5 principios de ligado y retención de agua en productos emulsificados

Por: 
Carnetec
15 de Diciembre 2016
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La retención de agua es la habilidad de las proteínas en la matriz cárnica de retener el líquido. Foto: Carnetec.
El ligado de agua en productos de procesamiento posterior es crítico no solo para el rendimiento, sino también, principalmente, para la textura, color y características de calidad asociadas con la aceptación por parte del consumidor de estos productos.
 
Los productos emulsificados son una mezcla de proteínas, agua, grasa, ingredientes y especias. Debido a los muchos componentes en una emulsión, puede ser crítico asegurar que todos estos componentes mezclados juntos formen un producto homogéneo.
 
De todos estos ingredientes, la retención del agua nativa, así como la retención del agua agregada, son lo más crítico para lograr una textura y sensación de boca adecuadas en un producto emulsificado. (Lea: 3 consideraciones para obtener mejores productos emulsificados)
 
La retención de agua es la habilidad de las proteínas en la matriz cárnica de retener el líquido y también de absorber agua adicional durante la aplicación de fuerzas externas tal como en el caso de hacer una emulsión.
 
Este artículo discutirá el arte y la ciencia de hacer una emulsión y los cinco principios básicos para asegurar un adecuado ligado y retención de agua para lograr un producto de buena calidad y alto rendimiento.
 
Los métodos adecuados para usar agua como un ingrediente en las emulsiones son los siguientes:
 
1)    Calidad del agua. El pH del agua, junto con su contenido de metal, pueden causar descomposición, secuestro de ingredientes, y oxidación.
2)    Funcionalidad de la proteína. El ligado de agua está directamente correlacionado con la funcionalidad de las proteínas de la carne agregadas a la emulsión.
3)    La relación adecuada de humedad, grasa y proteína es importante para asegurar que las propiedades de emulsificación son logradas durante el procesamiento.
4)    Ingredientes – La elección del tipo de ingrediente y su calidad afectará la habilidad del producto de retener agua durante la formación y el cocimiento.
5)    Método de cocción – La retención de agua está directamente correlacionada con el método y tiempo de cocción.
Emulsiones de carne
La formación de emulsiones de carne es un proceso complejo debido a la naturaleza de los ingredientes que normalmente no se mezclan bien juntos. El agua, grasa, proteínas y otros ingredientes son suspendidos en una compleja matriz en donde las gotitas de grasa son la fase discontinua y las proteínas son la fase continua. En esta mezcla, el agua debe ser mezclada y retenida de alguna manera durante las fases del procesamiento. Existen 3 fases principales en la formación de una emulsión: extracción de proteína e hinchamiento, encapsulación de la grasa o formación de la emulsión, y finalmente la formación de un gel estable al calor. (Lea: Retos y oportunidades en la reducción de sodio en productos cárnicos)
 
La formación de la emulsión de carne requiere primero el picado de las proteínas en un tazón de picado (reductora de partícula, cutter) o un emulsificador con ingredientes funcionales de ligado de agua tales como la sal y los fosfatos. Se prefiere vacío (25 pulgadas de Hg, o 634 mm de Hg) durante esta fase, puesto que éste ayudará a expandir la exposición de los sitios de ligado de agua y grasa de las proteínas. Esta fase inicial permite que las proteínas solubles en presencia de sal y aquellas funcionales de la carne (actina y miosina) puedan ser picadas en pedazos muy pequeños. La sal y los fosfatos permiten que las proteínas se hagan alargadas o se desdoblen, exponiendo los sitios de ligado cargados para el agua (hidrofílicos) y no cargados para la grasa (hidrofóbicos). Este proceso de desdoblamiento permite un incremento de fuerzas iónicas y el ligado de agua a las proteínas, lo cual mejora la absorción de agua.
 
Una vez que las proteínas son extendidas y los sitios hidrofóbicos e hidrofílicos están expuestos, se puede agregar la grasa al tazón de la picadora. Una vez que se ha agregado la grasa, las proteínas funcionales pueden orientar sus secciones hidrofóbicas hacia las partículas de grasa, alineando la secciones hidrofílicas con las partículas de agua. Esta orientación de las proteínas causa que la grasa sea encapsulada y que el agua sea ligada a la parte exterior de las proteínas, lo que permite que la grasa y el agua se mezclen homogéneamente.
Calidad del agua
El agua es usualmente el principal ingrediente en los productos de procesamiento posterior. La calidad del agua usada como un ingrediente con frecuencia es pasada por alto y puede causar emulsiones de bajo rendimiento y pobre calidad.
 
