Estudios preliminares de la contribución de las fases lipídica y acuosa de una emulsión cárnica modelo a la percepción de aroma a carne Público Deposited

Meat aroma is composed of a wide variety of chemical compounds. It has been reported to be made of more than 700 chemicals. Among the most important reactions responsible of meat aroma are Maillard reaction and lipid autoxidation or oxidative rancidity. However, aroma perception is modified by the physical system where the odor-related compounds are trapped. Many food materials are emulsions; a number of meat products are considered being this type of physical system. Odor compounds must be soluble in the disperse or continuous phase, or both, due to the emulsion structure. Therefore, each phase contributes in a different way to the overall aroma of a meat emulsion. The objective of this work was to study the contribution of disperse and continuous phases of a model meat emulsion by analyzing the release of five aroma indicator compounds, and myofibrillar protein concentration and depletion in the phases. Hexanal, octanal and nonanal were taken as indicators of lipid oxidation whereas 1- ethyl-3,5-dimethyl pyrazine and 2-methyl pyrazine were Maillard reaction indicators. Four systems were studied: I) a model meat emulsion; II) phosphate buffer; III) phosphate buffer+myofibrillar proteins; IV) canola oil. Release of indicator compounds from each of the studied systems was analyzed in the headspace. In a further experiment, the extraction index of the five compounds were analyzed; the disperse (lipid) phase was extracted with methanol, whereas the continuous (aqueous phase) was extracted with chloroform. From preliminary tests, it was concluded that the two models better describing a meat emulsion were: Model I: pH 7.5 (fixed effect), protein extract (20, 25, 30 and 35%; Model II: 35% protein extract (fixed effect), pH (4.5, 5.5, 6.5 and 7.5). Emulsion capacity increased with protein concentration and pH; proteins were partially denatured during emulsion formation, increasing the ability to emulsify fats. The emulsion showed a monodisperse particle size distribution, decreasing the averge size as pH and protein concentration increased. A pseudoplastic behavior was observed as apparent viscosity decreased with increasing shear rate. When a commercial emulsifier was included in the formulation, scanning electron microscopy showed a more homogeneous particle size and high emulsion stability. Disperse phase fraction volume in both model emulsions increased with protein concentration and pH. As expected, protein concentration was higher in the continuous phase (phosphate buffer) than in the disperse phase (oil) due to their solubility in medium ionic strength solutions. However, actin was present in similar amounts in disperse and continuous phases, probably at the interface. The solid phase microextraction technique (SPME) showed that aldehyde release indexes (k) were the highest in the buffer system, with or without proteins, but considerably low in the lipid system; hexanal and nonanal had very low release indexes in the emulsion. Conversely, octanal had a high release index in the emulsion. Both pyrazines had very high release indexes in the protein solution (buffer+protein extract) and in the oil, but low in the emulsion and buffer without proteins. It was concluded that pyrazines mainly contributed to aroma in lipid systems and in protein solutions, but not in emulsions and non protein aqueous systems. Hexanal, octanal and nonanal were minor aroma contributors in lipid media. The solvent extraction technique showed that extraction indexes (kext) with methanol were considerable higher than with chloroform; octanal sowed the highest extraction index. The lowest index in the disperse phase (extracted with methanol) were for nonanal and 2-methyl pyrazine, whereas in the continuous phase (extracted with chloroform) were for nonanal y el hexanal. This method did not detect any difference between nonanal and 2-ethyl-3,5-dimethyl pyrazine indexes, and between hexanal and 1-ethyl-3,5-dimetil pyrazines; conversely as the results obtained with the SPME. Therefore, SMPE was more sensitive than solvent extraction method.

