Efectos de la aplicación de tecnologías no térmicas (altas presiones hidrostáticas y ozono gaseoso) en las características fisicoquímicas, microbiológicas y parámetros de calidad de carnes bovinas

El presente trabajo de Tesis se orientó a estudiar métodos de conservación no térmicos (utilización de ozono gaseoso y altas presiones hidrostáticas) que permitieron desarrollar productos cárnicos destinados a mejorar la vida útil de los mismo manteniendo los atributos de calidad, de manera tal que puedan ser producidos y comercializados por la industria alimentaria y aceptados por el consumidor. Para el desarrollo del producto cárneo se utilizó músculo bovino adductor femoris y semimembranosus (nalga) de los cuales se obtuvieron discos de 6 cm de diámetro y 3 mm de espesor. En la primera etapa de las investigaciones se estudió el efecto del tratamiento de la carne bovina con ozono gaseoso sobre el desarrollo de la microflora natural y sobre un microorganismo patógeno (Listeria monocytogenes). Se desarrolló un sistema de ozonización mediante el diseño de cámaras de ozonización utilizando recipientes de vidrio herméticos a los cuales se les realizó una adaptación de las tapas para permitir la entrada de ozono y liberar el gas presente en los recipientes. Se implementó un sistema de cierre del pasaje de gas y se trabajó bajo campana para evitar concentraciones de ozono por arriba del límite 0.214 mg O3/m3 permitidos en el laboratorio. Se implementó un método analítico para la cuantificación de ozono mediante un sistema donde se recogía el ozono circulante y se procedía a realizar una titulación iodométrica. Se pudo establecer que el caudal de aire que circulaba por la cámara presentaba una concentración de ozono constante de 218 mg O3/m3. Se modeló matemáticamente mediante un balance de materia no estacionario la evolución de la concentración de ozono dentro de la cámara de ozonización en función del tiempo. Se realizaron ensayos con ozono utilizando concentraciones entre 218-283 mgO3/cm3, realizando refuerzos cada 30 min durante diferentes períodos de tiempo (3 y 5 h). Se logró disminuir en hasta 2 ciclos logarítmicos el recuento de heterótrofos (bacterias ácido lácticas, mesófilos y enterobacterias) en las muestras cárnicas tratadas con ozono. Se optimizó el tratamiento determinando el tiempo y concentración de ozono en la cámara que produjo una disminución significativa del recuento de microorganismos heterótrofos, sin afectar negativamente el color superficial y la oxidación lipídica. El tratamiento óptimo consistió en pulsos de corriente de ozono de 5 minutos con refuerzos cada 30 minutos durante un período de 5 horas, que condujeron a una concentración de 276 mgO3/m3 dentro de la cámara. El tratamiento optimizado permitió la reducción de más de 1 ciclo logarítmico el recuento de L. monocytogenes inoculada en la carne fresca en una concentración de 103 UFC/ml. El ozono afectó el desarrollo de L. monocytogenes ya que durante dos semanas de almacenamiento las muestras inoculadas tratadas con ozono, envasadas al vacío y mantenidas a 4ºC no presentaron modificación del número de microorganismos. El tratamiento con ozono bajo condiciones operativas previamente optimizadas no generó cambios sensoriales en el producto al compararlo con la carne sin tratamiento a partir de ensayos realizados mediante panel sensorial (ensayo triangular). En la segunda etapa de las investigaciones se utilizó el tratamiento de Alta Presión Hidrostática para desarrollar un producto con una mayor vida útil. El tratamiento de APH se llevó a cabo en un sistema Stansted Fluid Power (modelo FPG9400:922) del INTA, Castelar. Se utilizó una velocidad de presurización de 300 MPa/min y la despresurización se realizó instantáneamente. La temperatura de trabajo fue 20 ± 5ºC. Al aplicar APH sobre la carne fresca se encontró que se veía afectado el color superficial de la misma por lo cual se buscó la combinación de preservadores que permitiera mantener el color adecuado de la carne al aplicarle el tratamiento de APH. Se realizaron ensayos para establecer la composición y las concentraciones apropiadas de sales en la solución de inmersión para cumplir con los límites permitidos para nitrito de sodio por las