Carne DFD. Causas e implicaciones

La carne como alimento, puede ser definida como un producto transformado que se obtiene después del beneficio de los animales a partir de la canal caliente, en donde el músculo se somete a un proceso de maduración que le produce cambios en su bioquímica y determina algunos atributos de calidad, que posteriormente relacionarán la experiencia de consumo ⁸.

Los atributos de la carne pueden ser extrínsecos e intrínsecos y pueden relacionarse con el consumidor de acuerdo con la confianza, al consumo y a la apariencia ⁹. Entre los atributos intrínsecos, el color, la terneza, la grasa intramuscular, y la percepción general son los que causan mayor interés entre los consumidores ¹⁰. Sin embargo, el color sigue siendo el atributo de mayor influencia sobre la decisión de compra, porque el consumidor tiende a relacionarlo con el sabor, la terneza, la inocuidad, el valor nutricional y el nivel de satisfacción que puede esperar al momento de consumir carne ¹¹.

El color de la carne normal es rojo brillante ¹² y los cortes oscuros son rechazados por el consumidor. Las pérdidas de la producción anual, por rechazo ante color oscuro, llegan hasta el 22% en países como Canadá, Estados Unidos, Nueva Zelanda y Australia ¹³.

Los cortes oscuros, también conocidos como carnes DFD (del inglés Dry, Firm, and Dark), se caracterizan porque presentan un pH_u superior a 5.8 cuando se mide a las 24 o 48 h post mortem, tienen características de procesamiento pobres, color más oscuro, grandes variaciones en la terneza, alta capacidad de retención de agua y un alto potencial de crecimiento microbiano a un tiempo de almacenamiento corto, en comparación con la carne normal ¹⁴. Su incidencia en la industria de la carne bovina varía entre países, estando alrededor de 3.2% en los Estados Unidos ¹⁵, 1.28% en Canadá ¹⁶, y entre 1.5 y 12.4% en Australia ¹⁷. Otros reportes de incidencia y su impacto económico se pueden revisar en la tabla 1.

Unas investigaciones recientes sobre las pérdidas económicas estimadas por decoloración de la carne solo en los Estados Unidos para el año 2021 estuvieron alrededor de los US 3730 millones, lo cual fue calculado por el desecho de alrededor de 194.7 millones de kgs. de carne que representan unos 780 mil animales ²⁵. Estas circunstancias han motivado la búsqueda de estrategias que permitan mejorar la vida útil del color de la carne y sus derivados ²⁶.

Mecanismos celulares y moleculares que intervienen en la presentación de carne DFD.

La condición de carne DFD, generalmente surge después de que el ganado experimenta estrés físico y psicológico antes del beneficio. Durante este proceso, el glucógeno muscular se agota, altera la tasa de disminución del pH y por consiguiente produce músculos oscuros ²⁷.

Después del beneficio del animal, en la transformación del músculo a carne, se presentan unos cambios en el metabolismo conocidos como acidificación, rigor mortis y maduración ²⁸. Esta última etapa depende en gran medida de la duración y la temperatura, los tipos de músculos (fibras glucolíticas u oxidativas), el genotipo y la especie animal ²⁹. Adicionalmente, la activación de enzimas proteolíticas calpaínas, catepsinas y caspasas, que impulsan la destrucción de las fibras musculares, se considera un factor determinante en la maduración ³⁰.

El músculo in vivo presenta un pH neutro entre 7.2 y 7.4. Después de los procesos de insensibilización y exanguinación, se interrumpe el suministro de oxígeno a las células musculares, alterando el metabolismo aeróbico de la glucosa en el ciclo del ácido tricarboxilico y la cadena respiratoria ⁵. En consecuencia, la glucosa se hidroliza y metaboliza en ausencia de oxígeno a partir del glucógeno muscular para generar lactato e iones de hidrógeno, que junto al trifosfato de adenosina (ATP) disminuyen el pH intracelular ³¹.

La suma molar de todos los sustratos de la glucólisis como el glucógeno, la glucosa y el lactato da como resultado el potencial glucolítico, el cual tiene correlación negativa con el pH ³². El descenso de este último está determinado por factores fisiológicos como el tipo de miofibra, el tipo de músculo y factores ambientales como la dieta y el estrés previo al beneficio ⁵.

