desarrollo industrial de la cecina de...

DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA CECINA DE BOVINO Y CERDO

POR:

ING. PAULINA MARIBEL ABRAJÁN VELASCO

Tesis presentada como requisito parcial para obtener el grado de

Maestro en Ciencias

Área Mayor: Ciencia de la Carne

Universidad Autónoma de Chihuahua

Facultad de Zootecnia y Ecología

Secretaría de Investigación y Posgrado

Chihuahua, Chih., México Octubre 2013

ii

Desarrollo industrial de la cecina de bovino y cerdo. Tesis presentada por Paulina Maribel Abraján Velasco como requisito parcial para obtener el grado de Maestro en Ciencias, ha sido aprobada y aceptada por: ________________________________________________________________ M.A. Luis Raúl Escárcega Preciado Director de la Facultad de Zootecnia y Ecología ________________________________________________________________ M.C. Antonio Humberto Chávez Silva Secretario de Investigación y Posgrado ________________________________________________________________ D. Ph. Pablo Fidel Mancillas Flores Coordinador Académico de Posgrado

Ph. D. Francisco Alfredo Núñez González Presidente Fecha Comité:

Ph. D. Francisco Alfredo Núñez González Dr. José Arturo García Macías Dr. Juan Ángel Ortega Gutiérrez Ph. D. Armando Quintero Ramos

iii

AGRADECIMIENTOS

Al Buen Dios, por ser mi Luz y mi Norte, por direccionar mi camino hasta permitirme vivir esta maravillosa experiencia más allá de las fronteras de mi país, por ser fiel a sus promesas y darme la certeza de que su voluntad se ha cumplido, por cuidar de mi familia mientras estuve fuera de casa, por los dones que me ha regalado y que yo inmerecidamente los he recibido, por la fortaleza que me ha dado para terminar uno de mis más grandes ideales así como por haber puesto ángeles en mi camino que han sido un verdadero apoyo durante mi programa de maestría.

A la Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT) por haberme otorgado la beca de Maestría y por el apoyo económico durante la realización de este proyecto. Así como a la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH) por el auspicio concedido.

A mis padres, Carlotita y Gonzalo, porque aún cuando una gran distancia nos separa, he podido sentirles cerca gracias a consejos, gracias por creer en mí, por darme la libertad de elegir mi futuro y por aquellas palabras de aliento que me dieron fuerzas para seguir perseverando en mis estudios.

A Evelyn Abraján, porque debí esforzarme mucho para estar a la altura de sus retos, que ayudaron a superar mis miedos y me animaron a explorar cosas nuevas y porque su frase tan singular de “Dale campeona tu puedes” me impulsó a que este sacrificio se volviera una feliz realidad.

A Cristian Abraján, por su apoyo, amor y oraciones, porque sé que lo hacías, que iluminaron mi camino para seguir adelante. Gracias también por esa bendición tan grande que llegó a nuestras vidas, Sebastián Abraján Zapata.

A Yolanda Heredia, mi hermana y cómplice, por escucharme siempre, por tener una palabra de calma en los momentos difíciles, por estar en otro momento importante de mi vida y por ser parte de mi proyecto de investigación; así como a Efrén Flores por su colaboración desinteresada en el desarrollo de mi experimento de tesis, por su espontaneidad y compañía, gracias de todo corazón por tu nobleza y amistad.

A la Universidad Autónoma de Chihuahua y la Facultad de Zootecnia y Ecología por haberme ayudado a crecer a nivel personal e intelectual, me siento honrada de pertenecer a ellas.

Al Dr. José Arturo García Macías por ser un excelente maestro y amigo con quien he podido contar, mil gracias por sus regaños, consejos y enseñanzas que intervinieron en mi formación académica y personal, gracias nuevamente por haberme guiado durante mi Maestría.

iv

A mis demás asesores, Ph. D. Francisco Alfredo Núñez González, Dr. Juan Ángel Ortega Gutiérrez y Ph. D. Armando Quintero Ramos por haberme orientado en mi tesis y por los conocimientos proporcionados para concluir con éxito este trabajo de investigación.

Al Secretario de Investigación y Posgrado, M. C. Antonio Chávez Silva, por agilizar al máximo todos los trámites que mi situación demanda.

A mis maestros, Alma Alarcón, Ana Rentería, América Chávez, Iván García, Lorenzo Durán y Gaby Corral por los conocimientos compartidos, por haberme motivado y apoyado para concluir mis estudios.

A Daniel Lardizabal por su gran ayuda en la técnica de Calorimetría Diferencial de Barrido, también por sus sabios consejos y su amistad.

A aquellas personas que colaboraron desinteresadamente durante mi estancia: Claudia, Mayra, Natalia, Jazmín, Charlie, Hortensia Nogal e Ignacio Morales, gracias por su gran y amable ayuda.

Mi profunda gratitud a quienes tuvieron una mano amiga y me hicieron sentir en casa: Esther R., Martha E., Esme P., Nilda R., Pablo M., Jorge A., Irene, Evelina D., Ivette G., Karina I., Gloria M., Cuquita, Flor, Alicia, David V., gracias por los buenos momentos compartidos.

A la Familia Chávez Rentería por todo su apoyo, colaboración y cariño que me brindaron desde el primer momento en que llegué a Chihuahua, Dios les siga bendiciendo inmensamente.

A la Familia Segura Cedillo por acogerme en su casa como una más de su familia, gracias por entregarme su cariño, que Dios les recompense todo lo que hicieron por mí.

A Don Máximo Trevizo Venzor (†) por su generosidad, apoyo y atenciones, su partida marcó fuertemente la vida de quienes lo conocimos, Dios lo tenga en su gloria.

A todos mis amigos que no están aquí, pero que ayudaron a que este esfuerzo se volviera una realidad: Anita Ch., Silvy P., Oscar C., Luis C., Lucy G., Mafer T. y Patricio G.

Gracias México! Gracias Chihuahua! por abrirme las puertas de su casa, por tratarme con amor y cariño! gracias por enseñarme que por los sueños hay que luchar hasta conseguirlos.

v

DEDICATORIA

A mi Padre Dios, pues lo inalcanzable fue alcanzado pero no por mis

propias fuerzas; sino su infinito amor y misericordia.

A María Santísima, mi compañera espiritual y mi protectora en este largo

trayecto.

A Gualberto Pérez, mi ángel que con su luz me alcanza donde quiera

que yo me encuentre.

A Sebastián Abraján Zapata, mi ilusión y recompensa.

A mi Madrecita linda, Carlota Velasco.

A mi Papá, Gonzalo Abraján.

A mis hermanos, Cristian, Evelyn y Marcia.

A mi Abuelita Hilda.

A mis tíos: Blanca y Jhonny.

A mis primos: Kelly, Israel, José Luis, Tatiana, Mariela, Juanito, Monse,

Carmen, Tati, Kevin y Ariel.

vi

CURRICULUM VITAE La autora del presente trabajo nació el 27 de Abril de 1984 en la Ciudad de Santo Domingo de los Tsáchilas, Santo Domingo, Ecuador.

2002 – 2008

2008 – 2010

2011 - 2012

Estudios de Ingeniería en Industrias Pecuarias en la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Cd. Riobamba, Chimborazo, Ecuador. Investigador de tiempo completo del Proyecto PIC - 305 ESPOCH-SENESCYT-UTEQ, Riobamba, Chimborazo, Ecuador. Estudiante graduado del Programa de Maestría en Ciencias con área mayor en Ciencia de la carne. Facultad de Zootecnia y Ecología de la Universidad Autónoma de Chihuahua. Chihuahua, México.

vii

RESUMEN GENERAL

DESARROLLO INDUSTRIAL DE LA CECINA DE BOVINO Y CERDO

POR:


Maestría en Ciencias en Producción Animal




Presidente: Ph. D. Francisco Alfredo Núñez González

Esta investigación se enfocó en el desarrollo industrial de cecina de

bovino y cerdo, para lo cual se llevaron a cabo dos experimentos. En el primer

experimento, se analizaron las cinéticas de secado en cecina de bovino y cerdo

a temperatura de 70 y 90 °C. Para ello se muestrearon filetes de cecinas a

diferentes intervalos de tiempo, a los cuales se les analizó su contenido de aw

hasta alcanzar valores de 0.70 y 0.75 así como la humedad. Las curvas de

secado experimentales fueron simuladas con los modelos de Lewis, Page,

Page modificado, Dos términos, Henderson & Pabis, Logarítmico y Peleg. Los

resultados revelaron que Page, Page modificado y Dos términos describieron

adecuadamente el comportamiento de las cecina de secado de bovino y cerdo.

La disminución de humedad es mucho más rápida a 90 °C, debido a que la tasa

de secado es mayor y por ende la evaporación de agua es considerable. Por

otra parte, la actividad de agua (aw) es un parámetro importante para predecir la

seguridad y estabilidad de la carne y los productos cárnicos, por lo tanto,

también se evaluó el comportamiento de la aw durante el tiempo de secado en

viii

las cecinas. Como resultado se obtuvo una tendencia cuadrática negativa que

refleja la influencia de la temperatura y el tiempo de secado sobre la aw y

confirma que hay mayor transferencia de humedad a 90 °C. El segundo estudio

consistió en desarrollar industrialmente cecina con variedades de sabores. Para

tal fin, se propusieron agregar a la formulación base (sal, azúcar, nitritos y

sazonador) tres modificaciones, una adicionada con hierbas y especias

naturales (cilantro, apio, perejil), dos (chile Mirasol y humo líquido) y tres (aceite

esencial de orégano). Después de 30 d de almacenamiento, las cecinas de

bovino y cerdo fueron evaluadas mediante la prueba del ácido tiobarbitúrico

(TBA) para conocer la cantidad de malonaldehído (MA) que tenían las muestras

y por lo tanto el grado de rancidez oxidativa que pudieran presentar. Los

resultados mostraron que la cecina de bovino se enranció a los 30 d

posiblemente por estar empacada en bolsas atmosféricas. La cecina de cerdo

se puede preservar durante 30 d utilizando empaque al vacío o en combinación

con algún antioxidante natural, debido a que su efecto sinérgico retarda la

oxidación de lípidos.

ix

ABSTRACT

INDUSTRIAL DEVELOPMENT OF BEFF AND PORK CECINA

BY:

PAULINA MARIBEL ABRAJAN VELASCO

This research focused on the industrial development of beef and pork

cecina, for which we conducted two experiments. In the first experiment, we

examined the kinetics of drying in beef and pork cecina at 70 and 90 °C. For this

were sampled steaks to different time intervals, to which were analyzed the

water and aw content to values of 0.70 and 0.75. The experimental drying

curves were simulated with models Lewis, Page, Modified Page, Two terms,

Henderson & Pabis, logarithmic and Peleg. The results revealed that Page,

Page modified and Two terms adequately describe the behavior of drying beef

and pork cecina. Decreasing moisture is much faster at 90 °C, because the

drying rate is greater and thus the evaporation of water is considerable.

Moreover, water activity is an important parameter for predicting the security and

stability on meat and meat products; therefore, we also evaluated the

performance of the water activity (aw) during the drying time on the cecina.

Results reflect a negative quadratic trend that show the influence of temperature

and drying time on aw and confirms that at 90 °C, there is a greater transfer of

moisture. The second study consisted to develop industrially cecina with

varieties of flavors. Thus, is proposed to add to the base formulation (salt, sugar,

nitrite and seasoning) three modifications, one added with herbs and natural

spices (coriander, celery, parsley), two (Mirasol chili and liquid smoke) and three

(oil oregano essential). After 30 days of storage, the beef and pork cecina were

x

evaluated by thiobarbituric acid test (TBA) to know the amount of

malonaldehyde (MA) that had the samples and therefore the degree of oxidative

rancidity that might present. The results showed that bovine jerky rancid at 30 d

possibly be packed in air bags. The pork cecina can be preserved for 30 d using

vacuum packaging or in combination with some natural antioxidant because

their synergistic effect retards oxidation of lipids.

xi

CONTENIDO

RESUMEN GENERAL ....................................................................................... vii

ABSTRACT ......................................................................................................... ix

LISTA DE CUADROS ....................................................................................... xvi

LISTA DE GRÁFICAS ...................................................................................... xvii

LISTA DE FIGURAS ......................................................................................... xix

LISTA DE FIGURAS DEL APÉNDICE ............................................................... xx

LISTA DE ABREVIACIONES ............................................................................ xxi

INTRODUCCIÓN GENERAL .............................................................................. 1

REVISIÓN DE LITERATURA.............................................................................. 3

Aspectos Generales de la Carne .............................................................. 3

Proteínas de la Carne .............................................................................. 3

Lípidos de la Carne .................................................................................. 5

Agua de la Carne ..................................................................................... 6

Carnes de Humedad Intermedia .............................................................. 6

Influencia del Tipo de Músculo en la Obtención de Cecina ...................... 7

Influencia de la Salazón en la Elaboración de Cecina .............................. 8

Nitritos. ......................................................................................... 10

Especias ...................................................................................... 10

Influencia del Secado en la Elaboración de Cecina ............................... 11

Factores que intervienen en el secado. ....................................... 12

Evolución de los Parámetros Fisicoquímicos ......................................... 15

xii

Humedad. .................................................................................... 15

Actividad de agua (aw). ................................................................ 16

Cambios en la Fracción Proteica y Lipídica............................................ 16

Modelado de la Operación de Secado ................................................... 20

Curvas de secado. ....................................................................... 20

Modelos matemáticos. ................................................................. 21

LITERATURA CITADA ..................................................................................... 22

ESTUDIO I. CINÉTICA DE SECADO DE CARNE DE BOVINO Y CERDO ...... 32

RESUMEN ........................................................................................................ 33

ABSTRACT ....................................................................................................... 35

INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 37

MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................. 39

Descripción del Área de Estudio ............................................................ 39

Descripción de las Muestras .................................................................. 39

Descripción de los Tratamientos ............................................................ 40

Metodología para las Características Fisicoquímicas de la Carne ......... 40

Temperatura. ............................................................................... 40

pH. ............................................................................................... 40

Homogenización de las muestras. ............................................... 40

Humedad. .................................................................................... 41

Actividad de agua (aw). ................................................................ 41

Preparación de la Materia Prima para Elaboración de Cecina Industrial 41

xiii

Tratamiento del músculo. ............................................................. 41

Preparación de salmuera. ............................................................ 42

Rebanado. ................................................................................... 42

Inmersión en salmuera. ............................................................... 42

Cinética de Secado de Carne de Bovino y Porcino ................................ 42

Secado ......................................................................................... 42

Variables a Evaluar ................................................................................ 43

Diseño Experimental .............................................................................. 43

Análisis de los Datos .............................................................................. 44

Ajuste de las curvas de secado. .................................................. 44

Análisis estadístico. ..................................................................... 44

Criterios de Evaluación. ............................................................... 44

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................... 47

Cinéticas de Secado de Carne de Bovino y Cerdo ................................ 47

Cinética de secado de Carne de Bovino. ..................................... 47

Cinética de Secado de Cecina de Cerdo ..................................... 49

Características de las Cecinas de Bovino y Cerdo ................................. 52

Modelado del Proceso de Secado .......................................................... 54

Para razón de humedad (MR) en cecinas de cerdo .................... 64

Para contenido de humedad (Xw) en cecina de bovino y cerdo .. 71

Cinética de aw de la cecina de bovino y cerdo. ........................... 73

xiv

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................... 80

LITERATURA CITADA ..................................................................................... 81

ESTUDIO II. DESARROLLO INDUSTRIAL DE CECINA DE BOVINO Y CERDO

CON DIFERENTES SABORES ........................................................................ 86

RESUMEN ........................................................................................................ 87

ABSTRACT ....................................................................................................... 89

INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 90

MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................. 92

Descripción del área de estudio ............................................................. 92

Descripción de la población .................................................................... 92

Ingredientes utilizados ............................................................................ 93

Descripción de los tratamientos ............................................................. 93

Preparación de materiales ...................................................................... 95

Molienda de chile Mirasol. ........................................................... 95

Preparación del músculo. ............................................................ 95

Inmersión de los filetes en las distintas formulaciones ................ 95

Secado. ........................................................................................ 95

Almacenamiento. ......................................................................... 95

Análisis de Laboratorio ........................................................................... 96

Temperatura. ............................................................................... 96

pH ................................................................................................ 96

Humedad ..................................................................................... 96

Oxidación ..................................................................................... 96

xv

Calorimetría diferencial de barrido (CDB). ................................... 97

Variables a Evaluar ................................................................................ 97

Análisis Estadístico ................................................................................ 98

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................... 99

Oxidación de Lípidos .............................................................................. 99

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 108

LITERATURA CITADA ................................................................................... 109

APÉNDICE...................................................................................................... 114

xvi

LISTA DE CUADROS

Cuadro Página 1

2

3

4

5

6

7

Distribución de las proteínas en el tejido muscular………… Modelos ajustados a los datos de secado de cecina de bovino y cerdo…………...…..…………………………………. Comparación del ajuste de los modelos evaluados para la cinética de secado de cecina de bovino en los dos niveles de temperatura…….…………………………………………… Estima de los parámetros de los modelos ajustados para el secado de cecina de bovino a 70 y 90 °C…………………... Comparación del ajuste de los modelos evaluados para la cinética de secado de cecina de cerdo en los dos niveles de temperatura ………………………………………………… Estima de los parámetros de los modelos ajustados para el secado de cecina de cerdo a 70 y 90 °C …………………… Formulación de las variedades de sabores de la cecina de bovino y porcino………………………………………………..

