El curado de la carne y la elaboración tradicional de piezas curadas ahumadas

El curado de la carne y la elaboración tradicional de piezas curadas ahumadas Gustavo Andújar

Libros sobre Ciencia y Tecnología de la Carne y Productos Cárnicos ISBN: 978-959-16-1060-7

Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia

Vicedirección de Carne

EL CURADO DE LA CARNE Y LA ELABORACIÓN TRADICIONAL DE PIEZAS CURADAS AHUMADAS

Lic. Gustavo Andújar Robles Mayo de 1998

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641-And-C El curado de la carne y la elaboración tradicional de piezas curadas ahumadas / Gustavo Andújar. -- En : Libros sobre Ciencia y Tecnología de la Carne y Productos Cárnicos ISBN: 978-959-16-1060-7. -- Ciudad de La Habana : Editorial Universitaria, 2009. -- ISBN 978-959-16-1063-8. -- 105 pág. 1. Andújar, Gustavo 2. Ciencia y Tecnología de los Alimentos Digitalización: Dr. C. Raúl G. Torricella Morales ([email protected])

Instituto de Investigaciones para la Industria Alimenticia - Editorial Universitaria (Cuba), 2009.

La Editorial Universitaria (Cuba) publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada, se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que mantenga el reconocimiento de sus autores, no haga uso comercial de las obras y no realice ninguna modificación de ellas. Calle 23 entre F y G, No. 564. El Vedado, Ciudad de La Habana, CP 10400, Cuba e-mail: [email protected] Sitio Web: http://revistas.mes.edu.cu

Contenido PRÓLOGO ........................................................................................................................ 5 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 7 Importancia del proceso de curado ........................................................................................ 7 Antecedentes históricos .......................................................................................................... 8

ALGUNOS ASPECTOS DE QUÍMICA Y BIOQUÍMICA DE LA CARNE ................ 11 El músculo ................................................................................................................................ 11 Estructura y componentes del músculo ............................................................................... 11 La composición del músculo .................................................................................................. 15 La conversión del músculo en carne .................................................................................... 15 Descenso del pH post mortem ................................................................................................................ 15 Rigor mortis ........................................................................................................................................... 17 Procesamiento pre-rigor ........................................................................................................................ 17 La maduración o acondicionamiento ................................................................................................... 17

La tecnología actual ................................................................................................................ 18

QUÍMICA DEL CURADO ............................................................................................. 21 Aspectos químicos y bioquímicos del curado ..................................................................... 21 Efecto de la sal ....................................................................................................................................... 21 Nitrito y nitrato ...................................................................................................................................... 23 Nitrito o nitrato ..................................................................................................................................... 26

Forma de empleo del nitrito .................................................................................................. 26 La sal de cura ......................................................................................................................................... 27

Azúcar ........................................................................................................................................ 29

OTROS ADITIVOS EMPLEADOS EN EL CURADO ................................................ 29 Polifosfatos ............................................................................................................................... 30 Ascorbatos ................................................................................................................................ 31 Agentes saborizantes .............................................................................................................. 32 Hidrolizados de proteína ....................................................................................................................... 32 Glutamato monosódico .......................................................................................................................... 32 Humos líquidos ...................................................................................................................................... 33

Los métodos de curado .......................................................................................................... 35

TECNOLOGÍA: CURADO SECO Y HÚMEDO .......................................................... 35 Curado seco ............................................................................................................................. 35 Curado húmedo e inyección .................................................................................................. 37 La preparación de las salmueras .......................................................................................................... 41 Inyección arterial .................................................................................................................................. 43 Inyección multiaguja ............................................................................................................................. 46

Comparación entre los métodos de inyección .................................................................... 49 El peso de otros factores ........................................................................................................................ 49

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El desalado ............................................................................................................................... 51

TECNOLOGÍA DEL CURADO: PENETRACIÓN DE LA CURA ............................. 55 El mecanismo de penetración de la cura ............................................................................. 55 Efecto de la calidad de la carne ............................................................................................. 56 Algunas experiencias en cuanto a la difusión de la sal en la carne ................................. 57 La difusión de sal en el producto terminado ....................................................................... 61 La difusión de otros aditivos ................................................................................................. 62 La reducción del tiempo de curado ...................................................................................... 65

TECNOLOGÍA: AJUSTE DE TIEMPOS MÍNIMOS DE CURADO ........................ 65 El diseño de bloques aleatorizados incompletos equilibrados ......................................... 66 Análisis y resultados ............................................................................................................... 68 Algunos aspectos a destacar ................................................................................................. 71

TRATAMIENTO TÉRMICO ........................................................................................ 75 El horneo moderno de piezas curadas ahumadas ............................................................... 76 El horno ..................................................................................................................................... 77 El secado ................................................................................................................................... 78 El ahumado ............................................................................................................................... 80 Características químicas del humo ....................................................................................................... 80 Vapores y partículas .............................................................................................................................. 82 La generación del humo ........................................................................................................................ 84 Métodos de ahumado ............................................................................................................................. 84 Efectos del ahumado .............................................................................................................................. 85

La cocción ................................................................................................................................. 85 Un estudio de condiciones concretas de tratamiento térmico ......................................... 86 Resultados de la comparación .............................................................................................................. 88

MICROBIOLOGÍA DEL CURADO ............................................................................. 93 Disminución de la aw por la sal ............................................................................................. 93 Concepto de aw ..................................................................................................................................... 93 Crecimiento microbiano y aw ................................................................................................................ 95 Medición y estimación de la aw ............................................................................................................ 97

Efecto antibacteriano de la sal ............................................................................................. 100 Efecto del nitrito .................................................................................................................... 100 Microflora de los productos curados ................................................................................. 102 Microflora de las salmueras ................................................................................................................ 103

Efecto microbiológico del tratamiento térmico ................................................................ 104 El ahumado .......................................................................................................................................... 104 El tratamiento térmico ......................................................................................................................... 105

