ES2253577T3 - Procedimiento y dispositivo de la ternura de la carne animal o de la frescura del pescado. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de medida de la ternura de la carne o de la frescura del pescado que lleva a cabo una medida por espectroscopia de fluorescencia frontal, estableciéndose dicha medida de modo no invasivo a partir de una fuente luminosa proyectada sobre una zona específica de carne y que mide el espectro de fluorescencia emitido por fluoróforos de dicha zona examinada, estando dirigido dicho espectro a un espectrómetro (5) conectado a un ordenador (6) que incluye un sistema de recogida y de proceso matemático de datos, capaz de tratar dicho espectro para deducir del mismo los parámetros representativos de la ternura de la carne o de la frescura del pescado, y la energía luminosa de excitación de los fluoróforos se establece sobre una longitud de onda de 250 a 290 nm correspondiente a la longitud de onda de excitación de los fluoróforos y, particularmente, de los triptófanos de las proteínas, de los Aminoácidos Aromáticos y de los Ácidos Nucléicos.

Description

Procedimiento y dispositivo de la ternura de la carne animal o de la frescura del pescado.

La invención se refiere al sector técnico de la industria de la carne animal o del pescado.

La calidad y la seguridad alimentaria son criterios cada vez más importantes para el consumidor, frente a las diferentes crisis que se han producido en el mundo estos últimos años, particularmente, la encefalopatía espongiforme bovina. La noción de calidad hace referencia a varios aspectos que pueden ser nutricionales, sanitarios, tecnológicos u organolépticos. De este modo, según se trate del matarife, del cortador, del distribuidor o del consumidor, la calidad que se percibe de la carne o del pescado no será igual para todos.

En el marco de la seguridad alimentaria, un criterio particularmente importante para el consumidor es el aspecto organoléptico y, especialmente, que la carne sea tierna o que el pescado esté fresco que siguen siendo factores de compra esenciales y de fidelidad de la clientela.

Esta propiedad tiene un carácter crítico en el caso de carne de bovinos para los cuales la diferencia de precio entre los músculos depende, poco más o menos, sobre todo de su aptitud para dar una carne tierna tras la cocción rápida.

El principal problema actual de las industrias de la carne es que éstas no disponen de ningún método fiable y rápido para garantizar que la carne sea tierna en el momento de su comercialización.

Sin embargo, el factor de "ternura" es objeto de numerosos estudios e investigaciones en laboratorio que, en opinión del solicitante, no han pasado a una fase de utilización industrial directamente por parte de las empresas implicadas.

La ternura de la carne depende de dos componentes:

- el componente colagénico

- el componente miofibrilar

El primero representa la dureza básica de la carne y no varía con la maduración ya que ésta no tiene ningún efecto sobre la cantidad o el grado de reticulación del colágeno.

El segundo es el componente miofibrilar, es decir, que la ternura depende del estado de contracción de las fibras musculares en el momento en que la carne "cuaja" tras la matanza y de la duración de maduración.

Se han desarrollado diferentes estudios y técnicas.

Un primer eje de investigación se deriva de técnicas mecánicas con las medidas texturométricas. Esto consiste en extraer, tras la matanza, una muestra de carne de unos centímetros y someter esta muestra a esfuerzos mecánicos de compresión y/o de cizallamiento. La medida de la fuerza de compresión o cizallamiento sugiere un índice de ternura de la carne. El método WARNER-BRATZEL consiste en cortar la muestra con ayuda de una guillotina y en medir la fuerza necesaria para el corte del trozo de carne.

Según otro método, se utiliza un aparato denominado "penetrómetro ARMOR" que consiste en una serie de agujas que se introducen en los músculos de carne y se mide la fuerza de penetración. Esta técnica también está limitada al uso en laboratorio.

Estos diferentes métodos se utilizan en laboratorio y no son aplicables industrialmente pues son demasiado gravosos de aplicar y necesitan equipos de laboratorio.

