradación de proteínas •
Intramiofibrilares • Intermiofibrilares • Costámeras (miofibrillasa€sarcolema)
Degradación de proteínas miofibrilares
A nivel de disco Z •
sin cambios antes de 16 días pm
(degradación en banda I, cerca de disco Z)
Degradación de proteínas miofibrilares
A nivel de costámeras • vinculina degradada por calp. (24h pm)
• desmina y troponina T (24 a€
72h pm) • distrofina (24h pm), desaparece 6d. pm • titina y nebulina (72h pm)
La proteólisis de titina y nebulina explica
aumento de fragilidad de la banda I
Desnaturalización tejido conectivo
• 28d. pm (4°C) degrada proteoglicano asociado a
colágeno (βa€glucoronidasa), siendo
susceptible a (MMPs) •[Ca2+]=0,1mM provoca
destrucción de perimisio y endomisio MMPs: colagenasas
(MMPa€1 y MMPa€13), gelatinasa (MMPa€2 ó MMPa€9)
factores de activación / inhibición
Micrografía electrónica
1 h pm
miofibrillas intactas bien conservadas
2 días pm
membranas celulares dañadas
7 días pm
gran cantidad de membranas celulares dañadas
Maduración
Proceso por el cual el músculo se
va ablandando y se mejora la retención
de agua. 15 días a 0sC a€ 2 días a 20sC
La maduración no es el
proceso contrario al que origina la rigidez.
Maduración
Colágeno no sufre
modificaciones importantes. Ablandamiento debido a
calpaínas I y II, se hacen mas
proteolíticas a medida que baja el pH
ya que su inhibidor (calpastatina) no
actúa, al final se autolisan. Catepsinas B,D,H
y L (lisosomales) L importante (actomiosina
y troponinas)
COLOR
Color: oxidación de Mb. Color
Bonds
Fe++ Ferrous (covalent)
Compound
:H2O :O2 :NO :CO
Color
Purple Red Cured pink Red Red Brown Green Green
Name
Reduced myoglobin Oxymyoglobin Nitric oxide myoglobin Carboxymyoglobin
Cyanmetmyoglobin Metmyoglobin Sulfmyoglobin Choleglobin
Fe+++ Ferric (ionic)
a€CN a€OH a€SH a€H2O2
SABOR
Maduración
Textura: Incremento CRA (exud. jugo) Textura
Color: oxid. Mb. Color Aroma: hipoxantina, en el tpo. off Aroma
flavor); enranciamiento de grasas
Cambios químicos
ADP resultante desamina y da IMP,
se desfosforila y da Inosina. La Ribosa
se separa de ésta y se
forma la Hipoxantina. Liberación de amoníaco.
ATP ADP IMP
Inosina Hipoxantina
Pi Pi + NH3 Pi Ribosa
Monitoreo de la maduración
• Actividad enzimática Calp./Calpast. • Microscopía miofibrillas
• Resistencia al corte (WB)
• Electroforesis proteínas miofibrilares •
Aminoácidos libres, Ác. Glutámico • Perfil lipídicoa€
Compuestos volátiles • Color
Acortamiento por frio
Velocidad caída de pH según T°C
Efecto especie en la caída del pH
Estimulación eléctrica
Aplicación de corriente eléctrica, favorece
el sangrado, acelerar R.M.,
evitándose contracción por frío. Alto voltaje (300a€700
V), antes de 30´pm (actúa directamente sobre los músculos)
Bajo voltaje (80a€100 V) sangrado
(estimula el sistema nervioso)
Estimulación eléctrica
Descarga eléctrica contracción muscular, consumo
ATP y glucógeno, se acelera la
glucólisis anaerobia, baja
pH, se acelera el RM.
Permite enfriamiento rápido (2h pm)
pH baja a 6a€6,3 en la 1era hora. Pérdida de jugo, color más
pálido,
carne más tierna, menor contracción en
el rigor.
Estimulación eléctrica
• Prevención del colda€shortening (acelerada glucolisis; RM a altas T)
• Actividad proteolítica acelerada
(Ca++)
• Ruptura de estructura fibrilar por
contracciones extremas y liberación de
catepsinas.