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PRÓLOGO En Cuba existe una larga tradición popular de aprecio por los productos cárnicos, y en particular por el jamón. Según una expresión tal vez no muy elegante, pero sí muy gráfica, hoy ya no tan frecuentemente usada, estar disfrutando de una buena posición económica o social es estar «en el jamón» o «pegado al jamón», mientras que aún hoy, una tarea muy fácil o agradable se define en Cuba, también popularmente, como «un jamón». Muchísimos cubanos están convencidos (erróneamente, habría que añadir) de que la carne de cerdo es un alimento indigesto y, por eso mismo, no recomendable para ser consumido por niños pequeños, enfermos, ancianos y embarazadas. Esa misma carne de cerdo, sin embargo, sometida a la acción de aditivos y tratamientos químicos no siempre inocuos (sal, nitrito de sodio, humo), se convierte en jamón, que la inmensa mayoría de los cubanos considera un alimento «sano», ideal para niños pequeños, enfermos, ancianos y embarazadas. Tal vez ese mismo aprecio, o su traducción en preferencias de consumo, desempeñaron un rol importante en mantener durante muchos años a las piezas curadas ahumadas, del tipo de los jamones de pierna o paleta,

lacones y lomos ahumados, como el segundo renglón genérico en importancia dentro del surtido de producción nacional de derivados cárnicos, con alrededor de un 20 % del tonelaje total. Otro factor de indudable peso en el favor de que han disfrutado estos productos en la industria cubana lo es la sencillez del proceso de elaboración de jamones y similares. Una tecnología muy parecida a la empleada en Cuba para la elaboración de estos productos fue minuciosamente estudiada durante los años entre las dos guerras mundiales, y especialmente durante los años treinta y cuarenta, cuando Rose, Gibbons y colaboradores realizaron sus estudios sobre el bacon canadiense. No pretende, pues, esta reseña, cubrir lo más reciente de la literatura técnica sobre tecnología de la carne. Las piezas curadas ahumadas del tipo del jamón pierna han quedado – lamentable, pero comprensiblemente, por razón de su costo relativamente elevado – como exquisiteces de la chacinería tradicional, postergadas en favor de líneas de surtido más productivas y rentables, cuyo estudio sí llena las páginas de las publicaciones especializadas en la actualidad. El objetivo de este pequeño libro es reseñar 5

los principios químicos, bioquímicos, microbiológicos y tecnológicos del proceso de curado de la carne, desde el punto de vista de la elaboración de piezas curadas ahumadas (como jamones, lacones y lomos) mediante la aplicación de tecnologías tradicionales. Lo hago no sólo reseñando los hallazgos publicados en algunas de las numerosas revistas científicas y técnicas que sobre el tema circulan internacionalmente, sino que he añadido algunos de los resultados más relevantes obtenidos en nuestro Instituto, la mayoría de ellos fruto de un amplio estudio, realizado a lo largo de varios años, sobre estas tecnologías tradicionales. Ha sido mi intención cubrir el tema sin faltar al rigor científico y sin caer en una excesiva vulgarización, pero privilegiando un estilo más bien descriptivo, que evite el énfasis en los aspectos teóricos más abstrusos, de modo que permita su utilización en la capacitación de técnicos de nivel medio, obreros calificados y otros trabajadores de la industria, para quienes los materiales de estudio de este tipo son muy escasos.

La producción intelectual de los técnicos más calificados se orienta, en el caso de los investigadores, a la preparación de artículos sobre temas muy específicos para revistas especializadas de muy limitada difusión en el país, y, en el de los técnicos de la industria, a la preparación de informes sobre problemas también muy concretos, que tampoco alcanzan difusión más allá de unos pocos destinatarios. En ambos casos, el alcance tan restringido de los trabajos que preparan, y muchas veces la misma naturaleza de la información que en ellos se presenta, limita sus posibilidades de uso para la formación, capacitación o recalificación del personal de la industria. Considero necesario producir materiales de estudio en los que se traten los temas de interés industrial con rigor científico-técnico y actualidad, pero al mismo tiempo con suficiente nivel de amplitud y generalidad como el que se necesita para mantener a los trabajadores de la industria debidamente capacitados e informados. Espero que este esfuerzo anime a otros a hacer su aporte en este sentido. El autor Mayo de 1998

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Capítulo 1 – Introducción

INTRODUCCIÓN

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as palabras tienen variaciones de significado a veces sorprendentes, y tanto la palabra curado, que figura prominentemente en el título de este volumen, como su afín en este contexto, cura, no son excepciones.

Mientras que en la industria cárnica cubana no es extraño referirse a cualquier carne tratada con nitrito de sodio como curada, de modo que, consecuentemente, un jamón cocido es también un producto curado, en España se reserva ese calificativo para jamones que no sufren tratamiento térmico, y que se elaboran mediante un largo proceso de aplicación de sales curantes, secado y maduración. Por eso es bueno comenzar por definir ahora, desde un inicio, lo que entenderemos cuando nos refiramos al curado, o la cura, en los capítulos que siguen. Llamamos curado – en el argot industrial es más corriente referirse a él como cura – a un procedimiento químico que permite aumentar la capacidad de conservación de la carne, logrando la inhibición del desarrollo bacteriano, en particular por la acción de la sal y el nitrito de sodio, los cuales pueden ir acompañados de otros aditivos. Contrario a lo que prescribe el Diccionario de la Real Academia, la palabra curación no es utili-

1 zable en Cuba como sinónimo de cura en esa acepción.

Importancia del proceso de curado En este proceso se obtiene un color rosado agradable característico en la carne, se mejora su olor y sabor, se modifica la estructura y se genera el aroma característico de la carne curada, además de lograrse la inhibición de microorganismos del deterioro y patógenos. En la reciente oleada de críticas (no siempre justificadas ni ajustadas a la realidad) a la industria de procesamiento de alimentos, se enfoca a menudo, injustamente, el proceso de curado como básicamente cosmético, destinado sólo a obtener un aspecto agradable en los productos cárnicos, sobre todo a través del desarrollo del color rosado característico de estos géneros. Aunque las técnicas actuales de curado no se proponen garantizar por sí mismas la conservación del producto, sino que son resultado de una evolución hacia procesos combinados de conservación, en los que la refrigeración juega un importante papel, sería erróneo descartar su efecto preservante. La durabilidad que alcanzan estos productos no puede ser adscrita solamente a los efectos 7

El Curado de la Carne

del envase o del almacenamiento refrigerado, sino que descansa también en el aporte de los ingredientes del curado, muchos de los cuales tienen probado efecto contra el crecimiento de los microorganismos patógenos o del deterioro, ya sea por la vía de la disminución de la actividad de agua, o por la inhibición química directa.

