Bioquímica de Productos Pesqueros II

Presentación del tema: "Bioquímica de Productos Pesqueros II"— Transcripción de la presentación:

1 Bioquímica de Productos Pesqueros II
Clase III

2 Vida útil de los productos de la pesca
El deterioro de los productos de la pesca se inicia inmediatamente después de la muerte debido al desarrollo de la microflora bacteriana Las características físico-químicas de estos productos También debido a las reacciones químicas y enzimáticas de degradación y un pH neutro como una elevada actividad de agua la composición lipídica y la existencia de enzimas autolíticas y de microorganismos en la superficie corporal limitan considerablemente su vida útil.

3 Todos estos procesos de deterioro son dependientes de la temperatura
Tanto el crecimiento de la microflora como las reacciones de degradación predominantes Por tanto, la conservación en condiciones óptimas de los productos de la pesca requiere un control estricto de la temperatura de almacenamiento

4 Una de las causas del deterioro de estos productos es la proliferación microbiana
El músculo del pescado se contamina durante las etapas de evisceración y fileteado por los microorganismos procedentes de las branquias, los intestinos y la piel Las prácticas higiénicas deficientes o incorrectas reducen su tiempo de vida.

5 Trimetilamina y otras sustancias perjudiciales para la salud
Además, las reacciones metabólicas de algunas bacterias originan compuestos causantes de mal olor Trimetilamina y otras sustancias perjudiciales para la salud por ejemplo, la histamina que puede desencadenar problemas de alergia en población sensible

6 Otros procesos que acortan la duración de los productos de la pesca
son las reacciones enzimáticas que provocan el reblandecimiento de la textura y la aparición de olores y sabores extraños Asimismo, la calidad de estos productos se ve afectada por las reacciones de oxidación lipídica que dan lugar a sabores y olores a rancio Éstas últimas son de mayor importancia en aquellos pescados con un alto contenido en ácidos grasos poliinsaturados como el pescado azul.

7 Cambios Post-Mortem en el pescado
Cambios sensoriales Los cambios sensoriales son los que percibimos a través de los sentidos, por ejemplo, apariencia, olor, textura y sabor. Cambios en el pescado fresco crudo Los primeros cambios sensoriales del pescado durante el almacenamiento están relacionados con la apariencia y la textura El sabor característico de las especies normalmente se desarrolla durante los dos primeros días de almacenamiento en hielo

8 El cambio más dramático es el ataque del rigor mortis
Esta condición generalmente se mantiene durante uno o más días y luego se resuelve el rigor  Inmediatamente después de la muerte el músculo del pescado está totalmente relajado La resolución del rigor mortis hace que el músculo se relaje nuevamente y recupere la flexibilidad La textura flexible y elástica generalmente persiste durante algunas horas y posteriormente el músculo se contrae pero no la elasticidad previa al rigor Cuando se toma duro y rígido, todo el cuerpo se vuelve inflexible y se dice que el pescado está en rigor mortis La proporción entre el comienzo y la resolución del rigor varía según la especie y es afectada por la temperatura, la manipulación, el tamaño y las condiciones físicas del pescado

9 El aturdimiento de los animales antes del sacrificio también tiene incidencia en el comienzo del rigor. A mayor temperatura el comienzo y la duración del rigor mortis es más rápido Pero en algunas especies el comienzo del rigor mortis se acelera más  a 0°C que a 10°C Cuando se aturde y sacrifica en agua con hielo (o por hipotermia) inicia rápidamente el rigor; También la  diferencia entre la temperatura del mar y el almacenamiento; cuando es grande la diferencia es grande el rigor se inicia rápidamente y cuando es mínima se demora su comienzo En los peces hambrientos y sin reservas de glucógeno, o en peces cansados, el rigor mortis se inicia inmediatamente o poco después de la muerte Cuando se aturde con un golpe en la cabeza el comienzo del rigor puede demorar hasta 18 horas (Azam ct. Al 1990, proctor eta, 1992).

