Portada Porcicultura Artículos Envase nano-activo para incrementar vida útil de carne de cerdo envasada a...

Envase nano-activo para incrementar vida útil de carne de cerdo envasada a vacío

0

Desarrollo de un envase nano-activo con aceite de romero para incrementar la vida útil de carne de cerdo envasada a vacío

Herrera Serna Tania
tania.herserna@gmail.com

Mendoza Elvira Susana
seme@unam.mx

Zambrano Zaragoza María L.
luz.zambrano@unam.mx

El presente trabajo de investigación se realizo en los laboratorios de investigación y unidad de posgrado de la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán de la Universidad Nacional Autónoma de México. La asesora a cargo de la investigación fue la Dra. María de la Luz Zambrano Zaragoza para el área del desarrollo del nanoenvase y las pruebas realizadas. La Dra. Susana Elisa Mendoza Elvira brindó apoyo para el desarrollo de los análisis microbiológicos. El laboratorio de la Dra. Luz Zambrano se ha caracterizado por desarrollar proyectos en el área de tecnologías emergentes para la conservación de productos perecederos, desarrollando envases con atmósferas modificadas, recubrimientos antioxidantes y antimicrobianos, tratamientos con UVC, etc.

RESUMEN

El objetivo de este trabajo fue desarrollar un envase activo antimicrobiano con aceite de romero para disminuir el crecimiento de la bacteria Escherichia coli y a su vez a mantener las propiedades del producto fresco por más tiempo, en este proyecto se trabajó con lomo de cerdo. Para determinar la efectividad del envase se midió concentración de oxígeno y producción de dióxido de carbono en el espacio de cabeza del envase, líquido drenado, pérdida de peso, color, dureza, firmeza, capacidad de retención de agua, pH, acidez y pruebas microbiológicas (coliformes totales) del lomo de cerdo. Se demostró que el recubrimiento con aceite de romero contribuye a disminuir el crecimiento microbiano de E. coli en el lomo de cerdo envasado a vacío y a mantener por más tiempo las características fisicoquímicas y texturales del producto, en comparación con las muestras control y aquellas sin vacío.

INTRODUCCIÓN

En las últimas décadas la comercialización de carne de cerdo ha ido en aumento, siendo actualmente la carne roja la de mayor consumo mundial, debido a que resulta una fuente de proteínas y nutrientes de precio accesible para la población. México se ha posicionado como uno de los primeros diez productores de carne de cerdo a nivel mundial (FIRA, 2017). Los cortes de carne de cerdo fresca para su conservación son envasados al vacío como una forma de evitar la contaminación microbiana por medios externos y como una alternativa para llevar al consumidor productos de calidad inocuos (Zhou et al., 2010; Kerry et al., 2006). Buscando continuamente alternativas para mantener las características sensoriales de la carne, así como evitar contaminación microbiológica que se da por manipulación y/o mal manejo del producto que disminuyen considerablemente la vida útil, el envasado activo representa una alternativa para incorporar sustancias activas con propiedades antioxidantes y/o antimicrobianas como el aceite de romero (Han & Chin, 2015).

Los nano envases han tomado importancia, ya que los sistemas de talla nanométrica contribuyen a disminuir la cantidad de aceites esenciales necesarios para producir un efecto benéfico, debido a que tienen un mayor área superficial y al contar con un polímero pared como la poli-ε-caprolactona, que incrementa su efectividad durante el tiempo de almacenamiento, lográndose tener una liberación controlada del aceite esencial evitando la pérdida de componentes volátiles al estar contenido en una matriz polimérica de talla nanométrica. De esta forma un envase activo contribuirá a mantener la calidad de lomo de cerdo fresco envasado a vacío, almacenado en refrigeración logrando con ello incrementar el tiempo para su comercialización y facilitando su distribución a cortas y largas distancias.

