Biochimia carnii

Calitatea carnii proaspete care este expusa la vanzarea cu amanuntul este in prima faza judecata dupa aspect. Prezența lichidului exudat sau a picaturilor care se acumuleaza in containerul cu carne preambalata sau in tavi de preparate cu carne neambalata, reduce aspectul comercial care vinde (Malton și James, 1983). In general, carnea de vita tinde sa piarda din concentrația de apa mai mult decat carnea de porc sau de oaie. Din moment ce lichidul exudat revine de la taieturile de la capatul fibrelor musculare, mici porțiuni de carne se pot scurge mai mult comparativ cu carcasele mari intacte. Concentrația de proteine din apa scursa este de aproximativ 140mgml-1 , aproximativ 70% din concentrația carnii propriu-zise. Proteinele din picurii de apa creați reprezinta proteinele solubile intracelulalre de la nivelul celulelor musculare. Culoarea roșie se datoreaza proteinei numite mioglobina, principalul pigment al carnii. Problema apei picurate nu este totuși soluționata de ambalarea carnii destinate vanzarii cu amanuntul. Industria carnii folosește bucați mari dezosate, care sunt ambalate in saci de plastic pentru a fi distribuite in comerț. Acestea pot fi depozitate la refrigerare vreme de mai multe saptamani inainte de a fi folosite și in acest timp se poate acumula in sac un volum considerabil de lichid scurs. Nu numai ca acest lichid exudat este neatragator insa reprezinta de asemenea o scadere semnificativa a greutații atunci cand carnea este ulterior mutata din recipientul sau.

Scurgerea excesiva poate avea un efect mic asupra calitații consumului carnii. Suculența perceputa este un aspect senzorial foarte important atribuit carnii. Deshidratarea carnii este asociata cu o scadere a palatibilitații (placerea cu care se consuma un aliment), in special a lipsei gustului și duritații acesteia. Cu toate acestea, reducerea nivelului de umiditate din timpul gatirii, este de regula mai mare decat cea din etapa de refrigerare. Prin urmare, micile diferențe privind gradul de umiditate nu vor avea un efect prea mare asupra calitatea consumului carnii.

Potențialul de pierdere a umiditații din timpul refrigerarii este inerent in cazul carnii proaspete și este influențata de mai mulți factori. Aceștia pot include : rasa, aliemntația și istoria fiziologica, fiecare dintre acestea afectand starea animalului inainte de a fi sacrificat. Dupa taiere, factorii precum rata temperaturi de refrigerare, depozitare, congelarea și decongelarea pot influența pierderea umiditații a produsului. Pentru o mai buna ințelegere a efectelor refrigerarii este esențiala ințelegerea biochimiei carnii. Aceasta include structura mușchilor, schimbarile ce au loc dupa moartea animalului și unde anume este reținuta apa la nivelul mușchilor.

Biochimia carnii

Structura mușchiului

Structura mușchiului a fost foarte bine descrisa de catre Voyle in 1974. Carnea consta in principal din mușchi scheletali care impart toți o structura similara. Figurile 1 și 2 reprezentate grafic prezinta nivelele de organizare a componetelor care impreuna alcatuiesc mușchiul. Nivele mai mari de organizare pot fi observate/separate/diferențiate cu ochiul liber și se poate de asemenea observa ca fiecare mușchi este diferențiat, separat de cei din vecinatate printr-o fașie de țesut conjunctiv alb - fascia. Acest țesut ofera suport componentelor funcționale ale mușchiului și le leaga de os prin inserții tendinoase. Țesutul conjunctiv consista in principal din colagen iar anumite categorii de mușchi conțint fibre elastice.

Fig. 1 - Reprezentare grafica a unei secțiuni a mușchiului in care se evidențiaza manunchiurile de fibre (sursa: Voyle, 1974)

Fig. 2 - Fibra musculara. Reprezentare grafica a morfologiei fibrei musculare - vedere la microscop (sursa: Voyle, 1974 )

In secțiune transversala (Fig. 1) mușchiul este prezentat ca fiind imparțit in manunchiuri de țesut care sunt inconjurate de straturi subțiri de țesuturi conjunctive. Aceste manunchiuri constau intr-un numar de celule multinucleate foarte lungi sau fibre care sunt inconjurate de țesuturi conjunctive subțiri. Grosimea fibrelor poate fi comparata cu cea a unui fir de par al unui copil și pot avea o lungime de cațiva centimetri. In secțiune transversala, fibrele sunt in mod normal eliptice, ovale și au capete conice (Fig. 2). Grosimea fibrelor varieaza la nivelul mușchilor unui animal la fel ca și intre specii. Totodata, grosimea ține de asemenea de varsta, sex și statusul alimentar. De exemplu, fibrele musculare oculare (m. longissimus dorsi) ale unui vițel de 18 luni au un diametru de 40 mm.

