Artículos

 

Efecto de la emersión a corto plazo a dos temperaturas de exposición aérea sobre parámetros de calidad en cola de langosta espinosa (Panulirus interruptus)

 

Quality parameters of spiny lobster (Panulirus interruptus) tails as affected by short-term emersion at two different air temperatures

 

E Márquez-Ríos¹, S Gómez-Jiménez¹, VM Ocaño-Higuera², FJ Castillo-Yáñez², R Pacheco-Aguilar¹*

 

¹ Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, AC, Apartado postal 1735, CP 83000, Hermosillo, Sonora, México. *E-mail: rpacheco@cascabel.ciad.mx.

² Departamento de Ciencias Químico Biológicas, Universidad de Sonora, Rosales y Niños Héroes S/N, Apartado postal 1819, CP 83000, Hermosillo, Sonora, México.

 

Recibido en octubre de 2006;
Aceptado en de diciembre de 2006.

 

Resumen

La langosta espinosa Panulirus interruptus es un crustáceo de alto valor comercial, para la cual la mayor parte de su producción es comercializada en vivo. Durante los procedimientos de comercialización por la industria pesquera del norte de México, específicamente de Baja California, los animales son expuestos a emersión durante periodos cortos a diferentes temperaturas ambientales. En este trabajo se evaluaron los efectos de la emersión a corto plazo (hasta 10 h) a dos temperaturas ambientales (7°C y 20°C) y un periodo de recuperación de 2 h, monitoreando los niveles de ATP y sus productos de degradación, así como algunos parámetros de calidad del músculo. Se obtuvo una supervivencia de 100% después de la emersión en todos los casos. No se encontraron diferencias significativas (P = 0.05) en la carga energética adenilada (CEA), ni en los niveles de ATP o sus productos de degradación. Los metabolitos AMP, IMP e INO se encontraron en mayor concentración, mientras que los niveles más bajos fueron los de ATP. Los parámetros de calidad del músculo, así como la capacidad de retención de agua (CRA) y el esfuerzo al corte, se mantuvieron igual que el control. Aunque el pH disminuyó ligeramente con la emersión, sus valores regresaron a valores cercanos al control después de 2 h de recuperación. Los resultados sugieren que la langosta espinosa (P. interruptus) puede realizar trabajo fisiológico compensatorio hasta después de 10 h en emersión aun a 20°C, sin afectar considerablemente la calidad de su músculo.

Palabras clave: Panulirus interruptus, langosta espinosa, calidad, músculo, emersión, ATP.

 

Abstract

The spiny lobster, Panulirus interruptus, is a valuable crustacean and most of its production is marketed live. In the northern fisheries of Baja California, Mexico, the animals are exposed to short-term emersion at different air temperatures during the live marketing procedures. This work evaluates the effect of short-term emersion (up to 10 h) at two air temperatures (7°C and 20°C) and of a 2-h recovery period on ATP, its related metabolites and some muscle quality parameters. Survival was 100% after all emersion times. No significant differences were found either in the adenylic energetic charge or in the levels of ATP and its related metabolites. The highest concentrations were found for AMP, IMP and INO, while ATP had the lowest levels. Muscle quality parameters such as water holding capacity and shear force remained similar to the control values. Although pH decreased slightly with emersion, it was very close to the control values after the 2-h recovery period. The overall results suggest that P. interruptus may perform physiological compensatory work after 10 h emersion even at 20°C without significantly affecting the muscle quality.

Key words: Panulirus interruptus, spiny lobster, muscle quality, emersion, ATP.

 

Introducción

La langosta espinosa, Panulirus interruptus (Randall 1840), es una especie submareal que se distribuye a lo largo de las costas de California y Baja California, desde San Luis Obispo, California, hasta la Isla Santa Margarita en Baja California Sur, México (Vega et al. 1996).

