Nuevo descubrimiento

Aplicación de hortalizas como conservantes en carne de cerdo

Introducción: En la carne de cerdo se aplican sales nitradas para su conservación, prolongando su vida útil, pero no se tiene en cuenta el alto riesgo que ocasiona la ingesta de estos elementos para la salud, por ello se busca en las plantas una solución. Este proyecto se realizó con el fin de determinar la eficacia del Apio (Apium grabeolens) y lechuga (Lactuca sativa l.) inhibiendo bacterias presentes en la carne de cerdo. Objetivos: Observar cuál es la especie vegetal que muestra un mejor desempeño inhibiendo bacterias aerobias y anaerobias presentes en la carne de cerdo. Método: El experimento se realizó en dos momentos; el primero de ellos consistió en la propagación de las especies vegetales, las cuales se sometieron a condiciones de estrés por luz usando polisombra negra de diferentes calibres; para este caso 50%, 80% y 100% (control) para medir el rendimiento de las mismas a partir de las medidas indirectas tales como: índice de área foliar (IAF), tasa de crecimiento relativo (TCR), tasa de crecimiento del cultivo (TCC) y tasa de asimilación neta. (TAN). El segundo momento se realizó a partir de la obtención del material vegetal, el cual se sometió a una deshidratación en horno eléctrico, para posteriormente aplicarlo a la carne de cerdo, con el fin de observar la presencia de colonias microbianas y fúngicas y de este modo, establecer la eficacia de las especies vegetales. Resultados: Se encontró que la especie que mejor desarrollo fisiológico obtuvo fue el Apio con exposición al 50 %, ya que presento mejores condiciones de adaptabilidad, además de mostrar un mejor rendimiento en su producción de materia seca por unidad de área de suelo. Conclusión: Se determinó a través de un (DCA) y con estudios microbiológicos, que la especie vegetal que inhibe de manera eficaz las baterías y colonias de hongos, es el Apio con exposición al 50%, ya que en estos tratamientos no hubo presencia de bacterias Gram negativas, ni formación de hongos que causaran la descomposición temprana de la carne de cerdo.

Palabras clave: Estrés por luz, Materia seca, Bacterias Gram negativas.

Key words: Light stress, Dry matter, Gram negative bacteria.

Resultados y análisis de datos

A continuación se presentan las gráficas correspondientes a los análisis de crecimiento realizados a partir de las medidas directas realizadas en campo. Se reflejan las gráficas de (TCC) tasa de crecimiento del cultivo, (TCR) tasa de crecimiento relativo, (TAN) tasa de asimilación neta, e (IAF) índice de área foliar de la especie vegetal (Apium graveolens).

Grafica 1. Índice de área foliar para cada tratamiento en Apio

(IAF) índice de área foliar del tratamiento de apio al 80 %, 50 % y tratamiento testigo respectivamente.

En la gráfica 1 se observa el crecimiento en cuanto al índice de área foliar del tratamiento con incidencia de luz al 80% el cual mostro un IAF óptimo de 9, siendo inferior con respecto a estudios realizados en lechuga por (Tei et al. 1996) quienes encontraron un valor máximo de 12,7. Así mismo el tratamiento 2 apio al 50 % mostro un menor desarrollo en este índice. EL tratamiento 3 es quien mejor se comporta de acuerdo al IAF ya que este se encuentra superior a los 10.

Grafica 2. Tasa de crecimiento del cultivo para cada tratamiento en Apio

.

En las gráfica anterior se puede observar que en todos los tratamientos el crecimiento más predominante ocurre a los 42 DDT, pero quien presenta una mayor acumulación de materia seca por unidad de área de suelo es el tratamiento 1, con exposición al 80 %, el tratamiento 2 con exposición al 50 % se comportó similar pero la ganancia es inferior a 4 (g cm-2 d-1) a los 42 días. El crecimiento del cultivo en el tratamiento 3 a exposición directa se observan bajos niveles de ganancia por unidad de suelo; estas pueden deberse a las altas precipitaciones a las que se sometió este tratamiento, produciéndole un potencial osmótico negativo a las plantas, lo cual indujo a un cierre estomático, lo que ocasionó que, estas no desarrollaran altos niveles de materia seca. Según (Archila et al. 1998) valores máximos de la TCC se alcanzaron a los 70 DDT, con 43,1 y 26,71 g cm-2 d-1.