Cuando el pH final se encuentra entre 5.4-5.8, se inhibe la actividad de la enzima fosfofructoquinasa reguladora de la glucólisis, que detiene el proceso metabólico y la caída del pH en las fibras glucolíticas ³³. En este sentido, la glucólisis está activa hasta que el medio alcanza un pH ácido, su dinámica sería dependiente de las reservas de glucógeno muscular antes del beneficio y por consiguiente este sería determinante en algunos atributos de la calidad de la carne, como el color, el pH, la terneza, la capacidad de retención de agua y la maduración ³⁴.

Varios investigadores e industriales de la carne toman el valor de pH a las 24 o 48 h post-mortem como punto de referencia para determinar la condición DFD ⁴. Sin embargo, no existe consenso establecido en los valores de determinación, razón por la cual existen varias clasificaciones y valores de referencia que permiten determinar el pH de acuerdo a algunos atributos como el color y la terneza.

El color de la carne que percibe el consumidor es una consecuencia de la combinación de la luz reflejada, absorbida o esparcida por la superficie de la carne. Este color está determinado por la concentración y estado químico de la proteína mioglobina (Mb), la estructura y tipo de fibra presente en el musculo, el potencial antioxidante y la concentración de grasa intramuscular ²⁶.

La concentración de mioglobina puede afectarse por factores intrínsecos como la genética, la edad, la concentración de testosterona, el tipo de músculo, la fibra involucrada, factores extrínsecos la frecuencia y la duración del ejercicio físico ⁵.

La mioglobina de acuerdo con su estado oxidativo en la superficie del músculo, se puede encontrar como desoximioglobina, estando ligada al hierro, sin oxígeno y de apariencia color rojo púrpura. Cuando se le adiciona oxígeno, se encuentra como oxymioglobina, el color puede ser rojo cereza y por esta razón se le asocia como carne fresca; por último, cuando se oxida la molécula de hierro, la mioglobina toma la forma de metamioglobina. En esta última condición, la carne adquiere un color rojo oscuro o pardo, asociado como un producto de baja calidad ³⁵.

Teniendo en cuenta lo anterior, el color del músculo depende del grado de oxigenación de la mioglobina, y éste a su vez, está limitado por la actividad mitocondrial, la cual depende del pH, del tiempo postmorten y el tipo de fibra muscular ³¹. Según Ramanathan et al ³⁶, en el músculo existe una competencia por el oxígeno disponible entre las mitocondrias, la mioglobina y algunas enzimas. Si el pH se encuentra por debajo de 5.7, la actividad mitocondrial es mínima y la mioglobina puede mantener su oxigenación; pero si el pH aumenta sobre este valor, las mitocondrias se vuelven activas y se da lugar a una desoximioglobina dominante ²⁶, característica en las carnes DFD.

Desde el punto de vista estructural, si los valores de pH son superiores a 5.7, se aumenta la carga negativa de la matriz muscular y por consiguiente, los espacios dentro y entre las miofibrillas; esta condición produce una mayor capacidad de retención de agua intracelular que hace que la carne absorba luz y disminuya la reflectancia ¹¹, resultando dicha carne con una apariencia oscura que rechaza el consumidor.

En cuanto a la terneza, existen tres rangos de pH: Normal (<5.8), intermedio (5.9-6.2) y alto (>6.20) ³⁷. El nivel máximo de pH_u del músculo post mórtem juega un papel crítico en el proceso de degradación de proteínas miofibrilares, ya que la carne con pH_u intermedio tiende a ser más dura que la carne con rangos de pH_u normal o alto. Se ha evidenciado que al parecer en este rango de pH_u las caspasas 3/7 no son activas mientras que las proteínas de choque térmico (HSP) pueden proteger a las proteínas miofibriales ¹⁹ lo que afectaría los procesos de ablandamiento. A un registro de pH <5.7, se produce una gran desnaturalización de proteínas hasta el punto de quedar expuestas y susceptibles a la degradación enzimática ⁴.

El glucógeno muscular previo al beneficio, al ser uno de los factores determinante en los valores de pH_u, estaría condicionando la presentación de los mecanismos de degradación muscular como es la apoptosis y por consiguiente influyendo sobre sus atributos de color, terneza y sabor. La apoptosis es responsable de inducir la pérdida de la función mitocondrial, reducir el volumen de las células musculares, romper las células miofibrilares y translocar los fosfolípidos de membrana ³⁸. Estos procesos liberan compuestos de nucleótidos y fragmentos de azúcar relacionados con la reacción de Maillard, que al igual que la glucosa, n-aldehídos y cetonas estarían relacionados con la oxidación de lípidos, entre otros que determinan el sabor de la carne al momento de la maduración ³⁹.

