Effect of the modified atmosphere packaging on the physicochemical characteristics of fillets of bagre lau lau (brachyplatystoma vaillanti) during the storage

Carmen María Farías Vera¹, Atilano Núñez¹, Jesús Méndez²

1 Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas, Escuela de Zootecnia, Departamento de Tecnología de Alimentos, Maturín, Venezuela.

2 Universidad de Oriente, Núcleo de Monagas, Escuela de Agronomía, Maturín, Venezuela E-mail: cmfarias@udo.edu.ve

RESUMEN

Se evaluaron las características físico-químicas de los filetes frescos de bagre Lau lau (Brachyplatystoma vaillanti), se empacaron en atmósfera modificada (A₁ = 100% AIRE; A₂ = 25% CO₂:75% N₂; A₃ = 50% CO₂:50% N₂; A₄ = 75% CO₂:25% N₂) y se almacenaron a 2ºC ± 1. Se determinaron los indicadores de deterioro físico (pH, textura instrumental) y químico (bases volátiles totales) durante 28 días de almacenamiento. Los filetes presentaron valores iniciales de pH: 6,42; dureza: 42,941 N/mm; BVT: 23,503 mg N/100 g; resultando con óptima frescura para su almacenamiento. En la atmósfera 100 % AIRE hubo producción de CO₂ y descenso del O₂, consumido por microorganismos y la actividad metabólica del músculo post-mortem. Para las atmósferas con concentraciones de CO₂ hubo decrecimiento lineal de CO₂ y formación de ácido carbónico que se encargó de la conservación del producto. No hubo relación del pH con el tiempo de almacén pero si con la concentración de las atmósferas, presentándose el pH más bajo para los filetes en la atmósfera 4, donde se mostró el mayor efecto conservador. La dureza no se relacionó con los tiempos de almacenamiento ni con las atmósferas. La formación de BVT dio información ambigua sobre la frescura de los filetes, aumentando en los dos últimos tiempos cuando el deterioro fue visible. La vida útil de los filetes fue 7 días para la atmósfera 1, 21 días para los de las atmósferas 2 y 3 y, 24 días para la atmósfera 4. Solo existió una correlación inversa altamente significativa entre la concentración de CO₂ y las BVT.

Palabras clave: Filetes de pescado, envasado en atmósfera modificada, características físico-químicas, vida útil.

ABSTRACT

The physicochemical characteristics of fillets of bagre Lau lau (Brachyplatystoma vaillanti) were evaluated. The fillets were packed in modified atmosphere (A₁ = 100 % Air; A₂ = 25 % CO₂:75 % N₂; A₃ = 50 % CO₂:50 % N₂; A₄ = 75 % CO₂:25 % N₂) and then stored at 2 ºC ± 1 during 28 days. Indicators of physical deterioration (pH, instrumental texture) and chemical (total volatile bases), at different times of storage (0, 3, 7, 10, 14, 17, 21, 24 and 28 days) were analyzed. The fillets showed average initial values of pH: 6,42, hardness: 42,941 N/mm, TVB: 23,503 mg N/100g, maintaining the ideal conditions of freshness for its storage. In the MAP 1, there was production of CO₂ and reduction of the O₂ up to zero, which was totally consumed by the microorganisms and by the post-mortem metabolic activity of the muscle. For the atmosphere containing different concentrations of CO₂ there was linear decrease in the concentration of CO₂ during the storage, with the formation of carbonic acid which as a consequence was a factor in the conservation of the product. There were no relation between the pH values and time of storage but there was with the atmosphere, being the lowest pH for the fillets at the MAP 4 with the highest concentration of CO2, where it appeared to be the best effect for keeping the quality of the fillets. The hardness (resistance to the cut) was not related to the time of storage or to the MAP. The formation TVB did not gave exact information about the quality or freshness of the fillets, the levels increased only in the latest two times when the signs of deterioration were evident. The shelf life of the fillets were of 7 days for the MAP 1 (A₁ = 100 % Air), whereas for the packed ones under different concentrations of CO₂ there were 21 days for the MAP 2 and 3 (A₂ = 25 % CO₂:75 % N₂; A₃ = 50 % CO₂:50 % N₂) and up to 24 days for the MAP 4 (A₄ = 75 % CO₂: 25 % N₂). Only there existed an inverse highly significant correlation between the concentration of CO₂ and BVT.

Recibido: septiembre 2012. Aprobado: junio 2013. Versión final: julio 2013.