Grafica 3. Tasa de crecimiento relativo para cada tratamiento en Apio.

En la gráfico 3 se observa la linea correspondiente al tratamiento 1 con incidencia de luz al 80%. En el cual se evidencia un alto crecimiento a los 14 días, pero el descenso en relación con los pesos no es muy drástico, limitando a la planta para producir material nuevo, cabe recordar que este depende de la fotosíntesis y la respiración, lo que infiere que la planta no pudo realizar con eficiencia los ya mencionados, de la misma manera se observa en el tratamiento 3 expuesto a luz directa, pero este fue inferior a 4. En la gráfica se observa una curva normal de TCR ya que esta debe descender a medida que trascurren los días, ello de demuestra en el tratamiento 3 lo que le permitió a la planta generar material nuevo, por ello estas plantas presentan mejores características fisiológicas que en los otros tratamientos.

Grafica 4. Tasa de asimilación neta para cada tratamiento en Apio.

En las plantas de apio el comportamiento de la TAN (tasa de asimilación neta) evidencia lo que podría llamarse como curvas de asimilación neta normales ya que esta decrece a medida que transcurre el tiempo. El tratamiento 1 al 80% denota elevados niveles en las primeras etapas de crecimiento (Evans, 1978,Hunt 1978) debido a que la planta desarrollo mayor área fotosintética para poder realizar mayor fotosíntesis y con ello enviar cantidades mayores de fotoasimilados a los vertederos, en este caso sus tallos. En los tratamientos 2 y 3 el comportamiento de la TAN es similar en cuanto a la ganancia neta de fotoasimilados por unidad de área foliar y unidad de tiempo; esto puede beberse a que el golpe de sol es mayor en estos tratamientos, por ende las plantas no desarrollaron mayor área pues la fotosíntesis que realizaban y su área fotosintética es suficiente para cumplir con la demanda de asimilados a sus vertederos.

A continuación se presentan las gráficas correspondientes a los análisis de crecimiento de la especie vegetal (Lactuca sativa l).

Grafica 5. Índice de área foliar para cada tratamiento en Lechuga.

Al observar la gráfica en la cual se puede evidenciar una curva de tendencia normal de IAF, se puede evidenciar que los valores de IAF optimo están muy por debajo de los encontrados en otros trabajos incluso en ambientes salinos los cuales alcanzan valores de 7 e incluso superiores (Tei et al. 1996, Carranza et al 2009); lo mencionado anteriormente se presenta de igual manera en todos los tratamientos. En el tratamiento 2 se observa que al inicio de sus ciclo fenológico la planta mostro valores altos de IAF (2), lo cual pudo deberse a un crecimiento rápido de las misma con el fin de acaparar más área para poder fotosintetizar; hay que mencionar que el IAF varía de acuerdo a la forma de la hoja y la distribución de la hoja en el canopi (clavijo 1989). Esta condición también pudo deberse a las altas precipitaciones expuestas en las primeras semanas del estudio. Quien muestra formas demasiado variables en cuanto el IAF, es el tratamiento 3, el cual denota valores irregulares siendo los de mayor incidencia aquellos de los días 20 y 35; esto puede deberse al igual que en el caso anterior a las precipitaciones y así mismo a altos niveles de radiación solar justo después de la caída del agua.

Grafica 6. Tasa de crecimiento del cultivo para cada tratamiento en Lechuga.

En la gráfica anterior se puede observar que el crecimiento más predominante ocurre en cada tratamiento en tiempos diferentes, siendo el de mejor comportamiento el tratamiento 2 el cual desarrollo una mayor acumulación de materia seca por unidad de área de suelo, con exposición al 50 %. En el crecimiento del cultivo del tratamiento 1 con exposición al 80%, se observan bajos niveles de ganancia por unidad de suelo; estas pueden deberse a las altas precipitaciones a las que se sometió este tratamiento, produciéndole un potencial osmótico negativo a las plantas, lo cual indujo a un cierre estomático, lo que ocasionó que, estas no desarrollaran altos niveles de materia seca. El tratamiento 3 con exposición al 100% es el más variable de los tres, esto puede deberse a que la planta presento ajustes durante su etapa fenológica debido a las precipitaciones y al golpe de sol al que se sometió haciendo que la planta desarrollara mecanismos de protección ante los ya mencionados.