Antecedentes históricos Las observaciones empíricas sobre las propiedades conservantes de la sal datan de miles de años. Incluso se conoce del consumo de carnes salazonadas desde la más remota antigüedad. Muchas obras clásicas de la literatura universal, como la Biblia y la Ilíada, se refieren al consumo de algunos productos hechos por adición de sal a la carne, como embutidos y carnes saladas. La acción preservante de la sal, así como la propiedad del nitrato de desarrollar un color rosado atractivo en la carne, fueron posiblemente descubiertas de modo accidental por el hombre antiguo. Es probable que el efecto se lograra primeramente debido a los nitratos frecuentemente presentes en la sal como impurezas, pero el uso intencional de estos se generalizó después, una vez que se reconocieron sus propiedades como preservantes del color. Debido a los métodos rudimentarios empleados inicialmente, el curado de productos cárnicos era extremadamente variable en cuanto a la calidad de los mismos, ya que en ocasiones se obtenían productos muy sala8

dos y con poca uniformidad en la cura, de características muy diversas en cuanto a color, aroma, etc. No es hasta la segunda mitad del siglo XIX que comienzan a aplicarse los principios científicos al curado de carne, como resultado del creciente desarrollo de la industria cárnica y al pujante desarrollo de la ciencia básica de la carne comenzado en el período entre las dos guerras mundiales, pero que prosperó con especial celeridad a partir de la segunda posguerra, a finales de los años cuarenta y principios de los cincuenta. La generalización de la refrigeración mecánica, desde finales del siglo pasado, marca el inicio de una tendencia importante en la elaboración de productos curados: en un principio, el curado fue empleado básicamente como método exclusivo de conservación, es decir, que se pretendía que el producto curado se conservase sin la contribución de otros factores como el control de la temperatura de almacenamiento, o la utilización de un envase hermético. Un requisito como éste exige un proceso de curado profundo, que dé como resultado productos fuertemente salados, de un intenso sabor y aroma. Después del descubrimiento de los principios termodinámicos de la refrigeración, y el surgimiento de una industria frigorífica basada en la refrigeración mecánica, se hizo posible suavizar la cura, obteniéndose productos de sabor más suave, pero cuya composición química no garantizaba por sí misma su durabilidad, y que exigían, por tanto, el empleo de métodos combi-

Capítulo 1 – Introducción

nados, incluída prominentemente entre estos la conservación en refrigeración. El progreso ha continuado ininterrumpidamente desde entonces, con el ritmo como de espiral que caracteriza el progreso científico-técnico: cada paso de avance genera nuevas interrogantes y problemas, que requieren enfoques novedosos y más abarcadores, así como la ruptura con métodos que hasta entonces se consideraron adecuados. Hoy se tienen conocimientos mucho más completos sobre los mecanismos químicos del proceso de curado y la forma en que ocurre la difusión de los ingredientes que lo producen, la naturaleza y alcance de su efecto sobre una gran variedad de microorganismos patógenos y del deterioro, algunos de ellos desconocidos o simplemente pasados por alto en etapas anteriores, pero reconocidos ahora como riesgosos para la salud de los consumidores. Se ha tomado conciencia sobre, y se han resuelto en lo fundamental, problemas toxicológicos planteados por el uso del nitrito y los nitratos que eran simplemente insospechados hace apenas treinta años. En cuanto a la tecnología, se han reducido tiempos de proceso de semanas a apenas

unas horas, y se obtienen, en procesos de elaboración automatizados, con altísimo rendimiento y productividad, productos más sanos, nutritivos y seguros. Los enormes logros alcanzados, sin embargo, ponen de manifiesto cuánto más queda por hacer. Los retos de hoy para la industria de los productos cárnicos curados, no menos apremiantes ni difíciles que los de ayer, se dirigen a alcanzar la sustentabilidad del desarrollo, precisar los límites del crecimiento y, muy especialmente, resolver las contradicciones entre la producción eficiente a escala industrial y la protección del medio ambiente. La industria cárnica cubana, distante de las tecnologías de punta a las que hemos hecho referencia, pasa además por una etapa de grave crisis económica. En una coyuntura como ésta, lejos de contentarse con un tipo de operación rudimentaria, basada en el empirismo y la improvisación, la industria debe esforzarse en la aplicación de los más sólidos principios tecnológicos, que permitan emplear los equipos e instalaciones disponibles con la máxima eficiencia. A facilitar esta tarea se orientan los capítulos que siguen.

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Capítulo 2 – Algunos Aspectos de Química y Bioquímica de la Carne

ALGUNOS ASPECTOS DE QUÍMICA Y BIOQUÍMICA DE LA CARNE

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ara alcanzar una adecuada comprensión de los diversos aspectos del proceso de curado y la elaboración de piezas de carne curadas, es imprescindible tener en cuenta las características y propiedades de la materia prima del proceso, no tanto en cuanto piezas anatómicas como en cuanto al material que las conforma. Está, sin embargo, fuera del alcance de una obra como ésta intentar una descripción, siquiera medianamente detallada, de los muchos aspectos genéticos, fisiológicos, nutricionales y de otro orden que influyen en el desarrollo, crecimiento, características y propiedades del músculo esquelético de los mamíferos, y la carne en la que éste se transforma. Limitaremos nuestra descripción a aquellos aspectos químicos y bioquímicos absolutamente imprescindibles para permitir una comprensión básica de los procesos que aquí se estudian. Debe destacarse, además, que aunque mucho de lo que aquí se expone es aplicable también a la masa muscular de animales marinos como, por ejemplo, peces y elasmobranquios, estos presentan características propias de composición que hacen que generalmente se estudien separadamente.

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El músculo La carne no es sólo una materia prima de compleja composición química y bioquímica. A diferencia de otras materias primas alimentarias, más o menos homogéneas, como la leche y los jugos de frutas, en la carne la estructura desempeña un papel fundamental. Para comprender mejor esa estructura y su importancia funcional, es necesario describir, al menos someramente, la estructura y funciones del músculo.

