TESIS JAIME ORTIZ VIEZMA.pdf

TESIS DE DOCTORAMIENTO

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA, NUTRICIÓN Y BROMATOLOGÍA PROGRAMA DE DOCTORAMIENTO

ALIMENTOS: VALOR NUTRITIVO, TECNOLOGÍA Y SEGURIDAD ALIMENTARIA

FACULTAD DE FARMACIA

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA2015

Jaime Ortiz Viedma

INHIBICIÓNDELLTERCIÓNLIPÍDICDURNTELCONSERVCIÓNDESLMÓNIDOSCOMERCILESMEDINTELPLICCIÓNDE

DIFERENTESSISTEMSPRESERVNTES


INHIBICIÓNDELLTERCIÓNLIPÍDICDURNTELCONSERVCIÓN

DESLMÓNIDOSCOMERCILESMEDINTELPLICCIÓNDE

DIFERENTESSISTEMSPRESERVNTES

Fdo. Jaime Ortiz Viedma

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ANALÍTICA, NUTRICIÓN Y BROMATOLOGÍA. PROGRAMA DE DOCTORAMIENTO

ALIMENTOS: VALOR NUTRITIVO, TECNOLOGÍA Y SEGURIDAD ALIMENTARIA

FACULTAD DE FARMACIA

SANTIAGO DE COMPOSTELA 2015


SANTIAGO P. AUBOURG MARTÍNEZ, Profesor de Investigación del Instituto de Investigaciones Marinas de Vigo (CSIC) y JOSÉ MIGUEL AGUILERA RADIC, Profesor Titular de Ingeniería Química y Bioprocesos de la Universidad Católica de Chile como Directores y JORGE BARROS VELÁZQUEZ, Catedrático de la Universidad de Santiago como Tutor,

De la tesis de doctoramiento, titulada “INHIBICIÓNDELLTERCIÓNLIPÍDICDURNTELCONSERVACIÓN DE SALMÓNIDOS COMERCIALES MEDIANTE LA APLICACIÓN DE DIFERENTES SISTEMSPRESERVNTES”, realizada por Don JAIME ORTIZ VIEDMA alumno del Programa de Doctoramiento,;LIMENTOS,“V;LOR,NUTRITIVO,TECNOLOGÍ;,Y,SEGURID;D,;LIMENT;RI;”

Santiago de Compostela, 30 de Octubre de 2015

Autorizan la presentación de la tesis indicada, considerando que reúne los requisitos exigidos en el artículo 34 del reglamento de Estudios de Doctoramiento, y que como Directores de la misma no incurre en las causas de abstención establecidas en la ley 30/1992.

Santiago de Compostela 30 de octubre de 2015.

FDO. SANTIAGO AUBOURG MARTÍNEZ (CO-DIRECTOR)

FDO. JOSÉ MIGUEL AGUILERA RADIC (CO-DIRECTOR)

FDO. JORGE BARROS VELÁZQUEZ (TUTOR)


SANTIAGO P. AUBOURG MARTÍNEZ, Profesor de Investigación del Instituto de Investigaciones

Marinas de Vigo (CSIC) y JOSÉ MIGUEL AGUILERA RADIC, Profesor Titular de Ingeniería Química

y Bioprocesos de la Universidad Católica de Chile como Directores, y JORGE BARROS

VELÁZQUEZ, Catedrático de la Universidad de Santiago como Tutor,

De la tesis de doctoramiento, titulada “INHIBICIÓNDELLTERCIÓNLIPÍDICDURNTEL

CONSERVACIÓN DE SALMÓNIDOS COMERCIALES MEDIANTE LA APLICACIÓN DE DIFERENTES

SISTEMSPRESERVNTES”, realizada por Don JAIME ORTIZ VIEDMA alumno del Programa de

Doctoramiento ALIMENTOS: VALOR NUTRITIVO, TECNOLOGÍA Y SEGURIDAD ALIMENTARIA

Santiago de Compostela, 30 de octubre de 2015.

Por la presente DECLARAMOS:

Que la tesis presentada por Don Jaime Ortiz Viedma, es idónea para ser presentada, de acuerdo con el artículo 41 del Reglamento de Estudios de Doctoramiento, por la modalidad de compendio de ARTÍCULOS, en los que el doctorando tuvo participación en el peso de la investigación y su contribución fue decisiva para llevar a cabo este trabajo. Y que está en conocimiento de los coautores, tanto doctores como no doctores, participantes en los artículos, que ninguno de los trabajos reunidos en esta tesis serán presentados por ninguno de ellos en otra tesis de Doctoramiento, lo que firmamos bajo nuestra responsabilidad.

Santiago de Compostela 30 de octubre de 2015.

FDO. SANTIAGO AUBOURG MARTÍNEZ (CO-DIRECTOR)

FDO. JOSÉ MIGUEL AGUILERA RADIC (CO-DIRECTOR)

FDO. JORGE BARROS VELÁZQUEZ (TUTOR)

Inhibición de la alteración lipídica durante la

conservación de salmónidos comerciales

mediante la aplicación de diferentes sistemas

preservantes

RESUMEN

El presente proyecto de tesis comprende el estudio en profundidad de la mejora

de la calidad de las principales especies salmónidas comerciales cultivadas tanto en

Galicia como en la zona sur de Chile. El objetivo común ha consistido en aplicar

diferentes estrategias de conservación a nivel de las distintas etapas de la cadena

productiva de salmónidos al objeto de inhibir el desarrollo de la alteración de la fracción

grasa (oxidación e hidrólisis). La mejora de la calidad y el incremento de la vida útil se

abordaron mediante distintas técnicas de aplicación de compuestos preservantes de origen

natural a las especies de salmónidos elegidas para su conservación como productos

refrigerados, congelados, enlatados y secados. Para verificar el efecto inhibidor de la

alteración de las distintas estrategias ensayadas, se realizaron análisis bioquímicos, físicos

y sensoriales de las muestras tratadas en el laboratorio.

PALABRAS CLAVES Salmón, preservación, fracción grasa, oxidación, vida útil

Inhibition of lipid damage during storage

of commercial salmon by applying

different preservative systems

ABSTRACT

This thesis project comprises an in-depth study of the improvement of the quality

of the main commercial salmonid species cultivated both in Galicia and in the south of

Chile. The common goal has been to apply different conservation strategies at the level

of the different stages of the production chain of salmonids in order to inhibit the lipid

damage (i.e., oxidation and hydrolysis) development. Quality enhancement and shelf life

increase were addressed by the employment of different strategies including naturally

occurring preservative compounds to salmonid species commercialised as chilled, frozen,

canned and dried products. In order to verify the inhibitory effect of the different

strategies tested, biochemical, physical and sensory analyses of the samples were

performed.

KEYWORDS Salmon, preservation, lipid fraction, oxidation, shell life time.

AGRADECIMIENTOS

Quiero agradecer a todos y cada uno de los que me han acompañado en la

realización de esta meta. Especialmente exponer que este trabajo no hubiese sido

posible sin el apoyo incondicional de mis directores de tesis, Santiago P. Aubourg,

Jorge Barros y José Miguel Aguilera. Para cada uno de ellos un agradecimiento

especial por haberme dado la oportunidad de compartir sus conocimientos y de

colaboración conjunta en proyectos que han permitido llevar a cabo relevantes

investigaciones en la ciencia y tecnología de productos marinos.

Destacar a los profesionales Juan Pablo Vivanco por su apoyo y Amistad. A

mis compañeros de labores en especial a los profesores Julia Vinagre, María

Angélica Larraín, Vilma Quitral, y Alicia Rodrigez por compartir en algún

momento este camino.

Especial mención a los investigadores y personal del IIM de Vigo (CSIC) Dr.

José Manuel Gallardo, Marcos Trigo, Vanesa Losada por haberlos conocidos,

compartidos su conocimiento en el laboratorio y asistencia técnica. Además,

agradecer a todos los profesores del Departamento de Química Analítica,

Nutrición y Bromatología de la Facultad de Farmacia, por otorgarme la

oportunidad de realizar el doctorado de la Universidad de Santiago de

Compostela.

Este trabajo de investigación ha sido realizado gracias a la financiación

concedida por Programa Bilateral Universidad de Chile (Chile)-Consejo Superior

de Investigaciones Científicas (España). Proyecto 2003CL 0013; Proyecto 2006CL

0034, y soportado por la Secretaría Xeral I+D (Xunta de PGIDIT05TAL00701CT):

Universidad de Chile – CSIC España. Proyecto colaborativo de investigación.

CSIC Nº22/05-06. Universidad de Chile–Vicerrectoría de Investigación. Concurso

de Proyectos Multidisciplinarios de Investigación en temas de Interés Nacional.

MULT 05/13-2. DI-2005. 2006-2007. Proyecto Corfo11CEII-9568 y Proyecto

Fondecyt 1120312. Además se agradece la colaboración de la empresa Ewos y la

empresa PRINAL. Además le agradezco a Beca Santander el financiamiento para

realizar la estadía de investigación en la USC y el IIM de Vigo.

A mis tesoros; Leslie, Yael y Vicente,

A mi padre y hermanos,

Y a ese ángel que me amó

y cuido toda la vida…

ABREVIATURAS

a*: Coordenada de color CIE L*a*b* (rojo-verde).

AA: Ácido ascórbico

AGMI: Ácidos grasos monoinsaturados

AGPI: Ácidos Grasos Poliinsaturados

AGS: Ácidos grasos saturados

ANOVA: Análisis de varianza

AX: Astaxantina

b*: Coordenada de color CIE L*a*b* (amarillo-azul).

CD: Dienos Conjugados

CTR: Control (agua destilada)

CYO: Extractos acuosos de cochayuyo (fronda de D. antartica),

Deff: Coeficiente de difusividad efectiva de humedad

DHA: Ácidos docosahexaenoico

EPA: Ácido eicosapentaenoico

FI: Hielo líquido

ISA: Anemia Infecciosa

L*: Coordenada de color CIE L*a*b* (Luminosidad).

MDA: Malondialdehído

N-BVT: Nitrógeno básico volátil total

NQC: Corte noruego estandarizado de calidad

OFI: Hielo líquido con ozono

pAV: Valor de Anisidina

PI: Índice de Polienos

PL: Fosfolípidos

QDA: Análisis descriptivo de calidad

RLC: Extracto acuoso de Luche rojo (P. columbina)

SLC: Extracto acuoso de lechuga de mar (U. lactuca),

TBA: Acido tiobarbitúrico

TOH: Tocoferoles

ULT: Extracto acuoso de Ulte (parte basal de D. antartica)

UV: Ultravioleta

-TOH: alfa-Tocoferol

EAG: Equivalentes a ácido gálico

Í N D I C E

1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………... 1

PRODUCCIÓN DE LOS RECURSOS SALMONÍDEOS…………….. 1

1.1.1. Produccin de trucha arcoíris……………………………………. 1

1.1.2. Producción de salmón coho….…………….…………………….. 2

1.1.3. Produccin de salmn del Atlántico……………………………… 2

1.2. COMPOSICIÓN NUTRICIONAL……………………………...………. 3

1.3 ALTERACIONES DEL PESCADO…………………………………….. 5

1.3.1. Alteracin enzimática endgena…………………………………. 5

1.3.2. Alteracin microbiana………………………………...…………. 7

1.3.3. Alteracin por oxidacin no enzimática………………………… 9

1.3.4. Mecanismo de pardeamiento no enzimática……………………… 11

1.3.5. Mecanismo de pardeamiento enzimático………………………… 12

1.4. MÉTODO DE CONSERVACIÓN DE PESCADO MEDIANTE

TRATAMIENTO EN FRIO……………….……………………………. 13

1.4.1. Conservación de pescado mediante refrigeración y

congelacin……………………………………………………… 13

1.4.2. Refrigeración tradicional en hielo en escamas………………….. 14

1.4.3. Nuevas estrategias para la refrigeracin de especies marinas……. 15

1.4.4. Hielo líquido……………………..………………………………. 15

1.4.5. Combinacin de hielo líquido con ozono………………………… 16

1.4.6. Mejora de la conservación de salmón congelado mediante el

desarrollo de dietas de cultivo formuladas con extractos

antioxidantes……………………………………………………... 17

1.4.6.1. Dietas de cultivo tradicionales………………………. 171.4.6.2. Efecto de las dietas en la calidad nutricional de los

peces………………………………………………… 18

1.4.6.3. Desarrollo de dietas de cultivo con extractos

antioxidantes naturales………………………………. 18

1.4.6.4. Utilizacin de tocoferoles en dietas para peces…… 19

1.4.6.5. Utilizacin de extracto de romero…………………. 20

1.4.6.6. Interacción entre polifenoles de la dieta y

antioxidantes endgenos……………………………. 21

1.5. ESTRATEGIAS DE CONSERVACIÓN POR APLICACIÓN DE

ALTAS TEMPERATURAS……………………………………………… 22

1.5.1. Enlatado convencional de pescado………………………………. 22

1.5.1.1. Extractos de algas aplicables como líquido de

cobertura en conservas………………………………. 23

1.5.2 Conservacin de pescado por secado…………………………….. 25

1.6. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………… 27

2. PUNTO DE PARTIDA, OBJETIVOS Y PLAN DE TRABAJO…………….. 332.1. Punto de partida de la investigacin realizada……………………………. 332.2. Objetivos perseguidos…………………………………………..………….. 34

2.3. Plan de trabajo……………………………………………………………… 352.3.1. Parte I. Aplicacin de hielo líquido incluyendo ozono…………… 352.3.2. Parte II. Conservacin de salmn coho congelado………………......... 35

2.3.3. Parte III. Conservación de salmón Atlántico a altas temperaturas:

Enlatado con aplicación de extractos naturales y optimización de

2.4.

secado convencional………….………………………...………… 36CARACTERÍSTICAS DE LAS ESPECIES DE ESTUDIO…………… 372.4.1. Trucha arcoíris…………………………………………………...... 372.4.2. Salmn coho……………………………………………………… 382.4.3. Salmn del Atlántico…………………………………….……….. 40

3. MATERIALES Y MÉTODOS……………………………………..…………… 433.1. MÉTODOS DE CONSERVACIÓN APLICADOS ……………………... 43

3.1.1. Aplicación de hielo líquido incluyendo ozono como método de

formulaciones de dietas con extractos antioxidantes……………

conservacin……………………………………………………… 433.1.2. Conservación de salmón coho congelado mediante el desarrollo de

433.1.3. Enlatado de salmón con aplicación de extracto de algas como

medio de empaque………………………………………………. 443.1.4. Secado como medio de preservación del valor nutricional de

3.2.

salmón Atlántico (S. salar)……………………………………… 45MATERIA PRIMA, APLICACIÓN DEL MÉTODO DE

CONSERVACIÓN Y TOMA DE MUESTRAS ……………………….. 453.2.1. Capítulo 1. Aplicación de hielo líquido incluyendo ozono como

método de preservación de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss). 46

3.2.2. Capítulo 2. Inhibición de la rancidez de salmón coho congelado

cultivados con dietas adicionadas de extracto de romero y alfa-

tocoferol………………………………………………………… 463.2.3. Capítulo 3. Retención del valor nutricional de salmón coho

congelado mediante adición de extractos de romero y tocoferoles

salmón Atlántico con líquido de cobertura en base a extractos de

en la dieta de cultivo…………………………..………………….....473.2.4. Capítulo 4. Inhibición de la rancidez en enlatados de carne de

algas……………………………………………………………… 483.2.5. Capítulo 5. Preservación del valor nutricional de salmón Atlántico

(salmo salar) mediante optimización del secado

3.3.

convencional……………………………………………………… 48TIPOS DE ANÁLISIS DE VALORACIÓN DE LA CALIDAD………. 503.3.1. Análisis químicos…………………………………………………....... 50

3.3.1.1. 3.3.1.2. 3.3.1.3. 3.3.1.4.

Preparacin de extractos……………………………... 50Medición del pH.…………………………………..… 51Cuantificacin de constituyentes……………………. 50Estudio de la alteracin lipídica……….……………..... 53

3.3.1.5. Estudio de la alteración de la fracción de nitrógeno no

3.4.

proteico……………………………………………… 563.3.2. Análisis sensorial………………………………….………….….. 563.3.3. Análisis estadístico……………………………………………….. 58BIBLIOGRAFÍA……………………………………………….…………. 60

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN……………………………………..………….. 634.1. PARTE 1. Aplicación de hielo líquido incluyendo ozono…………….... 65

4.1.1. Anexo 1…………….…………………………………………….. 674.1.2. Capítulo 1. Aplicación de hielo líquido incluyendo ozono como

método de preservación de trucha arcoíris (Oncorhynchus m.) 794.1.2.1. Introduccin………………………………………… 794.1.2.2. Resultados y Discusin…………………………..….

4.1.2.2.1. Análisis Químico………………………….

4.1.2.2.2 Conclusiones……………………………….

797983

4.2. PARTE 2. Conservación de salmón coho congelado mediante el

desarrollo de formulaciones de dietas de cultivo adicionadas con

extractos antioxidantes naturales alternativos al uso de antioxidantes

sintéticos…………………………………………………………..……… 854.2.1. Anexo 2…………….………………………..…………………. 874.2.2. Capítulo 2. Inhibición de la rancidez de salmón coho congelado

cultivados con dietas adicionadas de extracto de romero y alfa

tocoferol………………………………………………………… 954.2.2.1. Introduccin……………………………………….… 95 4.2.2.2. Resultados y Discusin……………………………... 95 4.2.2.3. Evaluacin sensorial del sabor rancio……………… 99 4.2.2.4. Conclusiones………………………………………… 100

4.2.3. Anexo 3…………….……………………………………………. 1014.2.4. Capítulo 3. Mantención del valor nutricional de salmón coho

congelado mediante adición de extracto de romero y tocoferoles

en la dieta de cultivo……………………………………………… 1134.2.4.1. Introduccin…………………………………………. 1134.2.4.2. Resultados y Discusin……………………………… 113

4.2.4.2.1. Análisis químicos……………………..… 1134.2.4.2.2. Antioxidantes sintéticos……...………… 1134.2.4.2.3. Antioxidantes naturales………………… 1134.2.4.2.4. Contenido de astaxantina y cambios de

color………………..…………………… 1144.2.4.2.5. Análisis de ácidos grasos……………… 1154.2.4.2.6. Conclusiones…………………………… 117

4.3. PARTE 3. Mejora de la calidad del salmón Atlántico mediante

tratamientos a altas temperaturas: Enlatado con aplicación de

extractos naturales y optimización de secado convencional…………... 1194.3.1. Anexo 4…………….……………………………………………... 121

4.3.2. Capítulo 4. Inhibición de la rancidez en salmón Atlántico enlatado

mediante inclusión de extractos de algas como líquido de cobertura 1334.3.2.1. Introduccin…………………………………………. 1334.3.2.2. Resultados y Discusin……………………………… 133

4.3.2.2.1. Análisis químicos………………………… 1334.3.2.2.2. Oxidacin lipídica.……….……………… 1344.3.2.2.3. Antioxidantes endógenos.………….……. 1354.3.2.2.4. Bases volátiles totales...……………..…… 1374.3.2.2.5. Evaluacin sensorial…….………..………..... 1384.3.2.2.6. Conclusiones………………………...…… 138

4.3.3. Anexo 5…………….…………………………………………….. 1394.3.4. Capítulo 5. Preservación del valor nutricional de salmón Atlántico

(s. salar) mediante optimizacin del secado convencional………. 1494.3.4.1. Introduccin………………………………………….. 1494.3.4.2. Resultados y Discusin………………………………. 149

4.3.4.2.1. Análisis químicos…………………...……. 1494.3.4.2.1.1 Oxidacin lipídica.………...… 1494.3.4.2.1.2 Antioxidantes endgenos.….. 1504.3.4.2.1.3 Color……………………….. 1514.3.4.2.1.4. Firmeza………………….…... 1514.3.4.2.1.5 Optimizacin del secado….. 1524.3.4.2.1.6 Conclusiones………………… 153

4.4. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………… 1545. CONCLUSIONES………………..……………………………………………… 159

1

1. INTRODUCCIÓN

1.1 PRODUCCIÓN DE LOS RECURSOS SALMÓNIDOS

Figura 1. Producción mundial de los principales salmónidos

1.1.1 Producción de trucha arcoíris

De acuerdo con el último Informe 2013 de Desempeño Económico en el Sector

de la Acuicultura de la Comisión Europea, de las tres especies de trucha que se cultivan

en el mundo (trucha arcoíris, Oncorhynchus mykiss; trucha común, Salmo trutta, y la

trucha de arroyo Salvelinus fontinalis), la primera es la de mayor interés para consumo

humano con 770.000 t métricas producidas en 2011 y EUR$2.760 millones en valor

(US$3.794). El informe detall que “Chile fue el principal país productor de trucha

arcoíris a nivel mundial, concentrando el 29% del volumen y 47% del valor; en la Unión

Europea (UE) la producción alcanzó las 179.000 t métricas y EUR$507 millones en valor

(US$697 millones) durante 2011”. En tanto, la UE produjo el 23% en volumen y el 48%

en valor de toda la trucha arcoíris. El principal productor fue Italia con 38.000 t métricas,

seguido de Francia y Dinamarca con 33.000 toneladas métricas cada uno. En términos de

volúmenes de producción, la cantidad de trucha común cultivada está muy lejos de los

totales alcanzados por la trucha arcoíris, especie que tiene una mejor tasa de crecimiento

y una mejor respuesta al cultivo (Volkan y col., 2011; http://cetusreports.com; Tacon y

http://cetusreports.com/

2

col., 2008). La trucha común se cultiva exclusivamente en países europeos,

principalmente en Francia, Italia, Rumania, Alemania y Austria.

1.1.2 Producción de salmón coho

La producción de salmón coho (Oncorhynchus kisutch) ha decrecido a favor de la

trucha arcoíris y del salmón del Atlántico. A pesar de ello, Chile permanece como el

principal productor, con cerca del 89% de la producción mundial que alcanzó las 148

000 toneladas en 2013. El principal mercado para el salmón plateado es Japón, país en el

que el salmón plateado chileno aporta más de la mitad de las importaciones de salmón

congelado. Durante los últimos 20 años Chile se ha consolidado como un productor de

salmón a nivel mundial, al concentrar un tercio de la producción global, antecedido por

Noruega y seguido por Reino Unido y Canadá.