Teniendo en cuenta lo anterior, al presentar la carne un pH_u, alto típico de los cortes DFD, se estaría afectando el proceso normal de maduración, conllevando de esta manera a la presentación de sabores desagradables que disminuyen su vida útil y la calidad de sus atributos ⁴.

Factores pre y post beneficio que afectan la presencia de carne DFD

La alta demanda de proteína animal en todo el mundo está conllevando a un mayor número de animales sacrificados por año, razón por la que se genera una presión sobre los sistemas de producción al disponer de un mayor número de animales con ciclos de producción más cortos, estas circunstancias influyen en el bienestar animal, y por consiguiente en la calidad de la carne ⁴⁰.

Previo al beneficio, los animales pasan por algunas situaciones desfavorables en la que varios factores pueden desencadenar una condición de estrés. Regularmente, dichos factores aumentan con la actividad física, miedo, deshidratación, hambre y fatiga, lo que influye en una disminución en la concentración de glucógeno muscular que altera la caída normal del pH y ocasiona la presentación de carne DFD ⁴¹.

En cuanto a los factores relacionados con el manejo, el sistema de alimentación ha demostrado ser determinante en la presentación de carne DFD, dado que el tipo de alimento puede afectar la ingesta total de energía, la deposición de glucógeno y antioxidantes ⁴². Se ha establecido que los animales que se alimentan con base en pastos con contenido alto de proteína y baja energía, tienden a presentar mayor carne DFD que los alimentados con granos. Por su parte, las dietas con base en granos contienen mayor concentración de nutrientes energéticos, lo que puede influir sobre las reservas de glucógeno muscular y su tasa de agotamiento, el contenido de grasa, el peso de la canal, y la tasa de enfriamiento⁴. En ganado Nellore, se mejoraron los atributos de la canal y la carne cuando se aumentó el período de alimentación con una dieta concentrada en energía ⁴².

La genética es otro factor importante que incide sobre la presentación de carne DFD⁵. El fenotipo del animal estaría indicando que algunos animales serían más susceptibles de presentar esta condición, porque son menos resistentes y se recuperan más lentamente del estrés físico ⁴³ lo que traería como consecuencia una alteración en la reserva de glucógeno muscular. Por otra parte, se ha reportado diferencias sobre el contenido de mioglobina relacionada con DFD entre razas, siendo mayor en Simmental (3.71 mg/ml) que en Charolais y Limousin (2.77 y 2.72 mg/ml, respectivamente) ⁴⁴. No obstante, otros autores reportaron mayor incidencia de carne DFD en ganado Holstein y Angus negro, siendo las de menor incidencia la raza Blanco azul belga y la Charoláis ⁴⁵.

La mayor presencia de hormonas o modificadores metabólicos también pueden aumentar la presentación de carne DFD⁴². En este sentido, se ha reportado una mayor presencia de DFD en machos, comparado con hembras ⁴⁶; lo cual se explica por la relación entre la testosterona y el comportamiento agresivo, mayor actividad física y estrés fisiológico en los animales. Por esta razón, la inmunocastración ha sido asociada con una mejor calidad de la canal ⁴⁷. Por otra parte, el estado fisiológico y su influencia hormonal en las hembras, también ha sido referenciado como un factor que afecta significativamente la presencia de la condición DFD, toda vez que Kawecki et al ⁴⁵ reportaron mayor frecuencia de carne DFD en vacas que en novillas.

En términos de crecimiento, se ha establecido que los animales con mayor edad tienden a presentar un mayor pH muscular debido a que aumenta la concentración de mioglobina ⁴⁸, lo que se relaciona más con una mayor capacidad oxidativa del músculo que con una menor concentración de glucógeno ⁴⁹. Kawecki et al ⁴⁵, encontraron una menor incidencia de carne DFD en canales de animales jóvenes, llegando al 9.67% en menores de 24 meses y al 15.25% en los que superaban los 30 meses de edad.

