ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO)

1. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO) La estructura del músculo está en gran medida definida por vainas de tejido conectivo que se organizan a tres niveles distintos:

2. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO) • FIBRA MUSCULAR • La unidad anatómica del tejido muscular es la célula o fibra muscular, existiendo tres tipos de fibras: • Fibras Lisas. Las fibras lisas presentan una fina estriación longitudinal y carecen de estrías transversales. Tienen un solo núcleo en posición central. Su regulación es independiente de la voluntad y está controlada por el sistema nervioso vegetativo.

3. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO) b) Fibras cardíacas. Las fibras cardíacas presentan estrías longitudinales y transversales imperfectas, se pueden bifurcar en sus extremos y tienen un solo núcleo central. Su regulación es involuntaria y está controlada por el sistema nervioso vegetativo.

4. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO) c) Fibras esqueléticas. Las fibras esqueléticas presentan estrías longitudinales y transversales, tienen núcleos dispuestos periféricamente pudiendo considerarse un sincitio (célula gigante, aglutinación multicelular disfuncional formada por la fusión de una célula con otra) cuyo origen es la fusión de mioblastos (los mioblastos de músculo esquelético son las células precursoras de las fibras musculares.). Su regulación puede ser voluntaria y está controlada por el sistema nervioso somático (el sistema nervioso somático es el que informa al organismo sobre el medio que lo rodea, realiza las actividades reflejas y voluntarias del músculo esquelético).

5. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO) En la estructura de la fibra muscular se pueden distinguir: a) El sarcolema o membrana muscular, Presenta una serie de invaginaciones, denominadas túbulos T, que se prolongan hasta situarse en estrecha relación con el retículo endoplasmático. b) El sarcoplasma se caracteriza de las otras células por poseer una proteína con capacidad de fijar el oxígeno transportado por la sangre (mioglobina) y que le confiere a la fibra su característico color rojo. La fibra muscular, además, almacena hidratos de carbono en forma de glucógeno. c) Las miofibrillas son finas estructuras cilíndricas (1 μ de diámetro) de naturaleza proteica, son las responsables de la contracción muscular. Están dispuestas paralelamente al eje longitudinal de la fibra, a la que recorren en toda su extensión, uniéndose finalmente al sarcolema.

6. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO)

7. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO) Composición estructural de las fibras: Fibras musculares Fibrillas ( 1000 y 2000 mil fibrillas 1 um de diámetro cada una, colocadas longitudinalmente) Filamentos. gruesos (15 nm de diámetro-proteína miosina) delgados (7 nm de diámetro-proteína actina.) Para indicar su relación con el músculo, así tendríamos miofibras, miofibrillas y miofilamentos.

8. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO) Tipos de fibras musculares Existen dos tipos de fibras musculares esqueléticas que se distinguen por su actividad funcional, ellas son: Las fibras de tipo I, denominadas también rojas o de contracción lenta, Se caracterizan por un número reducido de miofibrillas. El sarcoplasma es muy abundante y contiene una elevada cantidad de mioglobina (causa del color rojo muy intenso), de mitocondrias y de gotas lipídicas. La abundancia de mitocondrias y la capacidad de almacenar oxígeno que le confiere la mioglobina, determinan que la energía necesaria para sus procesos se obtenga por vía aerobia, mediante el ciclo de Krebs.

9. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO) • La fibra II, blanca o de contracción rápida, se caracteriza por la abundancia de miofibrillas que ocupan casi la totalidad del sarcoplasma. Éste último es muy escaso, como su contenido en mioglobina y en mitocondrias, presenta un almacenamiento de carbohidratos en forma de glucógeno. Dentro de las fibras blancas se pueden distinguir dos tipos: • Las fibras II-A que obtienen la energía a partir de la vía aerobia, como de la anaerobia, mediante glucólisis y • Las fibras II-B que sólo existe la vía anaerobia, tienen muy escasas mitocondria y mioglobina, son fibras de contracción rápida por poseer un elevado número de elementos contráctiles en relación a los pasivos o elásticos.