10 La importancia tecnológica del rigor mortis del pescado está en el fileteado antes o durante el rigor Terminado el rigor mortis la carne de pescado es firme, elástica y con propiedades organolépticas muy agradables en rigor el músculo está rígido el rendimiento es muy bajo y si no hay una manipulación adecuada se puede romper el filete Cuando se deshuesa el pescado antes del rigor se contrae al comenzar el rigor; el músculo oscuro puede encogerse hasta 52% y el blanco hasta un 15% de su longitud Cuando se almacena en congelación el pescado entero o en filetes en prerigor se descongela a baja temperatura lentamente para permitir el rigor mortis. Si el pescado se cocina antes del rigor, la textura es suave y pastosa cuando es cocido durante el rigor queda con una textura dura no seca

11 La evaluación sensorial del pescado crudo en mercados y sitios de desembarque se efectúa mediante la evaluación de la apariencia, textura y olor. La mayoría de los sistemas de puntuación están basados en los cambios que se producen durante el almacenamiento La apariencia del pescado almacenado en condiciones de enfriamiento sin hielo no cambia tanto en relación con el pescado en hielo, pero su deterioro es más rápido y se hace necesario efectuar una evaluación sensorial del pescado cocido Es esencial conocer la historia tiempo/temperatura del pescado al momento del desembarco.

12 La escala sugerida está numerada de O a 3, donde 3 es la mejor calidad
Los cambios sensoriales característicos en el pescado post mortem varían considerablemente dependiendo de la especie y el método de almacenamiento Una descripción general ha sido proporcionada por la Unión Europea (antes Comunidad Económica Europea) La escala sugerida está numerada de O a 3, donde 3 es la mejor calidad

13 Se puede detectar un patrón característico del deterioro del pescado almacenado en hielo, el cual puede ser dividido en las cuatro fases siguientes: Fase 1 El pescado es muy fresco y tiene un sabor a algas marinas, dulce y delicado. El sabor puede ser muy ligeramente metálico. Fase 2 Hay una pérdida del olor y del gusto característicos. La carne es neutral pero no tiene olores extraños. La textura se mantiene agradable. Fase 3 Aparecen signos de deterioro y, dependiendo de la especie y del tipo de deterioro (aeróbico o anaeróbico), se producen una serie de compuestos volátiles de olor desagradable. La textura se toma suave y aguada, o dura y seca. Fase 4 El pescado puede caracterizarse como deteriorado y pútrido.

14 Partes del pescado inspeccionadas
Clasificación de la frescura: Council Regulation (EEC) No 103/76 OJ No L20 (28 de enero de 1976) (EEC, 1976) Criterio Partes del pescado inspeccionadas Puntuación 3 2 1 Apariencia Piel Pigmentación brillante e iridiscente, decoloraciones ausentes, mucus transparente y acuoso Pigmentación brillante pero no lustrosa  Mucus ligeramente opalescente Pigmentación en vías de descolorase y empañarse. Mucus lechoso Pigmentación mate¹ Mucus opaco Ojos Convexos (salientes) Convexos y ligeramente hundidos Planos Cóncavo en el centro1 Córnea transparente Córnea ligeramente opalescente Córnea opalescente Córnea lechosa Pupila negra y brillante Pupila negra y apagada Pupila opaca Pupila gris Branquias Color brillante Menos coloreadas Descolorándose Amarillentas1 Mucus ausente Ligeros trazos de mucus Mucus opaco Mucus lechoso Carne (corte del abdomen) Azulada, translúcida, uniforme, brillante Aterciopelada, cerosa, empañada Ligeramente opaca Opaca1 Sin cambios en el color original Ligeros cambios en el color Color (a lo largo de la columna vertebral) No coloreada Ligeramente rosa Rosa Rojo1 Organos Riñones y residuos de otros órganos deben ser de color rojo brillante, al igual que la sangre dentro de la aorta Ríñones y residuos de otros órganos deben ser de color rojo empañado; la sangre comienza a decolorarse Ríñones, residuos de otros órganos y sangre presentan un color rojo pálido Ríñones, residuos de otros órganos y sangre presentan un color pardusco Condición Carne Firme y elástica Menos elástica Ligeramente blanda (flácida), menos elástica Suave (flácida)1 Las escamas se desprenden fácilmente de la piel, la superficie surcada tiende a desmenuzarse Superficie uniforme Cerosa (aterciopelada) y superficie empañada Columna vertebral Se quiebra en lugar de separarse de la carne Adherida Ligeramente adherida No está adherida1 Peritoneo Completamente adherido a la carne Adherido Ligeramente adherido No está adherido¹ Olor Branquias, piel, cavidad abdominal A algas marinas No hay olor a algas marinas, ni olores desagradables Ligeramente ácido Acido¹

