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RESUMEN
Los productos cárnicos curados provenientes del cerdo Ibérico son muy
apreciados por el consumidor como consecuencia de su elevada calidad tanto
organoléptica como nutricional. El aumento de la demanda de estos productos en
el mercado empuja a las industrias productoras a una mejora continua, buscando
nuevas formulaciones y presentaciones, así como, optimizando los procesos de
elaboración e implementando nuevas técnicas de conservación y distribución. La
calidad final de los productos cárnicos curados puede variar tanto por la materia
prima utilizada, como por los diferentes procesos a los que son sometidos. En
este sentido, la grasa es uno de los principales componentes que influye en la
calidad y que a su vez, depende de la raza y la alimentación del animal. Así
pues, el contenido de grasa, así como el estado físico (líquido y/o sólido) en el
que se encuentre, afectarán a las propiedades sensoriales y en particular a la
textura de los productos cárnicos curados. Por lo tanto, resulta de interés evaluar
el contenido, estado y tipología de la grasa para estimar la calidad de los
productos cárnicos crudo-curados.
En el momento actual, el consumo de jamón ibérico está desplazándose de
la compra de piezas enteras para su loncheo manual, a productos loncheados
mecánicamente y envasados al vacío. Este formato de producto hace necesario el
uso adicional de tecnologías convencionales de conservación, como el
almacenamiento refrigerado, o de nuevas tecnologías como las altas presiones
hidrostáticas (APH). Estas técnicas de conservación permiten prolongar la vida
útil del producto pero pueden afectar a la calidad del mismo, provocando
cambios en propiedades tan importantes como su textura. En este sentido,
también es de gran interés la caracterización de los cambios sufridos por los
productos cárnicos curados sometidos a estos métodos de conservación (frio y
APH).
Hasta el momento, se han utilizado diversas técnicas instrumentales y
sensoriales para la evaluación de diferentes parámetros de calidad de la grasa de
los productos cárnicos crudo-curados, tales como su textura, el tipo de grasa, la
cantidad de la misma y el estado en el que se encuentra a diferentes temperaturas. x
No obstante, la integridad de las muestras sometidas a estas técnicas
convencionales se ve afectada de forma considerable, además de que su
implementación en las líneas de producción es compleja y costosa. De esta
manera, la búsqueda de técnicas no destructivas, fáciles de implementar y de
bajo coste, que permitan la caracterización en línea de los productos cárnicos
curados resulta interesante desde el punto de vista tanto científico como
tecnológico.
Los ultrasonidos de baja intensidad o señal son una técnica de evaluación
no destructiva, rápida, sencilla y económica, por lo que pueden ser utilizados
como una herramienta fiable para la caracterización de diversos alimentos y ser
integrados en los sistemas de producción con objeto de su optimización. La
medida de la velocidad de los ultrasonidos ha permitido estimar de manera no
destructiva la composición y los cambios sufridos durante el proceso de
elaboración de un amplio número de alimentos, así como de las materias primas
empleadas.
En base a lo anteriormente expuesto, el objetivo general de este trabajo fue
evaluar la utilidad de los ultrasonidos de señal para caracterizar de manera no
destructiva los productos cárnicos crudo-curados provenientes del cerdo Ibérico
en función de la tipología de la grasa, su contenido graso y sus propiedades
texturales. Asimismo se pretende evaluar el uso de esta técnica para la
caracterización no destructiva de los cambios sufridos durante el almacenamiento
refrigerado de productos cárnicos crudo-curados y tras su tratamiento por altas
presiones hidrostáticas.
Para la consecución de este objetivo general, se han llevado a cabo cinco
estudios. En el primero, el objetivo fue evaluar la viabilidad del uso de los
ultrasonidos para caracterizar el proceso de cristalización de manteca de cerdo
Ibérico durante su almacenamiento a bajas temperaturas, así como, desarrollar un
modelo matemático que permitiera estimar el contenido de grasa sólida durante
su cristalización. Para alcanzar estos objetivos, se realizaron medidas de la
velocidad de los ultrasonidos en muestras de manteca Ibérica durante su
almacenamiento (11 días) a diferentes temperaturas (0, 3, 5, 7, 10 y 20 ºC).