METODOLOGÍA

El lomo de cerdo utilizado en este trabajo fue obtenido en un rastro local de Cuautitlán, Estado de México, 3 h después de la recepción de las canales, en estado de post rigor, ya deshuesada, la temperatura se mantuvo a 4°C hasta el envasado. Para la experimentación se acondicionó una cámara de refrigeración a 0 ± 1°C. El material del envase polimérico fue donado por la empresa Sealed Air de México Operations S. de R. L. de C. V., fabricado por Cryovac® México, el material denominado por la empresa T6040B, con un espesor de 40 mils y de dimensiones 12 x 15 cm

Las nanopartículas empleadas como base de recubrimiento fueron preparadas por el método de emulsificación-evaporación, empleando como polímero matriz poli-ε- caprolactona y aceite esencial de romero; se adicionó como sistema de relleno del recubrimiento montmorillonita y como plastificante glicerol. La dispersión fue aplicada como recubrimiento en la superficie del envase por aspersión controlado el área de aplicación.

Preparación del inoculo (reto microbiano): Se preparó el inoculo y se determinó la concentración del inóculo por medio de Nefelometría. Además, se obtuvo la curva de crecimiento de E. coli, de acuerdo con la metodología propuesta por Mendoza et al., (1993). Se inoculó un trozo de lomo de cerdo (≈ 100 g) con una solución estandarizada de E. coli, se distribuyó en la superficie de la carne y se colocó en la incubadora (37°C). Se extrajo un trozo de carne durante cada hora por 5 h. Cada trozo se maceró, se realizaron diluciones decimales y se colocaron en placas de agar BHI. Al transcurrir las 5 horas se colocaron las cajas Petri en la incubadora a 37°C durante 24 h. finalmente se realizó un conteo de las colonias formadas.

Estudio de vida útil: Se realizó un diseño factorial fraccionado con tres factores (recubrimiento, vacío, inoculación), teniendo dos niveles de variación en cada uno (con y sin recubrimiento, con y sin vacío, con y sin inoculación de E. coli). Se llevó a cabo un análisis de varianza de dos vías (α ≤ 0.05), empleando el programa de computadora MINITAB® 17. De acuerdo con el diseño experimental propuesto se envasaron 100 g de carne por envase (12 x 15 cm) para las muestras envasadas a vacío (260 mbar) se empleó una campana Multivac®, las muestras se almacenaron a 0°C durante 4 semanas. En la Tabla 1, se muestran los códigos empleados para referirse a los tratamientos empleados.

Pruebas fisicoquímicas: Cada tercer día se realizaron muestreos por triplicado, se determinó la concentración de O2 y CO2 en el espacio libre de cabeza del envase utilizando un analizador de gases QUANTEK® Modelo 905D. Posteriormente se abrieron los envases y se determinó el peso perdido y el líquido drenado (Figura 1a y b).

El cambio de color de la carne de cerdo se determinó con un Colorímetro Minolta modelo CM-600d L*, a*, b*. ángulo de tono Hue) y cromaticiadad. El pH, se midió empleando un potenciómetro digital marca Hanna Instruments modelo HI213 de acuerdo a la metodología descrita por Braña-Varela et al., 2011.

Capacidad de Retención de Agua (C.R.A.):

Se determinó por el método de compresión de acuerdo con la metodología propuesta por Honikel (1998). Empleando para ello papel filtro a peso constante y para realizar una compresión constante de la muestra un Texturómetro CT3 de Brookfield. Se registró el incremento de peso y con la relación «\%» C.R.A.=m1 H1-(m2-m3)/(m1 H1 )*100 para obtener la C.R.A; donde: m1 = masa de la muestra [g], m2 = masa del papel filtro húmedo [g], m3 = masa del papel filtro seco [g], H = contenido en humedad de la muestra [g de H2O/g de muestra).

Análisis de perfil de textura: Se determinó empleando dos ciclos de compresión con un cilindro de acrílico, la deformación fue constante. Se registró la fuerza en la primera y segunda compresión.

Esfuerzo de corte: Se determinó empleando una sonda Warner-Brätzler de acuerdo con la metodología propuesta por De Huidobro et al. (2005) con algunas adaptaciones. Cada muestra fue pesada y cocida en horno hasta alcanzar una temperatura interna de 71°C y puesta en refrigeración durante 24 h.

Coliformes totales: Para la determinación de coliformes totales en la carne envasa- da se siguió la metodología de la técnica del número más probable, descrita en la NOM-112-SSA1-1994.