INTRODUCCIÓN

En Venezuela los bagres conforman un grupo importante dentro de las especies fluviales y su producción alcanzó para finales del año 2004 las 13.000 tm (INAPESCA 2005). Entre los bagres, destaca el Lau lau (Brachyplatystoma vaillanti) seguido por el Blanco Pobre (Pirinampus pirinampu). Los principales centros de desembarco son los estados Apure, Guárico y Monagas (Novoa 2002). El pescado fresco es aquel pescado recién capturado que no ha recibido tratamiento conservador y que se ha preservado solamente enfriándolo sin llegar a congelarlo (Codex Alimentarius 2001). Una vez extraído de su fuente natural, si no es manipulado adecuadamente y mantenido a bajas temperaturas comienza su rápida alteración como resultado de la acción combinada de procesos autolíticos (derivados de la actividad enzimática tisular), de la actividad metabólica microbiana y la oxidación lipídica. Los métodos químicos que se han propuesto para establecer una escala de frescura o de alteración del pescado se basan, precisamente, en las reacciones de transformación que se desarrollan en el pescado derivadas de la actividad autolítica y/o bacteriana. Tradicionalmente, solo métodos como la refrigeración y el salado han sido utilizados para detener el grado de deterioro microbiano del pescado y sus derivados. El uso de atmósfera modificada como método de preservación para alargar la vida útil de los alimentos, no es un concepto nuevo en la industria de alimentos. La acción preservativa del dióxido de carbono (CO₂) en el procesamiento de productos cárnicos ya era conocida a principios del siglo XX. Sin embargo, no fue sino hasta la década entre los años 1920 y 1930 que se realizaron investigaciones básicas en la utilización de atmósfera modificada para alargar la vida útil de las frutas, carnes y pescado (Parry 1998). La atmósfera modificada consiste en cambiar inicialmente la atmósfera gaseosa en el entorno del producto, permitiendo que las actividades del producto envasado ocasionen una variación del entorno gaseoso en las inmediaciones (Brody 2003, Barreiro y Sandoval 2006), y de esta manera preservar los alimentos sin alterar las cualidades microbiológicas y organolépticas (Madrid et al. 2003). La calidad en cuanto a la frescura del pescado es altamente apreciada mundialmente y se han realizado investigaciones utilizando la técnica de empaque bajo atmósferas modificadas (EAM) para mejorar la extensión de la vida útil, sin embargo, ha sido poca la realizada en especies piscícolas de Venezuela. Este trabajo constituye una alternativa hacia la utilización más efectiva y racional de un recurso natural de alto valor nutricional, y fácil obtención, como son los especimenes de las diferentes variedades silvestres de los ríos orientales en especial el bagre Lau lau (Brachyplatystoma vaillanti).

MATERIALES Y MÉTODOS

Obtención de la materia prima

Los bagres Lau lau (Brachyplatystoma vaillanti) se obtuvieron en el puerto de pescadores artesanales de Barrancas del Orinoco, estado Monagas. Se seleccionaron 54 especimenes con un peso aproximado de 1.500 g. Los ejemplares recién capturados fueron revisados sensorialmente para asegurar su condición general e inmediatamente colocados en cavas con hielo (alternando capas de hielo y pescado) para asegurar un enfriamiento uniforme a 1°C ± 1.

La fase experimental se realizó en el laboratorio de Tecnología de Alimentos del Departamento de Tecnología de Alimentos de la Universidad de Oriente, UDO, Núcleo de Monagas, Campus Los Guaritos.

Obtención de los filetes de pescado

Después del traslado de los especímenes al laboratorio, estos fueron inmediatamente sometidos a las diferentes operaciones unitarias necesarias para obtener los filetes. Se obtuvieron 108 filetes con un peso aproximado de 300 g cada uno y con un espesor de 2 cm, colocados en bandejas de acero inoxidable y enfriados hasta alcanzar una temperatura de 1°C ± 1.

