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Introducción
La carpa (Cyprinus carpió) es producida debido a su rápida tasa de crecimiento y fácil cultivo (Guler et al. 2007; Ibañez et al. 2014; Wang y Lu, 2015), pero se conoce poco de los productos cárnicos cocidos elaborados con la carne de este pez. La condiciones de cocinado son importantes en la calidad de un producto cárnico cuando se hace por escalde y, por ello, se optimiza tiempo y temperatura para mejorar reacciones químicas y características físicas del producto, incluida la textura de los productos cárnicos que son deseables para el consumidor (Lund, 2003; Abdolghafour y Saghir, 2014). El color de los productos cárnicos cocidos se genera principalmente del pigmento de la carne, el cual puede variar según el contenido de mioglobina; sin embargo, si este se mantiene constante, el color será afectado por el contenido de grasa y agua añadida (Pietrasik y Duda, 2000; Abdolghafour y Saghir, 2104). El color es importante en el procesado de alimentos y en su aceptación (Awuah et al. 2007), por lo cual es el atributo sensorial más usado para evaluar la calidad del pescado (Ocaña-Higareda et al. 2009). Kaspar y Buchtova (2014) realizaron el análisis sensorial de salchichas elaboradas con carne de cerdo y con diferentes proporciones de carne de carpa, y concluyen que el aumento en el contenido de carne de carpa disminuye la preferencia de las salchichas por los panelistas.
Los fosfatos se usan en la industria cárnica para mejorar el rendimiento del producto, al aumentar la capacidad de retención de agua (Son Long et al. 2011). Esto influye sobre la disminución de la rancidez oxidativa de los productos cárnicos (Fonseca et al. 2012) y la vida de anaquel (Lin y Lin, 2002; Son Long et al. 2011).
Las propiedades termo físicas son importantes debido a su influencia sobre el intercambio térmico al cual se debe someter la carne y emulsiones cárnicas al ser cocinadas. El proceso de cocción-enfriamiento depende de la transferencia de calor a través del producto (Marcotte et al. 2008). La temperatura alta hace que las proteínas formen una serie de interacciones químicas con la grasa y agua, lo cual permite que la emulsión se estabilice (Carciofi et al. 2002). Según Ayadi et al. (2009a), la variación en la penetración de calor se atribuye a las características de la materia prima y a las formulaciones usadas en la elaboración de productos emulsionados. La interacción entre los carbohidratos y las proteínas es importante para conformar la estructura y estabilidad de los alimentos procesados, pero dichas interacciones afectan la bio-disponibilidad de las proteínas (Ramírez et al. 2011). En los productos cárnicos cocidos, las proteínas mio-fibrilares tienen una función clave durante el proceso, debido a su capacidad para producir geles durante el calentamiento y la refrigeración posterior, las cuales influyen sobre las propiedades de textura de los productos procesados (Ayadi et al. 2009b). Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar la influencia de la cantidad de grasa, agua añadida, fosfatos y carragenina sobre la calidad y estabilidad de un producto cárnico emulsionado utilizando carne de carpa.
Materiales y Métodos
Elaboración del producto
El presente estudio se realizó entre enero y junio de 2010, en las instalaciones del Instituto de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Para la elaboración del producto se usaron 45 kg de carpa evisceradas (450 g carpa-1), las cuales fueron transportadas en refrigeración a 4 °C desde una granja comercial ubicada en Tezontepec de Aldama, Hidalgo, hasta el taller de productos cárnicos del Instituto de Ciencias Agropecuarias (ICAp) en Tulancingo, Hidalgo. La carne fue triturada, homogenizada y dividida en dos lotes: el primero se mantuvo 24 h a 4 °C en un refrigerador marca Torrey (Modelo R36, Monterrey, Nuevo León, México), y el segundo se congeló a -18 °C por 15 d en un congelador Torrey (Modelo CHC25, Monterrey, Nuevo León, México). Con la carne del primer lote se realizaron 12 tratamientos de emulsión tipo salchicha (Guerrero et al., 2000) (Cuadro 1), para evaluar textura (mayor, intermedia y menor), color y dureza, según el nivel de inclusión de grasa y agua. Con la carne del segundo lote se conformaron otros 12 tratamientos de emulsión tipo salchicha (Guerrero et al., 2000), adicionando fosfatos (Emulfos 2000®, Fabpsa, México) y carragenina (Fabpsagel®, Fabpsa, México) en la formulación (Cuadro 2).
