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Revista chilena de nutrición

versión On-line ISSN 0717-7518

Rev. chil. nutr. vol.43 no.2 Santiago jun. 2016

http://dx.doi.org/10.4067/S0717-75182016000200012 

 

ARTÍCULOS DE ACTUALIZACIÓN

 

Actualización en el uso de antioxidantes naturales derivados de frutas y verduras para prolongar la vida útil de la carne y productos cárneos

Natural antioxidants obtained from fruits and vegetables and their effect over the shelf life of meat and meat products: an update

 

Carolina Valenzuela V., Patricio Pérez M.

Departamento de Fomento de la Producción Animal. Facultad de Ciencias Veterinarias y Pecuarias. Universidad de Chile, Santiago, Chile.

Dirigir correspondencia a: Profesor Patricio Pérez M. Departamento de Fomento de la Producción Animal, Facultad de Ciencias Veterinarias y Pecuarias, Universidad de Chile. Avda. Santa Rosa 11.735, La Pintana. Dirección Postal: Casilla 2, Correo 15, La Granja. Santiago, Chile. Teléfono 29785598. Email:pperez@uchile.cl


RESUMEN

En la actualidad existe gran preocupación por parte de la población por consumir alimentos que además de su función de nutrir aporten otras características a la salud, como los alimentos funcionales. También los consumidores están cada día más exigentes requiriendo alimentos inocuos y naturales; lo que ha determinado que la industria haya ido reemplazando los antioxidantes artificiales por naturales; lo que también ha generado una tendencia en la industria de la carne. Los antioxidantes tienen por función prevenir el deterioro oxidativo que presentan en forma fundamental los lípidos y proteínas que constituyen los componentes musculares de la carne. Entre los antioxidantes naturales empleados por esta industria se encuentran los derivados de frutas, hierbas y vegetales, que han sido caracterizados, sin embargo su aplicación en carnes y productos cárnicos, y la evaluación de su efectividad es limitada a nivel industrial, y aumentan el último tiempo la investigación en esta área. El objetivo de la presente revisión fue realizar una actualización del uso y aplicación de antioxidantes de origen natural en carnes y derivados cárnicos.

Palabras clave: carne, derivados cárnicos, antioxidantes naturales, frutas, verduras, hierbas.


ABSTRACT

Currently, there is great concern from thepopulation to consume foods that not only have a nutritional function, but also they bring other healthy characteristics, such as functional foods. Also, everyday consumers are demanding safer and more natural foods. This, for example, has determined that the industry replaced artificial antioxidants for natural ones; which have also generated an important trend in the meatproducing industry. The function of antioxidants is to prevent oxidative degeneration that lipids and proteins, constituting the muscle component of the meat, fundamentally present. Among the natural antioxidants employed by this industry are those derived from fruits, herbs and vegetables, characterized, however their application in meat and meat products, and the assessment of their effectivity is limited in an industrial level. Nevertheless, research in this area has grown in the last few years. Therefore, the objective of this review was to update the use and application of natural antioxidants in meat and meat products.

Key words: meat, meat products, natural antioxidant, fruits, vegetables, herbs.


 

INTRODUCCIÓN

La mayor preferencia por alimentos naturales y saludables por parte de la población ha obligado a la industria de la carne a incluir antioxidantes naturales en varios productos para retrasar la degradación oxidativa de los lípidos y proteínas, mejorar su calidad, darles un valor agregado, y reemplazar los posibles riesgos que puedan involucrar la utilización de antioxidantes artificiales (1-3). Los extractos obtenidos desde fuentes vegetales pueden cumplir una serie de funciones como ser colorantes, antioxidantes, saborizantes o agentes antimicrobianos, siendo una adecuada alternativa para su uso en carne y sus derivados (4,5). Adicionalmente, la inclusión de antioxidantes naturales en los alimentos tiene beneficios para la salud humana, ya que protegen a los componentes celulares, como el DNA, las proteínas y lípidos del ataque de las sustancias reactivas al oxigeno (6).