Los filetes enfriados y separados en cuatro lotes (27 filetes por cada uno), a excepción de los correspondientes al muestreo del tiempo uno (t1 = 0 días), se colocaron separadamente en bolsas de barrera de polivinilo de baja densidad, impermeables a la humedad y al oxígeno, previamente desinfectadas con peróxido de hidrógeno y secadas. Seguidamente cada lote se etiquetó y codificó de acuerdo a producto, fecha de empacado, temperatura de refrigeración, repetición, tratamiento adicional y fecha de apertura (aleatorizando el sitio de ubicación dentro del refrigerador). El lote A1 correspondió al ambiente 100% AIRE, el lote A2 al ambiente 25% CO2:75% N2, el lote A3 al ambiente 50% CO2:50% N2 y el lote A4 al ambiente 75% CO2:25% N2. Los cuatro lotes identificados se inyectaron con las mezclas de gases certificadas (*) de concentración conocida seleccionada y con el ambiente 100% AIRE, con la ayuda del equipo Vac Master, Modelo SVP-20 (ARY, Inc., Kansas City, MO, USA) para Atmósfera Modificada. Seguidamente el equipo procedió a sellarlas de manera individual.

(*) Las mezclas de gases certificadas (por 36 meses) con las normas ISO 9000 fueron suministradas en cilindros individuales, por la empresa TecniSold, C.A., distribuidor autorizado de Gases AGA, empresa comercializadora de Gases Especiales, ubicada en la ciudad de Maturín, estado Monagas. Cada cilindro tiene una capacidad aproximada de 40 L capacidad hidráulica-acero.

Almacenamiento

Cada uno de los lotes empacados en los diferentes ambientes de EAM y el lote 100% AIRE, se mantuvieron refrigerados a una temperatura de 2°C ± 1, durante el tiempo estimado para su apertura y evaluación: t₂ = 3 días, t₃ = 7 días, t₄ = 10 días, t₅ = 14 días, t₆ = 17 días, t₇ = 21 días, t₈ = 24 días, t₉ = 28 días.

Métodos analíticos

Los análisis físico-químicos se realizaron por triplicado en los filetes recién elaborados, que correspondió al tiempo uno (t₁ = 0 días) y luego se repitieron utilizando la misma metodología para los filetes empacados en EAM durante los tiempos de almacenamiento establecidos.

Variación de las concentraciones de CO₂/N₂

La cuantificación de la variación de los gases de las mezclas, en la atmósfera modificada, a lo largo del período de almacenamiento se realizó mediante la utilización de un equipo analizador de gases marca SERVOMEX, serie 1450-574 (Servomex Group Limited, Crowborough, UK) acoplado con una bomba de vacío.

pH

Textura

Las muestras fueron tomadas del centro de los filetes y cortadas en cubos (2x2x2 cm). La resistencia al corte de los filetes (fuerza máxima) fue medida con un texturómetro, modelo TA500, marca Lloyd Instruments (Lloyd Instruments Ltd, Hampshire, UK) con una capacidad máxima de 500 N de fuerza, adaptado a un sistema computarizado Nexygen versión V 1.1. Se utilizó un dispositivo rectangular plano de acero inoxidable de 7 cm de ancho, a una velocidad de 50 mm/min y con un rango de fuerza de 5 N. Se realizaron cinco repeticiones del corte por tratamiento.

Bases volátiles totales

Fueron determinadas por el método que establece la norma venezolana COVENIN 1948-82. Los resultados se reportaron como mg de nitrógeno por 100 g de muestra, sobre base húmeda (COVENIN 1982).

Diseño estadístico

Se utilizó un diseño de bloques al azar con arreglo factorial 4 x 9. Las variables independientes fueron los cuatro tipos de atmósferas por los nueve tiempos de almacenamiento, mientras que las variables dependientes estuvieron conformadas por los análisis físico-químicos. Se realizaron tres repeticiones por tratamiento (tipos de atmósferas x tiempos de almacenamiento) para un total de 108 unidades experimentales.

