Efecto de enzimas proteolíticas endógenas y una bacteriana en la formación de emulsiones modelo a partir de músculo estriado de cazón (Rhizopriondon terraenovae) y cerdo Público Deposited
Comparative studies on the effect of endogenous and exogenous proteolytic activity upon myofibrillar proteins of pork and sharp nose shark and the formation of protein emulsion was carried out. Storage conditions were defined in preliminary tests: 4 and 15ºC for 15 days total study time. Two treatments were applied: endogenous enzymes, EE (calpains and cathepsines; and a bacterial enzyme, EB, produced by Pseudomonas fluorescens, previously isolated from beef and characterized in our laboratory. In order to study possible changes on the meat, promoted by these treatments, as well as its effect on the formation of a model meat emulsion, four experimental systems were considered: a) Pork and shark striated muscles (response variables: endogenous proteolytic activity, pH, microbial populations and biogenic amine concentration; b) Protein extract, obtained from the striated muscle of pork and shark (response variables: emulsifying properties, apparent viscosity and molecular analysis); c) Emulsions formed by pork and shark myofibrillar proteins (response variables: apparent viscosity and phase protein distribution); d) Gels formed from pork and shark emulsions (response variables: penetration work and ultrastructure). Analysis were carried out at 5, 10 and 15 days, due that reported histochemical studies demonstrated that endogenous enzymes start migrating within the muscle fiber around day 5 after slaughtering. Enzyme activity analysis of the striated muscles showed differences between animal species; the highest proteolysis occurred in shark muscle stored at 15ºC in muscle and treated with EB. At the same time, pH was also higher in shark than in pork throughout the study. Microbial loads (enterobacteria and psychrotrophs) were similar for both species. Low microbial populations also demonstrated that vacuum packaging was a suitable preservation method. Biogenic amines found in both species were cadaverine, putrescine and tryptamine; all of these compounds increased throughout storage, higher values were observed in simples stored at 15ºC. Trimethyl amine, analyzed in shark samples, was also higher at 15o C, increasing with the study time. Emulsifying properties analyzed in the protein extract were: emulsifying capacity, emulsion stability index and emulsion stability. All of them decreased with time, more noticeable in shark than in pork samples. Protein extract apparent viscosity increased with time in both animal species, whereas molecular analysis showed that low molecular weight peptides appeared with study time, probably due to protein degradation. protein distribution between the aqueous phase and the emulsion interface was different in pork and in shark simples. This effect was mainly due to changes in myosin and >45 kDa molecular weight proteins, more noticeable in pork than in shark. The gels formed from model pork protein emulsions were softer (less penetration force) than for shark emulsions. Finally, light and scanning electron microscopy of the gels showed that storage temperature affects stabilization of the fat globule by proteins; fat globules of emulsions made from meat samples stored at 4ºC were smaller than from samples stored at 15ºC. Similar effect was observed for the two animal species and the two treatments (EB and EE). From this study, it can be concluded that meat substrates are altered if contaminated by psychrotrophs, such as protease-producing pseudomonads. These alterations resulted in a decrease in meat functionality, used for product fabrication, due that myofibrillar proteins are depleted, resulting in alteration of the final product. At the same time, functionality of shark proteins indicate that meat of this species could be an alternative for product fabrication or additive of for non-conventional products, as surface protein activity of land animals could be improved by shark proteins.
Se realizó un estudio comparativo sobre del efecto de la actividad proteolítica endógena y exógena sobre las proteínas miofibrilares de cerdo y cazón en la formación de una emulsión proteica modelo. Por estudios preliminares se seleccionaron las condiciones de almacenamiento: dos temperaturas de almacenamiento, 4 y 15ºC, por un periodo de 15 días. Se estudiaron dos tratamientos, uno con enzimas endógenas EE (catepsinas y calpainas) y otro por la acción de una enzima bacteriana EB producida por Pseudomonas fluorescens, la cual fue aislada e identificada en carne de res y caracterizada en nuestro laboratorio. Para identificar los posibles cambios generados por los dos tratamientos enzimáticos sobre el sustrato cárnico y su efecto en la formación de una emulsión modelo, se emplearon cuatro sistemas experimentales: a) Músculo estriado de cerdo y cazón (variables de respuesta: actividad proteolítica endógena y exógena, pH, poblaciones microbianas y concentración de aminas biogénicas); b) Extracto de proteínas miofibilares de cerdo y cazón (variables de respuesta: propiedades de emulsificación, viscosidad aparente y análisis moleculares); c) Emulsiones modelo formadas con extractos proteicos de cerdo y cazón (variables de respuesta: viscosidad aparente y distribución de las proteínas en las fases) y d) Geles formados a partir de las emulsiones modelo (variables de respuesta: fuerza de penetración y ultraestructura de los geles). Todas las mediciones se realizaron a los 5, 10 y 15 días de estudio; estos días de muestreo se eligieron debido a que en estudios histoquímicos reportados en la literatura, las enzimas endógenas mostraron movilidad a lo largo de la fibra cerca del quinto día. Los análisis realizados sobre el músculo estriado mostraron diferencias en la actividad proteolítica, mayor a 15ºC con músculo tratado con EB en muestras de cazón, y menor en cerdo. El pH en todo el estudio fue más alto para muestras de cazón. Las poblaciones microbianas analizadas (enterobacterias y psicrótrofos) mostraron valores similares, lo que permitió concluir que el extracto enzimático de EB estaba libre de células. Además, el empacado al vacío fue un método adecuado de conservación. Las concentraciones de aminas biogénicas estudiadas en ambas especies (cadaverina, putrescina y triptamina) aumentaron con el tiempo de almacenamiento, siendo más notable a 15ºC. Asimismo, la trimetilamina determinada en el cazón, aumentó con el tiempo y la temperatura. Las propiedades emulsificantes del extracto proteico (capacidad de emulsión, índice de estabilidad de emulsión y estabilidad de emulsión) disminuyeron con el tiempo, siendo más notable en el cazón que en el cerdo. La viscosidad aparente del extracto proteico aumentó en ambas especies con el tiempo de almacenamiento. Los análisis moleculares mostraron la aparición de nuevos péptidos de peso molecular mas pequeño al incrementar el tiempo de estudio, suponiéndose que se debieron a degradación proteica. La distribución de las proteínas en la fase acuosa y en la interfase del sistema emulsión, tuvieron comportamiento diferente en ambas especies, con cambios más notables en las proteínas extraídas de cazón que en las de cerdo, particularmente en miosina y proteínas de pesos moleculares menores a 45 kDa. Los geles formados a partir de las emulsiones modelo de cerdo, fueron más duros (mayor trabajo de penetración) que los de cazón, tanto para muestras tratadas con EE como con EB. Por último, el análisis por microscopía de los geles mostraron diferencias en el tamaño del debido a la temperatura de la carne; a 4ºC el tamaño de glóbulo, en ambos tratamientos enzimáticos y en ambas especies animales, fue mas pequeño que a 15ºC. El presente estudio permitió concluir que la alteración de sustratos musculares por microorganismos psicrótrofos, tales como pseudomonas, puede ser indicio de la pérdida de la calidad de la carne destinada para la elaboración de productos cárnicos, debido a la degradación de las proteínas miofibrilares, y en consecuencia alterando al producto final. Por otro lado, los resultados obtenidos indicaron que el cazón podría ser es una alternativa en la elaboración de productos cárnicos de tipo no convencional, al ser incluido como un ingrediente o en combinación con carne de especies animales terrestres, mejorando la actividad superficial de las proteínas.
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