-EL TEJIDO MUSCULAR DE LOS ANIMALES DE
ABASTO CONSIDERADOS SANOS EN EL MOMENTO
DEL
SACRIFICIO
Y
SACRIFICADOS
EN
CONDICIONES HIGIÉNICAS SUFRE DESDE ESE
MOMENTO UNA SERIE DE TRANSFORMACIONES
PROGRESIVAS
E
IRREVERSIBLES
(FÍSICAS,
QUÍMICAS Y BIOQUÍMICAS) (HULTIN, 1985) QUE
LO CONVIERTEN EN UN PRODUCTO COMESTIBLE
LLAMADO CARNE
-PARTE DEL ANIMAL APTA PARA EL CONSUMO
-PRODUCTO HETEROGÉNEO RESULTANTE DE LA
EVOLUCIÓN POST-MORTEM DE LOS MÚSCULOS.
-LO QUE PROPORCIONA UNA CANAL EN FORMA DE
MAGRO, GRASA Y HUESO
TIPOS DE PROTEINAS SEGÚN
LOCALIZACIÓN
COMPOSICIÓN Y CONCENTRACIÓN
DE PROTEINAS ESQUELÉTICAS
TEJIDO CONECTIVO
Niveles de organización:
- Epimisio: envuelve al músculo
- Perimisio: rodea haces de fibras
- Endomisio: rodea las miofibrillas
FACTORES DE INTERÉS DE LAS
FIBRAS MUSCULARES EN LA
PRODUCCIÓN DE CARNE
OBJETIVO
PRODUCTIVO:
máxima
proporción de magro y la justa cantidad de
grasa
FACTORES DE INTERÉS:
- Número de fibras
- Diámetro de las fibras
- Tipo de fibra
FACTORES QUE AFECTAN AL
NÚMERO Y DIÁMETRO DE LAS
FIBRAS MUSCULARES
- ESPECIE
- EDAD
- DOMESTICACIÓN
- RAZA
- FACTORES NUTRICIONALES
- HORMONAS
RESUMEN
- El crecimiento del magro depende del número
de fibras formadas en el periodo prenatal y del
grado de hipertrofia postnatal.
- Una hipertrofia muscular excesiva
estaría
asociada a la sensibilidad al estrés y a una pobre
calidad de la carne.
Hay un número optimo de fibras que garantiza
un buen porcentaje de magro con una buena
calidad de la carne a un moderado grosor de la
fibra
COMPONENTES DEL TEJIDO
CONECTIVO
-FIBROSOS:
-Colágeno
-Epimisio: tipo I
-Perimisio. Tipo I y III -Endomisio: tipo IV y V
MOLECULARES:
-
Proteinas que en el caso del colageno se
estructuran en moléculas de tropocolágeno
que se compone de cadenas 3 polipeptidos
donde predominan la glicina, prolina y
hidroxiprolina
TEJIDO ADIPOSO
Tejido formado por células denominadas
adipocitos.
DISTRIBUCIÓN:
- Grasa subcutánea
- Grasa muscular:
- Intermuscular
- Intramuscular
Grasa de localización más heterogénea
(peri-renal, omental, mesentérica)
EVOLUCIÓN POSTMORTEM DEL
MUSCULO
Proceso por el que se destruye la estructura
miofibrilar por acción de enzimas propias del
músculo.
Las principales enzimas implicadas en este
proceso son:
- Cathepsinas: destruyen la troponina, algunos
enlaces del colágeno y mucopolisacaridos
- Calpainas: se activan por la concentración de
iones Ca y destruyen la tropomiosina y titina
FASES DE LA EVOLUCIÓN
POSTMORTEM DEL MÚSCULO
FASE 1 o fase de sacrificio
FASE 2 o apoptosis
FASE 3 0 pre-rigor
FASE 2 o fase de instalación del
rigor
mortis
FASE 3 o fase de maduración
FASE 4 o putrefacción
CAMBIOS TRAS EL SACRIFICIO
El sacrificio de los animales pone en marcha
en el
músculo un proceso complejo gracias al cual se
producen una serie de modificaciones estructurales,
sensoriales, bioquímicas, etc. que son las responsables
de la aparición y desarrollo de las cualidades de la
carne: color, textura, flavor, etc.