15 Cambios en la calidad comestible del bacalao en hielo (0°C) (Huss 1976)

16 Cambios autolíticos Autólisis significa "auto-digestión". Se sabe desde hace muchos años que existen dos tipos de deterioro en el pescado: bacteriano y enzimático. Uchyama y Ehira (1974) Los cambios enzimáticos relativos a la frescura del pescado precedían y no guardaban relación con los cambios de la calidad microbiológica En algunas especies (calamar, arenque), los cambios enzimáticos preceden y por lo tanto predominan al deterioro del pescado refrigerado. En otros la autólisis, sumada al proceso microbiano, contribuye en diferentes grados a la pérdida general de la calidad.

17 Producción de energía en el músculo post mortem
Al momento de la muerte, el suministro de oxígeno al tejido muscular se interrumpe Se restringe la producción de energía a partir de los nutrientes ingeridos. El glucógeno o las grasas son oxidadas o "quemadas" por las enzimas del tejido, en una serie de reacciones las cuales finalmente producen dióxido de carbono (CO2), agua y adenosina trifosfato (ATP La mayoría de los crustáceos son capaces de respirar fuera del ambiente acuático por períodos limitados de tiempo, mediante absorción del oxígeno atmosférico.

18 Descomposición aeróbica y anaeróbica del glucógeno en el músculo del pescado
El ATP puede ser sintetizado a través de otras dos importantes rutas a partir de la creatina fosfato o la arginina fosfato. La primera fuente de energía está restringida al músculo de los vertebrados (peces teleósteos), mientras que la segunda es característica de algunos invertebrados como los cefalópodos (calamar y pulpo) . En cualquiera de los casos, la producción de ATP cesa en cuanto se agotan la creatina fosfato o la arginina fosfato

19 Para la mayoría de los peces teleósteos, la glucólisis es la única ruta posible para la producción de energía en cuanto el corazón deja de latir. Este proceso, más ineficiente, genera principalmente ácido láctico y ácido pirúvico como productos finales. Además, mediante la glucólisis se producen dos moles de ATP por cada mol de glucosa, en comparación con los 36 moles de ATP producidos por cada mol de glucosa si los productos glucolíticos finales son oxidados aeróbicamente en la mitocondria del animal vivo. Así, después de la muerte, el músculo anaeróbico no puede mantener su nivel normal de ATP, y cuando el nivel intracelular declina de 7-10  moles/g a  1,0  moles/g de tejido, el músculo entra en rigor mortis

20 La glucólisis post mortem resulta en la acumulación de ácido láctico
En el bacalao, el pH disminuye desde 6.8 hasta un pH extremo de En algunas especies de pescado, el pH final puede ser menor: en caballas grandes, , y en atunes Estos pH rara vez son tan bajos como los observados en el músculo post mortem de mamíferos. . Por ejemplo, el pH del músculo de vacuno generalmente disminuye a niveles de 5.1 durante el rigor mortis

21 La cantidad de ácido láctico producido está relacionada con la cantidad de carbohidrato almacenado (glucógeno) en el tejido vivo. En general, el músculo de pescado contiene un nivel relativamente bajo de glucógeno, comparado con los mamíferos y por esta razón se genera mucho menos ácido láctico después de la muerte. También el estado nutricional del pez, la cantidad y grado de agotamiento al momento de la muerte, tienen un efecto dramático en los niveles de glucógeno almacenado y consecuentemente en el pH post mortem final. Como regla, el pescado bien descansado y bien alimentado contiene más glucógeno que el pescado exhausto y hambriento.