En México la mayor parte de su producción de alrededor, de 2100 toneladas por año (SEMARNAP 2005), se destina a su comercialización en vivo; sin embargo, muchas de las prácticas y métodos de manejo en vivo usados comúnmente pueden causar un serio estrés que perjudica las respuestas compensatorias fisiológicas del animal, generando cambios patológicos que a su vez enferman al organismo o causan la pérdida intrínseca de calidad (Gómez-Jiménez 1998).

Panulirus interruptus ocupa biotipos donde la temperatura cambia muy poco y donde, como especie submareal, raramente experimenta exposición aérea, excepto durante su comercialización en vivo. Varios estudios han reportado que durante la emersión las especies submareales rápidamente acumulan CO2, el cual conduce a una acidosis respiratoria e hipoxia metabólica (Taylor y Whiteley 1989, Spicer et al. 1990, Schmitt y Uglow 1997, Morris y Oliver 1999). De igual forma, se ha reportado el efecto de la emersión durante la comercialización en vivo de Penaeus japonicus (Goodrick et al. 1993), Nephrops norvegicus (Spicer et al. 1990, Schmitt y Uglow 1997), Homarus gammarus (Taylor y Whiteley 1989, Whiteley et al. 1990), Jasus edwardsii (Jussila et al. 1997), Maia squinado (Durand et al. 2000) y Panulirus interruptus, sobre algunas respuestas fisiológicas e inmunológicas (Gómez-Jiménez et al. 2000). Morris y Oliver (1999) y Speed et al. (2001) estudiaron los efectos combinados de emersión y temperatura sobre las consecuencias metabólicas en langosta J. edwardsii, midiendo, entre otro metabolitos, ATP y sus productos relacionados. Sin embargo, a la fecha no hay ningún informe sobre los efectos de la emersión sobre la calidad del músculo de la cola de crustáceos comerciales.

Es bien conocido que el ATP se transforma en ADP, AMP e IMP durante la exposición aérea de las langostas como una respuesta a necesidades enérgicas (Morris y Oliver 1999), y que estos metabolitos pueden afectar el sabor del producto (Church 1998). El ácido láctico formado en el músculo durante la emersión conduce a cambios de pH y puede aumentar la actividad proteolítica afectando atributos de calidad del músculo como su textura y su capacidad de retención de agua (Ocaño-Higuera et al. 2001).

En un estudio de campo realizado por Gómez-Jiménez et al. (2001) se describen dos periodos de emersión a diferentes temperaturas aéreas durante los procedimientos de comercialización en vivo de P. interruptus. En el presente estudio se simularon en el laboratorio las mismas condiciones para evaluar sus efectos sobre el ATP, sus metabolitos relacionados y algunos parámetros de calidad del músculo de la cola de la langosta espinosa P. interruptus.

 

Materiales y métodos

Animales

Las langostas fueron capturadas por medio de trampas a profundidades entre 3 y 40 m en la costa del Pacífico Noroeste de México, entre las zonas central y sur de la costa occidental de la Península de Baja California (de 28° a 24°N). Langostas de ambos sexos y con longitud de carapacho mínima comercial (82.5 mm) se mantuvieron en tanques con agua marina durante 10 días (20°C y salinidad de 36%o). Se colocaron "casas" de madera en el fondo del tanque para proporcionar madrigueras a las langostas, las cuales fueron alimentadas con calamar y carne de almeja. El alimento se retiró 48 h antes del inicio de los experimentos con el objetivo de tener un nivel alimenticio similar.

