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Title: Polifenoles del romero en la dieta del cordero : efecto sobre la calidad y capacidad de conservación de la carne
Issue Date: 9-May-2016
Date of creation: 4-Mar-2016
Related subjects: 636 - Veterinaria. Explotación y cría de animales. Cría del ganado y de animales domésticos
579 - Microbiología
Keywords: Antioxidantes
Carne
Corderos
Microbiología
Alimentación
Abstract: La presente Tesis Doctoral por compendio de publicaciones aborda la aplicación práctica de un extracto dietético de romero (EDR) obtenido mediante segunda destilación de la hoja libre de aceite esencial, cuyos principios activos son los diterpenos ácido carnósico y carnosol, presentes en la misma proporción. El uso en alimentación animal de este EDR había sido previamente patentado por el equipo investigador con el objeto de mejorar la calidad y capacidad de conservación endógena de la carne de cordero de una forma saludable, ecológica y económicamente viable. En el primer trabajo, “Relationship between antioxidant status and oxidative stability in lamb meat reinforced with dietary rosemary diterpenes”, publicado en la revista Food Chemistry, se estableció la relación existente entre la concentración del metabolito diterpénico depositado en músculo resultante de la ingesta de EDR, la capacidad antioxidante de la carne fresca y los principales índices físico-químicos (Color CIELab, hexanal, TBARS y carbonilos totales) y sensoriales (apariencia y rancidez) empleados para evaluar el deterioro oxidativo de la carne. La toma por los corderos de cebo de 200 y 400 mg EDR por kg de pienso dio lugar a la deposición dosis-dependiente de niveles funcionales de metabolito diterpénico C19H22O3 en el músculo, lo que mejoró la estabilidad oxidativa de los medallones de lomo (Longissimus thoracicus et lumborum) de cordero mantenidos a 4ºC en atmósfera protectora (70% O2 / 30% CO2) e iluminación constante (800 lx), y analizados en intervalos entre 0, 7, 11 y 14 días. Se estableció una correlación (P<0,05) entre el nivel de deposición muscular de metabolito diterpénico y la capacidad antioxidante de la carne fresca, medida mediante técnicas de capacidad antirradicalaria (DPPH y TEAC) y del poder antioxidante reductor del hierro (FRAP). A su vez, la capacidad antioxidante se correlacionó mejor (P<0,05) con cambios en los valores de color CIELab, TBARS y puntuaciones sensoriales, que con el incremento de los valores de hexanal y de carbonilos totales procedentes de proteínas miofibrilares. Los ensayos FRAP y DPPH resultaron más precisos que el ensayo TEAC para predecir el deterioro oxidativo de la carne refrigerada y, en particular, para evaluar la efectividad antioxidante sobre la carne del EDR empleado. Por tanto, la determinación de la capacidad antioxidante en la carne fresca permite predecir el deterioro oxidativo de la carne mantenida en condiciones de venta al por menor, de modo que se podría prescindir o simplificar los estudios de vida comercial requeridos para testar este tipo de suplementos dietéticos. El siguiente paso fue explorar las posibilidades comerciales del extracto de romero, comparándolo con un suplemento de vitamina E, el antioxidante de referencia en alimentación animal. En el segundo trabajo, “Antioxidant and antimicrobial effects of dietary supplementation with rosemary diterpenes (carnosic acid and carnosol) vs vitamin E on lamb meat packed under protective atmosphere”, publicado en la revista Meat Science, se compararon dosis equivalentes de EDR y α-tocoferol (600 mg/kg), con el objeto de evaluar sus ventajas y limitaciones. Para tal fin, se determinaron diversos parámetros microbiológicos (bacterias aerobias mesófilas y ácido-lácticas, Enterobacterias, E.coli y Salmonella spp.), físico-químicos (Color CIELab, TBARS y carbonilos totales) y sensoriales (apariencia y rancidez) en medallones de lomo mantenidos en condiciones de venta al por menor (ver artículo anterior) a los 0, 7, 11, 14 y 18 días. La combinación de envasado bacteriostático y baja temperatura resultó muy efectiva para asegurar la calidad microbiológica de la carne, por lo que el EDR no pudo mostrar todo su potencial antimicrobiano. La dieta R permitió alcanzar una concentración funcional muscular de metabolito diterpénico con capacidad antioxidante y antimicrobiana sobre la carne. Por su parte, la dieta E dio lugar a una alta deposición muscular de α-tocoferol y fue más efectiva (P<0,05) que la dieta R para prevenir la oxidación de la carne y sus consecuencias sensoriales. Ambos tratamientos dietéticos permitieron incrementar la vida útil de la carne de cordero, determinada como la pérdida de frescura, hasta 5 (dieta R) ó 10 (dieta E) días, respectivamente. En comparación con la vitamina E, la menor biodisponibilidad de los diterpenos