Tabla 1. Evolución de Producción por especie en Chile 2005-2013.

El dinamismo del sector y la asociatividad de la industria han permitido que la

salmonicultura sea uno de los principales motores del constante y exitoso crecimiento

exportador de Chile en los últimos 20 años. En el 2012, el salmón representó el 3,7% el

total de las exportaciones nacionales después del cobre, el 75% del total exportado por

las regiones sur australes del país, y más de un 20% de los envíos totales de alimentos a

nivel país, generando 60 mil empleos directos e indirectos. La producción mundial actual

de salmón del Atlántico cultivado excede a 1 000 000 toneladas (Tabla 1).

1.1.3 Producción de salmón del Atlántico

El salmón del Atlántico (Salmo salar) cultivado constituye más de un 90 por

ciento del mercado de salmón cultivado y más de un 50 por ciento del mercado global

total de salmón (Tabla 1). Por otro lado, el cultivo de salmón constituyó una de las

principales actividades de la acuicultura en Chile, y era considerado uno de los pilares de

3

la economía del país. Durante el año 1994, las exportaciones de productos derivados del

salmón alcanzaban US$ 348,7 millones. Trece años después la cifra fue siete veces mayor

y alcanzó a US$ 2.206,5 millones, aunque en la actualidad, el sector de la salmonicultura

enfrenta una crisis sanitaria y económica producto de los efectos de la anemia infecciosa

del salmón (virus ISA). Producto de esto es que se destacan diversas medidas y cambios

estructurales en el modelo productivo, entre ellas se destaca la obligatoriedad de

descansos en los centros de cultivos, implementación de sistema all in all out, tiempos

máximos de siembra, prohibición de movimiento de peces entre centros marinos y

tratamiento de riles de plantas de proceso para eliminar virus y bacterias en un 100% de

las instalaciones. Con todo esto se espera que la industria del salmón logre volver a los

niveles acostumbrados de producción en los próximos años, siendo estable y llegando a

las altas exportaciones pasadas en el año 2015 (Salmonchile, 2015).

1.2 COMPOSICIÓN NUTRICIONAL

El salmón y en general el pescado constituyen una fuente importante de nutrientes

y contribuyen a una dieta equilibrada y saludable. De este modo, presentan un contenido

calórico bajo, son buenas fuentes de proteínas de alto valor biológico, aportan vitaminas

tanto hidrosolubles como liposolubles así como algunos minerales. Además, muchas

especies son ricas en ácidos grasos poliinsaturados omega-3, cuyo beneficio para la salud

cada vez es más patente (Valenzuela, 2005).

El valor nutritivo va a depender de diferentes variables como la especie, la edad,

el medio en el que vive, la alimentación o incluso la época de captura. El contenido

proteico varía entre el 15 al 24% en función del tipo de pescado (Tabla 2).

Tabla 2. Atributos nutric ionale s de dist intas especies de

salmonídos y otros pescados (en 100 g de parte comestible) .

Kcal Proteínas

(g)

Grasa

(g)

Sodio

(mg)

Calcio

(mg)

Hierro

(mg)

Atún 170 24 6 40 30 1

Bacalao 80 17 0 ,4 60 20 0 ,5

Lenguado 82 18 0 ,7 80 30 1

Merluza 80 18 0 ,7 80 25 1

Mero 84 18 0 ,8 - 25 1 ,5

Salmón 180 22 10 - 60 0 ,8

Sardina 190 20 13 100 80 2 ,5

Trucha 110 18 ,5 3 40 15 1

4

Las proteínas son de alto valor biológico, al contener aminoácidos esenciales para

la vida, particularmente metionina, cisteína, treonina, lisina (imprescindible para el

crecimiento de los niños) y triptófano (imprescindible para la formación de la sangre). El

contenido de grasa (Valenzuela, 2005) varía entre un 0,1% y un 15%, y en función de la

cantidad y calidad de grasa (Tabla 2 y 3) los pescados se pueden clasificar según el

contenido de grasa (Tabla 2) y por su composición de ácidos grasos (Tabla 3).

Tabla 3. Porcentaje de ácidos grasos del total de la gras a de salmón

y algunas especies de pescado.

Tabla 4. Contenido medio de vitaminas en pescado magro y graso .

Pescados magros Pescados grasos

Vitamina A 50-100 UI 4000-6000 UI1

Vitamina D 10-20 UI 8000-12000 UI2

Vitamina B1 0 ,1-0,4 mg 0,3-0,4 mg

Vitamina B2 0 ,2-0,4 mg 0,3-0,6 mg

Nicotinamida 6-12 mg 4-8 mg1 1 UI= 0,3 mg 2 1 UI = 0,025 mg

El salmón contiene cantidades variables de vitaminas hidrosolubles,

fundamentalmente B1, B2, B3. Además del salmón y algunos pescados como las sardinas,

arenques, anchoas, son también ricos en vitamina B12. El salmón y otras especies de

pescado también contienen vitaminas liposolubles como la E, presente en diversos

pescados en cantidades significativas y vitamina A y D (Tabla 4) abundante en su hígado

(NORGE, 2012). El salmón fresco supone un aporte importante de sodio. El hierro, está

presente en mayor cantidad en los salmones de mar, que en los de agua dulce. También

es una buena fuente de potasio y de calcio, mientras que yodo, magnesio, fósforo o zinc

se encuentran en menores proporciones (Tabla 5).

5

Tabla 5 . Minera les más representat ivos de sa lmón frente a otros

productos marinos (mg/100 g) .

Sodio Potasio Calcio Hierro Yodo Fósforo

Atún 30-50 250-350 30-50 Aprox . 1 0 ,05 200-220

Bacalao 70-100 300-400 10-15 0 ,5-0,7 0 ,1-0,2 150-250

Merluza 100-120 250-350 30-50 1 0 ,01-0 ,03 140-170

Salmón 30-60 300-400 10-20 1 0 ,0035 200-300

Sardina 120-140 300-400 50-100 2-3 0 ,01-0 ,02 200-300

Trucha 20-50 400-600 10-20 1 0 ,0035 200-300

Langosta 200-300 200-400 50-80 2-3 0 ,1-0,5 200-400

Meji l lón 250-400 200-300 20-40 5-6 0 ,1-0,2 200-300

1.3. ALTERACIONES DEL PESCADO

Los productos de la pesca son altamente perecederos en comparación con otros

tipos de alimentos, debido a la celeridad con la que se desencadenan procesos de

degradación tales como ataque microbiano, actividad enzimática endógena, oxidación de

los ácidos grasos y pardeamiento no enzimático. Esto es debido al alto contenido de

determinados constituyentes químicos (agua, aminoácidos libres, lípidos con alto grado

de insaturación, compuestos nitrogenados no proteicos, enzimas autolíticas, etc.) y al pH

poco ácido de su carne. La rapidez con que se deterioran los productos de la pesca

depende de factores intrínsecos como la edad, el tamaño, la composición de los tejidos,

el estado nutricional y las condiciones fisiológicas del individuo. Es importante también

la cantidad y variedad de microorganismos iniciales en el pez, lo que depende del

ambiente de origen del animal. Por otra parte, deben tenerse en cuenta los factores

extrínsecos que influyen de forma importante, como son las condiciones de captura, el

tipo de manipulación/procesado y el método de conservación (Murray y Shewan, 1979;

El-Marrakchi y col., 1992; Gennari y col., 1999). A continuación se describen los

principales mecanismos de alteración que afectan a las especies marinas:

1.3.1. ALTERACIÓN ENZIMÁTICA ENDÓGENA

Los organismos marinos poseen durante su vida una serie de enzimas que

desarrollan una actividad fundamental para el desarrollo del individuo. Cuando se

produce la muerte del organismo, dichas enzimas pasan a realizar su actividad de forma

desordenada, pudiendo dividirse esta actividad en hidrolítica y oxidativa. Después de la

captura, los productos marinos presentan una textura flexible y elástica durante unas

6

horas. A continuación, el cuerpo se vuelve duro y rígido. El producto se encuentra en

rigor mortis porque el músculo se contrae. La duración del rigor mortis puede ser de uno

o dos días, dependiendo de la temperatura de conservación, la manipulación que sufra, el

tamaño o las condiciones físicas de los ejemplares. Posteriormente el músculo vuelve a

relajarse y recupera la flexibilidad, pero no la elasticidad. Este proceso de rigor mortis se

produce por los procesos que se describen a continuación. Tras la muerte del animal el

suministro de oxígeno al tejido muscular cesa y no está disponible para la respiración

normal, lo que restringe la producción de energía a partir de los nutrientes ingeridos. La

principal vía de producción de energía es la glucólisis, que consta de una fase anaeróbica

y otra aeróbica, produciendo finalmente dióxido de carbono, agua y adenosina trifosfato

(ATP). Al cesar el suministro de oxígeno tras la muerte, la fase aerobia no puede

producirse, y la glucolisis genera ácido láctico y ácido pirúvico como productos, de ahí

que disminuya el pH en el músculo. Así se reduce considerablemente la producción de

ATP en comparación a la vía energética aeróbica, ya que depende de la presencia de

creatina (en peces teleósteos) o arginina (en cefalópodos), cesando cuando éstas se agotan

en anaerobiosis. Esto conlleva que se reduzca la carga neta de proteínas musculares,

desnaturalizándose parcialmente y disminuyendo su capacidad de unirse a moléculas de

agua. Ya se han establecido los efectos asociados al rigor mortis (aumento del pH, pérdida

de agua, disminución del nivel de ATP). El ATP es una fuente de energía ineludible para

la contracción muscular, así como también aporta la plasticidad muscular. Tras el rigor

mortis el tejido muscular se reblandece al mismo tiempo que suceden los cambios

autolíticos en el músculo. El primero de dichos cambios es la degradación del ATP en

ADP, AMP, IMP (inosina monofosfato) e Hx (hipoxantina). La manipulación física del

producto acelera estos cambios autolíticos.

Otros cambios autolíticos son los debidos a enzimas proteolíticas, como la

descomposición proteolítica (llevada a cabo por proteasas), que se relaciona con un

ablandamiento extensivo del tejido muscular, (ejemplo de ello es el desgarrado del vientre

de algunas especies pelágicas) que tiene lugar si los ejemplares se conservan refrigerados

(Aubourg, 2004; García, 2015; Sanjuás, 2012). Otro cambio asociado a los productos

conservados en refrigeración es el desarrollo de lipólisis por la presencia de un gran

número de enzimas, como lipasas o fosfolipasas, susceptibles de hidrolizar lípidos de alto

peso molecular, como triglicéridos y fosfolípidos, lo que conduce a la formación de ácidos

grasos libres, así como otros productos de hidrólisis como diglicéridos, monoglicéridos,

7

bases aminadas, etc. Dichas moléculas son muy reactivas, pudiendo interaccionar con

otros constituyentes del músculo, como por ejemplo proteínas, facilitando su

desnaturalización y produciendo incluso un descenso del valor nutricional. Estos ácidos

grasos libres son más susceptibles de sufrir la oxidación lipídica que las moléculas

lipídicas de mayor tamaño, lo que les contiene una importancia especial. En el pescado

magro, la producción de ácidos grasos libres ocurre incluso a temperaturas bajas, y se

cree que es por acción de fosfolipasas, que producen cambios intensos en los tejidos (en

la consistencia de la carne), originando un medio favorable para hidrólisis por

microorganismos. Los cambios autolíticos en congelación pueden ocurrir, pero lo hacen

de forma mucho más lenta. El deterioro está en relación directa con la calidad de la

congelación y del producto congelado. Así, en productos congelados correspondientes a

la familia de los gádidos, la principal vía de cambio es la reducción de OTMA en DMA

(dimetilamina) y FA (formaldehído). Se ha demostrado que el endurecimiento de merluza

congelada se correlaciona con la cantidad de formaldehído en el músculo y que la

presencia de formaldehído es mayor a mayor temperatura de congelación (Gill y col.,

1982). Esta reducción también aumenta si la manipulación previa al congelado no es

correcta. Los cambios a nivel de proteínas en el producto congelado en malas condiciones

son fácilmente reconocidos al descongelar el pescado. Normalmente tras la

descongelación nos encontramos con un producto brillante, firme y elástico. Si la

congelación no ha sido adecuada o ha sido muy prolongada (más de un año) se

transformará en opaco y esponjoso. La carne tiende a ceder y romperse y habrá pérdidas

importantes de líquido. Al cocinarlos será seco y fibroso. Cuanto menor sea la

temperatura de congelación, menor será la desnaturalización de las proteínas. Dentro de

los mecanismos enzimáticos endógenos cabe también mencionar la oxidación enzimática,

donde la oxidación de los ácidos grasos se produce por la acción de enzimas de tipo

lipoxigenasas, peroxidasas y oxidasas. Estas enzimas tienen un papel de reducida

importancia durante la conservación en estado refrigerado, pero en el caso de la

conservación en estado congelado su acción puede ser determinante. Las enzimas son

inestables al calor, por lo que tratamientos que impliquen temperaturas elevadas

destruirán su actividad (García, 2015; Sanjuás, 2012).

1.3.2 ALTERACIÓN MICROBIANA

En especies marinas recién capturadas existen factores como el entorno, la

manipulación y el procesado que influyen en el tipo y cantidad de microbiota presente en

8

los ejemplares de la especie marina en cuestión (Shewan, 1977; Huss, 1988). Los

microorganismos se encuentran en todas las superficies externas (piel y branquias) y en

los intestinos de los peces vivos. Los organismos marinos presentan una serie de

características intrínsecas específicas que tienen gran influencia en el crecimiento

bacteriano y su degradación: naturaleza poiquiloterma, elevado pH muscular post-

mortem, alto contenido de nitrógeno no proteico, presencia de OTMA.

Una gran parte de las bacterias presentes en los organismos marinos deteriorados

no desempeña ningún papel en su alteración (Makarios-Laham y Lee, 1993). Cada

especie marina posee sus propias bacterias específicas en su deterioro. La microbiota

presente en los productos marinos consta de psicrófilos Gram negativos (Pseudomonas,

Psychrobacter (Moraxella), Shewanella y Flavobacterium) (Gram y Huss, 1987; Jay,

1971). La mayoría crece entre 0 y 1 °C, pero hay especies de Pseudomonas capaces de

hacerlo a -3 °C aunque sea de forma lenta (Shaw y Shewan, 1968). Son la principal causa

de alteración en alimentos refrigerados.

La proliferación de bacterias aerobias (consumidoras de oxígeno) ocasiona la

formación de ambiente anaerobio o microaerofílico en el producto. Esto no implica

necesariamente que las bacterias anaeróbicas se vean favorecidas en su crecimiento. Hay

bacterias que son capaces de llevar a cabo la respiración en anaerobiosis empleando otras

moléculas diferentes al oxígeno como aceptoras de electrones, siendo la más común el

OTMA. El componente reducido, la trimetilamina (TMA), es uno de los compuestos

dominantes del pescado deteriorado. La producción de TMA está asociada al olor

desagradable que aparece en el pescado y otros organismos marinos (al mismo tiempo

que el sabor amargo del músculo cocido), cuando el producto ya no es fresco. Las aminas

biógenas son moléculas relacionadas también con la actividad de los microorganismos.

Se forman por catálisis de enzimas presentes en las bacterias, que interaccionan con

aminoácidos libres del pescado. Cabe destacar la histamina como amina biógena que

produce intoxicación alimentaria, y que a niveles elevados puede producir

envenenamiento (Taylor, 1986). Existen numerosos microorganismos alterantes que

pueden producir lipasas extracelulares que catalicen la hidrólisis de ésteres de glicerol

ayudando a la formación de ácidos grasos libres. La hidrólisis lipídica, por tanto, tendría

una componente de origen microbiana, así como la ya mencionada acción de las enzimas

endógenas del propio pescado. En producto congelado, siempre que la temperatura sea lo

9

suficientemente baja – por debajo de 10 °C – la acción microbiana se detendrá por el

proceso de congelación.

1.3.3. OXIDACIÓN NO ENZIMÁTICA

Figura 2. Cambios postmorten en el músculo de pescado que afectan la oxidación

lipídica (Iglesias, 2009)

Durante el procesamiento de las especies marinas, además de la ya comentada

hidrólisis, la fracción lipídica puede experimentar otro tipo de alteración conocida como

oxidación lipídica. Esta reacción termodinámicamente favorable, pero no cinéticamente,

requiere la presencia de un catalizador. Como ya se comentó, las enzimas de tipo

lipoxigenasa, oxidasa, peroxidasa, etc., pueden facilitar la puesta en marcha de esta

alteración (actividad enzimática endógena). Asimismo, otro tipo de catalizadores (de tipo

físico-químico; luz, metales de transición, radicales libres, pH, etc.) pueden dar origen a

la oxidación lipídica no enzimática. Estas reacciones (oxidaciones enzimática y no

enzimática) dan como resultado la producción de una serie de sustancias, de las cuales

algunas tienen sabores y olores desagradables (rancio), mientras que otras contribuyen a

cambios en la textura

10

Figura 3 Proceso cíclico de deterioro oxidativo en músculo de pescado.

La oxidación se produce mediante la adición de oxígeno a los dobles enlaces de

lipidos, formando una amplia gama de compuestos, la mayoría con funciones oxigenadas.

Estas reacciones pueden alterar el valor nutritivo y sensorial del pescado, ya que implican

pérdida de ácidos grasos poliinsaturados omega-3 y formación de compuestos volátiles

con mal olor (Aubourg, 2004; García, 2015). La oxidación conlleva la formación de

radicales libres. Al producirse ácidos grasos portadores de radicales libres, estos

reaccionan con el oxígeno rápidamente transformándose en peróxidos. Dichos

compuestos dan lugar a hidroperóxidos (productos de oxidación primaria) al interaccionar

con ácidos grasos insaturados. Estas moléculas son inestables y siguen originando

radicales libres, pudiendo sufrir otro tipo de transformaciones de forma que aparezcan

productos de oxidación secundarios como cetonas, alcoholes o aldehídos. Durante el

almacenamiento en congelación tienen lugar cambios en los lípidos, que se ralentizarán

al reducir la temperatura. La oxidación de lípidos conduce a sabores y olores

desagradables. Esto puede ser un problema en pescado muy graso, y probablemente

explica también la mayor parte de los cambios de sabor en pescado magro. La velocidad

de oxidación puede reducirse si se acorta la exposición al oxígeno. Esto se puede lograr

mediante la introducción de una barrera en la superficie del producto. Así la congelación

en bloque mantiene mejor la calidad del producto que la congelación individual. La

11

utilización de material de embalaje, como el plástico utilizado para separar las piezas en

un mismo bloque, ayuda también a mejorar la conservación.

Figura 4. Sustancias catalizadoras de la oxidación lipídica presentes en el músculo

de pescado.

1.3.4. MECANISMOS DE PARDEAMIENTO NO ENZIMÁTICO

Bajo la designación de pardeamiento no enzimático se engloba a un conjunto de

reacciones complejas que producen en diversos alimentos la formación de pigmentos

pardos o negros, así como modificaciones del olor y el sabor, que pueden ser beneficiosas

o no para el producto final. Estas reacciones tienen como sustrato compuestos con

funciones de tipo carbonilo, especialmente azúcares reductores o algunas vitaminas.

Aminoácidos y proteínas participan como catalizadores por medio de grupos amino

libres, produciéndose así un descenso de la disponibilidad de aminoácidos como la lisina,

una menor solubilidad y digestibilidad de las proteínas, así como una pérdida de valor

nutritivo (Cheftel, 1976). El pardeamiento no enzimático se acelera por calor, siendo

mayor durante las operaciones de cocción, pasteurización y deshidratación. Existen otros

factores que afectan a las reacciones de pardeamiento (velocidad y naturaleza) como el

tipo de azúcar reductor, la actividad del agua y el pH. Las especies marinas poseen un

nivel de carbohidratos muy bajo, por lo que son los compuestos formados durante la

oxidación de lípidos los que desempeñan el papel de sustrato en las reacciones de

12

pardeamiento no enzimático. En el caso de moluscos y crustáceos, al tener mayor nivel

de carbohidratos que el pescado, podremos considerar también su participación pero de

manera minoritaria. Tanto las moléculas de la oxidación primaria como de la secundaria

pueden reaccionar con componentes nitrogenados del producto dando lugar a los

productos de oxidación terciaria, con el desarrollo de importantes propiedades

fluorescentes y desarrollo de pardeamiento. En esta alteración se pierden aminoácidos y

ácidos grasos esenciales que llevan a la disminución del valor nutricional de las especies

marinas. Las reacciones entre los lípidos oxidados y las proteínas, afectan al valor

nutritivo y sensorial del alimento de dos formas: descenso del valor biológico de las

proteínas (cambios en los aminoácidos constituyentes) o cambios de digestibilidad

(disminución de la velocidad de lipolisis y/o proteólisis). Las consecuencias de estas

reacciones son cambios sensoriales en el producto en distintas formas. En cuanto al olor,

se pueden producir nuevos compuestos aromáticos, principalmente desagradables; el

producto puede oscurecer su color o pardearse; y la textura puede cambiar por la

desnaturalización y entrecruzamiento proteico, dando lugar a pérdidas en la calidad

(Aubourg, 2004; García, 2015).

1.3.5. MECANISMOS DE PARDEAMIENTO ENZIMÁTICO

El pardeamiento enzimático tiene su origen en enzimas propias de los alimentos.

Consiste en la transformación de compuestos fenólicos en polímeros coloreados

(normalmente pardos o negros) gracias a la actividad de enzimas del tipo polifenol

oxidasas. En especies marinas este mecanismo de alteración solamente tiene interés en el

caso de crustáceos, donde las reacciones de melanosis (pardeamiento enzimático) son

procesos consecuencia también de la alteración del producto por una conservación

excesivamente larga o en condiciones indebidas (Aubourg, 2004; Garcia, 2015, Sanjuás,

2012). La melanosis produce el oscurecimiento del producto en zonas externas, por lo

que su incidencia es enorme a nivel de valor comercial. Los pigmentos resultantes del

pardeamiento enzimático, se designan bajo el término melaninas. Su color final es pardo

o negro, pero existe una variedad de colores intermedios (rosa, rojo o azulado).