Otro factor importante que podría afectar la incidencia de carne DFD es el clima. Varios estudios demuestran que en clima caliente es más común la presencia de carne DFD que en fríos ⁵⁰, lo que podría asociarse con la menor calidad de los pastos y al estrés calórico ⁵. Esto concuerda con lo reportado por Kawecki et al ⁴⁸ quiénes encontraron que la mayor frecuencia de carne DFD se dio durante el verano y la menor en otoño. Sin embargo, un estudio reciente encontró que en las temperaturas más bajas hubo incidencia de carne DFD, lo que según sus autores puede ser debido a un mayor gasto energético por la producción de calor metabólico, cuando las condiciones ambientales están por debajo de la zona termoneutral ⁵¹

El transporte del ganado, es quizás el factor más determinante en la presentación de la anomalía DFD ⁵². Durante el desarrollo de esta actividad, se pueden presentar otras variables que estresan a los animales como son el tipo de transporte, la duración del recorrido y el espacio disponible ⁵³. Se encontró que cuando los animales fueron transportados a más de 300 km de distancia, se aumentó considerablemente la presencia de carne DFD sobre aquellos que fueron transportados a menos de 100 km ⁴⁵. Ante tan evidente problemática, algunos países como Nueva Zelanda, Australia, Canadá, la Unión Europea, entre otros, han venido tomando medidas al respecto que garanticen el bienestar animal, como es establecer tiempos máximos de recorrido, tiempos de descanso, camiones acondicionados para tal fin, espacio suficiente de acuerdo con el tipo de animal y disponibilidad de agua y alimento durante el recorrido ⁴.

Además del transporte, el origen o sistema de comercialización del ganado puede influir sobre la presentación de carne DFD ⁵⁴. Regularmente, el ganado bovino que llega a la sala de beneficio proviene de animales que se comercializan de forma directa o a través de subastas comerciales en donde se presentan situaciones estresantes como son la poca disponibilidad de agua y alimento, la mezcla con otros animales, el transporte, la carga y descarga en varias ocasiones ⁵⁵. En este sentido, algunas entidades como la Meat Standard Australia (MSA) prefieren animales adquiridos directamente de las granjas, debido a que la exposición a estrés pre beneficio desencadena la degradación del glucógeno muscular y este se caracteriza por ser de lenta recuperación ⁵⁶.

Después del proceso de comercialización, algunos de los animales regularmente son transportados hasta los corrales de la planta de beneficio donde deben permanecer durante un período de ayuno hasta que inicie el proceso de beneficio ⁵⁷. Se ha documentado que este es un período crítico debido a que hay mezcla de animales que favorecen la presentación de peleas por el dominio jerárquico, el cual se agudiza cuando la densidad de animales aumenta ²⁰. Además, este periodo es variable y en algunos casos puede llegar a superar las 40 horas ⁵⁷, lo que influye sobre las reservas de glucógeno muscular y por consiguiente contribuye con la presentación de carne DFD.

Posterior al período de espera en los corrales, los animales son trasladados a la sala de beneficio, en donde nuevamente son sometidos a factores estresantes como son nuevos olores, ruidos desconocidos y al uso de instrumentos para movilizarlos hasta la caja de aturdimiento ⁵⁸. Por esta razón, el protocolo de beneficio y el nivel de tecnología utilizado en la planta pueden llegar a ser determinantes en la presentación de carne DFD ⁵⁹.

Teniendo en cuenta lo descrito anteriormente, la interacción hombre-animal, reflejada en el apropiado manejo de los animales durante su vida productiva, sería fundamental para obtener mejores resultados relacionados con la calidad de la carne y prevenir la frecuencia en la presentación de carne DFD ⁶⁰. Consecuentemente, estudios recientes recomiendan de manera urgente capacitar al personal que labora en los sistemas de producción y en las plantas de beneficio en los practicas de manejo y bienestar animal para contrarrestar la presentación de carne DFD ^24,53,61.

La presencia de canales con DFD también puede asociarse a la etapa posterior al beneficio ⁶². Debido a que la relación entre la tasa de disminución del pH en la canal y su temperatura afectan el proceso de conversión de músculo a carne ⁶³. En este sentido, ciertas características de la canal, como el grosor de la grasa y su peso, así como la asignación de espacio para las canales en la cámara frigorífica se han relacionado con el problema ⁶⁴. Por lo anterior, se han desarrollado algunas prácticas de procesamiento como son los tipos de maduración en seco, húmeda e inteligente, las cuales consiste en controlar la temperatura y mejorar los sistemas de empaque, con lo que se logran mejorar los atributos de la carne ⁶³.

Métodos de determinación de carne DFD

La carne DFD puede determinarse subjetivamente por su apariencia externa, firme, seca y color oscuro, de rojo violáceo a negro ⁴. Sin embargo, se han diseñado métodos objetivos que permiten discriminar la presencia o ausencia de esta anomalía, teniendo como referencia la relación entre el potencial glucolítico, el color de la carne y el pH.

