Utilizarea campului electric pulsator in tratarea carnii

Maturarea post-mortem ?si fragezimea finala a carnii pot fi imbunatatite prin atarnarea carcasei de osul crupei pentru a intinde muordm;chii, fragezirea mecanica folosind lame sau ace, stimularea electrica, controlul regimului de refrigerare, scaderea pH-ului carcaselor de carne de vita, injectarea carcaselor cu clorura de calciu care activeaza calpaina din carne, injectarea de enzime proteolitice vegetale papaina, bromelina sau de origine animala pancreatina porcina . Alte studii recente prezinta metode noi de fragezire sau accelerare a maturarii post-mortem a carnii precum ultrasunetele, presiunea hidrostatica mare, undele de ordm;oc produse prin detonarea unor explozivi sau generate electric sub apa ?si campul electric pulsator.
Principiile campului electric pulsator
Tratamentul in camp electric pulsator pulsed electric field, PEF presupune aplicarea de pulsuri electrice, cu durata de o microsecunda, unui material situat intre doi electrozi. Durata dintre doua pulsuri consecutive este de circa o secunda. Este considerat un tratament atermic, de?si poate avea loc o creordm;tere uordm;oara a temperaturii produsului.
Tratamentul PEF se bazeaza pe capacitatea unui camp electric puternic de a inactiva ?si a distruge microorganismele. Fenomenul este explicat prin teoria rupturii dielectrice: un camp electric pulsator de mare intensitate aplicat celulelor genereaza formarea de pori in membranele celulare, fenomen fizic denumit electroporare. Formarea porilor poate fi reversibila sau ireversibila, in functie de intensitatea campului electric aplicat ?si se manifesta atat la celulele eucariote, cat ?si la cele procariote.
Campul electric extern aplicat unei celule induce un potential electric la nivelul membranei prin acumularea ?si separarea sarcinilor electrice. Sarcinile electrice de sens opus se atrag, ceea ce determina comprimarea membranei celulare ?si reducerea grosimii ei. Intrucat distanta dintre sarcinile electrice scade, potentialul transmembranar creordm;te repede.
Valoarea critica
Valoarea critica a potentialului transmembranar este de 0,7-2,2 V, in functie de tipul celulei. Atunci cand valoarea critica este depa?sita, moleculele incarcate cu sarcini electrice, de exemplu proteinele ?si lipidele, se reorienteaza ?si se resping, formand pori ?si canale in membrana celulara. La expunerea celulelor la un camp electric pulsator, potentialul transmembranar este atins in mai putin de o microsecunda de la initierea pulsului astfel ca apare electroporarea reversibila ?si creordm;terea permeabilitatii membranei celulare. Daca se intrerupe aplicarea campului electric, celula revine la starea initiala. Electroporarea reversibila are importanta practica in ingineria genetica ?si biotehnologie, deoarece modificarea permeabilitatii membranei celulare faciliteaza introducerea de ADN ?si fuziunea celulelor.
Electroporarea membranei celulare este ireversibila ?si conduce la distrugerea celulei cand porii sunt numero?si, iar marimea lor este mare comparativ cu dimensiunea celulei. Aceasta are loc atunci cand este depa?sit un anumit prag al campului electric sau o durata a tratamentului.
Pragul campului electric ?si pragul potentialului transmembranar depind de marimea, forma ?si tipul celulei microbiene, conditiile de cultivare pH, conductivitate, prezenta substantelor cu efect antimicrobian , caracteristicile electrice ale mediului in care se gasesc microorganismele supuse PEF intensitatea campului electric, durata tratamentului, forma pulsurilor ?si temperatura la care are loc tratamentul.
Durata tratamentului este data de produsul dintre numarul de pulsuri ?si durata unui puls care este, de obicei, de o miime de secunda o microsecunda . O creordm;tere semnificativa a duratei tratamentului poate duce la creordm;terea temperaturii mediului in care se afla microorganismele, fapt ce nu este dorit daca mediul este un aliment.