Experimento de emersión

Se transfirieron cinco grupos de cinco langostas de tamaño comercial (607 ± 12 g) de su tanque principal a los contenedores experimentales de plástico colocados en un cuarto a temperatura controlada de 20°C. Las langostas se cubrieron ligeramente con lana empapada en agua marina para evitar la deshidratación, se expusieron al aire hasta por 10 h y se muestrearon después de 1, 4, 7 y 10 h. Inmediatamente las langostas se decapitaron manualmente girando su cabeza y luego cortándola con unas tijeras. El mismo procedimiento experimental se realizó con langostas en emersión a 7°C. Ambas temperaturas se seleccionaron basadas en medidas de campo y prácticas de manejo poscaptura. La temperatura media del aire en la región más productiva de langosta en el noroeste de México es de 20°C. Es allí donde estos animales pueden ser expuestos a esta temperatura ambiental durante varias horas; mientras que 7°C es la temperatura media aplicada según los protocolos de comercialización en vivo. Los datos de temperatura y humedad relativa dentro de los cuartos donde se realizaron los experimentos se registraron usando los equipos Hobo-XT y Hobo-HR (Onset Computer Corp., MA, USA), respectivamente. Después de concluida la emersión, las langostas se sacrificaron y el músculo de su cola se congeló inmediatamente a -80°C. Un grupo adicional (control) se mantuvo siempre inmerso en agua marina y se muestreó al inicio del periodo de exposición aérea. Este valor de preemersión representó el valor del control. Para los experimentos de reinmersión, dos nuevos grupos de cinco langostas se expusieron a cada una de las temperaturas de emersión durante 10 h. Después de este tiempo se sumergieron nuevamente en acuarios individuales de cristal que contenían 16 L de agua marina y se dejaron recuperar por 2 h. Después de este tiempo de recuperación se sacrificaron y el músculo de su cola se congeló inmediatamente a -80°C.

Análisis químicos

El contenido de humedad, ceniza y proteína se determinó siguiendo las metodologías descritas por la AOAC (1993) (Sec. 950.46, 938.08 y 955.04, respectivamente). Los extractos para la determinación de nitrógeno no proteico (NNP) se prepararon homogeneizando en una licuadora por 2 min, 50 g de langosta con 100 mL de una solución de ácido tricoloroacético (ATA) al 10%, y filtrando a través de papel Whatman No. 1. El NNP se determinó por micro-Kjeldhal (AOAC 1993) (Sec. 955.04). El contenido de grasa se calculó siguiendo la metodologia descrita por Woyewoda et al. (1986).

ATP y productos de degradación

La concentración de compuestos derivados de la degradación de nucleótidos (ATP, ADP, AMP, IMP, inosina e hipoxantina) en el extracto de músculo de langosta se determinó por el método de Ryder (1985), utilizando un equipo Hewlett-Packard de cromatografía líquida de alta resolución (Hewlett-Packard Co., Waldbronn, Alemania) provisto de una válvula de inyección de 20 uL de capacidad y un detector de absorbancia UV-VIS. Se utilizó una columna Beckman ultraesfera ODS RP 18 de fase reversa (5 μm, 25 cm × 3.9 mm i.d.) (Beckman Instruments, Fullerton, CA). La fase móvil estuvo compuesta de un amortiguador de fosfatos de pH 7.0 (KH₂PO₄ 0.04 M y KH₂PO₄ 0.06 M) a una velocidad de flujo de 2 mL min^-1. El efluente fue monitoreado a 254 nm. Se utilizaron estándares de nucleótidos a una concentración de 0.166 mM, elaborando una mezcla de adenosina 5'-trifosfato (ATP), adenosina 5'-difosfato (ADP), adenosina 5'-monofosfato (AMP), inosina 5'-monofosfato (IMP), inosina (HxR) e hipoxantina (Hx).

Carga energética adenilada

La carga energética adenilada (CEA) en el extracto de músculo de langosta se calculó según la ecuación de Maguire et al. (2002), la cual se define como la razón:

CEA = (ATP + 0.5ADP) / (ATP + ADP + AMP).

Ácido láctico

Los niveles de ácido láctico se determinaron usando un kit colorimétrico de Sigma (cat. No. 735, Sigma Chemical Corp., México).

pH

Las muestras fueron preparadas de acuerdo a Woyewoda et al. (1986), usando un potenciómetro digital modelo 240 (Corning Science Products, New York).

Textura

Se midió el esfuerzo al corte para evaluar la textura del músculo de cola de la langosta usando la navaja Warner-Bratzler en un instron Universal modelo 1130 (Instron Corp., Canton, MA). Se utilizaron cortes estandarizados de 10 × 10 x 20 mm (n = 4), registrándose la fuerza necesaria (kgf) para cortar el músculo. La velocidad de la celda fue de 20 cm min^-1 y la fuerza de corte se aplicó transversalmente a la orientación de las fibras musculares.