10. ESTRUCTURA DE LA CARNE (MÚSCULO) Actualmente se considera la existencia de dos tipos básicos de fibras y otras de caracteres intermedios. Fibras rojas. Utilizan preferentemente la vía aerobia, lo que les permite obtener mayor cantidad de energía por molécula degradada, aunque emplean más tiempo en liberar dicha energía. Utilizan como sustrato tanto la glucosa que toman de la sangre (1 molécula de glucosa proporciona 40 ATP) como las grasas que almacenan (1 molécula de ácido graso proporciona 130 ATP). Fibras blancas. Utilizan preferentemente la vía anaerobia con lo que producen menos energía por molécula degradada pero más rápidamente. Almacenan hidratos de carbono en forma de glucógeno del que por glucogenolisis obtienen glucosa que luego, y al igual que con la glucosa que toman de la sangre, someten a glucólisis por vía aerobia o, principalmente por vía anaerobia, obteniendo 3 ATP por molécula.

11. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE El hombre ha empleado durante muchos siglos los tejidos animales como alimento, sin prestar demasiada atención ni a sus funciones vitales, ni a los cambios que en ellos acaecen antes de ser consumidos; sin embargo en la actualidad la industria cárnica, ha aumentado la búsqueda de métodos que controlen la cantidad y la uniformidad del producto final. Esto ha llevado a investigar las causas de variación de calidad de la carne con miras a su mejora.

12. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE • HOMEOSTASIS • La conservación de un ambiente interno fisiológicamente equilibrado se denomina homeostasis. Consiste en un sistema de controles y equilibrios que proporciona al organismo medios para enfrentarse a los agentes estresantes que tienden a deteriorar el ambiente interno. • La homeostasis tiene un enorme interés durante la conversión del músculo en carne por dos razones: • Muchas de las reacciones y cambios que tienen lugar durante esta conversión son consecuencia directa de la homeostasia (intentos de conservar la vida) y, • Las condiciones del período inmediatamente anterior al sacrificio pueden modificar los cambios musculares postmortales y afectar a la calidad de la carne. Entre tales condiciones deben citarse el transporte de los animales al mercado, su manejo durante las fases de mercadeo y el aturdimiento o inmovilización previo al sacrificio.

13. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE SANGRÍA La primera fase de la matanza tradicional es la sangría (degüello o desangrado) del animal, es decir, la extracción de su cuerpo de tanta sangre como sea posible. El degüello marca el comienzo de una serie de cambios postmortales del músculo; no resulta difícil imaginar que una hemorragia masiva constituye un grave estress. Tan pronto como desciende la presión sanguínea, el sistema circulatorio ha de ajustar su funcionamiento en un intento de mantener un aporte sanguíneo adecuado para los órganos vitales. De hecho; únicamente se extrae del organismo el cincuenta por ciento aproximadamente del volumen sanguíneo total, el resto se mantiene fundamentalmente en los órganos vitales.

14. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE FALLO CIRCULATORIO MUSCULAR La sangría elimina esta línea de comunicación entre el músculo y su ambiente externo. En primer lugar se da la falta de aporte de oxígeno al músculo. A medida que el aporte de oxígeno almacenado disminuye, como consecuencia de la sangría, cesa el funcionamiento de la ruta aeróbica (ciclo del citrato) e inicia la ruta anaeróbica (glucolítica) permitiendo al músculo disponer de otra fuente de energía ATP.

15. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE En este proceso se origina ácido láctico que es transportado desde el músculo al hígado. Continúa acumulándose hasta que casi todo el glucógeno original almacenado en el músculo ha sido agotado. El acumulo de ácido láctico determina un descenso del pH muscular. El pH de la carne dependerá en gran parte de la cantidad de glucógeno contenido en el músculo en el momento de la primera sangría.

16. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE CAÍDA POSTMORTAL DEL pH La velocidad con que desciende el pH, una vez que el animal ha sido sangrado, y el límite hasta el que desciende el pH son muy variables. La caída normal del pH, como indica la figura, por un descenso gradual desde un pH de, aproximadamente. 7 en el músculo vivo hasta 5,6-5,7, transcurridas 5-8 horas desde el sacrificio, para alcanzar un pH último (generalmente 24 horas después de la muerte) de aproximadamente 5,3-5,7.

17. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE En algunos animales el pH sólo desciende unas pocas décimas durante la primera hora después del sacrificio, permaneciendo entonces estable con valores relativamente altos y dando finalmente un pH último que varía entre 6.5 y 6,8. En otros animales el pH desciende rápidamente hasta 5,4-5,5 en la primera hora después de la sangría; la carne de estos animales presenta un pH último que varía entre 5,3 y 5,6. El acumulo de ácido láctico en las primeras fases del período postmortal puede tener un efecto negativo en la calidad de la carne. El desarrollo de condiciones acidas (pH bajo) en el músculo, antes de que el calor corporal natural y el metabólico se hayan disipado durante la refrigeración de la canal, da lugar a la desnaturalización de las proteínas musculares.

18. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE La desnaturalización de las proteínas les hace perder solubilidad/ capacidad de retención de agua e intensidad del color del pigmento muscular. Todos estos cam­bios son perjudiciales, tanto si el músculo se emplea como carne fresca, como si se destina a un procesado ulterior. Los músculos cuyo pH desciende mucho rápidamente son de color pálido y tienen muy baja la capacidad de retención de agua, por lo que su superficie al corte tiene un aspecto muy acuoso (carne PSE). En casos extremos, la superficie del músculo gotea. Por otra parte, los músculos que conservan un pH alto durante su conversión en carne son de color muy oscuro y la superficie del corte es muy seca debido a que el agua, natural­mente presente en el músculo, está ligada fuertemente a las proteínas (carne DFD).

19. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE PRE-RIGOR MORTIS En el período que sigue inmediatamente a la sangría el músculo es totalmente extensible. Si se tara o si se le aplica una fuerza, se estira pasivamente y cuando tal fuerza se retira, la elasticidad natural del músculo le hace retornar a su longitud original En estas condiciones en el músculo existen pocos enlaces de acto miosina, si es que hay alguno, que prevengan la extensión del músculo por la fuerza aplicada. El período de tiempo durante el cual el músculo es relativamente extensible y elástico se denomina pre-rigormortis o fase de latencia o de retardo del rigor mortis

20. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE RIGOR MORTIS Rigidez de los músculos después de la muerte. Formación de enlaces cruzados permanentes entre los filamentos de actina y de miosina del músculo. La diferencia entre el estado vivo y el rigor es que en el último la relajación es imposi­ble, ya que no se dispone de energía para escindir la actomiosina.

21. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE Para que el músculo se mantenga en estado de relajación se necesitan ATP, Ca 2+, Mg 2+ (que forman un complejo). ATP D I S M I N U Y E Formación de enlaces permanentes, y por lo tanto reacción irreversible ATP

22. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE Existen pruebas que demuestran que esta degradación tiene lugar en el área de la línea Z del músculo.

23. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE Una vez que se han empobrecido los almacenes de glucógeno se aprovecha el creatinfosfato (CP) para la fosforilización del ADP a ATP. A medida que se van ago­tando los almacenes de CP la refosforilización del ADP es insuficiente para mantener el músculo en un estado de relajación; comienzan a formarse puentes de actomiosina y el músculo se extiende gradualmente menos bajo el influjo de la fuerza externamente aplicada.

24. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE fosforilación Disminución GLUCÓGENO

25. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE La instauración del rigor mortis le acompaña cambios físicos: • Pérdida de elasticidad y extensibilidad, • Acortamiento y aumento de la tensión. La fase de iniciación o presentación del rigor mortis comienza cuando el músculo empieza a perder extensibilidad y dura hasta la terminación del rigor mortis.

26. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE ACORTAMIENTO Y PRESENTACIÓN DE TENSIÓN Durante el desarrollo del rigor mortis los músculos se acortan a medida que se forjan enlaces permanentes apareciendo una tensión interna en el músculo que produce rigidez. Durante una contracción normal sólo se originan enlaces en, aproximadamente, el 20 % de los posibles sitios de unión, mientras que en el rigor mortis se utilizan casi todos los sitios de unión entre los filamentos de actina y miosina.

27. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE PÉRDIDA DE PROTECCIÓN FRENTE A LA INVASIÓN BACTERIANA El animal una vez muerto pierde su protección natural. Sin embargo, el descenso del pH muscular ejerce un efecto inhibidor en algunos microbios. Para prevenir la contaminación de la carne con microorganismos causantes de su deterioro debe tenerse un cuidado exquisito durante todas las operaciones de carnización y almacenamiento.

28. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE MADURACIÓN (DEGRADACIÓN ENZIMÁTICA) A medida que el pH del músculo desciende se liberan catepsinas enzimas que comienzan a degradar la estructura proteica. El ablandamiento que tiene lugar durante la maduración de la carne de vacuno, se debe, en parte, a la degradación de algunos de los tejidos conectivos de colágeno del músculo, bajo la acción de las catepsinas.

29. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE Las proteínas musculares, además de sufrir la acción de los enzimas proteolíticos citados, están sometidas, también a desnaturalización. Muchos de los cambios atribuidos a la desnaturalización proteica se deben también a la degradación enzimática, dado que una caída rápida del pH favorece la pronta liberalización de las catepsinas.

30. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE CAMBIOS FÍSICOS DEL MÚSCULO Color: La musculatura de los animales vivos, con un aporte de oxígeno suficiente, tiene un aspecto rojo brillante; si el músculo fuera deficitario en oxígeno su aspecto sería rojo más oscuro o púrpura. Después del sacrificio, cuando se ha consumido el oxígeno, los músculos tienen un color púrpura oscuro. Cuando la carne fresca se corta por primera vez la superficie del corte puede presentar este color rojo oscuro; tras su exposición a la atmósfera durante algunos minutos se oxigena la mioglobina y la carne cambia a un color rojo más brillante. Si el músculo ha sufrido desnaturalización intensa el tono del color se reduce considerablemente y aparece pálido incluso en la carne cortada.

31. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE Firmeza: • Músculos vivos relativamente firmes. • Rigor mortis muy firmes y rígidos. • Maduración pierden firmeza e incluso muy blandos

32. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE Propiedades Fijadoras del Agua En aquellos casos en los que el pH postmortal del músculo permanece alto: Capacidad de ligar agua de la carne es similar a la del músculo vivo, es decir alta. Cuando durante la conversión en carne el pH muscular desciende rápidamente: Capacidad de ligar agua es escasa

33. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE CARNE PSE Y DFD Carne PSE (pálida, blanda y exudativa) Estas carnes se caracterizan por un aumento rápido de la concentración de ácido láctico, después del sacrificio, esto produce una rápida caída del pH muscular (pH < 6.0) a los 45 minutos, que afecta drásticamente la capacidad de retención de agua, el color, etc. La capacidad de retención de agua (CRA) disminuye con el pH, también parece ser que se producen importantes cambios en las membranas celulares de los músculos de las carnes PSE. El color está determinado por tres factores: cantidad de pigmento, forma química del pigmento y estructura del músculo (influenciada por el pH).

34. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE Carne DFD (Oscuro, Firme, Seco (dark, firm, dry)) La carne DFD se caracteriza por alto valor de pH a las 24 horas portmortem, los músculos con poca reserva de glucógeno no se acidifican, ya que la cantidad de ácido láctico producida es baja. Los músculos rojos están abundantemente vasculados y predominantemente aerobios, son más propensos a ser DFD. Entre las causas, en el caso de los cerdos, es que hayan agotado su energía de reserva en los músculos, ello se debe a los métodos de transporte, carga, descarga, tiempo de ayuno, tipo de aturdimiento, etc. Para amortiguar la presencia de carnes de DFD deben evitarse condiciones ambientales extremas.

35. CONVERSIÓN DEL MÚSCULO EN CARNE Tratamiento de la carne A pesar de que en las carnes PSE las condiciones de bajo pH se manifiestan a los 30 minutos, no obstante la CRA disminuida se produce lentamente en las horas sucesivas. Se ha demostrado que una disminución de la temperatura de más de 34 ºC en los primeros 90 minutos, disminuyen las pérdidas por goteo, así pues, mientras más rápido se enfríe la canal menor serán las pérdidas por goteo, no obstante las diferencias de metabolismo entre músculos hacen que el riesgo de PSE sea diferente. La carne de vacuno no presenta problemas PSE debido a la lenta velocidad de acidificación.