Análisis estadístico

Los resultados de las observaciones en los diferentes tiempos de almacenamiento fueron analizados mediante ANAVA y para las diferencias significativas se utilizó Prueba de la Mínima Diferencia Significativa (MDS) al 5% (Steel y Torrie 2000). El grado de asociación entre los diferentes indicadores del deterioro (físicos y químicos), se realizó mediante Rangos de Correlación Spearman (Steel y Torrie 2000). Se utilizó el paquete estadístico SAS (2004).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Existen diferencias significativas (p ≤ 0,05) en la evolución de las concentraciones de CO₂ (incremento o disminución), entre los tiempos de almacenamiento y en la interacción atmósfera por tiempo. Esto se corresponde con lo dicho por Madrid et al. (1999) quienes establecen que la atmósfera interna se modifica con el paso del tiempo y según Huss (1999), los cambios en la composición de los gases en la atmósfera de almacenamiento del pescado afectan fuertemente los procesos microbiológicos y los cambios bioquímicos y químicos. La atmósfera 100% AIRE (A1) tuvo inicialmente una concentración de 0,1% de CO₂ y luego incrementó en el tiempo hasta llegar al tiempo 4 (t₄ = 10 días) donde alcanzó valores de 17,71%. Para este tiempo se presentaron signos visibles de deterioro (mal olor fuerte, textura suave y superficie pegajosa) en los filetes de pescado que provocaron el descarte de las muestras de esta atmósfera. El O₂ en 100% AIRE descendió de 20,9% a 0% para el tiempo 4 consumido totalmente por los microorganismos y de la actividad metabólica del músculo post-mortem. El ICMSF (2005) establece que agua y dióxido de carbono son los principales productos finales del metabolismo microbiano cuando se crean ambientes donde el acceso al oxígeno se restringe. Estos resultados coinciden con estudios realizados por Reddy et al. (1994) en filetes de tilapia y por Fletcher et al. (2002) en filetes de Salmón Rey, donde los niveles de O2 descendieron hasta valores cercanos a cero (0%). En el espacio de cabeza de los empaques contentivos de las mezclas de gases CO₂/N₂ se observó un comportamiento similar de decrecimiento lineal en la concentración de CO₂ (Fig. 1). Inicialmente el contenido de CO₂ en A2; A3 y A4 era de 25, 50 y 75% respectivamente. Durante el almacenamiento los niveles fueron declinando rápida y significativamente (p ≤ 0,01) hasta llegar a valores de 14,53; 21,75 y 41,06% respectivamente, el día 28 de almacenamiento. La disminución para los diferentes ambientes fue aproximadamente un 50% para el último tiempo (28 días) con una pequeña variabilidad que se presume dependió del contenido de agua del músculo. Según Davis (1993) esa disminución es reflejada como cantidad absorbida de CO₂. El descenso de los niveles de CO₂ en el transcurso del tiempo se debió a que este es disuelto en la fase acuosa del músculo del pescado en EAM coincidiendo con lo reportado por Huss (1999) y Ruiter (1999), con la consecuente formación de ácido carbónico confirmando lo que establece el ICMSF (2005).

Valores de pH

Los filetes frescos de bagre Lau lau (Brachyplatystoma vaillanti) presentaron un valor inicial de pH de 6,42 que durante el almacenamiento registró pocas variaciones no existiendo diferencias significativas entre los tiempos. Estos resultados coinciden con los reportados en estudios realizados en filetes de tilapia por Reddy et al. (1994) quienes no pudieron determinar una relación entre los valores de pH obtenidos con el tiempo de almacenamiento. A pesar de no existir diferencias estadísticas en la evolución del pH, los valores obtenidos debido a la formación de ácido carbónico, fueron determinantes en la extensión de la vida útil de los filetes en EAM y almacenados. Solamente para el tiempo 4 (t₄ = 10 días) donde las muestras de la atmósfera 1 (A1 = 100% AIRE) presentaron signos visibles de deterioro (mal olor fuerte, textura suave y superficie pegajosa), los valores de pH estuvieron entre 6,62 y 6,76 cercanos a la neutralidad producto del crecimiento microbiano y de las reacciones químicas (formación de bases volátiles totales) y bioquímicas (enzimáticas). Los valores promedios de pH para cada una de las atmósferas (1, 2, 3 y 4) fueron 6,48; 6,42; 6,40 y 6,22 respectivamente al final del almacenamiento, no existiendo diferencias significativas en el pH de los filetes en las atmósferas A1, A2, A3 pero si de éstas con A4 (Fig. 2). Esto concuerda con lo reportado por Huss (1999) debido a que la mayor concentración de CO2 correspondió a la atmósfera 4 (A₄). A pesar de no haber diferencias significativas entre las atmósferas 1, 2, 3; Casp y Abril (1999) afirman que toda variación de pH citoplasmático tiene un efecto determinante que implica una disminución de la actividad enzimática y, en consecuencia, del crecimiento de microorganismos. Según Huss (1999) el descenso del pH del pescado EAM puede ser de 0,2-0,3 unidades, dependiendo de la concentración de CO₂ en la atmósfera gaseosa circundante. El efecto conservador del EAM se debe a la reducción del pH del producto, ocasionado por la disolución del dióxido de carbono en el agua del pescado (Ruiter 1999) con la consecuente formación de ácido carbónico.