Tanto la oxidación de los lípidos y proteínas, la autólisis y la contaminación microbiológica de la carne y productos cárneos son una de las mayores causas del deterioro de su calidad y reducción de su vida útil. Esto puede producir cambios en los indicadores de calidad de la carne y en el valor nutricional del producto (5, 7, 8). El deterioro oxidativo de estos alimentos puede reducirse mediante la utilización de varios procedimientos como el curado, envasado con atmósfera modificada y por la utilización de antioxidantes naturales y sintéticos. Los antioxidantes sintéticos tales como butilhidroxianisol (BHA), butilhidroxitolueno (BHT), galato de propilo (GP) y la terbutilhidroquinona (TBHQ), entre otros, han sido masivamente utilizados en la conservación de productos cárnicos, pero recientemente su uso ha sido ampliamente discutido porque son bastante volátiles, se descomponen con facilidad a temperaturas altas y a su potencial efecto tóxico para la salud (9), lo que ha llevado a un reemplazo de éstos por antioxidantes de origen natural. En este contexto las frutas, verduras y hierbas son fuentes de antioxidantes naturales, y en la actualidad hay bastante información acerca de su extracción, identificación y caracterización (6, 10, 11). Respecto a su aplicación en carnes y productos cárnicos la información es más limitada, aunque en los últimos años se ha observado un aumento de la investigación en el área, como también las mediciones de su efectividad en la calidad de éstos productos alimenticios (1-5).

La presente revisión tiene como objetivo realizar una actualización del uso y aplicación de antioxidantes de origen natural en carnes y derivados cárnicos.

DESARROLLO

Antioxidantes naturales

Un antioxidante es cualquier molécula capaz de prevenir o retardar la oxidación, entregando uno o más de sus electrones para estabilizar algún componente biológico desapareado por efecto del ataque de radicales libres. El enfoque actual en la industria de los alimentos y la carne es adicionar antioxidantes a éstos, principalmente de origen natural al producto final. Por lo tanto, existe una creciente demanda de antioxidantes naturales, incluso algunos de ellos pueden tener un efecto más potente que los antioxidantes artificiales (12, 13) o similar (14). Los antioxidantes naturales comprenden a las vitaminas antioxidantes (C y E), los compuestos pro-vitamina A, como carotenos y cripotoxantina, otros carotenoides como luteína, licopeno y zeaxantina, y varios compuestos fenólicos (flavo-noides y no flavonoides) (10).

Las frutas y verduras han despertado gran interés por parte de la comunidad pública y científica, puesto que se ha comprobado que promueven la salud de la población humana, reduciendo el riesgo de contraer enfermedades tales como trastornos cardiovasculares, diabetes mellitus, obesidad, hiperlipidemia, cáncer, entre otras (15, 16), y porque son fuente de una gran variedad de antioxidantes naturales (1, 2, 6, 11), que pueden ser extraídos y utilizados para disminuir la oxidación de la carne y de productos cárnicos (1-5). Entre las frutas más estudiadas para este propósito destacan: ciruelas, uvas, arándano morado, arándano rojo, gayuba o uva del oso, granada, cítricos (lima, limón, naranja), manzana, pera y otras frutas exóticas (1).

Entre los extractos y otros derivados se mencionan: extracto de pepa de uva, ajo y cebolla, pimienta, té verde, café, maní, hojas de pino, hojas de cacao, hojas de menta, hojas de olivo, hojas de ortiga, jengibre, algarroba, cáscara de rosa mosqueta, cúrcuma, hibisco, piel de granada, canela, toronjil, y aceites de romero, tomillo, salvia, ajo, clavo de olor, rosa mosqueta, orégano, oliva, canola, palma, soya, algodón, sésamo, lino y maravilla. Entre las verduras: subproductos de la alcachofa, extracto de brócoli, y aceite de palta (1, 3, 4).

En Chile Speisky et al. (11) realizaron una primera base de datos de más de 120 especies y variedades de frutas procedentes de la parte sur de Sudamérica, en donde se reporta su contenido de antioxidantes como "oxygen radical absor-bance capacity" (ORAC), indicando que el maqui (Aristotelia chilensis), la murtilla (Ugni molinae) y el calafate (Barberis microphylla) poseían la mayor cantidad de antioxidantes, siendo éstas frutas endémicas de Chile. Posteriormente Gironés-Vilaplana et al. (17), describieron 5 frutos originarios de Latino América (açaí, maqui, papaya, noni y achuva) con gran poder antioxidante. Sin embargo, la mayoría de estos frutos no han sido utilizados en la conservación de carne ni productos cárnicos.

Deterioro oxidativo de la carne

La carne se define como la parte comestible de los músculos de los animales de abasto, y de otras especies aptas para el consumo humano. Mientras que los productos cárneos son los resultantes del procesamiento de la carne, y los principales son cecinas y hamburguesas (18). La carne en estado fresco y conservada bajo condiciones de refrigeración (4-5°C), que es el formato de mayor distribución y consumo dentro de los países, posee una vida útil limitada (5-6 días). Debido a cambios autolíticos post mortem propios de la transformación del músculo en carne, fenómenos de oxidación de lípidos y proteínas (19, 20), y al crecimiento de microorganismos que se desarrollan de manera natural en su superficie (7), y contaminación microbiana con patógenos (8). Estos fenómenos disminuyen la calidad organoléptica y vida útil de la carne, convirtiéndola en un alimento altamente perecible (21).