Cuadro 1 Tratamientos con diferente cantidad de grasa y agua en un producto emulsionado con carne de carpa (g).
Análisis químicos
El análisis químico proximal se realizó de acuerdo con la AOAC (1999): humedad (método 934.01), grasa (método 948.15) y proteína cruda (método 981.10).
Determinación de color
El color se determinó con los parámetros L*, a* y b* (AMSA, 2012), utilizando un colorímetro Minolta modelo 508d (Minolta Inc., Tokio, Japón), con iluminante D65 y un ángulo del observador de 10°, y se realizaron tres mediciones de color sobre la superficie de cada porción de masa. Los valores se registraron de acuerdo con lo recomendado por la Comission Internationale de l'Éclairage (CIE).
Análisis de perfil de textura
Para el análisis de perfil de textura se cortaron trozos de 2.5 cm de largo, ancho y alto, suficiente para cubrir la superficie de la sonda P25/L (cilíndrica de perspex, 25 mm diámetro, Stable MicroSystems, Surrey, UK), la cual se colocó sobre la base del texturómetro (TA-HDi Instruments, Stable MicroSystems, Surrey, UK) y se comprimió con una celda de carga de 5 kg a 50 %, con una velocidad del cabezal de 1 mm s-1. Con el análisis de perfil de textura (APT) se obtuvieron los parámetros dureza, elasticidad, resiliencia y cohesividad. Los análisis se hicieron por triplicado.
Fuerza al corte con la navaja Warner-Bratzer
Para esta prueba se usó una navaja Warner-Bratzler (HDP/ BSW, Stable MicroSystems, Surrey, UK) adaptada al analizador de textura. Las muestras se analizaron según las indicaciones de Ruiz de Huidobro et al. (2005), con las siguientes modificaciones: la muestra de 9 cm de longitud se colocó horizontalmente entre la base de la celda y la navaja que efectuó el corte, que bajó verticalmente hasta cortarla en dos partes. La resistencia al corte se evaluó con una velocidad de prueba de 1 mm s-1 y velocidad de retroceso de 2 mm s-1 con una celda de carga de 5 kg, se realizaron tres cortes por cada salchicha, y se reportó la fuerza máxima detectada durante la prueba y el esfuerzo de corte.
Fuerza máxima detectada con la celda de Kramer
Esta prueba se realizó de acuerdo con Cavestany et al. (1994) con las siguientes modificaciones: se usó una celda Kramer (TA-91, Stable MicroSystems, Surrey, UK) de 10 navajas adaptada al analizador de textura, con una celda de carga de 50 kg a una velocidad de 1 mm s-1. La muestra se cortó en un trozo de 8 cm de longitud y se colocó horizontalmente entre la base de la celda donde se efectuó el corte, la celda bajo verticalmente hasta la penetración completa de las cuchillas a lo largo de la estructura del producto. La fuerza máxima detectada durante la compresión-extrusión g-1 de la muestra está reportada.
Penetración de calor
La lectura de la temperatura interna de la masa cárnica se midió cada minuto, durante 20 min con un termopar digital Hanna Instruments, modelo HI98609, el cual se introdujo en el centro a la mitad de la salchicha, que permaneció en escaldado a 85 °C.
Para determinar la difusividad térmica en la masa cárnica se usó la ecuación (1) propuesta por Markowski et al. (2004).
(1)
donde α: difusividad térmica de la masa cárnica (m2s-1), B: pendiente de cada tratamiento, R: radio de la salchicha (m), L: largo de la salchicha (m).
Para evaluar los cambios entre la temperatura en el centro y en la superficie de la muestra contra el tiempo se usó la ecuación 2, propuesta por Markowski et al. (2004). Para calcular la pendiente de cada tratamiento fue necesario graficar los valores de ln [TS - Tc] min-1 para lo cual se monitoreó de la temperatura.
(2)
donde Ts: temperatura en la superficie de la muestra (°C); Tc: temperatura en el centro de la masa cárnica (°C); A: intersección; B: pendiente de cada tratamiento; t: tiempo min.
El cálculo de las temperaturas teóricas se obtuvo con una función cuadrática, utilizando el tiempo de cocción, para así obtener la descripción de la penetración del calor.
(3)
donde Y: temperatura en el centro del producto y x: tiempo de cocción.