Grafica 7. Tasa de crecimiento relativo para cada tratamiento en Lechuga.

La ganancia del peso seco con relación al peso inicial (Pedroza et al., 1997) se evidencia en las anteriores graficas (TCR). Se observa que el comportamiento de la lechuga en el tratamiento al 80% es diferente a las demás ya que no hay un descenso normal sino que al contrario a partir del día 21 este trata de aumentar; es posible que en estos días las plantas hayan tenido que disminuir las producción de materia seca ya que pudo ser afectada por factores abióticos como la precipitación, afectando la fotosíntesis y la respiración. En los tratamientos al 50% y exposición directa, el comportamiento es similar; es decir el descenso de la curva es normal y no presenta alteraciones, lo que quiere decir que estas fueron eficientes durante el proceso fisiológico (Radford, 1967) en cuanto a la fotosíntesis y la respiración, permitiéndole a las mismas condiciones óptimas de agua y luz.

Grafica 8. Tasa de asimilación neta para cada tratamiento en Lechuga.

La TAN Indica la eficiencia fotosintética promedio, individual o en una comunidad de plantas. La capacidad de la planta para incrementar su masa seca en función del área asimiladora en periodos cortos a lo largo del ciclo de crecimiento depende del área foliar, de la disposición y edad de las hojas y de los procesos de regulación interna relacionados con la demanda de los asimilados (Hunt, 1982) en el tratamiento 1 al 80%, el comportamiento es decreciente a medida que transcurren lo días; es decir que los incrementos de área foliar fueron constantes en el periodo de evaluación. El tratamiento 2 al 50 % evidencia una ganancia neta mayor que en todo el periodo a los 20 días lo cual indica que fue cuando la planta desarrollo mayor área fotosintética para la producción de fotoasimilados debido también a su relación fuente vertedero. El tratamiento testigo (T3), se comporta de forma irregular en donde se observa que los picos de ganancia neta se encuentran al inicio del periodo vegetativo y a los 35 días infiriendo que esta mantuvo algún nivel de estrés abiótico produciendo oscilaciones durante el experimento. La TAN es una medida de la eficiencia promedio de las hojas de la planta o del cánopi de un cultivo (Brown, 1984), es decir, es una medida indirecta de la ganancia neta de asimilados por unidad de área foliar en una unidad de tiempo; esta no es constante y decrece con la edad de la planta o población.

Según el análisis de varianza realizado en apio de acuerdo al diseño utilizado se obtuvo un R2 de 0,86, con lo que se puede inferir que el modelo utilizado se ajusta a los datos. Por otro lado el F calculado (5,57) es mayor que al F tabulado (4.10), ello nos indica que los tratamientos se comportan de forma diferente, esto se ve reflejado en la prueba Tukey, la cual nos indica que el tratamiento 1 y 2 se están comportando diferente con respecto al tratamiento 3 el cual es nuestro control; según el comportamiento de las medias reflejadas en el test de Tukey se puede afirmar que es el tratamiento 2 el que mejor se comportó. Este análisis de además nos indicó según el coeficiente de variación (57,9), que las unidades experimentales no fueron suficientes para el experimento, sugiriendo que se deben usar más de ellas en una siguiente repetición de este mismo.

En este caso el análisis de varianza para el experimento con lechuga, nos indica que no hay diferencias significativas entre los tratamientos, ya que como lo indica el test de Tukey los tratamientos se comportan de forma similar, además el F calculado (3,57) es menor al F tabulado (4,10) aseverando lo anterior. De igual manera que en el experimento anterior se recomienda aumentar las unidades experimentales para darle precisión al experimento.

Microbiología

Con el fin de observar el tipo de bacterias que se inhiben con el uso de las especies vegetales objeto de estudio; se realizó un estudio microbiológico para dar un acercamiento a los microorganismos presentes en la carne de cerdo justo después de realizar la aplicación.