13

1.4 MÉTODOS DE CONSERVACIÓN DEL PESCADO MEDIANTE

TRATAMIENTO EN FRÍO

1.4.1 CONSERVACIÓN DEL PESCADO MEDIANTE REFRIGERACIÓN Y

CONGELACIÓN

Los productos marinos en la alimentación son una fuente valiosa de proteínas y

otros nutrientes. Sin embargo, si estos productos no son manipulados y elaborados

correctamente, se puede producir una importante pérdida de sus valores nutricionales y

sensoriales, con la posibilidad de dejar al consumidor expuesto al riesgo de sufrir una

intoxicación alimentaria. Debido a que el deterioro post mortem posee una cinética

elevada, las condiciones de conservación ejercen un gran efecto sobre la calidad del

producto (Ashie y col., 1996; FAO, 1994; MAGRAMA, 2012). Así, tanto la

manipulación cuidadosa e higiénica como la conservación adecuada, resultan ser

parámetros clave para garantizar la salubridad del producto, ya que los daños innecesarios

originados durante la manipulación del producto, tales como cortes y heridas, pueden

facilitar el acceso de bacterias acelerando la pérdida de calidad. Las modificaciones que

va sufriendo el pescado hasta convertirse en pútrido son: El aspecto brillante inicial se

torna pálido y con tonalidad parda, amarilla, la capa viscosa de la superficie aumenta,

especialmente en las aletas y branquias. Los ojos van hundiéndose y arrugándose de modo

gradual; las pupilas se enturbian y la córnea se vuelve opaca. El músculo se ablanda,

expulsa jugo al ser oprimido y se hunde fácilmente al ser presionado. Se desarrolla una

coloración pardo-rojiza como consecuencia de la oxidación de la hemoglobina. La

columna vertebral puede separarse del músculo con facilidad, sobre todo cerca de la cola.

Mientras tanto, se produce una sucesión de olores. El olor a fresco y algas marinas da

paso a un olor dulce seguido de olor a pescado en malas condiciones, debido

fundamentalmente a la presencia de trimetilamina (TMA). Seguidamente, este olor se

vuelve de tipo amoniacal. Finalmente, el olor es pútrido debido a la presencia de sulfuro

de hidrógeno, indol y otras sustancias con olores desagradables. La refrigeración es una

técnica de conservación alimentaria basada en la reducción de la temperatura de los

alimentos y mantenerla por encima del punto de congelación entre 8 °C y -1 °C. El efecto

producido por el frío provoca la ralentización de las reacciones químicas y enzimáticas;

además, se crean condiciones disgenésicas para el crecimiento y desarrollo de la

microbiota alteradora. Por otro lado, el descenso de la temperatura no es tan grande como

para detener por completo las acciones bacteriana, química y enzimática, por lo que los

14

fenómenos de degradación no se evitan completamente. El factor temperatura resulta de

especial importancia de cara a frenar la velocidad de descomposición del pescado.

1.4.2. REFRIGERACIÓN TRADICIONAL EN HIELO EN ESCAMAS

El empleo de hielo en escamas es el método más utilizado en los países

desarrollados como método de refrigeración para la conservación de productos marinos

en estado fresco. Mediante su aplicación, se consigue enfriar con rapidez el producto,

alcanzándose temperaturas ligeramente superiores a 0 °C (Heen, 1982) y así extender su

vida útil. Este sistema de refrigeración ofrece numerosas ventajas tales como ser es

inocuo, fácil de transportar y relativamente barato.

Resulta especialmente apropiado para la refrigeración del pescado. Con este

método, la transferencia de calor se produce por contacto directo del pescado con el hielo,

por conducción entre piezas adyacentes y por el agua de fusión que se desliza sobre la

superficie del pescado. El agua de fusión fría, absorbe el calor del pescado y al fluir sobre

el hielo se vuelve a enfriar. Así, la mezcla pescado-hielo, no sólo reduce el espesor del

estrato de pescado a enfriar, sino que, además, favorece el enfriamiento mediante

convección entre el agua de fusión y el pescado. Tan pronto como se coloca el hielo en

escamas sobre el pescado caliente, el calor de éste fluye hacia el hielo derritiéndolo. Este

proceso continúa mientras exista una diferencia de temperatura entre ambos, siempre que

exista hielo suficiente. Toda fusión a posteriori se deberá al calor procedente de otras

fuentes, por ejemplo, aire caliente circundante durante el posterior periodo de

conservación. A pesar de su amplia utilización, el sistema refleja una serie de

inconvenientes tales como: i) El grado de limpieza puede no ser adecuado en todos los

casos, ii) La transmisión de calor es mejorable, ya que deja espacios de aire entre el hielo

y el producto, de manera que no lo rodea completamente, y iii) Es un sistema difícil de

automatizar, requiere de un espacio de conservación relativamente grande y necesita

control de otros parámetros como temperatura, humedad relativa y purificación y

circulación del aire de la cámara. En el caso de temperatura y humedad, se ha visto que

cada especie requiere unas condiciones óptimas de conservación en refrigeración. Como

resultado, en las últimas décadas se han buscado nuevos métodos que permitan mejorar

las carencias del hielo tradicional con el fin de mejorar la calidad de los productos de la

15

pesca refrigerados. De estos otros métodos o estrategias avanzadas se realizará una breve

descripción en la siguiente sección (SanJuás, 2012).

1.4.3. NUEVAS ESTRATEGIAS PARA LA REFRIGERACIÓN DE ESPECIES

MARINAS

En el momento de la descarga en puerto, es posible que la carga de pesca

conservada en la bodega lleve un número relativamente elevado de días en refrigeración.

Este tiempo a bordo se hace especialmente importante en aquellas especies que son

capturadas en alta mar por la denominada flota de altura. Por ello, gran parte de la captura,

sobre todo si procede de bancos de peces especialmente lejanos o si se trata de especies

de corta vida, puede que ya no estén en condiciones para la venta, lo que se traduce en

pérdidas económicas para el sector. Tal y como se viene comentando, los productos

marinos constituyen un grupo de alimentos altamente perecederos, y el nivel de su

deterioro está directamente relacionado con las condiciones de conservación (García,

2015; Sanjuás, 2012, Aubourg y col., 2005). Con el fin de retardar los daños en el pescado

tan pronto como sea posible, se han ensayado distintas estrategias a nivel de pre cosecha

y post cosecha al objeto de mejorar el sistema básico de conservación de pescado en hielo

tradicional mencionado en la sección anterior, hielo líquido, hielo líquido con

ozonización (Toledo-Flores and Zall, 1992; Ashie y col., 1996, Sanjuás, 2012; García,

2015). A continuación se comentan las características de cada uno de estos sistemas de

refrigeración.

1.4.4. HIELO LÍQUIDO

El hielo líquido es un método de refrigeración alternativo al hielo tradicional;

representa una técnica nueva, que está tratando de introducirse en el mercado.

Es un sistema binario que consiste en una suspensión de cristales de hielo Ilustración 3:

Hielo líquido esféricos y microscópicos dispersos finamente en el seno de una solución

anticongelante, de aspecto similar a un granizado.

Presenta una alta capacidad de intercambio térmico (mayor de 60 Kcal/kg), claramente

superior a la del agua (1 Kcal/kg). El hielo líquido es producido mediante un proceso que

remueve continuamente el hielo creado, quedando suspendido en forma de cristales

microscópicos dentro de la solución.

16

Figura 5. Hielo Líquido

Las ventajas derivadas de la utilización del hielo líquido frente al hielo tradicional

en escamas pueden resumirse de la siguiente forma:

1. Permite mantener temperaturas inferiores a 0 °C para la conservación por encima

del punto inicial de congelación, retardando así el deterioro. La conductividad térmica del

hielo líquido es superior a la del hielo en escamas; garantiza por tanto un enfriamiento

más eficiente y evita pérdidas y mermas en el producto por mecanismos de desecación.

2. El coeficiente de transferencia superficial de calor del hielo líquido es superior al

del hielo en escamas, con lo que el enfriamiento es más rápido.

3. El flujo de hielo líquido en régimen continuo provoca un efecto de lavado

superficial del producto. Esto reduce de la carga microbiana a través de la piel.

4. La geometría esférica de los cristales de hielo y su pequeño tamaño limitan el

daño físico sufrido en los tejidos del pescado.

5. La presencia de cloruro sódico en concentraciones similares a las del medio

marino permite, un mayor efecto conservante, un mejor mantenimiento de la capacidad

de retención de agua de la fracción de proteínas miofibrilares.

1.4.5. COMBINACIÓN DE HIELO LÍQUIDO CON OZONO

La versatilidad de la utilización del hielo líquido lo hace susceptible de

combinarse con sustancias antioxidantes, antimicrobianas y antimelanósicas (Erikson,

2012). Dentro de esta estrategia, una posibilidad que ha sido ensayada es la de su

17

combinación con ozono. En la actualidad, numerosos países, tanto europeos para

mantener libres de bacterias, virus, mohos y olores de las bodegas de almacenamiento de

alimentos (Sanjuás, 2012).

El ozono, aporta las propiedades de esterilidad y de eliminación de olores que

confiere el ozono. La destrucción de los microorganismos es debida a la oxidación

progresiva de los componentes vitales de la célula (Zeynep y col., 2004). Existen diversas

opiniones acerca de a quién atribuir la actividad bactericida del ozono, algunos autores

aseguran que es debida a la propia molécula de ozono; otros autores, sin embargo, son

partidarios de asignar esta actividad a los productos resultantes de la descomposición del

ozono tales como el ion radical superóxido (O2-), el radical hidroperóxido (HO-

2) y el

radical hidroxilo (OH-). Lo que es bien sabido, es que tanto la molécula de ozono como

los productos de su descomposición destruyen microorganismos debido a que:

El ozono oxida varios componentes de la envoltura celular, incluyendo ácidos

grasos poliinsaturados, enzimas intracelulares, glucoproteínas y glucolípidos.

La inactivación enzimática es uno de los mecanismos más importantes mediante

el cual el ozono destruye las células.

El ozono acuoso reacciona con los ácidos nucleicos in vitro, lo que apoya la idea

de que el ozono daña el material nucleico dentro de la célula.

1.4.6 MEJORA DE LA CONSERVACIÓN DE SALMÓN CONGELADO

MEDIANTE EL DESARROLLO DE DIETAS DE CULTIVO FORMULADAS

CON EXTRACTOS ANTIOXIDANTES NATURALES

1.4.6.1 DIETAS DE CULTIVO TRADICIONALES

Los alimentos formulados para salmón del Atlántico en etapa de desarrollo se

denominan alimentos de agua dulce para inicio, crecimiento y transferencia de esguines;

y los alimentos de ciclo productivo se denominan alimentos de agua salada para engorda

y reproductores. Para ello, se utilizan varios carotenoides, incluyendo astaxantina y

cantaxantina sintéticas, levadura (p.e. Phaffia rhodozyma), algas (v.gr. Hematococcus

pluvialis) y productos de crustáceos (v.gr. kril y camarón) para impartir un color rosado

rojizo atractivo a la carne de salmón (Tacon y Metian, 2008).

18

1.4.6.2 EFECTO DE LA DIETA EN LA CALIDAD NUTRICIONAL DEL

PESCADO.

La fabricación de dietas de cultivo normalmente utiliza el método de extrusión, lo

cual provoca la gelatinización del almidón, la inactivación de enzimas, la eliminación de

los factores anti-nutricionales y el aumento de la digestibilidad de las proteínas vegetales

(Cheng y Hardy, 2003). La estabilidad oxidativa del alimento es muy importante, no sólo

en términos del crecimiento y la salud de los peces, sino también con respecto a su calidad

nutricional (Sutton y col., 2006; Grigorakis y col., 2010). El suministro de aceite de

pescado oxidado en la dieta afecta la respuesta al estrés de los peces, como lo demuestran

sus niveles plasmáticos de glucosa, cortisol y la osmolaridad (Van Anholt y col., 2004;

Alves Martins y col., 2007). En cuanto al efecto sobre la calidad del filete, peces

alimentados con piensos oxidados suelen mostrar niveles más bajos de ácidos grasos

poliinsaturados en el músculo, lo que reduce su calidad nutricional a los ojos de los

consumidores (Zhong y col., 2008). Sin embargo, esto no siempre afecta a la palatabilidad

del filete (Koshio y col., 1994).

Como resultado, los antioxidantes naturales están atrayendo la atención de la

industria agroalimentaria, por lo que cada vez se está estudiando su aplicación en los

alimentos procesados para el consumo humano (Hernández-Hernández y col., 2009;

Kostaki y col., 2009; Ozogul y col., 2009, 2011) estando su uso regulado como un aditivo

alimentario (Comisión Europea, 2008), por lo cual la aplicación de estos antioxidantes

naturales en la formulación de las dietas de cultivo no solo ayuda a proteger los

componentes esenciales del alimento sino que también favorecería significativamente el

valor nutricional y la vida útil de la carne de salmón durante la congelación y la

refrigeración (Hamre y col., 2010).

1.4.6.3 DESARROLLO DE DIETAS DE CULTIVO FORMULADAS CON

EXTRACTOS ANTIOXIDANTES NATURALES

La calidad y la duración de conservación de los productos pesqueros están

profundamente influenciadas por factores de pre-cosecha y procesamiento post-cosecha

y métodos de almacenamiento (Erikson y col., 2002). Se producen a menudo, cambios en

la calidad gradualmente durante el período de almacenamiento posterior a la cosecha

como resultado de procesos oxidativos, enzimáticos y/o bacterianos. Estos procesos

19

degradan las cualidades de sabor, gusto y aroma y promueven cambios a la textura, color,

pH y el estado nutricional, que en última instancia pueden hacer que los productos de la

pesca no sean aptos para el consumo y no comercializables (Bonilla y col., 2007).

Los pescados son sumamente propensos a la oxidación de lípidos debido a los

altos niveles de poliinsaturados ácidos grasos (AGPI) en su carne, lo que limita el tiempo

de almacenamiento de los productos pesqueros (Jittinandana y col., 2006). Enriquecer

tejidos con antioxidantes tal como acetato de -tocoferol añadido a la dieta antes de la

cosecha ha demostrado que retrasa la tasa de oxidación de lípidos en diversos productos

cárnicos (Liu y col., 1995), incluyendo pescado (Chen y col., 2008). Los antioxidantes

tales como acetato de -tocoferol son eficaces en la captura de radicales libres en ambos

los pasos de iniciación y propagación de la autooxidación (San Angelo y col., 1996)

restringiendo con ello la oxidación lipídica y deterioro postcosecha de la calidad. Esto se

ha demostrado mediante la mejora de la calidad y la duración de la conservación de

productos marinos (Medina y col., 2012).

1.4.6.4 UTILIZACIÓN DE TOCOFEROLES EN DIETAS PARA PECES.

Figura 6. Estructuras de tocoferoles más comunes.

Enriquecer tejidos con antioxidantes tales como acetato de -tocoferol añadido a

la dieta antes de la cosecha ha demostrado que retrasa la tasa de oxidación de lípidos en

diversos productos cárnicos (Liu y col., 1995), así como en pescado (Chen y col., 2008;

Frigg y col., 1990). Los antioxidantes tales como acetato de -tocoferol son eficaces en

la captura de radicales libres en ambos pasos de iniciación y propagación de la

20

autooxidación (San Angelo y col., 1996) restringiendo con ello la oxidación lipídica y

deterioro postcosecha de la calidad. Esto se ha demostrado mediante la mejora de la

calidad y la duración de la conservación de productos marinos (Frigg y col., 1990).

En las grasas y aceites se pueden encontrar muchas formas de tocoferoles con actividad

de vitamina E. Cada tocoferol tiene una actividad biológica diferente, siendo el D--

tocoferol el de mayor actividad biológica (Halver, 1989). El ácido ascórbico actúa

sinérgicamente con la vitamina E para prevenir daos por peroxidaciones. El -tocoferol

sintético en la forma de ésteres de acetato o fosfato son los más comúnmente usados. El

papel de un tocoferol (TOH), como la último defensa antioxidante de los tejidos

musculares, también es apoyado por el capacidad del ácido ascórbico (AA) y otros

componentes reductores del músculo para regenerar un -TOH de la forma oxidada de

radical tocoferoxilo (Buettner, 1993). Se sugiere Esta cooperación redox para explicar el

sinergismo antioxidante que se produce cuando -TOH y AA están conjuntamente

presentes. El AA hidrófilo es también un importante componente antioxidante de los

tejidos musculares debido a su actividad inhibidora de la oxidación de lípidos a través de

un radical libre del mecanismo de captación (Frankel, 1998).

1.4.6.5 UTILIZACIÓN DE EXTRACTO DE ROMERO EN DIETAS.

Figura 7. Estructuras de polifenoles principales de Romero

21

El extracto de romero se ha utilizado exitosamente contra la oxidación de lípidos

y ha demostrado mejorar varios índices de frescura, cuando se aplica a filetes. En un

estudio comparativo de los extractos comerciales, Cuvelier y col. (1996) y del Baño y col.

(2003) demostraron que los compuestos más activos eran carnosol, ácido rosmarínico y

ácido carnósico. Otra cualidad importante de extracto de romero es su capacidad

antimicrobiana, como demuestra Davidson (1993), al observar que los compuestos

polifenólicos no polares de romero tenían mayor actividad sobre las bacterias Gram-

positivas que sobre las bacterias Gram-negativa (Ivanovic y col., 2012). Los efectos de la

utilización exógena de romero en la conservación del pescado han sido ampliamente

estudiados por muchos autores diferentes. Estos estudios se han basado en la congelación

de pescado fresco (Ozogul y col., 2011) y su almacenamiento en refrigeración o cocinar

de diferentes maneras con romero y el estudio de sus propiedades protectoras (Ozogul y

col., 2009). Sin embargo, pocos estudios se han centrado en la administración diaria de

extracto de romero para los peces y sus efectos posteriores sobre la preservación (Álvarez

et al., 2012).

1.4.6.6 INTERACCIÓN ENTRE POLIFENOLES DE LA DIETA Y

ANTIOXIDANTES ENDÓGENOS.

Entre los alimentos cárnicos están los peces pelágicos, siendo el sistema muscular

de su carne particularmente susceptible a la oxidación de lípidos debido a la coexistencia

de ácidos grasos de cadena larga poliinsaturada (AGPI) altamente oxidables y sustancias

pro-oxidantes con la capacidad para catalizar la oxidación de lípidos, tales como metales

y hemoproteínas con actividad redox (Erickson, 2002). La hemoglobina del músculo ha

demostrado una extensa actividad pro-oxidante de lípidos (Maestre y col., 2011).

Componentes antioxidantes del músculo de pescado, que incluyen tanto las sustancias

lipofílicas e hidrofílicas, son secuencialmente consumidos en condiciones post mortem.

Varios autores han relacionado el agotamiento post mortem de antioxidantes endógenos

de músculo de pescado con la llamada '' ley del más fuerte '' (Pazos y col., 2005). La

''jerarquía'' postula un rápido consumo de los antioxidantes con una mayor facilidad para

donar un electrón, es decir, con la reducción de un electrón estándar se obtienen

potenciales más bajos (Buettner, 1993). Entre los componentes antioxidantes de los

tejidos musculares, se sugiere al alfa-tocoferol (-TOH) para reproducir una función

22

central ya que es el principal antioxidante endógeno de lípidos solubles capaz de romper

la cadena degradativa y se ha informado como una de las últimas barreras que protegen

el músculo de pescado contra la oxidación lipídica (Pazos y col., 2005).

Figura 8. Sistema antioxidante endógeno en músculo de pescado.

Por otro lado, el extracto de romero tiene un efecto similar al del BHT en el

almacenamiento y en la transformación de los piensos extruidos, siendo mejor que la de

los aceites esenciales de tomillo (Hernández y col., 2014). -TOH y AA demostraron un

efecto protector de la oxidación de lípidos, y las procianidinas la capacidad para reparar

-TOH oxidado a medio-largo plazo, y así retrasar el agotamiento de AA eficientemente

en las primeras etapas post mortem (Iglesias y col., 2012).

1.5 ESTRATEGIAS PARA LA CONSERVACIÓN DE PESCADO MEDIANTE

APLICACIÓN DE ALTAS TEMPERATURAS

1.5.1 ENLATADO CONVENCIONAL DE PESCADO

La conserva es un método de conservación de los alimentos inventado por el

francés Nicolás Appert a finales del siglo XVIII. El proceso, que asocia un tratamiento

térmico y un envase estanco, preserva las cualidades nutricionales, vitamínicas y

organolépticas de los productos. Es un método de esterilización natural que no necesita

aditivos y que permite preparar los alimentos con una rapidez y una facilidad inigualables

23

(Brennan, 1994; Sikorski, 1994). Hoy, en pleno siglo XXI, las conservas tienen más

vigencia que nunca en una alimentación moderna, equilibrada, gastronómica y

diversificada. Cada año se fabrican en el mundo miles de millones de latas de acero para

conservar los alimentos. Al conjugar resistencia y seguridad, facilidad de uso y

reciclabilidad, el envase de acero se ha convertido en el mejor aliado para cuidar la salud

a través de la alimentación y para proteger nuestro entorno. Los elementos esenciales, los

glúcidos, los lípidos y las proteínas contenidos en los alimentos casi no se modifican

durante el proceso de conservación. La oxidación de los lípidos es poco frecuente en

comparación con la cocina casera, durante la cual muchas veces se suele producir

peroxidación que, en algunos casos, puede convertirse en un riesgo sanitario. En cuanto

a las proteínas y los glúcidos, la única modificación menor que se produce facilita la

digestión de estos elementos.

1.5.1.1. EXTRACTOS DE ALGAS APLICABLES COMO MEDIOS DE

COBERTURA DE CONSERVAS.

Numerosos estudios han demostrado que varios tipos de algas y sus subproductos

tienen compuestos menores con actividad antioxidante contra la peroxidación de lípidos

(Jiménez Escrig y col., 2012). Cochayuyo, ulte, lechuga de mar, y luche rojo (Figura 3)

son algas muy populares en Chile como recetas para el consumo humano directo y esto,

junto con su alta disponibilidad en costas chilenas son importantes razones para el estudio

del efecto de sus propiedades antioxidantes en la conservación de pescado. Los extractos

de algas marinas son una excelente fuente de compuestos antimicrobianos, antioxidantes

y funcionales (Cian y col., 2015, 2014). Estos pueden ser usados para el tratamiento de

infección bacteriana y alteración de la calidad del pescado. Además, los extractos de algas

por ser no tóxicos pueden ser utilizados en las industrias de acuicultura como agente de

inocuidad y por la industria del pescado procesado como preservante (Thanigaivel y col.,

2015).