5

45

56

62

65

70

94

xvii

LISTA DE GRÁFICAS

Gráfica Página 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Curvas de secado experimentalmente de humedad (MR) y aw en cecina de bovino………………………………………………. Curva de velocidad de secado en cecina de bovino para dos niveles de temperatura………………………………………….... Curvas de secado experimentalmente de humedad (MR) y aw en cecina de cerdo………………………………………………... Curva de velocidad de secado en cecina de cerdo para dos niveles de temperatura…………………………………………… Curvas de secado de cecina de bovino estimadas y observadas con el modelo de Page a 70 y 90 °C………………………………………………………………….. Curvas de secado de cecina de bovino estimadas y observadas con el modelo de Page modificado a 70 y 90 °C…………………………………………………………………… Curvas de secado de cecina de bovino estimadas y observadas con el modelo de Dos términos a 70 y 90 °C……………………………………………………………………. Curvas de secado de cecina de cerdo estimadas bajo el modelo de Page a 70 y 90 °C……………………………………. Curvas de secado de cecina de cerdo estimadas y observadas con el modelo de Page modificado a 70 y 90 °C……………………………………………………………………. Curvas de secado de cecina de cerdo estimadas y observadas con el modelo de Dos términos a 70 y 90 °C…………………..................................................................... Curvas de secado de cecina de bovino estimadas y observadas con el modelo de Peleg a 70 y 90 °C……………………………………………………………………. Curvas de secado de cecina de cerdo estimadas y observadas con el modelo de Peleg a 70 y 90 °C…………………………………………………………………...

48

50

51

53

58

59

60

66

67

68

72

73

xviii

CONTINUACIÓN DE LA LISTA DE GRÁFICOS

Gráfica Página 13

14

15

16

Medias de mínimos cuadrados para aw en relación a las medias observadas a través del tiempo en los dos niveles de temperatura para la cecina de bovino..…………………………. Medias de mínimos cuadrados para aw en relación a las medias observadas a través del tiempo en los dos niveles de temperatura para la cecina de bovino…………..………………. Medias de mínimos cuadrados (± EE) para el contenido de malonaldehído mediante la aplicación de diferentes formulaciones de salmuera en la elaboración de cecina de bovino……..………………………………………………………... Medias de mínimos cuadrados (± EE) para el contenido de malonaldehído mediante la aplicación de diferentes salmueras en la elaboración de cecina de cerdo…………………………………………………..…………….

75

79

101

106

xix

LISTA DE FIGURAS

Figuras Página 1

2

Curva de Secado………………………………………………. Curva de velocidad de secado....……………………………..

13

14

xx

LISTA DE FIGURAS DEL APÉNDICE

Figuras Página 1

2

Termograma de Caloría Diferencial de Barrido (CDB) en Carne Fresca de Bovino………………………………………. Termograma de Caloría Diferencial de Barrido (CDB) en Carne Fresca de Cerdo………………………………………..

115

116

xxi

LISTA DE ABREVIACIONES

Abreviación Término

aw

d

h

min

s

m.s-1

MR

X0

XW

exp

a, b, n

K, K0, K1

t

kg

R

RCME

E%

MA

TBA

CDB

mL

Actividad de agua

Día

Hora

Minutos

Segundos

Metros por segundo

Razón de humedad

Contenido de humedad inicial (kgH2O/kgSS)

Contenido de humedad (kgH2O/kgSS )

Exponente

Constantes cinéticas de los modelos

Constantes de la velocidad de secado

Tiempo

Kilogramo

Coeficiente de correlación

Raíz del cuadrado medio del error

Error porcentual

Malonaldehído

Ácido tiobarbitúrico

Calorimetría diferencial de barrido

Mililitros

1

INTRODUCCIÓN GENERAL

La carne es una fuente importante de nutrientes que ha desempeñado un

rol trascendental en la evolución humana. Sin embargo, debido al carácter

perecedero de la carne, no resulta fácil su conservación en países con climas

cálidos (Talla, 2012). Varios métodos de preservación de la carne, como el

salado y el secado, se han utilizado desde la antigüedad y siguen siendo

primordiales en la tecnología de alimentos, porque su acción se basa en

controlar la cantidad de agua y sal del producto final (Chenoll et al., 2007).

La cecina es un alimento tradicional de humedad intermedia, que es

elaborada mediante un proceso de salado y secado. Los productos de humedad

intermedia poseen una aw entre 0.60 y 0.90, con un rango de humedad de 15 a

50% y alto porcentaje de sal (Tzou-Chi y Wai-Kit, 2001), lo que en conjunto

inhibe el crecimiento bacteriano y prolonga la vida de anaquel sin requerir

refrigeración durante la comercialización (Fernández-Salguero et al., 1993). La

cecina constituye una fuente de proteína animal para la población humana y,

más aún, en regiones inaccesibles donde no es posible preservar la carne

(Biscountini et al., 1996). La carne de humedad intermedia es consumida en

varios lugares del mundo bajo diferentes denominaciones, así en Sudamérica

es conocido como charqui, cecina o carne del sol; en Cuba como Tasajo; en

Suiza como Bündnerfleisch, en Italia como bresaola y en Sudáfrica como biltong

(Hierro et. al., 2004) por lo que estos productos podrían considerarse como una

expresión de la cultura, la historia y el estilo de vida (Chabbouh et al., 2013).

A pesar de que la cecina y la carne seca tienen alta demanda en el

mercado, no se ha hecho ningún esfuerzo por optimizar sus condiciones de

2

proceso (Thiagarajan, 2008) para reducir el tiempo de procesamiento y

disminuir los costos de producción (Chabbouh et al., 2013). Por otra parte, el

reto está en desarrollar nuevos sabores de cecina, con procesos novedosos

que modifiquen mínimamente el valor nutritivo de la carne pero que sean

seguros y fáciles de consumir y al mismo tiempo que sean beneficiosos para la

salud. No obstante, no se ha encontrado ningún estudio sobre los sistemas de

secado en carne seca (Thiagarajan, 2008) que permitan conocer el

comportamiento de la misma durante su procesamiento, tampoco hay ningún

método disponible para el procesado seguro de carne seca ni tampoco del

proceso de elaboración de cecina que ayude a estandarizar este producto.

La información obtenida será útil para pequeñas y grandes empresas

industrializadoras de carne así como para ingenieros en industrias de alimentos,

quienes podrán comprender mejor el proceso de secado de carne y cumplir las

expectativas del consumidor al mejorar los atributos sensoriales de la cecina.

Dadas las condiciones que anteceden, esta investigación tuvo como objetivo

estudiar la cinética de secado de la cecina de bovino y cerdo utilizando dos

niveles de temperatura (70 y 90 °C), así como desarrollar diferentes variedades

de sabor de cecina de bovino y cerdo, que representen nuevas alternativas de

consumo.

3

REVISIÓN DE LITERATURA

Aspectos Generales de la Carne

La carne es una fuente importante de nutrimentos y se define como el

tejido muscular de los animales. Según el código alimentario CAC/RCP 58-2005

la carne es la parte comestible de los músculos de animales sacrificados en

condiciones higiénicas, declarados aptos para el consumo humano. En términos

generales la carne está compuesta de agua, proteína, grasa y sustancias no

proteicas solubles. Varias investigaciones confirman que la carne contiene

proteína de alto valor biológico y micronutrientes esenciales en la dieta diaria

como el hierro, selenio, zinc, vitamina A, B12, ácido fólico y aminoácidos que

intervienen en procesos de regulación del metabolismo energético

contribuyendo al desarrollo y mantenimiento de la salud humana (Biesalski,

2005; McAfee et al., 2010).

Proteínas de la Carne

Las proteínas de la carne no solo influyen en la nutrición humana, sino

también son las responsables de la textura, color y capacidad de retención de

agua de la misma (USDA, 2005). En base a la solubilidad, estas proteínas se

dividen en miofibrilares, sarcoplasmáticas y del tejido conectivo (Murphy et al.,

1998). Las proteínas miofibrilares representan del 50 al 55% del contenido total

de proteína, las proteínas sarcoplásmicas figuran entre el 30-34% y del 10 al

15% restante pertenecen al tejido conectivo (Tornberg, 2005). Varias son las

proteínas que se encuentran distribuidas en el tejido muscular (Cuadro 1); no

obstante, durante el proceso térmico las principales proteínas que se ven

4

Cuadro 1. Distribución de las proteínas en el tejido muscular

Tipo de Proteína Base Húmeda (%) Base Seca (%)

Contráctiles o miofibrilares

Miosina

Actina

Tropomiosina

Troponina

Actina

Otras

Total

Sarcoplásmicas o solubles

Enzimas

Mioglobina

Otras

Total

Proteínas del estroma o insolubles

Colágeno

Elastina

Otras

Total

5.0

2.5

0.8

0.8

0.3

0.6

10.0

6.0

0.6

0.4

7.0

1.5

0.1

1.4

3.0

25.0

12.5

4.0

4.0

1.5

3.0

50.0

30.0

3.0

2.0

35.0

7.5

0.5

7.0

15.0

Fuente: Badui, 2006

5

afectadas son, la miosina, la actina, la mioglobina y el colágeno, dado que

intervienen en la calidad final de la carne (Brunton et al., 2006).

La cantidad de actina y miosina del músculo esquelético difieren según la

especie animal y entre los propios músculos. Después del procesamiento, la

desnaturalización de la actina y la miosina se ve reflejada en su peso final. En

consecuencia, Ishiwatari et al. (2013) observaron que la desnaturalización de

actina si influyó notablemente sobre la pérdida de peso en la carne; mientras

que la de miosina, no tanto. Por otra parte, el colágeno se encuentra distribuido

en el músculo y durante el calentamiento sus fibras y fibrillas se contraen

térmicamente y liberan líquido al estar restringidas por los haces de las fibras

musculares (Weston et al., 2002; Lepetit, 2008).

Lípidos de la Carne

La calidad tecnológica de la carne involucra la dureza o terneza, la vida

útil (oxidación de lípidos y pigmentos) y el sabor; estos atributos se ven

afectados por el contenido de ácidos grasos (Wood et al., 2004). El nivel de

ácidos grasos poli insaturados está influenciado en su mayoría por la especie;

Gandemer (1999) mencionó que la carne de bovino tiene alrededor de 2 a 3%

mientras que la carne de cerdo 7 a 15% de ácidos grasos poli insaturados. El

perfil de lípidos más saturado en rumiantes, se atribuye a la biohidrogenación

de los ácidos grasos en el rumen. Por el contrario, el perfil de lípidos es más

insaturado en monogástricos debido a que su dieta es a base de granos, ricos

en ácido linoleico; también por esta razón existe una mayor relación de n-6/n-3

que en rumiantes (Raes et. al., 2004).

6

Agua de la Carne

El agua es el principal componente de la carne y constituye el 75% de su

peso. Estas moléculas se encuentran en forma inmóvil y libre, y están

asociadas a proteínas y a varios componentes químicos (Aguilera et al., 2003).

El contenido de agua es inversamente proporcional al contenido de grasa, sin

afectar el contenido de proteína; excepto en animales jóvenes (Varnam y

Sutherland, 1998). En términos generales en la carne, se estima que el 70% del

contenido de agua se encuentra retenido en los filamentos gruesos y delgados,

el 20% en el sarcoplasma y el 10% en el tejido conectivo. (Pearson y Young,

1989).

El contenido relativo de agua libre, la retención de agua y el tamaño de

los espacios disponibles en el tejido, están determinados por las interacciones

proteína–agua y proteína–proteína (Aguilera et al., 2003). Los aminoácidos de

las proteínas de la carne tienen cargas negativas y positivas. Las moléculas de

proteína del músculo tienden a estar tan plegadas, que la carga eléctrica y los

grupos laterales polares se encuentran en la superficie haciendo contacto con el

agua (Pearson y Young, 1989).

Carnes de Humedad Intermedia

Son productos autoestables debido a que poseen una aw de 0.60 a 0.90,

un contenido de agua que comprende entre 15 a 50% y una alta cantidad de sal

(Tzou-Chi y Wai-Kit, 2001); lo que permite inhibir el crecimiento bacteriano,

mantener una vida de anaquel estable, su fácil distribución pues no necesitan

refrigeración; además, se pueden consumir sin rehidratación gracias a la textura

deseable, es decir, sin fragilidad ni resequedad (Chang et al., 1996).

7

La cecina es un producto cárnico con nivel intermedio de humedad, se

elabora mediante el proceso de salado y secado al sol. Este producto posee aw

reducida, lo que le confiere la estabilidad química y microbiológica durante su

almacenamiento. No obstante, el secado al sol, no es muy recomendable, por

ser lento, inadecuado para obtener productos de calidad; así mismo, requiere

mucho espacio, puede contaminarse fácilmente con polvo, mohos, insectos, y

roedores (Chang et al., 1996).

Influencia del Tipo de Músculo en la Obtención de Cecina

La elaboración de cecina puede verse afectada por el tipo de músculo,

porque existe diferencia en la composición del músculo respecto al contenido

de grasa y a los distintos tipos de fibras (rojas, blancas o intermedias) que lo

conforman. McCormick (1994) reportó que la proporción y la distribución

adiposa varía según la localización anatómica, es decir, entre músculos o

regiones de la canal, así como en lugares sistemáticos, tales como

intramusculares, intermusculares y subcutáneos, esto se ve reflejado en la

calidad de la carne (Banskalieva et al., 2000).

Por otro lado, se ha reportado que el tipo de fibra varía en los tipos de

músculos; obedeciendo a la función contráctil y bioquímica (Klont et al., 1998).

En este sentido, Hunt y Hedrick (1977) evaluaron el perfil del tipo de fibra de

cinco músculos bovinos (Longissimus, Psoas mayor, Gluteus medius,

Semitendinosus y Semimembranosus) y encontraron diferencias significativas

entre el tipo de fibra, área de la fibra de la sección transversal, contenido de

mioglobina, contenido de hemoglobina, la capacidad de retención de agua, el

contenido de humedad y el contenido de proteínas.

8

En carne de cerdo se ha identificado un mayor contenido de mioglobina y

lípidos en las fibras tipo I y IIA (Essén-Gustavsson et al., 1992), esto concuerda

con varios estudios realizados en los que Karlsson et al. (1999) recopilaron y

clasificaron los músculos porcinos de acuerdo al tipo de fibra. Así, los músculos

con alto nivel de fibras IIB son Longissimus dorsi, Gluteus medius, Rectus

femoris, Biceps femoris, Quadriceps femoris, Vastus lateralis y

Semimembranosus. Mientras que los músculos con alto contenido de fibras I y

IIA son Masseter, Trapezius, Vastus intermedius, Triceps brachii, Infraspinatus y

Supraspinatus.

Hay evidencias de charqui y cecina de bovino que se han elaborado con

punta de aguja (Torres et al., 1994), Sternomandibularis (Biscountini et al.,

1996), Rectus femoris, Vastus lateralis, Vastus medialis, Vastus intermedius,

Semitendinoso y Gluteobiceps (García et al., 1997) y Biceps femoris y

Quadriceps femoris (Reyes-Cano et al., 1995). En cecina de cerdo, los

músculos más empleados han sido el Longissimus dorsi (Kim et al., 2012) y el

Biceps femoris (Han et al., 2008).

Influencia de la Salazón en la Elaboración de Cecina

La salazón es una fase trascendental en la elaboración de cecina debido

a que influye sobre las características microbiológicas, fisicoquímicas y

sensoriales de la carne (Molinero, 2009). La sal es un agente bacteriostático

que inhibe el crecimiento microbiano, gracias a que su aplicación en carne,

reduce la aw (Coutron-Gambotti et al., 1999) y por consiguiente prolonga su vida

de anaquel. Las principales propiedades del cloruro de sodio o sal, son la

solubilidad de las proteínas para incrementar la capacidad de retención de

9

agua, mejora la terneza y contribuye al desarrollo del sabor, color y aroma

(Alarcón-Rojo, 2010). En la elaboración de productos cárnicos, es vital la

distribución homogénea de sal. El método de salazón puede ser salado

húmedo, es decir por inmersión en soluciones concentradas de soluto o como

salado seco, esto significa directamente en la superficie del producto

(Boudhrioua et al., 2003).

A pesar de que se ha determinado que el ión cloruro no posee un efecto

pro-oxidante, dado que este se acopla a los grupos cargados positivamente de

las proteínas o se une a los ácidos grasos membranosos, y podría reducir la

peroxidación lipídica (Molinero, 2009), investigaciones anteriores (Beltrán et al.,

2003; Gheisari y Motamedi, 2010) han observado un efecto negativo de la sal

sobre la carne, lo que podría acelerar el proceso de rancidez oxidativa. Por otra

parte, los alimentos con elevado contenido de sal, afectan la tasa de secado, ya

que en el transcurso del tiempo, los solutos se concentran en la superficie lo

que provoca un secado lento.

En las carnes de humedad intermedia, el contenido de sal y el tiempo de

inmersión en salmuera varían de acuerdo a la formulación, al lugar de origen y

de los gustos y necesidades del consumidor. De esta forma se ha reportado, la

elaboración de cecina de bovino en salmuera con un contenido de sal de 15%

durante 4 horas (Reyes-Cano et al., 1995) y en tasajo 21% de sal por 8 horas

(Chenoll et al., 2007). No obstante, se debe considerar que la ingesta de sodio

excede las recomendaciones nutricionales, y podría inducir accidentes

cerebrovasculares, hipertensión o incluso la muerte prematura por

enfermedades cardiovasculares (Ruusunen y Puolanne, 2005).

10

Nitritos. Son empleados en el curado de la carne, responsables de

retardar el crecimiento microbiano y la oxidación de lípidos así como de

desarrollar el color (Honikel, 2008). La cantidad que debe añadirse está

regulada por la Norma Oficial Mexicana NOM-145-SSA1-1995, la cual

recomienda que, los productos cárnicos curados contengan 156 mg de nitritos

por kilogramo de carne. De hecho, después del procesamiento de la carne,

menos del 50% del nitrito adicionado se puede analizar químicamente (Cassens

et al., 1979). El fundamento químico conlleva a que el nitrito agregado a la

carne, se transforme en óxido nítrico, el cual reacciona con la mioglobina y una

parte de la hemoglobina para formar el nitrosopigmentos, que confieren el color

rosado característico de las carnes curadas (Pérez y Andújar, 2000).

Especias. Desde la antigüedad se ha empleado especias y hierbas

culinarias y aromatizantes, como conservadores, colorantes y potenciadores de

sabor y olor. En cantidades suficientes estas sustancias actúan como

antioxidantes y antimicrobianos, extendiendo así, la vida de anaquel de los

alimentos (Doman y Deans, 2008; Viuda-Martos et al., 2010; Chabbouh et al.,

2013). Aunque en diversas investigaciones (Tanabe et al., 2002; Wojdylo et al.,

2007) se ha identificado y cuantificado la actividad antioxidante en hierbas y

especias; Shan et al. (2005) reportaron que el orégano tiene un efecto

antioxidante más eficaz que otras hierbas estudiadas.

El efecto antioxidante y antimicrobiano del aceite de orégano se debe a

la presencia de compuestos volátiles, fundamentalmente, carvacrol y timol e

hidrocarburos monoterpenos, tales como p-cimeno y ɣ -terpineno (Portillo-Ruiz

et al., 2002). El efecto de la suplementación del aceite de orégano en la dieta de

11

pollo (Botsoglou et al., 2002) y cerdo (Alarcón-Rojo et al., 2013) ha dado

buenos resultados para retardar la oxidación de lípidos. Otros autores sugieren

que el tratamiento de la carne fresca con aceite de orégano durante el

almacenamiento puede disminuir significativamente la rancidez oxidativa

(Scramlin et al., 2010). La adición de aceite esencial de orégano en productos

cárnicos no influye sobre las propiedades sensoriales y ha sido documentado

solamente en salchichón seco y curado (Martín-Sánchez et al., 2011) y en

salchichas bologna (Viuda-Martos et al., 2010) pudiendo ser usado como

antimicrobiano y antioxidante natural.

Influencia del Secado en la Elaboración de Cecina

El secado se define como un proceso de transferencia de masa y calor

que permite eliminar la humedad por evaporación (Kumar et al. 2012). Esto

significa que el aire caliente provee energía que se transfiere hasta el material,

provocando que el agua contenida en el sólido se difunda a la interfase, para

que posteriormente sea evaporada por el contacto del aire circundante con la

superficie del sólido (Ekechukwua y Norton, 1999). La transferencia de energía

y masa tiene lugar a velocidades individuales, pues en un secado por aire

caliente, la transferencia térmica es mucho más rápida que la transferencia de

masa (Varnam y Sutherland, 1998).

Es interesante conocer el comportamiento del agua de la carne en el

proceso de secado, pues el agua migra desde su interior hacia el aire

circundante (Comaposada, 2000) mientras que varios cambios ocurren en la

estructura de las fibras musculares (Traffano-Schiffo et al., 2013). La mayor

parte de agua de la carne se encuentra dentro de las miofibrillas; parte de la

12

misma está estrechamente unida a las proteínas (Huff-Lonergan y Lonergan,

2005), se la conoce como agua ligada y no se puede remover fácilmente con

calentamiento convencional, por el contrario el agua libre, es la más abundante

y su flujo de agua no tiene obstáculos para ser eliminada (Fenema et al., 2010).

Son muchas las ventajas del proceso de secado, entre ellas, inhibir el

crecimiento microbiano mediante la reducción de la aw; aumentar la vida útil y

facilitar el transporte y almacenamiento de los alimentos (Thiagarajan, 2008;

Giraldo-Zúñiga et. al. 2010). En el secado de un material sólido se pueden

distinguir tres etapas (Figura 1), el período de calentamiento donde hay poca

eliminación de agua, el período de velocidad constante donde hay una

considerable reducción del contenido de agua y finalmente en el período de

velocidad de secado decreciente, donde tiene lugar la humedad crítica (Casp y

Abril., 2003) Estos diversos periodos y propiedades características, se muestran

en la Figura 2.

Factores que intervienen en el secado. Altas temperaturas favorecen

la velocidad de secado lo que resulta en tiempos cortos de proceso. Esto podría

causar menos daño que alimentos que fueron secados a temperatura baja y

tiempo prolongados (Al-Duri y Mclntyre, 1992). Además es trascendental

mencionar que, los tiempos prolongados de secado aumentan la contracción y

resistencia, reducen la capacidad de rehidratación y causan fuertes daños en el

sabor, color y los nutrientes del alimento (Maskan, 2000). Sin duda, desde el

punto de vista de la industrialización de la carne y los alimentos, tiempos cortos

generan menos costos de producción y por otra parte, las altas temperaturas

aseguran la inocuidad del producto al inhibir el crecimiento microbiano.

13

Figura 1. Curva de secado

14

Figura 2. Curva de velocidad de secado

15

En las referencias bibliográficas encontradas respecto a la velocidad de

aire de secado, aparece un umbral de 2 m.s-1 para alimentos de consumo

humano, como pera (Keqing, 2004), mango (Ocampo, 2006), papaya chilena

(Vega y Lemus, 2006), calamar gigante (Vega-Gálvez et al., 2011) y pocos

trabajos en secado de carne revelan su velocidad de aire, como es el caso del

beef jerky (1 y 1.45 m.s-1; Thiagarajan, 2008) y del kaddid (1.5 y 2.5 m.s-1;

Chabbouh et al., 2013).

El área superficial de los alimentos a secar es importante pues láminas

finas o pequeños trozos pueden acelerar la transferencia de masa y calor

(Keqing, 2004). Por otra parte, los grosores utilizados en la producción de pork

jerky fluctúan entre 6 a 8 mm (Han et al., 2008; An et al., 2010; Kim et al.,

2012). La cecina por ser un producto de humedad intermedia busca un espesor

voluminoso a diferencia de la carne seca, esto para evitar que el agua salga

totalmente. Amador-Mendoza et al. (2011) sugirieron que la difusión de

humedad ha provocado la transferencia de masa interna, y es el factor

predominante en partículas gruesas.

Tharvalsson y Skjöldbrand (1996) investigaron el efecto de la orientación

de las fibra durante el calentamiento y discutieron que la disposición de las

fibras en forma paralela, provoca que la transferencia de masa y calor sea más

rápido; no obstante, la orientación en forma paralela pudiera afectar

negativamente la textura del producto final.

Evolución de los Parámetros Fisicoquímicos

Humedad. Las carnes de humedad intermedia son productos estables,

con un contenido de agua próximo al contenido de humedad en equilibrio

16

(Chang et al., 1996), que es un estado donde el alimento ni gana ni pierde

humedad, pues a determinada presión el contenido de humedad del sólido está

en equilibrio con el aire circundante (Jangam y Mujumdar, 2010). Sin embargo,

hay que considerar la temperatura, el salado húmedo o seco, el tiempo y las

condiciones de secado pues podrían influir sobre esta medición. A pesar de

ello, los valores de humedad reportados en la literatura, para productos de

humedad intermedia no superan el 50% (Youssef et al., 2007).

Actividad de agua (aw). Es un índice del estado macroscópico del agua

y su disponibilidad puede afectar no solo la transferencia de humedad en el

procesamiento térmico de la carne (Trujillo et al., 2003), sino también los

procesos bioquímicos como la oxidación, el oscurecimiento, las reacciones

enzimáticas y el crecimiento microbiano (Camposada et al., 2000; Derossi et al.,

2007). Se sugiere en cecina una aw en un rango entre 0.60 y 0.92 con la

finalidad de garantizar la seguridad alimentaria y extender la vida útil del

producto (Tzou-Chi y Wai-Kit, 2001).

Cambios en la Fracción Proteica y Lipídica

El calentamiento de la carne desarrolla cambios en las propiedades de

sabor, color y textura del producto final. Estos cambios morfológicos están

estrechamente relacionados con las proteínas y grasas encontradas en el tejido

muscular (Palka y Daun, 1999; Brunton et al., 2006).

Varias investigaciones han expuesto que la desnaturalización de las

proteínas musculares tiene lugar a diferentes temperaturas y está acompañada

de cambios estructurales en la carne que afecta sus propiedades físicas y

químicas (Tornberg, 2005; García-Segovia et al., 2007; Ishiwatari et al., 2013).

17

Estos cambios pueden ser monitoreados durante el calentamiento; pero es

relevante mencionar que la miosina, la actina y el colágeno, al conformar las

proteínas de mayor proporción en el músculo, son las más afectadas y por

consiguiente las que tienen mayor influencia sobre la textura de la carne

(Brunton et al., 2006).

Por otra parte, el tratamiento térmico, provoca una distribución no

uniforme de la desnaturalización de la proteína en sistemas cárnicos (Ishiwatari

et al., 2013). Sin embargo, como consecuencia del efecto de calentamiento la

desnaturalización de proteínas, trae consigo, la destrucción de membranas, la

contracción de fibras musculares, la agregación y formación del gel de las

proteínas miofibrilares y sarcoplasmáticas, así como la contracción y

solubilización del tejido conectivo (Tornberg, 2005).

En referencia a las proteínas afectadas, se explica que la miosina

manifiesta su desnaturalización en el rango de temperatura de 40 a 60 °C. En

este proceso se observa la liberación de calcio, magnesio y fluido dentro de los

espacios extracelulares (Brunton et al., 2006). El colágeno completa su

desnaturalización alrededor de 70 °C, el mecanismo de desnaturalización de las

fibras de colágeno tienen lugar cuando se producen un cambio entre una fibra

opaca inelástica a una fibra traslucida hinchada, ésta genera tensión en contra

de la fibra muscular así como la expulsión del fluido del tejido muscular. Durante

la cocción al colágeno se le atribuye la mayor expulsión del jugo del tejido

muscular, y la actina, es la proteína más estable y su desnaturalización puede

empezar a 71 °C pudiendo ser completada a 83 °C (Brunton et al., 2006).

18

Otro factor principal que ocasiona el deterioro de la calidad en carne y

productos cárnicos es la oxidación de lípidos (Gray et al., 1996), esto puede

generar alteraciones en el olor, sabor, textura, color así como afectar el valor

nutritivo y la seguridad alimentaria (Morrissey et al., 1998). Durante el

procesamiento, manejo y almacenamiento de los productos, los ácidos grasos

poli insaturados tienden a ser oxidados, provocando la liberación de hierro que

puede acelerar el mecanismo de oxidación de lípidos (Gray et al., 1996; Ahn et

al., 2001); y como consecuencia se desarrolla la rancidez, se forman

hidroperóxidos que se descomponen en productos secundarios no volátiles y

volátiles. Estos últimos incluyen alcanos, aldehídos, alcoholes, ésteres y ácidos

carboxílicos que influyen directamente en el sabor de los alimentos (Gandemer,

2002; Gracía-Llatas et al., 2007; Pignoli et al., 2009).

Se han propuesto métodos de análisis para evaluar la oxidación de

lípidos, aunque la prueba del ácido tiobarbitúrico (TBA) continúa siendo la más

utilizada en tejidos musculares (Fernández et al., 1997). Este ensayo mide la

reacción entre dos moléculas de TBA y el malonaldehído (MA) que es el

producto de la oxidación de grasa, como resultado se obtiene un cromógeno de

color rojo que puede ser determinado mediante espectrofotometría

(Devasagayam et al., 2003; Ulu, 2004).

A pesar de lo expuesto, la prueba de TBA tiene varias limitaciones pues

es muy sensible, no tiene especificidad y puede reaccionar con otros

componentes reactivos al TBA (Fernández et al., 1997). Esto ha conducido a

que la prueba sea expresada como índice de TBARS, es decir, de sustancias

reactivas frente al Ácido 2-Tiobarbitúrico. Por esta razón, el método de TBA se

19

recomienda combinarlo con otros ensayos para verificar la oxidación lipídica de

los alimentos (Devasagayam et al., 2003).

Con la finalidad de retardar o prevenir las reacciones de oxidación de

lípidos, se ha estudiado el uso de antioxidantes naturales derivados de hierbas

y especias, y su aplicación en carne y productos cárnicos (Fasseas et al., 2008;

Sampaio et al., 2012; Chabbouh et al., 2013). La actividad antioxidante de las

hierbas, especias y algunos vegetales radica en su estructura química así como

en sus propiedades redox, que permiten la neutralización o eliminación de

radicales peroxilos, donación de hidrógeno o quelación de iones metálicos (Al-

Mamary et al., 2002).

Otras de las propiedades que se establecen para evaluar los cambios en

las proteínas, son las propiedades térmicas. El método más frecuente para

monitorear la desnaturalización de proteínas in situ es la Calorimetría

Diferencial de Barrido (CDB) que permite obtener datos termodinámicos de

alimentos en condiciones que reflejan el procesamiento comercial (Barbut y

Findlay, 1991). Esta técnica estima la diferencia entre el flujo de calor de la

muestra y la referencia (Brunton et al., 2006; Bertram et al., 2006). El estudio

del comportamiento térmico de las proteínas es importante para la

determinación y la predicción de la calidad final de los productos cárnicos

(Paredi et al., 2003).

CDB detecta transiciones térmicas durante el calentamiento de los

materiales. Estas transiciones pueden estar acompañadas de cambios físicos o

químicos, o bien de alteraciones en la capacidad calorífica por lo que es

utilizado para conocer los requisitos de energía de los alimentos (Barbut y

20

Findlay, 1991). En las proteínas de la carne estas transiciones térmicas se ven

afectadas por factores tales como pH, ambiente iónico e interacciones

proteínas-polisacáridos (Ensor et al., 1991).

Experimentos anteriores (Bircan y Barringer, 2002; Brunton et al., 2006;

Bertram et al., 2006) han monitoreado la desestabilización térmica de la carne;

el método descrito por la mayoría incluye un rango de temperatura que

comprende entre 3 a 95 °C, con una velocidad de calentamiento de 10 °C.min-1.

Los termogramas obtenidos exhiben tres picos endotérmicos que reflejan la

desnaturalización de proteínas. La primera transición muestra un máximo entre

54 y 59 °C y se asigna a la miosina. La segunda transición, se presenta entre

65 y 71 °C y se le atribuye a la degradación de colágeno. La última transición

corresponde a la actina y comprende entre 71 y 83 °C.

Modelado de la Operación de Secado

Curvas de secado. El método está basado en recopilar datos

experimentales reales bajo condiciones de alimentación, área superficial del

producto, velocidad de aire, temperatura y humedad (Geankoplis, 1998). Estos

ensayos de velocidad de secado sirven para determinar el tiempo óptimo de

secado. El contenido de humedad en base seca, disminuye con el tiempo,

cuando ha iniciado el mecanismo de evaporación de la muestra. Transcurrido el

tiempo el material sólido alcanza el contenido de humedad en equilibrio;

Jangam y Mujumdar, 2010).

A lo largo del experimento debe ir registrándose la variación de peso

observada en la muestra. Asimismo, se deben contemplar condiciones

adecuadas en las que la muestra alcance inmediatamente el equilibrio entre su

21

superficie y el ambiente que la rodea y que facilite la transferencia de materia.

En la práctica si un alimento tarda cuatro horas en eliminar el 90% de agua

podría necesitar cuatro horas más para eliminar la mayor parte del 10% de

agua restante (Clemente, 2003; Potter y Hotchkiss, 2007).

Modelos matemáticos. Son eficaces para describir, diseñar y analizar el

proceso de transferencia de calor y humedad de los alimentos (Wang y

Brennan, 1995) debido a que mejoran la eficiencia energética, la calidad del

producto secado y los costos que este implica. Entre más fácil sea el modelo,

más fácil es su solución; no obstante, el grado de dificultad obedece al objetivo

que se quiera alcanzar. De esta forma, todos los parámetros empleados por los

modelos están estrechamente relacionados con las condiciones de secado que

afectan la demanda de energía (Chabbouh et al., 2013).

Los modelos empíricos describen la curva de secado y son sencillos de

aplicar. Los más empleados son Lewis (Lewis, 1921), Page (Page, 1949), Page

modificado (Overhults et al., 1973), Henderson y Pabis (Henderson y Pabis,

1961), Logarítmico (Yagcloglu, 1999), Dos términos (Henderson, 1974) y Peleg

(Peleg, 1988). Estas ecuaciones matemáticas utilizan regresión lineal o no lineal

para encontrar la variable y ajustar a la curva de secado experimental (Kumar et

al., 2012). Se sugiere que estos son válidos únicamente para las condiciones de

secado establecidas (Erbay e Icer, 2010).

22

LITERATURA CITADA

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.

32

ESTUDIO I. CINÉTICA DE SECADO DE CARNE DE BOVINO Y

CERDO

33

RESUMEN

CINÉTICA DE SECADO DE CECINA DE BOVINO Y PORCINO

POR:







La cecina es un producto cárnico tradicional, salado y secado. Su

elaboración es económica, pero su procesado requiere más tiempo. El secado

con aire caliente representa una alternativa óptima para procesar cecina,

siempre y cuando se mantengan los atributos nutritivos y sensoriales de la

carne. Hasta el día de hoy, no se ha evaluado el efecto de la temperatura, la

velocidad de aire y el tiempo de secado a nivel industrial en la elaboración de

cecina. Por consiguiente, el objetivo fue evaluar y modelar la cinética de secado

y la actividad de agua (aw) en la cecina de bovino y porcino a 70 y 90 °C. Con

este propósito, se emplearon ocho pulpas negras de bovino y ocho piernas de

cerdo que fueron rebanadas a un espesor de 6. 5 ± 0.5 mm, deshidratadas en

un secador de charolas de convección forzada 70 y 90 °C a velocidad de aire

de 6 ms-1. La pérdida de peso y aw fue registrada a diferentes periodos de

tiempo, con lo cual se obtuvieron las curvas correspondientes. Las curvas de

secado experimentales fueron simuladas con los métodos de Lewis, Page,

34

Page modificado, Dos términos, Henderson & Pabis, Logarítmico y Peleg. Los

resultados indicaron que a 90 °C la eficiencia del proceso fue mejor que a los

70 °C; esto se reflejó en el tiempo de secado que fue de 150 min y 180 min,

respectivamente. Según los criterios para la selección de modelos, los modelos

Page, Page modificado y Dos términos fueron los más apropiados para

describir la cinética de secado de la cecina de bovino (R>0.9993) y cerdo

(R>0.9998). El parámetro cinético k aumentó con la temperatura de aire de

secado. El efecto de la temperatura sobre la actividad de agua (aw) también fue

determinado. Los datos de aw fueron ajustadas con regresión polinomial, cuyo

resultado reflejó una tendencia cuadrática para las cinéticas de aw de cecina de

bovino y porcino. De manera general, se recomienda utilizar la temperatura de

90 °C para el tipo de secador empleado, dado que se disminuye el tiempo de

proceso, y se reducen los costos de producción, haciendo que las cecinas sean

productos más rentables.

35

ABSTRACT

DRYING KINETICS OF BEEF AND PORK CECINA

BY:

PAULINA MARIBEL ABRAJÁN VELASCO

Cecina is a traditional meat product, salted and dried. Its making is

economic , but their processing takes longer. The hot air drying is an optimal

alternative to process cecina, as long as it maintains the nutritional and sensory

attributes of the meat. Until today, there has not assessed the effect of

temperature, air velocity and drying time at industrial level in the development of

cecina. Therefore, the objective was to evaluate and model the drying kinetics

and the water activity (aw) in beef and pork cecina at 70 and 90 °C. For this

purpose, we used eight bovine pulps and eight pork legs that were sliced to a

thickness of 6.5 ± 0.5 mm, dried in a dryer for forced convection trays at 70 and

90 °C with air velocity of 6 m.s-1. Weight loss and aw was recorded at different

periods of time, which were obtained corresponding curves. Drying curves were

simulated with experimental methods Lewis, Page, Page modified, Two terms,

Henderson & Pabis, Logarithmic and Peleg. The results indicated that at 90 °C

the process efficiency was better than at 70 °C, this was reflected in the drying

time that was 150 min and 180 min, respectively. According to the criteria for the

selection of models, models Page, Page modified and Two term were the most

appropriate to describe the drying kinetics of beef cecina (R>0.9993) and pork

(R>0.9998). The kinetic parameter k increased with the drying air temperature.

The temperature effect on the aw was also determined. Data of aw were fitted

with polynomial regression, whose result showed a quadratic trend to aw kinetics

36

of beef and pork jerky. In general, we recommend using a temperature of 90 °C

for the type of dryer used, given that it reduces the processing time

andproduction costs, making the cecina are most profitable products.

37

INTRODUCCIÓN

El proceso tradicional de elaboración de cecina demanda tiempo hasta

que la carne llegue a un nivel ideal de humedad y aw. El secado con aire

caliente es una técnica muy utilizada para conservar la carne debido a que

permite eliminar el agua de la superficie hacia el exterior, confiriéndole

estabilidad química y microbiológica al producto (Keqing, 2004). Este proceso

emplea secadores que están diseñados para aumentar el rendimiento del

producto a través de la reducción de tiempos y por ende disminuye los costos

de producción (Bowser et al., 2009).

La cinética de secado es fundamental para diseñar un proceso de

secado adecuado (Vega et al., 2005) y se representa mediante una curva que

indica la variación de humedad en función del tiempo. Las curvas de secado

ayudan a estimar el tiempo de secado y el gasto de energía así como a conocer

la influencia de la temperatura, la humedad inicial del producto y la velocidad

del aire sobre la velocidad de secado (García et al., 2007). Para controlar la

evolución del secado es necesario utilizar modelos precisos que ayuden a

simular estas curvas de secado bajo condiciones establecidas (Kaleta y

Górnick, 2010).

Se han propuesto modelos matemáticos para el proceso de secado por

convención, de varios alimentos de consumo humano en diferentes

investigaciones (Vega-Gálvez y Lemus, 2006; Kaleta y Górnick, 2010; Vega-

Gálvez et al., 2011). Estos modelos corresponden a Lewis, Page, Page

modificado, Henderson & Pabis, Logarítmico, Dos términos, Peleg, Dos

términos, entre otros.

38

Sin embargo, en relación a la carne no existe información disponible

sobre la cinética de secado ni tampoco sobre el ajuste matemático. Aunque es

necesario entender el comportamiento de este parámetro para fijar el rango

óptimo de aw y humedad en la cecina que aseguren la calidad y vida útil del

producto. Por consiguiente, el objetivo del presente trabajo fue obtener las

curvas de secado y aw de la cecina de bovino y cerdo en función de dos niveles

de temperatura 70 y 90 °C y ajustar los datos experimentales a diferentes

modelos matemáticos para la predicción de pérdidas de humedad y aw del

producto. El aporte de esta investigación puede ser utilizada por técnicos,

pequeñas y grandes empresas procesadoras de cecina y carne seca que

requieran conocer el fenómeno del proceso de secado en carne.

39

MATERIALES Y MÉTODOS

Descripción del Área de Estudio

El estudio fue llevado a cabo durante los meses de mayo y junio de 2012,

en el Taller de Alimentos, Laboratorio de Ingeniería Química y Laboratorio de

Alimentos I de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma

de Chihuahua. Esta Facultad está ubicada en el Circuito Universitario de la

Ciudad de Chihuahua, Chih., México. La cuál se localiza entre los paralelos 28°

38’ de latitud Norte y 106° 04’ de longitud Oeste a una altitud de 1440 msnm, su

temperatura fluctúa entre 10 y 20 °C y precipitación de 200 a 600 mm, su clima

es semiseco templado y seco templado (INEGI, 2012).

Descripción de las Muestras

Se obtuvo el músculo Semimembranosus de cuatro medias canales de

diferentes bovinos, independientemente si fuera el izquierdo o el derecho. Del

cerdo se utilizó la pierna posterior completa sin hueso de cuatro canales que

incluyeron los músculos Semimembranosus, Semitendinosus, Gracilis, Gluteus

medius, Gluteus profundis, Bíceps femoris, Gastrocnemius, Soleus, Obturator

internus, Obturator externus, Pectineus, Vastus lateralis, Vastus intermedius,

Vastus medialis, Rectus femoris, Abductor, Sartorius, Popliteus, Flexor

digitorum supercifiales, Peroneus longus, Tibialis cranilis, Deep digital flexor y

Lateral digital flexor. Tanto la carne de bovino como la de porcino presentaron

un peso de 5 kg. Estas piezas fueron divididas en dos partes iguales, colocadas

en bolsas plásticas identificadas y almacenadas a -14 °C hasta su

procesamiento. Este material cárnico fue adquirido en la Proveedora de carnes

de Chihuahua, S. A. de C.V. de la ciudad de Chihuahua, México.

40

Descripción de los Tratamientos

La investigación consistió en el estudio de dos niveles de temperatura del

secador industrial (70 y 90 °C) que permitieron evaluar su efecto en el

contenido de humedad y la aw a través del monitoreo de la cinética de secado

de la carne de bovino y de porcino.

Para la cinética de carne de bovino, los músculos fueron asignados en

dos grupos: grupo (T1) los músculos Semimembranosus (n=4) fueron

sometidos a una temperatura de 70 °C y en el grupo (T2) los músculos

Semimembranosus (n=4) fueron sometidos a una temperatura de 90 °C.

Idéntica distribución se empleó para la cinética de secado de carne de porcino,

considerando las mismas temperaturas de procesado para cada tratamiento.

Cabe mencionar que las cinéticas de secado para ambos tipos de carne se

realizaron por duplicado.

Metodología para las Características Fisicoquímicas de la Carne

Temperatura. Se realizó con ayuda de un termómetro de punción

Modelo 9405 (Thermometer, Thermocouple, Waterproof Taylor, USA). Se

realizaron tres punciones localizadas al inicio, al medio y al final de cada

músculo.

pH. Se empleó un potenciómetro provisto de un electrodo de penetración

Modelo HI99163 (Hanna meat pH Meter, USA), se insertó en una hendidura

hecha en el músculo Semimembranosus de bovino. De la misma forma se

insertó en la pierna del cerdo.

Homogenización de las muestras. Para la determinación de humedad

y aw, se trituraron las muestras recolectadas a diferentes tiempos. La

41

homogenización se realizó en un procesador de alimentos modelo DLC-2APAP

(Cuisinart, USA) durante 60 s.

Humedad. Esta variable se determinó siguiendo el procedimiento

gravimétrico 950.46 descrito por la AOAC (1998), basado en la pérdida del

contenido de agua por desecación. Se pesaron 2 g de muestra triturada en una

cápsula de porcelana y se colocó en la estufa a 103 ± 2°C por 16 horas.

Transcurrido el tiempo se sacó la cápsula de la estufa y se dejó enfriar en el

desecador a temperatura ambiente, posteriormente se registró el peso. Los

cálculos se desarrollaron utilizando la siguiente ecuación:

donde Mi es el peso de la cápsula más muestra húmeda y Mf el peso de la

cápsula más muestra seca.

Actividad de agua (aw). Fue determinada por triplicado en el equipo

Aqualab serie 3-3 TE de Decagon Devices (Pullman, USA) con control de

temperatura para cada medición.

Preparación de la Materia Prima para Elaboración de Cecina Industrial

Tratamiento del músculo. Para optimizar el proceso de rebanado de la

carne, se descongeló el músculo Semimembranosus durante 36 h hasta

verificar que su temperatura interna fuera -1.7 °C. Para la pierna de cerdo se

definió un tiempo de descongelado por 24 h. Se midió al inicio el pH y la

temperatura inicial.

42

Preparación de salmuera. En una licuadora Kitchen Aid modelo

KSB506MC se mezclaron 107 g de cloruro de sodio (NaCl), 13 g de azúcar y 5

g de nitritos en un litro de agua purificada por 15 s.

Rebanado. En esta fase se removieron el tejido graso y conectivo de la

parte superficial y se registró el peso del músculo. En una rebanadora para

carnes frías modelo SS-275 (Torrey, México) graduada a 1.5, los músculos

semi descongelados de bovino y cerdo fueron cortados transversalmente a la

orientación de las fibras musculares, proporcionando un espesor de 6.5 ± 0.5

mm. Cada rebanada de músculo se dividió en cuatro partes iguales, quedando

los filetes con una longitud aproximada de 12 x 8 cm.

Inmersión en salmuera. Los filetes provenientes del músculo

Semimembranosus de bovino fueron sumergidos en salmuera durante 60 s y

por 15 s los filetes de la pierna de cerdo. Posteriormente y de forma

independiente se escurrieron las piezas por 10 min a temperatura ambiente

registrando su peso al final.

Cinética de Secado de Carne de Bovino y Porcino

Secado. El proceso de secado de los músculos fue llevado a cabo en un

secador industrial convectivo de bandejas, diseñado y construido en la Facultad

de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Chihuahua, el mismo que

incluye diez charolas de acero inoxidable, un ventilador, un panel de control que

monitorea la velocidad y la temperatura de aire de secado, que se calienta al

pasar por un sistema calefactor de gas.

43

Se estudiaron las curvas de secado en cecina de bovino y de cerdo, para

lo cual se establecieron condiciones fijas de velocidad de aire (6 m.s-1) y

espesor (6.5 ± 0.5 mm). Las muestras de los músculos tuvieron un peso de 1.5

kg, las cuales se secaron durante 180 min a 70 °C y 150 min a 90 °C,

respectivamente. Cada vez que se hizo una corrida, se prepararon dos charolas

con 25 filetes. Durante el proceso de secado, de la primera charola se registró

su peso en los tiempos 0, 15, 30 45, 60 90, 120, 150, 180 min (Balanza técnica

Modelo PPN30 NOM3019 Mca. Tecnocor, Puebla, México), y simultáneamente

de la segunda charola se recolectó un filete de cecina, al cual se le determinó la

aw. El tiempo de secado para cada temperatura se terminó cuando el producto

alcanzó una aw de 0.70 – 0.75. Los pesos de las cecinas se registraron en el

tiempo, para cada condición experimental, y se expresaron en kg de agua/kg de

sólido seco (SS).

Variables a Evaluar

Para la cinética de secado de la cecina de bovino y cerdo se midió la aw y

pérdida de peso (humedad) a 0,15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 y 180 min. La

diferencia con la cinética de secado a 90 °C consistió en disminuir 30 min al

proceso de secado, siendo el último muestreo a los 150 min.

Diseño Experimental

Las unidades experimentales de cada cinética estuvieron conformadas

por cuatro medias canales de bovino y cuatro medias canales de porcino que se

analizaron por duplicado y se aleatorizaron mediante un proceso de selección

simple que definieron el orden de secado.

44

Análisis de los Datos

Ajuste de las curvas de secado. Las curvas de secado fueron

ajustadas mediante los modelos que se muestran en el cuadro 2. Estos

modelos matemáticos ajustan los datos de una variable dependiente

denominada razón de humedad (MR) que se define como la relación entre la

gradiente de humedad de la muestra en tiempo real y la humedad inicial. La

variable MR es adimensional y se puede calcular usando la siguiente expresión

matemática:

45

Cuadro 2. Modelos ajustados a los datos de secado de cecina de bovino y cerdo

Modelo Ecuación Nombre del modelo Referencias 1

2

3

4

5

6

7

MR = exp(−𝑘𝑘𝑘𝑘)

MR = exp(−𝑘𝑘t𝑛𝑛)

MR = 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒[−(𝑘𝑘𝑘𝑘)𝑛𝑛]

MR = 𝑎𝑎 exp(−𝑘𝑘𝑘𝑘)

MR = 𝑎𝑎 exp(−𝑘𝑘𝑘𝑘) + 𝑏𝑏

MR = 𝑎𝑎 exp(−𝑘𝑘0𝑘𝑘) + 𝑏𝑏 exp(−𝑘𝑘1𝑘𝑘)

𝑋𝑋𝑤𝑤 = 𝑋𝑋0 − �𝑘𝑘

𝑘𝑘0 + 𝑘𝑘1 . 𝑘𝑘�

Lewis (Newton)

Page

Modified Page

Henderson & Pabis

Logarithmic

Two term

Peleg

Lewis (1921)

Page (1949)

Overhults et al. (1973)

Henderson & Pabis (1961)

Yagcloglu (1999)

Henderson (1974)

Peleg (1988)

MR = Razón de humedad; exp = base del logaritmo natural; k, k0, k1= constante de velocidad de secado; 𝑎𝑎, b, n = parámetros; Xw = contenido de humedad en el tiempo; X0 = contenido de humedad inicial; t = tiempo.

46

calidad de ajuste de los modelos. El primero fue la R (coeficiente de correlación)

que indica la relación entre el tiempo y la MR. El segundo criterio fue la raíz del

cuadrado medio del error (RCME) que calcula la diferencia en promedio entre

los valores observados y estimados, se define como:

47

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Cinéticas de Secado de Carne de Bovino y Cerdo

Las cinéticas de secado y aw muestran que las dos cecinas se vieron

afectadas al aumentar las temperaturas de trabajo, lo que conlleva a una

disminución del tiempo de secado que beneficiará la producción industrial de las

mismas. Además, se observó que el proceso de secado de la cecina se llevó a

cabo en dos etapas. La primera fase fue rápida y ocurre en la superficie de la

carne donde el agua se evaporó fácilmente. La segunda fase de secado fue

lenta donde el agua aprisionada en las fibras musculares resultó difícil

removerla, por lo que extender el secado por más tiempo podría generar

mayores gastos de producción. A continuación se detallan las gráficas

correspondientes a cada una de ellas.

Cinética de secado de Carne de Bovino. La Gráfica 1 muestra las

curvas experimentales de secado y de aw para cecina de bovino obtenidas a

dos temperaturas de trabajo (70 y 90 ° C). La pérdida de humedad (MR)

presentó un decaimiento exponencial en función del tiempo. Además, se

observó que la influencia de la temperatura a 90 °C provocó una disminución de

30 min en el tiempo de secado, por lo que la entre separación de estas curvas

para los dos niveles de temperatura hubo una marcada diferencia resultando en

180 min el tiempo de secado de la cecina a 70 °C mientras que a 90 °C fueron

150 min.

Por otra parte, en la misma Gráfica las curvas de aw sugirieron una

tendencia cuadrática negativa en las cuales se aprecia una notable separación

de ellas a los 60 min de proceso, ésta diferencia se va ampliando a medida que

48

18015012090604530150

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

0.75

Tiempo, min

Razó

n de

hum

edad

, MR

Activ

idad

de

agua

, aw

70°C90°C

Gráfica 1. Curvas de secado experimentales de humedad (MR) y aw en cecina

de bovino.

49

el secado transcurre. La mayor disminución tanto en humedad como en aw a 90

°C se debe a que un incremento en la temperatura de secado genera un

incremento en la temperatura del producto y en el coeficiente de difusión de

agua reduciéndose los tiempos de proceso y los costos de producción (Pineda-

Castro et al., 2009).

La Gráfica 2 muestra las curvas de velocidad de secado de la cecina de

bovino, las cuales se caracterizaron por la ausencia del período de velocidad

constante y un comportamiento variable en la zona de velocidad decreciente,

aunque esta variabilidad fue más evidente a 90 °C. Además, la velocidad de

secado reflejó una tendencia cúbica que cambia a través del contenido de

humedad.

El periodo de velocidad decreciente es el más lento del secado, y es

donde hay mayor consumo de energía por lo que tiene gran importancia

económica. Por lo tanto, el hecho de que en esta gráfica solo se observe el

período de velocidad decreciente en estas curvas se debe a que el agua de la

carne está aprisionada en las fibras musculares, pues las moléculas de agua se

encuentran fuertemente asociadas a proteínas y a varios componentes

químicos (Aguilera et al., 2003). Además, en esta fase la velocidad de secado

depende de la velocidad de difusión de humedad (Fito et al., 2001).

Cinética de Secado de Cecina de Cerdo. La Gráfica 3 presenta una

tendencia exponencial donde la pérdida de agua en función del tiempo es cada

vez mayor. Las cinéticas de secado y aw estuvieron influenciada por la

temperatura lo que sugiere que cuanto mayor es la temperatura del aire, mayor

50

Gráfica 2. Curvas de velocidad de secado en cecina de bovino para los dos niveles de temperatura (70 y 90°C).

y70

C= 0.0013x3 + 0.0008x2 - 0.0038x + 0.0077 R² = 0.9477

y90

C= -0.0022x3 + 0.0177x2 - 0.0243x + 0.0195 R² = 0.9811

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

dx/d

t (kg

H2O

/kgs

s * m

in)

Contenido de humedad (kgH2O/kgss)

70 °C

90 °C

51

18015012090604530150

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

1.00

0.95

0.90

0.85

0.80

Tiempo, min

Razó

n de

hum

edad

, MR

Activ

idad

de

agua

, aw

70 °C90 °C

Gráfica 3. Curvas de secado experimentales de humedad (MR) y aw en cecina

de cerdo.

52

es la velocidad de secado en correspondencia menores tiempos de proceso;

por lo tanto, a 70 °C el secado duró 180 min y a 90 °C 150 min, lo que significa

un ahorro significativo en los costos de producción. La Gráfica 4 muestra las

curvas de velocidad de secado, de la cuales se distingue únicamente el periodo

de velocidad decreciente. Estas muestran una tendencia lineal que cambia a

través del contenido de humedad.

Características de las Cecinas de Bovino y Cerdo

El contenido de agua promedio de la cecina de bovino fue 37.75 ± 0.01%

y 30.25 ± 0.01% para 70 y 90 °C a los 180 y 150 min, respectivamente. En

relación a la cecina de cerdo, evaluada en las mismas condiciones de secado,

se observaron humedades de 38 ± 0.009% y 33 ± 0.009% a los 180 y 150 min,

respectivamente. Estos resultados coinciden con los reportados por Torres et al.

(1994), Carr et al. (1997) y Youssef et al. (2007), quienes obtuvieron un

contenido de agua entre 30 y 50% en cecina de bovino. Asimismo Han et al.

(2008) y An et al. (2010) presentaron datos de humedad en pork jerky de 28.53

y 34.27%, respectivamente.

A pesar de que todos estos valores están dentro de los límites

establecidos para productos de humedad intermedia (15-50%; Tzoi Chi y Wai

Kit, 2001); la variabilidad entre ellos se puede deber a la metodología usada

para la elaboración del producto. Esto significa que la eliminación de agua en la

carne está influenciada por el tipo y tiempo de salazón, la temperatura y tiempo

de secado, el tipo de músculo, el corte y orientación de las fibras musculares.

53

Gráfica 4. Curvas de velocidad de secado en cecina de cerdo para los dos niveles de temperatura (70 y 90°C).

y70

C= 0.0152x + 0.0006 R² = 0.9889

y90

C= 0.0185x + 0.0001 R² = 0.9893

0.00

0.01

0.01

0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

dx/d

t (kg

H2O

/kgs

s * m

in)

Contenido de humedad (kg H2O/kgSS)

70 °C

90 °C

54

La humedad de la carne puede ser monitoreada sin dificultad durante el

secado industrial de la cecina, a diferencia del método de secado al sol, donde

la humedad podría extenderse a una escala alta no controlada. Además, es

evidente que a 90 °C hubo mayor eliminación de agua tanto en bovino como en

cerdo. Esto se debe a que con altas temperaturas se genera una mayor tasa de

secado y por consiguiente, hay más evaporación de agua en menos tiempo.

Por otra parte, el espesor fijado en la cecina de bovino y cerdo evaluada

en esta investigación fue de 6.5 ± 0.5 mm, lo que concuerda con los grosores

utilizados en la producción de pork jerky cuyo rango fluctúa entre 6 a 8 mm

(Han et al., 2008; An et al., 2010; Kim et al., 2012). Además, Clemente (2003)

mencionó que desarrollar experiencias de secado con una velocidad de aire por

arriba o por debajo de 1.5 m.s-1, sería interesante evaluar para una mejor

validación de modelos. La velocidad de aire empleado en este experimento (6

m.s-1) influyó directamente sobre la tasa y el tiempo de secado.

Modelado del Proceso de Secado

La información sobre curvas experimentales de secado en carne de

bovino y cerdo es escasa; en consecuencia, los resultados obtenidos en esta

investigación se contrastaron con estudios cinéticos en frutas y vegetales que

también son productos para el consumo humano. Aunque la célula vegetal

difiere de la célula animal en su estructura y función, los vegetales y la carne

tienen algo en común que es, su alto contenido de agua, por lo que se

consideran alimentos perecederos. Debe señalarse entonces que las frutas y

verduras se componen en un 80% de agua (Orsat et al., 2006; Sagar y Kumar

55

et al., 2010), mientras que el músculo cárnico contiene aproximadamente un

75% (Huff-Lonergan y Lonergan, 2005).

El comportamiento de las curvas de secado de cecina de bovino y de

cerdo fue el esperado dado que reflejan una tendencia exponencial; esto

significa que su contenido de humedad disminuyó progresivamente a través del

tiempo. Los datos experimentales de contenido de humedad de la carne de

bovino y cerdo obtenidos a 70 y 90 °C fueron convertidos a razón de humedad

(MR). Puede observarse que para ambas temperaturas, al inicio del proceso

hubo pérdida importante del contenido de humedad, tendiendo a disminuir

gradualmente a tiempos largos de proceso. Las tendencias encontradas

sugieren la utilización de modelos empíricos que permitan simular la cinética de

secado de las cecinas. Por otro lado se observó la variabilidad de la aw en las

muestras de cecina a los diferentes tiempos, mostrando una disminución

gradual de la aw en el tiempo, acordes a la perdida de humedad que

experimentan las muestras hasta alcanzar valores de 0.70-0.75 como límites

establecidos en esta investigación, para ambos productos. A continuación se

muestra el ajuste de los datos experimentales de las variables MR, Xw y aw.

Para razón de humedad (MR) en cecinas de bovino. El Cuadro 3

muestra el resultado del ajuste de los diferentes modelos a través del cálculo de

los criterios de evaluación por nivel de temperatura para MR. En el mismo se

aprecia que la R casi se aproxima a uno en todos los casos, mientras que los

valores obtenidos de RCME y E% son pequeños lo que significa que los

modelos se ajustaron bien a los datos experimentales, a excepción del modelo

de Lewis que muestra el valor más alto de error (4.09%) lo que advierte la falta

56

Cuadro 3. Comparación del ajuste de los modelos evaluados para la cinética de secado de cecina de bovino en los dos niveles de temperatura

Modelo Nombre Nivel de temperatura

70 °C 90 °C R RCME E% R RCME E%

1

2

3

4

5

6

7

Lewis (Newton)

Page

Page Modificado

Henderson & Pabis

Logarítmico

Dos términos

Peleg

0.9967

0.9999

0.9999

0.9977

0.9952

0.9993

0.9966

0.0474

0.0198

0.0199

0.0374

0.0244

0.0202

0.1595

4.0948

0.8260

0.8260

2.2977

1.4161

0.8269

1.7801

0.9983

0.9998

0.9998

0.9988

0.9982

0.9997

0.9954

0.0312

0.0132

0.0131

0.0276

0.0167

0.0140

0.1784

3.5280

1.5704

1.5704

2.7533

1.7999

1.5874

2.5629

R = Coeficiente de correlación, RCME = Raíz del cuadrado medio del error; E% = Error porcentual.

57

de ajuste en dicha ecuación. Es importante resaltar que los niveles de

temperatura no modificaron el ajuste de los modelos, por lo tanto ambas

temperaturas pueden ser usadas en todos los modelos expuestos.

Los modelos de Page, Page modificado y Dos términos generaron los

mejores ajustes para la cecina de bovino. Éstos proporcionaron el menor valor

para E% tanto para la temperatura a 70 °C como para la de 90 °C. Los

márgenes de error de estos modelos muestran que la diferencia es mínima

entre los valores estimados y observados. Además, presentan los mayores

valores de R indicando que la correlación entre la MR y el tiempo es positiva

muy alta, es decir que MR depende en gran medida del tiempo. Asimismo, la

RCME cercana a cero reveló que los modelos de Page, Page modificado y Dos

términos se ajustan adecuadamente a los datos experimentales.

Las Gráficas 5, 6 y 7 muestran una tendencia exponencial, en la que se

observó que la pérdida de humedad a través del tiempo es cada vez mayor. La

separación importante en las curvas entre un nivel y otro de temperatura, se

empezó a notar a los 25 min para todos los casos. La diferencia numérica entre

los dos niveles de temperatura va aumentando progresivamente hasta que se

mantuvo alrededor de 0.08 y uno durante el secado. A 70 °C el tiempo de

secado es 180 min mientras que a 90 °C es 150 min. Este ahorro de tiempo es

significativo para las industrias procesadoras de carne seca. La diferencia de 30

min entre tratamientos al finalizar el proceso, debido a que la tasa de secado a

90 °C es más rápida que a 70 °C lo que en la industria cárnica y alimentaria en

general representa rentabilidad, siempre y cuando los tiempos requeridos no

sean elevados, para alcanzar contenidos de humedad y aw en el producto.

58

1801501209060453015

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Tiempo, min

Razó

n de

Hum

edad

, MR

70 °C observado70 °C estimado90°C observado90 °C estimado

MR(90°C)=exp(-0.0307*t^0.8346)

MR(70°C)=exp(-0.0306*t^0.7780)

Gráfica 5. Curvas de secado de cecina de bovino estimadas y observadas con

el modelo de Page a 70 y 90 °C.

59

18015012090604530150

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Tiempo, min

Raz

ón d

e H

umed

ad, M

R

70°C obsservado70°C estimado90°C obsservado90°C estimado

MR(90°C)=exp[-(0.0153*t)^0.8346 ]MR(70°C)=exp[-(0.0111*t)^0.7780 ]


el modelo de Page modificado a 70 y 90 °C.

60

18015012090604530150

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Tiempo, min

Razó

n de

Hum

edad

, MR

70°C observado70°C estimado90°C observado90°C estimado

MR(70°C)=0.2302*exp(-0.0567*t)+0.7695*exp(-0.0082*t)

MR(90°C)=0.2406*exp(-0.0570*t)+0.7595*exp(-0.0115*t)

Gráfica 7. Curvas de secado de cecina de bovino estimadas y observadas con el modelo de Dos términos a 70 y 90 °C.

61

En el Cuadro 4 se muestra las estimas de los parámetros de los modelos

ajustados para los dos niveles de temperatura. Para el modelo de Page y Page

modificado los parámetros son n que representó la caída de MR y k la tasa de

cambio, las mismas que se pueden identificar en las Gráficas 5 y 6. El

parámetro n presentó un valor de 0.7780 ± 0.02 para 70 °C y 0.8346 ± 0.02 para

90 °C; a pesar de la diferencia numérica, los valores de n no es afectado por el

nivel de temperatura (P˂ 0.07). Simal et al. (2005) reportaron un valor similar de

n=0.796 y concluyeron que era constante con la temperatura del aire circulante

al ajustar curvas de secado de kiwi. Entretanto, Karathanos y Belessiotis (1999)

encontraron valores de n entre 1.02 y 1.79 para varias frutas y establecieron

que n depende del tipo de producto y de si posee o no corteza o recubrimiento;

así, cuando el alimento tenga piel externa, su n aumentará.

Esta información concuerda con varias investigaciones realizadas en

frutas y vegetales cuyo valor del parámetro n esta por arriba de la unidad en

papaya chilena (Vega y Lemus, 2006), en nopal (Lahsasni et al., 2003), en

pimiento rojo (Vega et al., 2007a), en sábila (Vega et al., 2007b) mientras que

otros alimentos como el calamar gigante (Vega et al., 2011) y la carne, que es

objeto de estudio en esta investigación, reportan un valor de la constante n por

debajo de la unidad. El comportamiento similar entre la carne y el calamar

puede radicar en que ambos son fuentes de proteína, lo que conlleva a sugerir

que n está representada por la naturaleza del producto.

La constante de decaimiento asociada a la velocidad de secado (k) no

mostró dependencia de la temperatura (P>0.93) y sus resultados fueron 0.0306

62

Cuadro 4. Estima de los parámetros de los modelos ajustados para el secado de cecina de bovino a temperatura de 70 y 90 °C

n° Nombre Ecuación

Estima de sus

parámetros por nivel de

temperatura

70° C 90° C

1

2

3

4

5

6

7

Lewis (Newton)

Page

Page Modificado

Henderson & Pabis

Logarítmico

Dos términos

Peleg

k= 0.0121

k= 0.0306

n= 0.7780

k= 0.0111

n= 0.7780

k= 0.0105

k= 0.0155

k= 0.0307

n= 0.8346

k= 0.0153

n= 0.8346

k= 0.0105

k0, k1, k2=constantes de velocidad de secado;

, b, n=parámetros del modelo, t=tiempo.

63

± 0.0024 para 70 °C y 0.0307 ± 0.0024 para 90 °C.

Por el contario, para el modelo de Page Modificado la constante k

aumentó al incrementar la temperatura (P<0.0004). Los valores fueron 0.0111 ±

0.0004 para 70 °C y 0.0153 ± 0.0004 para 90 °C. Estos valores se pueden

contrastar con los obtenidos por Vega et al. (2011) en la cinética de secado de

calamar gigante (0.011-0.023); sin embargo, no son completamente

comparables por ser de diferentes tejidos animales. Además, el mismo

comportamiento fue observado en otras investigaciones en el secado de uvas

por Azzouz et al. (2002) y por Simal et al. (2005) en el secado de kiwi. Azzouz

et al. (2002) consideraron que el factor más importante que influye sobre k es la

temperatura, seguido de la humedad inicial del producto. En general, los

modelos de Page y Page Modificado describen adecuadamente el

comportamiento de las curvas de cecina de bovino. Esto puede estar

relacionado con el parámetro n que se encuentra en forma exponencial, lo que

le confiere una mayor aproximación a los datos experimentales.

De los cuatro parámetros (k0, k1,

y b) estimados para el modelo de Dos

términos, k1 es la que se ve afectada significativamente por la temperatura

(P<0.02). En la gráfica 3 se puede identificar que k0 representa el valor donde

parte MR mientras que k1 constituye la tasa de cambio en la primera fase del

secado. Krokida et al. (2004) enunciaron que es muy limitada la información

acerca de las constantes de secado debido a la variación en la composición del

material y las condiciones experimentales; sin embargo, para Vega-Gálvez et al.

(2011) los cuatro parámetros son claves para el buen ajuste, debido a que estos

64

proveen una mejor aproximación matemática sobre las curvas de secado

experimentales. Los resultados obtenidos de la estimación de las constantes

son muy similares a los reportados por estos investigadores en la cinética de

secado de calamar gigante a 70 y 90 °C. Esto se atribuye a su composición

nutricional similar a la de la carne, como es el contenido de proteína 15 ± 0.93%

(Abugoch et al., 1999) aunque también con marcadas diferencias como la

textura y el tipo de fibras musculares, por lo que no puede ser completamente

comparables

Para razón de humedad (MR) en cecinas de cerdo. Los resultados de

los análisis estadísticos para evaluar la bondad del ajuste de MR en los seis

modelos para las cinéticas de secado de cecina de cerdo a 70 y 90 °C se

representan en el Cuadro 5. Los menores valores de E% se observaron en los

modelos de Page, Page modificado y Dos términos para los dos nivel de

temperatura; aunque estos fueron inferiores a 1% para el secado a 70 °C y por

arriba de 1% para 90 °C, de lo que se deduce que el incremento de temperatura

influye en la variabilidad de ajuste de los datos. Los valores de RMCE fueron

bajos, lo que indica que son mínimas las diferencias entre los valores

observados y estimados en las cinéticas. Además, estos tres modelos

describen la curva de secado de cecina con altos valores de los coeficientes de

correlación.

Las Gráficas 8, 9 y 10, ilustran los mejores modelos ajustados para

cecina de cerdo. La curva muestra como la humedad descendió

exponencialmente a través del tiempo. Hay una marcada la separación en las

curvas entre los dos niveles de temperatura, la misma que se empezó a notar a

65

Cuadro 5. Comparación del ajuste de los modelos evaluados para la cinética de secado de cecina de cerdo en los dos niveles de temperatura

Modelo Nombre

Nivel de temperatura

70 °C 90 °C

R RCME E% R RCME E%

1

2

3

4

5

6

7

Lewis (Newton)

Page

Page Modificado

Henderson & Pabis

Logarítmico

Dos términos

Peleg

0.9982

0.9999

0.9997

0.9987

0.9988

0.9998

0.9999

0.0331

0.0187

0.0142

0.0285

0.0131

0.0129

0.0342

3.1533

0.5988

0.5988

2.4367

0.9908

0.8089

0.1763

0.9980

0.9984

0.9974

0.9995

0.9995

0.9997

0.9997

0.0351

0.0185

0.0176

0.0311

0.0199

0.0196

0.0621

3.7168

1.3399

1.3399

2.9713

1.4136

1.2709

1.8986

R = Coeficiente de correlación, RCME = Raíz del cuadrado medio del error; E% = Error porcentual.

66

18015012090604530150

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Tiempo, min

Razó

n de

hum

edad

, MR


MR(90°C)=exp(-0.0307*t^0.8346)MR(70°C)=exp(-0.0306*t^0.7780)

Gráfica 8. Curvas de secado de cecina de cerdo estimadas y observadas con el

modelo de Page a 70 y 90 °C.

67

18015012090604530150

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Tiempo, min

Razó

n de

hum

edad

, MR


MR(90°C)=exp(-0.0307*t^0.8346)MR(70°C)=exp(-0.0306*t^0.7780)

Gráfica 9. Curvas de secado de cecina de cerdo estimadas y observadas con el

modelo de Page modificado a 70 y 90 °C.

68

18015012090604530150

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

Tiempo, min

Razó

n de

hum

edad

, MR


MR(90°C)=0.3107*exp(-0.0474*t)+0.6890*exp(-0.0103*t)MR(70°C)=0.5301*exp(-0.2320*t)+0.4706*exp(-0.0055*t)

Gráfica 10. Curvas de secado de cecina de cerdo estimadas y observadas con

el modelo de Dos términos a 70 y 90 °C

69

los 25 min para todos los casos. La diferencia numérica entre estos dos niveles

de temperatura fue alrededor de 0.08 y 1.00 durante el secado. A 70 °C el

proceso de secado duró 180 min mientras que a 90 °C fue 150 min. Este ahorro

de tiempo es significativo para las industrias procesadoras de carne seca. Los

30 min de ahorro con la temperatura a 90 °C se debe a que la tasa de secado

es más rápida que a 70 °C, lo que en la industria cárnica es útil, dado que se

reducen los costos de producción.

Los parámetros estimados en los modelos de Page y Page modificado

para n y k coincidieron con los de bovino (Cuadro 6), es decir que la estructura

y composición de carnes rojas no afectaron los valores de k y n. Esto está

relacionado con la teoría propuesta por Karathanos y Belessiotis (1999) quienes

manifestaron que n depende del tipo de producto. Por lo que se sugiere que la

estructura y composición de carnes rojas no afectaron los valores de k y n. El

parámetro n en la cecina de cerdo no se ve influenciado por la temperatura

(P>0.84) mientras que k si (P<0.0006). En el caso del modelo de Dos términos,

los valores de los cuatro parámetros si varían entre tratamientos, más el que es

realmente afectado significativamente (P<0.01) por la temperatura fue k1.

70

Cuadro 6. Estima de los parámetros de los modelos ajustados para el secado de cecina de cerdo a 70 y 90 °C

k0, k1, k2=constantes de velocidad de secado; a, b, n=parámetros del modelo; t=tiempo.

n° Nombre Ecuación

Estimas de sus

parámetros por nivel

de temperatura

70° C 90° C

1

2

3

4

5

6

7

Lewis (Newton)

Page

Page Modificado

Henderson &

Pabis

Logarítmico

Dos términos

Peleg

k= 0.0114

k= 0.0306

n= 0.7780

k= 0.0111

n= 0.7780

k= 0.0107

k= 0.0150

k= 0.0307

n= 0.8346

k= 0.0153

n= 0.8346

k= 0.0142

71

Para contenido de humedad (Xw) en cecina de bovino y cerdo. La

ecuación de Peleg ajustó los datos de secado de la variable humedad (kg

agua/kgSS) para determinar los parámetros k1 y k2 a 70 y 90 °C. En el mismo

cuadro se observan los valores de los coeficientes de correlación que dieron,

fueron 0.9966 y 0.9954 para 70 y 90 °C lo que establece una relación positiva

muy alta. En cuanto al error porcentual se obtuvo 1.78 y 2.56% para 70 y 90 °C,

esto indicó el buen ajuste que hay entre los datos experimentales y los

estimados; la diferencia numérica entre el error revela que existe mayor

variabilidad a 90 °C, sin embargo por ahorro de tiempo y energía en la

producción industrial de cecina se sugiere esta temperatura.

La Gráfica 11 y 12 muestran una tendencia exponencial, donde se

aprecia un mayor impacto de la temperatura sobre la cinéticas de secado de la

cecina de bovino, por lo tanto la curva a 90 °C cae en menor tiempo que la de

70 °C debido a una mejor transferencia de calor y masa y como consecuencia

hubo un ahorro de tiempo de 30 min.

El modelo de Peleg describió eficientemente el secado de cecina de

bovino bajo condiciones establecidas. En el cuadro anterior se muestran los

valores de k1 y k2 empleados por el modelo para los dos niveles de

temperaturas. El parámetro k1 depende de la temperatura (P<0.04) pues tiende

a disminuir a medida que la temperatura se incrementa. Al igual que en otros

alimentos de consumo humano, el comportamiento del parámetro k1 fue

reportado por Planinic et al. (2005) quienes modelaron el proceso de secado de

72

15012090604530150

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

Tiempo, min

Cont

enid

o de

hum

edad

, kgH

2O/k

gss


KgH2O/KgSS(90°C)=3.4525-(t/(13.2164+0.2415*t))KgH2O/KgSS(70°C)=3.355-(t/(18.7544+0.2718*t))


el modelo de Peleg a 70 y 90 °C kgH2O/kgSS = Kilogramo de agua por Kilogramo de sólido seco.

73

zanahoria con el modelo de Peleg a cuatro temperaturas diferentes (60, 70, 80,

90 °C) y determinaron que los valores del error de estimación entre los datos

experimentales y los calculados fue pequeña.

Cinética de aw de la cecina de bovino y cerdo. Con el objetivo de

predecir la evolución del secado y evaluar la influencia de la temperatura y el

tiempo en la cinética de aw de la cecina de bovino, se desarrolló un modelo

polinomial de segundo orden. En la Gráfica 9 se exponen las curvas de

ecuaciones de regresión estimadas de aw en función del tiempo de las muestras

de cecina de bovino secadas a 70 y 90 °C. Los valores de aw fueron 0.773 ±

0.006 (180 min) y 0.740 ± 0.008 (150 min) a 70 °C y 90 °C respectivamente.

Dichos valores están dentro del rango reportado para productos cárnicos

de humedad intermedia (0.60-0.91; Fernández-Salguero et al., 1994), biltong

(0.62-0.86; Wolter et al., 2000); carne de humedad intermedia y carne

deshidratada (0.60-0.92; Tzoi Chi y Wai Kit, 2001) y en el límite de la cecina y el

charqui (0.70-0.75; Reyes-Cano et al., 1994; Torres et al., 1994). Estos valores

establecidos de aw confieren estabilidad microbiológica a los productos y se

pueden almacenar sin refrigeración y consumir sin cocción (Tzoi Chi y Wai Kit,

2001; Sych, 2003).

74

18015012090604530150

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

Tiempo, min

Cont

enid

o de

hum

edad

, KgH

2O/k

gss


KgH2O/KgSS(90°C)=3.3275-(t/(15.3095+0.2481*t))KgH2O/KgSS(70°C)=3.3875-( t/(18.5119+0.2539*t))

Gráfica 12. Curvas de secado de cecina de cerdo estimadas y observadas con

el modelo de Peleg a 70 y 90 °C kgH2O/kgSS = Kilogramo de agua por Kilogramo de sólido seco

75

Gráfica 13. Medias de mínimos cuadrados para aw en relación a las medias

observadas a través del tiempo en dos niveles de temperatura para la cecina de bovino.

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Activ

idad

de

agua

, aw

Tiempo, min

70 °C90 °C

aw70°C=0.9769+0.0002t-0.000005t2

aw90°C=0.9799+0.0003t-0.00001t2

76

Por otra parte, la evolución de las curvas muestra que el efecto de la

temperatura es inverso a la aw; es decir que con una mayor temperatura y a

medida que transcurre el tiempo, la tasa de aw disminuye considerablemente.

Este hecho se atribuye a la pérdida de agua por evaporación durante el secado

(Molinero, 2009) si se considera que en determinados productos, como la

carne, la aw está en función de la humedad (Hernández et al., 2000).

No hay información del estudio de la variable aw en carne a través del

tempo, pero esta misma tendencia fue reportada en productos de consumo

humano por Simal et al. (2005) en kiwi y Zlatanovic et al. (2013) en manzanas,

aunque por su composición y estructura no son completamente comparables

con carne.

Los valores estimados se ilustran en la misma gráfica, donde se aprecia

que las curvas reflejan una tendencia cuadrática negativa. Se observa que

cuando el tiempo es cero, la aw de la cecina es 0.9769. La curva de aw a 90 °C

cae más rápido que la de 70 °C, dado el efecto de la temperatura sobre la

medida de aw; en consecuencia, temperaturas altas aceleran el proceso de

operación, por medio del aumento de la velocidad de secado, lo que implica una

mayor velocidad en la transferencia de humedad a la superficie del material

(Vega-Gálvez et al., 2009) y una disminución en el contenido de aw.

Esta expresión se puede emplear para simular el efecto de la

temperatura sobre el producto, controlar el proceso de secado (Vega-Gálvez et

al., 2011), conocer el tiempo necesario para obtener cierta medida de aw,

parámetro importante para definir la estabilidad de la cecina.

77

La compatibilidad de esta ecuación se define a partir de varios

parámetros estadísticos. Para 70 °C se obtuvo un R de 0.9316, RCME de

0.0006 y el E% de 1.63. Para 90 °C se registró un R de 0.9436, RCME de

0.0003 y el E% de 2.24. Los valores ajustados a 90 °C revelan una correlación

alta positiva entre la aw, la temperatura y el tiempo, y la variación residual es

mínima entre el estimador y el valor real. La diferencia de tiempo entre los dos

niveles de temperatura es importante en la industria de procesado de alimentos,

ya que tiempos largos de secado representan un mayor consumo de energía

del secador, y por ende se genera una mayor inversión, por lo que se siguiere

trabajar con la temperatura a 90 °C.

Para el caso de la cecina de cerdo secada a 70 y 90 °C, los cambios de

aw en función del tiempo se muestra en la Gráfica 10. La aw se reduce

progresivamente con el tiempo por efecto de la temperatura y por evaporación

de agua durante el secado (Molinero, 2009). El dominio de la temperatura sobre

la aw está relacionado con una mayor transferencia de humedad y calor de la

superficie al material (Vega-Gálvez et al., 2008). El progreso de las curvas

indica que a 90 °C la aw cae más rápido que la de 70 °C, habiendo una

diferencia de 30 min y llegando casi al mismo valor de aw final.

Transcurrido el tiempo se reporta una aw 0.801 ± 0.033 (70 °C) y 0.798 ±

0.033 (90 °C); cuyos valores se ven influenciados por la composición de la

carne de cerdo (Saravacos y Maroulis, 2011), pero están dentro del rango

normal de productos de humedad intermedia (0.60-0.92; Tzoi Chi y Wai Kit,

2001) y coinciden con los obtenidos por An et al. (2010) en jerky de cerdo semi

78

seco de 0.80 ± 0.01. Adicional a alcanzar los niveles óptimos de aw, es

importante mencionar que la cecina fue sumergida en una solución que

contenía nitritos, que aseguran una mayor estabilidad del mismo en el

almacenamiento, previniendo el crecimiento microbiano.

En la Gráfica 10, se observa que las curvas de aw presentan una clara

tendencia cuadrática negativa, donde la aw se vio afectada por la temperatura

por lo que, el secado a mayor temperatura disminuye rápidamente la aw a

través del tiempo. Mediante el proceso de secado a 70 °C se reportó un R de

0.9792, RCME de 0.0002 y el E% de 0.93 y para 90 °C se obtuvo un R de

0.9747, RCME de 0.0002 y el E% de 1.11. Los coeficientes de correlación

muestran una relación positiva muy alta y los errores entre el valor estimado y

los observados son mínimos para ambos tratamientos, lo que significa un

adecuado ajuste de las curvas de aw. No obstante, aunque las diferencias son

mínimas, se sugiere el tratamiento a 90 °C, para reducir el tiempo de secado.

79

Gráfica 14. Medias de mínimos cuadrados para aw en relación a las

medias observadas a través del tiempo en los dos niveles de temperatura para la cecina de cerdo.

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

Activ

idad

de

agua

, aw

Tiempo, min

70 °C

90 °C

aw70°C=0.9798+0.0001t-0.000006t2

aw90°C=0.9808+0.0002t-0.00009t2

80

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Bajo las condiciones en que se desarrollo esta investigación se concluye

que:

El secado de la cecina de bovino y cerdo muestra una clara dependencia

de la temperatura del aire de secado.

El aumento de la temperatura de aire de secado a 90 °C, favorece a una

mayor velocidad de secado en las cecinas de bovino y cerdo.

Los modelos de Page, Page modificado y Dos términos generaron de

acuerdo a los criterios estadísticos, la mejor calidad de ajuste que los demás

modelos para la humedad normalizada (razón de humedad) de acuerdo a las

condiciones de secado establecidas.

El tiempo de secado en la cecina de bovino y cerdo puede ser estimado

con el modelo de regresión polinomial propuesto para la aw.

Es posible la elaboración industrial de cecina a 70 y a 90 °C bajo las

condiciones de secado propuestas.

Por reducción de tiempo de proceso y costos se recomienda secar la

carne a 90 °C con velocidad de aire de 6 m.s-1 a un tiempo de secado de 150

min.

81

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Zlatanović, I., M. Komatina y D. Antonijević. 2013. Low-temperature convective drying of apple cubes. J. Appl. Therm. Eng. 53:114-123.

86

ESTUDIO II. DESARROLLO INDUSTRIAL DE CECINA DE BOVINO Y

CERDO CON DIFERENTES SABORES

87

RESUMEN

DESARROLLO INDUSTRIAL DE CECINA DE BOVINO Y CERDO CON

DIFERENTES SABORES

POR:







El consumidor actual demanda productos cárnicos con mínimo proceso y

con ingredientes naturales, que sean organolépticamente aceptables y que

proporcionen nutrientes indispensables para la vida. La cecina emplea la

técnica tradicional de salazón para preservar la carne así como para conferirle

sabor. No obstante, la adición de especias y extractos naturales son una

alternativa viable para diversificar y mejorar los sabores del producto y por

consiguiente cubrir las necesidades del consumidor. El objetivo fue desarrollar

cecina de bovino y cerdo con variedades de sabores y estudiar el efecto de la

oxidación de lípidos a los 30 d de almacenamiento del producto. La oxidación

de lípidos de las cecinas se determinó utilizando la prueba del ácido

tiobarbitúrico (TBA). Las cecina de bovino y de cerdo se distribuyeron en cuatro

tratamientos: formulación 1 o testigo (salmuera base), formulación 2 (chile

Mirasol y humo líquido), formulación 3 (mezcla de cilantro, apio y perejil

deshidratado) y formulación 4 (aceite esencial de orégano). Los productos se

88

almacenaron a 20 °C durante 30 d. La cecina de bovino fue envasada en bolsa

de polipropileno mientras que la de cerdo en bolsas al vacío. Los resultados

revelaron que la cecina de bovino presentó enranciamiento de grasa a los 30 d

de almacén y el valor más bajo de oxidación se observó en la cecina tratada

con aceite esencial de orégano (0.35 mg de MA por kg muestra). Por otro lado,

la rancidez oxidativa en la de cerdo no fue evidente en ningún tratamiento. La

combinación de aceite de orégano y la técnica de empaque al vacío

prolongaron la vida de anaquel hasta 30 d. El aceite esencial de orégano tuvo

un efecto antioxidante superior que las demás especias.

89

ABSTRACT

INDUSTRIAL DEVELOPMENT ON BEEF AND PORK CECINA WITH

DIFFERENT FLAVORS

BY:

PAULINA MARIBEL ABRAJAN VELASCO

Current consumers demand meat products with minimal processing and

natural ingredients, which be acceptable organoleptically and provide essential

nutrients for life. Cecina used traditional technique of salting to preserve meat

and to impart flavor. However, the addition of spices and natural extracts are a

viable alternative to diversify and enhance the flavors of the product and

consequently to satisfy consumer needs. The aim was to develop beef and pork

jerky varieties of flavors and study the effect of lipid oxidation at 30 d of storage

of the product. Lipid oxidation of the cecina was determined using the

thiobarbituric acid test (TBA). The beef and pork cecina were distributed in four

treatments: Formulation 1 or control (brine base) Formulation 2 (Mirasol chili and

liquid smoke), Formulation 3 (dried mixture of coriander, celery and parsley) and

Formulation 4 (essential oil oregano). Products stored at 20 °C for 30 d. Cecina

beef was packed in polypropylene bags while the pork cecina in vacuum bags.

The results revealed that beef cecina presented fat rancidity at 30 d of storage

and the lowest value of oxidation was observed in cecina treated with oregano

essential oil (0.35 mg MA/kg sample). Furthermore, oxidative rancidity in the

pork cecina was not evident in any treatment. The combination of oregano oil

and vacuum packaging technique prolonged the shelf life until to 30 d. Oregano

essential oil had a higher antioxidant effect than other spices.

90

INTRODUCCIÓN

La demanda de alimentos procesados solo con ingredientes naturales,

exige a la industria cárnica ser más competitiva y plantear nuevas estrategias,

procesos, productos y sabores que permitan mejorar su posición en el mercado.

Actualmente, el consumidor valora positivamente los alimentos nutritivos, sin

aditivos, con mínimo procesamiento y que sean fáciles de preparar o consumir.

Se sugieren una dieta saludable que incluya una ingesta suficiente de carne,

que asegure la función normal del sistema inmune y el metabolismo general de

sustratos (Biesalski, 2005). La cecina es un producto cárnico tradicional

elaborado a base de salado y secado, que gracias a su fácil transportación y su

nutritiva composición, rica en proteínas, baja en grasa y mínimo poder calórico

(Thiagarajan, 2008) se ha convertido en un producto muy cotizado.

La formulación de alimentos como es la cecina, se encuentra sujeta a

nuevos retos al proponer el desarrollo de sabores innovadores que combinen

especias e ingredientes tradicionales. La mayoría de especias entre ellas el

cilantro (Wangensteen et al., 2004), perejil (Zhang et al., 2006), apio

(Chanwitheesuk et al., 2005), orégano (Kulisic et al., 2004) y chile (Collera-

Zúñiga et al., 2005) poseen actividad antioxidante y son valoradas por sus

atributos de sabor y olor. La aplicación de especias en el proceso de

elaboración de cecina antes del secado tiene la finalidad de mejorar el sabor, la

apariencia y la textura del producto manteniendo sus características típicas

sensoriales y nutricionales así como generando valores agregados al producto.

No obstante, el planteamiento del nuevo concepto de cecina de bovino y

de cerdo con distintos sabores, requiere de un monitoreo durante su

91

almacenamiento que ratifique la calidad del producto. La oxidación de lípidos es

responsable de la pérdida de calidad en los alimentos y más aún en productos

cárnicos (Gray et al., 1996).

El desarrollo tecnológico de cecina con nuevos sabores constituirá una

alternativa de consumo de proteína para los potenciales consumidores de

carne, así como para pequeñas y grandes empresas procesadoras de carne de

humedad intermedia o carne seca que requieran innovar sus productos. Por lo

tanto, el objetivo de este estudio fue desarrollar cecina de bovino y de cerdo con

diferentes variedades de sabores en base a cuatro formulaciones de salmuera y

analizar la oxidación de lípidos a los 0 y 30 d.

92

MATERIALES Y MÉTODOS

Descripción del área de estudio

Este trabajo se llevó a cabo durante el período de noviembre 2012 a

febrero 2013, en el Laboratorio de Análisis Térmico del Centro de Investigación

en Materiales Avanzados, S.C. (CIMAV), Taller de Alimentos de la Facultad de

Ciencias Químicas y Laboratorio de Nutrición Animal de la Facultad de

Zootecnia y Ecología, los dos últimas pertenecientes a la Universidad Autónoma

de Chihuahua. La ciudad de Chihuahua se localiza a 28° 38’ de latitud Norte y

106° 04’ de longitud Oeste a una altitud de 1440 msnm; su temperatura fluctúa

entre 10 y 20 °C y la precipitación de 200 a 600 mm, su clima es semiseco

templado y seco templado (INEGI, 2012).

Descripción de la población

Se empleó el músculo Semimembranosus proveniente de cuatro canales

distintas de bovino, los que fueron adquiridos en la Proveedora de Carnes

Mirma S.A. de C.V. Se utilizó la pierna deshuesada (que incluyeron los

músculos Semimembranosus, Semitendinosus, Gracilis, Gluteus medius,

Gluteus profundis, Biceps femoris, Gastrocnemius, Soleus, Obturator internus,

Obturator externus, Pectineus, Vastus lateralis, Vastus intermedius, Vastus

medialis, Rectus femoris, Abductor, Sartorius, Popliteus, Flexor digitorum

supercifiales, Peroneus longus, Tibialis cranilis, Deep digital flexor y Lateral

digital flexor) de cuatro cerdos seleccionados aleatoriamente, éstas se

obtuvieron de la Proveedora de carnes de Chihuahua, S. A. de C.V. Los

músculos fueron separados en dos partes iguales, y cada uno de ellos se

93

identificó en bolsas plásticas y posteriormente fueron almacenados a -14 °C

hasta su procesamiento.

Ingredientes utilizados

Se emplearon especias de la marca Pagná (Nuevo León, México), tales

como hojas deshidratadas de perejil (Petroselinum sativum), hojas

deshidratadas de cilantro (Coriandrum sativum) y sazonador. El apio (Apium

graveolens) deshidratado fue marca Cu-cú (Guadalajara, México). El aceite

esencial de orégano (Lippia berlandieri Schuer) fue adquirido en la empresa

Natural Solutions S.M.I. (Jimenez, Chihuahua, Chih.) y el chile Mirasol seco

(Capsicum Annuum) fue de la marca Tajín International Corp. (Jalisco, México).

Los ingredientes de curado utilizados fueron: cloruro de sodio (marca Hada),

nitrito de sodio (McCormik Pesa, Chihuahua, México), humo líquido

(Laboratorios Griffith de México) y azúcar estándar producida nacionalmente.

Descripción de los tratamientos

Se diseñaron tres tratamientos y un testigo (Cuadro 7) con cuatro

repeticiones con lecturas por duplicado en cada una de ellos. El testigo se

obtuvo del primer experimento explicado anteriormente, donde su principal

componente fue el sazonador. Los tres tratamientos incluyeron diversos

ingredientes de forma respectiva: combinación de humo líquido y chile Mirasol

(Capsicum annuum) triturado correspondiente a la Formulación 2; combinación

de hierbas finas (Petroselinum sativum, Coriandrum sativum, Apium graveolens)

perteneciente a la Formulación 3 y aceite esencial de orégano (Lippia

berlandieri Schuer) en la Formulación 4. Los músculos de bovino y de cerdo se

94

Cuadro 7. Formulación de las variedades de sabores de la cecina de bovino y porcino

Ingredientes Fórmula 1 (Testigo)

Fórmula 2 Fórmula 3 Fórmula 4

Agua (mL)

Sal (g)

Azúcar (g)

Nitrito de sodio (g)

Sazonador1

Aceite esencial de orégano (Lippia berlandieri

Schuer) (mL)

Hierbas finas2 (Coriandrum sativum,

Petroselinum sativum, Apium graveolens) (g)

Humo líquido (mL)

Chile Mirasol triturado3 (CapsicumAnnuum)(g)

1000

107

13

5

1

---

---

---

---

1000

107

13

5

1

---

---

2.00

SI

1000

107

13

5

1

---

SI

---

---

1000

107

13

5

1

0.80

---

---

--- 1Sazonador contiene mezcla de especias troceadas (ajo, cebolla, albahaca, romero, orégano), cáscara de naranja, mezcla de especias molidas, propilenglicol, aceite vegetal, deshumectante, chile molido y color natural. 2Hierbas Finas: Mezcla de hojas deshidratadas de cilantro (40%), hojas deshidratadas de perejil (40%) y apio deshidratado en polvo (20%). Se utilizó 10g de hierbas finas por cada Kg de carne 3Se utilizó 10g de chile Mirasol triturado por cada Kg de carne

95

rebanaron, se dividieron en cuatro porciones homogéneas y se distribuyeron en

las cuatro formulaciones.

Preparación de materiales

Molienda de chile Mirasol. Se procedió a limpiar, desvenar y cortar los

chiles secos y posteriormente se trituraron por tres min en el procesador de

alimentos modelo DLC-2APAP (Cuisinart, USA).

Preparación del músculo. A los dos tipos de carne se le retiraron el

tejido graso y conectivo de la parte superficial antes de ser procesados. La

técnica de rebanado se realizó a una medida de 1.5 de acuerdo con la escala

de la perilla de la rebanadora empleada, cuya dimensión proporcionó un

espesor inicial de 6.5 ± 0.5 mm. Los filetes obtenidos se dividieron en cuatro

porciones iguales y se destinaron a las diferentes salmueras.

Inmersión de los filetes en las distintas formulaciones. Tomando en

cuenta el primer experimento, se consideraron los mismo tiempos de inmersión

(60 s para los filetes de bovino y 15 s los bistecs de cerdo).

Secado. En esta segunda etapa del experimento hubo la necesidad de

cambiar de secador, utilizando para ellos un secador de bandejas de

convección, el cual se operó a 80 °C a una velocidad de 3 m.s-1 y se decidió

ajustar a 80° C programado a 150mmin para cecina de bovino y 180 min para la

de cerdo.

Almacenamiento. Con la finalidad de observar la vida de anaquel, los

filetes de cecina de bovino secos fueron empaquetados de forma individual en

bolsas de polipropileno (celofán); y por otra parte los filetes de cerdo

96

considerando que pudieran enranciarse fácilmente fueron empaquetados en

bolsas al vacío cada uno. Todos los productos fueron almacenados a una

temperatura de 20 °C durante 30 d.

Análisis de Laboratorio

Temperatura. Fue analizada en la carne fresca de bovino y de cerdo,

con un termómetro de punción Modelo 9405 (Thermometer, Thermocouple,

Waterproof Taylor, USA).

pH. Fue medido directamente en los músculos con un potenciómetro de

punción Modelo HI99163 (Hanna meat pH Meter, USA).

Humedad. Se analizó por desecación a 103 ± 2° C por 16 h, tanto en

carne fresca como en carne seca de bovino y de cerdo empleando el método

950.46 de AOAC (1998).

Oxidación. La oxidación de lípidos de la carne fue analizada con la

técnica descrita por Tarladgis et al. (1960), para lo cual se pesaron 10 g de

cecina (bovino o cerdo) que se licuaron con 50 mL de agua destilada. Esta

mezcla se trasfirió a un tubo de destilación; posteriormente se añadieron 47.5

mL más de agua destilada al vaso de la licuadora y se homogenizó

manualmente con la finalidad de retirar los restos de carne, este contenido se

agregó al tubo de destilación conjuntamente con 2.5 mL de HCl 4 M y se destiló

usando un destilador Kjeldahl modelo VAP 10 (Gerhardt, Germany) hasta

obtener 50 mL de destilado.

En un tubo cónico de 50 mL se colocó una alícuota de 2.5 mL a la que se

añadieron 2.5 mL de una solución de TBA y se homogenizaron a una velocidad

media durante 15 s en un Vortex-Genie 2 Modelo G-560 (Scientific Industries

97

Inc., USA). Las muestras se mantuvieron en baño María a temperatura de

ebullición (96-97 °C) por 35 min, posteriormente se retiraron y se dejaron enfriar

a temperatura ambiente. La lectura se realizó en un espectrofotómetro modelo

40001/4 (Thermo Spectronic Genesys 20, USA) a 538 nm. El dato obtenido se

multiplicó por el factor 7.8 para convertir en miligramos de malonaldehído por

1000 g de carne, expresado en mg de MA/kilogramo de muestra.

Calorimetría diferencial de barrido (CDB). Este método térmico se

midió con un Differential Scanning Calorimeter Q200 (TA Instruments,

Calorimetry Science Corp., USA) calibrado con indio, agua destilada y ácido

estéarico. Previamente se pesaron entre 15 y 20 mg de muestra de carne

fresca en celdas herméticas de aluminio de 40 µl, utilizando como referencia

una celda hermética vacía. En vista de que el modelo del equipo no tenía la

opción de enfriamiento automático fue enfriado manualmente con nitrógeno

líquido. A continuación las muestras fueron equilibradas a 0 °C y después

fueron calentándose de 10 °C hasta 100° C a una velocidad de calentamiento

de 10 °C.min-1 (Ver Apéndice 1).

Variables a Evaluar

La cecina de diferentes sabores fueron valoradas al inicio (0 d) como

punto de referencia y al final (30 d) de la prueba, tiempo en el que

permanecieron almacenadas a 20 °C. El pH, temperatura y humedad se

midieron en los músculos de bovino y cerdo al inicio del proceso con el objetivo

de conocer el grado de calidad de los mismos. Además, la humedad se

determinó en las cuatro variedades de cecina. La CDB se midió por duplicado

en carne fresca de bovino y cerdo perteneciente a cada cecina.

98

Análisis Estadístico

Para analizar el grado de rancidez oxidativa se ajustó un modelo mediante el

PROC GLM (SAS, 2002) que incluyó como efecto fijo las cuatro diferentes

formulaciones de salmuera y como covariables se declararon la humedad inicial

y la cantidad observada de MA inicial al 0 d; y la comparación de medias se

realizó mediante la prueba Tukey.

99

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Oxidación de Lípidos

El contenido de humedad inicial en la cecina de bovino no influyó

(P>0.39) como covariable, ni tampoco la cantidad de MA inicial (P>0.40) sobre

el contenido de MA final, por lo que se retiraron estas covariables del modelo.

Ang (1988) mencionó que el contenido de agua inicial tiene una influencia

positiva sobre la oxidación de lípidos en la carne; sin embargo, los valores

obtenidos en el presente trabajo sugieren que el valor de humedad inicial de

cecina de bovino no afectó el grado de rancidez oxidativa en ningún

tratamiento. Esta información es consistente pues el rango comprendido entre

15 y 50% de agua en carnes de humedad intermedia, podría retardar o prevenir

la oxidación de lípidos (Chang et al., 1996; Tzou-Chi y Wai-Kit, 2001).

En cuanto a la oxidación de lípidos al 0 d de almacenamiento, se

reportaron valores de 0.49, 0.42 y 0.42 mg de MA/kilogramo de cecina para las

formulaciones 1, 2 y 3, respectivamente; por el contrario, la formulación 4

presentó el valor más bajo 0.29 mg de MA/kilogramo de cecina de bovino. Estos

resultados coinciden con Okonkwo et al. (1992) quienes indicaron que la

oxidación no representó un problema cuando se obtuvieron 0.44 mg de

MA/kilogramo en carne de humedad intermedia procedente de Nigeria, la

misma que contenía glicerol y cuatro horas de ahumado. Sindelar et al. (2010)

observaron un valor de 0.51 mg de MA/kilogramo de beef jerky. Los productos

de humedad intermedia mencionados tienen diferentes procedimientos de

elaboración, por lo que el comportamiento de la rancidez fue similar,

posiblemente debido a que se encuentran en el mismo rango de humedad.

100

A los 30 d de almacenamiento a 20 °C se observaron diferencias

significativas (P<0.03) entre los valores de MA final en las diversas

formulaciones de salmuera (Gráfica 11). El contenido de MA se incrementó en

todas las formulaciones, excepto en la número 4. En general los valores de MA

observados son altos lo que puede estar influenciado por la especie animal.

Zacatula (2009) mencionó que la carne de bovino presenta más tendencia a

oxidarse que la de cerdo, pollo o pavo, debido al contenido de pigmentos hemo

y particularmente a la mioglobina que se relaciona con los cambios oxidativos

en los tejidos animales (Faustman et al., 2010).

Por otra parte, los radicales libres que producen la oxidación de grasas pueden

ser disminuidos por antioxidantes naturales disponibles en hierbas, especias y

alimentos en general como son el cilantro (Wangensteen et al., 2004), perejil

(Zhang et al., 2006), apio (Chanwitheesuk et al., 2005), orégano (Kulisic et al.,

2004) y chile (Collera-Zúñiga et al., 2005). El aceite esencial de orégano ha sido

estudiado por sus propiedades para retardar la oxidación de lípidos y preservar

la calidad de la carne (Fasseas et al., 2008; Oral et al., 2009, Camo et al., 2011;

Ávila-Ramos et al., 2012). Su acción antioxidante y antibacteriana se atribuye a

la presencia de más de 30 elementos activos, dentro de los que se destacan los

compuestos fenólicos, como el carvacrol, timol, ɣ-terpineno (Sökmen et al.,

2004; Rasooli, 2007) y el ácido rosmarínico (Zheng y Wang, 2001).

Por lo tanto, se sugiere que los resultados obtenidos, de la cecina de

bovino tratada con la salmuera que contenía aceite de orégano retarde la

oxidación de lípidos y prolongue la vida de anaquel. En otros estudios se ha

101

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

Fórmula 1 (Testigo) Fórmula 2 Fórmula 3 Fórmula 4

Med

ida

del m

alon

alde

hido

, mg/

kg

Salmueras

Gráfica 15. Medias de mínimos cuadrados (± error estándar) para el contenido de malonaldehído mediante la aplicación de diferentes formulaciones de salmuera en la elaboración de cecina de bovino. ab Literales diferentes significa diferencia estadística (P>0.03). Fórmula 1: salmuera base que contiene agua, sal, nitrito de sodio, azúcar y sazonador. Fórmula 2: salmuera base más chile Mirasol triturado. Fórmula 3: salmuera base más hierbas finas. Fórmula 4: salmuera base más aceite esencial de orégano.

a

a a

b

102

reportado que los efectos del aceite esencial de orégano ha sido investigado en

salchichón seco y curado (Martín-Sánchez et al., 2011) y en salchichas bologna

(Viuda-Martos et al., 2010) y se ha demostrado que no afecta las características

sensoriales del producto y puede ser empleado como anti fúngico y antioxidante

alternativo y natural.

Este estudio puede relacionarse con el de Torres et al. (1994) quienes

encontraron a los 40 d de proceso un valor de 2.58 mg de MA/kilogramo de

charqui salado, secado al sol y almacenado a temperatura ambiente. Este

aporte es superior a todos los tratamientos descritos en esta investigación, lo

que se atribuye al método de secado que es más lento que el industrial porque

que está sujeto a los cambios climáticos y la carne está expuesta por más

tiempo al oxígeno presente en el aire, lo que ocasiona una mayor oxidación de

la grasa.

Debido a que el enranciamiento de la carne puede originar alteraciones

en el sabor y en el olor, resulta oportuno saber si los valores encontrados de

MA fueron detectables en la cecina de bovino. Tarladgis et al. (1960) sugirieron

un umbral para olor oxidado de 0.5 a 1 mg MA/kilogramo de muestra y para

sabor oxidado consideraron 1 a 2 mg de MA/kilogramo de muestra. Se deduce

que la formulación 4 a los 30 d de almacenamiento no tiene sabor ni olor rancio.

Por el contario, los tratamientos con hierbas finas y chile presentan un ligero

incremento en comparación con el tratamiento testigo y superan los umbrales

establecidos, en virtud de lo expuesto, los tres tratamientos restantes poseen

olor y sabor rancio. Esto significa que las pequeñas cantidades añadidas de

hierbas finas y chile a los filetes de carne de bovino no fueron suficientes para

103

retardar la oxidación de lípidos; además, el empaquetado en bolsa de celofán

permite que el producto respire y esté en contacto con el oxígeno ocasionando

fácilmente la catalización de este proceso.

Fernández et al. (1997) mencionaron que estos rangos de umbrales no

deben ser contemplados como referencias generales, dado que la cantidad de

MA se ve afectada por la metodología de TBA empleada para el análisis de

oxidación de lípidos. La limitación encontrada en esta técnica es que el TBA, no

solo podría medir aldehídos derivados del proceso de oxidación de grasas, sino

que además, podría detectar otras sustancias reactivas al TBA como son

alcoholes, ácidos inorgánicos y otros aldehídos, lo que podría interferir y

sobreestimar los resultados obtenidos (Botsogluo et al., 1994; Fernández et al.,

1997; Sun et al., 2001; Botsogluo et al., 2003b; Ulu, 2004).

Igual para el caso de cecina de cerdo, el valor de humedad inicial no

influyó (P>0.49) como covariable sobre el contenido de MA final por lo que se

retiró esta covariable del modelo; este comportamiento se justifica dado que los

productos de humedad intermedia, poseen una cantidad de agua reducida lo

que ayuda a retardar o prevenir el mecanismo de oxidación de lípidos en carne

(Chang et al., 1996). Por el contrario, la covariable MA inicial si tuvo efecto

(P<0.001) sobre el contenido de MA final.

En este estudio los valores iniciales de TBA al 0 d fueron 0.40, 0.24, 0.25

y 0.24 mg de MA/kilogramo de cecina de cerdo, para las formulaciones 1, 2, 3 y

4, respectivamente. Para este período el mayor valor fue alcanzado por el

tratamiento testigo, aún así, todos los valores descritos son realmente bajos,

104

indicando que el producto terminado no presenta rancidez de acuerdo con el

rango de olor y sabor oxidado propuesto por Tarladgis et al. (1960).

Sin duda, estas evidencias se asemejan a las reportadas por Han et al.

(2007) quienes evaluaron el efecto de las condiciones de secado sobre las

cualidades de la cecina de cerdo y encontraron una oxidación de grasa entre

0.23 y 0.33 mg de MA/kilogramo de muestra; este comportamiento puede

atribuirse a que varias etapas del proceso de elaboración coinciden con este

estudio, como son la técnica y grosor del rebanado, las condiciones y tiempo de

secado, así como el mismo material cárnico (pierna de cerdo); lo que significa

que la cecina de cerdo recién procesada presenta en general niveles bajos de

MA.

En relación a los 30 d de almacenamiento, se observó que hay efecto de

tratamientos (P<0.04) sobre la cecina de cerdo. Transcurrido dicho tiempo se

observó que el contenido de MA se incrementó ligeramente en todos los

tratamientos a excepción del que corresponde a la formulación 4, cuyo valor de

MA disminuyó con referencia al 0 d. La Gráfica 12 indica que todos los

tratamientos presentan valores más bajos de MA que el testigo y una posible

explicación es el efecto de la combinación entre el aceite de orégano y la

técnica de empaque al vacío.

La presencia de oxígeno en paquetes de alimentos pueden promover el

crecimiento microbiano, así como el desarrollo de malos sabores y olores,

cambios de color y una disminución de las propiedades nutritivas, causando

una considerable reducción de la vida útil del producto (Kerry et al., 2006). Para

mitigar este problema, varias investigaciones se han realizado en carne y

105

productos cárnicos para proporcionar estrategias tecnológicas que mejoren la

calidad del producto. Por ejemplo, Filgueras et al. (2010) confirmaron que el

empacado al vacío es un método adecuado para la conservación de la carne y

podría controlar de forma eficaz la oxidación de lípidos. Otros autores sugirieron

que el jamón ibérico seco almacenado en refrigeración, da mejores resultados

cuando se empaca al vacío que empleando atmósfera modificada (Parra et al.,

2010). Así mismo, en carne seca y curada, Rubio et al. (2006) concluyeron que

el empaque al vacío puede prolongar el tiempo de almacenamiento y conferir

una mejor estabilidad microbiológica y sensorial al producto.

Otra alternativa de conservación de la carne es la utilización de extractos de

plantas y aceites ya que estas sustancias actúan como antioxidantes y

antimicrobianos naturales (Burt, 2004; Fasseas et al., 2008; Viuda-Martos et al.,

2010). Tanabe et al. (2002) mencionaron que la adición de hierbas y especias

proporcionó una marcada reducción de sustancias reactivas al TBA en la carne

de cerdo. De acuerdo con Fasseas et al. (2008), la actividad oxidante del aceite

esencial de orégano es la más potente y retarda la oxidación de lípidos en la

carne. Asimismo, Aguirrezábal et al. (2000) indicaron que la adición de especias

en embutidos secos logra estabilizar la rancidez oxidativa.

Por lo tanto, con la finalidad de prevenir el deterioro microbiano y

oxidativo de la carne e incrementar la vida de anaquel, se ha propuesto el uso

de antioxidantes naturales en combinación con diferentes técnicas de empaque.

Los resultados han sido reportados positivamente en carne (Istrati et al., 2010),

hamburguesas de pescado (Uçak et al., 2011), pulpo (Atrea et al., 2009), filetes

106

Gráfica 16. Medias de mínimos cuadrados (± error estándar) para el contenido de malonaldehído

mediante la aplicación de diferentes salmueras en la elaboración de cecina de cerdo. a b Literales diferentes significa diferencia estadística (P>0.03). Fórmula 1: salmuera base que contiene agua, sal, nitrito de sodio, azúcar y sazonador. Fórmula 2: salmuera base más chile Mirasol triturado. Fórmula 3: salmuera base más hierbas finas. Fórmula 4: salmuera base más aceite esencial de orégano.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

Fórmula 1 (Testigo) Fórmula 2 Fórmula 3 Fórmula 4

Med

ida

del m

alon

alde

hído

(mg/

kg)

Salmueras

a

ab

b b

107

de trucha (Frangos et al., 2010) y hamburguesas de carne (Lund et al., 2007).

Estos autores revelaron que la fusión de extractos de plantas y el método de

envasado logran reducir los índices de oxidación lipídica.

Esto se relaciona con los resultados obtenidos en la presente

investigación, dado que las cecinas de cerdo tratadas con diversas especias o

con aceite esencial de orégano, empaquetadas al vacío y almacenadas durante

30 d, conservaron la calidad del producto protegiéndolo contra la oxidación de

lípidos. Sin embargo, la formulación 4 (aceite esencial de orégano) es la que dio

valores más bajos de MA.

108

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

De acuerdo con las condiciones en las que se desarrollo esta

investigación, se concluye que:

La cecina empaquetada en bolsa de celofán (condiciones atmosféricas)

muestra índices de rancidez importantes a los 30 d de almacenamiento.

La adición de especias y aceites esenciales mejoraron las características

organolépticas del producto y estabilizaron la oxidación de lípidos contribuyendo

a una mayor vida de anaquel.

El aceite esencial de orégano resultó ser el mejor antioxidante que al

adicionarlo en la salmuera para la elaboración de cecina de bovino y de cerdo

permitió que el producto mostrara el menor grado de rancidez.

La combinación entre aceite esencial de orégano y el empaquetado al

vacío incrementa la vida útil del producto por más de 30 d de almacén.

Se recomienda considerar más combinaciones entre tipos de empaque y

la adición de antioxidantes naturales; así como períodos más amplios de

almacenamiento en cecina de bovino y de cerdo para determinar la rancidez

oxidativa.

109

LITERATURA CITADA

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114

APÉNDICE

115

Figura 1. Termograma de caloría diferencial de barrido (CDB) en carne fresca

de bovino

Aunque la técnica de CDB en carne fresca no es muy clara, los

termogramas en carne de bovino mostraron cuatro picos endotérmicos que

representan la fusión de grasa y la desnaturalización de proteínas. Varias

investigaciones reportan los rangos de temperatura que podrían afectar la

desnaturalización de proteínas1, tales como, la miosina (54-59 °C), colágeno

(65-71 °C), actina (71-83 °C) así como la fusión de la grasa2 (10-50° C). Los

valores de temperatura observados tanto para grasa como para proteína están

dentro de las referencias encontradas. No obstante, esta metodología requiere

más estudio.

1Barbut, S. y C. J. Findlay. 1991. Influence of sodium, potassium and magnesium chloride on thermal properties of beef muscle. J. Food Sci. 56(1):180-182.

2 Fernández-Martín, F., I. López-López, S. Cofrades y F. T. Colmenero. 2009. Influence of adding

Sea Spaghetti seaweed and replacing the animal fat with olive oil or a konjac gel on pork meat batter gelation. Potential protein/alginate association. J. Meat Sci. 83(2):209-217.

40.24°C

57.57°C

69.69°C

80.11°C

GRASA

MIOSINA

COLÁGENO

ACTINA

-1.30

-1.25

-1.20

-1.15

Heat

Flo

w (W

/g)

30 40 50 60 70 80 90Temperature (°C)

Exo Up Universal V4.7A TA Instruments

116

Figura 2. Termograma de caloría diferencial de barrido (CDB) en carne fresca

de cerdo

El análisis térmico de la carne de cerdo, presentó cuatro transiciones

endotérmicas que conciernen la fundición de la grasa y los cambios en las

proteínas. Un estudio1 previo de CDB en muestra similar define la

desnaturalización de la miosina a 54° C, proteínas sarcoplasmáticas y colágeno

a 65 °C y finalmente la actina a 77° C. Estas temperaturas se pueden contrastar

con los picos máximos obtenidos. De la misma forma, la fusión de la grasa está

dentro del intervalo de temperatura reportado2 (10 y 50° C) para sistemas

cárnicos.

1 Bertram, H. C., Z. Wu, F. van den Berg y H. Andersen. 2006. NMR relaxometry and differential scanning calorimetry during meat cooking. J. Meat Sci. 74(4):684-689.

2 Fernández-Martín, F., I. López-López, S. Cofrades y F. T. Colmenero. 2009. Influence of adding

Sea Spaghetti seaweed and replacing the animal fat with olive oil or a konjac gel on pork meat batter gelation. Potential protein/alginate association. J. Meat Sci. 83(2):209-217.

26.86°C

54.20°C

64.96°C

74.07°C

ACTINA

MIOSINA

GRASA

COLAGENO

-0.64

-0.62

-0.60

-0.58

-0.56

Heat

Flo

w (W

/g)

20 30 40 50 60 70 80Temperature (°C)

Exo Up Universal V4.7A TA Instruments

desarrollo industrial de la cecina de...

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