Estructura y componentes del músculo La estructura básica del músculo se muestra, muy esquemáticamente, en la Figura 2.1. Cada músculo individual, con un diámetro de varios centímetros, está separado de los demás por una fina capa de un tipo de tejido llamado, por sus características y propiedades, tejido conectivo o conjuntivo. La capa de este tejido que envuelve a todo el músculo se llama epimisio. Dentro de esta envoltura se encuentran los haces de fibras, de unos pocos milímetros de diámetro, cada uno de ellos también envuelto en una fina capa de tejido conectivo, llamada epimisio. Las prolongaciones de las envolturas conectivas de los haces de fibras se reúnen en el extre11

El Curado de la Carne

mo del músculo, formando los tendones, mediante los cuales los músculos se insertan en los huesos.

te las células del tejido muscular, con un diámetro de 50 - 100 μm (1 μm = 0,001 mm) cada una, y recubiertas individualmente con otra fina capa conectiva, llamada endomisio. La fibra muscular posee además una membrana llamada sarcolema. Cada fibra muscular contiene numerosas fibrillas, con un diámetro de 1 -2 μm cada una, e inmersas en un gel de proteína soluble llamado sarcoplasma.

El tejido conectivo muscular y, consecuentemente, los tendones, están formados fundamentalmente por un grupo de proteínas, la más importante de las cuales se llama colágeno, y que es la proteína más abundante del organismo de los animales superiores, Las fibras muscuno sólo por estar lares contienen, ampliamente disademás de las tribuida por todo fibrillas o miofiel cuerpo, como se brillas (de la raíz desprende de su griega myo, que participación en significa múscutodas las envoltulo), otros comporas musculares, nentes, como el sino sobre todo núcleo y las mitopor ser uno de los condrias, que por componentes ma- Figura 2.1.- Representación esquemática de la es- razones de alcanyoritarios de los tructura del músculo esquelético ce no se considehuesos. El colágeno forma también la ma- rarán aquí. Tienen una enorme importancia triz proteínica del tejido adiposo, una espe- fisiológica y bioquímica. cie de entramado proteínico lleno de glóbuLas miofibrillas están formadas por las prolos de grasa. teínas funcionales más importantes del músCuando el colágeno se calienta en presencia culo. Las proteínas miofibrilares represende agua, se hidroliza y se transforma en ge- tan algo más del 50 % del total de la proteílatina. La gelatina puede ligar los trozos den- nas del músculo esquelético. Son las respontro de un producto, si éste está refrigerado, sables del mantenimiento de la estructura del pero se licúa cuando se calienta, de modo músculo, así como de la transformación de que brinda poco poder ligante a temperatu- la energía química contenida en los ras ligeramente por encima de la ambiente. metabolitos musculares (el «combustible» del músculo), en la energía mecánica desDentro de los haces de fibras se encuentran plegada durante la contracción muscular. las fibras musculares, que son propiamen12

Capítulo 2 – Algunos Aspectos de Química y Bioquímica de la Carne

Entre las proteínas miofibrilares se destacan la actina y la miosina, cuyas moléculas están agrupadas en forma de bastones paralelos, los de miosina (filamentos gruesos), y los de actina (filamentos delgados), orientados paralelamente y en forma intercalada, como se representa esquemáticamente en la Figura 2.2.

do actomiosina y causando rigidez muscular. Así ocurre cuando hay un ejercicio violento y prolongado del músculo, que agota el ATP muscular sin dar tiempo a que se reponga, lo cual da como resultado la contracción brusca y dolorosa que llamamos calambre.

La concentraLas miofibrillas ción de iones están dispuestas Ca2+ en el sarcode modo que el plasma juega un conjunto de los papel esencial en filamentos el mecanismo gruesos puede que acabamos de deslizarse a lo describir. El Ca2+ largo de los filatiene la propiementos deldad de activar la gados, lo cual capacidad de la resulta en un miosina para acortamiento o hidrolizar el un alargamiento ATP, de modo de las miofibrique cuando se lillas. bera Ca2+ en el sarcoplasma, se La interacción Figura 2.2.- Esquema de la disposición de las miofibrillas, dispara el mecade estas proteí- apreciada transversal y longitudinalmente. nismo de connas es la respontracción muscusable del proceso de contracción muscular, lar. regido a su vez por la concentración de trifosfato de adenosina (ATP) en el músculo, Las propiedades de las proteínas que funciona como a modo de «lubricante» miofibrilares son decisivas para las caracde el desplazamiento mutuo de los filamen- terísticas tanto del músculo como de la cartos. Cuando hay abundante ATP, los filamen- ne que de él se obtiene. Son especialmente tos de actina y miosina se deslizan libremen- importantes las propiedades relacionadas te, y el músculo se extiende, relajado. Si se con la carga eléctrica de las proteínas en soagota el ATP, los filamentos se entrelazan lución, como el punto isoeléctrico, que se fuertemente, formando el complejo llama- considerará brevemente a continuación. 13

El Curado de la Carne

Las moléculas de proteína pueden considerarse como partículas que tienen muchas cargas eléctricas de ambos signos; el tipo de cargas que predomine en un momento dado, dependerá del pH del medio en que se encuentre la proteína. Si el pH del medio es igual al valor llamado punto isoeléctrico de la proteína en cuestión, el número de cargas eléctricas positivas de la molécula será exactamente igual al número de cargas negativas: su carga eléctrica neta será nula. En el punto isoeléctrico, por tanto, las moléculas de proteína no tenderán a moverse en ninguna dirección si se colocan en un campo eléctrico, ni se repelerán entre sí, ni podrán atraer tantas moléculas de agua. Cuando una proteína se coloca en un medio cuyo pH es igual a su punto isoeléctrico, su solubilidad y su capacidad de retención de agua son mínimas. Si el pH está por debajo del punto isoeléctrico, entonces en el medio habrá mayor abundancia de iones H+, y las cargas eléctricas predominantes en la molécula de proteína serán las positivas. Al contrario, a pH por encima del punto isoeléctrico, las cargas predominantes serán negativas. En ambos casos, la solubilidad y la capacidad de retención de agua serán mayores que en el punto isoeléctrico. La capacidad de retención de agua de la carne, propiedad de enorme trascendencia tecnológica, está determinada en gran medida por la interacción entre las proteínas miofibrilares: si la actina y la miosina están entrelazadas formando actomiosina, o si el 14