Se han desarrollado otros ejes de investigación a través de los métodos bioquímicos. Particularmente, se mide la cantidad de colágeno. Esta técnica se utiliza también sobre todo en laboratorio y es muy larga de efectuar.

Según la técnica anterior, se han llevado a cabo igualmente medidas por impedanciametría. En este procedimiento, se mide la impedancia de un trozo de carne y, a partir de las medidas, se deducen las características de ternura. Sin embargo, esta medida sigue siendo muy aleatoria pues la carne es anisótropa. Por lo tanto, esta técnica no puede utilizarse a gran escala.

Se han desarrollado otras técnicas de medida de la ternura, particularmente por ultrasonidos. De este modo, se mide la velocidad de los ultrasonidos que penetran en el trozo de carne, o del eco resultante. Pero este método es sensible al contenido en materias grasas de las carnes que puede variar del normal al triple.

Otro eje de investigación ha sido utilizar la espectroscopia por infrarrojos. El problema en este caso reside también en que los rayos infrarrojos son sensibles a la materia grasa y las medidas varían de modo importante ya que, como se ha indicado anteriormente, la materia grasa puede variar en proporciones de dos a seis por ciento, por ejemplo en el falso filete de
carne.

Muy recientemente, se han llevado a cabo investigaciones por la técnica de espectroscopia de fluorescencia. Consiste en enviar un rayo ultravioleta sobre una longitud de onda determinada que provoca la excitación de diferentes fluoróforos que se convierten en fluorescentes. Se mide entonces la luz emitida en función de la longitud de onda de fluorescencia. Las informaciones obtenidas asociadas a un tratamiento matemático adaptado permiten medir la ternura de la carne. Esta técnica se ha desarrollado esencialmente en laboratorio a partir de trozos de muestra extraídos. El documento US 5918190 describe una técnica similar para medir la ternura de la carne. Su inconveniente es que resulta invasivo.

Un problema similar se plantea también en la industria de la pesca con la medida de la frescura del pescado. En este campo, el fenómeno se acentúa todavía más por la mayor rapidez de las pérdidas de calidad de frescura del mismo. El documento US 3067328 describe un método para medir la frescura de crustáceos. Los crustáceos son iluminados por una luz de 250-375 nm. Su inconveniente es la detección visual. L Munck y col., Chemometrics and intelligent Laboratory Systems 44 (1998), páginas 31-60, describe un procedimiento de medida de la calidad del azúcar que pone en práctica una medida por espectroscopia. El azúcar debe estar en solución.

La totalidad de los métodos que aquí se citan y describen no son directamente utilizables en plantas industriales donde las medidas son excesivamente numerosas en un lapso de tiempo corto puesto que es necesario realizar pruebas en cada carne animal sacrificada o pescada en uno o varios lugares.

El método más fiable actualmente sigue siendo el método sensorial que consiste en utilizar personas expertas en la materia para someter a ensayo los productos y evaluarlos. Sin embargo, este método sigue siendo puntual y muy costoso a causa de los gastos originados por las personas que realizan las pruebas. También es lento puesto que no es posible probar varias cantidades de producto en un tiempo limitado.

Por lo tanto, el solicitante ha investigado la puesta a punto de un procedimiento que, en condiciones de utilización industriales, permitiera la medida de la ternura de la carne animal o la frescura del pescado, por un examen de su carne, de manera no invasiva (sin que fuera necesaria la extracción de muestras) y una interpretación rápida de los resultados de medida.

De este modo, según una primera característica de la invención, el procedimiento se destaca porque pone en práctica una medida de la ternura de la carne animal o de la frescura del pescado por espectroscopia de fluorescencia, estableciéndose dicha medida de manera no invasiva a partir de una fuente luminosa ultravioleta proyectada sobre una zona específica de carne y que mide el espectro de fluorescencia emitido por fluoróforos de dicha zona examinada, siendo enviado dicho espectro a un espectrómetro conectado a un ordenador que incluye un sistema de recogida y de proceso de datos, capaz de tratar dicho espectro y deducir del mismo, mediante un tratamiento matemático adaptado, los parámetros representativos de la ternura y/o de la frescura.