22 En un estudio reciente (Chiba et al
En un estudio reciente (Chiba et al., 1991), se demostró que sólo minutos de agotamiento antes de la captura, ocasionaban una disminución de 0.50 unidades de pH en 3 horas En comparación con peces no sometidos a agotamiento, en los cuales el pH disminuyó en sólo 0,10 unidades durante el mismo período de tiempo. Además, los mismos autores demostraron que el desangrado del pescado disminuye significativamente la producción de ácido láctico post mortem.

23 La disminución post mortem en el pH del músculo de pescado tiene un efecto en las propiedades físicas del músculo. A medida que el pH disminuye, se reduce la carga neta de la superficie de las proteínas musculares, causando su desnaturalización parcial y disminuyendo su capacidad de enlazar agua. El músculo en estado de rigor mortis pierde su humedad cuando es cocido La pérdida de agua tiene un efecto perjudicial en la textura del músculo; Love (1975)

24 Autólisis y catabolismo de nucleótidos
Como se mencionó anteriormente, el rigor mortis se establece cuando el nivel de ATP en el músculo cae a moles/g El ATP no es sólo una fuente de alta energía necesaria para la contracción muscular de los animales vivos, sino que también proporciona plasticidad al músculo. La contracción muscular está controlada por el calcio y la enzima ATP-asa que se encuentra en cada célula muscular.

25 Durante el rigor mortis, el pescado no puede ser fileteado o procesado normalmente
Porque el cuerpo está demasiado rígido para ser manipulado y generalmente retorcido, impidiendo su manipulación mediante maquinaria

26 La resolución del rigor siempre ocasiona el reblandecimiento (relajación) posterior del tejido muscular y se cree está relacionado con la activación de una o más enzimas musculares presentes en el pescado El reblandecimiento del músculo durante la resolución del rigor coincide con los cambios autolíticos.

27 De estos cambios, el primero en ser reconocido de forma más o menos predecible después de la muerte fue la degradación de los compuestos relacionados con el ATP Se ilustra la degradación del ATP para formar adenosina difosfato (ADP), adenosina monofosfato (AMP), inosina monofosfato (IMP), inosina (Ino) e Hipoxantina (Hx). La degradación del ATP procede de la misma forma en la mayoría de los pescados, pero la velocidad de cada reacción, varía enormemente entre una especie y otra Saito et al. (1959), fueron los primeros en observar este patrón y desarrollaron una fórmula para la frescura del pescado basada en estos cambios autolíticos:

28 Donde [ATP], [ADP], [AMP], [IMP], [Ino] e [Hx], representan las concentraciones relativas de estos compuestos en el músculo de pescado, medidas en diferentes períodos de tiempo durante el almacenamiento refrigerado.  inosinamonofosfato

29 El índice de frescura K proporciona una puntuación de frescura relativa, basada principalmente en los cambios autolíticos que tienen lugar durante el almacenamiento post mortem del músculo De este modo, cuanto más alto el valor de K, menor el nivel de frescura.

30 Pero, K no puede ser considerado como un índice confiable de frescura para todos los peces marinos con aletas. Asimismo, la degradación de nucleótidos es sólo coincidencial con los cambios percibidos en la frescura y no está necesariamente relacionada con su deterioro considerándose que sólo la hipoxantina (Hx) tiene un efecto directo en el sabor amargo percibido en el pescado deteriorado (Hughes y Jones, 1966).

31 La IMP es responsable del deseable sabor a pescado fresco, sólo presente en los productos pesqueros de alta calidad. Ninguno de los nucleótidos se considera relacionado a los cambios percibidos en la textura durante el proceso autolítico A excepción del ATP, por supuesto, cuya disminución está asociada con el rigor mortis.

32 Surette et al. (1988) siguieron la autólisis de bacalao estéril y no estéril mediante los catabolitos de ATP. La velocidad de formación y descomposición del IMP fue la misma tanto en las muestras de tejido del bacalao estéril como en las del bacalao no estéril Lo cual indica que la ruta catabólica para la degradación de ATP hasta inosina es debida en su totalidad a enzimas autolíticas.