Los procesos de oxidación y proteólisis son los de mayor
importancia en el desarrollo de dichas características.
Para que el proceso de transformación del músculo en
carne tenga lugar en condiciones adecuadas es
necesario el almacenamiento a baja temperatura
FASE DE SACRIFICIO
-No llega Oxigeno al músculo y se instaura un
metabolismo anaerobio
-El ATP es generado por glucolisis del
glucógeno.
-El glucógeno se transforma en ácido láctico.
-El pH inicial del músculo (7.2) disminuye.
-Disminuye la Capacidad de Retención de
Agua.
-La canal es flácida
-Se inicia un oscurecimiento del color del
músculo
DURACIÓN DEL PROCESO DE
ACIDIFICACIÓN
MODELO DE ACIDIFICACIÓN DEL
MODELO ANORMAL DE
ACIDIFICACIÓN
-DFD: *Malas condiciones prefaena
*Agotamiento glucagón, pHf > 6.0
*Carne oscura, elevada CRA,
sensibles
a
microorganismos,
difícil
conservación bajo refrigeración.
PSE: *pH muy bajo en la 1
ªhora
cuando la carne aún esta caliente.
*bajo rendimiento tecnológico
APOPTOSIS
En el proceso de transformación del músculo en
carne, tradicionalmente se han considerado tres
etapas:
•
-pre-rigor
•
-rigor
•
-ternización o maduración
En la actualidad se está considerando una fase
previa: MUERTE CELULAR PROGRAMADA o
APOPTOSIS.
En los segundos posteriores al sacrificio, los
animales presentan contracciones persistentes
de la musculatura a causa de excitaciones
nerviosas (ETAPA DE IRRITABILIDAD), lo que no
persiste mas allá de 20-30 minutos
APOPTOSIS
La apoptosis es un mecanismo de muerte fisiológica celular programada (Taylor et al., 2008) que permite eliminar las células dañadas o peligrosas para las demás células. Es un fenómeno esencial para la vida de un organismo, especialmente durante su desarrollo.
Cuando dejan de recibir oxigeno, las células deciden morir o “suicidarse”, iniciando el proceso de apoptosis, que comienza rápidamente y cuyo mantenimiento y progreso depende de que las enzimas implicadas permanezcan activas.
La apoptosis es un proceso rápido (de unos pocos minutos a un par de horas), y a diferencia de la necrosis, la membrana plasmática no es totalmente destruida durante el proceso, evitando así la eliminación de los contenidos celulares y el consiguiente daño causado a las células vecinas.
APOPTOSIS
La apoptosis induce una serie de cambios estructurales y bioquímicos.
En general, durante el fenómeno de estrés, se sintetizan las proteínas de choque térmico (Heat Shock Protein: HSP), que desempeñan un papel antiapoptótico por la formación de un complejo con las caspasas para inhibirlas.
Este proceso tiene una regulación muy estricta, de manera que solo se activa en la célula y momentos adecuados, y comprende dos vías de iniciación:
En el primer camino, el estímulo es externo a la célula y consiste en la activación de un receptor la muerte celular que va ligado a la activación de las caspasas (Concannon et al 2003).
En el segundo, el evento activador es la ruptura de la membrana mitocondrial. Esto permite la liberación citocromo C en el citoplasma. Citocromo C forma con otras proteinas un complejo llamado apoptosoma, que activa las caspasas.
