1

TRANSFORMAREA ŢESUTULUI MUSCULAR ÎN CARNE

Procese metabolice în ţesutul muscular post-mortem

Carnea este reprezentată în principal de ţesutul muscular şi de aceea principalele

modificări care afectează acest ţesut sunt cele care conduc la formarea însuşirilor

organoleptice, fizico-chimice şi microbiologice ale cărnii proaspete.

Întreruperea afluxului de sânge spre şi dinspre ţesutul muscular este elementul care

iniţiază modificările responsabile de transformarea ţesutului muscular în carne.

Degradarea glicogenului şi scăderea pH-ului muscular. În ţesutul muscular, post-

sacrificare, degradarea glicogenului are loc numai pe calea glicolizei anaerobe. Rezultatul

degradării glicogenului este acumularea de acid lactic în ţesutul muscular, deci scăderea pH-

ului, de la valoarea 7-7,1 (imediat după sacrificare) până la 5,6 - 5,8 în cazul cărnii de porcine

şi 5,3 - 5,6 în cazul cărnii de bovine.

Acidul lactic format iniţial este parţial neutralizat datorită capacităţii tampon a

muşchiului, substanţele cu acţiune tampon fiind proteinele, compuşii cu fosfor, carnozina şi

anserina.

pH-ul atins în plină rigiditate este numit pH ultim, valoarea acestuia fiind determinată

de cantitatea de glicogen conţinută de muşchiul animalului viu. Cu cât animalele sunt mai

odihnite înainte de tăiere, deci musculatura conţine o cantitate mai mare de glicogen, rezultă o

cantitate mai mare de acid lactic, cu repercusiuni asupra intensităţii şi duratei rigidităţii

musculare. De aceea, animalele trebuie să fie odihnite înainte de sacrificare, pentru ca pH-ul

scăzut al cărnii obţinute să inhibe dezvoltarea microflorei şi să crească puterea (durata) de

conservare a cărnii.

Principalii factori care afectează conţinutul de glicogen al ţesutului muscular sunt:

specia, rasa, sexul, tipul de muşchi, alimentaţia, stresul de transport şi condiţionarea

animalelor înainte de sacrificare (odihna şi dieta alimentară).

Există variaţii şi în ceea ce priveşte viteza cu care se desfăşoară glicoliza, aceste

diferenţe putând conduce la variaţii ale calităţii cărnii obţinute, în special la porcine.

Scindarea glicolitică a glicogenului scade în intensitate pe măsură ce glicogenul este

epuizat, sau atunci când pH-ul atinge valoarea 5,3 - 5,4. La pH scăzut, enzimele sistemului

glicolitic, multe din ele având pH-ul optim de acţiune 7, devin inactive, chiar dacă mai există

glicogen disponibil pentru producerea de acid lactic.

2

Au importanţă pentru desfăşurarea proceselor fizico-chimice prin care se desăvârşeşte

calitatea cărnii atât viteza de scădere a pH-ului ţesutului muscular cât şi amplitudinea scăderii

pH-ului. Din acest punct de vedere se deosebesc cărnuri cu viteză mare de scădere a pH-ului

(carnea PSE) şi cărnuri cu pH ultim ridicat (carnea DFD) şi cărnuri cu pH ultim scăzut

(cărnuri acide).

Scăderea conţinutului de ATP. Cercetările au dovedit că starea de rigiditate a

muşchiului nu este determinată direct de acumularea de acid lactic, ci de epuizarea rezervelor

de ATP. Viteza cu care se resintetizează ATP-ul post-mortem este mult mai mică în

comparaţie cu sinteza ATP-ului ante-mortem. În timpul vieţii prin reacțiile ciclului Krebs şi

cele caracteristice fosforilării oxidative se obţin 36 moli ATP/mol de glucoză în timp ce prin

glicoliza anaerobă, ATP-ul este resintetizat în cantităţi de 18 ori mai mici (2 moli ATP/mol de

glucoza). Iniţial sinteza ATP-ului în muşchi, post-sacrificare are loc şi pe seama fosfocreatinei

(PC) iar scăderea concentraţiei ATP este lentă. În momentul în care PC este epuizată scăderea

concentraţiei ATP este vertiginoasă iar în momentul epuizării rezervei de glicogen refacerea

ATP-ului este imposibilă, iar rigiditatea musculară începe să se instaleze.