Asimismo, se determinó el comportamiento térmico de las muestras mediante xi
Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y se realizaron ensayos de punción
para determinar las características texturales de la muestra, principalmente su
dureza. Los resultados experimentales mostraron dos incrementos pronunciados
en la velocidad de los ultrasonidos durante el almacenamiento isotermo. Este
comportamiento se relacionó con la cristalización de los triglicéridos en función
de su grado de saturación, que fue observada en los resultados obtenidos
mediante DSC. En las medidas texturales llevadas a cabo durante el
almacenamiento isotermo se observó el mismo comportamiento, encontrándose
dos incrementos pronunciados de la dureza de las muestras. Por otro lado, el
proceso de cristalización de la grasa en dos etapas fue descrito adecuadamente
mediante un modelo matemático basado en la ecuación de Avrami,
estableciéndose una relación entre la velocidad de los ultrasonidos y el tiempo de
almacenamiento isotermo (% var>99.9). Además, se desarrolló un modelo
matemático para estimar la evolución del porcentaje de grasa sólida durante el
almacenamiento isotermo, considerando un proceso de cristalización en dos
etapas. Por lo tanto, las medidas de velocidad de los ultrasonidos permitieron
caracterizar el patrón de cristalización de la manteca de cerdo Ibérica sometida a
un proceso de almacenamiento isotermo a bajas temperaturas, lo que dio paso al
siguiente estudio.
El segundo estudio se llevó a cabo en muestras de grasa subcutánea (tejido
adiposo) de cerdos Ibéricos alimentados en dos diferentes sistemas (montanera y
cebo). El objetivo de este apartado fue evaluar el uso de los ultrasonidos para
caracterizar los cambios texturales del tejido adiposo que tienen lugar durante el
almacenamiento a bajas temperaturas, así como discriminar entre los dos tipos de
grasa. Para ello, se realizaron medidas de la velocidad de los ultrasonidos en las
grasas durante su almacenamiento isotermo durante 20 días, ensayándose
diferentes temperaturas (0, 2, 5, 7 y 10 ºC). Los cambios en la dureza de las
grasas durante el almacenamiento se determinaron mediante ensayos de punción.
La composición del perfil de ácidos grasos y el comportamiento térmico de los
dos tipos de grasa fueron obtenidos mediante análisis por cromatografía de gases
y medidas de DSC, respectivamente. Así, en ambas grasas, se observaron dos
incrementos pronunciados de su dureza durante el almacenamiento, al igual que
en el estudio previo con la manteca de cerdo. Estos cambios en la textura fueron xii
atribuidos a la cristalización de triglicéridos con diferente grado de insaturación,
hecho que se correspondió con los dos picos de cristalización de grasa
encontrados en los análisis de DSC. Por otro lado, la grasa de cebo presentó
valores medios de la dureza superiores (p<0.05) a los de la grasa de montanera
durante todo el periodo de almacenamiento, lo que permitió discriminar entre los
dos tipos de grasa. Las diferencias en la dureza se relacionaron con el mayor
contenido (p<0.05) de ácidos grasos saturados de las muestras de cebo
comparado con las de montanera. De manera similar a la dureza, las medidas
ultrasónicas permitieron observar dos aumentos pronunciados en la velocidad
durante el tiempo de almacenamiento, así como discriminar entre los dos tipos de
grasa. En este sentido, la velocidad de los ultrasonidos tras la cristalización de los
triglicéridos más saturados fue 2.8 % superior para cebo que para montanera,
siendo este porcentaje del 5.2 % tras la cristalización de la totalidad de
triglicéridos. Finalmente, tanto los cambios texturales, como los de la velocidad
de los ultrasonidos observados durante el proceso de cristalización de las dos
grasas, fueron descritos adecuadamente mediante un modelo matemático basado
en la ecuación de Avrami. Así pues, los resultados obtenidos pusieron de
manifiesto que las medidas de ultrasonidos pueden ser utilizadas para
caracterizar de manera no destructiva la cristalización de la grasa subcutánea de
cerdo Ibérico y los cambios en sus propiedades texturales ocurridos durante su
almacenamiento a bajas temperaturas, así como para discriminar entre los dos
tipos de grasa.