pH del medio se acerca al punto isoeléctrico de las proteínas miofibrilares, la capacidad de retención de agua disminuye drásticamente. Si hay ATP abundante, de modo que la actomiosina se disocia, o el pH sube, por adición de una sustancia ligeramente alcalina, la capacidad de retención de agua aumenta, también drásticamente. Hay aún otra propiedad de las proteínas miofibrilares que es de gran importancia tecnológica: su capacidad para disolverse en soluciones salinas y para formar geles estables por calentamiento. Las proteínas miofibrilares pueden ser extraídas muy eficientemente del músculo mediante el tratamiento mecánico de éste en presencia de una salmuera, o al añadirle sal a la carne, cuyo jugo forma entonces la salmuera. Si se masajean o frotan trozos de carne con una cantidad pequeña a moderada de salmuera o de sal sólida, las proteínas miofibrilares se disuelven esta salmuera añadida (o la que se forma cuando la sal se disuelve en el agua que exuda la carne), cubriendo los trozos de carne con una solución muy viscosa que da gran capacidad de ligazón a los trozos de carne entre sí. Lo mismo ocurre cuando se tritura carne con sal añadida, como se hace cuando se preparan masas de embutidos de pasta fina. Si la mezcla se somete entonces a cocción, las proteínas extraídas coagulan, al desnaturalizarse por el calor, de modo similar a como lo hace la clara de huevo al cocerse, formando un gel estable que mantiene unidos los trozos de carne en lo que parece en-

Capítulo 2 – Algunos Aspectos de Química y Bioquímica de la Carne

tonces ser una pieza única. Éste es el principio que permite elaborar los jamones prensados o de combinación.

La composición del músculo La proporción en que los componentes que se han mencionado se encuentran en el músculo magro de un mamífero adulto, expresada en g del componente por 100 g de músculo fresco, es como sigue (Lawrie, 1985): Agua ................................................ 75,5 Proteínas .......................................... 18,0 Proteínas miofibrilares ............ 10,0 Proteínas sarcoplasmáticas ....... 6,0 Proteínas del tejido conectivo ... 2,0 Grasas ................................................ 3,0 Sustancias solubles no proteínicas .... 3,5 Nitrogenadas ................................ 1,6 Carbohidratos............................... 1,2 Inorgánicas................................... 0,7 Entre las proteínas sarcoplasmáticas, tiene una importancia particular en relación con el curado la proteína responsable del color del músculo, llamada mioglobina. La mioglobina tiene la función de «recoger», para su utilización en el músculo, el oxígeno transportado de los pulmones a los tejidos por la hemoglobina de la sangre (del griego hemos, sangre), una proteína que guarda gran semejanza bioquímica y funcional con la mioglobina. El desarrollo del color característico de los productos curados está determinado por la química de este pigmento muscular, y sus

relaciones con el oxígeno y los componentes activos y auxiliares de las mezclas curantes, todo lo cual se considerará en mayor detalle al estudiar la química del curado.

La conversión del músculo en carne El proceso mediante el cual el músculo vivo se transforma en carne es una larga y complicada cadena de cambios, que comienza desde el mismo momento del sacrificio. La primera consecuencia de la muerte del animal es la cesación de la irrigación sanguínea y, por tanto, del suministro de oxígeno a los tejidos. Esto provoca la detención de los procesos de fosforilación oxidativa asociados con la llamada cadena respiratoria, una compleja serie de transformaciones vinculadas a estructuras mitocondriales, que constituyen la vía más eficiente de obtención de energía (Lawrie, 1985). Descenso del pH post mortem La degradación de carbohidratos (fundamentalmente glucógeno) continúa, sin embargo, mediante un proceso llamado glicolisis anaerobia, que produce ácido láctico. Éste es, a todos los efectos prácticos, el «combustible» de la cadena respiratoria. Al estar detenida ésta, el ácido láctico se acumula, haciendo descender el pH muscular, originalmente cercano a la neutralidad en el músculo vivo, hasta alcanzar valores finales de pH alrededor de 5,6, muy cercano al punto 15

El Curado de la Carne

isoeléctrico de las proteínas de la carne. La hidratación de las proteínas y, en general, su capacidad de ligar o retener agua por cualquier vía, depende de su carga eléctrica, determinada, en última instancia, por el pH del medio. El descenso post mortem del pH muscular tiene, por tanto, la mayor importancia tecnológica (Bendall, 1978). Normalmente, este descenso del pH muscular se produce lentamente, generalmente en el curso de las 24 horas siguientes al sacrificio. Cuando el pH final se alcanza con el músculo ya frío, no hay grandes afectaciones de las propiedades de las proteínas. En algunas condiciones anormales, entre las que se cuenta generalmente una predisposición genética del animal, mucho más frecuente entre los cerdos, la acidificación se produce muy rápidamente, mientras la temperatura del músculo es aún alta. Se produce entonces una condición peculiar: la carne P.S.E., así llamada por las siglas en inglés de sus características más llamativas: pálida (Pale), floja (Soft), exudativa (Exudative) (Bendall, 1978; 1979; Monin, 1981), que ha tenido una influencia enorme en la selección de pies de cría para el mejoramiento genético del ganado porcino. Lo que ocurre en este caso es una desnaturalización masiva de proteínas, causada por la combinación del bajo pH y la alta temperatura. La opacidad debida a las proteínas insolubilizadas aporta el color pálido, con un aspecto como de carne cocida, mientras que las proteínas, al desnaturalizarse, pierden mucha de su capacidad de re16

tención de agua, dando una estructura floja, que exuda líquido. La carne PSE es indeseable para el procesamiento industrial, y en particular totalmente inadecuada para la elaboración de piezas curadas. No es dañina para la salud y puede, por supuesto, consumirse como carne fresca, pero su aspecto le resta valor comercial. Tal vez la mejor opción en este caso es utilizarla en embutidos, diluyéndola en mezclas con grandes proporciones de carne normal. Desde hace algunos años, ha surgido interés, sobre todo entre investigadores canadienses, en el control de los cambios post mortem del pH mediante el suministro ante mortem de sustancias alcalinas o ácidas, lo que han llamado carga oral u oral loading (Boles et al., 1994; Anh et al., 1992) Aunque los resultados sugieren que estos tratamientos tienen efecto significativo en el pH de la carne, tanto medido a los 45 minutos del sacrificio (el llamado pH1), como sobre el pH final de la carne, no se ha podido concretar un tratamiento aplicable industrialmente. El defecto que pudiéramos considerar el extremo opuesto a la carne PSE también se da: si el animal se sacrifica en estado de agotamiento físico, sin adecuado descanso, su nivel de glucógeno muscular será muy bajo, por lo que no se producirá mucho ácido láctico y el pH bajará muy poco, a alrededor de 6,4. Las proteínas de esta carne, llamada D.F.D. por ser oscura (Dark), firme (Firm) y seca (Dry), mantienen una alta capacidad de retención de agua, lo que le da a su es-