Particularmente para el caso del deterioro de la carne por oxidación, este se debe a que la estabilidad de sus lípidos principalmente y proteínas dependen del balance entre los antioxidantes musculares y los componentes pro-oxidantes (20). La exposición al oxígeno y a la luz de la carne durante su vida de anaquel son unos de los principales factores que originan su oxidación. Los componentes pro-oxidantes pueden llevar a los tejidos a sufrir una disminución de los sistemas antioxidantes, llevando a la formación de especies reactivas del oxígeno (hidroxilos, superóxidos, y radicales del óxido nítrico) que pueden interactuar con lípidos y proteínas constituyentes de la carne, causando su oxidación (19, 20), y aparición de olores y sabores desagradables, alteración del color, y en general una disminución de su calidad organoléptica y valor nutritivo (20), además de generar compuestos potencialmente nocivos para la salud del consumidor como aminas heterocíclicas en carnes cocinadas (22). La oxidación de las proteínas puede llevar a una disminución del valor nutritivo de la carne, debido a una menor biodisponibilidad de sus aminoácidos esenciales y digestibilidad de las proteínas (19, 23). También se altera el color rojo brillante característico de la carne, dado por la oximioglobina, ya que cuando este pigmento se oxida, se torna púrpura (deoximioglobina) o amarronado (metamioglobina) (23), afectando de manera negativa la percepción del consumidor.

Algunos procedimientos como el picado, cocción y otros antes de la conservación de la carne o sus derivados por medio de la refrigeración y/o congelación, rompen la membrana de la célula muscular facilitando la interacción de los lípidos insaturados con las sustancias pro-oxidantes, acelerando la oxidación de los lípidos y permitiendo el rápido deterioro de la calidad y el desarrollo de la rancidez. La susceptibilidad del tejido muscular a la oxidación de los lípidos se relaciona también con el grado de insaturación de éstos, al tipo de músculo, a la dieta del animal, a la presencia de algunos aditivos, al método de cocción, la manera en que se ha conservado la carne y al pH del músculo (19, 20).

Estrategias de prevención del deterioro oxidativo de la carne Durante el siglo XXI un ambiente de progreso tecnológico y evolución de los estilos de vida, que coexisten con mayores exigencias de los consumidores, han generado a nivel mundial diversas estrategias para prevenir el deterioro oxidativo de la carne. Aunque se han estudiado varias metodologías de conservación, en la actualidad prolongar la vida útil de la carne sigue siendo un gran desafío tecnológico, debido a las altas pérdidas que se generan de este costoso y nutritivo producto, que según la FAO (21) pueden llegar a ser entre un 25 a 33% de la producción, y según Lorenzo et al. (24) hasta un 40%. A continuación se mencionan las principales estrategias usadas para la conservación de la carne y productos cárnicos.

Intervención de la dieta de animales de abasto con compuestos antioxidantes naturales: Para disminuir el alto grado de oxidación que presenta la carne, hace varias décadas se ha intervenido la dieta de los animales, agregándoles antioxidantes naturales. La ración recibida por los animales criados en forma intensiva aporta una baja cantidad de antioxidantes, lo que resulta en la producción de una carne con alta susceptibilidad a oxidarse, lo que se diferencia de aquellos animales criados en forma extensiva, en base a forrajes como bovinos, ovinos y caprinos de carne (figura 1A) (25, 26). Existen una serie de investigaciones en donde se han probado diferentes extractos naturales con propiedades antioxidantes en la ración de animales productivos como: uso de praderas naturales o sembradas en la crianza de bovinos (25), semillas de lino, vitamina E y ácido linolénico conjugado añadido a la ración de bovinos (27), adición de quercetina y semillas de lino a la ración de corderos (28), uso de extracto de pepas de uva sola o asociada con aceites esenciales en la ración de corderos (29), empleo de extracto de vino tinto o vitamina E en la ración de corderos (30), extracto de orégano asociado con aceites esenciales de castañas agregado a la dieta de cerdos (31), romero en la ración de ovejas y corderos (32), entre otras. Sin embargo, la eficiencia de la transferencia de los compuestos antioxidantes de la dieta hacia la carne es baja (33), resultando esta metodología costosa y poco eficiente (25, 26), lo que genera un producto susceptible a oxidarse después de la faena del animal cuando el músculo se transforma en carne y ésta queda expuesta a factores ambientales que gatillan su oxidación (figura 1B). Una de las ventajas de esta estrategia es que hay una baja transferencia de olores y sabores desagradables a la carne.

