Meat Science

The muscle is made up of a structural unit, the fiber, and a functional unit, the sarcomere. There are three basic types of muscles, skeletal striatum, cardiac striatum and visceral voluntary muscle.

Composition

Miofilamentos

Os músculos são constituídos por uma série de proteínas, sendo estas dispostas em forma de filamentos ou dispersas no sarcoplasma.

As proteínas dos miofilamentos possuem basicamente função motora, enquanto as sarcoplasmáticas função regulatória.

As principais proteínas dos miofilamentos são a actina (filamentos finos) e a miosina (filamentos grossos), que respondem por cerca de 75% a 80% do total das proteínas dos miofilamentos e encontram-se sobrepostas de maneira a tornar possível o deslizamento de uma sobre a outra no momento da contração muscular. Uma série de outras proteínas, principalmente com função reguladora e estrutural (ligação), constituem os miofilamentos; como as que formam os discos Z.

Miofibrilas

A organização dos miofilamentos formam as miofibrilas, nas quais é possível identificar a unidade funcional do músculo, o sarcômero, que é definido como a distância entre dois discos Z.

Miofibra

É a unidade estrutural do músculo (fibra muscular), sendo constituída por um conjunto de miofibrilas banhadas por um líquido, o sarcoplasma, várias estruturas celulares (núcleos, mitocôndrias, lisossomas, retículo etc.) e rodeada por uma membrana, o sarcolema. Cada miofibra é ainda rodeada por uma camada de tecido conjuntivo, o endomísio.

Feixes de fibras

As fibras musculares são agrupadas formando feixes, os quais são rodeados por tecido conjuntivo, o perimísio.

Músculo

Conjuntos de feixes de fibras musculares formam uma estrutura organizada, o músculo. Esta estrutura é envolta por uma película de tecido conjuntivo, o epimísio, que tem a função de unir o músculo aos pontos de origem e inserção, formando, em muitos casos, os tendões dos músculos.

Tecido conjuntivo

Com a função estrutural está presente em todos os cortes, porém, com proporções variáveis em cada um.

Apresenta vários tipos, porém os mais importantes na carne são o colágeno e a elastina.

Collagen

O colágeno responde por parte da dureza de um corte cárneo.

Quando o animal é muito jovem, a proporção de colágeno é maior, porém, a estrutura desse tecido é termo-lábil, ou seja, sob calor verifica-se sua transformação em gelatina, de forma que a carne torna-se tenra.

Em animais adultos a proporção de colágeno é menor, porém, com a idade ocorre a formação de ligações cruzadas nas moléculas de colágeno, o que confere uma termo-estabilidade, ou seja, não se observa sua transformação em gelatina com o calor, o que torna a carne menos macia.

Elastina

A elastina tem pequena participação na constituição da carne, entretanto, é importante pelo fato de estar presente nos vasos sanguíneos e por apresentar termo-estabilidade.

Com a cocção a elastina se intumesce e se alonga mas não se dissolve.

Tecido adiposo

A gordura na carne seria uma transformação do tecido conjuntivo para depósito energético.

Conforme o local de deposição na carcaça pode-se classificar a gordura em externa (subcutânea), interna (envolvendo os órgãos e vísceras), intermuscular (ao redor dos músculos) e intramuscular (gordura entremeada às fibras musculares, marmoreio).

A grande função da gordura na carne está relacionada às suas características organolépticas.

Composição química da carne bovina (valor nutricional)

A carne pode ser considerada como um alimento nobre para o homem, pois serve para a produção de energia, para a produção de novos tecidos orgânicos e para a regulação dos processos fisiológicos, respectivamente, a partir das gorduras, proteínas e vitaminas constituintes dos cortes cárneos.

O grande mérito nutricional da carne é a quantidade e a qualidade dos aminoácidos constituintes dos músculos, dos ácidos graxos essenciais e das vitaminas do complexo B presentes, tendo também importância o teor de ferro.