RESULTADOS

Curva de crecimiento de E. coli: La Figura 2 muestra la curva de crecimiento de E. coli en lomo de cerdo sin envase activo, mostrándose la curva típica de crecimiento. La carne en contacto con el recubrimiento de aceite de romero en el envase activo mostró una disminución notable en la población bacteriana a partir de las 2 h desde 0.77 x103 UFC/ mL hasta 0.66 x102 UFC/mL, disminuyendo un ciclo logarítmico el crecimiento en la superficie de la carne. A partir de las 3 h se vuelve a presentar un crecimiento en la población bacteriana, sin embargo, se observa que el crecimiento es menor en comparación de la carne que no estuvo en contacto con aceite de romero. La reducción en el crecimiento poblacional bacteriano se atribuye a las propiedades antimicrobianos de los terpenos que constituyen al aceite de romero. Debido a su carácter lipofílico, estas moléculas pueden penetrar a través de la membrana celular hasta llegar al citoplasma de la bacteria, comprometiendo la viabilidad de la bacteria (Sirocchi et al., 2017).

Concentración O2 y CO2 en el espacio libre de cabeza: La Figura 3(b) muestra los cambios en CO2 durante el tiempo de almacenamiento. El envasado al vacío además de reducir el espacio de cabeza favorece a liberación del jugo de la carne, el CO2 es absorbido en la fracción lipídica y en el agua liberada del lomo de cerdo de la carne (Boskovic et al., 2017) por lo que no se presentó abombamiento en los envases ni gran incremento en la concentración del gas.

Porcentaje de pérdida de peso: La pérdida de peso fue mayor para las muestras control y tratamientos inoculados con pérdidas de hasta 6.2 %, 3.4 y 3.8 respectivamente, los tratamientos con aceite esencial de romero mostraron pérdidas < 3 % durante 24 días de almacenamiento, comportamiento similar mostró el cambio en liquido drenado.

Color: La medición de los parámetros de color se llevó a cabo hasta los 7 días para las muestras de carne inoculadas con E. coli en diferente proporción dado el proceso de descomposición atribuido al desarrollo de las bacterias, mientras que las muestras control fue posible llevar acabo su monitoreo hasta el final del almacenamiento refrigerado. Luminosidad: La luminosidad generalmente incrementa en la carne y productos cárnicos almacenados en refrigeración atribuido probablemente a la oxidación de la carne (Bingol & Ergun, 2011).

La Figura 4(a) muestra el comportamiento de la luminosidad en función al tratamiento, las muestras inoculadas presentan una mayor pérdida de luminosidad, resaltándose que las muestras con aceite de romero nanoencapsulado fueron las que mostraron una mayor estabilidad con un ligero incremento de está durante el periodo de almacenamiento (Karamucki et al. 2013). Los resultados coinciden con los reportados por Sirocchi et al., (2017) en donde los valores de L* para condiciones de vacío incrementaron ligeramente y durante los primeros 5 días, atribuido a la acumulación de agua, expulsada naturalmente por las proteínas, en la superficie de la carne. Ángulo de tono: El tono es determinado por el estado químico del pigmento de mayor concentración, que en este caso es la mioglobina.

Se observó que en 7 días los valores de los lotes con este tratamiento disminuyeron con respecto al tiempo. Siendo más constante para aquel tratamiento con aceite de romero encapsulado. Bingol & Ergun (2011) encontraron de igual manera que el ángulo de tono disminuyó con respecto al tiempo de almacenamiento. Cromaticidad: Se determinaron valores de Croma menores a aquellos que no estaban inoculados, una vez más eso se le atribuye al hecho de comprar la carne en días diferentes. Los resultados obtenidos de Croma coinciden con los reportados por González-Hurtado et al. (2014); resaltando que las muestras con envase activo que contenía 2 g/L de aceite de romero nanoencapuslado, no mostraron reducción de cromaticidad, atribuido a la protección del aceite de romero que controló la oxidación de la mioglobina (Nerin et al., 2006).

pH y acidez. El pH disminuyó de 5.9 a 5.4 durante el almacenamiento, con un ligero incremento los primeros 3 días, esto coincide con lo reportado por González-Hurtado et al., (2014) y Franco et al., (2011), el incremento de pH se atribuye a la degradación de proteínas lo que lleva a la producción de aminoácidos libres que conducen a la formación de NH3 y de aminas, compuestos de reacción alcalina (Karabagias et al., 2011). Posteriormente el pH se fue disminuyendo. En las muestras no inoculadas el cambio se atribuye a la posible producción de ácido láctico por la presencia de bacterias ácido-lácticas y la disolución de CO2 en la fase acuosa de la carne (Leygonie et al., 2011), tal y como se muestra después de 17 días en la carne en envase activo con 2 g/L de aceite de romero nanoencapsulado.

