palestra roberto sainz - seminário ancp 2014

Maciez da carne:

Genética X Ambiente

Roberto D. Sainz, PhD

University of California, Davis – CA - USA

Palestra apresentada no 20º Seminário de Criadores e Pesquisadores, Ribeirão Preto - SP, 25 de

abril, 2014

Pauta

• Introdução

– o que é maciez da carne?

– a importância da maciez

• Estrutura da carne

• Tecido conjuntivo

• Bioquímica da maciez

• Efeitos de raça

• Efeitos genéticos

• Efeitos ambientais

– Nutrição

– Stress x Temperamento

– Manejo pós abate

• Conclusões

A relação entre a maciez e a

palatabilidade da carne

2

4

6

8

3 4 5 6 7

Esco

re m

acie

z (

1 -

9)

Escore palatabilidade (1 - 9)

y = -1.31 + 1.24 x

r2 = .86

Maciez - medição

• painel sensorial (subjetivo)

• Warner-Bratzler Shear Force (objetivo)

Carne: maciez

• Shear force conjuntivo

– tecido conjuntivo - colágeno (conteúdo e maturidade)

– variam de acordo com o músculo, a idade, o sexo

• Shear force miofibrilar

– maturação: degradação da estrutura miofibrilar

– proteases e seus inibidores

– pH

• Contração do sarcômero; em casos extremos,

“cold-shortening” (encolhimento)

Shear force miofibrilar

Shear force conjuntivo

y = -0,8432x + 7,9179 R² = 0,5761

2

3

4

5

6

7

8

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Mac

iez, 1

-8

WBSF, kg

Slide adaptado de: Renata Anaruma, UNICAMP

Maciez objetiva e subjetiva

Estrutura da carne

(músculo esquelético)

http://www.mathewsfoods.com/cuts.htm

http://www.scienceofcooking.com/meat/slow_cooking1.htm

Características associadas à maciez da carne

0

1

2

3

4

5

6

7

Força decisalhamento,

kg/cm

Indice defragmentação

miofibrilar (/10)

Colágeno, mg/g Solubilidade, %

Macia Média Dura

a

b

c

a

b

c

a

b b

Fonte: Culler et al., 1978

Maciez – tecido conjuntivo

Rede endomisial no músculo bovino após extração

dos componentes miofibrilares com NaOH

Fibras de colágeno no epimísio do músculo bovino

Músculo semitendinosus bovino cozido até 80℃ e

puxado em direção perpendicular às fibras

Maciez – tecido conjuntivo

Efeito de idade e cruzamento

Bioquímica da maciez

Carne: maturação

• Degradação da linha Z da miofibrila, aliviando-

se a contração do sarcômero

• Enzimas proteolíticas:

– lisosomos - catepsinas B, D, H, L

– citoplasma - calpaínas (micro e milimolar)

– caspases

• Calpastatina:

– inibidor das calpaínas

– responsável por 40% da variação na maciez

Fragmentação miofibrilar

y = -0.0417x + 6.1087

R2 = 0.5822

1.5

2

2.5

3

3.5

4

40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00

MFI (14d)

WB

SF

kg

(14d

)

Taxa de degradação miofibrilar pós-mortem e força de

cisalhamento

Quantidade de calpastatina no L. thoracis –

carne macia e dura

Fonte: Underwood et al., 2007

Efeitos de raça

Efeitos da genética zebuína na maciez da carne

Nelore Guzerá Canchim Charolês

Força de cisalhamento, kg 14.6a 12.0ab 7.69bc 6.95c

Colágeno, % 3.23 2.63 3.18 3.16

Solubilidade, % 11.0b 10.0b 21.3a 36.1a

Fontes: Norman e Felicio, 1981; Norman, 1982

Diferenças genéticas na qualidade da carne

Raça paterna

Hereford

x Angus

Charolês

Nelore

Suculência (1 a 8) 5.11a 4.94

b 4.81

b

Sabor (1 a 8) 4.81 4.77 4.71

Maciez (1 a 8) 4.72a 4.38

b 4.03

c

Força de cisalhamento, kg 5.60c 6.11

b 7.16

a

Fonte: Wheeler et al., 1996

Variação em maciez entre músculos de raças

taurinas e zebuínas (bifes)

Fonte: Shackelford et al., 1995

L. lumborum

P. major

B. femoris

G. medius

M. semimembranosus

“Seven of the 10 muscles had

lower WBSF (p≤0.05) for Bos

taurus when cooked as steaks,

roasts or both.”

Diferenças entre raças na estrutura do

colágeno

0

10

20

30

40

a a

b

b

% d

es

na

tura

do

< 5

3 °

C

Nelore

Guzera

Canchim

Charolais

Fonte: Norman, 1980

Efeitos da genética zebuína na maturação da

carne

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8 10 12

Fo

rça d

e c

isalh

am

en

to,

kg

Dias após o abate

Aberdeen Angus

3/4 Brahman

Fonte: Johnson et al., 1990

Diferenças entre Bos taurus e Bos indicus no

sistema calpaína

Raça

Hereford Brahman

-Calpaína, U/g 0,95a 0,50b

m-Calpaína, U/g 0,73 0,78

Calpastatina, U/g 1,85b 2,40a

Fonte: Wheeler et al., 1990

Efeitos genéticos

Componentes de variância da qualidade

da carne

1 2 3 4 5

1. Calpastatina .65 -.19 .27 .21 -.15

2. Gordura intramuscular -.34 .93 -.27 -.46 .12

3. Força de cisalhamento .50 -.57 .53 .15 -.06

4. Rendimento de carne .44 -.63 .70 .45 -.18

5. Ganho de peso diário -.52 -.04 -.40 -.62 .32

Herdabilidades na diagonal, correlações genéticas e fenotípicas sob

e sobre a diagonal. Fonte: Shackelford et al., 1994.