Proteínas

A proteína miofibrilar da carne apresenta elevado valor biológico pela disponibilidade em aminoácidos essenciais e pela digestibilidade dos mesmos, sendo que o tecido conjuntivo apresenta menor valor biológico.

A digestibilidade da fração protéica da carne varia de 95% a 100% e a proteína da carne contém todos os aminoácidos essenciais ao ser humano.

Existem variações no teor protéico da carne em relação aos cortes cárneos, idade, alimentação, sexo e raça do animal, embora não sejam significativas.

Lipídeos

Existe grande variação no teor de lipídeos presentes na carne bovina e essa é influenciada por vários fatores, tais como sexo, raça e alimentação do animal, assim como do corte cárneo.

O valor energético da gordura da carne é da ordem de 8,5 cal/g.

A gordura da carne, além do aspecto energético, é importante pelos ácidos graxos essenciais, colesterol e vitaminas lipossolúveis, sendo também indispensável para os aspectos organolépticos de sabor e uso culinário.

A digestibilidade da gordura varia em função dos ácidos graxos constituintes, sendo que a gordura interna (mais saturada) tem digestibilidade em torno de 77% enquanto a externa (peito) chega a 98%.

Vitaminas

A carne apresenta todas as vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K), as hidrossolúveis do complexo B (tiamina, riboflavina, nicotinamida, piridoxina, ácido pantotênico, ácido fólico, niacina, cobalamina e biotina) e um pouco de vitamina C.

Existem variações do teor vitamínico em relação à idade. Animais jovens apresentam níveis menores de B12, enquanto aqueles na fase de acabamento apresentam maiores teores de vitaminas lipossolúveis.

A principal importância das vitaminas se verifica pela sua participação nas enzimas do organismo humano.

Com relação às vitaminas lipossolúveis, destaca-se a importância da carne como fonte de vitamina A, pois os alimentos de origem animal são as únicas fontes de vitamina A biologicamente ativa.

O grande mérito da carne como fonte de vitaminas é pela disponibilidade em vitaminas do complexo B, que exercem funções indispensáveis ao crescimento e à manutenção do corpo humano.

Minerais

A carne bovina possui todos os minerais, destacando-se a presença de ferro, fósforo, potássio, sódio, magnésio e zinco.

Todos os minerais essenciais ao ser humano estão presentes na carne bovina, sendo que esses estão mais ligados ao tecido magro.

Cabe destaque o fato de que a carne apresenta-se como fonte expressiva de ferro, onde ressalta-se que de 40% a 60% desse elemento é altamente absorvível.

Water

Cerca de 70% a 75% do músculo é constituído de água. Em animais jovens essa proporção é maior; por outro lado, em músculos com maior teor de gordura essa proporção diminui.

A importância da água da carne não é direta, mas pela sua função transportadora, já que serve de veículo para muitas substâncias orgânicas e inorgânicas. Além disso, ela é parte integrante das estruturas celulares.

Conversão do músculo em carne

Mesmo após a morte do animal a musculatura ainda permanece “viva”, sendo que somente após um conjunto de reações bioquímicas e biofísicas é que o músculo transforma-se em carne.

Contração muscular

O músculo em um animal vivo se contrai por um processo de gasto/recuperação de energia sob condição aeróbica (presença de oxigênio). Apesar disso, o processo de contração é possível em condições anaeróbicas; essa forma, no entanto, só é utilizada sob condições anormais, por ser pouco eficiente.

Rigor Mortis

Com a morte e, por conseqüência, com a falência sanguínea, o aporte de oxigênio e o controle nervoso deixam de chegar à musculatura. O músculo passa a utilizar a via anaeróbica, para obter energia para um processo contrátil desorganizado; nesse processo há transformação de glicogênio em glicose, e como a glicólise é anaeróbica, gera lactato e verifica-se a queda do pH.

Com o gasto dos depósitos energéticos, o processo contrátil tende a cessar formando um complexo irreversível denominado de acto-miosina. Nesse estado, a musculatura atinge o rigor mortis, ou seja, os músculos transformam-se em carne.