El aroma a carne es una mezcla de compuestos de muy diversas familias químicas, en éste, se han reportado más de 700 compuestos. Entre las reacciones responsables de la producción de compuestos del aroma cárnico están las reacciones de Maillard y la rancidez oxidativa o autoxidación de lípidos. Sin embargo, la percepción del aroma también es el resultado del sistema físico en el cual se encuentran los compuestos odoríferos. Las emulsiones son sistemas muy empleados en alimentos, en especial en productos cárnicos. Debido a la estructura de un sistema emulsionado, los compuestos odoríferos tienen una solubilidad e interacción específicas con la fase dispersa o continua, o ambas. Por tanto, cada fase de la emulsión contribuye en forma diferente al aroma cárnico. El objetivo de la presente tesis fue estudiar la contribución de las fases de una emulsión cárnica modelo, a través de la liberación de cinco compuestos indicadores, del aroma cárnico en una emulsión modelo. Se realizó la caracterización de las emulsiones modelo en términos de distribución de tamaño de partícula, viscosidad aparente, ultraestructura, fracción volumen de la fase dispersa, concentración, y degradación de proteínas miofibrilares en las fases dispersa y continua. Posteriormente se añadieron concentraciones conocidas de cinco compuestos indicadores del aroma cárnico: tres aldehídos (hexanal, octanal y nonanal) y dos pirazinas (1-etil-3,5-dimetil pirazina y 2-metil pirazina). En una primera etapa se estudió la liberación de estos compuestos indicadores de cuatro sistemas: amortiguador de fosfatos, amortiguador de fosfatos añadido con un extracto de proteínas miofibrilares, aceite de canola (fase dispersa) y la emulsión cárnica modelo. En una segunda etapa se estudió la extracción de los cinco compuestos indicadores usando la técnica de extracción con solventes a partir de la fase dispersa (lipídica) empleando metanol, y de la fase continua (solución proteica) empleando cloroformo. De pruebas preliminares se concluyó que los dos modelos de estudio que mejor describían a la emulsión cárnica eran: Modelo I: pH 7.5 (efecto fijo); % extracto proteico (20, 25, 30 y 35%); Modelo II: 35% extracto proteico (efecto fijo), pH (4.5, 5.5, 6.5 y 7.5). La capacidad de emulsificación aumentó con el porcentaje de extracto proteico añadido y con el pH debido a que el proceso de homogenización de la paste cárnica desnaturalizó parcialmente a las proteínas, aumentando su capacidad de emulsificación. Las emulsiones modelo mostraron una distribución monodispersa de tamaño de partícula que decreció al aumentar el pH y la concentración de proteína. Los sistemas emulsificados tuvieron un comportamiento pseudoplástico, ya que la viscosidad aparente disminuye a medida que aumentó el esfuerzo cortante. Al emplear un emulsificante comercial, se observó al microscopio de barrido electrónico un tamaño de glóbulo más pequeño y con distribución más homogénea que la emulsión sin emulsificante comercial, la cual fue inestable. La fracción volumen de la fase dispersa en ambas emulsiones modelo tuvo una tendencia al aumento conforme se incrementó la cantidad de extracto proteico añadida y el pH del medio continuo. Como se esperaba, las proteínas estuvieron presentes en mayor abundancia en la fase continua (amortiguador de fosfatos) que en la dispersa (aceite), debido a la solubilidad de estas en un medio con fuerza iónica media. Sin embargo, la miosinaa estuvo presente en cantidades similares en la fase continua y en la dispersa, posiblemente adsorbida a la interfase. Empleando la técnica de microextracción en fase sólida, se observó que los índices de liberación (k) de los aldehídos fueron mayores en el amortiguador con o sin proteínas, y significativamente menores en el aceite; el hexanal y el nonanal mostraron bajos índices de liberación en las emulsiones. De forma contraria, el octanal se liberó fácilmente de la emulsión. Las pirazinas tuvieron índices altos de liberación de la solución proteica (amortiguador añadido con proteínas miofibrilares) y del aceite, pero baja liberación de la emulsión modelo y del amortiguador sin proteína. Se puede concluir que las pirazinas contribuyen al aroma cárnico en sistemas lipídicos y en soluciones proteicas, pero no en emulsiones ni en sistemas acuosos sin proteínas. Los aldehídos estudiados, hexanal, octanal y nonanal fueron contribuyentes menores al aroma cárnico en el medio lipídico. Empleando el método de extracción con solventes, el índice de extracción (kext) con metanol fue significativamente mayor que con cloroformo; el octanal mostró el más alto índice de extracción. En la fase dispersa (extraída con metanol), los menores índices de liberación se observaron para nonanal y 2-metil pirazina, mientras que en la fase continua (extraída con cloroformo) fueron para el nonanal y el hexanal. Esta técnica no detectó diferencia significativa entre los índices de extracción de nonanal y 1-etil-3,5-dimetil pirazina, al igual que entre los de hexanal y 1-etil-3,5-dimetil pirazina, a diferencia de los resultados obtenidos con el método de microextracción en fase sólida, en los que sí se detectan diferencias entre compuestos. Por tanto, la técnica de microextracción en fase sólida es más sensible que la técnica de extracción con solventes.

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