Capítulo 2 – Algunos Aspectos de Química y Bioquímica de la Carne

tructura una gran traslucidez, haciendo que la luz penetre en ella muy profundamente y la haga aparecer oscura (aunque su contenido de pigmento no varía en absoluto). Al no exudar líquido, mantiene la firmeza al tacto y su superficie se aprecia seca. Este defecto es más frecuente en la carne de res que en la de cerdo (Monin, 1981). Rigor mortis Como la glicolisis es mucho menos eficiente para producir energía (en forma de ATP, «transportador» universal de energía en los procesos metabólicos) que los procesos oxidativos de la cadena respiratoria, el nivel de ATP en el músculo disminuye rápidamente. A medida que se agota, las cadenas de miosina y actina se van entrelazando paulatinamente, formando actomiosina mediante un proceso de contracción pasiva llamado rigor mortis o rigidez cadavérica (Bendall, 1975). En condiciones normales, el establecimiento del rigor mortis se produce en músculos extendidos, que se mantienen en esa condición por estar fijados al esqueleto, por lo que no se produce un endurecimiento considerable de la carne. Los músculos que entran en rigor después de haber sido deshuesados en caliente pueden sufrir una considerable contracción y endurecimiento. Procesamiento pre-rigor Tanto en razón del descenso post-mortem del pH, que lo acerca al punto isoeléctrico de las proteínas miofibrilares, como del esta-

blecimiento del rigor mortis, que hace inextensible la red de estas proteínas, reduciendo su volumen, el músculo pierde capacidad de retención de agua, una propiedad de gran importancia tecnológica. Es por esto que el estudio del empleo de carne pre-rigor, es decir, en un tiempo muy corto después del sacrificio, mientras el pH, la concentración de ATP y, consecuentemente, la capacidad de retención de agua son altos, se ha mantenido como un área de gran interés tecnológico por muchos años (Mandigo y Henrickson, 1966; 1967; Weiner et al., 1966; Taylor et al., 1982; Romita et al., 1987; Plimpton et al., 1991). La maduración o acondicionamiento Ya desde antes de alcanzarse el pH final, comienza una serie de cambios en la carne que se mantiene almacenada en condiciones de control del crecimiento microbiano, como p.e. en refrigeración: se observa que poco a poco se recupera la extensibilidad de los músculos y la carne sufre un proceso de ablandamiento paulatino. Por otra parte, el pH rebasa el valor mínimo alcanzado y comienza a aumentar, con lo cual su capacidad de retención de agua aumenta también. Este proceso, denominado maduración o acondicionamiento, va acompañado de una abundante producción de sustancias sápidas. El ATP originalmente presente en el músculo al momento de la muerte, y todo el formado post mortem por la vía glicolítica, ya se ha degradado para entonces a ácido inosínico, una de cuyas propiedades es la de 17

El Curado de la Carne

actuar como enaltecedor o potenciador de sabor, en forma muy similar al glutamato. Durante la maduración las más importantes propiedades organolépticas de la carne: la blandura y el sabor, mejoran sustancialmente. En la tecnología tradicional de sacrificio y procesamiento primario, la maduración debía realizarse manteniendo la carne a 0°C durante períodos relativamente largos, de 10 - 12 días, por lo cual se reservaba para cortes selectos de carne.

La tecnología actual En el caso de la carne que se produce para el consumo directo, sobre todo de res, la tecnología de elaboración primaria ha progresado muchísimo en los últimos 10 - 12 años. No sólo se han resuelto los problemas generados por los programas muy rápidos de refrigeración – que provocan en el músculo pre-rigor una contracción llamada encogimiento por frío, que endurece la carne – (Cross, 1979), sino que se han diseñado tecnologías para mejorar sustancialmente su calidad sensorial: las canales de bovino son estimuladas eléctricamente con pulsos de alto voltaje, con el objetivo de acelerar la desaparicióndel ATP muscular y adelantar el establecimiento del rigor, de modo de poder deshuesar la carne en caliente y refrigerarla con gran rapidez, logrando así aumentar la eficiencia y reducir las mermas evaporativas a un mínimo, sin afectar la calidad organoléptica de la carne (Bendall, 1980). La electroestimulación también per18

mite producir la maduración de la carne manteniéndola a una temperatura relativamente alta por un tiempo muy corto (Romita et al., 1987; Van Laak, 1989). Referencias -Ahn, D. U.; Patience, J. F.; Fortin, A. y McCurdy, A. (1992) The influence of pre-slaughter oral loading of acid or base on post-mortem changes in longissimus dorsi muscle of pork. Meat Science 32 (1) 65-79. -Bendall, J. R. (1975) Cold-contracture and ATP-turnover in the red and white musculature of the pig, post mortem. Journal of the Science of Food and Agriculture 26 (1) 55-71. -Bendall, J. R. (1978) Variability in rates of pH fall and lactate production in the muscles of cooling beef carcasses. Meat Science 2 (2) 91-104. -Bendall, J. R. (1979) Relations between muscle pH and important biochemical parameters during the post-mortem changes in mammalian muscles. Meat Science 3 (2) 143-157. -Bendall, J. R. (1980) The electrical stimulation of carcasses of meat animals. En Developments in Meat Science – 1, Lawrie, R. A. (Editor) 3759. -Boles, J. A.; Patience, J. F.; Schaefer, A. L. y Aalhus, J. L. (1994) Effect of oral loading of acid or base on the incidence of pale soft exudative pork (PSE) in stress-susceptible pigs. Meat Science 37 (2) 181-194.