La tendencia actual de la utilización de derivados naturales bioactivos de origen

algal, es un enfoque respetuoso del medio ambiente en la acuicultura para el control de la

infección (Stalin y col., 2008). Thanigaivel y col. (2015) recientemente determinaron la

capacidad antimicrobiana de dos extractos acuosos y etanólicos de dos especies de algas

Gymnospora Padina y Sargassum cinereum.

24

Figura 9. Algas Durvillaea antarctica, Ulva lactuca y Macrocystis pyrfera

La tendencia actual es utilizar productos naturales de origen algal, cuyos

actividades tienen lugar, no sólo en los alimentos envasados, sino también una vez que el

alimento ha sido ingerido. Tales productos incluyen péptidos con actividades

nutracéuticas y los compuestos fenólicos entre otros (Cian y col., 2014).

Figura 10. Alga Ulva lactuca y Macrocystis pyrfera aplicadas en filetes de salmón.

25

1.5.2 CONSERVACIÓN DE PESCADO POR SECADO

En la mayor parte del mundo, el secado del pescado se realiza todavía al aire libre,

usando la energía del sol (secado solar) para evaporar el agua y las corrientes de aire para

llevarse el vapor (Brennan, 1994; Sikorski, 1994). Los modernos avances diseñados para

acelerar este lento proceso se han centrado en la utilización de: i) temperatura más elevada

para incrementar la velocidad de evaporación, ii) mayor velocidad del aire para arrastrar

el vapor de agua, y iii) aumentar el gradiente de transferencia de calor por superficie. Los

parámetros que son propiedades del medio de secado, en este caso, se obtienen mediante

curvas psicrométricas. El aire está saturado cuando, a una temperatura y presión dadas,

no puede contener más vapor de agua sin que ocurra condensación. La humedad relativa

(%HR) es la humedad absoluta dividida por la humedad del aire saturado en las mismas

condiciones de temperatura y presión, asumiendo la masa unitaria de aire seco en ambos

casos. Volumen específico es el volumen total de 1 kg de aire seco más el vapor contenido

en él a temperatura y presión específicas. La temperatura de rocío es aquélla a partir de

la cual el vapor contenido en una mezcla de aire/vapor de agua condensa.

Figura 11. Periodos de secado.

La temperatura húmeda es muy importante en las etapas iniciales del secado

porque el agua se evapora libremente de la superficie del pescado cuando ésta se

encuentra a la temperatura del bulbo húmedo. Cuando el agua se evapora de una

superficie, ésta se enfría a una temperatura por debajo de la del ambiente, suministrando

la energía del calor latente para evaporar el agua. El gradiente de temperatura creado de

26

esta manera provoca un flujo de energía calorífica desde el aire hacia la superficie, la cual,

a cambio, suministra más calor latente para una mayor evaporación de agua. El equilibrio

se alcanza eventualmente a una temperatura específica, llamada temperatura húmeda,

donde la pérdida de calor de la superficie debida a la evaporación de agua está equilibrada

por la ganancia de calor por la superficie, aportada por aire que fluye por encima.

Figura 12. Sistema de secado por aire

Cabe profundizar aún más en la aplicación de la temperatura húmeda en el secado

del pescado, por ejemplo, en el bacalao, que empieza a cocerse a temperaturas superiores

a 30 °C. En la práctica esto podría significar que el músculo de pescado podría romperse

o caerse desde los ganchos en los que se ha colgado para secarse durante la primera parte

del proceso. Esto sería consecuencia de la desnaturalización proteica provocada por el

calor y, además, daría un producto que necesitaría mantenerse a niveles de humedad más

bajos que los correspondientes a productos secados a baja temperatura con el mismo nivel

de aw' para una conservación a más largo plazo. Temperaturas húmedas elevadas durante

las etapas iniciales del secado y la consecuente desnaturalización proteica afectan

adversamente a las propiedades sensoriales del pescado. Las estructuras de las proteínas

desnaturalizadas no se asocian con agua del mismo modo que las proteínas no

desnaturalizadas, o al menos en la misma cantidad. Por lo tanto, cuando se reconstituya,

la palatabilidad de este pescado se asemejará a la de fibras mojadas e inertes, como

algodón, alejándose de la suculencia típica de las proteínas de pescado y carne.

27

1.6 BIBLIOGRAFÍA

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33

2. PUNTO DE PARTIDA, OBJETIVOS

Y PLAN DE TRABAJO

2.1 PUNTO DE PARTIDA DE LA INVESTIGACIÓN REALIZADA

La actual demanda creciente del consumidor por salmónidos frescos de alta

calidad ha llevado a la búsqueda de tratamientos ventajosos y prácticos que puedan

proporcionar la mejora de las condiciones de conservación de la calidad de estos

productos y de esta manera potenciar su comercialización en el mercado internacional.

El punto de partida de este trabajo fue la obtención de un financiamiento para el

intercambio de investigadores chilenos y españoles bajo el marco del programa de

cooperación Universidad de Chile – CSIC y posterior obtención de un financiamiento

para realizar estudios preliminares mediante un proyecto interno de la Universidad de

Chile (Proyecto Domeyko) que tuvo la finalidad de optimizar la inocuidad de los

salmónidos producidos en Chile y su valoración como alimento altamente saludable

mediante el estudio de su composición y propiedades funcionales. Los resultados

indicaron la necesidad del desarrollo de nuevas alternativas de conservación de la calidad

de los salmónidos. Por lo cual los esfuerzos se enfocaron principalmente en el estudio de

nuevos métodos que aseguren la inhibición de la oxidación lipídica de la carne de

salmónidos. En esta instancia se tomó como estrategia inicial la aplicación de hielo

líquido combinado con ozono; este estudio fue apoyado a través de una subvención de la

Secretaría Xeral de I+D mediante el proyecto de la Xunta de Galicia (Proyecto PGIDIT

05 TAL 00701CT). Este estudio inicial generó la posibilidad de gestionar una serie de

estudios posteriores realizados en diferentes etapas, en las cuales participaron

investigadores y profesionales de entidades privadas y públicas de Chile y España donde

las actividades fueron las siguientes:

Participación de la empresa Ewos Innovative Research (XII Región, Puerto Montt,

Chile) para la aplicación de extractos naturales en el desarrollo de dietas para salmónidos.

Participación de los investigadores en un proyecto de desarrollo de nuevos

extractos naturales derivados de residuos agroindustriales financiado por el gobierno de

Chile (proyecto Corfo II ICE 9856).

Los estudios realizados involucraron la aplicación de sistemas inocuos y naturales

en las diferentes etapas de la cadena productiva mediante la combinación de diferentes

34

modalidades de preservación de salmónidos en procesos de congelación, refrigeración,

enlatado y secado.

Esta investigación implicaría el inicio de una serie de trabajos bajo el objetivo de

“Inhibir la alteracin lipidica durante la conservacin de salmnidos comerciales

mediante la aplicacin de diferentes estrategias preservantes” y cuyos Objetivos y Plan

de Trabajo se describen a continuación.

2.2 . OBJETIVOS PERSEGUIDOS

El objetivo global del presente estudio es desarrollar y probar metodologías

novedosas de conservación de productos marinos frescos basadas en el empleo de

sustancias de naturaleza inocua y/o de carácter natural, de forma que se inhiba

parcialmente el desarrollo de la alteración lipídica del producto y se alargue el tiempo de

vida útil de las especies salmónidas comerciales tratadas.

Dentro del objetivo global podemos definir una serie de objetivos parciales:

1. Mejorar la calidad de trucha arcoíris refrigerada durante su conservación en

refrigeración mediante la aplicación de hielo líquido y ozono con propiedades

preservantes.

2. Mejorar la calidad de salmón coho durante su conservación en estado congelado

mediante el desarrollo de formulaciones de dietas de cultivo adicionadas con extracto de

romero y alfa-tocoferol alternativos al uso de antioxidantes sintéticos.

3. Mejorar la conservación de salmón Atlántico enlatado mediante la aplicación de

extractos de algas como medio de empaque.

4. Optimizar el proceso de secado convencional al objeto de mantener la calidad de

salmón Atlántico.

Para alcanzar tanto el objetivo global, como cada uno de los objetivos parciales, se ha

llevado a cabo el siguiente Plan de Trabajo preestablecido.

35

2.3. PLAN DE TRABAJO

Teniendo en cuenta los objetivos y los resultados de los experimentos previos

descritos, se definió el plan de trabajo en cuatro partes:

2.3.1 PARTE 1. APLICACIÓN DE HIELO LÍQUIDO INCLUYENDO OZONO

Su objetivo básico fue evaluar los efectos derivados de aplicar la tecnología del

hielo líquido ozonizado sobre la calidad organoléptica y bioquímica de productos de

acuicultura.

Para esto se utilizó como especie representativa la trucha arcoíris (Oncorhynchus

mykiss) para luego comparar los resultados de su conservación en hielo líquido (condición

FI) y hielo líquido ozonizado (condición OFI). Se evaluó también, la aceptación sensorial

y cambios físicos en la trucha arcoíris conservada con ambos sistemas de refrigeración.

A esta parte le corresponde el capítulo 1, de la PARTE 1 de la sección de

Resultados y Discusión.

2.3.2 PARTE 2. CONSERVACIÓN DE SALMÓN COHO CONGELADO

MEDIANTE EL DESARROLLO DE FORMULACIONES DE DIETAS DE

CULTIVO ADICIONADAS CON EXTRACTOS ANTIOXIDANTES

NATURALES ALTERNATIVOS AL USO DE ANTIOXIDANTES SINTÉTICOS

Uno de sus objetivos fundamentales fue la complementación o sustitución de

antioxidantes sintéticos BHT y etoxiquina en la formulación de dietas de salmón coho

(Oncorhynchus kisutch). El estudio se basó en la alimentación de salmón coho durante el

cultivo, con dietas de alimento suplementadas con extracto de romero y alfa-tocoferol con

y sin combinación con BHT y etoxiquina. El desarrollo de la formulación contó con el

soporte de la empresa Ewos Innovative Research (Puerto Montt, Chile) siendo uno de los

indicadores la caracterización de la calidad bioquímica y sensorial del filete de salmón.

Otro objetivo igualmente importante fue la definición de las concentraciones y

condiciones adecuadas de la formulación en la inhibición de la alteración de propiedades

de la carne de salmón coho y extensión del tiempo de su vida útil. Una vez preparadas las

dietas por la empresa EWOS, ésta proporcionó 6 jaulas con cerca de 1000 individuos cada

una. De esta forma se realizó un diseño experimental en que los peces fueron cosechados

y congelados durante 18 meses, evaluando periódicamente la oxidación e hidrolisis

lipídica, los resultados se compararon con los obtenidos para pescado almacenado

36

congelado previamente alimentados con dieta control con BHT y etoxiquina. Por otro

lado, se evaluó el efecto de las dietas ensayadas en la composición de la carne de salmón

coho incluyendo el contenido de antioxidantes endógenos, perfil lípidico, color entre

otros.

Este estudio proporcionará una primera aproximación de una nueva estrategia

aplicada en la etapa de cultivo mediante el uso de extractos antioxidantes naturales e

inocuos para mejora de la conservación postcosecha en almacenamiento congelado.

A esta parte le corresponden los capítulos 2 y 3, de la PARTE 2 de la sección de

Resultados y Discusión.

2.3.3 PARTE 3. MEJORA DE LA CALIDAD DE SALMÓN ATLÁNTICO

MEDIANTE TRATAMIENTO A ALTAS TEMPERATURAS: ENLATADO CON

APLICACIÓN DE EXTRACTOS NATURALES Y OPTIMIZACIÓN DEL

PROCESO DE SECADO

El objetivo de esta investigación se basa en el estudio de los efectos de la adición

de diferentes extractos de algas sobre los parámetros calidad bioquímica y sensorial de

carne de salmón Atlántico (Salmo salar) enlatado. Para este propósito, cuatro extractos

diferentes de algas marinas fueron probados: lechuga de mar (Ulva lacttuce), luche rojo

(Macrocystis piryfera) cochayuyo y ulte (frondas y tallo de Durvillaea antárctica,

respectivamente) como líquidos de cobertura contra un control, sin extracto de algas

marinas. El efecto de los componentes bioactivos de las algas sobre la calidad de las

conservas fue evaluado durante el almacenamiento en condiciones aceleradas de

oxidación. Los resultados obtenidos en esta investigación indicaron la posibilidad de la

utilización de las algas marinas como una nueva fuente alternativa de antioxidantes

naturales en la mantención de la calidad de pescados grasos enlatado.

Por otro lado, se realizó un estudio de los efectos de secado convencional sobre la

calidad bioquímica y sensorial de filetes de salmón. Además, se estudió el efecto de las

condiciones de secado en características físicas del filete de salmón. Mediante este estudio

se pretendió obtener la optimización del secado de salmón como función de la calidad y

nivel de oxidación.

Esta parte será expone en los capítulos 4 y 5, de la PARTE 3 de la sección de Resultados

y Discusión.

37

2.4 CARACTERÍSTICAS DE LAS ESPECIES DE ESTUDIO

Las especies de estudio son los salmónidos: trucha arcoíris (Oncorhynchus

mykiss), salmón coho (Oncorhynchus kisutch) y salmón del Atlántico (Salmo salar). A

continuación se presentan las características de cada una de ellas.

2.4.1 TRUCHA ARCOÍRIS

La trucha arcoíris es un pez carnívoro de agua fría, donde existen variedades

acondicionadas para vivir sólo en agua dulce y otras pueden desarrollar su vida tanto en

agua dulce como salada. Las truchas se encuentran normalmente en aguas frías y limpias

de ríos y lagos distribuidos a lo largo de Norteamérica, norte de Asia y Europa. Varias

especies de trucha fueron introducidas en el siglo XIX en la Patagonia. También han sido

introducidas en Australia y Nueva Zelanda, además de los Andes venezolanos, Ecuador

y Perú, por pescadores aficionados, desplazando a los peces autóctonos.

Las aletas de las truchas carecen de espinas, y todas las especies tienen una pequeña aleta

adiposa en el lomo, cerca de la cola. Las poblaciones aisladas presentan diferencias

morfológicas. Sin embargo, muchos de estos grupos no muestran divergencias genéticas

significativas, por lo que los ictiólogos los consideran como simples variedades de un

número de especies mucho menor. En Chile el cultivo se realiza en la zona sur del país,

entre las regiones VIII y XII. Entre las especies de truchas más importantes se encuentran:

la trucha marrón (Salmo trutta), también llamada en Espaa “trucha común” por ser la

autóctona del país, la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss), la trucha dorada

38

(Oncorhynchus aguabonita), la trucha degollada “Lahontan” (Oncorhynchus clarkii

henshawi) y la trucha degollada “Bonneville” (Oncorhynchus clarkii clarkii).

2.4.2. SALMÓN COHO

El salmón coho es un pez carnívoro de agua fría. En una primera etapa desarrolla

su ciclo de vida en agua dulce, siendo posteriormente transportado al mar para su cultivo.

El cultivo se realiza en la zona sur de Chile, entre las regiones IX y XII. En tierra en etapa

de agua dulce y en cuerpos de agua salada para su etapa de engorde. Cultivo ampliamente

desarrollado. Se produce en su mayoría en Chile entre los meses de octubre a marzo. Es

una excelente fuente de proteínas y ácidos grasos como los de tipo omega 3. La totalidad

del salmón plateado se produce en incubadoras. Los adultos maduros se obtienen tanto

de bancos de producción en granjas marinas o de grupos seleccionados específicamente

para su manejo como pies de cría. Las hembras son sacrificadas, se les retiran los huevos

y se fertilizan con esperma de uno o más peces machos. La engorda se realiza en jaulas

ancladas en el lecho marino por un período de entre 10 y 12 meses y se cosechan cuando

alcanzan un peso de entre 2,5-3,5 kg. Los alimentos formulados para salmón plateado

contienen varias mezclas de harina de semillas oleaginosas (ej. semilla de algodón,

semilla de soya), harina y aceite de pescado, y diversos granos (ej. trigo, maíz),

complementado con vitaminas y minerales esenciales y astaxantina.

Las plantas modernas de procesamiento se apegan a estrictas medidas sanitarias y

procedimientos de disposición final de residuos para prevenir la transmisión de

enfermedades entre peces o la contaminación del producto con potenciales agentes

patógenos humanos.

39

Figura 13. Ciclo de producción del salmón coho.

Los salmones se evisceran, lavan y empacan en hielo. En esta etapa del proceso, el

pescado puede congelarse o filetearse. Generalmente, el producto de primera calidad se

vende como salmón fresco o congelado. Los peces de menor calidad se filetean,

deshuesan o ahúman.

40

2.4.3 SALMÓN ATLÁNTICO

El salmón Atlántico es un pez carnívoro de agua fría. En una primera etapa

desarrolla su ciclo de vida en agua dulce, luego es transportado al mar para su cultivo.

Cultivo ampliamente desarrollado que se realiza en la zona sur de Chile, entre las regiones

IX y XII. El salmón se cultiva en tierra para su etapa de agua dulce y en cuerpos de agua

salada para su etapa de engorde.

Los huevos son liberados y fertilizados en nidos de desove "redds" ubicados en

fondos de grava aguas arriba. Los alevines eclosionados viven de sus reservas vitelinas

por aproximadamente 300 grados-días, hasta que comienzan a alimentarse como larvas.

Los peces juveniles permanecen en agua dulce, alimentándose de larvas de

insectos y pequeños peces, a través de las etapas de alevín y parr por 2-5 años, hasta que

experimentan la adaptación al agua de mar y se convierten en "smolts" (esmoltificación,

un proceso activado por cambios de fotoperíodo) y migran río abajo hasta el mar

(normalmente marzo-junio), donde se dirigen a sitios de alimentación en aguas profundas.

Los smolts silvestres son normalmente de unos 20-30 g; los peces en agua de mar pueden

alcanzar grandes tamaños, pero típicamente tienen 8-13 kg cuando comienzan su

migración para el desove. Las dietas para la crianza de salmón contienen altos niveles de

aceite de pescado, el cual es convertido eficientemente por el salmón, a menudo a tasas

de conversión de alimento cercanas a 1:1. Los peces son alimentados a saciedad sin

sobrealimentación y la consecuente pérdida de alimento. Los métodos de cosecha varían,

41

pero los peces generalmente son hambreados hasta por 3 días antes de la cosecha. Una

vez que la temperatura de la carne alcanza aproximadamente 3 °C, los peces son

clasificados y embalados en hielo. En esta etapa, los peces pueden ser congelados enteros

para su venta como salmón entero congelado o como salmón entero fresco eviscerado.

Sin embargo, la mayoría de los pescados son fileteados para ser comercializados como

filetes de salmón fresco o apartados para ser ahumados.

43

3 MATERIALES Y MÉTODOS

3.1 MÉTODOS DE CONSERVACIÓN APLICADOS

De acuerdo con las tres partes establecidas en el Plan de Trabajo, se han aplicado los

siguientes métodos de conservación innovadores:

3.1.1. APLICACIÓN DE HIELO LÍQUIDO INCLUYENDO OZONO COMO

MÉTODO DE CONSERVACIÓN

Para el estudio del efecto del hielo líquido complementado con ozono (OFI). El

hielo líquido tradicional (FI) se preparó utilizando un equipo prototipo FLO -ICE

(Kinarca SAU, Vigo, España). La composición de la mezcla binaria de FI fue 40% de

hielo y 60% de agua, preparada a partir de agua de mar filtrada que fue estandarizada en

un valor de salinidad de 3,3%. La temperatura de la mezcla de FI se mantuvo en -1,5 °C.

La preparación de OFI se realizó mediante la inyección de ozono en la mezcla de FI con

un equipo prototipo proporcionado por Cosemar Ozono (Madrid, España), la mezcla OFI

fue ajustada a un potencial redox de 700 mV (equivalentes a 0,20 mg de ozono / L). En

este lote, la concentración de ozono se controló constantemente midiendo el potencial

redox en la fase líquida.

Ambos sistemas de hielo líquido (FI, OFI) se utilizaran para sacrificar los

salmones por inmersión en una relación de pescado en hielo determinada.

Posteriormente, se mantuvo la conservación almacenando los especímenes de peces

colocados en una habitación isotérmica a 0 °C, iniciándose desde ese momento el

muestreo programado para el experimento.

3.1.2. CONSERVACIÓN DE SALMÓN COHO CONGELADO MEDIANTE LA

APLICACIÓN DE DIETAS DE CULTIVO CON EXTRACTOS

NATURALES

Para la obtención de una mejora de la conservación de salmón coho (O. kisutch)

congelado mediante la alimentación con dietas de cultivo enriquecidas con antioxidantes

naturales se formularon tres dietas (I, II y III) con apoyo de EWOS Innovación Research

(Colaco, Puerto Montt, Chile).

44

La dieta I, incluyó un contenido relevante de antioxidantes sintéticos tanto en la

harina base (etoxiquina 19 mg/Kg) y en el aceite (BHT); la dieta II proporcionó una

mezcla de tocoferoles, (tanto en harina y aceite); finalmente, la dieta III combinó la

presencia de tocoferoles (en la harina base) y extracto de romero (en el aceite).

La composición general de las dietas utilizadas tubo un aporte de 43% de proteína,

29% de grasa, 7% de humedad, 6,5% de cenizas, 1,3% de fibra cruda y 13,2% de

carbohidratos.

El salmón coho utilizado en este estudio fue cultivado en tres tanques diferentes.

Los tanques utilizados contenían agua de mar (11,2 a 12,8 °C) previamente filtrada de

arena (rango salinidad: 31,3 - 33,1 g / kg). La alimentación se realizó hasta la saciedad y

se llevó a cabo durante el período de luz (fotoperiodo: 5,8 hasta 7,8 h).

La distribución de la composición lipídica inicial de los grupos de salmones

utilizados expresada en ácidos grasos saturados, monoinsaturados y poliinsaturados fue

de 32,5%, 27,0% y 40,2%, respectivamente. Para el ensayo, los salmones fueron

distribuidos en tres tanques y alimentados individualmente con una de las tres dietas de

composición antioxidante diferente.

En el experimento del capítulo 2 se evaluó el efecto de las diferentes dietas en la

rancidez de salmón coho congelado. Mientras, que en el capítulo 3, se evaluó el efecto de

las dietas en la composición de antioxidantes endógenos (astaxantina, tocoferoles), perfil

lipídico, proteínas sarcoplásmicas y color.