Fiecare fibra este delimitata de o membrana lipoproteica tipica, numita sarcolema, care in starea sa nativa este foarte selectiva in ceea ce privește permeabilitatea la substanțele dizolvate. Spațiul din cadrul sarcolemei este in mare parte ocupat de elemente longitudinale mai mici, sau miofibrile, fiecare cu o grosime de 1 mm. Figura 3 prezinta o parte a unei singure miofibrile in secțiune longitudinala. Figura 4 reprezinta o singura fibra musculara in secțiune transversala, care arata miofibrile și structuri asociate.

Fig. 3 - Componenta a unei miofibrile. Reprezentarea grafica prezinta filamente dipuse in forma de matrice in secțiune longitudinala cu structuri adiacente (sursa: Voyle, 1974)

Fiecare miofibrila este infașurata intr-o structura subțiere veziculara, reticulum endoplasmatic, care contribuie la transmiterea impuslui nervos la elementele contractile. Aspectul caracteristicstriat al fiecarei fibre musculare, reperzentat in figura 2, poate fi observat direct prin microscop. Detaliile fine structurale reprezentate in figurile 3 și 4 pot fi observate doar prin microscopie electronica.

Fig 4 - Secțiunea transversala a unei singure fibre evidențiaza miofibrile și alte structuri (sursa: Voyle, 1974)

Intre miofibrile sunt dipuse organite, mitocondrii, care furnizeaza energia necesara pentru contracție prin procese oxidative. Miofibrilele se afla intr-un lichid, sarcoplasam, care conține multiple enzime solubile. Acestea sunt in principal concentrate in procesul de glicoliza, proces prin care se produce acidul lactic in țesuturile moarte lipsite de oxigen. Miofibrilele ocupa aproximativ 74% din volumul total al fibrelor. Miofibrilele prezinta microfilamente contractile cu actina și miozina, care , in secțiunile transversale, pot fi observate ca fiind arajate in structura hexagonala. O fibrila conține aproximativ 16% proteine contractile și aproximativ 84% apa, in care se dizolva substanțele solubile cum ar fi adenozintrifosfat (ATP), care reprezinta sursa de energie necesara pentru contracție, dar din care moleculele enzimelor mai mari sunt excluse. Lichidul de la nivelul fibrilelor este distribuit intre microfilamentele cu structura hexagonala. Dupa momentul de rigiditate la care este supus țesutul muscular al animalelor (dupa un șoc spontan), la durata de repaus volumul filamentului scade și elibereaza lichid in spațiile dintre miofibrile, adica in sarcoplasma. Permeabilitatea sarcolemei se modifica de asemenea dupa momentul de rigiditate (incordare), iar fluidul patrunde in spațiul extracelular. Masura in care acest fenomen se petrece depinde de nivelul final al pH-ului atins de țesutul muscular inainte de momentul de incordare, rigiditate.

Efectele refrigerarii asupra texturii carnii

In timp ce un numar de caracterisitici afecteaza calitatea generala și acceptabilitatea atat a carnurilor proaspete cat și a celor congelate, fragezimea este principala caracteristica a calitații consumului deoarece aceasta determina ușurința cu care carnea poate fi mestecata și inghițita. Fragezimea carnii este afectata de refrigerare și depozitare. Daca este depozitata in condiții propice, fragezimea carnii se menține pe intrega etapa de refrigerare insa condițiile improprii de refrigerare pot produce o duritate a carnii și astfel reducand calitatea consumului acesteia. Cațiva dintre acești factori care influențeaza duritatea carnii sunt inerente in cazul animalelor vii. In prezent, este bine recunoscut ca proprietațile proteinelor din țesutul conjunctiv și nu canitatea totala de colagen conținuta de carne, sunt cele care determina calitatea carnii de a fi frageda sau nu. Pe masura ce animalul crește scade și numarul de fibrelor reductibile reticulare imature. Fibrele reticulare mature rezulta din intarirea colagenului și acest fenomen poate duce la intarirea carnii. Creșterea duritații țesutului conjuctiv probabil ca nu este semnificativa din punct de vedere comercial in cazul animalelor care au cel mult 4 ani