Capítulo 2 – Algunos Aspectos de Química y Bioquímica de la Carne

-Cross, H. R. (1979) Effects of electrical stimulation on meat tissue and muscle properties - a review. Journal of Food Science 44 (2) 509-514. -Lawrie, R. A. (1985) Meat Science, 4ª Edición, Pergamon, Oxford. -Lawrie, R. A. (Ed.) (1981) Developments in Meat Science - 2, Applied Science, Londres. -Lawrie, R. A. (Ed.) (1985) Developments in Meat Science - 3, Applied Science, Londres. -Lawrie, R. A. (Ed.) (1988) Developments in Meat Science - 4, Applied Science, Londres. -Mandigo, R. W. y Henrickson, R. L. (1966) Influence of hot-processing pork carcasses on cured ham. Food Technology 20 (4), 538-540. -Mandigo, R. W. y Henrickson, R. L. (1967) The influence of pre-chill processing techniques on bacon. Food Technology 21 (9), 1262-1264. -Monin, G. (1981) [Causas de dos defectos de la carne de cerdo; carne pálida floja exudativa y carne de alto pH.] Viandes et Produits Carnes 2 (8) 6-10. -Pearson A. M. y Dutson, T. R. (1990) Meat

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19

Capítulo 3 – Química del Curado

QUÍMICA DEL CURADO

E

l curado es en esencia un proceso químico-físico, con importantes consecuencias, no sólo químicas y físicas, sino también microbiológicas y bioquímicas. El proceso consiste, básicamente, en la conservación de la carne mediante la adición a la misma de sal común, nitrato y/o nitrito sódico y otras sustancias, como, por ejemplo, azúcares, fosfatos, ascorbatos y otras, que contribuyen conjuntamente a la inhibición del desarrollo bacteriano, el mejoramiento de su color, olor y sabor, y la modificación de su estructura.

Aspectos químicos y bioquímicos del curado Efecto de la sal El cloruro de sodio o sal común es uno de los ingredientes básicos y esenciales en toda mezcla curante. Su efecto es doble: por una parte, reduce la actividad de agua del medio, para lo cual es sumamente eficaz, comparada con otros solutos, pero además tiene un efecto inhibidor per se, como se analiza en detalle en el capítulo sobre Microbiología del Curado, página 100. Algunas de las relaciones más interesantes del agua se ponen de manifiesto en el cura-

3

do por inmersión de la carne en una salmuera, un proceso que ha sido estudiado con atención desde hace muchos años (Callow, 1927): al comienzo del curado por inmersión, parte del agua de la carne es extraída hacia la salmuera, debido a la mayor presión osmótica de la salmuera, arrastrando consigo proteínas solubles de la carne. Más tarde, el flujo invierte su sentido, ya que el cloruro que difunde desde la salmuera hacia el interior de la carne forma un complejo con las proteínas cárnicas, que provoca un aumento de la presión osmótica en el interior del producto, por encima del nivel en la salmuera. Por otra parte, el aumento de la concentración de cloruro de sodio en el interior de la carne, causa una reducción en la actividad de agua de la misma. Es por eso que, a una concentración suficientemente alta de sal, se inhibe el crecimiento microbiano y el posterior deterioro de la carne curada (cf. Microbiología del Curado, página 95). Como otra consecuencia, también de gran trascendencia tecnológica, de la asociación de iones cloruro a las moléculas de proteína, se experimenta un aumento de la capacidad de retención de agua de la carne, que se debe al desplazamiento del punto 21

El Curado de la Carne

isoeléctrico de las proteínas a valores inferiores al normal (pH aproximadamente igual a 5,4), como se ilustra en el gráfico de la Figura 3.1. Como puede observarse en el gráfico, el punto isoeléctrico de las proteínas de la carne, normalmente con un valor pI, se desplaza hacia un nuevo valor pI’, más bajo, por la adición de sal.

to isoeléctrico de las proteínas de la carne fresca, se logra una retención de agua incrementada con la adición de sal. Este aspecto es esencial en la elaboración de productos curados.

La realidad física de este cambio también es fácilmente visualizable mediante un modelo elemental. Si concebimos el conjunto de proteínas miofibrilares de la carne (que constituyen Lo que ocula mayor prorre es que los porción de iones cloruro, las proteínas al asociarse de ésta y son con las molélas de mayor culas de profuncionalidad), teína, les como una red aportan su en la que la carga negatimayor parte va, y por tandel agua de la to se requericarne está rá una mayor atrapada físiconcentracamente – un ción de iones modelo algo H + (un pH rústico, pero más bajo) Figura 3.1.- Modificación de la relación entre la capacidad de no del todo para regresar retención de agua y el pH de la carne por la adición de sal. desacertado – la proteína al , la asociación de iones cloruro con las proestado de carga eléctrica neta nula que la teínas de este retículo les dará carga predocaracteriza en el punto isoeléctrico (Wismerminantemente negativa y hará que sus fibras Pedersen, 1976). se repelan entre sí, aumentando el volumen Así, a cualquier valor de pH por encima de del retículo y facilitando así la retención del su punto isoeléctrico modificado, la capaci- agua. dad de retención de agua de la carne tratada Tampoco ha escapado al interés de la induscon sal, será mayor que la de la carne frestria por maximizar los rendimientos, las venca. Como en el proceso de curado se trabaja tajas en cuanto a capacidad de retención de siempre a valores de pH por encima del pun22

Capítulo 3 – Química del Curado

agua, del empleo de la carne pre-rigor. En condiciones de abundancia de ATP y pH aún alto después del sacrificio, se obtienen significativas ventajas en cuanto a rendimiento, con buena calidad en los productos (Taylor et al., 1982). Si se empleara sólo sal químicamente pura en el curado, aunque se lograrían las ventajas buscadas en cuanto a: • un aporte a la conservación – por reducción, como ya se ha apuntado, de la actividad de agua de la carne, una modificación que tiene un efecto similar al de realizar un grado de secado (cf. Microbiología del Curado, página 93) –, y • una modificación favorable de la capacidad de retención de agua de la carne, se obtendría, no obstante, un producto de aspecto pardo grisáceo, con color como de carne cocinada y un áspero sabor salado, que no sería muy aceptable para el consumidor. Además, a los bajos niveles de adición de sal empleados actualmente, no se logra reducir la actividad de agua de la carne hasta un nivel que garantice la inhibición de la germinación y desarrollo en el producto de microorganismos anaerobios patógenos, como el Clostridium botulinum. Nitrito y nitrato Para suplir estas deficiencias, se complementa el efecto de la sal en el proceso de curado con la adición de nitrito y/o nitrato sódico. Originalmente se usaba nitrato de potasio