Capacidad de Retención de Agua

La capacidad de retención de agua (CRA) del músculo de cola de langosta se determinó por el método descrito por Cheng et al. (1979), en donde 5 g de muestra se colocaron en tubos de 50 mL, centrifugándose bajo vacío a 28,000 g a 2°C por 30 min. Se eliminó el sobrenadante y se calculó la CRA según la fórmula:

%CRA = 100 - (P_i - P_c) / P_i × 100

donde P_i es el peso inicial de la muestra y P_c es el peso de la muestra centrifugada. El análisis fue realizado por triplicado para cada muestra.

Análisis estadístico

Para el análisis estadístico se utilizó el programa estadístico NCSS. Se realizó una prueba de ANOVA de dos vías. Los factores principales fueron la temperatura aérea (con dos niveles) y el tiempo de exposición aérea (con cinco niveles). Se aplicó la prueba de Tukey sólo cuando la interacción de los dos factores principales no fue significativa (P > 0.05). Se utilizó un nivel de significancia de 5% para todas las estadísticas.

 

Resultados

Las temperaturas ambientales registradas en los cuartos aislados donde se realizaron los experimentos de emersión fueron de 20.5 ± 0.3°C (93 ± 0.4% humedad relativa, HR) y 7.3 ± 0.1°C (93.8 ± 0.5% HR). No se registraron mortalidades en ninguno de los tiempos de emersión, ni después del periodo de recuperación (reinmersión). La composición proximal de músculo de cola de langosta se resume en la tabla 1.

La figura 1 muestra los niveles de ATP y compuestos relacionados (μmol g^-1) en el músculo de cola de langostas sujetas a emersión a dos temperaturas aéreas (7°C y 20°C). La concentración molar inicial de ATP y derivados en el músculo de cola fue de 8.3 ± 0.6 μmol g^-1. El análisis estadístico no mostró una interacción significativa (P > 0.05) entre los dos factores principales para ATP y derivados; complementariamente, ninguno de los dos factores principales analizados separadamente fue significativo (P > 0.05). Este mismo comportamiento se obtuvo para la CEA (fig. 2a). Aunque la interacción de los dos factores principales para ácido láctico (fig. 2b) no fue significativa (P > 0.05), la temperatura aérea afectó significativamente (P < 0.05) este parámetro. Después de la reinmersión, los niveles de ácido láctico del músculo permanecieron dentro del rango para el grupo de control (P > 0.05).

La tabla 2 muestra los resultados de pH, CRA y esfuerzo al corte (textura) para el grupo de langostas control, en emersión y en reinmersión a ambas temperaturas de exposición aérea. La interacción de los factores principales no fue significativa (P > 0.05) para pH, CRA y esfuerzo al corte; sin embargo, la exposición aérea resultó en niveles más bajos (P < 0.05) de pH.

 

Discusión

Los resultados indican que la langosta espinosa P. interruptus es una especie capaz de tolerar la exposición aérea hasta por 10 h, aun a 20°C, sin efectos en su calidad como alimento, siempre y cuando esté expuesta a una humedad relativa alta. No se registró mortalidad alguna en ninguno de los tiempos de emersión o después del periodo de recuperación. Aunque la composición proximal del músculo de P. interruptus fue similar a la reportada por Sikorski et al. (1990) y Huss (1995) para Panulirus sp. y para la langosta noruega Nephrops norvegicus, el contenido de proteína (22.8%) fue más alto que los valores reportados por esos autores. De acuerdo con la clasificación de Sikorski et al. (1990), el músculo de cola de P interruptus podría ser clasificado como alto en proteína y bajo en grasa.