Según otra característica, los sistemas de recogida y de proceso de datos permiten utilizar métodos matemáticos adaptados con el fin de extraer la información pertinente de los espectros de fluorescencia, y estos métodos matemáticos consisten particularmente en la utilización de métodos de análisis estadístico multidimensional tales como el Análisis en Componentes Principales (ACP), el Análisis Factorial Discriminante (AFD) y el Análisis de las Correlaciones Canónicas, que permiten discriminar las muestras en función de la ternura de la carne o de la frescura del pescado. Estos métodos, mediante una base de datos inicial, permiten clasificar las muestras en función de su ternura o de su frescura.

Según otra característica, la energía luminosa de excitación de los fluoróforos se establece sobre una longitud de onda comprendida entre 250 y 290 nm correspondiente a la longitud de onda de excitación de diferentes fluoróforos y, particularmente, de los triptófanos de las proteínas, de los aminoácidos aromáticos y de los ácidos nucléicos.

Según otra característica, la energía luminosa de excitación se transmite por una fibra óptica coaxial que, por una parte, permite la excitación de los fluoróforos y, por otra parte, la reflexión del espectro de fluorescencia.

Según otra característica, el dispositivo se destaca porque incluye, en forma de aparato modular y portátil, una fuente luminosa que incluye un filtro interferencial, conectado al menos a una fibra óptica coaxial que realiza la transmisión de una energía luminosa a una zona específica de carne, originando la formación de un espectro de fluorescencia retransmitido con destino a un espectrómetro, estando éste directamente conectado con un sistema de recogida y de proceso de datos capaz de tratar el espectro y deducir del mismo los parámetros representativos de la ternura de la carne o de la frescura del pescado.

Según otra característica, la fibra óptica es coaxial y una parte de ella permite la transmisión de la longitud de onda de excitación hacia la muestra y la otra la recoge del espectro de fluorescencia hacia el espectrómetro.

Estas características y otras se deducirán todavía de la continuación de la descripción.

- La figura 1 es una vista del dispositivo, según la invención, representado en forma esquemática, estando incluido dicho dispositivo en un aparato modular transportable,

- La figura 2 es una vista del espectrómetro que interviene en el dispositivo citado,

- La figura 3 es un ejemplo de curva de medida establecida a partir de las medidas tomadas, teniendo en abscisas la longitud de onda nm, y en ordenadas, la intensidad de fluorescencia,

- La figura 4 es una vista que representa las diferentes fases de análisis de las correlaciones canónicas, según un gráfico de regresión entre un grupo de variables X en abscisas y un grupo de variables Y en ordenadas.

Para hacer más concreto el objeto de la invención, se describe ahora de modo no limitativo representada en las figuras de los planos.

Según la invención, el dispositivo de medida de espectroscopia de fluorescencia, incluye en un aparato modular portátil, un primer medio (1) que permite la emisión de una fuente luminosa y que incluye un filtro interferencial (2). Este primer medio envía una longitud de onda de excitación en una fibra óptica (3) coaxial hacia una zona (4) específica de carne no cortada y no invasiva. La acción de la fibra óptica sobre los fluoróforos situados en la zona citada permite la emisión de un espectro de fluorescencia que es enviado por medio de la fibra óptica coaxial a un espectrómetro (5). Este último incluye interiormente diversos espejos (5a-5b-5c) que permiten la salida de una señal hacia un ordenador (6) que dispone de programas de recogida y de proceso de datos y, particularmente, un método de análisis canónico de correlación.

Según una característica particular, la longitud de onda de la fibra óptica se establece en un valor de 250 a 290 nm, es decir, correspondiente a la excitación de diferentes fluoróforos para la obtención de un efecto de espectro por fluorescencia.