Um dos aspectos mais marcantes da transformação do músculo em carne é a queda do pH, inclusive, a ponto de determinar a futura qualidade da carne.

Características organolépticas da carne

Cor

A cor da carne é considerada como o principal aspecto no momento da comercialização (apelo visual).

A mioglobina é a principal substância na determinação da cor da carne. O teor de hemoglobina só influenciará a cor da carne se o processo de sangria for mal executado.

Aspectos como idade, sexo, músculo e atividade física afetam a cor da carne. A cor natural e ideal da carne é um vermelho brilhante.

Problemas na coloração da carne

Carnes PSE (Pálida, Flácida e Exsudativa) – problemas de estresse no momento do abate levam a um acúmulo de lactato (redução de pH) que, juntamente com a temperatura alta do músculo, provocam um estado em que a carne libera água, torna-se flácida e com coloração amena.

Carnes DFD (Escura, Firme e Seca) – problemas de estresse prolongado antes do abate podem esgotar as reservas de glicogênio, impedindo que o pH decline; dessa forma, o músculo passa a reter mais água (seco), ficando estruturado (firme) e de coloração escura tanto pela menor refração de luz quanto pela maior ação enzimática, com gasto periférico do oxigênio.

Odor e sabor

O aroma da carne é uma sensação complexa que envolve a combinação de odor, sabor e pH. Por serem aspectos complementares, o odor e o sabor podem ser agrupados em um complexo denominado de saboroma, sendo que ao eliminar-se o odor, o sabor de um alimento fica alterado.

A melhor maneira de avaliação é por meio de painéis de degustação, embora possam ser criticados pela subjetividade.

O saboroma da carne é aumentado com a idade do animal, sendo que em algumas espécies, a carne de machos inteiros apresenta sabor diferente.

O sabor cárneo seria semelhante entre as espécies de açougue, entretanto, o que as torna diferentes é o teor e a qualidade da gordura presente em cada espécie animal.

A gordura na carne bovina pode conter uma composição de ácidos graxos que torna a carne peculiar quanto ao sabor.

A temperatura e a duração do processo de cozimento é passível de influenciar a intensidade do saboroma da carne. Quanto maior o tempo de cozimento maior a degradação protéica e perda de substâncias voláteis. A carne tem mais sabor quando assada até 82°C internamente, com um forno a 288°C por 30 minutos, do que outra a 177°C por 2 horas.

A ransificação das gorduras é o principal problema de sabor na carne.

Succulence

Segundo alguns autores a perda de suco durante a cocção é proporcional à falta de suculência da carne ao paladar.

A suculência depende da sensação de umidade nos primeiros movimentos mastigatórios, ou seja, da liberação de líquidos pela carne. Uma sensação de suculência é mantida pelo teor de gordura na carne que estimula a salivação e lubrifica o bolo mastigatório.

A carne de animais jovens costuma ser suculenta no início, mas, pela falta de gordura, torna-se seca ao final do processo de mastigação.

Os processos de resfriamento/congelamento em si não afetam a suculência da carne, entretanto, o tempo de congelamento prejudica a suculência.

O processo de cozimento é fator determinante da capacidade de retenção de água da carne (suculência). Carne que atinge uma dada temperatura interna mais rapidamente apresenta-se mais suculenta, sendo que esse fato é melhor observado até 70°C, pois a partir dessa temperatura as alterações protéicas são tão intensas que o tempo de cozimento torna-se indiferente.

Quando a carne é assada forma-se uma superfície (capa) de proteína coagulada que impede a perda de suco; quanto mais rápido o processo de aquecimento mais rápida será a formação dessa capa. Fato semelhante ocorre quando se cozinha a carne mergulhando-a em água já quente em comparação quando é cozida mergulhando-a em água que inicialmente estava fria.