33 La conversión de inosina a hipoxantina se aceleró 2 días en las muestras no estériles.
Esto sugiere que la nucleosida fosforilasa bacteriana desempeña un papel principal en la producción post mortem de hipoxantina Cambios en IMP, Ino y Hx en filetes estériles de bacalao a 3°C, adaptado de Gill (1990) Cambios en IMP, Ino y Hx en filetes no estériles de bacalao a 3°C, adaptado de Gill (1990)

34 La manipulación física acelera los cambios autolíticos en pescado refrigerado. Surette et al. (1988)
Aplastar el pescado contra el hielo o contra otros pescados puede afectar seriamente la comestibilidad y el rendimiento en el fileteado, incluso para pescados con cargas bacterianas relativamente bajas el pescado en hielo nunca debe ser almacenado en cajas cuya profundidad exceda los 30 cm

35 Cambios autolíticos que involucran enzimas proteolíticas
Muchas proteasas han sido aisladas del músculo de pescado y el efecto de la descomposición proteolítica está generalmente relacionado con un extenso ablandamiento del tejido. Quizá uno de los más notables ejemplos de la proteólisis autolítica es la incidencia de vientre desgarrado (estallido de vientre) en especies pelágicas (pescado graso)

36 La inducción del deterioro bacteriano
Ocasiona la descarboxilación de aminoácidos, produciendo aminas biógenas y disminuyendo significativamente el valor nutritivo del pescado

37 Estudios preliminares han demostrado que la proteólisis puede ser inhibida mediante la adición de extracto de papa El cual no sólo retarda la proteólisis sino que también disminuye el crecimiento microbiano y preserva los valores nutricionales de la harina (Aksnes, 1989).

38 Botta et al. (1992) encontraron que la autólisis de la cavidad visceral (estallido de vientre) estaba más relacionada con la manipulación física que con factores biológicos. Particularmente se demostró que, el tiempo de descongelado a 15 °C y el tiempo del almacenamiento en hielo, tienen una influencia mucho mayor en el estallido de vientre que los factores biológicos

39 Catepsinas Las catepsinas son proteasas "ácidas" que usualmente se encuentran empacadas en diminutos organelos submicroscópicos llamados lisosomas En el tejido vivo, las proteasas lisosomales se cree son responsables de la degradación proteica en las áreas de daño De esta forma, las catepsinas están generalmente inactivas dentro del tejido vivo pero son liberadas dentro de los fluidos celulares luego de abuso físico o congelación y descongelación post mortem del músculo

40 Se cree que las catepsinas D y L desempeñan un papel primordial en la degradación autolítica del tejido del pescado La actividad de la enzima es fuertemente inhibida en presencia de sal No hay actividad remanente después de 25 horas de incubación en una solución al 5 por ciento de cloruro de sodio

41 Catepsina L ha sido implicada en el ablandamiento del músculo de salmón durante la migración por desove Esta enzima contribuye a la autólisis del músculo de pescado más que la catepsina D

42 Calpainas Un segundo grupo de proteasas intracelulares denominadas "calpainas" o "Factor Activado por Calcio" (FAC o del ingles CAF = Calcium Activated Factor) Han sido recientemente asociadas con la autólisis del músculo de pescado y se les encuentra en carnes, pescados de aleta y crustáceos.

43 Las calpainas han sido encontradas como las principales responsables de la autólisis post mortem de la carne, debido a la digestión de las proteínas de la Línea Z de las miofibrillas.

44 Si bien el endurecimiento es rara vez un problema en el músculo no congelado, el ablandamiento debido a la autólisis es un problema serio que limita su valor comercial La mayoría de las calpainas son activas a pH fisiológico Lo cual hace razonable sospechar su importancia en el ablandamiento del pescado durante el almacenamiento refrigerado.

