High power ultrasound effects on quality of biceps femoris from nelore bovine

Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná A maciez é um dos atributos mais exigidos pelos consumidores com relação à carne bovina. Assim, técnicas de amaciamento aplicadas em cortes cárneos de baixa maciez possibilitam agregar valor de forma direta à estes cortes. A aplicação do ultrassom, uma tecnologia emergente, tem sido uma alternativa proposta para o aumento da maciez em cortes cárneos de maciez reduzida, como é o caso do músculo Bicep femoris. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos do ultrassom sobre a qualidade do músculo Biceps femoris de bovinos da raça Nelore utilizando o banho ultrassônico por meio da metodologia de superfície de resposta. Um delineamento composto central rotacional (DCCR) 22 com triplicata no ponto central (11 ensaios) foi utilizado para a aplicação do ultrassom no músculo Biceps femoris 24 h post-mortem. A potência (x1) e o tempo de ultrassom (x2) foram as variáveis independentes. As variáveis dependentes () foram a medida instrumental de força de cisalhamento (FC), perda de peso por exsudação, pH, cor (L*, a* e b*) e capacidade de retenção de água (CRA). A redução da medida instrumental de FC foi utilizada como parâmetro para identificação da condição ótima. As amostras submetidas ao tratamento ultrassônico na condição ótima foram comparada às amostras controle quanto a oxidação lipídica (TBARS), teor de cálcio sarcoplasmático, índice de fragmentação miofibrilar e perfil de ácidos graxos. Todas as determinações analíticas foram realizadas 24, 72 e 144 h após o tratamento. No DCCR, o termo linear de x2 foi estatisticamente significativo (p ≤ 0,05) para redução dos valores de FC nas amostras do músculo Biceps femoris. A metodologia de superfície de resposta possibilitou observar que a aplicação de ultrassom com potência de 22,6 W cm-2 e tempo de 120 s resultou no menor valor de FC, sendo esta a condição ótima. Os resultados de pH, cor (L*, a* e b*), CRA, perda de peso por exsudação e TBARS das amostras tratadas na condição ótima não diferiram (p  0,05) das amostras controle. Estes resultados apontaram que a aplicação de ultrassom não afetou a oxidação lipídica da carne, mesmo após 144 h. Amostras tratadas apresentaram maior teor de cálcio sarcoplasmático (p ≤ 0,05) do que as controle. Contudo, o IFM—medida indireta da atividade proteolítica do sistema calpaína— não diferiu (p > 0,05) entre as amostras tratadas e controle, sugerindo que a redução da FC seja oriunda de modificações do colágeno e não da degradação de proteínas da linha z. No perfil de ácidos graxos, 24 h após aplicação do ultrassom, as somatórias dos ácidos graxos monoinsaturados e poli-insaturados foram superiores (p ≤ 0,05) nas amostras tratadas do que nas controle, e o inverso foi observado para a somatória de ácidos graxos saturados. Estes resultados demonstram que a aplicação de ultrassom contribuiu para a ruptura da membrana celular fosfolipídica e consequente liberação de ácidos graxos insaturados. A aplicação do ultrassom não afetou negativamente os parâmetros de qualidade da carne bovina e contribuiu para a melhoria da maciez com redução de 24% na FC em relação à amostra controle. In relation to beef, tenderness is one of the most required attributes by consumers. Therefore, tenderness techniques applied in low tenderness meat cuts allow to aggregate value of the directlyto these cuts. Ultrasound treatment, an emergent technology, has been an alternative proposed to tenderness increase in low tenderness meat cuts, as Biceps femoris bovine muscle. In this research, the aim was to evaluate the ultrasound effects on quality of Biceps femoris muscle from Nelore bovines using ultrasound-bath by response surface methodology (RSM). A central composite rotational design (CCRD) 22 with triplicate in central point (11 assays) was used to ultrasound treatment in Biceps femoris 24 h post-mortem. Ultrasound power (x1) and time (x2) were the independents variables. Dependents variables () were Warner-Bratzler shear-force (SF), water loss, pH, color (L*, a* and b*), and water holding capacity (WHC). SF decrease was used as parameter to identify the optimum condition. Samples sonicated in optimum condition were compared with control samples by analysis of lipid oxidation (TBARS), sarcoplasmic calcium content, myofibril fragmentation index (MFI), and fatty acid profile. All analytical determinations were performed in 24, 72 and 144 h after ultrasound treatment. In CCRD, x2 linear term was significant statistically (p ≤ 0.05) to SF decrease in Biceps femoris bovine muscle. RSM allowed noting that ultrasound application with 22.6 w cm-2 ultrasound power and 120 s resulted in lower SF value, characterized as optimum experimental condition. The results of pH, color (L*, a* and b*), WHC, water loss and TBARS in sonicated samples in optimum condition were not different (p > 0.05) of control samples. These results pointed that ultrasound treatment did not affect lipid oxidation of beef until 144 h. Sonicated samples exhibited higher sarcoplasmic calcium content (p ≤ 0.05) than control. However, MFI—indirect measure of calpain proteolytic activity— was not different (p > 0.05) between sonicated samples and control. This result suggests that SF decrease could have been result from collagen changes and did not from z-line protein degradation. In fatty acid profile, the sums of monounsaturated fatty acids and polyunsaturated fatty acids were higher (p ≤ 0.05) in sonicated samples than control, and the inverse was observed to saturated fatty acids sum. These results demonstrated that ultrasound treatment contributed to phospholipid cellular membrane rupture and consequent release of unsaturated fatty acids. Ultrasound treatment did not affect negatively the beef quality parameters and contributed to tenderness increase as 24% of SF decrease in relation to control samples.