El agua dura se define como la cantidad de iones de Calcio (Ca+2) y Magnesio (Mg+2) en el agua. Un agua moderadamente dura y dura puede ser perjudicial en la formación de emulsiones, puesto que los ingredientes funcionales tales como los fosfatos pueden ligarse a los iones de metal en vez de a las proteínas funcionales de la carne (actina y miosina).
 
Entonces, para poder reducir la dureza del agua, un nivel ligeramente más alto de fosfatos, suavizador químico, nano filtración o suavización por intercambio de cationes para remover el Calcio y Magnesio del agua son importantes para mejorar la funcionalidad del agua dura y la formación adecuada de una emulsión. (Lea: La fibra, ingrediente funcional en productos cárnicos)
Funcionalidad de la proteína
2 de las proteínas funcionales son actina y miosina. Estas proteínas son solubles en la presencia de sal y tienen tanto un lado hidrofílico (cargado) para ligar agua, así como uno hidrofóbico (no cargado) para ligar grasa, u otros compuestos no polares. Funcionalidad significa la habilidad de las proteínas de ligarse al agua, así como a la grasa.
 
El ligado de agua depende del número de cargas presentes. Uno de los componentes más críticos para el ligado de agua y el número de cargas presentes en las proteínas es el pH de la carne. La carne de bajo pH puede ser problemática debido a la reducida cantidad de cargas negativas para ligar el agua.
 
El bajo pH de la carne puede ocurrir debido a los estresores durante la producción del animal vivo tal como el estrés calórico, así como estrés de corto plazo antes del sacrificio del ave. El mejor ejemplo de carne de pobre calidad con bajo pH es la carne pálida, suave y exudativa, lo cual es un resultado del estrés calórico durante las etapas tardías de la producción viva.
Proporción adecuada de proteína
El componente crítico en el ligado de agua cuando se está haciendo una emulsión es la cantidad total de proteínas miofibrilares (actina y miosina) disponible, la cantidad de proteínas sarcoplásmicas, y la proporción de agua-proteína. Los músculos magros de ave contienen aproximadamente 19-23 % de proteína, mientras que la carne mecánicamente separada sin piel contiene 14-16 % de proteína y la carne mecánicamente separada con piel contiene alrededor de 11-12 % de proteína. (Lea: Haga control efectivo de patógenos en cárnicos molidos)
 
Puesto que la proteína es lo que liga el agua, es importante mantener una cantidad suficientemente elevada de proteína de buena calidad en la emulsión. Por esta razón, las proteínas pueden ser agregadas en la forma de leche descremada en polvo u otro ingrediente para incrementar el contenido de proteína en la emulsión, y ayudar a mejorar el ligado de agua. En general, es importante usar materia prima cárnica con 16% o más de proteína, lo que es considerado bueno para el ligado y la retención del agua. Sin embargo, es importante recordar que este 16% o más de proteína debe ser de buena calidad.
Ingredientes
La sal y los fosfatos son los ingredientes más críticos para la funcionalidad. Otros ingredientes como las especias también pueden ser agregados para dar sabor y algo de funcionalidad (como el polvo de mostaza). Las investigaciones han mostrado que el ligado de agua aumenta conforme aumenta la concentración de sal de alrededor de 1.0 % a alrededor de 3.4 %. Una concentración normal de sal de 1.5 % a 2.0 % normalmente se usa para asegurar buen sabor (no muy salado) y buena viscosidad.
 
La habilidad de las proteínas de desdoblarse permite el hinchamiento de las fibras musculares, ya que se ligan con el agua, lo que incrementa la viscosidad y la estabilidad de la emulsión. Por esta razón cuando la sal es reducida en los productos bajos en sodio, es necesario agregar ingredientes para aumentar el número de sitios de ligado de agua, así como para desdoblar las proteínas. (Lea: Desarrollan un envase inteligente que informa de la frescura de la carne)
Método de cocción
El paso final en el desarrollo de un producto emulsificado es la formación de un gel que se fija con el calor. Una vez que la emulsión ha sido formada, las proteínas se fijan durante el calentamiento para formar una mezcla estable. La cocción de la emulsión a 57.2 – 60 ºC iniciará el proceso de coagulación/desnaturalización, el cual continuará hasta los 90ºC. Este paso de desnaturalización/coagulación es importante para buenas propiedades de textura, ya que la formación de la “piel” de proteína es debido a la desnaturalización de las proteínas.
 
Esta formación de piel también ayuda a mantener agua en el producto emulsificado, puesto que actúa casi como una barrera física. La emulsión cárnica debe ser cocinada a una temperatura interna de 68.3-73.9 ºC para lograr desnaturalizar totalmente a la proteína y para atrapar la grasa y el agua en la matriz sólida. Además de este atrapamiento, el colágeno también formará una gelatina y atrapará agua dentro de la matriz.