Projeto OB-Choice - Variação entre touros Nelore na

maciez da carne da progênie

Pai WBSF, kg % > 3,9

1 4.24 71%

2 3.72 25%

3 3.83 37%

4 4.96 71%

5 4.23 42%

6 4.00 42%

7 4.20 53%

8 3.80 33%

9 4.52 56%

10 3.92 45%

11 4.22 53%

12 4.26 75%

13 4.44 73%

14 3.36 25%

Sainz et al., 2005

Efeitos genéticos

• Os efeitos genéticos são produzidos por diferenças

– nos genes (alelos e frequência)

– na expressão gênica → mRNA → proteínas

– nas interações entre os genes

• Ainda há muito o que aprender sobre estes mecanismos

• Alguns candidatos:

– calpaínas

– calpastatina

Polimorfismo CAST / XmnI e maciez da carne

Genótipo WBSF,

kg

Frequência

Nelore Nelore x

Angus

AA 3,54 43,8% 74,6%

AB 3,75 39,5% 25,4%

BB 3,91 16,7% 0,0%

Fonte: Curi et al., 2009

Efeitos de um polimorfismo da calpastatina no

processo de maturação do L. dorsi

Fonte: Schenkel et al., 2006

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

0 7 14 21

Fo

rça d

e c

isalh

am

en

to,

kg

Dias de maturação

CC

CG

GG

Efeitos de combinações genéticas entre polimorfismos

da calpaína e da calpastatina na maciez da carne de

gado Nelore

Fonte: Pinto et al., 2010

Efeitos ambientais

Stress x Temperamento

Efeitos de temperamento e stress na maciez

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

15 25 35 45

Velo

cid

ad

e (

m/s

) o

u W

BS

F (

kg

)

[Cortisol], mg/mL

Velocidade

Cisalhamento

Fonte: Vann, 2006

Efeitos do stress pré-abate (choques elétricos)

na qualidade da carne bovina

Fonte: Warner et al., 2007

Efeitos ambientais

Nutrição

Diferenças na maciez da carne entre touros

Nelore com maior ou menor eficiência

alimentar

Alto CAR Baixo CAR P

Colágeno total, mg/g 13,2 12,2 0,5201

Colágeno solúvel, % 14,9 17,7 0,0378

Força de cisalhamento, kg

(7 dias) 3,61 4,22 0,0007

Índice de fragmentação

miofibrilar (7 dias) 51,3 48,1 0,4782

Características de carcaça de qualidade de carne de

novilhos Nelore com alto, médio e baixo CAR

Variável CAR

DP Alto Médio Baixo

Gordura subcutânea final, mm 5,21 5,14 4,93 1,84

Escore de marmorização 173,3 174,0 196,5 60,0

Área do músculo Longissimus,

cm2 69,74 69,73 71,47 6,23

Força de cisalhamento, kg 5,07 4,78 4,86 1,43

Índice de fragmentação miofibrilar 25,93 25,00 24,43 8,15

Fonte: Farjalla, 2009

Efeitos ambientais

Manejo pós abate

Aumento na maciez durante a maturação

- efeito da eletrificação

Fonte: George et al., 1980.

0

2

4

6

8

10

12

14

0 7 14 21Dias após o abate

Fo

rça

de

cisa

lha

men

to,

kg

▲, sem eletrificação

■, com eletrificação

Suspensão pélvica

http://www.harrismeats.co.nz/tender_hung_beef

Patente: US20070254579A1

Redução na força de cisalhamento pela

suspensão pélvica

Fonte: Ahnstrom et al., 2012

Efeito do encurtamento na maciez do M.

semitendinosus bovino

Fonte: Weaver et al., 2008

Efeito da contração dos sarcômeros na

estrutura do colágeno

Desaparecimento da troponina T no M.

semitendinosus durante a maturação

Fonte: Weaver et al., 2008

Efeito da temperatura final de cocção na

maciez da carne

Fonte: Obuz et al., 2004

Conclusões

• A maciez é o fator de qualidade organoléptica mais

importante na palatabilidade da carne

• A mesma tem componentes conjuntivo e miofibrilar

• Estes variam de acordo com o genoma do animal, a

sua idade, a alimentação, e o manejo pré- e pós-

mortem

• As raças zebuínas, em média, produzem carne

menos macia que as raças taurinas, porém existe

muita variação genética dentro de cada raça

• Novas técnicas moleculares permitem a

identificação dos genes responsáveis pelas

diferenças na maciez

Pontos Críticos para o Controle de Qualidade

Concepção

Consumidor

Genética/Produção

Nutrição/Ambiente

Fatores pré-abate

Fatores pós-abate

Resfriamento

Processamento/valor agregado

Método culinário

Do capim à carne:

Que coisa bela!

Roberto D. Sainz

rdsainz@ucdavis.edu

Muito obrigado!