Los resultados mostraron que el contenido de ATP en langostas inmersas (control) fue bajo (0.08 μmol g^-1) comparado con el contenido reportado por Speed et al. (2001), de 8.66 μmol g^-1, en langosta silvestre J. edwardsii inmersa. Sin embargo, estos mismos autores reportaron una importante disminución en el nivel de ATP a 0.57 μmol g^-1 para esa especie después de estar en cautiverio por 14 días a 12°C. Las langostas en el presente estudio se mantuvieron en cautiverio por 10 días a 20°C; después de este tiempo, justo antes del inicio del experimento de emersión, se muestreó el músculo de los animales control para su análisis.

Los resultados indican que el cautiverio puede presentar una etapa en la cual los animales usan sus reservas de ATP para trabajo fisiológico o compensatorio, dado que las condiciones de cautiverio nunca serán las mismas que las condiciones silvestres. Los datos de ATP sugieren que las condiciones experimentales afectaron en igual grado a todos los sujetos. Por otra parte, el estrés causado por el cautiverio tuvo un efecto evidente en la degradación del ATP y sus productos. Derivado de este hecho, algunos de estos compuestos ya se han utilizado como indicadores de estrés previo al sacrificio. Comúnmente, los indicadores han sido ATP, AMP e IMP; sin embargo, en nuestro estudio se presentó un alto nivel inicial de HxR (>2.1 μmol g^-1), el cual podría afectar la conveniencia de usar el valor K en el tiempo cero. Este valor inicial inusual de HxR debe ser estudiado con más a detalle, ya que Mendes et al. (2001) reportaron que los protocolos de congelación pueden afectar el patrón de degradación del ATP. De igual forma, es necesario caracterizar y evaluar la actividad 5'-nucleotidasa, la enzima que transforma el IMP en HxR.

Es bien conocido que el efecto del estrés a corto plazo sobre la bioquímica del animal puede ser medido mediante el cálculo de la CEA, la cual fluctúa en el rango de 0 a 1 (Atkinson 1968). En condiciones óptimas los animales típicamente muestran una CEA > 0.8, mientras que bajo condiciones de estrés los valores fluctúan entre 0.5 y 0.75. Los animales estresados severamente presentan valores < 0.5, mostrando un crecimiento más lento, una recuperación difícil y en ocasiones imposible (de Zwaan et al. 1980, Livingstone et al. 1981, Fleury et al. 1997). En el presente estudio, los niveles medios de ATP y ADP fueron <0.1 y 0.5 μmol g^-1, respectivamente, mientras que el nivel medio de AMP fue de 2.9 μmol g^-1, para dar un promedio de CEA de 0.1 ± 0.01. En conjunto, los niveles de ATP, ADP y AMP con los datos de CEA indicaron un severo estrés energético en los animales después de 10 días en cautiverio. Este patrón se mantuvo hasta el final de los tratamientos experimentales de exposición aérea. La CEA media después del período de recuperación de 2 h fue de 0.11 ± 0.01, indicando que los animales continuaron bajo estrés. En consecuencia, es necesario realizar más investigación para elucidar totalmente los efectos del cautiverio sobre la fisiología de estos animales.

Varios autores han reportado una fuerte correlación entre el catabolismo de nucleótidos y la frescura en varias especies marinas (Ehira y Uchiyama 1986, Murata y Sakaguchi 1986, Ohashi et al. 1991, Church 1998). Además, el IMP ha sido identificado como un potenciador de sabor responsable del dulzor característico del músculo de pescado fresco (Kassemsarn et al. 1963, Church 1998), mientras que la Hx tiene un sabor amargo (Dondero et al. 1982). Los altos niveles de IMP detectados en este estudio en animales vivos (2.15 ± 0.65 μmol g^-1) y los bajos niveles de Hx (0.22 ± 0.09 μmol g^-1), indican que las langostas expuestas a emersión a corto plazo a alta humedad relativa, aun a 20°C, conservarían su característico sabor dulce.