3.1.3. ENLATADO CON APLICACIÓN DE EXTRACTOS DE ALGAS COMO

MEDIO DE COBERTURA

De acuerdo con los objetivos de esta investigación, cinco medios de cobertura

utilizando macroalgas recolectadas directamente de la zona costera central de Chile

(Algarrobo, Valparaíso, Chile) fueron preparados correspondientes a los siguientes

extractos acuosos:

• Extracto acuoso de cochayuyo (CYO, fronda de Durvillaea antartica),

• Extracto acuoso de lechuga de mar (SLC, Ulva lactuca),

• Extracto acuoso de ulte (ULT, parte basal de Durvillaea antartica)

• Extracto acuoso de luche rojo (RLC, Porphyra columbina)

45

• El control, fue hecho con agua destilada (CTR)

Con el fin de llevar a cabo un estudio comparativo de estos medios a lo largo del

tiempo de almacenamiento sobre la calidad de salmón enlatado, se comprobó su actividad

antioxidante mediante la evaluación de la alteración de lípidos, componentes

antioxidantes endógenos, y los parámetros sensoriales. Todos los extractos naturales se

prepararon con 500 g de cada alga en 2 L de agua destilada. A continuación, las mezclas

se sometieron a calentamiento (ca. 100°C) durante 3 h, posteriormente se filtraron y

envasaron en botellas selladas de vidrio que fueron refrigeradas a 4 °C hasta su uso.

3.1.4 SECADO COMO MEDIO DE PRESERVACIÓN DEL VALOR

NUTRICIONAL DE SALMÓN ATLÁNTICO (S. salar L)

En este trabajo se estudió el efecto de la temperatura de secado en las

características bioquímicas y en las propiedades físicas de salmón del Atlántico

comercial.

El contenido de humedad inicial se determinó según el método oficial AOAC

934.06 (AOAC, 1990). La humedad relativa de entrada de aire y la densidad de carga

fueron medidas durante el proceso. Todos los experimentos de secado se llevaron a cabo

por triplicado muestreando una cantidad constante de músculo a partir de un filete entero

en diferentes periodos de tiempo. La masa de filete durante el secado se midió en

intervalos de tiempo definidos. Los experimentos se realizaron hasta obtenida la

condición equilibrio y el peso constante de la muestra. Las muestras secas se mantuvieron

en bolsas de polipropileno selladas hasta su posterior análisis.

3.2 MATERIA PRIMA, APLICACIÓN DEL MÉTODO DE

CONSERVACIÓN Y TOMA DE MUESTRAS

Se describe a continuación el origen de la materia prima empleada, forma de

aplicación del método de conservación y el proceso de toma de muestra en los distintos

experimentos, que han dado lugar a los consiguientes capítulos de la presente memoria:

46

3.2.1 CAPÍTULO 1. APLICACIÓN DE HIELO LÍQUIDO INCLUYENDO

OZONO COMO MÉTODO DE PRESERVACIÓN DE TRUCHA ARCOÍRIS

(Oncorhynchus mykiss)

Las muestras de la trucha arcoíris (108 individuos) estandarizadas en peso y

longitud (rango de peso: 0,23 hasta 0,33 kg; intervalo de longitud: 25 a 30 cm) se

obtuvieron de una instalación de acuicultura (Isidro de la Cal, La Coruña, España) y se

sacrificaron en la granja por inmersión ya sea en FI (54 individuos) o OFI (54 individuos).

En ambos sistemas, los peces estaban rodeados por FI o OFI en una relación 1: 1 de

pescado en hielo y transportados durante 2 h a 0 °C al laboratorio.

Los especímenes de peces se mantuvieron en su correspondiente medio de

formación de hielo y directamente colocados en una habitación isotérmica a 0 °C. Al día

siguiente (día 1), nueve muestras de cada formación de lote de hielo se tomaron para el

análisis. Las muestras de cada condición se dividieron en tres grupos (tres individuos en

cada grupo) que fueron analizados por separado (n = 3). Una vez que los ejemplares de

peces fueron sometidos a análisis sensorial y de color instrumental, el músculo blanco se

separó y se empleó para la evaluación de calidad de los lípidos (Valor de peróxidos, índice

TBA, compuestos fluorescentes, etc.). A continuación, la toma de muestras de pescado

continuó los días 3, 6, 9, 13 y 16 de almacenamiento refrigerado, de acuerdo con el mismo

diseño de muestreo (n = 3).

3.2.2. CAPÍTULO 2. INHIBICIÓN DE LA RANCIDEZ Y RETENCIÓN DEL

VALOR NUTRICIONAL DE SALMÓN COHO CONGELADO CULTIVADOS

CON DIETAS ADICIONADAS DE EXTRACTO DE ROMERO Y ALFA-

TOCOFEROL

El salmón coho alimentado con dietas de composición antioxidante diferente

(dieta I adicionada de etoxiquina y BHT; dieta II adicionada de mezcla de tocoferoles, y

dieta III con mezcla de tocoferoles y extracto de romero) fue cosechado cuando éstos

alcanzaron un peso de 2.500 g. Luego del sacrificio éstos se desangraron, se eliminaron

branquias, cabeza y vísceras para finalmente mantenerlos en una mezcla de agua-hielo

durante 24 horas. Posteriormente, los salmones fueron congelados a - 40 °C en bolsas de

polietileno individuales, con sellado hermético. Después de 3 días, el pescado fue

almacenado a - 18 °C durante 12 meses. Los muestreos para los análisis bioquímicos y

sensoriales fueron realizados a los 0, 3, 6, 9 y 12 meses. De esta manera, en cada tiempo

47

de muestreo cinco ejemplares diferentes por tanque fueron analizados

independientemente (n = 5). Para la realización de los análisis se utilizó el corte noruego

estandarizado de Calidad (NQC); este corte se define como la región del pescado desde

el extremo de la aleta dorsal hasta el ano. Una vez que los pescados fueron sometidos a

análisis sensorial y de color instrumental, el músculo blanco se separó y se empleó para

la evaluación de calidad de los lípidos (p-anisidina, ácidos grasos libres, dienos

conjugados, índice de TBA, pardeamiento y compuestos fluorescentes). En base a estos

experimentos se pudo determinar el efecto de las dietas ensayadas en la conservación de

salmón y la factibilidad de reemplazar o complementar los antioxidantes sintéticos en las

dietas de salmón coho, por extractos naturales. Estos análisis corresponden a los

resultados y discusiones del capítulo 2 de la parte 2.

3.2.3 CAPÍTULO 3. RETENCIÓN DEL VALOR NUTRICIONAL DE SALMÓN

COHO CONGELADO MEDIANTE ADICIÓN DE EXTRACTO DE ROMERO Y

TOCOFEROLES EN LA DIETA DE CULTIVO

A partir del experimento anterior (Capítulo 2) consistente en el cultivo de salmón

coho utilizando tres dietas adicionadas con diferentes antioxidantes se realizó una

segunda parte experimental que comprendió la determinación del efecto de las diferentes

dietas en la retención del valor nutricional del salmón y de sus antioxidantes endógenos.

Una vez que los ejemplares fueron sometidos a análisis de color instrumental. El músculo

blanco se separó y se empleó para la evaluación del valor nutricional, proteínas

sarcoplásmicas, contenido de antioxidantes endógenos astaxantina, tocoferoles y perfil

lípidico.

En base a estos experimentos se podrá determinar el efecto de las dietas ensayadas

en la conservación del valor nutricional y de sus componentes esenciales de salmón y la

factibilidad de reemplazar o complementar los antioxidantes sintéticos en la formulación

de dietas de salmón coho, por extractos naturales.

Estos análisis corresponden a los resultados y discusiones del capítulo 3 de la parte 2.

48

3.2.4 CAPÍTULO 4. INHIBICIÓN DE RANCIDEZ EN ENLATADOS DE CARNE

DE SALMÓN ATLÁNTICO CON LÍQUIDO DE COBERTURA EN BASE A

EXTRACTOS DE ALGAS

Para este estudio se utilizó salmón Atlántico (S. salar Linnaeus) de medida y peso

definido (aproximadamente 2500 g de peso, 50 - 65 cm de longitud), el cual fue obtenido

de Puerto Montt (Región de los Lagos, Chile). El día después de su captura, los peces

fueron sacrificados y fileteados, eliminando branquias, vísceras y sangre bajo una mezcla

de agua-hielo. A continuación, los pescados se congelaron a - 40 °C en un congelador de

túnel, y envasados individualmente en bolsas de polietileno de baja densidad, incluyendo

sellado hermético. Después, fueron transportados en cajas con hielo a nuestro laboratorio

(Universidad de Chile, Santiago, Chile).

Las muestras de músculo de salmón fueron homogeneizadas sin piel (80,0 + 0,1

g), se colocaron en latas esmaltadas con pelicula epoxifenólica (211 x 108). A

continuación, las latas fueron precocidas en un baño de ebullición agua durante 20 min

antes de añadir 30 mL de líquido de cobertura respectivo (extractos). Se añadieron los

medios de llenado a 90 °C. Las latas se sellaron en un sellador manual (Dixie Canner Co.,

Athens, GA, EE.UU.) y se esterilizaron en una autoclave vertical (Küster, Berlín,

Alemania: 121 °C por 30 min; F0 = 6 min). Una vez esterilizadas, las latas fueron

almacenadas a 40 °C en una cámara de temperatura controlada, con el fin de acelerar la

aparición de cambios oxidativos en los lípidos. Las muestras de conservas de salmón

fueron evaluadas para el análisis en los días 0, 8, 60, 115, y 170 de almacenamiento a 40

°C. De cada tratamiento en estudio, tres latas diferentes se analizaron independientemente

en cada tiempo de muestreo (n=3).

Una vez que las muestras fueron sometidas a análisis sensorial y de color

instrumental, el músculo blanco se separó y se empleó para la evaluación de calidad de

los lípidos (p-anisidina, perfil lipídico, antioxidantes endógenos, índice TVB-N).

3.2.5 CAPÍTULO 5. PRESERVACIÓN DEL VALOR NUTRICIONAL DE

SALMÓN ATLÁNTICO (S. salar) MEDIANTE OPTIMIZACIÓN DEL SECADO

CONVENCIONAL

Para este estudio se utilizó salmón Atlántico comprado en el mercado local en la

ciudad de Santiago, Chile. Para la selección de muestra se utilizaron como criterio la

49

frescura, color, tamaño y ausencia de cualquier daño mecánico. El grosor de los filetes

fue 10,50 ± 0,15 mm aproximadamente. Las muestras se almacenaron a 4,5 ± 0,1 °C hasta

su análisis. Se utilizó como criterio de selección de las muestras la frescura, el color, el

tamaño y la ausencia de cualquier daño mecánico en las muestras. Las muestras de filetes

se almacenaron a 4,5 ± 0,1 °C hasta su análisis.

Los filetes de salmón se secaron por convección en un secador a escala de

laboratorio a diferentes temperaturas (40, 50 y 60 °C) con un flujo de aire de 2,0 ± 0,1

ms-1.

Todos los experimentos de secado se llevaron a cabo por triplicado utilizando una

masa de 100,0 ± 1,0 g, tomada cada vez desde un filete entero. Las muestras de filete se

colocaron como una en capa fina en una cesta de acero inoxidable y la masa de filete

durante el secado se midió en una balanza analítica (Ohaus, SP402, Nueva Jersey,

EE.UU.) con una precisión de ± 0,01 g en intervalos de tiempo definidos, conectado por

un sistema de interfaz (Ohaus, RS232, Nueva Jersey, EE.UU.) a un PC, que registró y

almacenó los datos. Los experimentos se realizaron hasta que se logró la condición

equilibrio y se registró el peso constante de la muestra.

Las muestras secas se mantuvieron en polipropileno sellado. La cinética de secado

de filetes de salmón y la influencia de secado al aire se estudió el efecto de la temperatura

las características de composición y oxidación lipídica (perfil lipídico, tocoferoles,

astaxantina, p-anisodina y TBA). También, se determinó la diferencia de color

instrumental mediante los parámetros L*, a*, b*, cambio de tono (ΔE), así como la

variación de la firmeza (N) de muestras secas con la temperatura de secado. La oxidación

de lípidos, los cambios físicos y la pérdida de humedad en las muestras, fueron

relacionadas también a la eficiencia del secado.

En base a estos experimentos se podrán optimizar las condiciones de secado más

favorables para la conservación de la calidad del salmón.

Estos análisis corresponden a los resultados y discusiones del capítulo 5 de la parte 3.

50

3.3 TIPO DE ANÁLISIS DE VALORACIÓN DE LA CALIDAD

REALIZADOS

3.3.1 ANÁLISIS QUÍMICOS

3.3.1.1 PREPARACIÓN DE EXTRACTOS.

Extracto lipídico:

La extracción lipídica se realizó de acuerdo al método de Bligh and Dyer (1959).

Para ello se pesaron 5 g de músculo blanco y se le añadieron 8 mL de metanol y 4 mL de

diclorometano. Se homogeneizó dicha mezcla con un ultraturrax durante 60 segundos en

frío. A continuación se le añadieron 4 mL de agua miliQ fría y 4 mL de diclorometano y

se volvió a homogeneizar 60 segundos en frío. Después se centrifugó la mezcla durante

10 min. a 3000 rpm.

Una vez centrifugada la mezcla, se observan 2 fases. La fase superior acuosa se

separa y se reserva para realizar las medidas de fluorescencia. La fase orgánica se guarda

y el músculo resultante es nuevamente extraído con 3 mL de metanol, 3 mL de

diclorometano y 1,5 mL de agua miliQ. Se agita en vórtex y se centrifuga durante 10

minutos a 3000 rpm. Una vez centrifugada la mezcla, se observan las dos fases de nuevo.

Se desecha la fase acuosa y se recoge la orgánica que se adiciona a la recogida

anteriormente. A continuación, el total de fase orgánica se lava con NaCl al 0,5% en

proporción 2:1, respectivamente. A la fase orgánica resultante se le añade una pequeña

cantidad de sulfato sódico anhidro para secar los restos de fase acuosa que pudieran

quedar. El extracto orgánico seco se recoge en un tubo graduado y se conserva a – 40 °C

en atmósfera de nitrógeno hasta su utilización.

Extracto de ácido tricloroacético (TCA):

Para la preparación de este extracto se tomaron 10 g de músculo blanco en un vaso

de precipitados y se homogeneizaron con 30 mL de ácido tricloroacético al 5 % durante

45 segundos. A continuación se mantuvo la mezcla durante 10 min. a -30 ºC, se pasó a

través de filtros de papel, recogiéndose la fase líquida en matraces aforados de 50mL. El

extracto se almacenó en congelador a -10 ºC hasta su utilización.

51

Extracto de ácido perclórico (PCA).

Para la preparación de este extracto se tomaron 10 g de músculo blanco en un vaso de

precipitados y se homogeneizaron con 30 mL de ácido perclórico al 6% durante 45 segundos. A

continuación se mantuvieron las mezclas durante 10 min. a -30 ºC, se pasaron a través de filtros

de papel, recogiéndose la fase líquida en matraces aforados de 50mL. El extracto se almacenó en

congelador a -10 ºC hasta su utilización.

3.3.1.2 MEDICIÓN DEL PH.

Se utilizó un pHmetro (Crison, Barcelona) provisto de un electrodo de penetración

de 6mm de diámetro. Para su calibración, se emplearon disoluciones patrón de pH 4 y 7,

respectivamente. La lectura del pH se efectuó mediante penetración del electrodo en el

músculo de la especie marina analizada, procurando cubrir todo el electrodo.

3.3.1.3 CUANTIFICACIÓN DE CONSTITUYENTES.

Humedad (contenido de agua).

El contenido en agua fue determinado por diferencia entre el peso del

homogeneizado fresco de músculo blanco (alícuota de 1 - 2 g) y el peso de éste después

de 24 h a 105 ºC. Los resultados se expresaron como g agua/100g de músculo.

La determinación de la humedad en el experimento de secado (Cap. 4) las muestras de

filete se colocaron en una capa fina dentro de una cesta de acero inoxidable; la masa se

midió en una balanza analítica (Ohaus, SP402, Nueva Jersey, EE.UU.) con una precisión

de ± 0.01 g en intervalos de tiempo definidos, conectada por un sistema de interfaz

(Ohaus, RS232, Nueva Jersey, EE.UU.) a un PC, que registró y almacenó los datos. Los

experimentos se realizaron hasta que se logró la condición de equilibrio y se registró el

peso constante de la muestra.

Lípidos.

A partir del extracto lipídico se hace la cuantificación lipídica por el método de

Herbes y Allen (1983). Para ello se pesaron previamente cápsulas de papel de aluminio

en una balanza analítica operando con 4 decimales. A continuación se añadieron 500µl

de extracto lipídico en las cápsulas y se colocaron sobre una placa calefactora hasta la

52

completa evaporación del disolvente. Una vez finalizada la evaporación se retiran las

cápsulas de la placa calefactora y se colocan en un desecador con el fin de enfriarlas en

ambiente seco. Una vez a temperatura ambiente, se volvieron a pesar las cápsulas para

calcular la variación de peso de las mismas, obteniendo así los g lípidos /100 g de

músculo.

Tocoferoles.

Su determinación se realizó según la norma Ce 8-89 (AOCS-1993) en la cual los

aceites proveniente de la extracción de lípidos se disuelven en hexano HPLC para luego

ser separados individualmente por cromatografía liquida de alta eficiencia y comparados

con un estándar de tocoferoles comercial. El equipo utilizado fue un HPLC con detector

de fluorescencia Merck Hitachi F-1050 y Bomba Merck Hitachi L-7100 y columna

LiChroCart 250-4 LiChrospher Si60 (5μm). Se trabaj a un flujo de 1 mL/min con

longitud de onda excitación/emisión a 290/330nm. La fase móvil estuvo compuesta por

hexano e isopropanol al 0,5% ambos grado HPLC. Se utilizó estándar de tocoferoles

Merck DL-, β, γ y . Los resultados se expresan en ppm. Los tocoferoles se calculan en

base a la siguiente formula:

mA

fdvaCCt

Ct = Contenido de Tocoferoles

C = Concentración de tocoferol estándar en μg/mL

a = Promedio de las áreas de tocoferol de la muestra

v = Volumen del matraz en que se preparó la solución en mL

fd = Factor de dilución

A = Promedio de las áreas obtenidas de tocoferol estándar

m = peso de la muestra en gramos

Astaxantina.

Un gramo de muestra homogenizada se coloca en tubos de vidrio con tapa de 5

mL, se agregan 3 mL de acetona y se agita en vortex por 3 min; luego se filtra con sulfato

de sodio anhidro y el filtrado se recoge en un matraz de aforo de 5 mL. Para la eliminación

total de acetona se aplicó nitrógeno y se aforó con hexano, para posteriormente leer la

53

absorbancia de la solución mediante barrido (sabiendo que la lectura por

espectrofotometría de este tipo de carotenos se realiza a 470 nm). La concentración se

determina mediante la siguiente formula:

100

10)()(

%1

1

6

cmA

mlyAgC

muestraladepeso

gCggC

)()/(

A = Absorbancia a 470nm

y = Volumen de la solución que da una absorbancia a una longitud de onda conocida

%1

1cmA = Coeficiente (igual a 2100 para una longitud de onda de 470nm)

Contenido total de polifenoles.

Se midió el contenido total de polifenoles en algas deshidratadas mediante el

método colorimétrico de Folin-Ciocalteu (espectrofotómetro Cary 3E UV-Visible,

Varian; Mulgrave, Victoria, Australia) de acuerdo con Rodríguez-Bernaldo de Quirós y

col. (2010). El ácido gálico (GA) se utilizó como estándar. Las mediciones se realizaron

por triplicado. El contenido total de polifenoles se muestra en mg EAG /g alga.

3.3.1.4 ESTUDIO DE LA ALTERACIÓN LIPÍDICA.

Ácidos grasos libres (FFA - hidrólisis de lípidos).

Los ácidos grasos libres (FFA) fueron determinados por el método de Lowry y

Tinsley (1976) basado en la formación de un complejo coloreado entre el grupo ácido del

ácido graso y el acetato cúprico en presencia de piridina. Para ello se llevó a evaporación

con corriente de nitrógeno una alícuota del extracto lipídico y a continuación se le

adicionaron 5mL de tolueno y 1 mL de acetato cúprico al 5% a pH de 6,1 estabilizado

con piridina. Se llevó la mezcla a agitación con vórtex durante 1 minuto y se centrifugó

a 3000 rpm durante 10 min. Una vez centrifugado se mide la absorbancia de la fase

orgánica en el espectrofotómetro a 715nm. Se realiza la cuantificación mediante la

preparación de una curva patrón con ácido oleico. El resultado se expresó en g ácidos

grasos libres/ 100 g de lípidos.

54

Peróxidos (PV - oxidación primaria de lípidos).

Se realizó de acuerdo al método oficial AOCS (1996), Official Method Cd 8-53,

el cual determina por yodometría los hidroperóxidos formados en el aceite. Los resultados

se expresan en meq oxígeno activo/kg de materia grasa y se determinan mediante la

fórmula:

M

NVPI

1000..

Donde:

V = Volumen en mL de la solución de tiosulfato 0,01N gastado

N = Normalidad de la solución de tiosulfato

M = masa en g de aceite usado

Anisidina

Se realizó de acuerdo al método oficial AOCS (1993), Official Method Cd18-90.

Este método determina el contenido de aldehídos (principalmente 2-alquenales y 2,4-

dienales) en grasas de origen animal y vegetal, por la reacción en una disolución de ácido

acético de los compuestos aldehídicos en aceites y la p-anisidina. En una primera etapa

se toma entre 0,5 – 4,0 g de aceite, que es diluido volumétricamente a 25 mL con

isooctano y se mide la absorbancia (Ab) a 350 nm; de esta disolución se toman en

duplicado 5 mL y se transfieren a tubos de vidrio con tapa y se le agregan 1 mL de p-

anisidina y se agita; después de 10 min se lee la absorbancia (As) a 350 nm contra un

blanco que contiene 5 mL de isooctano y 1 mL de p-anisidina. El valor de anisidina se

obtiene por la siguiente formula:

m

AbAsVAp

2.125...