Diseño experimental y análisis estadístico
El diseño experimental fue completamente al azar y los tratamientos se describen en los Cuadros 1 y 2, Para determinar las diferencias estadísticas de color y textura de los productos emulsionados con carne de carpa, se aplicó un ANDEVA y las medias de los tratamientos se compararon con la prueba de Tukey (p≤0.05), y se usó el procedimiento GLM (SAS, 2002).
Resultados y Discusión
Composición química de la carne de carpa
La variación en la composición química de la carne de carpa se debe a la edad, sexo, medio ambiente, estación del año y alimentación (Guler et al. 2007). Las carpas usadas en nuestro estudio se obtuvieron de estanques de cultivo de una misma granja, bajo las mismas condiciones de alimentación y edad. La cantidad de grasa en la carne de carpa fue 0.1 % (Cuadro 3), lo cual es menor a lo reportado por Guler et al. (2007), quienes encontraron que el contenido de lípidos en el músculo fresco es bajo (0.91 %) en la temporada calurosa y alto (1.73 %) en la fría; Mahmoud et al. (2006) reportaron 3.90 % de grasa y Ganesh et al. (2005) 2.8 %. Respecto a la humedad, los valores fueron similares (Cuadro 3) a los reportados por Mahmoud et al. (2006) para filetes, 76 %, y por Ganesh et al. (2005) de 78.3 %. La proteína y las cenizas (Cuadro 3) fueron mayores que las obtenidas por Ganesh et al. (2005) de 17.8 % y 0.95 %, respectivamente.
Cuadro 3 Composición química de la carne de pescado (Cyprinus carpio) de una granja, en Tezontepec de Aldama, Hidalgo.
† % Carbohidratos = 100 % - % Humedad + % Cenizas + % Grasa + % Proteína (FAO, 1999).
Efecto de la grasa y del agua añadida sobre la textura
La pérdida de textura durante el almacenamiento de productos de pescado se asocia con bajo pH del músculo, textura dura, pérdida elevada de agua por escurrimiento y actividad enzimática. El músculo de pescado puede ser más complejo cuando pierde constantemente fluidos; se reduce la capacidad de retención de agua, lo cual es un buen indicador de calidad para el pescado y se muestra con la pérdida de la textura (Ocaña-Higareda et al. 2009). En nuestra investigación se perdió la textura, principalmente cohesividad (Cuadro 4), debido a la mezcla cárnica del producto, ya que no se usó ningún componente que ayudara a solubilizar las proteínas de la carne, lo cual ocasionó que el agua añadida se perdiera. Al agregar agua, grasa y carne, existe una relación entre los lípidos, proteína y agua, por lo cual la masa cárnica recupera más agua en su estructura y mejora su textura. A medida que se usa más grasa y más agua el producto se vuelve menos sensible a la ruptura, el producto puede ser más homogéneo, elástico, cohesivo y con una firmeza que permite usar más agua en su estructura, lo cual mejora el rendimiento y el beneficio económico. Estas observaciones son similares a las reportadas por Ayadi et al. (2009a), quienes consideran que las diferencias entre la cantidad de grasa/humedad y proteína/humedad son factores que influyen sobre la elasticidad de productos elaborados con carne de pavo. Huda et al. (2012) indican que existe una relación entre la humedad y la dureza de salchichas de pescado, al igual que Intrapichet et al. (1995), quienes muestran que al disminuir la grasa en salchichas con mezcla de carne de cabra y grasa de cerdo, aumenta la dureza y la elasticidad.
Cuadro 4 Análisis de perfil de textura por efecto del agua añadida, grasa y carne de carpa en un producto emulsionado tipo salchicha.
Medias con diferente letra en una columna indican diferencia estadística (p≤0.05).
La dureza no se efectó por la cantidad de grasa, carne o agua. En los valores obtenidos para el esfuerzo al corte con ambas sondas, el incremento en la cantidad de agua y grasa lo disminuye, a excepción del primer tratamiento utilizando la sonda de Warner-Bratzler, en el cual aumenta (Cuadro 5).
Cuadro 5 Medias de los mínimos cuadrados de la fuerza máxima detectada con la celda Kramer (K) y fuerza al corte con la navaja Warner- Bratzler (W) por efecto del agua añadida, grasa y carne de carpa en un producto emulsionado tipo salchicha.