Según Ouali
et al
(2006) existirá una etapa suplementaria en la evolución de la terneza, antes de la fase derigor mortis
, en la que la apoptosa tendría un papel preponderanteLas primeras proteasas activas son las caspasas, que actuarían escindiendo proteínas celulares
in vivo
. Sus sustratos en la célula serían muchos (del orden de cientos de proteínas ), lo que es comparable a lo que se ha informado de las calpaínas. Las caspasas podrían degradar las proteinas clave de la organización estructural de las miofibrillas (Nakanishiet al
2001, Chen
et al
2003), conjuntamente con otras proteasas, y por tanto jugar un papel importante en la aparición temprana de la terneza, antes de las calpainas.Ante un estímulo, extrínseco o intrínseco
(condiciones críticas para la supervivencia
celular tras el sacrificio y sangrado del animal)
entran en funcionamiento unas peptidasas
generadoras de apoptosis (cisteína peptidasas
con una estricta especificidad de escisión, que
genéricamente se denominan caspasas, de las
que se han identificado 14, algunas son
especificas de determinada especie animal: la
caspasa 11 se encuentra sólo en el ratón y la
rata; la caspasa 13 parece que se expresa sólo
en bovinos; la caspasa 12 puede estar presente
sólo en el ratón). En una fase inicial se activan
las caspasas iniciadoras (8, 9 y 10), que a su
vez movilizan a las caspasas efectoras (3, 6 y
7), responsables de la alteración celular.
En la apoptosis se pueden distinguir varias fases:
-las células en apoptosis se separan o aislan de las células vecinas;
-importante condensación del núcleo y del citoplasma con la consiguiente reducción significativa en el volumen celular;
-las mitocondrias sufren severas modificaciones: liberación al citoplasma del citocromo C, reducción en el potencial de membrana y el deterioro de su permeabilidad, con la consiguiente apertura de poros especializados y difusión de diversas proteínas proapoptóticas;
-la cromatina se escinde en fragmentos de aproximadamente 180 pares de bases;
-se produce un cambio de localización de las phosphatidylserinas, que salen al exterior de la célula, lo que constituye una señal de reconocimiento de los cuerpos apoptóticos por los fagocitos.
El modo de regulación de la apoptosis dependerá de la naturaleza del estímulo inicial, señalándose tres vías principales:
Vía 1: un estímulo externo activa receptores extracelulares que ponen en marcha efectores activadores o inhibidores. La unión de un activador forma un complejo intracelular que activa a las caspasas (caspasas 8 y 10) a través de una interacción DEDs. Para el control de este paso, las células pueden sintetizar proteínas que contienen DEDs que actuará como un inhibidor competitivo del complejo activador vinculado a las caspasas. El exceso de tales proteínas puede desviar las caspasas de su complejo activador. La activación de las caspasas 8 o 10 también puede ser inactivado por el IAP's (Inhibidores de la apoptosis), que son proteínas inhibidoras ligadas o vinculadas a los sitios activos y bloquean su acceso a las proteínas sustratos. Si este no es el caso, las caspasas pueden activar a las caspasas efectoras (caspasas 3 y 7) responsables de la alteración celular.
Vía 2: corresponde a situaciones en las que la célula no tiene otra solución que el suicidio (estímulo intrínseco).
Se produce un deterioro de la membrana de la mitocondria que al perder su potencial de membrana hace que la membrana externa se convierte en permeable y que conduzca a la liberación del citocromo C (factor de proapoptóticos). Hay unas proteínas que promueven este proceso y otras que lo impiden, por lo que la concentración entre los dos antagonistas apoptóticos determinará la velocidad de liberación del citocromo C. Este citocromo forma un complejo llamado apoptosoma, integrado, entre otros, de una proteína llamada Apaf-1 (factor activador de la proteasa apoptótica - 1) y de la caspasa 9. La caspasa 9 se activará dentro del apoptosoma y puede activar las caspasas efectoras (caspasas 3 y 7). La activación de la caspasa 9 puede ser bloqueada por los inhibidores de la familia IAP (inhibidores de la apoptosis).
