Estudio de la aplicación de la tecnología de altas presiones e incorporación de aditivos en el desarrollo de hamburguesas de carne bovina reducidas en sodio

La ingesta actual de Sodio a nivel mundial supera las necesidades fisiológicas y en varios países, incluida la República Argentina, sobrepasa ampliamente la ingesta máxima recomendada por la Organización Mundial de la Salud. El mayor aporte de Sodio proviene de los alimentos procesados. El consumo excesivo de Sodio está asociado a la hipertensión arterial, que a su vez es un factor de riesgo para enfermedades cardiovasculares. La reducción del uso de sales de Sodio implica un desafío importante para la industria cárnica, ya que el Cloruro de Sodio (NaCl) y el Tripolifosfato de Sodio (TPFS) cumplen importantes funciones tecnológicas, como la intervención en la extracción y solubilización de las proteínas miofibrilares, necesarias para mejorar propiedades como la retención de agua y la textura. También el NaCl desempeña un rol fundamental en el desarrollo del flavor típico de algunos productos cárnicos y en el aseguramiento de la inocuidad y extensión de vida útil de la mayoría de ellos. La tecnología de altas presiones hidrostáticas (APH) además de asegurar la inocuidad, extender la vida útil y mantener las características sensoriales y nutricionales originales del alimento, puede modificar la estructura de macromoléculas e inducir efectos específicos en la textura, la retención de agua y otras propiedades de los alimentos, por lo tanto, su aplicación permitiría el desarrollo de nuevos productos. El objetivo general de esta Tesis Doctoral fue evaluar la utilización de aditivos en combinación con distintas estrategias de aplicación de APH, en el desarrollo de hamburguesas reducidas en Sodio. Para alcanzar el objetivo planteado se realizaron distintos estudios. En el primer estudio se evaluaron las propiedades fisicoquímicas y tecnológicas y la microestructura de hamburguesas formuladas con materia prima (carne picada) tratada con distintos niveles de presión y tiempos de mantenimiento de la presión. En ese estudio las hamburguesas fueron preparadas con la carne tratada con APH (78,75 %), grasa bovina (10 %), agua (10 %) y aditivos convencionales (1 % NaCl y 0,25 % TPFS). En este estudio se observó que la aplicación del menor nivel de presión evaluado (150 MPa) sobre la materia prima no produjo diferencias significativas en las propiedades fisicoquímicas y tecnológicas de las hamburguesas ni sobre las propiedades térmicas y moleculares de las proteínas cárnicas, en comparación con las hamburguesas que no fueron tratadas con APH. Cuando el nivel de presión fue mayor (300 MPa), se observaron diferencias significativas en la textura, particularmente en los parámetros dureza y esfuerzo de corte de las hamburguesas cocidas, los cuales disminuyeron. Además, se observó un incremento significativo de la pérdida de peso por cocción. En el segundo estudio, se evaluó el efecto combinado de la incorporación de aditivos (distintas concentraciones de NaCl, fibra cítrica y enzima transglutaminasa) y el tratamiento con APH (100 – 300 MPa) sobre las propiedades fisicoquímicas y tecnológicas y la microestructura de las hamburguesas. También se evaluó el efecto de los tratamientos sobre las propiedades térmicas y moleculares de las proteínas cárnicas. Resulta importante destacar que en este estudio el tratamiento con APH se aplicó sobre las hamburguesas ya preparadas. Los resultados de este estudio mostraron que la incorporación de TG y fibra cítrica a las mayores concentraciones evaluadas incrementaron la unión de las partículas cárnicas, mejorando de esta manera la textura de las hamburguesas. Además, la adición de fibra contrarrestó el efecto de la alta presión sobre la retención de agua, permitiendo la reducción de la pérdida de peso por cocción. El grado de desnaturalización de las proteínas cárnicas incrementó con el aumento de la presión, siendo superior a 50 % a 300 MPa. A su vez, la mayor concentración de NaCl (2 %) incrementó el grado de desnaturalización. Uno de los mayores inconvenientes que presenta la aplicación de APH en carnes y productos cárnicos es la alteración del color debido a la desnaturalización de la mioglobina y al incremento de su oxidación. Además, los tratamientos con APH producen un incremento de la oxidación de lípidos. Por ello en el tercer estudio se evaluó el efecto de la concentración de compuestos antioxidantes (extracto de romero, Eritorbato de Sodio) y del tratamiento con APH sobre las propiedades fisicoquímicas, tecnologías y bioquímicas de hamburguesas. La oxidación de los lípidos (número de TBARS) en las hamburguesas no fue afectada por el tratamiento con APH, pero si por el aumento de la concentración de NaCl. Por otra parte, la incorporación de extracto de romero contribuyó a disminuir la oxidación en el rango 0,1 a 0,2 % mientras que a concentraciones inferiores a 0,1 % tuvo efecto prooxidante en las hamburguesas cuando estas fueron tratadas con APH. Sin embargo, la incorporación de Eritorbato de Sodio tuvo un efecto positivo, contribuyendo a reducir el aumento de la luminosidad inducido por el incremento del nivel de presión. Además, ese aditivo incrementó en forma significativa la capacidad antioxidante de las hamburguesas. En el último estudio del presente trabajo de Tesis Doctoral se evaluó el efecto de los tratamientos con APH sobre la inactivación de un coctel inoculado de cepas nativas de Escherichia coli O157:H7 productores de toxina Shiga (STEC O157) y de la microbiota alteradora en hamburguesas preparadas con distintas formulaciones. Las hamburguesas fueron elaboradas modificando la concentración de grasa y de NaCl, utilizándose un total de 4 formulaciones: carne magra (60 y 80 %), grasa (10 y 20 %), agua (10 %), TPFS (0,5 %) y NaCl (1 y 2 %). Se aplicó un diseño completamente aleatorizado con arreglo factorial (4x3). Los factores fueron la formulación y el nivel de presión aplicado (0,1; 400 y 600 MPa). El análisis de los resultados indicó un efecto significativo de la formulación y del nivel de presión aplicada sobre la inactivación de cepas nativas de STEC O157. Las hamburguesas elaboradas con 2 % NaCl y tratadas con APH, presentaron menores reducciones en comparación con las muestras formuladas con 1 % NaCl y tratadas con los mismos niveles de presión. A su vez, el nivel de presión presentó un efecto significativo sobre la inactivación de las cepas de STEC O157. Así, en hamburguesas elaboradas con 1 % NaCl, 10 % grasa y tratadas a 600 MPa durante 5 min a 20 °C, se obtuvo 4,5 reducciones decimales de los recuentos de STEC O157. Además, se lograron aproximadamente 4 reducciones decimales de la microbiota alteradora. Con lo cual se demostraría la potencialidad de la tecnología de APH en el aseguramiento de la inocuidad y en la extensión de la vida útil de productos cárnicos. Sin embargo, se observó una importante injuria celular en las cepas de STEC O157, fundamentalmente en las hamburguesas tratadas a 600 MPa, por lo que en futuros estudios será necesario evaluar estrategias complementarias a las aplicadas en este Trabajo de Tesis.Tesis digirida por los Dres. Sergio Vaudagna y Francisco Speroni.Facultad de Ciencias Exacta