Medias con diferente letra en una columna indican diferencia estadística (p≤0.05).
Efecto de la grasa y del agua añadida sobre el color
En el Cuadro 6 se observa que el valor mayor de L* fue con los tratamientos con mayor cantidad de grasa y menor de carne, mientras que en los parámetros a* y b* no hubo diferencia entre tratamientos (Cuadro 6). Esto difiere con Ocaña-Higareda et al. (2009), quienes mencionan que los parámetros a y b son bajos en el producto cuando se añaden pocas cantidades de grasa.
Efecto de la grasa y del agua añadida sobre la penetración de calor
Markowski et al. (2004) determinaron la difusividad térmica efectiva para salchichas tipo Lyoner cocidas por inmersión en agua caliente con un diámetro de 96 mm, y usaron termopares para medir el aumento de la temperatura durante la cocción: un termopar sumergido en el baño de agua caliente, un segundo termopar colocado en el centro del producto cárnico y una punta en la superficie, con un baño con agua a una temperatura constante de 95 °C; una vez que las muestras alcanzaron 75 °C en el centro, las muestras fueron retiradas del baño y se enfriaron con agua fría. Ayadi et al. (2009) determinaron la difusividad térmica en formulaciones para salami y jamón elaborados con carne de pavo cocidos por inmersión en agua caliente, usaron un sistema de termopares y midieron la temperatura en el centro y superficie del producto, además de la temperatura del baño de agua constante a 90 °C; una vez que la temperatura interna de la muestra alcanzó 74 °C se retiraron del agua caliente. Al igual que estos autores, se realizó un esquema en el cual se tomaron datos experimentales durante la cocción de la masa cárnica. Las temperaturas obtenidas durante 20 min mostraron que el calor en las salchichas de los diferentes tratamientos sigue un patrón similar e indica que no existió diferencia en el tiempo de cocción (Figura 1).
Efecto de la adición de fosfatos y carragenina sobre la textura
La utilización de sal común y fosfatos aumenta la capacidad de emulsificación de la carne de carpa (Yapar et al. 2006), y mejora su textura. La dureza aumentó con la cantidad de carragenina, que tuvo correlación positiva con la cantidad de grasa y negativa con la cantidad de agua (Cuadro 7). Ayadi et al. (2009) estudiaron la influencia de la adición de la carragenina sobre las propiedades de salchichas elaboradas con carne de pavo, y mencionan que la carragenina disminuye la estabilidad de la emulsión y aumenta la capacidad de retención de agua, produce salchichas más duras, más cohesivas y menos elasticas. Hsu y Chung (2001) también observaron un aumento en el rendimiento y dureza de albóndigas bajas en grasa y con 2 % de carragenina. Según Totosaus y Pérez-Chabela (2009), la combinación de goma gelana y MgCl2 en masas cárnicas bajas en grasa mejora la textura produciendo valores de dureza de 3365 a 3773 g debido a la capacidad de la carragenina de atrapar agua en la red tridimensional que forma; el agua no se libera como jugo de cocción, sino que permanece dentro del producto. Esto es una ventaja del uso de la carragenina, la cual también controla la purga durante el almacenamiento. Otra ventaja es que mejora el rebanado y rendimiento en productos emulsionados (Abdolghafour y Saghir, 2104).
Cuadro 7 Perfil de textura en tratamientos con diferente inclusión de fosfatos y carragenina en un producto emulsionado tipo salchicha con carne de carpa
Medias con diferente letra en una columna indican diferencia estadística (p≤0.05). F: fosfatos, C: carragenina.
La elasticidad incrementó en los tratamiento con mayor inclusión de fosfato y menor cantidad de agua (Cuadro 7), debido a que el fosfato ayuda a las proteínas a retener agua y con ello el agua añadida (Lin y Lin, 2002; Son Long et al. 2011). Esto indica que el producto recupera parte de su forma inicial después de la primera compresión, ya que el agua añadida no se liberó como jugo de cocción durante este proceso, sino que permaneció dentro del producto (Abdolghafour y Saghir, 2014).