Via 3: suele acaecer en caso de estrés. Induce la síntesis de proteínas llamadas de protección de choque térmico (HSP), que preservan la función las proteínas celulares contra la desnaturalización y la posible pérdida de la función. Tales proteínas aparecen tan pronto como la célula está en peligro. En el proceso de la apoptosis, las HSP pueden tener diversas acciones antiapoptóticas, que se pueden resumir en:
-Formación de un complejo con las caspasas iniciadoras o efectoras, lo que obstaculiza su función.
-Protección de las proteínas sustratos de las caspasas efectoras, lo que previene o retrasa su degradación por estas enzimas.
-Intentar volver a establecer la estructura inicial de las proteínas que hayan sufrido daños estructurales
A través de HSPs, el estrés puede generar acciones de naturaleza antiapoptótica. Sin embargo, en el caso de estrés intenso se puede inducir la muerte celular por la vía mitocondrial.
In vivo
, las membranas celulares tienen una polaridad bien definida, dependiente de la distribución de los fosfolípidos. La fosfatidilserina (electro negativa) se encuentra en el interior de la membrana plasmática celular, mientras que la fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina (electro positivas) se encuentran en el exterior.Cuando comienza el proceso de apoptosis, se produce una inversión en la distribución de los fosfolípidos. Este cambio aísla la célula apoptótica de las señales de las células vecinas y de su estado de suicidio. Sin embargo, la membrana de las células apoptóticas sigue siendo impermeable para evitar la difusión de los componentes intracelulares en el medio extracelular. La transferencia al exterior de la fosfatidilserina es también un signo de reconocimiento por los macrófagos que
in vivo
participan en la degradación de las células que mueren. La translocación de los fosfolípidos está garantizada por diferentes tipos de translocasas. La muerte celular no se coordina, de manera que cada una de ellas inicia el proceso en momentos diferentes.Dentro de las células, los componentes ácidos se
sustituirán por otros de carácter más bien
básico. Podemos, por tanto, esperar una
neutralización parcial de los protones generados
por la glicólisis y, en consecuencia, una
desaceleración del proceso de acidificación. En
las primeras 8-10 horas
post mortem
en bovinos
y 1-6 horas en ovinos se observa una o dos
mesetas en el descenso del pH. Los músculos
con dos mesetas suelen presentar mayor dureza
que los que sólo presentan una meseta. El
significado exacto de esta estabilidad transitoria
del pH no es bien conocido.
PRE-RIGOR (0-12 horas)
Tras la muerte, las células pretenden mantener la homeostasis pero cuando se agota la phosphocreatina, la energía necesaria se obtiene principalmente a través de la degradación de glucógeno por la glicólisis.
El tipo del proceso depende del tipo de músculo, pero persiste siempre y cuando las enzimas no son inhibidas por pH ácido. Por tanto, la discontinuidad en la caída del pH observado no se puede explicar por una reducción transitoria en la actividad de la phosphocreatina quinasa y otras enzimas de la vía glicolítica sino más bien por una modificación de la capacidad amortiguadora y / o distribución de la carga dentro de las células musculares. La sustitución de los componentes ácidos (fosfatidilserina) por los básicos (fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina) en el compartimento intracelular, acompañado por una redistribución de los iones, podría explicar la existencia de una estabilidad transitoria del pH.
La salida de la fosfatidilserina al espacio extracelular altera rápidamente las sinapsis y la conducción eléctrica.
Esto puede explicar porqué la estimulación eléctrica de baja tensión de las canales es eficaz sólo si se aplica en los primeros minutos tras el aturdimiento y sangrado del animal.