Prin degradarea ATP-ului şi a altor compuşi, în carne se acumulează diferite substanţe

care participă la aroma cărnii: baze purinice şi pirimidinice, riboză, ribozo-fosfati, NH3 etc.

Rigiditatea musculară

Contracţia musculară este un fenomen consumator de energie (ATP). ATP-ul este

necesar atât pentru contracţia musculară cât şi pentru relaxarea musculară. Sub influenţa

impulsurilor nervoase, care se produc şi după moartea animalului, concentraţia ionilor de Ca

creşte în sarcoplasmă şi ca urmare are loc formarea complexului actomiozinic. ATP-ul este

implicat în relaxarea musculară atât prin reducerea activă a concentraţiei de ionilor de Ca din

sarcoplasmă cât şi prin desfacerea complexului actomiozinic. În consecinţă, lipsa ATP-ului

relaxarea musculară nu se poate realiza.

Rigiditatea musculară debutează când ATP-ul ajunge la 67 - 70% din valoarea iniţială,

pentru muşchiul de vită, respectiv 87 - 90% din valoarea iniţială, pentru muşchiul de porc.

Rigiditatea este complet instalată atunci când ATP-ul reprezintă 20 - 30% din valoarea

iniţială. Astfel, dacă în sarcoplasmă, imediat după sacrificare, concentraţia ATP este de 5 – 8

µmoli/g iar contracţia musculară se poate desfăşura, scăderea concentraţiei ATP la valori de

sub 1 µmol/g face relaxarea musculară imposibilă şi apare rigiditatea musculară.

Viteza cu care se degradează ATP-ul şi, în consecinţă, viteza cu care se instalează

rigiditatea musculară este dependentă de o serie de factori dintre care cei mai importanţi sunt:

3

specia, vârsta, tipul de fibră musculară, rezerva iniţială de glicogen din muşchi, temperatura

mediului, pH – ul cărnii, starea fiziologică şi starea de sănătate a animalului.

Cu cât muşchii sunt mai dezvoltaţi, cu atât intră mai târziu în rigiditate, iar intensitatea

acesteia este mai mare. Starea de oboseală musculară în momentul morţii face ca rigiditatea să

apară mai repede din cauza cantităţii mici de glicogen prezent în muşchi după efort (care va

determina scăderea rapidă a ATP-ului postsacrificare).

Temperatura mediului influenţează de asemenea rigiditatea: cu cât temperatura este

mai ridicată, cu atât rigiditatea apare mai repede (la 1-2 ore vara, la 2-5 ore iarna).

La animalele tinere rigiditatea se instalează mai repede decât la cele bătrâne, dar este

de scurtă durată.

Rigiditatea musculară are o deosebită importanţă deoarece dă relaţii privitoare la

timpul scurs de la suprimarea vieţii, sănătatea animalului sacrificat şi gradul de prospeţime a

cărnii. Prezenţa ei exclude alterarea (însă lipsa ei nu presupune întotdeauna alterarea). Astfel,

la animalele slabe sau cu boli cronice, rigiditatea este rapidă şi de scurtă durată. La animalele

bolnave de tetanos rigiditatea apare imediat, în timp ce la cele bolnave de antrax rigiditatea nu

se produce deloc.

De regulă, rigiditatea musculară apare la aprox. 1 – 2 h de la sacrificare la păsări, 2 - 4

h la porc, 4 – 8 h la bovine. Rigiditatea este completă la 2 – 4 h la păsări, 8 – 16 h la porc şi 24

– 40 h la bovine.

Efectul rigidităţii musculare asupra calităţii cărnii

Muşchiul aflat în stare de rigiditate, din flexibil, moale şi relaxat devine tare şi

contractat. Rigiditatea (formarea complexului actomiozinic) este însoţită de o întărire a cărnii,

care are o mare importanţă practică, deoarece influenţează frăgezimea cărnii.

Capacitatea de reţinere a apei de către carne este o caracteristică importantă deoarece

influenţează pierderile în greutate la refrigerare, tratament termic şi suculenta produsului tratat

termic. În timpul rigidităţii musculare ca urmare a valorii pH-ului şi a stării de contracţie a

fibrelor musculare cu reducerea spaţiului dintre acestea capacitatea de reţinere a apei scade şi

odată cu aceasta scade şi frăgezimea cărnii.