De los resultados obtenidos en los dos primeros trabajos, se confirmó la
viabilidad del uso de los ultrasonidos para la monitorización de los procesos de
cristalización de grasa de cerdo ibérico, que dan lugar a cambios texturales en la
misma, durante el almacenamiento refrigerado, así como para discriminar entre
grasas de diferente origen (montanera y cebo). Otro de los objetivos de la Tesis
era estudiar el uso de los ultrasonidos para estimar el contenido graso y el estado
de la grasa en productos cárnicos curados, donde la grasa es únicamente un
componente del sistema, así como para discriminar estos productos en función
del tipo de grasa con el que han sido elaborados. A diferencia de la materia prima
ensayada en los dos primeros trabajos, estos productos están formados por tejido
magro y grasa y han sido sometidos a un proceso de curado. En un primer caso, xiii
se trabajó con sistemas modelo a base de carne magra y grasa (picadas y
embutidas), lo que permite disponer de una mayor homogeneidad composicional
en las muestras que la encontrada en productos como el jamón curado. De esta
manera, el tercer estudio se realizó en salchichas curadas elaboradas con
diferente contenido y tipo de grasa. El objetivo del estudio fue el de evaluar la
viabilidad del uso de los ultrasonidos para determinar el contenido de grasa y su
estado, así como para discriminar entre los distintos tipos de grasa utilizados en
su formulación. Se elaboraron diferentes lotes de salchichas crudo-curadas
preparadas con distintos tipos de grasa (montanera, cebo, manteca y aceite de
girasol) y niveles de contenido graso (desde 3 a 17 %). Se realizaron medidas de
la velocidad de los ultrasonidos a diferentes temperaturas (2, 6, 10, 15, 20 ,25 y
30 ºC), también se determinó el perfil de ácidos grasos por cromatografía de
gases y el comportamiento fundente de las muestras mediante medidas de DSC y
finalmente, se determinó la composición química de las salchichas. Los
resultados mostraron que la composición del perfil de ácidos grasos (grado de
saturación) afectó al comportamiento fundente de las muestras (temperaturas y
entalpías de fusión), lo que permitió distinguir entre los diferentes lotes de
salchichas. Por otra parte, para todos los lotes de salchichas con alto contenido de
grasa, se observó un descenso en la velocidad media de los ultrasonidos con el
aumento de la temperatura en un rango de 2 a 30 ºC. El descenso de la velocidad
fue relacionada con los resultados obtenidos en los análisis de DSC que
mostraron que para ese rango de temperaturas se presentó una fusión
pronunciada de las grasas. Por lo tanto, a mayor temperatura, mayor porcentaje
de grasa fundida y menor velocidad de los ultrasonidos. Así, se encontraron
relaciones lineales significativas (p<0.05) entre el porcentaje de grasa fundida en
las muestras y la velocidad de los ultrasonidos, que fueron diferentes para las
salchichas elaboradas con distintos tipos de grasa. Por lo tanto, los ultrasonidos
fueran capaces no solo de estimar el porcentaje de grasa fundida, sino también de
identificar los distintos tipos de grasa utilizados en la formulación de las
salchichas. Por otro lado, la dependencia de la velocidad de los ultrasonidos con
la temperatura permitió la estimación de la composición, y especialmente del
contenido en grasa (% var 96.1), a través de la medida de la velocidad de los
ultrasonidos en las salchichas a 2 y 25 ºC y empleando un modelo semi-empírico.
Estos resultados revelan la posibilidad de utilizar los ultrasonidos como xiv
herramienta no destructiva para distinguir el tipo de grasa contenida en productos
cárnicos crudo-curados formulados mediante mezclas de carne magra y grasa, así
como determinar el contenido y estado de la grasa, lo que contribuiría a una
mejor clasificación de estos productos.