(«salitre») en el curado de la carne, pero desde finales del siglo pasado se descubrió que el efecto deseado era producido no por el nitrato, sino por el nitrito que se formaba a partir de él. La industria cárnica comenzó enseguida a emplear el nitrito directamente: en los Estados Unidos, su utilización se introdujo en la industria alrededor de 1910 (Jul, 1981). Cuando se usa el nitrato (NO3–), las enzimas microbianas (nitrorreductasas) reducen el nitrato a nitrito, por lo que el empleo del nitrito implica una vía más directa de obtención del ingrediente activo que reacciona con los pigmentos de la carne. El nitrito tiene varias funciones en el curado de la carne: 1) estabilizar el color del tejido magro; 2) contribuir a las características de sabor de la carne curada y 3) inhibir el crecimiento de microorganismos patógenos, y en particular del temido Clostridium botulinum (Roberts, 1975). El propósito original de la adición de nitrito parece haber sido la estabilización del color, debido al atractivo color rosáceo, estable al tratamiento térmico, que se obtiene con su empleo. El desarrollo del color durante el proceso de curado se debe a la reacción del nitrito con los pigmentos del músculo, para producir pigmentos estables al tratamiento térmico, característicos de la carne curada e im23

El Curado de la Carne

portantes para la aceptabilidad de los productos cárnicos curados. El proceso ocurre según la serie de reacciones que se muestra esquemáticamente a continuación (Kramlich et al., 1973): NO3-

reducción por los ----------------------> microorganismos

NO2-

condiciones favorables NO2- -----------------------------> NO + H2O ausencia de luz y aire condiciones favorables NO + Mb ---------------------------> NOMMB (óxido nítrico metamioglobina) NOMMb ----------------------> NOMb (óxido nítrico mioglobina) NOMb

------------> NO-hemocromógeno (pigmento rosado estable al calor)

Ya sea que se use nitrato o nitrito para el curado, ocurre la reducción hasta óxido nítrico (NO), que con la mioglobina produce en definitiva, tras varios pasos intermedios, oxidonítrico hemocromógeno, pigmento rosado que no pierde su color al recibir tratamiento térmico, y que es el responsable del color de la carne curada. La descripción que acabamos de hacer es muy somera y deja de lado aspectos importantes cuya consideración en detalle rebasa el alcance de esta obra, pero que no debemos dejar de mencionar, so pena de dar una impresión simplista de lo que es realmente una compleja secuencia de reacciones. Uno de esos procesos complejos involucrados en la transformación del nitrito en la carne es 24

la participación de los citocromos de las células musculares en el proceso de formación de los pigmentos de la carne curada. Una discusión más detallada puede encontrarse en el trabajo, ahora clásico, de Koizumi y Brown (1971). Mención aparte merece el efecto del nitrito sobre el sabor o flavor de curado que se desarrolla en la carne como resultado deltratamiento de ésta con nitrito. La primera prueba rigurosa del tal efecto fueron los resultados obtenidos por Cho y Bratzler (1970) con jueces no adiestrados que probaron, en pruebas de triángulo, lomos de cerdo pareados, curados con diferentes niveles de sal y con o sin nitrito. Vendados para que no pudieran guiarse por el color, los jueces pudieron identificar, con consistencia estadísticamente significativa, las muestras curadas con nitrito como poseedoras de más sabor «a curado» que las curadas con sólo sal. El ahumado no logró enmascarar este efecto: los jueces identificaron correctamente las muestras curadas con nitrito y afirmaron que tenían «más sabor a curado» que las muestras ahumadas, curadas con sólo sal. Estos resultados, aunque se aceptan generalmente como la comprobación definitiva del aporte del nitrito al sabor curado de la carne, no siempre han sido totalmente corroborados. Poco tiempo después de la publicación de los resultados de Cho y Bratzler, Wasserman y Talley (1972) reportaron que sus jueces no hallaron diferencia entre muestras de frankfurters curadas con y sin nitrito, cuando las muestras eran ahumadas.

Capítulo 3 – Química del Curado Tabla 3.1.- Resultados sensoriales sobre nitrito y sabor a curado. Salmuera de curado Ensayo

Tiempo de curado

NaCl %

Muestras

Azúcar NaNO2 NaCl NaNO2 % ppm % ppm

Evaluación sensorial Triángulo1

3

4,7

1,2

300

2,4

102

35/65***

3

4,7

1,2

-

2,4

trazas

-

7

2,3

1,2

300

1,0

140

-

7

4,7

1,2

300

2,2

134

-

7

2,3

1,2

300

-

-

-

7

4,7

1,2

-

-

-

-

7

4,7

-

300

2,5

141

-

7

4,7

1,2

300

2,5

82

-

7

4,7

1,2

300

2,7

151

-

7

4,7

1,2

300

2,9

159

-

7

4,7

1,2

300

2,9

117

-

1

27/35***

2

42/60***

3

42/51***

4

35/60 n.s.

5

La Tabla 3.1 muestra los resultados obtenidos. El experimento 1 corroboró las conclusiones de Cho y Bratzler (1970) en cuanto al efecto del nitrito en el desarrollo de sabor a curado. En un ensayo paralelo, los jueces no pudieron distinguir una disolución de 200 ppm de nitrito de sodio del agua destilada, demostrando así que la contribución del nitrito no es por sí mismo, sino por su interacción con la carne.

33/50*

6

45/56* 7

1

Pareada2

taron a 7 días, que era lo establecido en la industria cubana.

4,7

1,2

-

2,8

Número de selecciones correctas/número de jueces 2 Número de opiniones coincidentes/número de jueces (+) Muestras ahumadas

trazas

*Significativo a P