Estrategias tecnológicas

Tecnologías de conservación físicas: Tradicionalmente, los métodos de conservación que previenen el daño oxidativo de la carne se enfocan en las tecnologías la refrigeración (figura 1C), y el uso de atmósferas modificadas (figura 1D), que son las más utilizadas por la industria de la carne debido a su bajo costo y fácil implementación. Sin embargo, el control de la temperatura que debiese estar alrededor de los 4°C para mantener la calidad de la carne, carece por completo de control, siendo dependiente de los canales de distribución del producto, y las condiciones de almacenamiento de los consumidores. Un estudio europeo estimó que 30% de los alimentos refrigerados se mantiene por encima de los 10°C en el comercio minorista, e incluso 5% estaban por encima de los 13°C, y el 21% por encima de los 10°C en los hogares (34). Por otra parte, el envasado al vacío, en donde se retira el aire del envoltorio de la carne con la ayuda de una bomba de vacío; o se cambia la composición de gases, principalmente O2 y CO2 del ambiente de la carne (figura 1D), ha tenido muy buenos resultados en relación a la disminución del daño por oxidación de la carne (35).

Tecnologías aplicadas al producto final: En Chile no es frecuente la utilización de antioxidantes extraídos desde vegetales y hierbas en carnes frescas. En productos cárneos se utiliza la incorporación de los antioxidantes permitidos por el Reglamento Sanitario de los Alimentos (18), en donde se establece su límite máximo de incorporación, entre los que se mencionan: tocoferoles, isoformas del ácido ascórbico (vitamina C), BHA, BHT, GP, entre otros. En estos productos la incorporación de antioxidantes naturales es más fácil debido que se adicionan en formato de polvo a la formulación de mezcla que les da origen. En la tabla 1 se pueden observar algunos productos como hamburguesas, "nuggets" o embutidos a los cuales se les han agregado antioxidantes naturales principalmente en formato de polvo, en donde el principal efecto observado es una disminución de la oxidación de lípidos y proteínas. En estos productos es muy importante la adición de antioxidantes ya que tienen un mayor contenido de grasa que la carne fresca.

En el extranjero a nivel de laboratorio se han abordado distintas metodologías para enriquecer la cantidad de antioxidantes naturales en la carne, los cuales se resumen en la tabla 1, y se basan principalmente en añadir compuestos antioxidantes en la superficie de la carne, mediante metodologías que se detallan a continuación.

Marinado: En la industria de la carne de aves y cerdos es bastante utilizada la técnica de marinado, la cual se refiere al proceso mediante el cual se añade en la carne una solución acuosa, que contiene diferentes aditivos (sal, fosfatos, hidro-coloides, polisacáridos, aromas, entre otras.), con el objeto de aumentar el peso de la porción (hasta un 20% más), mejorar la palatabilidad, textura y su conservación (26). En Chile este proceso debe ser realizado después de la faena en el momento en que la carne haya alcanzado una temperatura < 7°C, y debe ser rotulado en el envase del producto (18). A nivel industrial se marina mediante la inyección de la solución de marinado con muchas agujas finas que penetran la carne (figura 1E), y a nivel experimental o en el hogar la carne puede ser marinada por inmersión (figura 1F). Esta técnica permite la incorporación de antioxidantes naturales extraídos desde fuentes vegetales y hierbas como se presenta en la tabla 1, en donde los principales resultados observados también son la disminución de la oxidación lipídica y proteica de la carne.

Envasado activo: Los envases utilizados para la conservación de la carne han ido evolucionando, y en los últimos años se ha estudiado bastante el concepto de "envases activos". Los envases activos son un sistema que involucra varios subsistemas: alimento/envase/entorno que actúa de forma coordinada para mejorar la calidad del alimento y aumentar su vida útil. El envasado activo que nos interesa revisar es aquel que está formado por una amplia variedad de polímeros plásticos (po-lietilenos, poliamidas, polipropileno, poliestireno, entre otros), en los cuales se vehiculizan compuestos bioactivos como antioxidantes naturales, que son utilizados para envasar carne y sus derivados (figura 1G). Algunas experiencias experimentales se presentan en la Tabla 1, en donde al igual que lo comentado anteriormente el principal efecto del envasado activo con antioxidantes naturales en carne ha sido la disminución de la oxidación de lípidos y proteínas (37).