Aplicatii ale PEF la tratarea alimentelor
In ultimele decenii, numero?si cercetatori au investigat efectul PEF asupra microorganismelor de alterare ?si patogene inoculate in alimente fluide precum sucuri de fructe mere, portocale, pere, pepene, capordm;une, tomate , supa de mazare, melanj de oua intregi, lapte degresat, ceai verde, bauturi din sucuri de fructe ?si lapte etc. Elez-Martiacute;nez et al., 2012, p. 72-74, tabelul 4.1 . Reducerea microbiana a fost de pana la 6,5-log, variind in functie de conditiile de lucru intensitatea campului electric, numarul de pulsuri, durata unui puls, temperatura mediului , produsul tratat ?si microorganismul investigat.
Din punct de vedere al reducerii microbiene, tratamentul cu PEF este la fel de eficient ca tratamentul termic de pasteurizare. In plus, are potential comercial ?si in alte procese din industria alimentara cresterea randamentului in suc, inmuierea tesuturilor, extractia unor compusi, de exemplu betanina din sfecla . In literatura de specialitate se gasesc informatii putine despre tratarea cu PEF a carnii ?si a produselor din carne.
Tratamente PEF aplicate carnii
Pornind de la fenomenul electroporarii membranelor celulare ale microorganismelor, cativa cercetatori au studiat tratamentul PEF asupra alimentelor cu masa musculara carne, pasare, peordm;te pentru a afla daca in fibrele musculare poate avea loc un efect similar electroporarii.
Astfel, Gudmundsson si Hafsteinsson 2001 au studiat efectul PEF asupra microstructurii carnii de pui ?si au observat ca tratamentele PEF cu intensitatea campului mica 1,36 kV/cm, 40 pulsuri , durata pulsului de 2 mu;s, la temperatura camerei, au provocat o reducere a dimensiunii celulelor, dar fara sparturi vizibile.
In 2006, Touml;pfl a raportat o imbunatatire a caracteristicilor de legare a apei in carnea de porc tratata cu PEF. Imbunatatirea a fost indicata de structura umflata a tesutului, ca un burete. De asemenea, la ordm;unca fiarta tratata cu PEF s-a observat intensificarea microdifuziei saramurii si imbunatatirea legarii apei ca urmare a interactiunii dintre proteine/sare/fosfat in timpul prelucrarii, iar la cod a fost observata o structura mai poroasa a tesutului dupa tratamentul PEF.
Abia recent au fost publicate rezultatele unor tratamente PEF asupra carnii de vita. Astfel, ODowd et al. 2013 au investigat efectul PEF asupra anumitor caracteristici de calitate ale carnii de vita semitendinoasa pierderea in greutate, conductivitatea, retinerea apei ?si dimensiunea particulelor . Parametrii de lucru cu PEF au fost: intensitatea campului electric 1,1-2,8 kV/cm, frecventa 5-200 Hz ?si numarul de pulsuri 152-300. Analiza granulometrica a miofibrilelor extrase a aratat ca PEF a afectat semnificativ miofibrilele. Tratamentul PEF a indus creordm;terea temperaturii cu 22C ?si a influentat semnificativ pierderea in greutate a probelor dupa tratament ceea ce determina modificari uordm;oare in membrana celulelor, cu pierderi mai mari de apa, dar fara a influenta textura.
Efectul PEF asupra calitatii muschiului
Descurajante la prima vedere, aceste rezultate au fost explicate prin numarul redus de probe tratate ?si dimensiunea mica a acestora 30 g , iar cercetarile au continuat. Astfel, efectul PEF asupra calitatii muordm;chiului de vita longissimus lumborum la o zi post-mortem ?si a muordm;chiului superior semimembranos la o zi ?si trei zile post-mortem a fost studiat combinand parametrii campului electric, tensiunea de 5 ?si 10 kV ?si frecventa de 20, 50 ?si 90 Hz Bekhit et al., 2014 . Parametrii investigati au fost pierderile de suc celular, pierderile la fierbere ?si fragezimea carnii forta de forfecare pentru a stabili conditiile optime de tratare ?si a evalua beneficiile economice ale PEF ?si efectul pozitiv asupra texturii carnii. Forta de forfecare a scazut ceea ce inseamna ca fragezimea s-a imbunatatit. La probele tratate cu PEF s-au obtinut pierderi mai mari de suc celular ?si pierderi mai mici la fierbere. Nivelul de imbunatatire a fragezirii muordm;chiului semimembranos nu a fost dependent de momentul post-mortem al carnii pana la 3 zile, ceea ce permite o mai mare flexibilitate in utilizarea tehnologiei PEF.
