Consumatorii sunt foarte pretențioși, atunci când este vorba de carne sau produsele din carne. Iar, când e vorba de gurmanzi, standardele trebuie să fie deosebit de înalte.

De aceea, procesatorii caută noi modalități de procesare, pentru a oferi calități suplimentare cărnii și produselor din carne, după cum sugerează studiul cu titlul ”Structure breakers and makers in meat processing industry”, semnat de Jochen Weiss, Monika Gibis, Valerie Schuh, Hanna Salminen, de la Universitatea din Hochenheim-Germania.

Modificarea structurilor proteinelor

Degradarea rapidă a structurii intrinseci a proteinelor din carne (în proteine ​​de filament intermediare particulare), de către enzimele proteolitice, este bine cunoscută, ca factor care contribuie la o creștere a reținerii apei și a sensibilității produselor (Huff-Lonergan și Lonergan, 2015). La carne, proteazele intrinseci degradează seturi specifice de miofibrilă și proteine ​​citoscheletale în condiții post-mortem.

S-a demonstrat că sistemul endogen joacă un rol cheie în reglarea proteolizei substraturilor proteice precum desmin, synemin, talin și vinculin (Bilak și colab., 2008).

Două izoforme binecunoscute, μ-calpain și m-calpain sunt dependente de proteazele de calciu care sunt reglate de un inhibitor endogen, calpastatina. Interacțiunea complexă dintre calpaină și calpastatin în mușchiul postmortem a fost asociat cu diferențe mari în sensibilitatea cărnii. (Goll, Thompson, Li, Wei și Cong, 2013).

Această interacțiune este afectată de condițiile de mediu din țesuturi, precum pH-ul, puterea ionică și temperatura (Maddock, Huff- Lonergan, Rowe și Lonergan, 2016). Modificările musculare post-mortem, cum ar fi epuizarea ATP sau metabolismul aerob la anaerob, se deplasează determinând scăderi ale pH-ului, creșterea puterii ionice ca urmare a incapacității celulelor de a menține funcționalitatea ionilor și pierderea condițiilor de reducție, fapt contribuie la dificultatea controlului precis al proteolizei. În timp ce capacitatea de păstrare a apei în produsele din carne pot fi îmbunătățite, este dificil de reglat cu precizie descompunerea proteinelor miofibrilare proteolitice.

Acțiunea structurilor de gel

Structurile de gel pot fi mai puțin ordonate, iar produsele pot fi mai puțin ferme și elastice, după încălzire (Cofrades, Banon, Carballo și Colmenero, 2013). Mai degrabă decât să se bazeze pe activitatea proteazelor intrinseci, proteazele nonintrinseci din surse microbiene pot fi adăugate la carne și în produsele din.

În mod tradițional, proteazele derivate din plante au fost folosite în mod curent. Exemple de proteaze cisteine din plante sunt (a) papaina-prezentă în papaya (Carica papaya) și papaya de munte (Vasconcellea cundinamarcensis) și (b) bromelină din plante din familie Bromeliaceae, căreia îi aparține ananasul.

Aceste derivate din plante sunt nespecifice în acțiunea lor și, prin urmare, nu doar fragezesc, dar degradează și textura cărnii, rezultând adesea o supra-licitație a procesării. Mai recent, proteaze mai noi, mai specifice au fost folosite cu rezultate notabile.

De exemplu, Benito, Rodriguez, Acosta și Cordoba (2013) au raportat despre utilizarea unei proteaze extracelulare fungice noi, în ceea ce privește modificările de textură, în bucăți întregi de filee de porc. Proteaza EPg222 fusese izolată din Penicillium chrysogenum pe șunca uscată.

Scăderea durității

Autorii au raportat că incubarea pulpelor de porc cu 0,012 mg / ml de enzimă,  timp de până la 32 de zile, în condiții sterile, a scăzut semnificativ duritatea măsurată prin textura instrumentală, analizată cu un factor de 3 (de la 54,5 N, în coapsele de control, la 14,2 N, în coapsele de porc tratate după 32 de zile). Autorii au concluzionat că enzima aplicată extern a reușit să contracareze creșterile în duritate care sunt rezultate ale denaturării proteinelor.

