1-89 EMULSIONES CÁRNICAS C. Lynn Knipe Se define la emulsión verdadera como una suspensión coloidal de dos líquidos inmiscibles (i.e., dos líquidos insolubles el uno en el otro, como pudiera ser el caso del aceite y el agua). Generalmente, es una dispersión de un líquido apolar en un líquido polar. El tercer componente es un agente emulsor, cuya presencia es necesaria para lograr una emulsión estable. El agente emulsor actúa en la interfase entre el agua y el aceite, impidiendo que los corpúsculos de grasa se agreguen. La leche y la mayonesa, por ejemplo, son emulsiones del tipo aceite en agua. Es común referirse a las pastas finas como "emulsiones cárnicas." En realidad, esta denominación es incorrecta dado que dichas emulsiones cárnicas consisten de partículas sólidas de grasa dispersas en una fase líquida continua, por lo que sería más acertado llamarlas "pastas cárnicas." Sin embargo, en el curso de esta exposición, se usará la terminología "emulsión cárnica." * Iowa State University grasa finamente picada, antes de la cocción. Las proteínas cárnicas actúan de manera diferente con las fases acuosa y lípida debido á las diferencias en la composición básica de las cadenas laterales compuestas por aminoácidos. Dichas cadenas laterales de aminoácidos consisten de grupos cuya carga es positiva o negativa, y que pueden ser polares (como el agua), o apolares como la grasa. La Miosina no sólo es el componente estructural más importante de la proteína cárnica, sino que también es la proteína más importante necesaria para la emulsión de las grasas, y para la capacidad de retención de humedad en carnes procesadas. Se cree que la Miosina constituye el puente situado en la interfase grasa-aceite, en el que los aminoácidos apolares de la Miosina se asocian a la superficie de las partículas de grasa, mientras que los aminoácidos polares localizados en el extremo opuesto de la Miosina se unen a la fase acuosa. Existen varios factores que determinan la capacidad emulsora de la Miosina. El primero de ellos está relacionado con la condiciones de la carne al momento de utilizarla. Durante el sacrificio, la Miosina presente en los músculos del animal puede Las proteínas cárnicas son emplearse como tal. Sin embargo, el una vez alcanzado el rigor agente emulsor en una emulsión mortis, la Miosina se combina con cárnica. A fin de formar una otra proteína denominada Actina, emulsión cárnica estable, dichas formando una tercera conocida proteínas deben recubrir como Actomiosina. Desde el punto completamente las partículas de de vista capacidad de ligar agua Cursillo Teórico/Práctico de Tecnología Cárnica loma State University y Protein Technologies International, en colaboración Knipe - 2Knipe - 2 y grasas, la Miosina es mucho más * Traducción : C. Cogorno Editor : A. Saloma Cursillo Teórico/Práctico de Tecnología Cárnica Iovoa State University y Protein Technologies International, en colaboració efectiva que la Actomiosina. Por otra parte, la Miosina es más soluble que la Actomiosina, a los niveles de sal generalmente usados en las emulsiones cárnicas. Hay otros factores que inciden en la estabilidad de las emulsiones cárnicas, sobre los que influyen algunos de los ingredientes secos. El pH tiene una influencia definitiva sobre la capacidad de retención de humedad y la capacidad de emulsión de la carne. La capacidad de retención de humedad (CRH) de la carne podría compararse a la acción de una esponja, y es muy importante en el procesamiento de las carnes. Las proteínas cárnicas son capaces de retener más agua en la medida en que su estado de solubilización sea mayor. En la carne, la CRH es mínima en el punto isoeléctrico (pl) de las proteínas. El pl es el pH en el cuál todos los grupos de las „ cadenas laterales están cargadas eléctricamente, siendo el número de cargas positivas igual al de las cargas negativas. Bajo estas condiciones, se alcanza el máximo de puentes de sal entre las cadenas peptídicas, y la carga neta es igual a cero. El pl de la carne, cuando la CRH es la mínima, se sitúa en un rango de pH que oscila entre 5.0 y 5.4, coincidiendo con el valor pH de la carne una vez que el rigor mortis ha quedado establecido. Aumentar o disminuir el pH de la carne, alejándolo del pl creará un desequilibrio de cargas eléctricas, y la resultante será un incremento en la CRH. Si llegaran a predominar cargas positivas o cargas negativas, la resultante