Con la celda Kramer se obtuvo mayor dureza y esfuerzo (Cuadro 8) en los tratamientos que contenían mayor cantidad de carragenina y agua, con menor cantidad de carne y grasa, debido a que la carragenina al estar más libre forma un gel más duro, por lo cual la dureza aumenta y con ello el esfuerzo. Esto coindice con Totosaus y Pérez-Chabela (2009), quienes indican que el uso de la celda de Kramer causa que la goma gelana en combinación MgCl2 produzca estructuras más fuertes, por lo cual los valores de fuerza máxima son más altos. Pero con el uso de la navaja de Warner-Bratzler (Cuadro 8) no hubo diferencia entre los tratamientos: 144.91-316.89 g para dureza y 3012-5406 g*s para esfuerzo al corte. Esto se explica según Totosaus y Pérez-Chabela (2009), porque en masas cárnicas adicionadas con goma gelana se obtiene una estructura sólida que resulta en valores del área bajo la curva más grandes cuando se usa la prueba con navaja de Warner-Bratzler.
Cuadro 8 Fuerza máxima detectada con la celda Kramer (K) y fuerza al corte con la Navaja Warner-Bratzler (W) en tratamientos con diferente inclusión de fosfatos y carragenina en un producto emulsionado tipo salchicha con carne de carpa.
Medias con diferente letra en una columna indican diferencia estadística (p≤0.05). F: fosfatos, C: carragenina.
Efecto de la adición de fosfatos y carragenina sobre el color
L* aumentó con la cantidad mayor de fosfatos en los tratamientos con cantidad menor de grasa, carne y agua (Cuadro 9). Esto coincide con Hsu y Chung (2000) quienes estudiaron el efecto de la k-carragenina, sal, fosfatos y grasa sobre la calidad de albóndigas bajas en grasa, y encontraron que los polifosfatos afectaron significativamente los valores de a* y b. Además, Pietrasik y Duda (2000) reportaron que no hay un efecto de la adición de carragenina y de concentrado proteico de soya sobre los valores de L* y a* en salchichas elaboradas con carne de cerdo y res.
Efecto de la adición de fosfatos y carragenina sobre la difusividad térmica
La difusividad térmica depende de las propiedades termodinámicas de la materia prima, estructura, mecanismos de transferencia de calor y masa (Markowski et al. 2004; Marcotte et al. 2008). Esta propiedad está íntimamente relacionada con las tres propiedades termo físicas: conductividad térmica, calor específico y densidad (Marcotte et al. 2008).
Marcotte et al. (2008) estudiaron las propiedades termo físicas de productos procesados elaborados con carne de ave, y mencionan que la difusividad térmica es una propiedad que cambia respecto a la temperatura; a medida que la humedad aumenta, la conductividad y difusividad aumentan. Esto se debe al 2 % de sal adicionada en la emulsión. La proporción de proteínas no influye significativamente en estas propiedades; los resultados del cálculo de la difusividad térmica fueron entre 8.30X10-8 m2 s-1 y 1.36X10-7 m2 s-1. Ayadi et al. (2009b) usaron la misma ecuación para calcular la difusividad en salami y jamón con carne de pavo, y obtuvieron valores de 5.11 X 10-6 m2 s-1 a 7.02X10-6 m2 s-1 para el salami y para el jamón de 1.98X 10-8 m2 s-1. Markowski et al. (2004) determinaron la difusividad térmica en salchichas tipo Lyoner durante la cocción y enfriamiento en un baño de agua, y sus resultados fueron 3.5X 10-7 m2 s-1 y 4.5X 10-7 m2 s-1, respectivamente; además mencionan que las variaciones en la difusividad térmica se deben al contenido de grasa y agua del producto. Ambos autores determinaron la difusividad térmica con los datos de temperatura del centro y superficie de la muestra. El tratamiento con mayor cantidad de grasa, fosfatos y carragenina con menor cantidad de carne obtuvo la difusividad térmica mayor de 9.61 X 10-4 m2s-1 debido a que los fosfatos capturan el agua y la carragenina hace un gel, que en combinación con la grasa causa este incremento térmico. En cambio, el tratamiento con menor cantidad de fosfatos, agua y carne obtuvo un valor menor de 7.10X10-4 m2s-1 (Figura 2).
Conclusiones
El valor comercial de la carne de carpa se puede mejorar al dar un valor agregado elaborando productos cárnicos emulsionados, teniendo como base este tipo de carne y: fosfatos para mejorar la elasticidad, resiliencia y cohesividad; carragenina para mejorar la dureza y color. Además, la incorporación de grasa de cerdo y agua mejora la textura del producto emulsionado.