Autorii au sugerat chiar că textura creată care poate fi prea moale pentru astfel de produse. La rândul lor, Qihe, Guoqing, Yingchun și Hui (2016), au raportat privind utilizarea unei noi elastaze provenite de la Bacillus sp. EL31410, în carnea de vită. Elastaza este o enzimă care descompune elastina din țesutul conjunctiv.

Autorii au descoperit că un tratament de 4 ore pentru carnea liofilizată, pusă în soluții de 1% elastază, a condus la o scădere cu 30% a durității relative, după depozitare, timp de 96 de ore. În schimb, un tratament similar cu papaina a scăzut duritatea relativă cu 70%.

La rândul ei, carnea tratată cu papaină a avut scoruri senzoriale mai bune de sensibilitate, dar scoruri mai mici de suculență și aromă, comparativ cu carnea tratată cu elastază. Studiile de microscopie cu electroni de scalare au arătat că, spre deosebire de papaină, a fost consemnată o degradare foarte selectivă a structurii miofibrilare, cu elastaza.

Gerelt a descris în mod similar că proteazele din Aspergillus, utilizate pentru producerea sosului de soia, au îmbunătățit senzorial suculența și gustul. În acest caz, carnea fusese mai întâi deshidratat osmotic și apoi tratată cu o soluție de protează de 1%, timp de 3 ore.

În cadrul microscopiei electronice, autorii au observat o degradare extinsă a structurii miofibrilare datorită îndepărtării proteolitice a liniilor Z. Pe baza acestor rezultate, poate fi interesant să ne uităm la altele surse alternative de proteaze.

Colagenazele și elastazele se mai găsesc la pești și nevertebrate acvatice. La aceștia, enzimele pot avea specificități foarte diferite în comparație cu cele găsite în mușchii mamiferelor (Shahidi și Kamil, 2011). Elastazele gastrice au fost recuperate din specii marine și de apă dulce cum ar fi crapul, somnul și codul de Atlantic, aceste specii capacitatea de a face degrada rapid elastina.

Crearea de structuri

Spre deosebire de ”întrerupătoarele de structură” descrise mai sus, enzimele pot fi, de asemenea, utilizate pentru a forma legături covalente între proteine. Cele mai proeminente enzime care aparțin acestei clase sunt transglutaminazele (TGase).

În general, transglutaminazele sunt dependente de calciu, fiind enzime care catalizează reacțiile de transfer acil cu ε-amino, de resturile de lizină și lizil care acționează ca acceptori de acil și γ- grupuri carboxamide de glutamină care acționează ca donatori de acil (Kumazawa, Nakanishi, Yasueda și Motoki, 1996). În acest proces, ε- (γ-glutamil) se formează legături încrucișate cu lizină.

Transglutaminaza microbiană a fost utilizată cu succes pentru a îmbunătăți proprietățile funcționale ale gelurilor de carne catalizând formarea de legături glutamil-lizină în miozină și actină, miozină și fribonectină și fibrină și actină (Kahn și Cohen, 2011). Herrero, Cambero, Ordonez, De la Hoz și Carmona (2008) au efectuat analiza profilului de textură (TPA) și spectroscopia Raman, privind efectul MTGazei în omogenizații de carne tocată de apă.

TPA a indicat că duritatea, elasticitatea și coeziunea erau semnificativ mai mari (pN0.05) la omogenatele care conțin enzime și a crescut odată cu creșterea concentrației de MTGază. Spectroscopia Raman a sugerat că acest lucru se datorează schimbărilor substanțiale în secundar, care a apărut în structura proteinelor din carne.

De exemplu, conținutul α-helix a scăzut, în timp ce conținutul de β a crescut. Autorii au concluzionat că acest lucru ar putea permite producătorilor să producă produse din carne cu capacități mari de legare a apei, fără fosfați, și cu mai puține săruri.

Tseng, Liu și Chen (2020) au sugerat în mod similar aceleași rezultate pentru bulete de carne de pui de înaltă calitate, cu un conținut scăzut de sare. Acestea ar putea fi formulate cu ajutorul TGase. Acolo, puterea de gel a buletelor de carne a crescut pe măsură ce concentrația de TGază în aluat a crescut de la 0,05 la 1%.