de romero limitaría su potencial actividad conservante sobre la carne, si bien parecen reforzar los mecanismos antioxidantes endógenos, protegiendo a la vitamina E frente a reacciones de degradación. Finalmente, se estudió una nueva aplicación para incrementar el valor tecnológico del EDR, basada en potenciar la acción conservante de los sulfitos. En el tercer trabajo, “Use of dietary rosemary diterpenes to extend the preservation of sulphited-lamb products”, publicado en la revista Small Ruminant Research, se estudió la posibilidad de emplear la suplementación con EDR con el objeto de reducir los requerimientos de sulfitos necesarios para conservar los preparados cárnicos. La dieta de los corderos fue suplementada con 400 mg EDR/kg y se prepararon diversas masas formuladas con carne de corderos suplementados (R) o no (C) con EDR y distintas dosis de SO2 (0, 150, 300 y 450 mg/kg), dando lugar a 8 tratamientos diferentes: C0, C150, C300, C450, R0, R150, R300 y R450. Se determinaron diferentes parámetros físico-químicos (color CIELab, pH, CRA, TBARS, carbonilos totales y VOCs), microbiológicos (bacterias aerobias mesófilas y ácido-lácticas y E. Coli/coliformes) y sensoriales (apariencia y olor) en preparados tipo hamburguesa mantenidos en condiciones de venta al por menor (ver artículos anteriores) durante los días 0, 4, 8 y 12. El uso de carne obtenida de corderos suplementados con EDR retrasó la decoloración, la oxidación lipídica, el deterioro del olor y la aparición de rancidez en la carne picada. La suplementación con EDR permitió extender de 7,9 a 12,3 días la vida útil (determinada como la pérdida de frescura) de las hamburguesas elaboradas con 450 mg SO2/kg, la máxima dosis legal permitida, aunque ésta fue menos efectiva al emplear dosis más reducidas de SO2. Por tanto, el procesado de carne de cordero reforzada con diterpenos del romero parece ser una estrategia prometedora para la fabricación de productos cárnicos crudos con sulfitos añadidos. En base a los resultados anteriores se puede concluir que la potencial aplicación de extractos diterpénicos de romero en alimentación animal se basaría sobre todo en su doble potencial, antioxidante y antimicrobiano, sobre la carne, así como en su sinergia con la acción de los sulfitos. El uso dietético de EDR permitiría aprovechar y poner en valor los subproductos de hoja generados por destilación del romero, aunque sería necesario adaptar la ingesta de diterpenos para incrementar en la medida de lo posible la vida útil de la carne y sus derivados, sin tener que recurrir a aditivos conservantes.   Abstract The collection of papers gathered in the present PhD thesis focuses on the practical application of a dietary rosemary extract (DRE) obtained by the second distillation of the leaves from which the essential oil has already been removed, in which the active principles are diterpenes carnosic acid and carnosol, both present in the same proportion. The use of this DRE in animal feeds has previously been patented by the research team with the aim of improving the quality and the endogenous conservation capacity of lamb meat in a healthy, ecological and economically viable way. In the first paper, “Relationship between antioxidant status and oxidative stability in lamb meat reinforced with dietary rosemary diterpenes”, published in the journal Food Chemistry, we established the relationship between the concentration of the diterpenic metabolite deposited in muscle resulting from the dietary consumption of DRE, the antioxidant capacity of the fresh meat and the main physico-chemical (CIELabcolor, hexanal, TBARS and total carbonyls) and sensorial (appearance and rancidity) parameters used for the assessment of the oxidative spoilage of meat. The intake of 200 and 400 mg DRE/kg feed by the fattening lambs resulted in a dose-dependent deposition of functional levels of the diterpenic metabolite C19H22O3 in muscle, which improved the oxidative stability of the resulting lamb loin fillets (Longissimusthoracicus et lumborum) kept at 4 ºC in a protective atmosphere (70% O2/30% CO2) and constant illumination (800 lx), and analysed at different storage periods of between 0, 7, 11 and 14 days. A correlation (P<0.05) was established between the muscular deposition concentration of the diterpenic metabolite and the antioxidant capacity of the fresh meat, measured by means of the radical scavenging techniques (DPPH and TEAC) and the ferric reduction antioxidant power (FRAP). The antioxidant capacity was better correlated (P<0.05) with changes in the values of the CIELabcolor, TBARS and sensorial scores than with the increase in hexanal and total carbonyls coming from myofibrillar proteins. FRAP and DPPH assays were seen to be more accurate than TEAC for predicting the chilled meat oxidative spoilage