Capacidad de retención de agua: En la Figura 5 se presentan los cambios en el porcentaje de capacidad de retención de agua. Se observa que el lote control fue el que mostró una mayor pérdida de C.R.A. atribuido a que las proteínas citoesqueléticas del músculo de la carne han comenzado a desnaturalizarse produciendo un encogimiento celular muscular general, favoreciendo así la liberación.de agua del tejido al aplicarle una fuerza externa

Análisis de perfil de textura: En la Figura 6 (a y b) se muestra el comportamiento de la resistencia a la compresión en el primer ciclo 1, se observa una mayor estabilidad del lomo de cerdo envasado en envase activo con 2 g/L de aceite de romero nanoencapsulado y vacío de 260 mbar, la dureza en el ciclo 2 presenta en todos los tratamientos la disminución con respecto al tiempo, esto se debe principalmente a la degradación de las proteínas miofibrilares de la carne. Con el paso del tiempo la diferencia de dureza del ciclo 1 y 2 es mayor, esto quiere decir que la muestra fue perdiendo su capacidad de recuperación tras ser sometida a una fuerza.

Firmeza: La Figura 7, muestra la variación en resistencia al corte mediante la celda Warner- Brätzler, se observa una disminución en todos los casos, atribuido al envejecimiento de la carne, que produce fenómenos proteolíticos que conducen a una alteración en la estructura miofibrilar, al haber presencia de microorganismos, los lotes inoculados mostraron una mayor pérdida de firmeza debido a una proteólisis enzimática y también por presencia de microorganismos (Juárez et al., 2011).

Análisis microbiológico: coliformes totales: En la Tabla 2 se muestran los resultados de las pruebas microbiológicas correspondientes a coliformes fecales. Se realizó el seguimiento durante 4 semanas. Como era de esperarse, la población bacteriana aumentó con respecto al tiempo, sin importar el tratamiento. Sirocchi et al. (2013) demostraron que concentraciones de aceite de romero al 0.1%, 1% y 2% presentan escasa actividad microbiana e inhibición en el crecimiento de aminas biogénicas en la carne.

El tratamiento que presenta una concentración de 1% de aceite de romero (1 Ac 900 510 mbar) no presentó una disminución en la actividad microbiana, esto se atribuye a la carga bacteriana que se inoculó al principio de la experimentación. Sin embargo, se observa que para los tratamientos en los que se existe una concentración al 2% de aceite de romero sí existe una disminución en el conteo de colonias de bacterias coliformes.

CONCLUSIONES

La aplicación de un recubrimiento con nanocapsulas de aceite de romero a una concentración de 2 g/L, junto con la tecnología de envasado al vacío resulta favorable en la conservación de un producto mínimamente procesado de alto consumo, como lo es el lomo de cerdo, cuya comercialización está limitada por tratarse de un producto altamente perecedero y ser susceptible a la contaminación microbiológica, contribuyó a la conservación de las características fisicoquímicas de calidad de lomo de cerdo, disminuyendo la velocidad de crecimiento de E. coli, por lo que es una buena alternativa como tratamiento para prevenir la contaminación microbiológica del producto, acompañado del envasado al vacío y almacenamiento en refrigeración a 0°C.