La tasa de descenso del pH difiere significativamente cuando la estimulación de baja tensión (100 V, 2 min) se aplica 15 minutos
postmortem
en comparación con el efecto de la estimulación aplicada a 2 minpostmortem
. Después de 2 minutos, la cinética de la caída del pH es totalmente comparable a la obtenida con estimulación con alta tensión (750 V, 2 minutos) aplicada 30 minutosRIGOR MORTIS
Las reservas de ATP no son suficientes para
liberar las cabezas de miosina de las cadenas
de actina, por lo que el músculo pierde
elasticidad y se instaura el
rigor mortis
. Este se
desarrolla hasta 9 horas después del sacrificio y
se completa en 12-24 horas. Puede ser
acelerado mediante la estimulación eléctrica.
La
dureza
ligada
al
rigor
mortis
va
desapareciendo paulatinamente a consecuencia
de los procesos de maduración.
RIGOR MORTIS (12-72 horas)
-Cesa el aporte de oxígeno, la fosforilación
oxidativa y con ello el aporte de ATP aerobio.
Se modifica la ruta metabólica y se establece
la vía glicolítica anaerobia, ineficaz o
insuficiente, y el glucógeno se transforma en
ácido láctico, a la vez que se liberan
protones. Se acumula piruvato
-Desciende pH. La formación de ácido láctico
contribuye a la acidificación progresiva de la
célula, permitiendo que diversas enzimas
actúen hasta que se alcanza un pH de 4.5-5.
-La velocidad de caída del pH depende, entre
otros factores de la especie, temperatura y
tipo del músculo, nivel de reservas, etc. La
inyección de determinadas sales retrasa
(sulfato de magnesio) o acelera (calcio) el
proceso. También la estimulación eléctrica
modifica la curva de descenso (mayor caída
del pH).
RIGOR MORTIS
-Capacidad de Retención de Agua mínima
-La canal está rígida y los músculos duros
dado que al agotarse el ATP, el complejo
actomiosina es irreversible lo que hace que
el músculo esté duro e inextensible
TIEMPO NECESARIO PARA LLEGAR
El momento de aparición del rigor mortis depende de
la especie, tipo de fibra muscular y manejo
pre-mortem (estrés). En cerdos se instaura hacia 6-8
horas post-mortem y en bovinos 10-12 horas; En
las fibras blancas el descenso del H es más rápido
que en las rojas. Un estrés intenso previo al
sacrificio puede motivar un escaso descenso del pH.
El descenso del pH, aumento de la presión osmótica y
liberación de Ca
+activan determinadas enzimas
(calpainas
y
catepsinas)
que
destruyen
parcialmente las miofibrillas: músculo blando e
inextensible.
Se produce una modificación de los espacios intra y
extracelulares con trasvase de agua intracelular
(capacidad de retención de agua), así como
cambios en la luminosidad y color del músculo,
cambios en el flavor y jugosidad.
MADURACIÓN
La alteración de la estructura celular provoca,
entre
otros
hechos,
la
liberación
de
determinadas enzimas. Este proceso, que
debe acontecer a baja temperatura, es el
que
permite
que
se
desarrollen
las
cualidades o características apetecidas de la
carne.
MADURACIÓN
La maduración es la resultante de la acción de las proteasas musculares, cuyos efectos más marcados tienen lugar en las primeras 48 horas tras el sacrificio.
Los sistemas proteolíticos degradan las proteinas miofibrilares y del citoesqueleto. Rompen los enlaces o uniones inter e intra miofibrilares, las uniones miofibrilla/sarcolema y las uniones de las células a la lamina basal. Esta proteolisis relaja progresivamente el músculo y se establece un valor de terneza máxima de la carne.
Sin embargo, el colágeno no se afecta significativamente por este proceso, por lo que el tenor en colágeno determina un nivel basal de dureza que limita la terneza máxima de la carne cruda o poco cocinada. En el caso de carnes cocinadas durante mucho tiempo o a temperaturas elevadas, el papel del colágeno en la dureza de la carne es irrelavante ya que se solubiliza. En este caso la dureza de la carne dependerá de las propiedades de las miofibrillas.