Donde:

As = Absorbancia de la solución después de la reacción con p-anisidina

Ab = Absorbancia de la solución grasa

m = Peso de la muestra

55

Índice de ácido tiobarbitúrico (TBA-i - oxidación secundaria de lípidos).

Este análisis fue realizado de acuerdo al método de Vyncke (1970) para la

determinación de sustancias reactivas con ácido tiobarbitúrico (TBA-i). Para ello se toma

una alícuota del extracto de tricloroacético (TCA) y se le añaden 5 mL de una disolución

de ácido tiobarbitúrico 0,02 M. Se hace una agitación suave y la mezcla se mantiene 40

min. en un baño de agua a 97 ºC. A continuación, la muestra se agita, enfría y centrifuga

durante 15 min. a 2700 rpm. Finalmente, se mide la absorbancia a 532 nm. Se realiza la

cuantificación mediante la preparación de una curva patrón con tetraetoxipropano. Se

calcula el índice de TBA como mg malondialdehído/Kg de músculo.

Formación de compuestos fluorescentes (FR- oxidación terciaria de lípidos)

La formación de compuestos fluorescentes fue determinada con el fluorímetro

Perkin-Elmer LS 3B mediante medidas a 393/463 nm y 327/415 nm descrito por Aubourg

y col. (1997) y Aubourg y col. (1999). La fluorescencia relativa (RF) fue calculada de

acuerdo con la fórmula: RF = F/Fst, donde F es la fluorescencia medida en un par

excitación/emisión, y Fst es la intensidad de fluorescencia de una disolución de sulfato de

quinina (1 µg/mL en H2SO4 0,05 M) en el mismo par. La relación de fluorescencia (FR)

fue calculada como la relación entre los dos valores relativos: FR = RF393/463 nm/RF327/415

nm. El valor de FR fue determinado en las fases acuosa y orgánica resultantes de la

extracción lipídica.

Índice de polienos (PI)

Los extractos lipídicos fueron transmetilados mediante el método de Lepage y

Roy (1986). Para ello una alícuota del extracto lipídico, correspondiente a 200 µg de

lípidos, se llevó a sequedad con nitrógeno gaseoso y se añadieron 0,4 mL de tolueno, 0,1

mL de patrón interno (C 19:0; 0,1 mg/mL) y 2,0 mL de ácido sulfúrico al 1% en metanol.

Las muestras se mezclaron mediante agitación intensa con vórtex durante 30 s y se

incubaron a 50 ºC durante aproximadamente 12h. Una vez atemperadas las muestras, se

añadieron 5 mL de una disolución acuosa de cloruro de sodio al 5 %, y las muestras se

mezclaron por agitación intensa durante 30 s. La adición de la disolución de cloruro

sódico y la centrifugación a 2500 rpm durante 10 min., permitieron la separación de fases

de tolueno y metanol/agua. La fase orgánica fue lavada con una disolución acuosa salina

56

(5% NaCl) y secada con sulfato sódico anhidro. Para el análisis de los ácidos grasos se

inyectó 1µl de la fase de tolueno, situada en la parte superior en el equipo GC-FID.

Los ésteres metílicos de los ácidos grasos se analizaron por cromatografía de gases

(Perkin-Elmer modelo 8700), provisto de un inyector de vaporización de temperatura

programada (PTV) y un detector de ionización de llama (FID), empleando una columna

capilar SP-2330 (0.25mm d.i. x 30m, Supelco Inc., Bellefonte, PA, USA). Se utilizó

nitrógeno como gas portador. Los picos fueron identificados por comparación de sus

tiempos de retención con los de mezclas estándares (Larodan, Qualmix Fish; Supelco,

FAME Mix). Los picos fueron integrados de forma automática y se empleó el ácido 19:0

como patrón interno. El índice de polienos fue calculado como la siguiente relación de

concentraciones de ácidos grasos: C20:5ω3 + C22:6 ω3/ C16:0 (Lubis and Bucle, 1990).

3.3.1.5 ESTUDIO DE LA ALTERACIÓN DE LA FRACCIÓN DE NITRÓGENO

NO PROTEICO.

Bases volátiles totales (N- TVB)

Fueron determinadas de acuerdo al método de Antonacopoulos (1960) con ligeras

modificaciones posteriores (Aubourg y col., 1997). Para ello se tomaron entre 5 y 10 mL

del extracto de ácido perclórico al 6% que se colocan en un matraz de destilación con 6,5

mL de hidróxido sódico al 20%. Se procedió a su destilación mediante arrastre de vapor,

recogiéndose el destilado en un vaso de precipitados conteniendo 5 mL de indicador Shiro

Tashiro diluido (200 mL de ácido bórico al 4 % + 2 mL de Shiro Tashiro concentrado,

preparado el mismo día del análisis y en oscuridad). El indicador Shiro Tashiro se preparó

disolviendo 0,125 g de rojo de metileno en 10 mL de una disolución de NaOH al 20% y

se le adicionó 0,02 g de azul de metileno en 90 mL de agua destilada. Transcurridos 10

min. de destilación, el destilado se valora con ácido clorhídrico al 0,01N. El resultado

final se expresa en mg de nitrógeno incluido en las bases volátiles totales TVB-N/ 100 g

de músculo.

3.3.2 ANÁLISIS SENSORIAL

Se llevó a cabo siguiendo distintos tipos de procedimiento.

En el Capítulo 1 se llevó a cabo por un panel sensorial formado por jueces

experimentados, de acuerdo con las directrices relativas a pescado fresco y refrigerado

(Tabla 6) basándose en los REGLAMENTOS DEL CONSEJO EUROPEO de 1989 que

57

establece normas comunes de comercialización para determinados productos pesqueros,

y que muestra los baremos de clasificación específicos por tipos de productos pesqueros

para la definición del grado de frescura. Cuatro categorías se clasificaron: máxima calidad

(E), calidad buena (A), calidad aceptable (B) y calidad inaceptable (C). Los panelistas

incluidos en este estudio habían participado en el análisis sensorial de diferentes especies

de peces durante 10 años. Anteriormente al presente experimento, los panelistas fueron

especialmente entrenados con trucha arcoíris fría.

Tabla 6. Escala empleada para la evaluación de la frescura de trucha arcoíris.

La evaluación sensorial del pescado incluyó el examen de los siguientes parámetros: piel,

ojos, olor externo, branquias y consistencia. En cada tiempo de muestreo, las muestras de

pescado eran presentadas a los panelistas y evaluadas individualmente. Los miembros del

panel compartieron las muestras analizadas.

En los Capítulos 2 y 3 el análisis sensorial de sabor rancio se realizó de acuerdo

al método de análisis descriptivo de calidad (QDA) por un panel sensorial constituido por

diez jueces con experiencia (cinco mujeres y cinco hombres). Los panelistas fueron

seleccionados y entrenados de acuerdo a las Normas Internacionales (ISO, 1991) en el

uso de los descriptores sensoriales de salmón descongelado y cocido de diferentes

condiciones de calidad.

En cada tiempo de muestreo, se descongelaron las muestras de pescado y luego

cocieron en bolsas de polietileno en un baño de agua. Las porciones del músculo de

58

pescado fueron presentadas a los panelistas en bandejas individuales y fueron marcadas

individualmente. Los miembros del panel compartieron las muestras analizadas.

El sabor a rancio se evaluó en una escala lineal no estructurada con puntuaciones

numéricas de 0 a 10. Puntaje 0 ausencia total de rancidez, mientras que el puntaje 10

corresponde a la etapa en la que el aumento de la rancidez no es posible; el puntaje 5,0 se

consideró la frontera de aceptabilidad de pescado. Las puntuaciones entre los panelistas

fueron promediadas.

En el Capítulo 4, los parámetros "olor rancio" y "sabor característico" fueron

evaluados por un panel sensorial entrenado constituido por diez asesores (cinco hombres

y cinco mujeres) de acuerdo con una modificación del método descrito por Green-

Petersen y col. (2006). Los panelistas habían participado en el análisis sensorial de

diferentes tipos de alimentos pesqueros. En cada tiempo de muestreo, se presentaron

porciones musculares de pescado fueron presentadas a los panelistas en bandejas y se

puntuaron de forma individual. Se evaluaron los parámetros en una escala lineal no

estructurada con puntuaciones numéricas de 0 a 10, donde 0 representa la puntuación

correspondiente al estado de ausencia total de dicho parámetro, mientras que el puntaje

10 corresponde a la etapa en la que el aumento de la rancidez no es posible; un valor 5,0

se consideró la frontera aceptabilidad de pescado. Las puntuaciones entre los panelistas

fueron promediadas.

3.3.3 ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Resultados bioquímicos

Al objeto de realizar el análisis estadístico, cada tratamiento tecnológico en cada

experimento fue llevado a cabo al menos por triplicado (n=3).

Los datos correspondientes a las dos condiciones de formación de hielo (FI y OFI;

Cap. 1) se sometieron a un análisis de varianza para evaluar las posibles diferencias

significativas (p< 0,05) entre los tratamientos (Statsoft, 1994); el efecto del tiempo de

almacenamiento en refrigeración también se analizó (p< 0,05). El software SPSS 11,5

para Windows (SPSS Inc., Chicago, IL, EE.UU.) fue también utilizado para explorar la

significancia estadística de los resultados obtenidos, incluyendo contrastes multivariados

59

y comparaciones múltiples por las pruebas de Scheffé y Tuckey; se aplicó un intervalo de

confianza en el nivel de 95% en todos los casos.

Igual método fue aplicado para el caso del estudio del efecto de dietas con

extractos antioxidantes naturales y sintéticos y el tiempo de almacenamiento congelado

sobre la rancidez de salmón coho (Cap. 2), y del experimento del enlatado con extractos

de algas como medio de cobertura (Cap. 4). Exceptuando la evaluación del efecto del tipo

de dieta y el tiempo de conservación en la composición de salmón coho que evaluó

diferencias significativas en base a un análisis ANOVA de dos vías (Cap. 3) y el test de

rango múltiple para grupos homogéneos aplicado en la optimización del secado de salmón

Atlántico (Cap. 5).

Resultados sensoriales

Los descriptores " sabor característico " y "olor rancio " fueron evaluados de

acuerdo con una modificación del método descrito por Green-Petersen y col. (2006). Se

evaluaron los parámetros en una escala lineal no estructurada con puntuaciones numéricas

de 0 a 10, donde 0 representa la puntuación para el estado de ausencia total del descriptor,

mientras que la puntuación 10 corresponde a la etapa en la que ya no es posible un

aumento en el parámetro correspondiente. Las puntuaciones entre los panelistas se

promediaron. Bajo el mismo procedimiento se evaluó cuatro categorías: calidad más alta

(E), buena calidad (A), calidad razonable (B) y la calidad inaceptable (C) según la norma

europea (Council Regulation, 1989).

60

3.4 BIBLIOGRAFÍA

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63

4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En el presente estudio los resultados y la discusión se presentan en tres partes, en

función de los métodos de conservación usados. Dentro de cada parte se muestran las

distintas publicaciones realizadas al respecto. Así tenemos la siguiente división:

PARTE I. APLICACIÓN DE HIELO LÍQUIDO INCLUYENDO OZONO

Capítulo 1. APLICACIÓN DE HIELO LÍQUIDO INCLUYENDO OZONO COMO

MÉTODO DE PRESERVACIÓN DE TRUCHA ARCOÍRIS (Oncorhynchus mykiss)

PARTE 2. CONSERVACIÓN DE SALMÓN COHO CONGELADO

MEDIANTE EL DESARROLLO DE FORMULACIONES DE DIETAS DE

CULTIVO ADICIONADAS CON EXTRACTOS ANTIOXIDANTES

NATURALES ALTERNATIVOS AL USO DE ANTIOXIDANTES

SINTÉTICOS.

Capítulo 2. INHIBICIÓN DE LA RANCIDEZ DE SALMÓN COHO CONGELADO

CULTIVADOS CON DIETAS ADICIONADAS DE EXTRACTO DE ROMERO Y

ALFA-TOCOFEROL.

Capítulo 3. MANTENCIÓN DEL VALOR NUTRICIONAL DE SALMÓN COHO

CONGELADO MEDIANTE ADICIÓN DE EXTRACTO DE ROMERO Y

TOCOFEROLES EN LA DIETA DE CULTIVO.

PARTE 3. CONSERVACIÓN DE SALMÓN ATLÁNTICO A ALTAS

TEMPERATURAS: ENLATADO CON APLICACIÓN DE EXTRACTOS

NATURALES Y OPTIMIZACIÓN DE SECADO CONVENCIONAL.

Capítulo 4. INHIBICIÓN DE RANCIDEZ EN ENLATADOS DE CARNE DE

SALMÓN ATLÁNTICO CON LÍQUIDO DE COBERTURA EN BASE A

EXTRACTOS DE ALGAS.

Capítulo 5. PRESERVACIÓN DEL VALOR NUTRICIONAL DE SALMÓN

ATLÁNTICO (S. salar) MEDIANTE OPTIMIZACIÓN DEL SECADO

CONVENCIONAL.

65

4.1 PARTE 1. APLICACIÓN DE HIELO LÍQUIDO INCLUYENDO

OZONO

67

4.1.1 ANEXO 1. CAPITULO 1

Título: Lipid damage in farmed rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) after

slaughtering and chilled storage.

Autores: Jaime Ortiz, Óscar Palma, Natalia González, and Santiago P. Aubourg.

Revista: European Journal of Lipid Science and Technology.

Año: 2008, Volumen, 110, pág.1127 – 1135

Índice de impacto 1.812, Cuartil Segundo

Editorial: Wiley-VCH Verlag Gmbh and Co. KGaA, Weinheim

www.ejlst/ DOI 10.1002/ejlt.200800131

http://www.ejlst/

Research Paper

Lipid damage in farmed rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)after slaughtering and chilled storage

Jaime Ortiz1, Óscar Palma1, Natalia González1 and Santiago P. Aubourg2

1 Department of Food Science and Chemical Technology, Faculty of Chemical and Pharmaceutical Science,Universidad de Chile, Santiago, Chile

2 Department of Food Technology, Instituto de Investigaciones Marinas (CSIC), Vigo, Spain

The flow ice system including ozone (OFI condition) was tested for slaughtering and storage (up to16 days) of farmed rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Lipid damage analyses were carried out andcompared to sensory acceptance and instrumental colour changes. Comparison to individuals processedwith the flow ice system in the absence of ozone (FI condition) was undertaken. Rainbow trout slaughteredand chilled under FI and OFI conditions showed a low lipid damage development, according to lipid oxi-dation and hydrolysis events and lipid composition (polyunsaturated fatty acids, phospholipids and en-dogenous antioxidants) changes. Additionally, both icing conditions led to largely good quality and shelflife times and to the absence of changes in colour properties. It is concluded that flow ice as such, orincluding the presence of ozone, can be considered as ideal strategy to be employed as slaughtering andstorage system during the commercialisation of the actual farmed species. The ozone presence has shownsome profitable effects as leading to an extended shelf life time by quality retention of several sensory pa-rameters; in contrast, some negligible negative effects could be observed on the secondary and tertiarylipid oxidation development. However, the oxidation values reached by individuals kept under OFI con-ditions cannot be considered as particularly high.

Keywords: Chilling / Farming / Flow ice / Ozone / Rainbow trout / Rancidity / Slaughtering

Received: May 23, 2008; accepted: August 15, 2008

DOI 10.1002/ejlt.200800131

Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2008, 110, 1127–1135 1127

1 Introduction

Fish species have attracted great attention from consumers asa source of important constituents of the human diet [1, 2].Thus, the fish lipid fraction is now the subject of a great deal ofattention due to its high content in n-3 polyunsaturated fattyacids (n-3 PUFA), according to their positive role in prevent-ing certain human diseases [3]. However, from a technologicalpoint of view, a great number of studies have proved the inci-dence of PUFA oxidation in fish quality loss. As a result ofenzymatic and non-enzymatic rancidity development, lipidoxidation compounds have shown to facilitate the off-flavourand odour formation and essential nutrient losses [4, 5].

Recent research accounts for advanced chilling strategies.One such technology is flow ice (FI) which, when employed in

the place of traditional flake ice, has shown many advantagessuch as a lower temperature, faster cooling, lower physicaldamage to the product and better heat exchange power. As aresult, the application of this chilling strategy has led to animportant inhibition of autolysis development, micro-biological activity and lipid oxidation in different kinds ofmarine products [6–8].

Ozone is a powerful antimicrobial agent that is suitable forapplication to food in the gaseous and aqueous states, leading tosignificant increases in sensory quality and shelf life of fish [9].Molecular ozone or its decomposition products rapidly inacti-vate microorganisms by reacting with intracellular enzymes,nucleic material and other components. In spite of its advan-tages as a food additive, the pro-oxidant behaviour of ozone onfish food constituents may denote a considerable drawback.Thus, a detrimental effect on phospholipid (PL) classes, PUFA,and membrane proteins has been shown to occur [10, 11].

Since some decades, fish technologists and the fish tradehave specially been attracted by aquaculture development as asource of fish products. Among cultivated fish, rainbow trout

Correspondence: Santiago P. Aubourg, Department of Food Technology,Instituto de Investigaciones Marinas (CSIC), Vigo, Spain.E-mail: [email protected]: 134 986 292762

2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.ejlst.com

1128 J. Ortiz et al. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2008, 110, 1127–1135

(Oncorhynchus mykiss) deserves great attention because of itsincreasing production in West- and North-Europe, Chile,USA and Japan [12]. Previous research on this freshwaterspecies accounts for the chemical composition analysis [13,14], the effect of biological and technological factors onnutritional properties [15] and farming conditions [16],including the employment of specific diets and their effects onquality during further processing or storage [17]. Concerningits commercialisation as a fresh product, traditional refrigera-tion systems have been applied [18, 19], taking into accountthe effect of a previous gutting process [20]. Meanwhile,advanced technologies such as high pressure [21], vacuumpackaging [22] and modified atmospheres [23] have beenapplied to obtain fresh rainbow trout.

The present work focuses on the commercialisation offarmed rainbow trout as a fresh product. For this, the FI sys-tem was chosen and applied as slaughtering medium and aschilled storage system. With a view to extend the shelf life, acombined refrigeration system consisting of ozone and flowice (OFI) was evaluated in comparison. In this study, lipiddamage analyses were carried out and compared to sensoryacceptance and instrumental colour changes.

2 Materials and methods

2.1 Refrigeration systems

FI was prepared using a FLO-ICE prototype (Kinarca S.A.U.,Vigo, Spain). The composition of the FI binary mixture was40% ice and 60% water, prepared from filtered seawater (sali-nity: 3.3%). The temperature of the FI mixture was –1.5 7C.

When required, the injection of ozone into the FI mixturewas accomplished with a prototype provided by CosemarOzono (Madrid, Spain), with the redox potential adjusted to

700 mV (0.20 mg ozone/L). In this batch, the ozone con-centration was constantly monitored by checking the redoxpotential in the liquid phase.

2.2 Starting fish, slaughtering, chilled storage andchemicals

Specimens (108 individuals) of rainbow trout (Oncorhynchusmykiss) (weight range: 0.23–0.33 kg; length range: 25–30 cm)were obtained from an aquaculture facility (Isidro de la Cal,La Coruña, Spain) and were sacrificed at the farm by immer-sion in either FI (54 individuals) or OFI (54 individuals). Inboth systems, fish were surrounded by FI or OFI at a 1 : 1fish-to-ice ratio and transported during 2 h at 0 7C to the lab-oratory. Then, the fish specimens were maintained in theircorresponding icing medium and directly placed in an iso-thermal room at 0 7C.

On the next day (day 1), nine specimens from each icingbatch were taken for analysis. Specimens from each icingcondition were divided into three groups (three individuals ineach group) that were studied separately (n = 3). Once thefish specimens had been subjected to sensory and instru-mental colour analyses, the white muscle was separated andemployed for lipid quality assessment, as described below.Fish sampling was then continued on days 3, 6, 9, 13 and 16of refrigerated storage, according to the same sampling design(n = 3).

All solvents and chemical reagents used in the experimentswere of reagent grade (Merck, Darmstadt, Germany).

2.3 Sensory analysis

Sensory analysis was conducted by a sensory panel consistingof five experienced judges, according to the guidelines con-cerning fresh and refrigerated fish (Table 1) [24]. Four

Table 1. Scale employed for evaluating the freshness degree of farmed rainbow trout.

Attribute Highest quality (E) Good quality (A) Fair quality (B) Unacceptable (C)

Skin Very intense pigmentation;transparent mucus

Milky mucus; insignificantpigmentation losses

Slightly greyish mucus;pigmentation without shine

Widely opaque mucus; impor-tant pigmentation losses

Eyes Convex; transparent cornea;bright and black pupil

Convex and slightly sunken;slightly opalescent cornea;black and cloudy pupil

Flat; opalescent cornea;opaque pupil

Concave and milky cornea;internal organs blurred

External odour Sharply seaweedy andshellfish smell

Weakly seaweedy andshellfish smell

Incipiently putrid or rancid Putrid or rancid

Gills Brightly red; without odour;lamina perfectly separated

Rose coloured; withoutodour; lamina adhered ingroups

Slightly pale; incipient fishyodour; lamina adhered ingroups

Grey-yellowish colour; intenseammonia odour; laminatotally adhered

Consistency Presence or partialdisappearance of rigormortis symptoms

Firm and elastic; pressuresigns disappearimmediately and completely

Presence of mechanical signs;elasticity notably reduced

Important shape changes dueto mechanical factors


Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2008, 110, 1127–1135 Lipid damage in iced farmed rainbow trout 1129

categories were ranked: highest quality (E), good quality (A),fair quality (B) and unacceptable quality (C). The panellistsincluded in this study had been involved in sensory analysis ofdifferent fish species during 10 years. Previously to the pres-ent experiment, the panellists were specially trained withchilled rainbow trout.

Sensory assessment of the fish included the examination ofthe following parameters: skin, eyes, external odour, gills andconsistency. At each sampling time, the fish specimens werepresented to the panellists and scored individually. The panelmembers shared samples tested.

2.4 Instrumental colour analysis

Individual fishes were filleted by hand prior to instrumentalcolour analysis (CIE 1976 L*, a*, b*), which was performedby employing a tristimulus Hunter Labscan 2.0/45 colori-meter. Measurements were made directly on the rainbow troutfillets. For each sample analysis, colour scores were obtainedas mean values of four measurements obtained by rotating themeasuring head 907 between duplicate measurements perposition.