REFERENCIAS

  • Bingol, E. B., & Ergun, O. (2011). Effects of modified atmosphere packaging (MAP) on the microbiological quality and shelf life of ostrich meat. Meat Science, 88, 774-785.
  • Boskovic, M., Djordjevic, J., Ivanovic, J., Janjic, J., Zdravkovic, N., Glisic, M., … Baltic, M. (2017). Inhibition of Salmonella by thyme essential oil and its effect on microbiological and sensory properties of minced pork meat packaged under vacuum and modified atmosphere. International Journal of Food Micro- biology, 258, 58–67.
  • De Huidobro, F. R., Miguel, E., Blázquez, B., & Onega, E. (2005). A comparison between two methods (Warner–Bratzler and texture profile analysis) for testing either raw meat or cooked meat. Meat science, 69(3), 527-536
  • Franco, P. A., Ramírez, L. M., Orozco, M. E., López, L. A. (2013). Determinación de Escherichia coli e identificación del serotipo O157:H7 en carne de cerdo comercializada en los principales supermercados de la ciudad de Cartagena. Revista Lasallista de la Investigación, 10, 91-100.
  • González-Hurtado, M. I., Mesa-Gaviria, C. A., & Quintero-Cardona, O. A. (2014). Estimación de la vida útil de almacenamiento de carne de res y de cerdo con diferente contenido graso. Vitae, 21(3), 201–210.
  • Han, S. G., & Chin, K. B. (2015). Nanotechnology in meat proces- sing and packaging: potential applications—a review. Asian- Australasian journal of animal sciences, 28(2), 290.
  • Honikel, K. O. (1998). Reference methods for the assessment of physical characteristics of meat. Meat Science, 49(4), 447–457.
  • Joo, S. T., Kauffman, R. G., Lee, S., Kim, C. J., Greaser, M. L. (1995) Variation in water loss of PSE pork musculature over time. Proc. 41st Int. Congr. Meat Science, San Antonio, TX, 658-659.
  • Juárez, M., Caine, W. R., Dugan, M. E. R., Hidiroglou, N., Larsen, I. L., Uttaro, B., Aalhus, J. L. (2011). Effects of dry-ageging on pork quality characteristics in different genotypes. Meat Science, 88(1), 117-121.
  • Kerry, J. P., O’Grady, M. N., & Hogan, S. A. (2006). Past, current and potential utilisation of active and intelligent packaging systems for meat and muscle-based products: A review. Meat Science, 74(1), 113–130.
  • Koohmaraie, M., Whipple, G., Kretchmar, D. H., Crouse, J. D., Mersmann, H. J. (1991). Postmortem proteolysis in longissimus muscle from beef, lamb and pork carcasses. Journal of Animal Science, 69(2), 617-624.
  • Li, X., Lindahl, G., Zamaratskaia, G., Lundström, K. (2012). Influence
    of vacuum skin ackaging on color stability of beef longissimus lumborum compared with vacuum and high-oxygen modified atmosphere packaging. Meat Science, 92, 604-609.
  • Marino, .M., Bersani, C., Comi, G. (2001). Impedance measurements to study the antimicrobial activity of essential oils from Lamiacea and Compositae. International Journal of Food Microbiology, 67, 187 – 195.
  • Mendoza, S., Ciprian, A., Camacho, J., Montaraz, J. A. (1993). Comparission of three biological assays for the detection of toxigenic properties of Bordetella bronchiseptica associated with atropgic rhinitis. Veterinary Microbiology, 36, 215-219.
  • Nerin, C., Tovar, L., Djenane, D., Camo, J., Salafranca, J., Beltrán, J. A., Roncalés, P. (2006). Stabilization of beed meat by a new active packaging containing natural antioxidants. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54, 7840-7846.
  • NMX-F-511-1998 Alimentos. determinación de acidez en alimentos. Normas Mexicanas.
  • NOM-112-SSA1-1994. Bienes y servicios. Determinación de bacterias coliformes: técnica del número más probable. Norma Oficial Mexicana
  • Sahoo, J., & Kumar, N. (2005) Quality of vacuum packaged muscle foods stored under frozen conditions: a review. Journal of Food Science and Technology, 42, 209-213.
  • Sirocchi, V., Devlieghere, F., Peelman, N., Sagratini, G., Maggi, F., Vittori, S., & Ragaert, P. (2017). Effect of Rosmarinus officinalis L. essential oil combined with different packaging conditions to extend the shelf life of refrigerated beef meat. Food Chemistry, 221, 1069–1076.
  • Sirocchi, V., Caprioli, G., Cecchini, C., Coman, M. M., Cresci, A., Maggi, F. (2013). Biogenic amines as freshness index of meat wrapped in a new active packaging system formulated with essential oils of Rosmarinus officinalis. International Journal of Food Sciences & Nutrition, 64(8), 921 – 928.
  • Wang, C., Yang, J., Zhu, X., Lu, Y., Xue, Y., & Lu, Z. (2017). Effects of Salmonella bacteriophage, nisin and potassium sorbate and their combination on safety and shelf life of fresh chilled pork. Food Control, 73, 869–877.

Artículo publicado en Los Porcicultores y su Entorno

SIN COMENTARIOS