and, particularly, for assessing the antioxidant effectiveness of the tested DRE on meat. Therefore, evaluation of the antioxidant capacity in fresh meat allows the oxidative spoilage of meat kept in retail conditions to be predicted. Thus, it would be possible to avoid or simplify the shelf-life studies needed for testing this kind of dietary supplement. The next step was to explore the commercial possibilities of the DRE, comparing it with a vitamin E supplement, the reference antioxidant in animal feeding. In the second paper, “Antioxidant and antimicrobial effects of dietary supplementation with rosemary diterpenes (carnosic acid and carnosol) vs vitamin E on lamb meat packed under protective atmosphere”, published in the journal Meat Science, two equivalent doses of DRE and α-tocopherol (600 mg/kg feed) were compared with the aim of evaluating their relative advantages and limitations. For this purpose, different microbiological (TVC, LAB, Enterobacteriaceae, E.coli and Salmonella spp.), physico-chemical (CIELabcolor, TBARS and total carbonyls) and sensorial (appearance and rancidity) parameters in loin fillets kept in retail conditions (see above paper) were analysed on days 0, 7, 11, 14 and 18. The combination of a bacteriostatic packaging and the low temperature were seen to be very effective for ensuring meat microbial quality. As a consequence, the whole antimicrobial potential of the DRE could not be unequivocally confirmed. Despite that, the R-diet reached a functional concentration of the diterpenic metabolite in the muscle, which resulted in an increased antioxidant and antimicrobial activity on the meat. In contrast, the E-diet yielded a higher muscular deposition of α-tocopherol and was more effective (P<0.05) than the R-diet at preventing meat oxidation and resulting sensorial consequences. Both dietetic treatments allowed an increase in the shelf-life of lamb meat, assessed as the loss of freshness, up to 5 (R-diet) and 10 (E-diet) days, respectively. Compared with vitamin E, the lower bioavailability of the rosemary diterpenes would limit its potential for preserving meat. However, it did seem to reinforce the endogenous antioxidant mechanisms, regenerating and protecting vitamin E against degradation reactions. Finally, we looked at a new application for increasing the technological value of the DRE, based on promoting the preservative activity of sulphites. In the third paper, “Use of dietary rosemary diterpenes to extend the preservation of sulphited-lamb products”, published in the journal Small Ruminant Research, we studied the possibility of using DRE supplementation to reduce the sulphites required for preserving meat products. The lamb diet was supplemented with 400 mg DRE/kg feed and patties were formulated with meat from supplemented (R) or not (C) lambs and increasing doses of SO2 (0, 150, 300 and 450 mg/kg meat), yielding 8 different treatments: C0, C150, C300, C450, R0, R150, R300 and R450. Different physico-chemical (CIELab color, pH, WHC, TBARS, total carbonyls and VOCs), microbiological (TVC, LAB and E.coli/coliforms) and sensorial (appearance and odour) parameters were analysed in meat patties kept in retail conditions (see above paper) at days 0, 4, 8 and 12. The use of meat obtained from lambs supplemented with DRE delayed discoloration, lipid oxidation, odour spoilage and the rancidity on meat patties. DRE supplementation extended from 7.9 to 12.3 days the shelf-life, assessed as the loss of freshness, of the patties formulated with 450 mg SO2/kg meat, the maximum legal dose permitted, although it was less effective when lower SO2 doses were employed. Therefore, the meat processing of lamb meat reinforced with rosemary diterpenes seems to be a promising strategy for the manufacture of raw meat products with added sulphites. Taking into account the results obtained, it can be concluded that the potential application of rosemary diterpenic extracts on the animal feeding would be based on its dual potential effect, as antioxidant and antimicrobial, on meat, and on its synergism with sulphite activity. The dietary use of DRE would take advantage and increase the value of the leaf by-products generated from rosemary distillation. However, diterpene intake needs to be optimised to increase even further the shelf-life of meat and meat products, without the use of preserving additives.
Primary author: Ortuño Casanova, Jordi
Director: Bañón Arias, Sancho José
Faculty / Departments / Services: Facultad de Veterinaria
Published in: Proyecto de investigación:
URI: http://hdl.handle.net/10201/49584
Document type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Number of pages / Extensions: 123
Rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
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