sería una repulsión de los grupos proteicos portadores de cargas iguales, y la CRH aumentaría considerablemente. La repulsión aludida podría compararse al efecto de dos imanes cuyas cargas fuesen iguales. Muchos investigadores han estudiado la solubilidad de las proteínas musculares solubles en sal, al incrementarse el valor pH. Otros han demostrado que la capacidad emulsora aumenta al subir el pH. Hay muchos factores que afectan el pH de las emulsiones. El establecimiento del rigor mortis en la carne utilizada constituye el pH basal de la emulsión. Al momento de sacrificio, el pH del tejido muscular del animal es de aproximadamente 7.0. Pasadas 1 a 2 horas, una carne prerigor salada tendrá un pH de 6.0 a 6.5. Se ha demostrado que la adición de cloruro sódico eleva el pH ligeramente. La cocción también aumenta el pH de la carne. Los fosfatos alcalinos incrementan el pH de la carne al máximo, siendo éste el factor más importante. La presencia de sal en un sistema cárnico influye poderosamente sobre la CRH. Para poder entender este fenómeno con mayor precisión, es necesario considerar la acción tanto del catión como del anión resultantes de la ionización del cloruro sódico. La absorción de estos iones por parte de la proteína afecta la CRH. El efecto de la sal puede explicarse por el hecho de que el anión cloruro, de mayor tamaño, quedaría menos hidratado que el catión sódico. Mientras menos hidratados estén los iones, más se acercarán a los grupos proteicos portadores de carga eléctrica, en virtud de tener un radio menor. Por tanto, el ion cloruro tiene un efecto mayor que el ion sódico, pudiendo acercarse más a los grupos proteicos de carga opuesta, cuando el pH está por encima del pl. En ese caso, hay un incremento neto de cargas negativas, desplazando el pl del músculo a valores pH inferiores. Al incrementarse la carga neta negativa, se sucede una repulsión en los grupos proteicos, aumentando el espacio disponible para que el músculo absorba agua. Una salmuera con un contenido de sal del 7% es ideal para solubilizar la Miosina. Por tanto, añadir 4.5% de sal a una carne que contenga 65% de humedad resultaría en una extracción máxima de proteínas. Esto puede lograrse durante el inicio del picado, añadiendo la sal a la carne en ausencia de agua. Esta extracción es también más eficiente cuando se utiliza hielo en vez de agua, para que la temperatura de la masa se sitúe alrededor de 1 ó 2 C bajo cero. Una vez extraídas, las proteínas permanecen en solución, aún añadiendo más agua. Algunos cationes divalentes tales como el calcio (Ca), magnesio (Mg) y el hierro (Fe), presentes en aguas no tratadas, disminuyen la CRH de la carne. Se cree que esto es debido a que los cationes en cuestión forman puentes entre la Actina y la Miosina, ligando también otros grupos proteicos. Existe otra explicación basada en el hecho que los cationes diva-lentes son capaces de acercarse a los grupos proteicos que portan cargas negativas. Dado que los cationes divalentes exhiben una afinidad más acusada por la miosina que los cationes monovalentes (e.g., el sódico), se desprende que la influencia de aquéllos sobre la CRH de la carne es mayor que la de éstos. Puede también aumentarse la CRH si se incrementa el total de cargas eléctricas en un sistema cárnico. Esto puede lograrse añadiendo fosfatos, especialmente aquéllos de cadena larga como lo son el tri-polifosfato (TPF), y el hexa-metafosfato (HMF). Es difícil divorciar este efecto de la influencia que los fosfatos ejercen sobre el pH del sistema, pero se sabe que los fosfatos de cadena larga portan numerosas cargas eléctricas que pueden ligar el agua. Como antes se ha mencionado, antes de poder emulsionarlas, es menester disminuir el tamaño de las partículas grasas de manera que queden totalmente recubiertas de proteína. Si las partículas grasas son demasiado grandes, la emulsión resultante será grumosa e inestable. En contrapartida, picar la grasa excesivamente podría incrementar la superficie total de las partículas grasas, a la vez que rompería un número muy elevado de células adiposas, lo que resultaría en un producto inestable. Soslayar los principios físicos que determinan la estabilidad de las emulsiones cárnicas es peligroso. Antes de la cocción, las emulsiones cárnicas obedecen la Ley de Stokes: V donde = D2 (d1-dQ) g / 18n emulsión cárnica bien puede influir en la estabilización de la