2.5 Proximate analyses

Moisture content was determined by the difference betweenthe weight of fresh homogenised muscle (1–2 g) and theweight recorded after 24 h at 105 7C. Results were expressedas g water/100 g muscle.

Lipids were extracted by the Bligh and Dyer [25] method.Quantification results were expressed as g lipid/100 g muscle.

The NaCl content in fish muscle was determined by amodification of the Volhard method, which included boiling inconcentrated (60%) HNO3, neutralisation of NaCl meq withexcess of 0.1 N AgNO3, and final determination of the excessof AgNO3 meq by reverse titration with 0.1 N NH4SCN [26].Results were expressed as g NaCl/100 g muscle.

2.6 Lipid composition analyses

Total PL were determined by measuring the organic phos-phorus in total lipid extracts, according to the Raheja et al.[27] method based on the formation of a complex withammonium molybdate. The results were expressed as g PL/100 g lipids.

Lipid extracts were converted into fatty acid methyl esters(FAME) by employing acetyl chloride and then analysed bygas chromatography according to a previous procedure [28].FAME were analysed by means of a Perkin-Elmer 8700chromatograph employing a fused-silica capillary column SP-2330 (0.25 mm i.d.630 m; Supelco, Bellefonte, PA, USA).Nitrogen at 10 psi as carrier gas and a flame ionisation detec-tor (FID) at 250 7C were used. Peaks corresponding to fattyacids were identified by comparison of their retention timeswith standard mixtures (Larodan, Qualmix Fish; Supelco,

FAME Mix). Peak areas were automatically integrated, usingthe 19:0 fatty acid as internal standard for quantitative analy-sis. The concentration of each fatty acid was calculated as g/100 g total FAME. The polyene index (PI) was calculated asthe following fatty acid ratio: (20:5 1 22:6)/16:0.

The astaxanthin (AX) content was measured according toSheehan et al. [29]. For this, fish muscle was extracted withacetone. The combined extracts were dried under nitrogenflux and dissolved in the mobile phase, which consisted of20% ethyl acetate and 80% methanol/water (9 : 1). HPLCseparation of the samples was carried out on a Nucleosil 5 C18(25 cm64 cm i.d.) reverse-phase column; detection was car-ried out at 470 nm. The absence of 9Z- and 13Z-isomers wasconfirmed; only E-isomers were detected in the present rain-bow trout samples. Results were expressed as mg all-E-AX/kgfish muscle.

Tocopherols were analysed according to the method ofCabrini et al. [30]. For this, lipophilic antioxidants wereextracted from the muscle with heptane, dried under nitrogenflux, dissolved in isopropanol and injected into the HPLCsystem. An ultrasphere ODS column (15 cm60.46 cm i.d.)was employed, by applying a gradient from 0 to 50% of iso-propanol. The flow rate was 1.5 mL/min. Detection wasachieved at 280 nm. a-, g- and d-isomers were detected in thesubject rainbow trout samples, and their content was ex-pressed as mg/kg fish muscle.

2.7 Lipid damage assessment

The free fatty acid (FFA) content was determined by theLowry and Tinsley [31] method based on complex formationwith cupric acetate-pyridine. Results were expressed asg FFA/100 g lipids.

The peroxide value (PV) was determined according to theferric thiocyanate method [32]. Results were expressed as meqactive oxygen/kg lipids.

The thiobarbituric acid index (TBA-i) was determinedaccording to Vyncke [33]. Results were expressed as mgmalondialdehyde/kg fish muscle.

Formation of fluorescent compounds was determined bymeasurements at 393/463 nm and 327/415 nm as previouslydescribed [34]. The relative fluorescence (RF) was calculatedas follows: RF = F/Fst, where F is the fluorescence measured ateach excitation/emission maximum, and Fst is the fluorescenceintensity of a quinine sulphate solution (1 mg/mL in 0.05 MH2SO4) at the corresponding wavelength. The fluorescenceratio (FR) was calculated as the ratio between the two RFvalues: FR = RF393/463 nm/RF327/415 nm. The FR value wasdetermined in the lipid extract.

2.8 Statistical analyses

Data corresponding to the two icing conditions were subjectedto one-way analysis of variance to assess significant (p ,0.05)differences among treatments [35]; the effect of the chilled



storage time was also analysed (p ,0.05). The SPSS 11.5software for Windows (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) wasalso used to explore the statistical significance of the resultsobtained, including multivariate contrasts and multiple com-parisons by the Scheffé and Tuckey tests; a confidence inter-val at the 95% level was used in all cases.

3 Results and discussion

3.1 Proximate composition

The moisture and lipid contents ranged from 73.5 to 75.8and 0.75 to 1.15 g/100 g muscle, respectively. Values forthese constituents did not provide significant differences(p .0.05) as a result of the icing conditions, nor as a result ofthe icing time. The lipid content was found to be similar tothe one reported for the same species obtained from wildconditions [13], but lower when compared to previous re-search on farmed fish individuals [13, 19, 20, 36]. Accordingto a known inverse ratio between moisture and lipid matter[1], a higher moisture content was obtained in the presentstudy than in previous research on farmed rainbow trout [19,20, 36].

An increasing (p ,0.05) NaCl content was observedthroughout the experiment for both icing conditions (Fig. 1).This increase can be explained as a result of the NaCl pres-ence in the refrigeration systems employed, and agrees withprevious research concerning wild species stored under FIconditions [7, 8]. Throughout most of the present experi-ment, no differences (p .0.05) in NaCl content could beoutlined between individuals slaughtered and kept under bothicing conditions, with the exception of day 13 when a slightlyhigher (p ,0.05) content was observed for fish treated underFI conditions. In spite of this general NaCl content increasewith time, the present NaCl levels attained are found to bemuch smaller than those obtained after refrigeration in sea-water [37].

Figure 1. Comparative NaCl assessment in farmed rainbow troutmuscle after slaughtering and chilled storage in FI and OFI. * Meanvalues of three (n = 3) independent determinations. Standarddeviations are indicated by bars.

3.2 Lipid composition analyses

PUFA breakdown was measured by following the PI of lipidsin the white muscle (Table 2). This parameter showed no sig-nificant differences (p .0.05) as a result of the icing system,nor as a result of the icing time. The present results (PI range:2.6–2.9) are found to be markedly higher than those reportedfor the same species in a previous study [20], due to the effectof the diet provided [13, 19]. Previous research has shown thatwild freshwater fish has a lower content of long-chain PUFAthan wild marine fish [38]. However, the present PI results arefound to be in the same range as those obtained for marinespecies [28, 34], again due to the effect of the diet provided[13, 19].

PL classes have been described to be important compo-nents of cell membranes and to be characterised by a highPUFA content [28, 38]. Accordingly, their content was meas-ured in order to assess possible PUFA damage. The resultsobtained concerning the total PL content (Table 2) rangedbetween 30 and 39 g/100 g lipids and did not show significantdifferences (p .0.05) as a result of the icing system employed,nor as a result of the icing time. The PL proportion in lipidshas shown an inverse ratio with total lipid content; in thissense, the present PL contents agreed with low-lipid-contentspecies [28, 38] and were found to be markedly higher thanthose reported for the same farmed species where fish indi-viduals showed a higher lipid content [20].

Tocopherol isomers and carotenoids like AX are known asrelevant endogenous antioxidants that can act as scavengers offree radicals, so that protection against lipid oxidation wouldbe favoured and, accordingly, PUFA content and compositionmaintained [17, 39].

In the present experiment, the AX content and the pres-ence of different tocopherol isomers was analysed (Table 3).Values for AX, a-tocopherol, g-tocopherol and d-tocopheroldid not provide significant differences (p .0.05) as a result ofthe icing system employed, nor as a result of the icing time.Content variations among samples can be explained as a resultof fish-to-fish differences.

Previous research on rainbow trout has shown that, whenstored under refrigeration conditions, AX [22] and a-toco-pherol [19] were partially lost as fish damage increased withincreasing storage time. Since a tendency of decreasing con-tent was not obtained for any of the antioxidant moleculeschecked in the present study, it is concluded that the FI andOFI systems provide satisfactory slaughtering and chillingconditions with regard to lipid oxidation stability.

3.3 Lipid hydrolysis

The FFA content in rainbow trout muscle showed a markedincrease (p ,0.05) for both icing conditions after 3 days(Fig. 2). Then, a period of no significant changes (p .0.05)could be observed. Higher mean values were obtained at allsampling times for individuals kept under OFI conditions



Table 2. Comparative lipid parameter assessment§ in farmed rainbow trout after slaughtering and chilled storage in FI and OFI.$

Icing time[days]

PI PL[g/100 g lipids]

PV[meq active oxygen/

kg lipids]

TBA-i[mg malondialdehyde/kg

muscle]

FR

FI OFI FI OFI FI OFI FI OFI FI OFI

1 2.7(0.3)

2.6(0.3)

35.2(2.2)

34.6(3.6)

2.7a

(0.7)3.4b

(0.1)0.22(0.07)

0.36(0.09)

0.03(0.01)

0.05(0.02)

3 2.9(0.2)

2.8(0.2)

34.6(5.3)

36.2(5.0)

1.2(0.1)

1.3(0.1)

0.34a

(0.08)0.55b

(0.07)0.07(0.02)

0.05(0.01)

6 2.9(0.2)

2.8(0.2)

32.8(2.3)

32.9(2.2)

2.6(0.2)

2.6(0.9)

0.41(0.12)

0.51(0.04)

0.07(0.02)

0.06(0.01)

9 2.8(0.3)

2.9(0.4)

33.7(4.0)

32.3(3.6)

3.7b

(0.2)2.4a

(0.6)0.26(0.08)

0.34(0.12)

0.06(0.02)

0.11(0.04)

13 2.6(0.3)

2.8(0.2)

36.1(3.0)

33.9(3.7)

3.5(1.1)

3.3(0.7)

0.27(0.06)

0.36(0.12)

0.11(0.04)

0.17(0.03)

16 2.7(0.2)

2.6(0.3)

37.1(2.2)

33.9(2.8)

1.3a

(0.1)2.0b

(0.4)0.30(0.03)

0.36(0.08)

0.20(0.04)

0.27(0.05)

§ Average values of three (n = 3) independent determinations. Standard deviations are indicated in brackets.$ For each parameter, average values followed by a different letter (a, b) denote significant differences (p ,0.05) between both icing conditions.

Table 3. Comparative endogenous antioxidant assessment (mg/kg fish muscle)§ in farmed rainbow trout afterslaughtering and chilled storage in FI and OFI.$

Icing time[days]

Astaxanthin a-Tocopherol g-Tocopherol d-Tocopherol

FI OFI FI OFI FI OFI FI OFI

1 1.9(0.3)

2.1(0.2)

12.9(2.5)

12.6(3.3)

2.3(0.3)

2.2(0.7)

0.31(0.06)

0.37(0.07)

3 1.8(0.3)

1.7(0.3)

13.2(2.0)

15.3(2.7)

2.3(0.4)

2.8(0.6)

0.40(0.03)

0.29(0.04)

6 1.6(0.3)

2.4(0.4)

12.4(1.8)

13.5(1.9)

2.2(0.2)

2.4(0.4)

0.39(0.03)

0.29(0.06)

9 1.9(0.4)

2.3(0.3)

14.1(1.7)

14.4(3.3)

2.2(0.2)

2.5(0.4)

0.42(0.06)

0.46(0.06)

13 2.4(0.4)

1.7(0.4)

9.8(2.3)

16.6(3.0)

2.8(0.4)

2.7(0.8)

0.45(0.09)

0.32(0.05)

16 2.2(0.3)

2.1(0.3)

8.6(3.2)

12.7(2.6)

2.1(0.2)

2.2(0.5)

0.29(0.05)

0.28(0.03)

§ Average values of three (n = 3) independent determinations. Standard deviations are indicated in brackets.$ For each parameter, no significant differences (p .0.05) between both icing conditions nor as a result of the fro-zen storage time were detected.

compared to their counterparts under FI, with this differencebeing significant (p ,0.05) at day 9. In a previous work [40], alower FFA formation was observed in turbot chilled underOFI conditions when compared to its counterpart under FItreatment; however, this result was obtained after 35 days ofchilled storage, and a differential FI/OFI slaughtering processwas not encountered.

FFA formation has been reported to occur during the firststage of the chilling process (up to days 6–9, approximately)

as a result of endogenous enzyme (namely, lipases and phos-pholipases) activity [41, 42]. Later on, microbial activityshould be important, so that FFA formation should mostlyoccur as a result of bacterial activity. The present results onFFA formation show values below 1% in all cases, which canbe considered as lower than those obtained for most marinelean fish species when kept under chilling conditions [6, 34].In addition, a higher FFA formation during chilled storagecould be observed for the same farmed species [20]. Accord-



Figure 2. Comparative FFA formation in farmed rainbow troutmuscle after slaughtering and chilled storage in FI and OFI. * Meanvalues of three (n = 3) independent determinations. Standarddeviations are indicated by bars.

ingly, a low lipid hydrolytic activity is concluded to occur afterslaughtering and chilled storage of the present freshwaterspecies under both FI and OFI conditions.

While the formation of FFA itself does not lead to nutri-tional losses, its assessment is deemed important when con-sidering the development of rancidity. Thus, a pro-oxidanteffect of FFA on lipid matter has been proposed and explainedon the basis of a catalytic effect of the carboxyl group on theformation of free radicals by the decomposition of hydroper-oxides [43]. In this sense, Han and Liston [44] providedmarked support for a straight correlation between lipid per-oxidation and PL hydrolysis in frozen (–10 7C) rainbow trout.

3.4 Lipid oxidation

Lipid oxidation was measured by the peroxide development(primary oxidation), the thiobarbituric acid-reactive sub-stance (TBARS) formation (secondary oxidation) and theassessment of interaction compounds produced between pri-mary and secondary lipid oxidation compounds and nucleo-philic compounds (namely, protein-like molecules) (tertiaryoxidation).

Peroxide formation was very low in all cases (PV range:1.0–4.0) (Table 2), similar to the results obtained by applyingFI to a lean fish species [6] and lower than the peroxidedevelopment observed in a lean fish species chilled under flakeicing [34]. In the present work, a clear tendency with timecould not be observed for individuals treated under both icingconditions (p .0.05); only some small differences betweenthe icing conditions could be assessed for the PV, with these,however, not leading to any conclusions concerning the effectof ozone presence, according to previous research [40]. Lowscores obtained in the present experiment for the peroxideformation agree with the retention of AX content, accordingto the scavenger role of this carotenoid compound in the veryearly stages of lipid oxidation [17].

More important than primary oxidation was secondarylipid oxidation development (Table 2). Thus, TBARS valuesranged between 0.15 and 0.60, which can be considered similarto scores found for a medium-fat fish [8], but far lower thanthose reported for a fatty fish [7], all stored under FI conditions.A definite effect of icing time could not be observed (p .0.05)for both icing systems in the present work. Comparison be-tween both slaughtering and storage conditions showed highermean values for individuals under OFI conditions, althoughsignificant differences could only be observed at days 1 and 3.A slight pro-oxidant effect of the presence of ozone could beconcluded, which does not agree with previous work [40]. Inthat study, a lower TBARS formation was observed in turbotchilled under OFI conditions when compared to its counter-part under FI treatment; however, this result was obtained in a28–35-day period of chilled storage, and a differential FI/OFIslaughtering process was not encountered.

The fluorescence formation (FR parameter) did not pro-vide any differences (p .0.05) between both icing conditions(Table 2). However, higher mean values for individualsslaughtered and kept under OFI conditions were obtained inthe 9–16-day period, according to the above-mentionedTBARS formation. An increasing (p ,0.05) FR tendencywith icing time could be detected for both storage systems,which can be explained as a result of increasing lipid damage.However, the FR values obtained for both kinds of fish indi-viduals can be considered as notably low, according to pre-vious research on chilled storage of wild species kept undertraditional flake ice [7, 8, 34].

3.5 Sensory attributes

Progressive decreases in scores were observed in samples fromboth treatments throughout the experiment (Table 4). How-ever, good quality (E and A marks) was maintained for allkinds of individual fishes up to day 6, which can be considereda profitable commercial result. Differences between these andprevious results on the same chilled species [18, 20] could beexplained as a result of biological factors of individualsemployed in the different studies, such as size and lipid con-tent [15, 38].

Fish samples slaughtered and chilled under FI conditionsshowed a shelf life time of 13 days, while their counterpartindividuals treated with the OFI system were still acceptable atthe end of the experiment, although all parameters weremark B. In a previous research [18], the same species wasfound to be unacceptable at day 6 when kept under traditionalice. Throughout the chilled storage, some differences could beobserved between individual fishes corresponding to bothicing conditions; thus, a better score was obtained for indi-viduals treated with the OFI system for external odour (days 13and 16), skin (days 6, 9 and 13) and eyes (day 13). As a result, aprofitable effect of the presence of ozone can be concludedfrom the sensory evaluation, in agreement with a previousresearch carried out on a wild fatty fish species [7]. This



Table 4. Comparative sensory evaluation of farmed rainbow trout after slaughtering and chilled storage in FIand OFI.§

Icing time[days]

Attribute

Skin Eyes External odour Gills Consistency

FI OFI FI OFI FI OFI FI OFI FI OFI

1 E E E E E E E E E E3 E E E E E E E E A A6 A E E E E E A A A A9 B A A A A A B B A A

13 B A B A B A B B A A16 B B B B C B B B B B

§ Freshness categories as expressed in Table 1.

valuable effect can be attributed to its strong antimicrobialpower [9].

Among the different chemical lipid damage parametersstudied in the present experiment, secondary lipid oxidationcompounds are known to be the most closely related to theformation of oxidised flavours [45]. In the present experi-ment, a marked increase in TBARS formation was notobserved, in agreement with the lack of rancid odour detectionduring the sensory evaluation.

3.6 Colour analysis

Colour plays an important role in the appearance, presenta-tion and acceptability of fish food. In the present study, sen-sory evaluation was complemented with instrumental colouranalysis (Table 5).

Values for the lightness (L*) parameter did not providesignificant differences (p .0.05) as a result of the icing time,and ranged between 54.5 and 64.4. Individuals treated underOFI condition showed some higher values (days 9 and 13)than their counterparts treated with the FI system; however,this tendency was not maintained at the end of the experi-ment. Concerning the redness (a*) and yellowness (b*) pa-rameters, differences could not be obtained (p .0.05) as aresult of icing time, nor by comparing both icing conditions.These results agree with the previously mentioned datashowing no changes for the AX content (Table 3).

Previous research related to refrigerated storage (4 7C) ofrainbow trout fillets packed under vacuum did not providedifferences up to 15 days of storage for colour parameters(L*, a* and b*) [22]. However, colour changes were observedfor this species when previously treated under hydrostatic highpressure and then refrigerated (4 7C) [21] or during frozenstorage (–18 7C) [46].

Redness (a*) loss has been proposed as a way of followinghaemoglobin-mediated lipid oxidation in fish [47], showing aninverse relationship with secondary lipid oxidation (TBARS)development [47, 48]. In the present experiment, none of the

Table 5. Comparative assessment of colour changes§ in farmedrainbow trout after slaughtering and chilled storage in FI and OFI.$

Icing time[days]

Lightness (L*) Redness (a*) Yellowness (b*)

FI OFI FI OFI FI OFI

1 58.3(0.2)

56.9(2.4)

23.3(0.9)

21.3(3.4)

30.4(0.3)

28.9(1.6)

3 57.7(0.4)

58.7(0.7)

24.0(3.0)

25.3(1.9)

31.2(0.6)

31.2(1.1)

6 60.4(0.4)

62.2(2.2)

22.7(3.0)

23.9(1.7)

31.7(2.1)

30.5(1.2)

9 57.6a

(1.3)60.1b

(0.4)26.4(4.7)

19.4(3.2)

31.2(1.8)

29.9(1.3)

13 55.6a

(1.3)60.7b

(2.1)24.6(4.8)

24.2(0.6)

31.6(1.9)

30.2(0.1)

16 59.0(3.3)

57.5(1.2)

22.9(5.5)

22.4(2.9)

29.4(3.1)

29.1(1.0)

§ Average values of three (n = 3) independent determinations. Stand-ard deviations are indicated in brackets.$ For each parameter, average values followed by a different letter (a,b) denote significant differences (p ,0.05) between both icing con-ditions.

two parameters (TBARS formation and a*) provided a defi-nite tendency with icing time.

Concerning yellowness (b*) development, an importantrelationship with the formation of polymerised Schiff basesand fluorescent compounds (tertiary lipid oxidation com-pounds) has been observed [6, 49]. However, the increasingFR values obtained throughout the present experiment werenot followed by a b* parameter increase.

4 Conclusions

Farmed rainbow trout slaughtered and chilled under FI andOFI conditions has shown a relatively stable lipid composi-tion, so that low lipid damage development and marked sen-



sory quality retention were obtained. Thus, low lipid hydro-lysis and oxidation development could be observed, which wasfollowed by the absence of lipid composition (PUFA, PL andendogenous antioxidants) and instrumental colour changes.Concerning the sensory acceptance, remarkably good qualityand shelf life times were obtained. According to presentdemands on the quality of freshwater farmed fish species, it isconcluded that FI as such, or including the presence of ozone,can be considered as ideal strategy to be employed as slaugh-tering and chilling system for providing good-quality prod-ucts.

The ozone presence has shown some profitable effects asleading to an extended shelf life time by quality retention ofseveral sensory parameters. In contrast, some negligiblenegative effects could be observed on the secondary and ter-tiary lipid oxidation development. However, the oxidationvalues reached by individuals kept under OFI conditions can-not be considered as particularly high.

Acknowledgments

The authors wish to thank Kinarca S.A.U. (Vigo, Spain) for pro-viding the ozonised slurry ice equipment and Isidro de la Cal (LaCoruña, Spain) for providing the fish specimens. This work wassupported through a project grant by the Secretaría Xeral de I1Dfrom the Xunta de Galicia (Project PGIDIT 05 TAL 00701CT).The authors also thank Mr. Marcos Trigo and Mrs. Eva Rodrí-guez for their excellent technical assistance.

Conflict of interest statement

The authors have declared no conflict of interest.