Más específicamente, esta longitud de onda de excitación adoptada corresponde a las longitudes de onda de excitación de los triptófanos, de los Ácidos Nucléicos y de los Aminoácidos Aromáticos. Estas longitudes de onda tienen varias ventajas:

- se sitúan en el campo de los ultravioletas,

- el espectro de fluorescencia obtenido discrimina los músculos en función de su dureza básica y de la duración de maduración. Los resultados obtenidos con el espectro de fluorescencia del colágeno sólo tienen una intensidad mucho más débil y una relación señal/ruido más desfavorable que no permite discriminar los músculos.

- el espectro de emisión de las proteínas presenta un máximo para una longitud de ondas de 315 a 320 nm que corresponde también a las longitudes de ondas de excitación del colágeno. De este modo, la fluorescencia de las proteínas miofibrilares provoca una excitación indirecta de la fluorescencia del colágeno permitiendo obtener las dos informaciones simultáneamente.

La fibra óptica es aplicada sobre la zona específica de la carne. Las medidas de espectroscopia de fluorescencia se realizan preferentemente en tres ensayos y en tres lugares diferentes en el músculo.

Cada medida efectuada da lugar a la creación de un gráfico por el espectro de fluorescencia frontal (figura 4) y permite así una comparación general por superposición de los gráficos durante medidas sucesivas.

Los diferentes programas de recogida y de proceso de datos permiten evaluar los resultados. Preferentemente, se utilizan métodos de análisis estadístico multidimensionales tales como el Análisis de Componentes Principales, el Análisis Factorial Discriminante y el Análisis de las Correlaciones Canónicas.

El dispositivo, según la invención, se pone en práctica en el marco de una unidad portátil y permite a un operador realizar medidas in situ de modo no invasivo. Las medidas son muy rápidas, uno a dos segundos cada una, con un tratamiento inmediato por ordenador. El dispositivo, según la invención, responde por lo tanto a las exigencias industriales de utilización.

El procedimiento y el dispositivo así descritos según la invención han sido objeto de ensayos de validación en comparación con los métodos anteriores utilizados con un texturómetro y que utilizan la fibra óptica en laboratorio. Los resultados de la invención han permitido validar la fiabilidad del procedimiento nuevo y del dispositivo correspondiente.

Sin apartarse del marco de la invención, la energía luminosa se transmite por dos fibras ópticas que permiten la recogida del espectro de fluorescencia, su conducción hacia el espectrómetro y su medida.

Claims (4)

1. Procedimiento de medida de la ternura de la carne o de la frescura del pescado que lleva a cabo una medida por espectroscopia de fluorescencia frontal, estableciéndose dicha medida de modo no invasivo a partir de una fuente luminosa proyectada sobre una zona específica de carne y que mide el espectro de fluorescencia emitido por fluoróforos de dicha zona examinada, estando dirigido dicho espectro a un espectrómetro (5) conectado a un ordenador (6) que incluye un sistema de recogida y de proceso matemático de datos, capaz de tratar dicho espectro para deducir del mismo los parámetros representativos de la ternura de la carne o de la frescura del pescado,

y la energía luminosa de excitación de los fluoróforos se establece sobre una longitud de onda de 250 a 290 nm correspondiente a la longitud de onda de excitación de los fluoróforos y, particularmente, de los triptófanos de las proteínas, de los Aminoácidos Aromáticos y de los Ácidos Nucléicos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los sistemas de recogida y de proceso de datos permiten utilizar métodos de análisis estadístico multidimensional tales como el Análisis de Componentes Principales, el Análisis Factorial Discriminante y el Análisis de las Correlaciones Canónicas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la energía luminosa es transmitida por una fibra óptica (3) coaxial que, por una parte, permite la excitación de los fluoróforos y, por otra parte, la conducción del espectro de fluorescencia hacia el espectrómetro.

4. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque la energía luminosa es transmitida por dos fibras ópticas que permiten la recogida del espectro de fluorescencia, su conducción hacia el espectrómetro y su medida.