normas vigentes. Luego se optimizó la composición de la solución considerando como función objetivo el mínimo valor de luminosidad L* y el máximo de coloración rojo (a*) con el fin de mantener los atributos de color. Se utilizó un diseño central compuesto, se obtuvieron las superficies de respuesta de los parámetros de color superficial en función de las concentraciones de nitrito y ácido ascórbico. La composición de la solución optimizada para las presiones ensayadas (300 y 600 MPa) fue 0.06 g NaNO2/100 ml, 0.85 g ác. ascórbico/ 100 ml y 6 g NaCl/100 ml. Por otra parte, se estudió el efecto de la reducción de NaCl en la solución de inmersión utilizada como pretratamiento químico, en las características fisicoquímicas y microbiológicas del producto, debido a que la reducción del consumo de sal a través de los alimentos resulta actualmente de gran interés por ser un potencial causante de hipertensión. Las presiones utilizadas en estos ensayos fueron 400 MPa y 600 MPa, ya que según datos bibliográficos a partir de 350 MPa se afecta el desarrollo microbiano. Se encontró que variar la concentración de NaCl en la solución de inmersión afectó los valores de color sin embargo los parámetros de color fueron visualmente aceptables (a* >14). La estabilidad microbiológica también se vio afectada por la variación de la concentración de NaCl. Se encontró que al reducir la concentración de cloruro de sodio disminuyó el tiempo de vida útil (4 semanas de almacenamiento cuando se trató con 400 MPa) del alimento pero superando los valores que presentan las muestras sin ningún tratamiento. Además, se analizó el efecto de APH sobre la oxidación lipídica, encontrándose que la aplicación de presiones de 600 MPa aumentó el índice TBARS, casi duplicándolo respecto a la carne fresca, pero manteniéndose por debajo del límite de detección de rancidez para productos cárnicos (<1 mg MDA/kg). Al aumentar la APH se evidenció en los termogramas de DSC la reducción de los picos correspondientes a las proteínas sarcoplasmáticas y miofibrilares; por FTIR se observó un aumento en el porcentaje de estructura desordenada. El tratamiento de APH afectó los parámetros de color, presentando las muestras tratadas a mayor presión menores valores de a* y mayores de L*. También se estudiaron los cambios en el color en relación al contenido de los pigmentos de la carne vacuna con y sin tratamiento químico (mioglobina, oximioglobina, metamioglobina y nitrosomioglobina) debido a la aplicación de diferentes presiones (100-600 MPa). Mediante reflectancia difusa se evidenció que los preservadores químicos mejoraron la estabilidad frente a las altas presiones del cromóforo (mioglobina) transformándolo en nitrosomioglobina y disminuyeron el blanqueamiento de las muestras. En la última etapa se realizó un estudio para ver el efecto de la alta presión hidrostática sobre el desarrollo de un microorganismo patógeno durante el almacenamiento refrigerado a 4ºC y 10ºC. En este caso se analizó Listeria monocytogenes ya que es un microorganismo ubicuo que sobrevive en los alimentos refrigerados y es una de las principales causas de enfermedades de transmisión alimentaria. Luego del tratamiento con preservadores químicos se inocularon las muestras en dos concentraciones: 103 y 105 UFC/ml. Las muestras se envasaron individualmente al vacío y se les aplicó el tratamiento de APH empleando presiones de 400 MPa y 600 MPa. La utilización de APH como procedimiento de control del desarrollo de Listeria monocytogenes en un producto cárnico fue efectivo para disminuir los recuentos iniciales después del tratamiento, siendo más eficiente el tratamiento a 600 MPa que a 400 MPa. Utilizando la ecuación de Gompertz se pudo predecir la velocidad de crecimiento de los L. monocytogenes en función de las condiciones ensayadas tales como la solución de inmersión, el nivel de presión utilizado y la temperatura de almacenamiento refrigerado. Estos resultados encontrados permiten concluir que la aplicación de tratamientos no térmicos (ozono gaseoso y alta presión hidrostática) es eficiente en la conservación de productos cárnicos.

Doctor en Ciencias Exactas, área Ciencias Biológicas

Universidad Nacional de La Plata

Facultad de Ciencias Exactas