Softness

É o principal quesito de avaliação ou apreciação por parte do consumidor, inclusive, podendo suplantar aspectos como uma cor ou um soboroma não muito agradáveis (atrativos).

Organolepticamente, a maciez de uma carne seria sentida como um conjunto de impressões:

Consistência da carne: conforme o contato com a língua e bochechas pode-se sentir se a carne é mole ou firme.

Resistência à pressão dental: força necessária para a penetração dos dentes na carne.

Facilidade de fragmentação: capacidade dos dentes para cortar ou desagregar as fibras musculares. Podem acontecer dois extremos: a carne ser tão fragmentável que partículas aderem-se à língua e bochechas dando a sensação de secura; ou a carne apresentar fibras demasiadamente unidas, quase sempre em virtude de excesso de tecido conjuntivo.

Resíduo ou restos de mastigação: restos de carne que permanecem após o processo mastigatório, geralmente tecido conjuntivo originário de perimísio ou epimísio.
Muitos fatores interferem na maciez da carne, podendo ser divididos em inerentes (ante-mortem) ou não inerentes (post-mortem) ao animal.

Entre os inerentes tem-se a genética, a fisiologia, a alimentação e o manejo do animal.
Com a idade do animal há a formação de ligações cruzadas entre as moléculas de colágeno que as tornam indissolúveis e endurece a carne.

A deposição de maior ou menor teor de colágeno sob a forma de perimísio (grão da carne) promove diferenças raciais quanto à maciez da carne.

O marmoreio (gordura intramuscular) ajuda na maciez por lubrificar a mastigação e diluir o teor de tecido conjuntivo da carne.

Como fatores externos ao animal têm-se aspectos como uso ou não de processos visando ao amaciamento da carne e distúrbios de refrigeração.

Encurtamento pelo frio: quando um músculo é resfriado imediatamente após o abate, apresenta energia para contrair-se fortemente sob ação do resfriamento, que, em geral, ocorre quando um músculo atinge 10°C em 10 horas post-mortem.

Rigor pelo descongelamento: quando um músculo congela antes de atingir o rigor mortis, posteriormente, quando do descongelamento ocorre o encurtamento pelo frio e uma excessiva perda de suco.

Posição de resfriamento: evita o encurtamento e o respectivo endurecimento, por ação física.

Eletroestimulação: uma corrente elétrica que, provocando contrações, faz com que os músculos consumam energia e no momento do resfriamento não possam contrair-se demasiadamente.

Maturação: mantendo-se os cortes cárneos em embalagem a vácuo e em temperatura de 1ºC a 2ºC por cerca de 14 dias, ocorre desnaturação protéica desagregando as fibras musculares e ocasionando maciez. A ação enzimática não é sobre o complexo acto-miosina, sendo o principal alvo o disco Z. Além da ação sobre a maciez, com a maturação ocorre desenvolvimento de sabor.

Cocção: a maciez é dependente da temperatura e da velocidade de cozimento. Nas carnes bem cozidas ocorre uma maior rigidez por um fenômeno denominado “endurecimento protéico”, que é devido à coagulação das proteínas, principalmente as miofibrilares, já que com o calor, o colágeno transforma-se em gelatina, favorecendo a maciez da carne. Enquanto a ação positiva do colágeno depende do fator tempo, o endurecimento miofibrilar tem na temperatura de cozimento, o ponto crítico. Entre 57ºC e 60ºC ocorre o amaciamento do tecido conjuntivo sem que haja ação sobre as proteínas miofibrilares, ou seja, sem endurecer a carne. Com base nisso é que se recomenda o cozimento prolongado a temperaturas baixas para a carne rica em tecido conjuntivo e o contrário para aquelas pobres em colágeno.

Substâncias amaciantes da carne: pode-se fazer o amaciamento artificial da carne por uma série de ingredientes, como vinagre, suco de limão, sal e enzimas vegetais. A papaína proveniente do mamão, a bromelina proveniente do abacaxi e a ficina proveniente do figo possuem efetiva ação amaciante, sendo que o efeito não é apenas sobre as proteínas miofibrilares mas também sobre o tecido conjuntivo, principalmente sobre a fração de colágeno solubilizada pelo calor.