Para ello se realizó un experimento en donde se probaron el apio y la lechuga como inhibidores de bacterias del siguiente modo:

De cada tratamiento con apio y lechuga se extrajeron plantas las cuales se sometieron a un proceso de deshidratación a 60 grados centígrados en horno casero durante 30 minutos, realizando aireaciones cada 10 minutos con el fin de no desnaturalizar las proteínas presentes en cada especie vegetal. A partir de obtener cada elemento perfectamente deshidratado, se procedió a triturar hasta alcanzar un polvo con el que se realizó la aplicación en la carne de cerdo.

Se tomaron 8 kilogramos de carne de cerdo para distribuirla en 8 tratamientos de 1 kilogramo. A 6 tratamientos se le aplico 1 gramo de cada especie vegetal en polvo, a los dos restantes se les aplico a uno, 0,5 gramos de sal nitrada "Praga" (testigo comercial) y a otro no se le aplico nada (testigo absoluto). Para poder aplicar un diseño experimental se estableció 3 repeticiones por cada tratamiento tal como se muestra en la tabla 8. Cada elemento se dejó actuar en la carne durante 12 horas y posteriormente se cocinó en horno de leña a 120 grados centígrados durante 8 horas.

Para observar lo ocurrido con cada tratamiento se extrajo de cada tratamiento 20 gramos de carne, se colocaron en bolsas herméticas y se observó la presencia de hongos y bacterias durante 8 días, en donde se estableció la putrefacción por medio de métodos d organolépticos tales como: olor, color y sabor.

A cada tratamiento se le realizo a los una tinción de Gram e impronta de hongos en el laboratorio para establecer lo ocurrido en cada uno. De los cuales se obtuvo los siguientes resultados:

Los tratamientos lechuga al 80%, Apio al 50 % y el testigo comercial, presentaron bacterias grama positivas, mientras que el resto de tratamientos presentaron bacterias Gram negativas incluso el testigo absoluto lo cual nos lleva a pensar que tanto la Lechuga como el Apio actúan inhibiendo bacterias Gram negativas. Esto puede deberse al papel determinante que aportan los nitratos presentes en las especies vegetales estudiadas ya que actuan directamente en la pared de peptidoglucano que contienen estas bacterias. A aparte, cuando los nitritos reaccionan con la muerte de estas bacterias, se da lugar a los nitritos, quienes a su vez juegan un papel muy importante en la protección de las membranas celulares (Andrée y col., 2010). Esta protección se basa en dos mecanismos: (i) formación de complejos con los iones de hierro libres en el medio, procedentes principalmente de la "degradación del grupo hemo" (que una vez separado de este grupo prostético se le denomina hierro no hemo).

Imagen 1. Fotografía microscópica de la tinción de Gram en el tratamiento de apio al 50 % de exposición realizada en la carne de cerdo.

Imagen 2. Fotografía microscópica de la tinción de Gram en el tratamiento absoluto realizada en la carne de cerdo.

Para observar si cada especie vegetal inhibía la producción de hongos presentes en la carne de cerdo, se realizaron improntas en cada tratamiento en donde se observó que la lechuga y sus tres tratamientos evaluados no inhiben de ninguna forma la presencia de hongos los cuales puedan causar la descomposición de la carne. De igual manera se pudo observar que el testigo comercial tampoco inhibe la producción de estos en la carne de cerdo. Por otro lado en las improntas realizadas en los tratamientos en el cual se usó Apio se observó que no hubo presencia de hongos pudiendo afirmar que el apio actúa inhibiendo hongos presentes en la carne de cerdo. Los hongos que se presentaron en los tratamientos con lechuga, al igual que el testigo absoluto presentaron la misma composición morfológica tales como micelios vegetativos y reproductivos al igual que esporangios y en algunos casos esporas.

Imagen 3. Fotografía microscópica de la impronta en el tratamiento con lechuga al 100% realizada en la carne de cerdo.

Imagen 4. Fotografía microscópica de la impronta en el tratamiento testigo comercial realizada en la carne de cerdo.