Rigiditatea musculară anormală

În condiţii normale, rigiditatea musculară se instalează lent iar contracţia fibrelor

musculare este redusă ca intensitate (sarcomerul îşi micşorează dimensiunea cu aproximativ

15%). Rigiditatea musculară este un proces reversibil, fibra musculară relaxându-se în cursul

maturării iar carnea îşi îmbunătăţeşte caracteristicile organoleptice şi fizico chimice.

În anumite condiţii procesul de rigiditate musculară se desfăşoară anormal cu

consecinţe majore asupra calităţii cărnii. În afara cazurilor de rigiditate precoce, tardive sau de

4

scurtă durată, din punct de vedere tehnologic prezintă o importanţă deosebită scurtarea la rece,

scurtarea la cald şi rigiditatea la decongelare.

Scurtarea la rece şi scurtarea la cald apar ca urmare a conducerii necorespunzătoare a

proceselor de condiţionare a cărnii în abator şi se manifestă prin contracţii exagerate ale

maselor musculare. Spre deosebire de rigiditatea musculară normală, în cazul scurtării la rece

şi la cald, scurtarea sarcomerelor poate atinge 50% din dimensiunea iniţială. În consecinţă,

carnea rezultată are frăgezimea şi capacitatea de reţinere a apei diminuată, caracteristici care

nu se ameliorează în cursul maturării, carnea având un randament scăzut la prelucrare.

Scurtarea la rece a fibrelor musculare apare atunci când temperatura cărnii a atins

150C iar pH-ul acesteia este mai mare de 6. Atingerea acestor valori este posibilă atunci când

se practică răcirea intensivă a carcaselor fără o condiţionare prealabilă. Modificarea este mai

frecventă la carcasele de ovine şi bovine şi poate fi evitată prin stimularea scăderii pH-ului din

carne prin electrostimulare.

Scurtarea la cald spre deosebire de scurtarea la rece apare atunci când temperatura

cărnii este mai mare de 250C iar pH-ul acesteia este mai mic de 6. Fenomenul apare mai

frecvent la porc ca urmare a particularităţilor de prelucrare (opărire, pârlire), care favorizează

creşterea temperaturii cărnii cu accelerarea degradării glicogenului şi scăderea pH-ului,

asociate cu răcirea lentă a carcaselor ca urmare a stratului de grăsime de la suprafaţa acestora.

Prevenirea se poate realiza prin aplicarea şocului de frig înainte de sacrificare, spălarea

aspersarea animalelor cu apă rece, degresarea carcaselor, răcirea rapidă a carcaselor, la

temperaturi negative.

Rigiditatea la decongelare este un fenomen care apare atunci când se realizează

congelarea cărnii înaintea epuizării rezervelor de ATP din sarcoplasmă. La decongelare, ca

urmare a afectării integrităţii fibrei musculare în timpul congelării, în sarcoplasma fibrelor

musculare apare o cantitate mare de ioni de Ca, care în prezenţa ATP-ului induc contracţia

fibrei musculare. Apare astfel, o rigiditate musculară care determină o pierdere exagerată de

suc muscular, afectând calitatea cărnii şi randamentul la prelucrare a acesteia.

Maturarea cărnii

Perioada de rigiditate este urmată de o fază în care carnea îşi îmbunătăţeşte calităţile

senzoriale, fază care este cunoscută sub numele de maturare.

Maturarea este procesul prin care carnea îşi ameliorează frăgezimea, suculenţa şi

savoarea, ca urmare a acţiunii unor enzime proprii ţesutului muscular şi a creşterii presiunii

osmotice în interiorul fibrei musculare. Sub acţiunea unui pH scăzut, complexul rigid

5

actomiozină se scindează în actina şi miozina constituente. Miozina asigură suculenta cărnii

având proprietăţi hidrofile, spre deosebire de complexul actomiozinic care este hidrofob.

Durata maturării cărnii depinde în principal de temperatura de păstrare a cărnii. Astfel,

la 25 °C durata maturării este de 12 ore, la 6 °C este de 7 zile, iar Ia 2 °C de 21 zile.

În timpul maturării cărnii s-au constatat următoarele fenomene:

• creşterea conţinutului de azot neproteic din carne;

• creşterea gradului de solubilizare al proteinelor, în special al celor miofibrilare;

• micşorarea gradului de solubilitate a proteinelor sarcoplasmatice.