Tras haber observado que los ultrasonidos resultan ser una técnica
adecuada para caracterizar de manera no destructiva la grasa de cerdo Ibérico y
los productos cárnicos crudo-curados formulados (sistemas modelo de
composición homogénea) elaborados a partir de esta, en el siguiente trabajo se
estudió la aplicación de la técnica en jamón Ibérico curado, donde existe una
mayor heterogeneidad composicional. Así pues, en el cuarto estudio, se evaluó la
posibilidad de la aplicación de los ultrasonidos no solo para caracterizar la
composición y textura del jamón Ibérico, sino también para caracterizar los
posibles cambios que puede sufrir el mismo como consecuencia de la influencia
que tienen los procesos de conservación y almacenamiento. En este sentido, se
determinó la viabilidad del uso de ultrasonidos para estimar el efecto que tanto el
tratamiento por altas presiones, como el almacenamiento a bajas temperaturas,
puede ejercer sobre las propiedades texturales del jamón Ibérico. A tal fin, se
llevaron a cabo medidas de la velocidad de los ultrasonidos en dos diferentes
lotes de jamón Ibérico loncheado, apilado y envasado al vacío. En el primero, se
estudió el efecto de las altas presiones (600 MPa/6 min) y las medidas de
ultrasonidos se realizaron considerando un rango de temperaturas de 2 a 25 ºC (2,
6, 10, 15, 20 and 25 ºC) sobre muestras tratadas y no tratadas, de dos zonas
diferentes del jamón (punta y babilla). En el segundo, se estudió el efecto del
almacenamiento en refrigeración (6 ºC) y las medidas de ultrasonidos se
realizaron únicamente a esta temperatura al inicio y al final del periodo de
almacenamiento (120 días). En ambos estudios, las medidas ultrasónicas se
realizaron sobre la superficie del paquete y se complementaron con análisis de
textura instrumental y composición química. Los resultados mostraron que el
contenido graso del jamón Ibérico influyó de manera significativa (p<0.05) en la
dureza de las muestras (R>0.80). Por otra parte, se observó que existía una
relación lineal (p<0.05) entre la temperatura y la velocidad de los ultrasonidos
(R>0.96), disminuyendo ésta con el aumento de la temperatura, siendo aquellas
zonas cuyo contenido graso era más elevado, en las que mayor caída de la xv
velocidad se encontró (-2.5 m/s ºC-1 para muestras con %grasa>36.34 %). Este
hecho se relacionó con la disminución del ratio grasa sólida/líquida en las
muestras, aumentando el contenido de grasa líquida, disminuyendo la dureza y
por tanto la velocidad. Así, se encontró una relación lineal significativa (p<0.05)
entre la dureza de las muestras y la velocidad de propagación los ultrasonidos
(R>0.84), observándose que a mayor dureza de las muestras, mayor velocidad de
propagación de los ultrasonidos. Por otro lado, el tratamiento por altas presiones
implicó cambios estructurales en el jamón, en concreto, se produjo tras el
tratamiento un incremento de la dureza del 18 % para las muestras de punta
(%grasa >36.34 %) y un 12 % para las de babilla (%grasa <21.07 %), diferencia
que puede estar relacionada con el mayor contenido de grasa en las muestras de
punta. Estos cambios en la dureza dieron lugar a un incremento en la velocidad
de los ultrasonidos, observándose un aumentó de 13 m/s y 9 m/s en muestras de
punta y babilla, respectivamente. De esta forma, los ultrasonidos han permitido
caracterizar de manera no destructiva los cambios texturales que tuvieron lugar
después del tratamiento por altas presiones en jamón Ibérico loncheado y
envasado al vacío, así como discriminar entre paquetes de dos zonas diferentes
del jamón. Por último, el almacenamiento en refrigeración provocó un aumento
significativo (p<0.05) en la dureza de las muestras (promedio de 1.10 N) y en la
velocidad de los ultrasonidos (promedio de 70 m/s). Este aumento se relacionó
con la cristalización de la grasa y por lo tanto, con el aumento del ratio grasa
sólida/líquida. Los resultados muestran que las medidas no destructivas de
ultrasonidos permitieron evaluar los cambios texturales ocurridos por el
almacenamiento a bajas temperaturas del jamón Ibérico, loncheado y envasado al
vacío. Por lo tanto, los ultrasonidos resultan ser una herramienta útil para evaluar
y controlar de manera no destructiva, el contenido de grasa y la textura del jamón
Ibérico envasado al vacío, así como los cambios ocurridos después de su
tratamiento por altas presiones o durante su almacenamiento a temperaturas de
refrigeración.
Se ha demostrado que las técnicas de ultrasonidos por contacto directo
realizadas en este trabajo permiten la evaluación no destructiva de productos
cárnicos crudo-curados envasados al vacío. Sin embargo, para la realización de
las medidas es necesario el uso de un material de acople sobre el film plástico del xvi
paquete, lo que lleva aparejado la necesidad de su colocación y posterior retirada.