In cel mai recent studiu Arroyo et al., 2015 , muordm;chiul de vita longissimus thoracis si lumborum a fost supus tratamentului PEF 1,4 kV/cm, 10 Hz, 20 mu;s, 300 si 600 pulsuri pentru evaluarea caracteristicilor de calitate ale carnii pierderea in greutate, culoarea, pierderea la fierbere si textura si evolutia acestora in diverse momente in timpul maturarii. Durata maturarii carnii inainte si dupa aplicarea PEF nu a exercitat nici o influenta asupra pierderii de masa, a culorii ?si a pierderilor la fierbere. Rezultatele au demonstrat ca tratamentele PEF aplicate la diferite momente post-mortem 2, 10, 18 ?si 26 de zile au aratat o tendinta de reducere a duritatii probelor de carne de vita, dar ca aplicarea PEF nu a afectat procesul de fragezire asigurat de maturare in sine. In final, 60% din membrii panelului de analize senzoriale au inscris probele tratate PEF ca fragede ge;6.0 puncte din 9,0 in timp ce doar 27,5% au facut acest lucru pentru probele netratate.
In concluzie, tratamentul PEF poate fi o tehnologie promitatoare care poate modifica structura materialelor biologice fara efecte secundare intalnite la alte metode de exemplu, modificari structurale severe si pierderi de aroma . De asemenea, are avantajul ca poate fi aplicata rapid intrucat timpul de tratament este de ordinul secundelor. Astfel, tratamentul PEF poate deveni o tehnologie independenta aplicata carnii in faza post-rigor pentru imbunatatirea fragezimii prin creordm;terea permeabilitatii celulelor ?si pentru imbunatatirea sigurantei produselor prin reducerea incarcaturii microbiene.
Bibliografie
Arroyo C., Lascorz D., ODowd L., Noci F., Arimi J. Lyng J.G. 2015. Effect of Pulsed Electric Field treatments at various stages during conditioning on quality attributes of beef longissimus thoracis et lumborum muscle. Meat Science, 99, 52-59.
Bekhit A.E.D., van de Ven R., Suwandy V., Fahri F., Hopkins D.L. 2014. Effect of pulsed electric field treatment on cold-boned muscles of different potential tenderness. Food and Bioprocess Technology, 7 11 , 3136-3146.
Elez-Martiacute;nez P., Sobrino-Loacute;pez A., Soliva-Fortuny R. Martiacute;n-Belloso O. 2012. Pulsed Electric Field Processing of Fluid Foods. Ch. 4 in Cullen P.J., Tiwari B.K. Valdramidis V.P. Eds. , Novel Thermal and Non-Thermal Technologies for Fluid Foods pp. 63-108 . Elsevier Inc., London, UK.
Gudmundsson M. Hafsteinsson H. 2001. Effect of electric field pulses on microstructure of muscle foods and roes. Trends in Food Science Technology, 12 3-4 , 122-128.
ODowd L.P., Arimi J.M., Noci F., Cronin D.A. Lyng J.G. 2013. An assessment of the effect of pulsed electrical fields on tenderness and selected quality attributes of post rigour beef muscle. Meat Science, 93 2 , 303-309.
Touml;pfl S. 2006. Pulsed Electric fields PEF for permeabilization of cell membranes in food and bioprocessing – Applications, process and equipment design and cost analysis. PhD Thesis . Berlin University of Technology.

infoalimentMAGAZIN

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *