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APLICACIÓN DE RECUBRIMIENTO COMESTIBLE ADICIONADO CON EXTRACTOS ETANÓLICOS DE PROPÓLEO Y ACEITES ESENCIALES A UN PRODUCTO CARNICO TIPO “LUNCHEON FISH” Andrea Paola Rodríguez Triviño Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Agrarias Bogotá, Colombia Año 2015 APLICACIÓN DE RECUBRIMIENTO COMESTIBLE ADICIONADO CON EXTRACTOS ETANÓLICOS DE PROPÓLEO Y ACEITES ESENCIALES A UN PRODUCTO CARNICO TIPO “LUNCHEON FISH” Andrea Paola Rodríguez Triviño Tesis de investigación presentada como requisito parcial para optar al título de: Magister en Ciencia y Tecnología de Alimentos Director (a): Z, M.Sc, Dr. Jairo Humberto López Vargas Línea de Investigación: Diseño y desarrollo de productos alimenticios Grupo de Investigación: Ciencia y Tecnología en Productos Cárnicos y Acuícolas Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Agrarias Bogotá, Colombia Año 2015 A Dios por darme oportunidades de seguir creciendo como persona. A mi madre que ha sido mi luz y mi guía. A mi hermano por estar presente en los momentos importantes. A mi familia por su apoyo. A mis amigos los cuales han brindado un apoyo incondicional y no dejarme desfallecer. Agradecimientos Al proyecto de investigación “Uso de biomoleculas en películas comestibles y desarrollo de nuevos productos para la generación de valor y competitividad para la cadena acuícola” de la Universidad Nacional de Colombia financiado por COLCIENCIAS, en el cual se enmarco este trabajo de tesis. A mi director Jairo Humberto López Vargas por su constante apoyo, paciencia y entrega, además de su guía en mi formación como estudiante de postgrado. Al Profesor Héctor Suarez Mahecha, líder de proyecto que permitió mi participación en el proyecto de investigación y desarrollo del tema de tesis. A mi familia que estuvo presente apoyándome en cada paso dado para llegar cumplir mis metas y poder salir adelante. A mis compañeros de laboratorio y cada una de las personas que me brindaron su apoyo técnico, moral y emocional para lograr llevar acabo la culminación de este trabajo de grado. A el laboratorio y planta de carnes del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos ICTA y de la Universidad nacional de Colombia por permitir realizar el procesamiento de las muestras. Resumen y Abstract VII Resumen El objetivo de este estudio fue determinar la funcionalidad tecnológica y el potencial conservante de recubrimientos comestibles a base de propóleo y aceites esenciales de la carne proveniente de especies dulceacuícolas: Cachama (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus), Tilapia (Oreochromis niloticus) y Bocachico (Prochilodus magdalenae), se planteó la obtención de un producto cárnico tipo “Luncheon fish” a partir de carne de las especies. Para lo anterior se procedió con la determinación de rendimientos corporales de las especies mencionadas, luego se realizó la caracterización funcional tecnológica de carne de Cachama, Yamú y Bocachico. Sobre el producto elaborado con base en Cachama y Yamú se realizó la caracterización en términos de color y textura. Adicionalmente se evaluaron las propiedades antioxidantes y antimicobianas del extracto etanólicos de propóleo y de los aceites esenciales de tomillo, laurel y romero. La especie seleccionada fue la Cachama debido a sus rendimientos en canal y filete con porcentajes de rendimiento en carcasa (RC= 60.50) y rendimiento en filete (39,84), esta carne adicionalmente se destacó por su fuerza de gel con valores de 26.94 ± 9.21 g.cm. En términos de color y textura el Luncheon fish con base en pasta de Cachama presento valores similares a los productos comerciales. El laurel, aceite esencial seleccionado para la inclusión en el recubrimiento presento poder antioxidante con una limitada actividad antibacterial. Palabras claves: Especies ícticas, propiedades, Luncheon fish, procesamiento, recubrimientos, aceites esenciales VIII Aplicación de recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” Abstract The aim of this study was to determine the technological functionality and preservative potential of edible coatings based on propolis and essential oils of meat from freshwater species: Cachama (Piaractus brachypomus) Yamú (Brycon amazonicus), Tilapia (Oreochromis niloticus) and Bocachico (Prochilodus magdalenae), obtaining a meat product type "Luncheon fish" meat from species. To the above we proceeded with the determination of body yields of the species mentioned, then the technological functional characterization of meat Cachama, Yamu and Bocachico was performed. Product developed based on Cachama and characterization was performed Yamu in terms of color and texture. Additionally antimicrobial antioxidant properties and ethanolic extract of propolis and essential oils of thyme, rosemary and evaluated laurel. The species was selected because Cachama yields carcass and fillet yield percentages (CR= 60.50) and fillet yield (39.84), this meat is further emphasized by its gel strength with values of 26.94 ± 9.21 g.cm. In terms of color and texture of the fish-based Luncheon paste Cachama I present similar values to commercial products. The laurel essential oil selected for inclusion in the present coating antioxidant power with a limited antibacterial activity. Keywords: fish species, properties, Luncheon fish, coatings, essential oils, processing Contenido IX Contenido PAG. RESUMEN ..................................................................................................................... VII ABSTRACT .................................................................................................................. VIII LISTA DE FIGURAS ..................................................................................................... XIII LISTA DE TABLAS ...................................................................................................... XIV INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 1 1. EVALUACIÓN DE RENDIMIENTOS CORPORAL DE CUATRO ESPECIES DE PECES CULTIVADOS EN COLOMBIA: CACHAMA (PIARACTUS BRACHYPOMUS), YAMÚ (BRYCON AMAZONICUS), TILAPIA (OREOCHROMIS NILOTICUS) Y BOCACHICO (PROCHILODUS MAGDALENAE) ........................................................... 3 1.1 RESUMEN ............................................................................................................ 3 1.2 ABSTRACT ........................................................................................................... 4 1.3 INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 4 1.3.1 Cachama blanca (Piaractus brachypomus) ..................................................... 5 1.3.2 Yamú (Brycon amazonicus) ............................................................................ 6 1.3.3 Tilapia (Oreochromis niloticus) ........................................................................ 6 1.3.4 Bocachico (Prochilodus magdalenae) ............................................................. 7 1.4 MATERIALES Y MÉTODOS ......................................................................................8 1.4.1 Recepción y pesaje ........................................................................................ 9 1.4.2 Eviscerado y obtención del filete. .................................................................... 9 1.4.3 Corte de aletas y descabezado ..................................................................... 10 1.4.4 Obtención de Carcasa .................................................................................. 10 1.5 DISEÑO ESTADÍSTICO ......................................................................................... 11 1.6 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................. 11 1.7 CONCLUSIONES ................................................................................................. 14 1.8 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 14 2. EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES FUNCIONALES EN CACHAMA BLANCA (PIARACTUS BRACHYPOMUS), YAMÚ (BRYCON AMAZONICUS) Y BOCACHICO (PROCHILODUS MAGDALENAE) PROVENIENTES DE LOS LLANOS ORIENTALES DE COLOMBIA. ............................................................................................................. 18 2.1 RESUMEN .......................................................................................................... 18 X Aplicación de recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleos y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “luncheon fish” 2.2 ABSTRACT.......................................................................................................... 19 2.3 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 19 2.4 MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................... 23 2.4.1 Obtención de la materia prima ....................................................................... 23 2.4.2 Determinación de la capacidad de retención de agua (CRA)......................... 23 2.4.3 Determinación de fuerza de gel ..................................................................... 24 2.4.4 Medida de pH ................................................................................................ 25 2.4.5 Análisis estadístico ........................................................................................ 25 2.5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN .................................................................................. 26 2.6 CONCLUSIONES .................................................................................................. 29 2.7 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 30 3. CARACTERIZACIÓN COLORIMÉTRICA Y TEXTURAL DE UN PRODUCTO CÁRNICO TIPO “LUNCHEON FISH” ELABORADO A PARTIR DE ESPECIES NATIVAS COLOMBIANAS, YAMÚ (BRYCON AMAZONICUS) Y CACHAMA (PIARACTUS BRACHYPOMUS).................................................................................... 35 3.1 RESUMEN .......................................................................................................... 35 3.2 ABSTRACT.......................................................................................................... 36 3.3 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 36 3.4 MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................... 39 3.4.1 Ensayos preliminares .................................................................................... 39 3.4.2 Formulación de los productos cárnicos tipo “Luncheon fish”.......................... 39 3.4.3 Elaboración del producto cárnico tipo “Luncheon fish”................................... 40 3.4.4 Medida de color ............................................................................................. 41 3.4.5 Medida de textura .......................................................................................... 42 3.5 DISEÑO ESTADÍSTICO .......................................................................................... 43 3.6 RESULTADOS Y DISCUSIÓN .................................................................................. 43 3.6.1 Color ............................................................................................................. 43 3.6.2 Textura .......................................................................................................... 46 3.7 CONCLUSIONES .................................................................................................. 47 3.8 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 48 4. EVALUACIÓN ANTIMICROBIANA Y ANTIOXIDANTE IN VITRO DE ACEITES ESENCIALES Y EXTRACTOS ETANÓLICOS DE PROPÓLEOS INCORPORADOS EN RECUBRIMIENTOS COMESTIBLES ............................................................................. 53 4.1 RESUMEN .......................................................................................................... 53 4.2 ABSTRACT.......................................................................................................... 54 4.3 INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 55 4.4 MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................... 57 4.4.1 Elaboración de extracto etanólico de propóleo .............................................. 58 4.4.2 Determinación antioxidante y antimicrobiana en aceites esenciales y extracto etanólico de propóleo ............................................................................................... 58 4.4.3 Técnica de difusión en disco de papel filtro para pruebas antimicrobianas en aceites esenciales y extractos etanólicos de propóleos ........................................... 59 Introducción XI 4.4.4 Elaboración de los recubrimientos ................................................................ 59 4.4.5 Evaluación de la actividad Antibacteriana del recubrimiento ......................... 60 4.5 ANÁLISIS ESTADÍSTICO ....................................................................................... 61 4.6 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................. 61 4.6.1 Capacidad antioxidante y fenoles totales ...................................................... 61 4.6.2 Actividad antimicrobiana por técnica de difusión en disco de papel filtro de los diferentes aceites esenciales y el extracto etanólico de propóleos .......................... 62 4.6.3 Eficacia antimicrobiana de los recubrimientos .............................................. 64 4.7 CONCLUSIONES ................................................................................................. 68 4.8 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 68 5. DETERMINACIÓN DE VIDA ÚTIL DE UN PRODUCTO CÁRNICO TIPO “LUNCHEON FISH” CON UN RECUBRIMIENTO COMESTIBLE INCORPORADO CON ACEITE ESENCIAL DE LAUREL (LAURUS NOBILIS) Y EXTRACTOS ETANÓLICOS DE PROPÓLEOS. .......................................................................................................... 75 5.1 RESUMEN .......................................................................................................... 75 5.2 ABSTRACT ......................................................................................................... 76 5.3 INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 77 5.4 MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................... 78 5.4.1 Obtención de lamateria prima ...................................................................... 78 5.4.2 Formulación del producto cárnico tipo “luncheon fish” .................................. 79 5.4.3 Elaboración del recubrimiento ....................................................................... 80 5.4.4 Aplicación del recubrimiento ......................................................................... 81 5.4.5 Análisis proximal ........................................................................................... 81 5.4.6 pH ................................................................................................................. 81 5.4.7 Determinación del contenido de nitrógeno volátil total (BVNT) ...................... 82 5.4.8 Determinación del contenido de malonaldehido por el método de reacción al acido 2-tiobarbitúrico (TBA) ..................................................................................... 82 5.4.9 Determinación de color ................................................................................. 83 5.4.10 Análisis de Textura .................................................................................... 83 5.4.11 Determinación microbiológica del producto cárnico tipo “Luncheon fish” ... 84 5.4.12 Evaluación sensorial ................................................................................. 85 5.4.13 Diseño estadístico ..................................................................................... 85 5.5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................. 86 5.5.1 Análisis microbiológico de pasta de pescado ................................................ 86 5.5.2 Análisis proximal ........................................................................................... 87 5.5.3 Análisis fisicoquímicos .................................................................................. 89 5.5.4 Análisis de Color ........................................................................................... 91 5.5.5 Análisis de textura ........................................................................................ 93 5.5.6 Análisis microbiológico .................................................................................. 94 5.5.7 Análisis sensorial .......................................................................................... 96 5.6 CONCLUSIONES ................................................................................................. 98 5.7 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 99 6. CONCLUSIONES ..................................................................................................106 XII Aplicación de recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleos y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “luncheon fish” ANEXOS ............................................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. 7. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 109 Contenido XIII Lista de figuras Figura 1-1: Esquema de adecuación y obtención de carcasas y filetes de pescado ........ 9 Figura 1-2: Filete obtenido de la especie cachama ........................................................ 10 Figura 1-3: Diferentes cortes en pescado ...................................................................... 11 Figura 1-4: Rendimiento de carcasa (%RC) y Rendimiento de filete sin hueso (%FSH) 13 Figura 2-1: Determinación de la capacidad de retención de agua. (a) Muestra de Cachama, (b) Muestra de Bocachico, (c) Muestra de Yamú ........................................... 24 Figura 2-2: Proceso preparación de muestras para análisis de FG. (a) Muestra de carne pesada, (b) solución salina al 0,5 M, (c) muestra ya homogenizada ............................... 25 Figura 2-3: Porcentaje de CRA para cada variedad de pescados.................................. 26 Figura 2-4: Fuerza de gel para cada variedad ............................................................... 28 Figura 3-1: Proceso elaboración de producto cárnico “Luncheon fish” .......................... 41 Figura 3-2: Prueba de TPA a producto cárnico “Luncheon fish” ................................... 43 Figura 3-3: Representación de las coordenadas color ................................................... 45 Figura 4-1: Efecto de la inhibición de E. coli y S. aureus a una concentración equivalente a 0.5 en escala de Mcfarland por la exposición a recubrimientos comestibles con inclusión de AEL y EEP.. ................................................................................................ 65 Figura 4-2: Efecto de la inhibición de E. coli y S. aureus a una concentración equivalente a 2 en escala de Mcfarland por la exposición a recubrimientos comestibles con inclusión de AEL y EEP................................................................................................................. 66 Figura 4-3: Efecto de la inhibición de E. coli y S. aureus a una concentración equivalente a 2 en escala de Mcfarland por la exposición a recubrimientos comestibles con inclusión de AEL y EEP................................................................................................................. 67 file:///C:/Users/Andrea/Desktop/tesis/tesis%20andrea%20profesor%20version%203.docx%23_Toc425812334 file:///C:/Users/Andrea/Desktop/tesis/tesis%20andrea%20profesor%20version%203.docx%23_Toc425812335 XIV Aplicación de recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleos y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “luncheon fish” Lista de tablas Tabla 1-1: Peso promedio para cada ejemplar. ................................................................ 8 Tabla 1-2: Peso residuos de los proceso de obtención de carcasas y filete .................... 12 Tabla 2-1: Valores promedios de pH para cada una de las especies ............................. 27 Tabla 3-1: Formulación para los productos cárnicos elaborados con Yamú y Cachama 40 Tabla 3-2: Coordenadas de color obtenidas de muestras de producto Luncheon fish elaborado de carne de Cachama (LFC) y Yamú (LFY) ................................................... 45 Tabla 3-3: Prueba análisis de perfil de textura TPA ........................................................ 47 Tabla 4-1: Formulación de los recubrimientos evaluados ............................................... 60 Tabla 4-2: Capacidad antioxidante determinada por los métodos FRAP, ABTS y contenido de fenoles totales para AET, AEL, AER y EEP ............................................... 62 Tabla 4-3: Estándar de desempeño para pruebas de susceptibilidad microbiológica del National Committee for Clinical Laboratory Standards (CLSI, 2010) ............................... 68 Introducción La pesca y la acuicultura en Colombia son unos de los sectores de producción de interés ya que presentan viabilidad y potencialidad de crecimiento económico. El desarrollo que ha tenido la acuicultura en Colombia se debe a la oferta de zonas donde los recursos y los ecosistemas han permitido el cultivo de especies hidrobiologícas, como camarón tilapia, trucha, carpa, cachama y especies nativas en menor cantidad como el bocachico, el yamú y la dorada; donde los cultivos cuentan con etapas como: Producción de alevinos, actividades de levante y engorde, procesamiento y transformación de la producción acuícola terminando en la comercialización (INVEMAR 2008; Sanabria 2012). Dadas estas oportunidades de progreso en el sector acuícola se deben centrar algunas prioridades, como son el aporte al incremento del consumo percápita nacional, la generación de empleo y el crecimiento económico. En Colombia, la acuiculturaha mostrado un crecimiento considerable, del 20.44% en el periodo de 1985 a 2010 siendo muy positivo ya que el promedio anual pasó de 572 toneladas en 1985 a cerca de 73.000 en 2010. La producción acuícola aportó el 55.09% para un total de 128.742 toneladas para el año 2010 (Sanabria, 2012). Aunque muestra una menor aceleración que otros países de Latinoamérica, Colombia supera la tasa media del crecimiento del resto del sector agropecuario y del conjunto total de la economía nacional. Debido a todo lo anterior y al aumento en la demanda de productos acuícolas con unos estándares de alta calidad, se han desarrollado métodos y tecnologías para la preservación que prolonguen la vida útil del pescado fresco y las características sensoriales. Desde el punto de vista industrial y de comercialización, la vida útil del pescado es muy importante. La utilización de agentes biopreservantes, se exhibe como una alternativa para disminuir el uso de aditivos y compuestos preservantes de origen químico. Gran parte de la respuesta favorable a la compra de pescado se puede lograr mediante la selección de un embalaje adecuado. Cuando se consumen alimentos ícticos, la calidad se percibe a través de la consciente o inconsciente integración de sus características sensoriales y de apariencia, olor, flavour, y textura. Las películas y los 2 Introducción recubrimientos comestibles, al ser hidrófilos, son una buena barrera frente al oxígeno y el dióxido de carbono, además de poseer propiedades mecánicas adecuadas con una baja humedad relativa. Adicionalmente, muchos estudios han demostrado que los recubrimientos comestibles hechos de proteínas, polisacáridos y materiales que contienen aceite, ayudan a extender la vida útil y preservar la calidad del pescado. Si la vida útil puede prolongarse por uno o dos días, permite una mejor comercialización y aumenta el perfil del producto. Los productos naturales han sido utilizados últimamente como una alternativa para diferentes propuestas, un ejemplo de esto es la aplicación de los extractos naturales de propóleos los cuales provienen de colmenas donde las abejas recolectan resina de plantas, que muestra una composición química muy compleja (Bankova et al., 2000), adicionalmente cuenta con propiedades biológicas, tales como ser antibacteriano (Sforcin et al., 2000), antitumoral (Banskota et al., 2002; Bazo et al., 2002), entre otros además de ser considerado como un excelente método para lograr inocuidad, seguridad y efectividad en el control de bacterias. Otras alternativas tenidas en cuenta para la biopreservación son los aceites esenciales, estas son sustancias liberadas por las plantas para protegerse de microorganismos, insectos y herbívoros, son muy utilizados en la industria farmacéutica y en alimentos. Sin embargo, aunque la información disponible para la elaboración de películas comestibles es amplia, no es universal para todos los productos alimenticios, lo que implica un reto para el desarrollo de recubrimientos específicos para cada alimento. Surge la necesidad de proporcionar una eficiente y diversificada alimentación de tipo proteico, lo que conlleva a plantear la necesidad de hacer investigaciones para dar un mejor aprovechamiento de los recursos ícticos Colombianos, todo esto ligado al desarrollo tenido por la acuicultura en los últimos años. Para la elaboración de un nuevo producto es necesario tener en cuenta las preferencias del consumidor, en este sentido algunas personas no gustan del sabor característico de pescado, a pesar de reconocer las bondades y necesidad de consumir pescado por los efectos benéficos a la salud. Esta propuesta pretende desarrollar productos diferenciados de la acuicultura a base de Cachama, Yamú, Bocachico, tilapia y así obtener productos cárnicos tipo “Luncheon fish”, con el uso de recubrimientos comestibles como sistema de biopreservación. 1. Evaluación de rendimientos corporal de cuatro especies de peces cultivados en Colombia: Cachama (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus), Tilapia (Oreochromis niloticus) y Bocachico (Prochilodus magdalenae) 1.1 Resumen Algunas especies ícticas producidas en Colombia tienen un alto potencial productivo, pero frecuentemente no se disponen de datos sobre los rendimientos en carcasa y sus diferentes cortes. En este estudio se compararon los rendimientos en carcasa (%RC) y filete sin hueso (%FSH) de cuatro especies producidas en el departamento de Meta: Bocachico, Cachama, Tilapia y Yamú. Se utilizaron un total de 267 peces para las cuatro especies, cada pescado fue diseccionado manualmente y se obtuvieron porcentajes de rendimiento con respecto al peso del pescado entero. Los datos fueron analizados mediante la comparación de medias para cada especie. La especie con mayores rendimientos fue Yamú (Brycon amazonicus) registrando valores de 73±3.83% y 55.3%±1.7% para %RC y %FSH respectivamente mientras la especie con menores valores fue Tilapia (Oreochromis niloticus) mostrando valores para %RC y FSH% de 57.7±3.81% y 37.8±3.9% respectivamente. Este estudio permitió reconocer a la especie íctica, Yamú, como el recurso con mayor potencial de aprovechamiento para el consumo en fresco o a través del procesamiento teniendo en cuenta sus mayores valores en el rendimiento de las fracciones aprovechables para alimentación humana. Palabras clave: Carcasas, especies ícticas, rendimiento, procesamiento de pescados. 4 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” 1.2 Abstract Some fish species produced in Colombia have a high productive potential, but often does not have data on yields in housing and different cuts. In this study returns are compared in carcass (% CR) and boneless fillet (% FSH) four species produced in the department of Meta: Bocachico, Cachama, Tilapia and Yamu. A total of 267 fish were used for all four species, each fish were manually dissected and yield percentages were obtained with respect to the whole fish weight. Data were analyzed by comparing means for each species. The species with higher yields was Yamu (Bricon amazonicus) recording values of 73 ± 3.83% and 55.3% ± 1.7%%% CR and FSH respectively while the species with lower values was Tilapia (Oreochromis niloticus) showing values % RC and FSH 57.7% ± 3.81% and 37.8 ± 3.9% respectively. This study allowed recognize the fish species, Yamú, such as resource utilization with the greatest potential for fresh consumption through processing or considering their higher values in the performance of fractions usable for human consumption. Key words: Carcass, fish species, yield, processing of fish. 1.3 Introducción La acuicultura ha sido uno de los sectores productivos de alimentos de origen animal que está en crecimiento, donde existe una tendencia general a la implementación de cultivos intensivos, los cuales en su mayoría utilizan especies como la Tilapia, la Cachama y la Trucha. Estos cultivos a nivel de Sudamérica pueden llegar a contribuir con hasta el 70% del volumen total de producción acuícola (FAO, 2010). En Colombia la acuicultura ha mostrado un crecimiento considerable durante los últimos períodos, la producción pesquera se ha incrementado en un 0.76% de 77.941 toneladas en 2009 hasta 128.742 toneladas para 2010, de las cuales los cultivos intensivos aportaron el 55.09% de a producción total (FAO, 2011; IINCODER, 2011), mientras la producción para el año 2011 se redujo a 82.733 toneladas, de las cuales más de la mitad correspondió a las tilapias roja y plateada, casi un 20% a las cachamas blanca y negra, cerca de un 7% a trucha, 10% a camarón, un poco más del 0,13% a cobia (Rachycentrum canadum) y el resto a otras especies nativas y exóticas (Esquivel et al., 2014). Sin embargo, dichas fluctuacionesen la producción se han dado sin generar información de parámetros Evaluación de rendimiento corporal de cuatro especies de peces cultivados en Colombia: Cachama (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus),Tilapia (Oreochromis niloticus) y Bocachico (Prochilodus magdanelae) 5 importantes para procesos de transformación como lo son el rendimiento en carcasa y los cortes de filetes a nivel industrial. A nivel industrial el peso final de los peces es el principal interés del productor primario y de la industria trasformadora, por lo cual son importantes los procesos productivos (larvicultura, alevinaje y levante) y finalmente cosecha, proceso de transformación y presentación de producto al consumidor (Santos et al., 1995). La parte útil de los peces, también denominada cuerpo limpio, tronco limpio, o carcasa corresponde al cuerpo listo para consumo y/o industrialización, a partir del cual se puede obtener el filete (Gomeiro et al., 2003). El rendimiento en carcasa de los peces varía en función de algunos factores como: especie, tamaño al sacrificio, sexo, tipo de corte, destreza del fileteador, entre otros. Los rendimientos se calculan como un porcentaje con respecto al peso de todo el animal (Meire, 2011). Los filetes frescos son los cortes comestibles que tienen mayor demanda por parte de los consumidores y se definen como las masas musculares de pescado de tamaño y forma irregulares que se separan del cuerpo mediante cortes limpios paralelos a la columna vertebral (Avdalov, 1999). Los peces presentan desarrollo muscular en puntos específicos durante su crecimiento, exhibiendo diferentes habilidades en el desarrollo productivo (Macedo et al., 2008a). La evaluación del rendimiento de algunas especies explotadas en Colombia para producción acuícola y sus características morfológicas se convierte en punto de referencia para el análisis y direccionamiento de estrategias productivas en pro de la calidad, competitividad, sostenibilidad y rentabilidad del sector acuícola. 1.3.1 Cachama blanca (Piaractus brachypomus) En términos generales la cachama blanca (P. brachypomus) es un carácido neotropical originario de las cuencas de los ríos Amazonas y Orinoco (Mendoza et al., 2013). Se destaca en su atractivo aspecto corporal (color plateado con aletas rojizas), que se ajusta a los gustos y preferencias de los consumidores en las áreas urbanas. En Colombia, hay un favoritismo por parte de los consumidores y una buena aceptación a nivel nacional por la cachama blanca, lo cual ayuda al desarrollo y consolidación de su cultivo (González, 2001; Vásquez, 2004) y tiene una gran importancia económica para la agricultura a escala comercial en Colombia, Brasil, Perú, Venezuela y Centroamérica (Nascimento et 6 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” al., 2010). Esta especie se puede convertir en una fuente proteica adicional a las fuentes comunes encontradas en el mercado (INVEMAR, 2008). Otra de sus ventajas productivas son su manejo zootécnico, ya que es apta para cultivos extensivos y semi- intensivos, y es propicia para mono y policultivos (FAO, 2010); además de sus hábitos omnívoros y adaptación rápida a diversas dietas que favorece las tasas de conversión alimenticia (Salazar y Polo, 1993). La especie brachypomus, presenta menor dimensión de la cabeza, menor capacidad abdominal y es fácil de escamar, dado que esta especie cuenta con estas características anatómicas puede presentar mayores rendimientos en la porción comestible con respecto al peso total y variabilidad, se han logrado valores en rendimiento del 86% en un rango de 0,8-1,0 kg de peso (Useche y Hurtado, 1993). 1.3.2 Yamú (Brycon amazonicus) Uno de los géneros de peces dulceacuícolas neotropicales de talla mediana, con mayor número de especies es el Brycon (Mora, 2005). Estas especies están ampliamente distribuidas desde el sur de México hasta la parte media de Argentina y constituyen, junto con los géneros Chilobrycon y Henochilus, la subfamilia Bryconinae. Algunas de las especies del género que presentan potencial son la B. amazonicus, B. cephalus, B. hilarii, B. insignis y B. orbignyanus (FAO, 2010). El Yamú presenta dorso negro, en la parte lateral es azul oscuro metálico y ventralmente presenta color plateado; las aletas pectorales, pélvicas, anal y caudal son blanquecinas con bordes oscuros. Para Colombia se han reportado alrededor de 15 especies y tres de ellas con estudios en biología y piscicultura (Arias, 2006). Para los acuicultores la especie está siendo de interés para la piscicultura, debido a la alta tasa de crecimiento, fácil adaptación a raciones comerciales y tolerancia a altas densidades de producción. El Yamú alcanza de 0.7 kg a 1 kg/ año y 1.3 kg a 1.6 kg en el segundo año, mostrando aptitud para cultivos en cautiverio (Mendonça et al., 1993). Para cultivos de B. amazonicus con densidad de 0.45 peces/m² hasta 1.5 peces/m², la ganancia de peso final fue de 620 g hasta 942 g (Zaniboni et al., 2009). Sin embargo, hay pocos estudios relacionados con la composición corporal después de la cosecha en el estanque. 1.3.3 Tilapia (Oreochromis niloticus) Presenta cuerpo fusiforme con compresión lateral uniforme, el nombre común es tilapia para especies de peces cíclidos, que originalmente se extendió desde centro - sur de Evaluación de rendimiento corporal de cuatro especies de peces cultivados en Colombia: Cachama (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus),Tilapia (Oreochromis niloticus) y Bocachico (Prochilodus magdanelae) 7 África hasta el norte de Siria (Boscolo et al., 2001). Los Cíclidos son bien conocidos como peces de acuario por su gran capacidad de adaptación a los nuevos ambientes. También muestran un comportamiento reproductivo especializado, muy relacionado con su compleja biología evolutiva (Toledo y García, 2000). Se cultiva en todo el mundo, pero la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus), tilapia mossambica (O. mossambicus), la tilapia azul (O. aureus), O. maccrochir, O. hornoru, O. galilaeus, Tilapia zillii y T. rendalli son las especies que se han establecido comercialmente (El-Sayed, 1999). La especie Oreochromis spp., posee buenas características para el cultivo y el consumo. El cultivo de la O. niloticus se encuentra en producción de tipo extensivo y semi-intensivo, tanto para monocultivo como para policultivo, obteniéndose mediante su cultivo producciones alrededor de 8,5 ton/ha al año (Boscolo et al., 2001). Resiste a muchas enfermedades, tolera bajas concentraciones de oxígeno y consume una gran variedad de alimentos (Moreno et al., 2000). Esta especie llega a valores inferiores al 42% de rendimiento de filete (Diodatti et al., 2008). 1.3.4 Bocachico (Prochilodus magdalenae) Poseen un cuerpo alargado y comprimido, cabeza pequeña, ancha, de perfil ligeramente convexo. Su boca es alargada y protráctil, los dientes del maxilar superior son tricúspides y posee dientes más pequeños en el maxilar inferior., presentan escamas grandes y ásperas, con una espina eréctil delante de la aleta dorsal. El dorso es grisáceo, los lados plateados y el vientre rosado; la cola es oscura en la mitad y rojiza en los extremos, los extremos de las aletas pectorales, pélvicas y anales también son rojizas; el género comprende 33 especies aproximadamente, estas alcanzan un tamaño de 50 cm y un peso máximo de 3kg. El hábitat natural del bocachico está en ciénagas, lagos y migran en la época de reproducción por canales, ríos, en donde realiza sus desoves. Este pez es de fácil manejo, adaptándose a las condiciones de cultivos mixtos con otras especies como cachama o mojarra roja o policultivo de las tres especies (Millán, 2003; Sanabria, 2012). 8 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado conextractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” El conocimiento de la composición corporal permite caracterizar y evaluar el potencial que tendrían las especies acuícolas colombianas para la industrialización, los rendimientos podrían establecer la relación de el filete con la carcasa. El objetivo del presente trabajo fue evaluar los porcentajes de rendimientos en carcasa y en filete de cuatro especies: P. brachypomus, B. amazonicus O. niloticus y P. magdalenae debido a que hay pocos estudios que aporten estos datos para especies cultivadas en Colombia. 1.4 Materiales y métodos Se utilizaron aproximadamente 50 kilogramos de las especies: bocachico (P. magdalenae), cachama (P. brachypomus), tilapia (O. niloticus) y Yamú (B. amazonicus) obtenidos de la Asociación de Acuicultores de los Llanos Orientales ACUIORIENTE. Los peces de cada especie fueron producidos bajo las mismas condiciones de nutrición y manejo (tratamiento de agua, sanidad, alimentación y cosecha). Los ejemplares fueron retirados de sus respectivos estanques y los peces fueron aturdidos mediante shock térmico utilizando agua con hielo, los pesos promedio por animal se reportan en la Tabla 1-1. Tabla 1-1: Peso promedio para cada ejemplar. Peso (g)* Numero de muestras (n) Cachama 911 ± 238 30 Yamú 431 ± 66 112 Tilapia 516 ± 200 80 Bocachico 962 ± 124 45 *Datos expresados en términos de media y desviación estándar. Los animales fueron trasladados y diseccionados en la planta de carnes del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (ICTA) de la Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá, utilizando 267 peces en total para las 4 especies, cada individuo fue diseccionado manualmente según la metodología de Mora, 2005. Figura 1-1. Evaluación de rendimiento corporal de cuatro especies de peces cultivados en Colombia: Cachama (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus),Tilapia (Oreochromis niloticus) y Bocachico (Prochilodus magdanelae) 9 1.4.1 Recepción y pesaje Se observó la apariencia general del pescado; cabe anotar que la piel y la carne deben presentar un color homogéneo sin decoloraciones. Después se toma la talla y el peso de manera individual como referente de la especie. El pescado fue almacenado a temperatura de refrigeración (4 ± 2 °C). 1.4.2 Eviscerado y obtención del filete. Mediante un cuchillo de acero inoxidable y afilado, se retiraron las escamas, sin romper o afectar la piel. Para el eviscerado se procede a hacer un corte recto desde la primera aleta dorsal hasta el tronco de la cola, quedando visibles las vísceras del pescado y se extraen las vísceras las cuales fueron pesadas y tomadas como residuo. Figura 1-1: Esquema de adecuación y obtención de carcasas y filetes de pescado 10 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” Para obtener el filete se realizaron cortes manuales longitudinales con cuchillo de acero inoxidable en la musculatura dorsal a lo largo de toda la extensión de la columna vertebral, a fin de obtener dos medios filetes correspondientes a ambos lados del pescado (Figura 1-2). 1.4.3 Corte de aletas y descabezado Primero fue cortada la aleta dorsal, esta se corta en forma de media luna; se prosigue con las aletas pectorales y se termina con la aleta caudal, la cual se separa del lóbulo inferior. El descabezado se efectuó con un corte en sentido dorso ventral lo más cerca posible del opérculo, cortes limpios y oblicuos, sin destruir o lesionar la carne. 1.4.4 Obtención de Carcasa Cuando se ha realizado el eviscerado, el corte de cabeza y aletas, se obtiene el cuerpo listo para el consumo y/o industrialización y se denomina carcasa. La carcasa está constituida fundamentalmente por hueso, músculo y grasa (Figura 1-3). El corte fue realizado por una única persona y se mantuvo el filete con piel para proporcionar firmeza al músculo. Se obtuvo el rendimiento en carcasa (%RC) y el rendimiento en filete sin hueso (%FSH) con respecto al peso del pescado entero, según las siguientes formulas: Figura 1-2: Filete obtenido de la especie cachama Evaluación de rendimiento corporal de cuatro especies de peces cultivados en Colombia: Cachama (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus),Tilapia (Oreochromis niloticus) y Bocachico (Prochilodus magdanelae) 11 Peso Carcasa (PC) = Peso pescado entero (PE) – (Vísceras + aletas + cabeza) %RC = (PC/PE) * 100 %FSH = RC - Residuo (esqueleto de pescado) * 100 Figura 1-3: Diferentes cortes en pescado 1.5 Diseño estadístico Para el análisis estadístico de los datos se realizó una comparación de medias por medio de un análisis de varianza en donde se contrasto la fuente de variación comprendida por las diferentes especies y el comportamiento de las variables respuesta. Para el análisis estadístico se utilizó el programa SAS SYSTEM 9.2 versión 6.1.7601. 1.6 Resultados y discusión Los valores obtenidos (en porcentaje) de los residuos generados en el procesamiento se muestran en la Tabla 1-2. A partir de estos se determinaron los parámetros de rendimiento (%RC y %FSH). 12 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” Tabla 1-2: Peso residuos de los proceso de obtención de carcasas y filete Residuos (%)* Cabeza Vísceras Aletas Hueso Cachama 23.33 ± 1.76 8.41 ± 1.26 1.22 ± 2.15 14.12 ± 3.07 Yamú 13.76 ± 1.26 7.19 ± 1.06 7.19 ± 1.40 11.58 ± 1.26 Tilapia 29.78 ± 2.60 6.31 ± 1.33 10.26 ± 1.80 9.45 ± 1.30 Bocachico 20.64 ± 2.95 6.25 ± 1.55 7.11 ± 1.28 11.53 ± 1.59 *Datos expresados en términos de media y desviación estándar. La Tilapia presentó el mayor valor para peso en residuo de cabeza en comparación con el Yamú, presentando valores de 29.78% y 13.76%, respectivamente. Esto trae como consecuencia la reducción de la parte comestible porque al presentar esta característica produce bajos rendimientos con respecto al peso total. En estudios como el de Souza et al. (2000), el reporte en rendimiento para tilapia fue de 24.79% a 32.53% con diferentes tipos de corte de cabeza y categorías de peso mostrando una relación inversa entre el tamaño de cabeza y el rendimiento, siendo un indicador del rendimiento en carcasa el tamaño de la cabeza según la especie de pescado (Gomeiro, 2003). El peso y el tamaño de cada especie determina las diferencias en características morfológicas como en este caso el valor en porcentaje de vísceras, siendo superior para la especie P. brachypomus con un 8.41±1.26% en comparación con las demás especies. El análisis de varianza mostró que no existieron diferencias estadísticamente significativas para Cachama y Bocachico en las dos variables de rendimiento analizadas (%RC y %FSH) (P>0.05), y se observó que la especie con mayores rendimientos fue Yamú en %RC y %FSH con 73.00% ± 3.83 y 55.30% ± 7.01 respectivamente, mostrando una diferencia significativa con la especie Tilapia que muestra menores rendimientos con 57.70% ± 3.81 y 37.80% ± 3.90 respectivamente (Figura 1-4). Evaluación de rendimiento corporal de cuatro especies de peces cultivados en Colombia: Cachama (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus),Tilapia (Oreochromis niloticus) y Bocachico (Prochilodus magdanelae) 13 Figura 1-4: Rendimiento de carcasa (%RC) y Rendimiento de filete sin hueso (%FSH) Donde (n) es el número de muestras. Superíndices diferentes en cada fila indican diferencias significativas (p <0.05). Rendimiento de carcasa (%RC) y Rendimiento de filete sin hueso. Estas variaciones en rendimientos reflejan la falta de estandarización en el método de fileteado, y tampoco está definido el rendimiento de las diferentesespecies de peces según su rango de peso (Souza y Maranhão, 2008). Estos valores son similares a los obtenidos por Rojas et al., (2011), quienes encontraron valores en carcasa para O. niloticus que fluctuaron de 59,13% a 63,69% y Souza y Maranhão (2008) reportaron valores de 36,84% para rendimiento en filete en O. niloticus, también Itabirano (2006) en filete encontró para Oreochromis spp. un valor promedio de 31%. Igualmente es conocido que el rendimiento en carcasa es muy variable entre especies, lo cual está determinado por una serie de factores como la estructura ósea, el volumen visceral y el tamaño de la cabeza (Méndez et al., 2011). Los peces fusiformes presentan rendimientos promedios de 54%, debido a la masa muscular cilíndrica, mientras que los peces que tienen características alargadas son especies con rendimientos inferiores a 42%, como es el caso de la tilapia (Faria et al., 2008; FAO-Incoder, 2011). Los rendimientos encontrados en la especie Yamú (B. amazonicus) fueron superiores a lo encontrado por Gomeiro et al., (2003) para el Brycon cephalus quienes reportaron peces de pesos promedio de 840 g. con rendimientos de 65,67% en carcasa y 36,61% 14 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” en filete, los valores promedios obtenidos en rendimiento de carcasa por Macedo et al., (2008b) fueron del 76,92%. 1.7 Conclusiones Los parámetros de interés para la industria piscícola nacional como el rendimiento en carcasa y en filete son afectados por el porcentaje que representan partes anatómicas del cuerpo entero del pescado como la cabeza, las aletas y las vísceras, por lo tanto las especies con menores valores representados por estas partes anatómicas constituirán las mejores opciones de aprovechamiento de los recursos dulce acuícolas del país. Teniendo en cuenta lo anterior y los datos de rendimiento de este estudio, la especie Yamú tiene el mayor potencial para su comercialización en filetes, mientras que la tilapia analizada en este caso debe considerarse, además de su actual uso para consumo en filete, para procesos de transformación debido a sus bajos rendimientos. 1.8 Bibliografía Arias, J. (2006). Estado actual del conocimiento sobre el yamú, Brycon amazonicus. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias; 19(2): 125-133. Avdalov, N. (1999). Manual para empresas elaboradoras de filetes de tilapia frescos. Proyecto Desarrollo del Procesamiento y la Comercialización de los Productos pesqueros Acuícolas de los Grandes Valles Hidrográficos de América Latina. CFC/FAO/INFOPESCA. (infopesca.com, Ed.), pp. 1-57. Boscolo, W. R., Hayashi, C., Soares, C. M., Furuya, W. M., e Meurer, F. (2001). 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Evaluación de rendimiento corporal de cuatro especies de peces cultivados en Colombia: Cachama (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus),Tilapia (Oreochromis niloticus) y Bocachico (Prochilodus magdanelae) 15 FAO. (2010). Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación. Peces nativos de agua dulce de América del Sur de interés para la acuicultura: Una síntesis del estado de desarrollo tecnológico de su cultivo, Serie Acuicultura en Latinoamérica, Enero 2010, Número 1, pp. 3-4. FAO y Incoder. (2011). Plan nacional de desarrollo de la acuicultura sostenible en Colombia: Diagnóstico del estado de la acuicultura en Colombia. Bogotá: FAO–Incoder. Instituto Colombiano de desarrollo rural. Faria, R., Souza, M., Wagner, P. M., Povh, J. A., e Ribeiro, R. P. (2008). Rendimento do processamento da tilapia do Nilo (Oreochromis niloticus Linnaeus, 1757) e do pacu (Piaractus mesopotamicus Holmberg, 1887). Acta Scientiarum, Maringá, Animal Sciences, 25(1): 21-24. 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El presente estudio tuvo como objetivo evaluar capacidad de retención de agua (CRA) y fuerza de gel (FG) de las especies Cachama blanca (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus) y Bocachico (Prochilodus magdalenae), donde cada lote de especies fue procesado para su posterior análisis en cada variable. Este estudio mostro que la variedad Bocachico presenta una mejor CRA con un valor de 61.09% en comparación con las demás especies Cachama y Yamú con 54.93% y 42.33% respectivamente; adicional a ello también para la misma especie en la variable FG existen diferencias significativas frente a las otras dos especies Cachama con valores de 26.94 ± 9.21 y Yamú con 22.57 ± 3.88, lo que nos muestra que cada tipo de especie tendría cualidades para la elaboración de productos cárnicos. Este tipo de observaciones favorece el conocimiento acerca del comportamiento tecnológico de la carne en Evaluación de las propiedades funcionales en Cachama blanca (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus) y Bocachico (Prochilodus magdalenae) provenientes de los llanos orientales de Colombia 19 variedades como la Cachama o Yamú que permite su uso en derivados cárnicos provenientes de la pesca. Palabras claves: Caracterización funcional, Especies ícticas, proteínas de la carne, pH. 2.2 Abstract The functional properties are non-nutritional characteristics of meat that determine their usefulness, either processed or contributing attributes of food. Of these properties derived physicochemical characteristics that are affected during processing, storage, preparation and consumption. This study aimed to assess water holding capacity (WHC) and gel strength (GS) in White Cachama species (Piaractus brachypomus), yamú (Brycon amazonicus) and Bocachico (Prochilodus magdalenae), where each batch of species was processed for further analysis for each variable. This study showed that the variety has better Bocachico WHC with a value of 61.09% compared to Cachama and Yamu with 54.93% and 42.33% respectively; Further it also for the same species in varying GS significant differences versus the other two species with values Cachama 26.94 ± 9.21 and 22.57 ± 3.88 Yamu, this shows that each type of species have properties for the production of meat products. Such observations promotes knowledge about technological behavior of meat varieties like Yamu or Cachama allowing be used in meat derived from fishing. Keywords: Functional characterization, aquatic species, meat proteins, pH 2.3 Introducción El pescado y los productos pesqueros representan una fuente excelente de proteínas y nutrientes esenciales que ayudan a tener una nutrición equilibrada y disfrutar de buena salud. En 2009, el pescado representó el 16.6 % del aporte de proteínas animales que consume la población mundial y el 6.5% de todas las proteínas consumidas. El pescado proporciona en promedio a unos 3.000 millones de personas más o menos un 20% de proteína (FAO, 2012). Se ha reportado que para el primer semestre del año 2012 para Colombia se estimó una producción piscícola de 28.454 t destacando la producción del departamento de Huila con un aporte de 16.158 t, seguido de Tolima con 2.159 t y Meta 20 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” con un registro de 2.120 t (CCI, 2012). Colombia se halla entre los países más biodiversos del mundo, donde prevalece el alto número de especies de peces, algunos con importancia ecológica y otros con potencial acuícola, tanto para consumo como para cultivo de ornamentales (Baptiste et al., 2010). Las propiedades funcionales son generalmente controladas por la composición y estructura de las proteínas y sus interacciones entre sí y con otras sustancias, dependiendo principalmente de las proteínas miofibrilares; entre las diferentes proteínas miofibrilares, la miosina es la responsable de un número de propiedades, tales como la gelificación y retención de agua (Warner 2014). La capacidad de retención de agua está definida como la habilidad de la carne para retener sus propios líquidos durante la aplicación de fuerzas externas; dado que para el consumidor los parámetros más obvios de la calidad son: textura, suavidad y jugosidad la medida de la capacidad de retención de agua (CRA) en músculo es una manera útil y eficaz para lograr una descripción de los cambios de calidad en alimentos y productos alimenticios (Bertram et al., 2006; Pearce et al., 2011); durante el proceso de transformación, la carne es sometida a diferentes temperaturas como de refrigeración, congelación y es sometida a tratamientos térmicos, lo que ocasiona pérdidas de agua afectando el rendimiento del producto. La CRA incluso se ha utilizado como medida de la calidad y para la caracterización de desnaturalización de la proteína (Wu y Sun, 2013). En la carne de pescado existe una relación entre los cambios microestructurales del musculo y los cambios de CRA, además de las diferencias de pH durante los cambios postmortem; las fuerzas electrostáticas que ayudan a mantener la separación de los miofilamentos se reducen cerca del punto isoeléctrico de las proteínas. Cuando las fuerzas de repulsión se ven disminuidas, el espacio entre los filamentos gruesos (miosina) y delgados (actina) se reduce, el resultado es una pérdidade espacio dentro de las miofibrillas para el agua. Por lo tanto, el agua es expulsada de las miofibrillas a los espacios extra-myofibrilares donde el agua es fácilmente expulsada (Huff 2009). Además una carne que posea poca capacidad de retención de agua es considerada de baja calidad como en la industria de embutidos ya que no presentara una estabilidad en las emulsiones, provocando así la separación de agua y grasa, afectando la calidad del producto (Rengifo y Ordoñez, 2010). Evaluación de las propiedades funcionales en Cachama blanca (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus) y Bocachico (Prochilodus magdalenae) provenientes de los llanos orientales de Colombia 21 La desnaturalización de proteína principalmente miofibrilar, la agregación y la disminución de la funcionalidad de la proteína, influyen en una reducción de la capacidad de retención de agua y en cambios de textura (Pearce et al., 2011). Otras condiciones como el pH y la fuerza iónica que intervienen en las interacciones con proteínas y agua, tiene efecto sobre la capacidad de retención de agua (CRA) ya que el mecanismo de fijación de agua se ha establecido por las repulsiones electrostáticas entre las proteínas miofibrilares (miofilamentos) cargados o los efectos osmóticos causadas por la distribución desigual de iones dentro de la red miofibrilar produciendo una hinchazón de las miofibrillas o en algunos casos con el uso de sales, a un bajo o alto pH, incluso se da una solubilización parcial de filamentos, por las repulsiones entre las moléculas individuales(Ramos, 2005; Pearce et al., 2011). Las fuerzas que causan la hinchazón son los puentes cruzados de actomiosina entre los filamentos y líneas Z a nivel de la fibra entre los elementos estructurales (Puolanne y Peltonen, 2013). La cantidad de agua ligada se determina por la carga neta de las proteínas causando una repulsión que aumenta la unión, y por el número y la fuerza de puentes cruzados que limitan la unión (Puolanne y Halonen, 2010; Liu et al., 2011). La fuerza de gel se establece como la habilidad que tiene la proteína para formar gel. El estado de gel constituye un estado intermedio entre el estado sólido y líquido. Una vez que el estado de unión intermolecular llega a un punto donde se forma una red continua se desarrolla, la propiedad macroscópica de elasticidad y el sistema se considera un gel. La funcionalidad de la proteína con relación a la gelificación se puede dividir en los factores que determinan la formación de gel y las propiedades físicas del gel (Foegeding y Davis 2011).Para la formación de geles a partir de proteína miofibrilar es necesario que la miosina y actina se solubilicen (Álvarez, 2002), la miosina es abundante en las proteínas musculares y juega un papel clave en el desarrollo de gel, puede llegar a afectar las propiedades reológicas y texturales tanto del pescado como de los derivados cárnicos pesqueros (Kuwahara y Konno 2010). La formación de gel involucra la desnaturalización parcial de la proteína, seguido por la agregación irreversible formando una red tridimensional. Las propiedades de gelificación se correlacionan entonces con los cambios conformacionales de las proteínas y los enlaces intermoleculares. (Liu et al., 2010). También es necesario tener en cuenta que las diferentes variedades de pescados pueden responder con facilidad o dificultad a la inducción de formación del gel (Chávez y 22 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” Llerena, 2003). Para entender las propiedades de gelificación de la proteína muscular, es necesario examinar cómo reaccionan la miosina y la actina en diferentes especies y cómo las propiedades físico-químicas, como pH, fuerza iónica, parámetros de procesamiento, concentración de proteína, tasa de calefacción, la temperatura, la presión, las interacciones de proteína miofibrilar con grasa y aditivos influyen en la textura de gel (Álvarez, 2002; Zhang et al., 2010; Sun y Holley, 2011). La miosina comprende 43 % a 45 % de las proteínas miofibrilares en los tejidos musculares de los peces y se caracteriza por una región globular de doble cabeza y una cola helicoidal y la actina constituye aproximadamente un quinto de todas las fibras musculares y tiene una forma fibrilar polimerizada conocido como F-actina (Delbarre et al., 2006). La formación de redes miofibrilares se puede representar por tres etapas: modificación de la estructura nativa por sales neutras; desnaturalización térmica y la agregación desplegada a través de enlaces covalentes y no covalentes para formar una red tridimensional (Benjakul et al., 2001; Ganesh et al., 2006). La solubilización de las proteínas en forma parcial se produce al añadir sales produciendo así la ruptura de enlaces iónicos entre proteínas miofibrilares y las proteínas incrementan su afinidad por el agua y estas se van disolviendo. A medida que se van solubilizando las proteínas, tiene lugar el fenómeno de repolimerización de la actomiosina por la interacción de la miosina con los filamentos de actina, que determina la gelificación (Prates, 2002). Al solubilizar la proteína miofibrilar mezclada con cloruro de sodio se forma una pasta viscosa, con la que se puede establecer diferentes tipos de enlaces responsables de la formación del gel (Álvarez, 2002). Los autores Sun y Holley (2011) informaron que la capacidad de gelificación de la miosina y la formación del gel definitivo se consigue una vez solubilizada la proteína por la aplicación de tratamiento térmico, aunque si éste no se realiza se puede llegar a formar un gel utilizando temperaturas incluso de refrigeración durante tiempos prolongados. Dependiendo de la temperatura y del tiempo utilizado en el tratamiento térmico se establecen diferentes tipos de enlaces que dan lugar a la formación de distintos tipos de gel final (Xiong, 2014). Se encuentra poco del comportamiento funcional de especies piscícolas colombianas, en general, las propiedades de fuerza de gel (FG) y capacidad de retención de agua (CRA) de las especies como Cachama (Piaractus brachypomus), Bocachico (Prochilodus magdalenae) y yamú (Brycon amazonicus) no han sido bien documentadas, por lo tanto el objetivo de este estudio fue la determinación de las propiedades funcionales en las Evaluación de las propiedades funcionales en Cachama blanca (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus) y Bocachico (Prochilodus magdalenae) provenientes de los llanos orientales de Colombia 23 tres especies de pescado. Este tipo de conocimiento proporciona informa acerca de la idoneidad de especies acuícolas para ser usadas en diferentes procesos tecnológicos para el desarrollo de productos de la pesca. 