Dureza (resistencia al corte)

Los filetes de pescado frescos presentaron una resistencia al corte de 42,941 N/mm. Para el segundo tiempo (t₂ = 3 días) hubo un incremento de resistencia al corte de casi el doble para todas las atmósferas (A₁, A₂, A₃ y A₄) con valores de 88,636; 83,750; 82,176 y 86,185 N/mm respectivamente, no existiendo diferencias significativas para ese tiempo de almacén. La resistencia al corte de los filetes se incrementó posiblemente porque para ese tiempo se produjo el complejo actomiosina (rigor mortis), ya que se asume que los especimenes fueron obtenidos en prerigor debido a su elevado grado de frescura, y por una pequeña deshidratación que se produjo como resultado del almacenamiento refrigerado (2°C ± 1). Para el resto de los tiempos de almacenamiento se presentó una variabilidad que no tuvo relación directa con el deterioro a excepción del último tiempo (t₉ = 28 días) donde se evidenció una reducción en la fuerza de corte de los filetes en las atmósferas 2, 3 y 4 (Fig. 3), con disminución de la elasticidad, aumento de la blandura y aspecto gelatinoso de la carne característico del pescado deteriorado. Resultados similares obtuvieron Hansen et al. (2009) en filetes de Salmón del Atlántico (Salmo salar L.) donde la fuerza de corte tendió a ser menor en los filetes envasados en atmósfera modificada. El valor de la fuerza de corte de los filetes de bagre Lau lau en la atmósfera 4 (A₄= 75% CO₂:25% N₂) fue el más bajo obtenido evidenciando lo reportado por Huss (1999) y García et al. (2006) quienes establecen que mientras más alta es la concentración de CO₂ más se reduce la calidad de la textura del pescado, debido esto según Parry (1998), a una reducción del pH suficiente para disminuir la capacidad de retención del agua por las proteínas, que conducen al exudado dentro del envase. La variabilidad en la resistencia al corte pudo deberse a que los miocomatas de esta especie de bagre son gruesos, razón que los hizo bastante resistentes al corte, inclusive en ocasiones no eran atravesados por el dispositivo de corte, lo que también demuestra su elevada elasticidad.

Bases volátiles totales (BVT)

Correlaciones entre los indicadores de deterioro físico-químico

Entre los indicadores de deterioro estudiados, solo se presentó una correlación inversa altamente significativa entre la concentración de CO₂ y la formación de las BVT, esto confirma lo dicho anteriormente que a medida que se incrementaban las concentraciones de CO2 disminuía la formación de dichas bases en los filetes de bagre Lau lau (Brachyplatystoma vaillanti) empacados bajo diferentes sistemas de EAM durante 28 días de almacenamiento a 2°C ± 1.

CONCLUSIONES

En la atmósfera 100 % AIRE hubo producción de CO₂ y descenso de O₂ hasta cero, mientras que para las atmósferas con concentraciones de CO₂ hubo un decrecimiento lineal en la concentración de CO₂ durante el almacenamiento, con la consecuente formación de ácido carbónico que influyó en la conservación de los filetes. No hubo relación del pH con el tiempo de almacenamiento pero si con las atmósferas siendo el valor más bajo para los filetes en la atmósfera 4 con la mayor concentración de CO₂, asociado a la producción de ácido carbónico. No existe relación de la dureza de los filetes de bagre Lau lau con los tiempos de almacenamiento ni con las atmósferas. La formación de BVT dio información ambigua sobre la calidad de frescura de los filetes, los niveles aumentaron solamente en los dos últimos tiempos cuando los signos de deterioro en las muestras eran bastante evidentes. La vida útil de los filetes de bagre fue de aproximadamente 7 días para la atmósfera 100% AIRE, mientras que para los empacados bajo diferentes concentraciones de CO₂ fueron de 21 días para las atmósferas 2 y 3 y 24 días para la atmósfera 4 por lo que se puede decir que el empacado de pescado con diferentes concentraciones de CO₂ hace más lenta la formación de las BVT alargando el tiempo de vida útil de los filetes empacados bajo diferentes concentraciones de CO₂. Este estudio demuestra que el EAM tiene buen potencial para ampliar la vida útil de los filetes de bagre Lau lau (Brachyplatystoma vaillanti).

AGRADECIMIENTOS

A la Universidad de Oriente (UDO), Núcleo de Monagas, Coordinación de Postgrado y Consejo de Investigación, por financiar este trabajo a través de proyectos internos.

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