Tenderstretching
•Músculos del cuarto trasero más estirados
Tendercut
•Peso de la canal, estiramiento muscular
Aumento de la terneza pm
Métodos mecánicos (picado) Marinación
(vinagre, vino, sales, fosfatos) Enzimas CaCl2
Altas presiones Combinaciones
ITA (Instituto Tecnología de Alimentos) a€ INTA
Instituto Tecnología Tecnologí de Alimentos
ITA (Instituto Tecnología de Alimentos) a€ INTA
“Oxidative stability of argentine beef during 19d
of storage: supraa€nutritional supplementation
with VitE on grain and pasture production”
Pensel et al. ICoMSTa€2000
Dietas diferentes: pastura vs. suplemento VitE αa€toco., βa€carot., TBA, color (0, 30, 60, 90d vacío)
Pastura + suplemento: retarda oxidación lípidos
ITA (Instituto Tecnología de Alimentos) a€ INTA
“Argentine beef: lipid and protein oxidation
and its relationship with natural antioxidants
during refrigerated retail display”
Insani et al. ICoMSTa€2000
Dietas diferentes: pastura vs. feed lot αa€toco, βa€carot, TBA, potein
oxidation,(1, 3, 5, 7, 9d bandeja) Pasturaa€
estabilidad oxidación lipidica/proteica
ITA (Instituto Tecnología de Alimentos) a€ INTA
“Antioxidants enzymes activity in Psoas major
beef muscle from different production system”
Descalzo et al. ICoMSTa€2000
Dietas diferentes: pastura vs. feed lot
SOD, CAT, GPx, (1, 3, 5, 7, 9d bandeja)
Feed lota€ Alta CAT, GPxa€ no reduce oxidación GPx
sensible a las condiciones de oxidación
ITA (Instituto Tecnología de Alimentos) a€ INTA
“Effect of VitEa€supplemented feed regimen on
beef odour assessed by a coducted polymer
sensors based electronic nose”
Grigioni et al. ICoMSTa€2000
Dietas diferentes: pastura vs. Suplemento VitE
Olor por Nariz Electronica (carne fresca)
La dieta es diferenciada
ITA (Instituto Tecnología de Alimentos) a€ INTA
“Shelf life evaluation of refrigerated vacuum packaged beef kept for extended storage”
Rodriguez et al. ICoMSTa€2000
pH, off odors, color, TBArs, (0, 30, 60, 90d vacío)
Todos los parametros aceptables hasta 90 d.
ITA (Instituto Tecnología de Alimentos) a€ INTA
“Color stability and tenderness relationship in
ten retail beef cuts”
Picallo et al. ICoMSTa€2000
Color objetivo, WBS (carne fresca )
Correlación entre ambos parametros
ITA (Instituto Tecnología de Alimentos) a€ INTA
“A review of natural antioxidants and their
effects on oxidative status, odor and quality of
fresh beef produced in Argentina”
Descalzo et al. MScia€2008
Las muestras de pastos poseen niveles más altos de αa€toco.,
βa€carot., ácido ascórbico y glutatión que las muestras de
corrales. Estos compuestos retrasan la oxidación de lípidos y proteínas en la carne fresca y almacenada, y preservan el
color y el olor de la carne.
ITA (Instituto Tecnología de Alimentos) a€ INTA
“Oxidative stability and its relationship with natural antioxidants during refrigerated retail
display of beef produced in Argentina”
Insani et al. MScia€2008
pH, off odors, color, TBArs, (1, 3, 5, 7, 9d bandeja)
SOD, CAT estables durante el almacenamiento GPx
disminuyó Nivel inicial superior y acción sinérgica de αa€toco. y βa€carot. mejoran la estabilidad oxidativa y el color de la carne.
Darío Pighín Adriana Descalzo Teresa García Martín Irurueta Gabriela Grigioni
Fernando Carduza Leandro Langman Marina Insani Luciana Rossetti Sergio Vaudagna
Dra. Adriana Pazosa€ INTA