45 Colagenasas Hasta este punto, todos los cambios autolíticos post mortem descritos involucran cambios dentro de la célula muscular Durante el almacenamiento refrigerado, estas fibrillas se deterioran (Bremner y Hallett, 1985) Más recientemente, se demostró que la medición instrumental de la textura del músculo de trucha refrigerada decae a medida que se solubilizan los niveles de colágeno tipo V, presumiblemente debido a la acción de las enzimas colagenasas autolíticas (Sato et al., 1991

46 Son estas enzimas las que presumiblemente causan "desgajamiento", o ruptura de los miotomas
Durante el almacenamiento prolongado en hielo o durante el almacenamiento por cortos períodos de tiempo, pero a elevadas temperaturas En el bacalao del Atlántico se ha demostrado que al alcanzar los 17 °C, el desgajamiento es inevitable, debido presumiblemente a la degradación del tejido conectivo y el rápido acortamiento del músculo por la elevada temperatura durante el rigor.

47 También se ha demostrado que la relativa corta duración en almacén de los camarones pequeños (prawn = quisquillas), debido al ablandamiento del tejido, es ocasionada por la presencia de enzimas colagenasas (Nip et al., 1985). Se piensa que la fuente de colagenasas en las quisquillas es el hepatopáncreas (órgano digestivo).

48 Cambios autolíticos durante el almacenamiento en congelación
La reducción del óxido de trimetilamina (OTMA), un compuesto osmorregulatorio presente en muchos peces teleósteos marinos, se debe usualmente a la acción bacteriana pero algunas especies presentan en el tejido muscular una enzima capaz de descomponer el OTMA en dimetilamina (DMA) y formaldehído (FA): (CH3)3NO  (CH3)2NH + HCHO

49 Es importante notar que la cantidad de formaldehído producido es equivalente a la dimetilamina formada, pero su significado comercial es de mayor importancia El formaldehído induce el entrecruzamiento de las proteínas musculares ocasionando endurecimiento del músculo y pérdida de su capacidad para enlazar agua. En tal sentido, es importante que el pescado deshuesado esté completamente libre de tejidos de órganos, si desea evitarse el endurecimiento durante el almacenamiento en congelación.

50 El medio más práctico para prevenir la producción autolítica de formaldehído
es almacenando el pescado a temperaturas <-30°C, a fin de minimizar las fluctuaciones de temperatura en el almacenamiento y evitando la manipulación tosca o la aplicación de presión física sobre el pescado antes del congelamiento

51 Resumen de los Cambios Autolíticos en el Pescado Enfriado
Enzima (s) Sustrato Cambios encontrados Prevención/Inhibición Enzimas glucolíticas glucógeno · producción de ácido láctico, disminución del pH de los tejidos, pérdida de la capacidad de enlazar agua en el músculo · altas temperaturas durante el rigor pueden ocasionar "desgajamiento" · el pescado debe pasar por la etapa de rigor a temperaturas lo más cercanas a 0 °C · debe evitarse el agotamiento (estrés) pre-rigor Enzimas autolíticas, involucradas en la degradación de nucleótidos ATP ADP AMP IMP · pérdida del sabor a pescado fresco, producción gradual del sabor amargo con Hx (estados finales) · igual que el anterior · la manipulación inadecuada acelera la degradación Catepsinas proteínas, péptidos · ablandamiento del tejido dificultando o impidiendo su procesamiento · la manipulación inadecuada el almacenamiento y la descarga Quimotripsina, tripsina carboxipeptidasas · autólisis de la cavidad visceral en pelágicos (estallido de vientre) · el problema se agrava por congelación/descongelación y el almacenamiento en frío prolongado Calpaína proteínas miofibrilares · ablandamiento, ablandamiento inducido por muda en crustáceos · ¿remover del calcio para prevenir la activación? Colagenasas tejido conectivo · "desgajamiento" de filetes · ablandamiento · la degradación del tejido conectivo está relacionada con el tiempo y temperatura de almacenamiento en refrigeración OTMA desmetilasa OTMA · endurecimiento inducido por formaldehído (gádidos almacenados en congelación) · temperatura de almacenamiento del pescado < -30 °C · Abuso físico y la congelación/descongelación aceleran el endurecimiento

52 Gracias…