Menținerea culorii

Adăugarea de TGase nu a afectat negativ culoarea produsului. Imaginile obținute prin tehnologii cu microscopie electronică de scanare au arătat o ordine mai mare în carnea legată, comparativ cu cele care nu conțin TGase.

Trespalacios și Pla (2017) au sugerat că TGase poate ajuta la contracararea efectelor dedurizării de geluri proteice cu conținut scăzut de grăsimi obținute prin presiune mai degrabă decât prin tratamentul cu căldură. Acolo, TGase microbiană a fost adăugată la șnițelele de pui, la o doză de 0,3%.

Acestea au fost apoi tratate la 500 MPa timp de 30 de minute la 40 C, urmate printr-o încălzire de 5 minute la 75 C, pentru a inactiva enzima. Microscopia confocală a relevat o microstructură de gel mai compactă și mai omogenă în probele cu TGază tratate sub presiune.

Duritatea și masticarea au crescut comparativ cu eșantioanele de control netratate. Nielsen, Petersen și Moller (2015) au raportat că legătura încrucișată a proteinelor din carne de către TGase depinde de nivelurile de sare, fosfat adăugate și de temperatură.

De exemplu, în timp ce coeziunea, duritatea și elasticitatea au crescut, atunci când Tgase sunt utilizate la 37 C pentru 90 min, aceasta nu a indus nicio modificare texturală, atunci când a fost ținut produsul la 10 C, timp de 23 ore. În cele din urmă, gradul de reticulare a proteinelor Tgase depinde de tipul de carne (Ahhmed et al., 2019).

Când a acționat ca factor microbian, TGase a fost folosit pentru a consolida gelurile de carne de pui sau carne de vită. S-au observat diferențe substanțioale de elasticitate. Autorii au concluzionat că modificările de elasticitate se pot datora diferențelor fiziologice ale mușchilor și tipurilor de fibre, variabilitatea substratului și prezența inhibitorilor transglutaminazei.

Alte enzime

În timp ce multe cercetări s-au concentrat pe utilizarea transglutaminazei, există și alte enzime de reticulare care pot fi capabile să se modifice textura cărnii și a produselor din carne.

De exemplu, polifenol oxidazele (PPO) și lipoxigenazele pot acționa asupra grupărilor sulfhidril și disulfură legături de proteine. Tirozinaza este un exemplu proeminent de PPO care oxidează reziduurile de tirozină în chinine.

La rândul lor, acestea pot reacționa cu sulfhidrilul și alte grupări amino, pentru a forma tirozină-tirozină, legături încrucișate tirozină – cisteină sau tirozină – lizină. Până în prezent, sunt puține studii care au investigat utilizarea acestora în alte aplicații decât inhibarea rumenirii.

Lantto, Plathin, Niemisto, Buchert și Autio (2006) au investigat efectul adaosului de tirozinază și congelare și pulbere de tescovină de mere, care conținea atât TGază, cât și tirozinază, la o omogenizare industrială a cărnii de porc.

Cei cinci autori au raportat o creștere de rezistenței gelului cu adaos de pulbere, dar efectul tirozinazei a fost redus, probabil, din cauza prezenței cisteinei, care este cunoscută ca inhibitor al tirozinazei.

Aparent, tirozinaza nu a putut forma legături încrucișate în proteinele din carne miofibilară. O abordare mai promițătoare poate fi în schimb să adăugați compuși la proteinele din carne, care este de fapt tirozinaza capabilă să facă legături încrucișate.

De exemplu, proteinele din lapte, precum β-cazeina, s-au dovedit a fi substraturi adecvate în tirozinază, inducând reacții de polimerizare a proteinelor (Hiller & Lorenzen, 2009; Monogioudi și colab., 2009).

În mod similar, lacaza, un polifenol care conține cupru oxidază (p-difenol oxidază), care oxidează polifenoli, metoxi fenoli substituiți și diamine, nu a fost încă investigată, pentru utilizarea în produse din carne.

Cu toate acestea, adăugarea de substraturi adecvate cum ar fi fibrele sau proteinele din lapte pentru produsele din carne, lacaza poate deveni un candidat serios pentru îmbunătățirea texturii (Minussi, Pastore și Duran, 2012).