Según el análisis del experimento realizado con las especies vegetales aplicadas a la carne de cerdo se estableció en primera medida que el modelo elegido (DCA) se ajusta a nuestros datos ya que para este fue de un 0,80 de confiabilidad. El F calculado (6,20) es mayor al F tabulado (2.12) lo cual nos hace determinar que los tratamientos se comportan de forma diferente; ello también se evidencia en el test de Tukey realizado, en donde los tratamientos de apio y lechuga al 50 % son los que mejor preservan la carne después de haberla cocinado. Al observar las medias y al comparar con el testigo absoluto se observa una clara diferencia en cuanto a prevenir la putrefacción de la carne de cerdo. Se establece así mismo y con los resultados de los análisis microbiológicos que es el Apio (Apium graveolens) con exposición al 50 % es quien mejor inhibió bacterias, hongos y a su vez, previno la descomposición de la carne de cerdo.

Se ha reportado el uso de concentrados vegetales (apio y zanahoria) en productos étnicos, como la butifarra catalana. Dicho estudio concluye la viabilidad del uso de estos concentrados para la producción de productos ecológicos y naturales (Magrinyà y col., 2012).

Actualmente, el extracto vegetal más utilizado en la elaboración de los productos cárnicos es el apio (Apium graveolens), especialmente en productos tratados térmicamente (jamón cocido) ya que su sabor es compatible con este tipo de productos (Sebranek y Bacus, 2007).

Bibliografía

• L. Rincón Sánchez *, C. Pellicer Botía, J. Sáez Sironi, A. Pérez Crespo, A. Abadía Sánchez (2002). Crecimiento vegetativo y absorción de nutrientes del apio en fertirrigación. Centro de Investigación y Desarrollo Agroalimentario (CIDA). Estación Sericícola. C/ Mayor s/n. 30150 La Alberca (MURCIA).
• Carlos Carranza1, Octavio Lanchero1, Diego Miranda1, 2 y Bernardo Chaves1 (2006). Análisis del crecimiento de lechuga (Lactuca sativa L.) 'Batavia' cultivada en un suelo salino de la Sabana de Bogotá. Departamento de Agronomía, Facultad de Agronomía, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá.
• Gerhard Fischer (2012). Efecto de la radiación solar en la calidad de los productos hortícolas. Congreso Internacional de Hortalizas en el Trópico. Bogotá, Sociedad Colombiana de Ciencias Hortícolas, Bogotá Colombia.
• Gustavo Francisco Silva Ortua (2009). Análisis de los sistemas de producción de lechuga (Lactuca sativa) en los municipios de Tenjo y Madrid. Universidad de ciencias aplicadas y ambientales (U.D.C.A). Facultad de ingeniería. Bogotá D.C.
• Rodríguez Sauceda, Elvia Nereyda (2011). Uso de agentes antimicrobianos naturales en la conservación de frutas y Hortalizas. Universidad Autónoma Indígena de México. El Fuerte, México.

• Nychas, G.J.E., P.N., Skandamis, C.C., Tassou. (2003). Antimicrobials from herbs and spices. En: Natural Antimicrobials for the Minimal Processing of Foods. Roller S. (Ed.). CRC Press. Washington, D.C.

• Beuchat, L.R. and Golden, D.A. (1989). Antimicrobials Occurring Naturally in Foods. Food technology (USA).
• Barboza-Corona J, Reyes-Ríos D, Salcedo-Hernández R, Bideshi D. (2008). Molecular and Biochemical Characterization of an Endochitinase. (ChiA-HD73) from Bacillus thuringiensis subsp.
• Davidson, P.M. (2001). Chemical preservatives and natural antimicrobial compounds. En:Food Microbiology: and Fundamentals and frontiers, 2 Ed. Doyle MP, LR Beuchat, TJ. Montville (Eds.). ASM Press, Washington, D.C., USA.
• Elvia Nereyda Rodríguez Sauceda Ra Ximhai. (2011). Uso de agentes antimicrobianos naturales en la conservación de frutas y hortalizas. Universidad Autónoma Indígena de México Mochicahui, El Fuerte, Sinaloa.
• Tei, F., A. Scaife y D.P. Aikman. (1996). Growth of lettuce, onion and red beet. 1. Growth analysis, light interception and radiation use efficiency.
• Archila, J., U. Contreras, H. Pinzón, H. Laverde y G. Corchuelo. (1998). Análisis de crecimiento de cuatro materiales de lechuga (Lactuca sativa). Agronomia. Colombia
• Curtis, P.S. y A. Läuchli. (1986). The role of leaf area development and photosynthetic capacity in determining growth of kenat under moderate salt stress. Aust. J. Plant Physiol.