FIGURA 1
Estrategias para disminuir el daño oxidativo de la carne.

A-B: suplementación de antioxidantes por la dieta en animales productivos.
C: refrigeración de la carne. D: envasado al vacío. E: marinado industrial.
F: marinado experimental o de nivel hogar. G: sistema de envasado activo con materiales plásticos.
H: sistema de envasado activo con películas comestibles biodegradables.

Otro tipo de envase activo son las películas comestibles biodegradables, que se definen como matrices poliméricas que forman una fina y continua capa sobre el alimento (figura 1 H-I), elaboradas en base a materiales que puedan ser ingeridos por el consumidor como proteínas, lípidos, polisacáridos y sus mezclas (figura 1H), y que pasan desapercibidas a la vista del comensal cuando son aplicadas sobre la superficie del alimento. Las películas comestibles forman una barrera a los gases para retrasar el deterioro de los alimentos, mejoran la textura del alimento, ayudan a mantener la integridad estructural del producto que envuelven (38), retienen compuestos volátiles y actúan de vehículo de aditivos alimentarios y compuestos bioactivos (39), y ayudan a cuidar el medio ambiente debido a sus características biodegradables, a diferencia de los envases activos basados en polímeros plásticos (38). En la literatura existe bastante información acerca de películas comestibles que son capaces de vehiculizar ingredientes bioactivos como compuestos antimicrobianos y antioxidantes naturales (39). Ellas se han aplicado en carnes y sus derivados (tabla 1), en donde el principal resultado ha sido una disminución de la oxidación lipídica de estos productos, y una mejora de la capacidad antioxidante de la carne (40, 41).


TABLA 1
Antioxidantes naturales usados en carne y productos cárnicos.

Muchos de los estudios presentados en la tabla 1 han demostrado que los agentes antioxidantes naturales extraídos desde vegetales y hierbas podrían ser eficaces para extender la vida útil de la carne y productos cárnicos, principalmente por generar un retardo de la oxidación lipídica, medido generalmente por la generación de sustancias reactivas al ácido tio-barbitúrico (TBARs). También algunos antioxidantes naturales, además de disminuir el deterioro oxidativo de la carne, tienen propiedades antimicrobianas (42). Generalmente la capacidad antibacteriana de éstos ha sido evaluada en estudios in vitro (43, 44), aunque también existen estudios que han evaluado su efecto en carne o productos cárnicos frescos con buenos resultados (3, 32, 45).

La mayoría de los extractos antioxidantes utilizados requieren de una técnica de extracción laboriosa, y han sido aplicados en la carne y sus derivados en estudios pilotos a escala de laboratorio (3, 24, 37). Los productos que han mostrado mejores resultados están elaborados en base a aceites esenciales de hierbas (romero y orégano) o ciertas frutas (subproductos de la uva), y han escalado hasta llegar a productos comerciales (Herbalox®, OreganoxTM, ActiVinTM, Gravinol-S, Gravinol Super™, Provinols®, Pycnogenol®, GCA®, Fortium™ R20, Liposterine®, Exxenterol®) (3). Al revisar la literatura de las experiencias mostradas en la tabla 1 se observa que hay un déficit importante de análisis organolépticos realizados mediante panel sensorial a la carne y productos cárnicos después de la aplicación de antioxidantes naturales, que sería muy importante de llevar a cabo en esta materia, ya que algunos de los extractos antioxidantes presentan una alta capacidad de transferencia de olores y sabores a la carne, sobre todo los extractos de hierbas (46).

CONCLUSIONES

Variados componentes antioxidantes presentes en frutas, verduras o hierbas han sido extraídos, y con ellos se han elaborado extractos, los cuales han sido aplicados principalmente de manera experimental y en escala piloto a carnes y sus derivados, disminuyendo la oxidación tanto de lípidos como de proteínas en estos alimentos. Esta aplicación ha tomado fuerza durante los últimos años y se ha realizado principalmente en el producto final de la cadena productiva (carne fresca y cocida, cecinas, hamburguesas, y otras preparaciones), mediante marinado, inmersión, la inclusión de los compuestos antioxidantes naturales en la formulación del producto, y nuevas tecnologías como envases activos y películas comestibles, los cuales han tenido buenos resultados, e incluso hay varios productos presentes en el mercado ya patentados. En el futuro más estudios son necesarios para su implementación a nivel industrial, así como también la generación de investigación acerca de la incidencia de estos productos alimenticios con mejores capacidades antioxidantes en la salud humana.

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Este trabajo fue recibido el 1 de Septiembre de 2015 y aceptado para ser publicado el 3 de Marzo de 2016.

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