2.4 Materiales y métodos 2.4.1 Obtención de la materia prima Las tres especies de pescados (P. brachypomus, P. magdalenae, B. amazonicus) fueron obtenidas de la piscícola "La Margarita" Ubicada en el Km 10, Vía Villavicencio-Acacias. Los peces tenían 7 meses de edad, fueron alimentados con concentrado comercial, criados en estanques de 1 hectárea junto con Tilapia. El peso promedio de todos los pescados estuvo entre 1,2 y 1,8 Kg. Los pescados fueron trasladados en cavas con hielo a la Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá, todos los pescados fueron lavados, fileteados y cortados en trozos pequeños en la planta de carnes del Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos-ICTA. Después fueron llevados a refrigeración a 4°C aproximadamente para su posterior utilización. 2.4.2 Determinación de la capacidad de retención de agua (CRA) En el análisis de CRA fue usado el método de compresión a partir del procedimiento Grau y Hamm, modificado por Van et al., (1994), se colocó aproximadamente 0.3 g de muestra de carne a una temperatura de 4±2°Centre dos papeles de filtro Whatman grado 1. Se sometió a una fuerza mecánica de 35.15 kg/cm² durante 1 min con un analizador de textura TA-X T2i (Stable Micro Systems, Surrey, Reino Unido), utilizando una sonda de compresión tipo plato P40. Después de la compresión los papeles de filtro se separaron del plato, la compresión produjo dos círculos; un círculo interior correspondiente al área de la carne y un círculo exterior correspondiente a la superficie total de agua expulsada. Figura 2-1. 24 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” Figura 2-1: Determinación de la capacidad de retención de agua. (a) Muestra de Cachama, (b) Muestra de Bocachico, (c) Muestra de Yamú Las áreas de los dos círculos se determinaron por análisis de imagen y el área entre los dos círculos trazados en el papel de filtro se definió como la cantidad de agua libre en la carne (Zamorano y Gambaruto 1997). Fueron utilizados 8 pescados para cada especie se analizaron 6 muestras, el resultado de cada muestra se registra y el porcentaje de capacidad de retención de agua fue calculado así (ver Ecuación (2.1)): M=área de la carne aplanada y T=área del agua expulsada %𝑪𝑹𝑨 = ( 𝑴 𝑻 ) × 𝟏𝟎𝟎 (2.1) Los croquis obtenidos fueron digitalizados y por medio de la herramienta de análisis medir fue utilizando el software Adobe Acrobat Profesional® pro extender 9 de donde se obtuvieron los datos de las áreas. 2.4.3 Determinación de fuerza de gel Las piezas de carne con piel de 40 g cada una se colocaron en una mezcladora (Osterizer blender) durante 30 s a velocidad alta (aprox. 4500 rpm), esta es mezclada con una solución que se preparó al 2.5% de NaCl (a una concentración final de 0.5 M), en 50 ml de agua destilada. La solución se vertió en frascos de vidrio de 25 mm de diámetro y 30 mm de alto. Las mezclas se incubaron en un baño de agua termostatado por 30 min a 70ºC, calentándose gradualmente de 1°C/min desde la temperatura ambiental hasta 70°C para inducir la gelificación, seguido de esto se dejaron en reposo durante 24 horas a temperatura ambiente (Figura 2-2). M T Evaluación de las propiedades funcionales en Cachama blanca (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus) y Bocachico (Prochilodus magdalenae) provenientes de los llanos orientales de Colombia 25 Figura 2-2: Proceso preparación de muestras para análisis de FG. (a) Muestra de carne pesada, (b) solución salina al 0,5 M, (c) muestra ya homogenizada Las muestras de los geles tuvieron 2.8 cm de alto x 3 cm de diámetro en forma de cilindro de cara plana, de esta manera se utilizaron para análisis en texturómetro donde se midió la resistencia física del gel mediante la prueba de punción según el procedimiento Abugoch et at., (2006). Los geles formados se colocaron en una base y se penetraron desde la superficie del gel con un vástago de metal (sonda P/4 de 4 mm de diámetro) a una velocidad de 1.66 mm/s, fuerza de 0.049 N, las muestras de tamaño estándar se penetran hasta un 25% de su altura original. Se analizaron diez repeticiones en un Texturometro TA-X T2i Stable Micro Systems, para determinar la dureza del gel. La resistencia del gel de la muestra es expresada en g/cm. 2.4.4 Medida de pH El pH se determinó mediante un homogeneizado de la muestra en agua destilada en proporción de 1:10 y se procedió a medir con un pH-metro marca Jenway 3540 (Reino Unido) según la metodología de Figueroa et al., (2006). 2.4.5 Análisis estadístico Se realizó un análisis de varianza con un nivel de significancia (p<0.05) y se realizó la prueba no paramétrica de Kruskal Wallis para determinar la existencia o no de una 26 Aplicación de un recubrimiento comestible adicionado con extractos etanólicos de propóleo y aceites esenciales a un producto cárnico tipo “Luncheon fish” diferencia estadística entre Cachama, Yamú y Bocachico. Los resultados obtenidos fueron analizados con el software Matlab R2012a (versión 7.14.0.739) 2.5 Resultados y discusión Los porcentajes obtenidos para la variable CRA no muestran diferencias estadísticamente significativas entre las variedades de pescados (P>0.05) (Figura 2-3). Sin embargo fueron obtenidos valores superiores en la variedad Bocachico con un porcentaje de 61.09%, la razón de esto podría ser las diferencias en el pH del músculo que presento el Bocachico con respecto a las demás especies, lo anterior siguiendo el concepto de a mayor pH se alejan las proteínas de su punto isoeléctrico (5.0 - 5.5) generando que la CRA aumente lo cual mejora la habilidad de la carne para retener agua en su interior, incrementando los valores de funcionalidad tecnológica de las proteínas (Puolanne y Halonen 2010). Figura 2-3: Porcentaje de CRA para cada variedad de pescados Cada valor representa el promedio de diez repeticiones. Columnas con letras minúsculas diferentes indican diferencia significativa (P≤0.05). El porcentaje de CRA es superior en la variedad Bocahico al compararse con los valores reportados en el estudio de (Macias et al., 2006) para trucha arcoíris Oncorhynchus mykiss variedad danesa con 54.65% y un pH de 6.58; normalmente el pH no presenta una reducción significativa en los procesos post mortem debido a que el contenido de glucógeno es menor en la carne del pescado llegando muy cerca de la neutralidad teniendo efecto en la pérdida de agua máxima que se alcanza cuando la célula muscular 0 20 40 60 80 100 Cachama yamú Bocachico % C R A Variedad de pescado a a a Evaluación de las propiedades funcionales en Cachama blanca (Piaractus brachypomus), Yamú (Brycon amazonicus) y Bocachico (Prochilodus magdalenae) provenientes de los llanos orientales de Colombia 27 se reduce debido a la desnaturalización de la miosina y la ampliación de los espacios extracelulares. Con respecto a los valores expresados para la variedad Cachama con un 54.93% de CRA son cercanos a los valores encontrados en el estudio de García et al., (2013) para carpa (Cyprinus carpio) reportaron valores de 67.5% pero menor si es comparado con Yamú ya que este arrojo valores de 42.33% respectivamente. Aunque algunas diferencias observadas en CRA se pueden explicar por las diferencias de pH (Tabla 2-1), es posible que se deba a la estructura de las fibras (sistema de miofibrilar) que componen el musculo de pescado, ya que podría variar en cada especie. Los cambios estructurales post-mortem, como desprendimiento del sarcolema pueden contribuir en la capacidad de retención de agua. Se ha planteado que la degradación post-mortem de los peces implica una degradación proteolítica temprana relacionada las estructuras miofibrilares seguida de la degradación de las redes de tejido conectivo perimisial y endomisio en las últimas etapas post-mortem. (Olsson et al., 2003). Tabla 2-1: Valores promedios de pH para cada una de las especies pH Cachama 6.5±0.026 Yamú 6.42±0.023 Bocachico 6.62±0.013 El pH del músculo de las variedades estudiadas oscilaron entre 6.6 y 6.4, estas variaciones en el pH post mortem dependen principalmente al contenido de glucógeno en el músculo del pescado, el cual varía entre las distintas especies, como dentro de la misma especie (Sun y Holley 2011). Se ha reportado que un pH alrededor de 6.0 es óptimo para la gelificación inducida por calor dado que las proteínas se cargan positiva o negativamente a pH inferior o superior a su punto isoeléctrico, respectivamente. Lo que conlleva a un aumento en la repulsión electrostática entre las moléculas de proteína y la hidratación de residuos cargados. Esto a su vez, aumenta la solubilidad de las proteínas (Yongsawatdigul y Park 2004). La funcionalidad y la estructura de los geles
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