En este sentido, el uso de técnicas ultrasónicas sin contacto permitiría un ahorro
de tiempo y de recursos en la realización de medidas acústicas en este tipo de
productos cárnicos. Por otro lado, en este trabajo, las medidas de ultrasonidos se
han llevado a cabo con un transductor de 1MHz con el objeto de medir
propiedades macroscópicas, como la composición media o la textura, de un área
de medida relativamente amplia. El uso de mayores frecuencias, abriría las
puertas a una mayor focalización de las medidas, lo que permitiría analizar
aspectos como la estructura de los tejidos cárnicos. En este contexto, se realizó
un quinto trabajo con el objetivo de implementar otro tipo de técnicas acústicas
sin contacto y evaluar su aplicación para la caracterización de productos cárnicos
crudo-curados. Por un lado, se realizaron medidas de la velocidad de los
ultrasonidos sin contacto y por contacto en paquetes de jamón loncheado y
envasado a vacío con diferentes espesores. Mediante las medidas sin contacto fue
posible realizar de forma simultánea la medida de la velocidad y del espesor de la
muestra sin necesidad de un calibre. En referencia a los resultados obtenidos a
partir de las medidas sin contacto, la velocidad media en los paquetes fue de
1846 m/s, mientras que para las medidas por contacto fue de 1842 m/s. Las
desviaciones entre las medidas fueron en gran medida relacionadas con la con la
heterogeneidad de la estructura y composición de la muestra. No obstante, se
encontró una adecuada correlación (p<0.05) entre las dos técnicas, por lo que
tanto el espesor de los paquetes como la velocidad de los ultrasonidos pueden
ser estimados satisfactoriamente con medidas sin contacto. Así pues, se demostró
la viabilidad del uso de los ultrasonidos sin contacto para la caracterización del
jamón curado, haciendo las medidas más sencillas y rápidas. Por otro lado, se
llevaron a cabo medidas de microscopía por barrido acústico en muestras de
jamón curado (1 mm de espesor) y en chorizo (5 mm de espesor) a 6 ºC. Se
obtuvieron imágenes que mostraron que existen diferencias en la intensidad de la
reflexión de la señal de los ultrasonidos sobre la muestra, encontrándose dos
regiones de la imagen diferentes. La región con mayor intensidad de reflexión de
la señal correspondió al tejido magro, mientras que una menor intensidad fue
obtenida para el tejido graso. Las medidas presentaron una resolución espacial
sobre la superficie de la muestra (ejes x e y) de 1 mm y de 300 µm sobre la
profundidad de la misma (eje z). Estas medidas presentan la ventaja de poder xvii
hacer un análisis de la estructura de muestras opacas a la luz, como es el caso de
los productos cárnicos, pero que pueden ser atravesados para su análisis por
ondas ultrasónicas. Así pues, la microscopía acústica permitió la caracterización
de los distintos tejidos existentes en los productos cárnicos curados, lo que
resulta útil para predecir su contenido en grasa y su distribución a nivel
microscópico, favoreciendo la clasificación de los productos. La implementación
de estas dos técnicas acústicas permitiría la caracterización no destructiva de
productos cárnicos curados, mejorando y optimizando los procesos de
producción y el control de calidad de los mismos.
Finalmente, se puede concluir que las medidas de los ultrasonidos han
permitido caracterizar y determinar de manera no destructiva la composición y
textura de productos cárnicos crudo-curados, así como discriminar entre
diferentes lotes en función del tipo y el contenido de grasa. Además, resultaron
ser una herramienta fiable, rápida y económica para monitorizar los cambios
texturales ocurridos tras la aplicación de tratamientos de conservación por altas
presiones y durante procesos de almacenamiento refrigerado, lo que puede
permitir la mejora y optimización de los procesos de elaboración y distribución
de los productos cárnicos crudo-curados. El uso de técnicas sin contacto
permitiría reducir los tiempos de medida, al eliminar la necesidad del medio de
acople y no ser necesaria una medida independiente del espesor de la muestra. / Corona Jiménez, E. (2013). Caracterización de la calidad de productos cárnicos crudo-curados mediante ultrasonidos de señal [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27554 / TESIS
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/27554 |
| Date | 07 March 2013 |
| Creators | Corona Jiménez, Edith |
| Contributors | Benedito Fort, José Javier, García Pérez, José Vicente, Universitat Politècnica de València. Departamento de Tecnología de Alimentos - Departament de Tecnologia d'Aliments |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Source | Riunet |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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