misma, impidiendo físicamente que la fase dispersa se aglutine. De esta manera, se explica por qué aquellas emulsiones que se someten a un largo reposo pueden resultar en productos inestables. El tipo de grasa utilizada puede también influir en la estabilidad de los productos emulsionados. La grasa vacuna y la grasa interna del cerdo no son fáciles de emulsionar. En contrapartida, a partir de la grasa del jamón, de la panceta y de la paleta, es posible producir emulsiones estables. Las temperaturas de picado y emulsión pueden también afectar la estabilidad, especialmente cuando se usan diferentes tipos de grasa. Si predomina la grasa de vacuno, la temperatura final de la emulsión deberá ser 5°C ó 21°C. Aparentemente, esto se debe a que la grasa vacuna cristaliza a diferentes temperaturas. Por otra parte, la grasa de cerdo debe picarse o emulsionarse a temperaturas de 13 a 16°C. Picar emulsiones cárnicas que contengan grasa de cerdo a temperaturas más elevadas que las que se indican puede producir desprendimientos visibles. La emulsión de grasas puede también verse afectada por la duración del ciclo de picado o emulsionado. Hay un efecto tiempo-temperatura que actúa sobre las grasas durante el proceso de emulsión. Alcanzar las temperaturas mencionadas en V = velocidad de separación de la grasa; D = diámetro de partículas grasas; dg y d1 = densidad de la fase externa e interna, respectivamente; n = viscosidad de la emulsión g = aceleración de la gravedad El factor principal de esta ecuación es D. Es decir, a medida que el tamaño de la partícula grasa disminuye, la estabilidad de la emulsión aumenta, siempre y cuando haya suficiente proteína para recubrir por completo todas las partículas grasas. A medida que continúa el picado, la temperatura de la emulsión hace que la tensión superficial de las partículas grasas disminuya, facilitando el proceso de disminución en el tamaño de las partículas, y aumentando rápidamente la superficie total de las mismas. A mayor superficie total, mayor cantidad de proteína necesaria para recubrir totalmente todas las partículas grasas. La viscosidad de la el párrafo anterior no garantiza la estabilidad de las emulsiones. Es necesario que transcurra un período de tiempo suficiente para disminuir el tamaño de las partículas grasas. Si se impide que la temperatura suba, a mayor tiempo de picado, mayor estabilidad de la emulsión. En contrapartida, si la temperatura de la masa se eleva, es menester disminuir el tiempo total de picado. En vista de lo anteriormente expuesto, siguiendo el proceso que a continuación se indica podrá obtenerse una emulsión estable. 1. Añadir la carne magra a la cutter, seguida de la sal, 4.5% del peso total de la carne magra. 2. Picar la carne con la sal por espacio de 2 minutos antes de añadir el hielo, el nitrito sódico y el ascorbato o eri-torbato. La temperatura de la masa disminuirá al añadir el hielo. 3. Picar hasta alcanzar una temperatura de 7°C, y añadir las grasas, las carnes colagénicas y el resto de agua o hielo. 4. Añadir los ligadores, condimentos y edulcorantes casi al final del proceso. La temperatura final deberá oscilar entre los 13 y los 16 C para productos en los que predomine la grasa de cerdo. Para aquéllos en los que predomine la grasa vacuna, la temperatura final de la emulsión será de 5°C, o de 21°C. NOTA: Este procedimiento puede adaptarse para uso con el sistema mezcladora/emulsor, siempre que los cuatro pasos antes mencionados se cumplan en la mezcladora. Antes de añadir las carnes menos magras (tercer paso), la temperatura puede ser menor de lo indicado para compensar el incremento de 6 a 7 C que sufre la pasta a su paso por el emulsor. Las temperaturas indicadas en el paso No. 4 anterior deberán respetarse. Por último, es posible destruir emulsiones perfectas si se utilizan programas de cocción incorrectas. En general, pueden surgir problemas si las emulsiones se cuecen con demasiada rapidez, a humedades relativas demasiado elevadas, o a temperaturas internas muy altas. Recapitulando, los cuatro factores más importantes que determinan la estabilidad de una emulsión cárnica son: 4. Calidad de la carne, y especie de la que proviene. Ingredientes secos utilizados. Proceso de emulsión. Proceso de cocción. 5. 6. 7. Knipe - 7 * * * * * Cursillo Teórico/Práctico de Tecnología Cárnica Iowa State University y Protein Technologies International, en colaboración