Maturarea este un proces normal, controlat de proteinele proprii ţesutului muscular.

Ţesutul muscular nu este o sursă bogată de enzime lizozomale, acestea fiind reprezentate în

principal de catepsine şi fosfataze acide. Cele mai importante catepsine sunt catepsinele

B,D,H şi L, care sunt active la pH 4 – 6 şi degradează în principal proteinele miofibrilare.

Catepsina D se găseşte în cantitatea cea mai mare în ţesutul muscular. S-a constatat că

activitatea catepsinazică este maximă după 5 -6 zile de păstrare a cărnii la temperaturi de

refrigerare.

Alte enzime implicate în maturarea cărnii sunt calpainele şi calpastatina. Calpainele

(µ-calpaine şi m-calpaine), sunt enzime Ca2+ dependente, sensibile la pH < 6. Întrucât

acţionează la pH scăzut, acestea îşi încep activitatea de degradare imediat după sacrificare dar

efectul lor este redus. Calpastatina este o enzimă implicată în controlul activităţii calpainelor

în timpul vieţii, în procesul de maturare fiind implicată în degradarea unor proteinele

miofibrilare structurale.

Principalii factorii care influenţează maturarea cărnii sunt:

• specia (frăgezimea cărnii este mai scade în ordinea: galinacee – suine –

bovinele),

• rasa (la rasele specializate pentru producţia de carne maturarea se realizează

mai repede în comparaţie cu rasele neameliorate),

• vârsta animalului (carnea animalelor tinere se maturează mai repede decât la

animalele adulte),

• sexul (carnea femelelor se maturează mai rapid decât a masculilor),

• starea de îngrăşare (grăsimea de la suprafaţa carcasei acţionează ca un izolant,

mărind temperatura în carne şi viteza de maturare),

• tipul de muşchi (muşchii cu metabolism de tip oxidativ se maturează mai greu

decât muşchii cu metabolism preponderent glicolitic) ;

6

• temperatura cărnii (cu cât temperatura este mai mare cu atât maturarea se face

mai repede);

Dirijarea maturării cărnii. Maturarea cărnii prezintă un interes deosebit din punct de

vedere al îmbunătăţirii proprietăţilor senzoriale atât ale cărnii distribuită în reţeaua

comercială, cât şi pentru cea destinată fabricării diferitelor preparate din carne. De asemenea,

din punct de vedere economic, procesul de maturare reprezintă o stagnare a mijloacelor

circulante, o imobilizare a spaţiilor de depozitare (refrigerare), precum şi un consum sporit de

frig, de unde şi necesitatea scurtării acestei perioade.

Pentru a scurta perioada de timp necesară pentru condiţionarea cărnii înainte de

intrarea acesteia în reţeaua comercială sau în procesele de prelucrare, se poate apela fie la

scurtarea fazei de rigiditate, fie la scurtarea fazei de maturare propriu-zisă.

Principalele metode prin care se realizează scurtarea fazei de maturare a cărnii sunt:

• Stimularea electrică a cărnii - care scurtează faza de pre-rigiditate;

• Controlul temperaturii – maturarea la temperaturi ridicate, dar în aceste

condiţii carnea se poate altera ca urmare a acţiunii microorganismelor;

• Folosirea de enzime care accelerează maturarea. Enzimele folosite pentru

accelerarea maturării pot fi:

• de origine vegetală: bromelina, ficina, papaina;

• de natură microbiană: proteaza 15, rhozima P, hidrolazele TP şi D etc;

• de natură animală: tripsina, vikaza etc.

Fezandarea

Fezandarea este un proces de maturare prelungită care se aplică al vânat deoarece, ca

urmare a unor particularităţi de structură şi compoziţie, carnea de vânat este mai puţin fragedă

decât carnea animalelor de măcelărie.

Fezandarea nu se aplică la carnea prelucrată industrial fiind practicată individual pe

propria răspundere a consumatorului. Datorită modificărilor care intervin în carne este foarte

greu de diferenţiat fezandarea de alterare.

Carnea fezandată este moale, de culoare brun-cenuşie, fragedă, suculentă şi aromată.

Prezenţa unor mirosuri caracteristice alterării (miros de amoniac, hidrogen sulfurat, butiric)

sau a unor defecte de consistenţă (crepitaţii) determină respingerea unor astfel de cărnuri de la

consum.