Cuando los animales vivos se exponen a hipoxia o anoxia, el suministro de energía disminuye, siendo entonces provisto por el metabolismo anaerobio mediante el cual el glucógeno almacenado es catabolizado a ácido láctico causando un decremento en el pH del músculo (Ashie et al. 1996). Hasta cierto punto durante la exposición aérea el cambio de metabolismo aerobio a anaerobio depende de la especie. Este hecho ha sido más evidente en crustáceos submareales, sobre todo en aquellos cuyos procedimientos de comercialización en vivo implican varios periodos de emersión. Durante estos periodos puede ocurrir acumulación de ácido láctico en el músculo, pudiendo causar un efecto directo sobre la calidad de su textura debido a la pérdida de funcionalidad de las proteínas miofibrilares (Ocaño-Higuera et al. 2001).

En este estudio el promedio de los niveles de ácido láctico en el músculo (0.022 ± 0.008 μmol g^-1) no se vió afectado por el tiempo de emersión (P > 0.05). Los resultados estuvieron de acuerdo con los reportados por Paterson (1993) en camarón Penaeus monodon, en el que no se detectaron cambios significativos (P > 0.05) en la concentración de ácido láctico del músculo en animales sujetos a exposición aérea hasta 12 h. La acumulación de ácido láctico en el músculo de cola de langosta se afectó sólo por la temperatura de exposición aérea (P < 0.05). El contenido medio de ácido láctico durante la emersión a 7°C fue 0.026 ± 0.004 μmol g^-1, mientras que a 20°C fue de 0.019 ± 0.003 μmol g^-1. Los datos de ácido láctico se correlacionaron bien con los datos de pH donde a temperatura de 7°C el pH fue de 6.81 ± 0.06 y a 20°C fue de 6.91 ± 0.08; sin embargo, esta pequeña diferencia no fue significativa (P > 0.05). Los animales expuestos a ambas temperaturas aéreas mostraron un patrón similar de reducción en los valores de pH después de 1 y 4 h de exposición aérea, así como una ligera recuperación después de 7 y 10 h de emersión. Los cambios en la concentración de ácido láctico o pH durante el periodo de emersión, así como después de un periodo de 2 h de recuperación a ambas temperaturas de exposición aérea, no afectaron la textura o la CRA en el músculo de cola de langosta (P > 0.05). El valor medio para la textura fue de 1.60 ± 0.21 kg_f cm^-2 y para CRA fue de 98.4 ± 0.52%.

Las proteínas miofibrilares son los componentes funcionales más importantes en el músculo, ya que confieren muchos de los atributos fisicoquímicos y sensoriales deseables del músculo como alimento. Estas proteínas tienen un punto isoeléctrico aproximado de 5.2. La disminución de pH en el músculo puede repercutir en su capacidad de retención de agua y por consiguiente en la textura. En este estudio los cambios de pH (tabla 2) y ácido láctico (fig. 2) fueron mínimos y no afectaron la textura ni la CRA.

Las respuestas fisiológicas durante el procedimiento de comercialización en vivo de crustáceos de alto valor, tales como las langostas, han sido sujeto de estudio en la última década. Sin embargo, pocos estudios se han enfocado en evaluar los cambios en la calidad del músculo inducidos por las complejas condiciones de estrés por las que atraviesan los animales durante el mercadeo en vivo. En el presente trabajo se encontró que aun cuando el músculo de cola de langosta sufre un agudo estrés durante el cautiverio, y que este estrés permaneció después del periodo de exposición aérea, la hipoxia metabólica generada no causó una gran acumulación de ácido láctico en el músculo, ni un decremento de pH, que pudiera afectar su calidad característica de textura y sabor. Los resultados reflejan que la emersión a corto plazo, aun a una alta temperatura ambiental (20°C), conduce a condiciones de estrés en el animal sin promover un desorden fisiológico significativo que pudiera ser reflejado en la calidad total del músculo para esta especie. Los resultados aquí mostrados podrían tener un impacto significativo en la incipiente comercialización de langosta viva en México.

 

Agradecimientos

Agradecemos la invaluable ayuda de L Tejeda y C Verdugo durante el experimento de exposición aérea y protocolos de muestreo. El estudio fue apoyado por CONACYT, proyecto I35559-n de S Gómez-Jiménez.

 

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