Alterações na carne processada

As qualidades organoléptica e nutricional da carne podem modificar-se em virtude de tratamentos tecnológicos e culinários.

Efeito do frio

Resfriamento

Sob esta condição desenvolve-se o processo de maturação, ou seja, a estrutura muscular vai paulatinamente sendo degradada e provocando o amaciamento.

A quebra de peso que ocorre com o resfriamento provoca um problema econômico. Essa perda diminui com a chamada dessecação pelo frio, quando há a formação de uma camada superficial ressecada que protege contra a evaporação.

Congelamento

Pode ocorrer o rompimento celular pela formação de cristais de gelo, injúria celular pelo aumento da pressão osmótica e desnaturação dos constituintes caloidais da célula. Estes problemas são comuns quando existe a formação de grandes cristais de gelo, os quais são frequentes quando o processo de congelamento é lento. Como reflexo, a exsudação é intensa, com a conseqüente perda de nutrientes e forte injúria de tecidos.

Descongelamento

A velocidade de descongelamento também exerce importante efeito sobre a qualidade da carne. Quando o descongelamento é rápido, não existe tempo para os tecidos musculares absorverem o líquido extravasado, ou seja, quando o descongelamento é rápido ocorre maior perda de líquido.

Por esses efeitos prejudiciais à estrutura celular é que é proibitivo o processo de recongelamento da carne.

Quando o tempo de congelamento é prolongado (maior que 6 meses) é possível haver a oxidação da gordura, principalmente, aquela camada superficial, o que, além de alterar o sabor da carne, pode gerar subprodutos tóxicos ao homem.

Efeito da salga

O cloreto de sódio é largamente utilizado no processamento industrial ou caseiro da carne, seja como condimento (palatabilizante) ou como agente conservante.

Dependendo da concentração salina e da temperatura, a adição de sal à carne faz com que essa ganhe ou perca água. Quanto maior a concentração em sal, maior será a perda.

Em baixas concentrações, a adição de sal provoca, inicialmente, um aumento da capacidade de retenção de água, entretanto, com a difusão do sal pelo interior do músculo começa a ocorrer o efeito inverso.

Com relação ao charque cabe mencionar que o sal é um elemento pró-oxidante da gordura, portanto, quanto mais gordo for o charque mais propenso este será à oxidação.

Efeito da cocção

The success of cooking meat, in addition to the characteristics of the cut, is based on the time-temperature binomial.

About proteins

Proteins are denatured by heat, causing coagulation. When meat is well cooked, it hardens, which is called “protein hardening”. When the temperature reaches around 64°C, the myofibrillar proteins become less tender and lose their ability to retain water.

In relation to collagen, this fact is untrue, since it is after a temperature of 64°C that the collagen molecule dissolves and, in the presence of water, forms gelatin. In this case, the thermal process improves the digestibility of the meat, since collagen is not very digestible in its natural form.

Volatile substances are released during cooking, giving the meat its characteristic smell. These are generally sulfurous substances. The color is due to reactions between proteins and natural sugars in the muscle, which produce the brownish color as a result of heating.

In short, heat treatment must be moderate to avoid unfavorable results, including, in this case, a decrease in protein digestibility and the availability of essential amino acids.

About fat

Excessive heating makes fats unfit for consumption, as it leads to the formation of ACROLEIN, a toxic and volatile substance. It is worth highlighting the danger of frying fats, as this occurs in oils that are heated to more than 200°C for a long time.

About vitamins

Heat easily destroys vitamins, and the portion of vitamins that pass into the cooking water is significant.

In short, excessive heat is harmful to the vitamin quality of the meat, so it is advisable to reduce the cooking temperature as much as possible.

Source: EMBRAPA – Knowing the meat you consume