Entre los métodos utilizados para la determinación de carne DFD se encuentran la medición del potencial glucolítico en el músculo a través de la concentración de lactato, glucógeno y glucosa ⁶⁵.

Otro método, quizás el más utilizado, es el de determinación de pH final en el músculo a las 24 o 48 h ^6,14 el cual está estandarizado, pero tiene dificultades operativas, ya que es invasivo y puede representar un costo en reactivos y personal capacitado ⁶⁶.

De manera alternativa a estos métodos y buscando mayor objetividad en la clasificación de carne DFD, se utiliza la técnica de colorimetría a través de instrumentos colorimétricos, los cuales por medio del espacio de color CIE L*a*b, relaciona el brillo o la luminosidad, la intensidad de amarillo e intensidad de rojo ⁶⁷. Estos valores se pueden relacionar con niveles de pH, cargas microbianas, estabilidad oxidativa, entre otros parámetros ⁶⁸. Sin embargo, el monitoreo del color en la determinación de carne DFD y la aceptabilidad del consumidor puede ser complejo, debido a las restricciones de los colorímetros típicos a escala de laboratorio, como los sistemas Minolta y Hunter, lo cuales a pesar del alto rendimiento que ofrecen, son costosos ⁶⁹.

Por lo anterior, recientemente se ha evaluado con éxito en la industria cárnica el colorímetro Nix Pro Color Sensor™ (NIX), el cual surge como una alternativa a los instrumentos tradicionales, con beneficios como portabilidad, relativo bajo costo, y su interfaz fácil de usar que le permite sincronización con dispositivos inteligentes ⁷⁰. Según Holman et al ⁷¹ NIX puede ser un medio objetivo para establecer un método de clasificación para carnes DFD. Sin embargo, los autores sugieren desarrollar trabajos adicionales por la variación en los valores de referencia en cuanto a pH y de consideración para carne DFD que se tiene en los diferentes países y mercados.

Además de la colorimetría, la técnica de espectroscopia también está demostrando ser una herramienta eficiente y rentable para la predicción simultánea de varios atributos importantes de la calidad sensorial de la carne ⁹. Esta técnica existe desde hace más de cuatro décadas, siendo la visible e infrarroja cercana (VIS-NIR), la técnica espectroscópica más usada en el análisis de alimentos, debido a su alta precisión, eficiencia, portabilidad, robustez y simplicidad de la instrumentación ⁶⁶. Los instrumentos VIS-NIR se han utilizado para clasificar la condición DFD en carne bovina a través de diferentes métodos de regresión hasta con un 95% de efectividad ⁶, lo que indica que esta técnica es eficiente. Sin embargo, su costo puede ser variable dependiendo su aplicación ⁷².

En la ciencia de la carne se viene utilizando con mucho potencial el uso de imágenes hiperespectrales, el cual es un método espectroscópico que permite obtener información espectral en una escala de píxeles en las regiones infrarrojo de onda corta y visible ⁷³. Esta técnica, predice muy bien los atributos de la carne como pH, composición química y terneza. En cuanto al color de la carne, se ha demostrado cómo a través de análisis de regresión por pasos, se puede identificar longitudes de onda importantes que predicen los valores Hunter L*, a* y b* ⁷⁴.

Adicionalmente, en la determinación de carne DFD a través del color, se viene ensayando el análisis de visión por computadora, este método ha mostrado ser más eficiente que los colorímetros Minolta y Hunter, lo cual se atribuye a una mayor capacidad, al necesitar una sola medición digital y mejorar los resultados en carnes de color no uniforme ⁷⁵. Sin embargo, se debe considerar la portabilidad del instrumento y las limitaciones, ya que la comparación entre laboratorios puede ser un desafío, porque no existen condiciones estandarizadas para el análisis de la cámara y los datos ²⁶.

Consideraciones finales

La presentación de carne DFD está generando grandes pérdidas económicas a la industria cárnica en todo el mundo. Existen varios factores pre- y post-beneficio que ocasionan esta condición y que pueden estar relacionados entre sí. Así mismo, están disponibles algunas metodologías para su determinación.

Contar con un método no invasivo, rápido, eficiente y económico para determinar la condición de carne DFD de forma rutinaria, permitiría aumentar el control y posiblemente en un futuro, facilitaría el establecimiento de un sistema de pago por calidad, e indirectamente podría contribuir a que se hagan ajustes en los protocolos pre y post beneficio que contrarresten esta anomalía.