Refrigerarea joaca doua roluri importante in fragezimea carnii. Unul dintre acestea este prevenirea micșorarii mușchiului in perioada imediat urmatoare taierii. Cel de-al doilea rol este acela de a condiționa carnea in așa fel incat se poate obține gradul de fragezime dorit.

Formarea gheții in țesturile musculare

In general, congelarea și decongelarea agraveza fenomenul de pierdere a apei, lichidului in timpul deteriorarii structurii musculare. Este necesara o diferențiere intre efectele congelarii mușchilor aflați in stadiul prerigor și postrigor. Din cauza a mai multe scopuri practice, carnea se ragasește in cel de-al doilea stadiu insa s-a observat un oarecare interes considerabil in ceea ce privește congelarea rapida a carnii foarte proaspete, carnea prerigor.

Muschiul in faza prerigor

Congelarea carnii imediat dupa taierea animalului pare la prima vedere a fi o excelenta metoda de a depași etapa de refrigerare și multe din problemele de depozitare și igiena specifice metodelor de producție convenționale. Cu toate acestea exista doua probleme, fenomenele de cold shortening și thaw rigor, care au ca rezultat intarirea carnii și care trebuiesc depașite pentru a putea face acest process se congelare viabil. Fenomenul thaw rigor crește de asemenea gradul de pierdere a apei dupa decongelare. Daca temperatura la care este pastrata carea scade sub 10 C inainte ca țesutul muscular sa primeasca energia necesara pentru contracție, adica ATP, iar procesul de congelare nu a avut loc, mușchiul se va contracta. Acest fenomen este denumit cold shortening , pentru prima oara fiind descris de catre Locker și Hagyard in 1963. Denaturarea proteinelor care rezulta in urma acestui proces duce la o mare pierdere a conținului de apa. Daca se pot obține rate mari de extracție a caldurii atunci carnea poate fi congelata suficient de repede pentru a opri fenomenul de cold shortening. Cu toate acestea, in acest caz, poate aparea la decongelare fenomenul de thaw rigor. In cazul mușchiului aflat in stare naturala cel puțin 25% din greutatea musculara se pierde sub forma de picuri de apa in timpul procesului de decongelare. Pentru a evita aceaste pierderi asociate cu fenomenul de thaw rigor s-a propus menținerea carnii congelate la -3 la -5 C pentru cel puțin 48 de ore. Cu toate acestea, metoda propusa nu este folosita in scopuri comerciale.

Muschiul in faza postrigor

Modificarile chimice care survin in urma taierii animalului cresc nivelul aciditații țesutului iar pH-ului scade de regula la un nivel de 5,5-5,7. Acesta este comparabil cu nivelul pH-ului din țesutul viu care este de 7.0-7.2. Una dintre consecințele acestei pierderi a pH este modificarea permeabilitații sarcolemei care la stadiul respectiv permite proteinelor sarcoplasmatice și apei sa treaca mult mai repede de celula. Atunci cand țesutul se racește progresiv sub nivelul punctului de congelare, fluidul care conține proteine este extras de la nivel celular pentru a contribui la dezvoltarea extracelulara a cristalelor de gheața. Pierderea fluidului de la nivel celular are ca rezultat o creștere a concentrației de sare intracelulare. In schimb, aceasta etapa provoaca un oarecare grad de denaturare a acelor proteine care raman in interiorul celulelor. O rata de congelare mai rapida ar determina ca apa intracelulara sa cristalizeze.

Fenomenul de micșorare

Procesul de refrigerare afecteaza textura carnii daca acesta se desfașoara imediat atunci cand carnea inca se afla in faza de prerigor, adica inainte ca nivelul pH-ului sa scada sub 6.2. La acest moment, țesutul muscular conține suficient ARP pentru ca la temperatura ce scade sub 11C, sa intervina mișorarea forțata, efectul cel mai sever avand loc la temperatura de 3C.