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79

4.1.2 CAPÍTULO 1. APLICACIÓN DE HIELO LÍQUIDO INCLUYENDO

OZONO COMO MÉTODO DE PRESERVACIÓN DE TRUCHA ARCOÍRIS

(Oncorhynchus mykiss) (ANEXO 1)

4.1.2.1 INTRODUCCIÓN.

Este trabajo incluye un estudio comparativo de conservación en refrigeración de

trucha arcoíris en hielo líquido (FI) y en hielo líquido complementado con ozono (OFI).

Los análisis realizados incluyeron la oxidación y la hidrolisis lipídica en diferentes

periodos de conservación durante 16 días, como forma de determinar el efecto preservante

de los sistemas FI y OFI. Además, se llevó a cabo la comparación con la aceptación

sensorial y los cambios de color instrumentales.

4.1.2.2 RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

4.1.2.2.1 Análisis Químico

La trucha arcoíris refrigerada bajo las condiciones FI y OFI presentó un bajo

desarrollo de daños en los lípidos, de acuerdo con los eventos de oxidación y de hidrólisis

determinados. Igualmente, los cambios en la composición de los lípidos (ácidos grasos

poliinsaturados, fosfolípidos y antioxidantes endógenos) fueron menores. El contenido de

lípidos fue similar al establecido para la misma especie en condiciones silvestres

(Blanchet y col., 2005) pero menor al informado por otros autores para la especie

cultivada (Sheehan y col., 1998; Blanchet y col., 2005; Chen y col., 2007; Kolakowska y

col., 2006a).

Por otro lado, se obtuvo un mayor contenido de humedad que en investigaciones

anteriores con trucha arcoíris de cultivo (Chen y col., 2007; Kolakowska y col., 2006a;

Kolakowska y col., 2006b). Además, se observó un creciente contenido de NaCl durante

todo el experimento para ambas condiciones de formación de hielo. Este aumento puede

explicarse como resultado de la presencia de NaCl en los sistemas de refrigeración

empleados, y está de acuerdo con investigaciones anteriores en relación con las especies

silvestres mantenidas bajo condiciones de FI (Losada y col., 2004; Losada y col., 2005).

Por otro lado, la alteración de los AGPI se midió siguiendo el PI de los lípidos en

el músculo blanco. Este parámetro no mostró diferencias significativas (p >0.05), como

resultado del sistema de formación de hielo, ni como resultado del tiempo de formación

de hielo. Los resultados obtenidos (rango PI: 2,6 a 2,9) fueron marcadamente superiores

80

a los efectos de la dieta informados en estudios anteriores (Kolakowska y col., 2006a;

Blanchet y col., 2005; Chen y col., 2007). Investigaciones anteriores han demostrado que

la mayoría de los peces de agua dulce silvestre tienen un contenido menor de ácidos

grasos poliinsaturados de cadena larga que los correspondientes a especies marinas

silvestres (Pearson y col., 1977). Sin embargo, los resultados presentes coinciden con los

obtenidos para otras especies marinas (Aubourg, 1996), lo que sería a causa del efecto de

la dieta proporcionada (Blanchet y col, 2005; Chen y col., 2007).

Los resultados obtenidos en relación con el contenido total de fosfolípidos (PL)

oscilaron entre 30 y 39 g / 100 g de lípidos y no mostraron diferencias significativas (p >

0,05) como resultado del tipo de sistema de formación de hielo empleado, ni como

resultado del tiempo de formación de hielo. En estudios previos se ha observado que la

proporción de PL en los lípidos se presenta en una relación inversa con el contenido total

de lípidos; en este sentido, el contenido obtenido para los PL se correlacionó con el bajo

contenido de lípidos de las especies (Aubourg y col., 1996; Pearson y col., 1977).

Además, se encontró que el contenido en PL fue marcadamente superiores que los

reportados para la misma especie de cultivo (Kolakowska y col., 2006a).

Los tocoferoles y carotenoides como la AX se conocen como antioxidantes

endógenos que pueden actuar como eliminadores de los radicales libres, por lo que la

protección contra la oxidación lipídica debería estar favorecida y, en consecuencia, el

contenido y la composición de AGPI mantenidos como resultado de su presencia (Jensen

y col., 1998; Kamal-Eldin y col., 1996).

Los valores para AX, -tocoferol, γ-tocoferol y -tocoferol no proporcionaron

diferencias significativas (p > 0.05) como resultado del sistema de formación de hielo

empleado, ni como resultado del tiempo de formación de hielo. Las variaciones de

contenido entre las muestras pueden explicarse como resultado de las diferencias entre

individuos.

En Investigaciones anteriores en que la trucha arcoíris fue almacenada en

condiciones de refrigeración, se determinó que los contenidos en AX (Gobantes y col.

1998) y -tocoferol (Chen y col., 2007) descendieron parcialmente con el aumento del

daño de pescado y el aumento del tiempo de almacenamiento. No obstante, dado que en

el estudio presente no se reflejó una tendencia de disminución de contenido para

cualquiera de las moléculas antioxidantes, se concluye que los sistemas FI y OFI

81

proporcionan condiciones satisfactorias para la estabilidad a la oxidación de los lípidos

en condiciones de sacrificio y refrigeración de la trucha arcoíris.

Hidrólisis de lípidos

El contenido de ácidos grasos libres en el músculo de trucha arcoíris presentó un

aumento (p< 0,05) para ambas condiciones de formación de hielo después de 3 días de

conservación. Se obtuvieron valores medios más altos para los individuos mantenidos en

condiciones OFI en comparación con sus homólogos bajo FI, siendo esta diferencia

significativa (p< 0,05) en el día 9. En un trabajo previo (Campos y col., 2006), se observó

una formación menor de FFA en el rodaballo enfriado bajo condiciones de OFI en

comparación con su contraparte bajo el tratamiento FI. Sin embargo, este resultado se

obtuvo únicamente después de 35 días de almacenamiento refrigerado por lo que no se

pudo obtener un diferencial FI / OFI a nivel de sacrificio. La formación de FFA durante

la primera etapa del proceso de enfriamiento (hasta 6-9 días, aproximadamente) ha sido

descrita como resultado de la actividad de enzimas endógenas (a saber, lipasas y

fosfolipasas) (Whittle y col., 1980; Sikorski y col., 2000). Después de este tiempo, la

actividad microbiana debe ser importante, por lo que la formación de FFA debe

principalmente ocurrir como resultado de la actividad bacteriana. Los resultados

presentes en formación de FFA muestran valores por debajo de 1% en todos los casos,

por lo que pueden ser considerados como inferiores a los obtenidos para la mayoría de

especies marinas magras cuando se mantienen en condiciones refrigeradas (Losada y col.,

2004; Aubourg y col., 1998).

Además, se pudo observar una formación superior de FFA durante el

almacenamiento refrigerado en las mismas especies cultivadas (Kolakowska y col.,

2006b). En el presente estudio, ambas condiciones de formación de hielo provocaron en

gran medida una buena calidad y mayores tiempos de vida útil, así como la ausencia de

cambios en las propiedades de color.

Oxidación de lípidos

La formación de peróxidos fue muy baja en todos los casos (intervalo de PV: 1,0

- 4,0), similar a los resultados obtenidos mediante la aplicación de FI a especies de

pescado magras (Losada y col., 2004a) y más baja que la observada para una especie

magra conservada en hielo tradicional en escamas (Aubourg y col., 1998). En el presente

82

trabajo, no se pudo observar una tendencia clara con el tiempo para los individuos tratados

en ambas condiciones de hielo (p < 0,05); únicamente se podrían mencionar algunas

pequeñas diferencias, sin que se pueda llegar a alguna conclusión en relación al efecto de

la presencia de ozono; este resultado coincide con un trabajo previo llevado a cabo en

rodaballo cultivado (Campos y col., 2006). Los bajos valores obtenidos en el presente

experimento para el índice de peróxidos están de acuerdo con la retención del contenido

de AX, y se explicarían sobre la base del papel antirradicalario de este compuesto

carotenoide en las primeras etapas de la oxidación de lípidos (Jensen y col., 1998).

Análisis sensorial

Se presentaron descensos progresivos en las puntuaciones para las muestras de

ambos tratamientos durante todo el experimento. Sin embargo, la buena calidad (valores

E y A) se mantuvo en todos los individuos hasta al día 6 de conservación, lo cual puede

ser considerado como un resultado comercial rentable. Las diferencias entre estos

resultados y otros anteriores sobre la misma especie en condiciones de refrigeración

podrían ser explicadas como resultado de factores biológicos de los individuos empleados

en los diferentes estudios, tales como el tamaño y el contenido de lípidos (Rodríguez y

col., 1999; Kolakowska y col., 2006a)

Las muestras de pescado sacrificado y refrigerado en condiciones FI mostraron un

tiempo de vida útil de 13 días, mientras que su contraparte de individuos tratados con el

sistema de OFI era todavía aceptable al final del experimento, estando todos los

parámetros en la calificación B.

Color instrumental

Los parámetros de color L*, a* y b*, no mostraron cambios significativos

(p>0,05) en ninguno de los tratamientos aplicados.

83

4.1.2.2.2. Conclusiones

La trucha arcoíris sacrificada y conservada en refrigeración bajo las condiciones

FI y OFI demostró una composición lipídica relativamente estable, de manera que el

desarrollo de la oxidación lipídica fue bajo, reteniéndose la calidad sensorial en alto

grado. Así, el desarrollo de la hidrólisis y oxidación lipídicas fue bajo, lo cual se vio

acompañado por la ausencia de cambios en la composición lipídica (AGPI, PL y

antioxidantes endógenos) y en el color instrumental. En relación con la aceptación

sensorial, se obtuvieron valores notablemente altos así como los tiempos de vida útil. De

acuerdo con la demanda actual de calidad de especies de agua dulce cultivadas, se

concluye que el tratamiento FI como tal, o bien con la presencia de ozono, pueden ser

considerados como estrategias válidas para ser empleadas para el sacrificio y la

conservación al objeto de proporcionar productos de buena calidad

85

4.2PARTE 2. CONSERVACIÓN DE SALMÓN COHO CONGELADO

MEDIANTE EL DESARROLLO DE FORMULACIONES DE

DIETAS DE CULTIVO ADICIONADAS CON EXTRACTOS

ANTIOXIDANTES NATURALES ALTERNATIVOS AL USO DE

ANTIOXIDANTES SINTÉTICO

87


Título: Rancidity development during the frozen storage of farmed coho salmon

(Oncorhynchus kisutch): Effect of antioxidant composition supplied in the diet.

Autores: Jaime Ortiz, Ma. Angelica Larraín, Juan P. Vivanco, and Santiago P.

Aubourg.

Revista: Food Chemistry.

Año: 2009, Volumen; 115, pág. 143 – 148

Índice de impacto: 3.391, Cuartil Primero

Editorial: Elsevier

www.elsevier.com/locate/foodchem

doi:10.1016/j.foodchem.2008.11.076

Rancidity development during the frozen storage of farmed coho salmon(Oncorhynchus kisutch): Effect of antioxidant composition supplied in the diet

Jaime Ortiz a, Mª. Angélica Larraín a, Juan P. Vivanco a, Santiago P. Aubourg b,*

aDepartment of Food Science and Chemical Technology, Faculty of Chemical and Pharmaceutical Science, Universidad de Chile, Santiago, ChilebDepartment of Food Technology, Instituto de Investigaciones Marinas (CSIC), Eduardo Cabello, 6, 36208 Vigo, Pontevedra, Spain

a r t i c l e i n f o

Article history:Received 4 July 2008Received in revised form 13 October 2008Accepted 25 November 2008

Keywords:Coho salmonFarmingTocopherolsRosemary extractFrozen storageRancidityQuality

a b s t r a c t

A commercial diet including synthetic antioxidants (BHT–ethoxyquin mixture) (diet I) was provided tocoho salmon (Oncorhynchus kisutch) in parallel with two diets including natural antioxidants (tocopherolisomers–rich mixture, diet II; tocopherol isomers-rosemary extract mixture, diet III). A comparative studyof the rancidity development in the corresponding frozen (�18 �C) products was undertaken. When com-pared to fish fed with diet I, individuals corresponding to diet II showed a greater (p < 0.05) retention ofprimary (conjugated dienes and peroxides content) and secondary (anisidine and thiobarbituric acid indi-ces) lipid oxidation compounds that led to a lower interaction compound formation (fluorescence ratioranges: 0.33–0.50 and 0.55–0.85, for diet II and diet I individuals, respectively); likewise, a higher polyeneindex (1.99–2.14 and 1.72–1.97, respectively) and lower oxidised taste scores (0.0–0.6 and 0.0–2.4,respectively) were obtained. No effect (p > 0.05) on lipid hydrolysis development (free fatty acid forma-tion) could be found as a result of employing different diets.

� 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

1. Introduction

Freezing and frozen storage have largely been employed to re-tain fish quality before it is consumed or used in other technolog-ical processes. However, the presence in fish muscle of both ahighly unsaturated lipid composition and a relevant prooxidantcompound content can facilitate an important enzymatic andnon-enzymatic rancidity development, this leading to sensory,physical and nutritional quality losses (Barroso, Careche, & Bor-derías, 1998; Erickson, 1997). To slow down such deteriorativepathways during frozen storage, previous treatments with syn-thetic antioxidants were successfully used, although their employ-ment is actually not recommended because of safety concernsrelated to human health. In this sense, recent efforts have been fo-cused on prior treatment with endogenous-type antioxidants(namely, tocopherol isomers) or with natural antioxidants presentin plant extracts (namely, polyphenol compounds) (Kamal-Eldin &Appelqvist, 1996; Yanishlieva, Marinova, & Pokorny, 2006).

In recent years, the fishing sector has suffered from dwindlingstocks of traditional species as a result of dramatic changes in theiravailability. This has prompted fish technologists and the fish tradeto pay more attention to aquaculture as a source of fish and otherseafood products. Because of its important role in the human

health, great attention has been paid to the effect of diet providedon the fish food composition. Thus, great efforts have been made toenhance the x�3 fatty acid content in fish products by employingvegetable oil diets, including high levels of alpha-linolenic (C18:3x�3) acid (Chen, Nguyen, Semmens, Beamer, & Jaczynski, 2006;Visentainer, de Souza, Makoto, Hayashi, & Franco, 2005). Addition-ally, much research has been carried out on the effect of the dietprovided on the physical and sensory properties of the processedfish, e.g. liquid holding capacity and texture (Rørå, Regost, &Lampe, 2003; Torstensen et al., 2005), colour changes (Choubert& Baccaunaud, 2006) and odour (Sérot, Regost, Prost, Robin, &Arzel, 2001).

Because of the important role of lipid oxidation development inprocessed fish, great attention has been paid to the endogenousantioxidant content of cultivated fish. Thus, fish farmers have in-cluded a wide range of allowed (both in the EC and the USA) syn-thetic antioxidants (namely, ethoxyquin, BHT and BHA) in order toenhance lipid stability in the corresponding processed food (Her-trampf & Piedad-Pascual, 2000; Southgate, 2003). However, recentefforts are focused on the replacement of synthetic antioxidants bynatural ones, which may additionally provide nutritional and ther-apeutic effects (Frankel, 1995). Thus, diets including high contentsof endogenous antioxidants have led to a partial inhibition of lipidoxidation development (Jittinandana, Kenney, Slider, Kamireddy, &Hakins, 2006; Stéphan, Guilaume, & Lamour, 1995). However, toour knowledge, comparison of the effects of diets including syn-thetic and natural antioxidants has not been achieved up to now.

0308-8146/$ - see front matter � 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.doi:10.1016/j.foodchem.2008.11.076

* Corresponding author. Tel.: +34 986231930; fax: +34 986292762.E-mail address: [email protected] (S.P. Aubourg).

Food Chemistry 115 (2009) 143–148

Contents lists available at ScienceDirect

Food Chemistry

journal homepage: www.elsevier .com/locate / foodchem

http://www.elsevier.com/locate/foodchem

http://www.sciencedirect.com/science/journal/03088146

mailto:[email protected]

Among cultivated fish, coho salmon (Oncorhynchus kisutch), alsocalled silver salmon, has received great attention because of itsincreasing production in countries such as Chile, Japan and Canada(FAO, 2007a) in parallel with important capture production incountries such as the USA, Russian Federation, Canada and Japan(FAO, 2007b). The present work focuses on the commercialisationof this species as a frozen product. In it, a commercial diet includ-ing both BHT (butyl-hydroxy-toluene) and ethoxyquin (6-ethoxy-1,2-dihydro-2,2,4-trimethylquinoline) (diet I) was provided to sal-mon fish and compared to two other diets, one of them including atocopherol isomer-rich mixture (diet II) and the other, a tocopherolisomers-rosemary extract mixture (diet III). A comparative study ofdiet effect on the fish product quality was achieved throughout fro-zen storage by means of rancidity development analysis.

2. Materials and methods

2.1. Experimental diets, raw material, processing and sampling

Coho salmon (O. kisutch) individuals used in this study were cul-tivated in three different tanks by EWOS Innovation Research(Colaco, Puerto Montt, Chile). Sandbed-filtered seawater (salinityrange: 31.3–33.1 g kg�1) was supplied to each tank over a temper-ature range of 11.2–12.8 �C. Feeding to satiety was carried out dur-ing the lighted period (photoperiod: 5.8–7.8 h) by employing a dietwith the following general composition: protein (43.0%), fat(29.0%), moisture (7.0%), ash (6.5%), crude fibre (1.3%) and carbohy-drates (13.2%). The distribution of fat composition into saturated,monounsaturated and polyunsaturated fatty acid groups was32.5%, 27.0% and 40.2%, respectively.

Following the objectives of the work, each of the three tankswas fed with a different antioxidant composition, according to datashown in Table 1. Diet I included a relevant content of syntheticantioxidants in the meal (ethoxyquin) and in the oil (BHT); diet IIprovided a mixture of tocopherol isomers in both meal and oil; fi-nally, diet III combined the presence of tocopherol isomers (in themeal) and a rosemary extract (in the oil).

Once individual salmons attained ca. 2500 g weight, 30 fish pertank were withdrawn, sacrificed by a sharp blow to the head, thegills cut and bled in a water–ice mixture, headed, gutted and keptin ice for 24 h until they arrived at our laboratory. The fish werethen frozen at �40 �C in individual polyethylene bags, with her-metic sealing. After 3 days, the fish were stored at �18 �C. Frozenindividuals were taken for analysis on months 0, 3, 6, 9, 12 and18 of storage at �18 �C. From each tank under study, five differentfish were independently analysed at each sampling time (n = 5).

2.2. Oxidised taste analysis

Oxidised taste analysis was conducted according to the qualitydescriptive analysis (QDA) method by a sensory panel consisting often experienced judges (five females and five males). Panellistswere selected and trained according to International Standards

(ISO, 1991) in use of sensory descriptors for thawed and cookedsalmon of different quality conditions.

At each sampling time, fish samples were thawed and thencooked in polyethylene bags in a water bath. The fish muscle por-tions were presented to panellists in individual trays and werescored individually. The panel members shared samples tested.Oxidised taste was evaluated on a non-structured linear scale withnumerical scores from 0 to 10. Score 0 represents the stage of norancidity at all, while stage 10 corresponds to the stage where noincrease in rancidity is possible; score 5.0 was considered the bor-derline of fish acceptability. Scores among panellists wereaveraged.

2.3. Lipid composition analysis

The lipid fraction was extracted from the fish white muscle bythe Bligh and Dyer (1959) method. Quantification results are ex-pressed as g of lipid kg�1 muscle.

Lipid extracts from the fish white muscle were converted intofatty acid methyl esters (FAME) by using acetyl chloride and ana-lysed by GC (Perkin-Elmer 8700 chromatograph), employing afused silica capillary column SP-2330 (0.25 mm i.d. � 30 m, Supe-lco Inc., Bellefonte, PA, USA) (Aubourg, Medina, & Pérez-Martín,1996). Carrier gas used was N2 flowing with a linear velocity of18 cm s�1. A flame ionisation detector set at 250 �C was used. Peakswere identified by comparison of their retention times with stan-dard FAME mixtures (Larodan, Qualmix Fish; Supelco, FAMEMix). Peaks were automatically integrated, 19:0 fatty acid beingused as an internal standard for quantitative analysis. The polyeneindex (PI) was calculated as the following fatty acid ratio:PI = C20:5 + C22:6/C16:0.

2.4. Lipid damage analysis

Free fatty acid (FFA) content was determined on the lipid ex-tract by the Lowry and Tinsley (1976) method which is based oncomplex formation with cupric acetate–pyridine, followed byspectrophotometric (715 nm) assessment. Results are expressedas g FFA kg�1 lipids.

Conjugated dienes (CD) formation was measured on the lipidextract according to the Kim and Labella (1987) method. The CDcontent results are expressed as absorption coefficients (AC),according to the formula: AC = B � V/w, where B is the absorbancereading at 233 nm of an aliquot of the lipid extract, V denotes thealiquot volume (ml) and w is the mass (mg) of the lipid materialincluded in the aliquot.

The peroxide value (PV) was determined on the lipid extract bythe ferric thiocyanate method (Chapman & McKay, 1949). The re-sults are expressed as meq active oxygen kg�1 lipids.

The anisidine value was determined in fish muscle according tothe AOCS (1993) method, based on the reaction between a- andb-unsaturated aldehydes (primarily 2-alkenals) and p-anisidine re-agent. Anisidine value is expressed as 100 times the absorbancemeasured at 350 nm in a 1 cm path length cuvette from a solutioncontaining 10 g lipid l�1 reaction medium.

The thiobarbituric acid index (TBA-i) was determined accordingto Vyncke (1970). This method is based on the reaction between atrichloracetic acid extract of the fish muscle and thiobarbituric acidat high temperature (95–97 �C), the resulting chromophore beingmeasured at 532 nm. Results are expressed as mg malondialde-hyde kg�1 fish muscle.

2.5. Interaction compound formation

Formation of fluorescent compounds was determined with aPerkin Elmer LS 45 fluorimeter by measurements at 393/463 nm

Table 1Antioxidant composition (mg kg�1 muscle) included in the different diets provided tocoho salmon*.

Antioxidant compound Diet I Diet II Diet III

Total tocopherols 22.4 101 45Ethoxyquin 19.3 2.9 2.3BHT 3.0 ND NDPhenolic diterpenes ND ND NDCarnosic acid ND ND 18Carnosol ND ND 13Rosmarinic acid ND ND ND

ND, not detected.* Fish supplier’s data.

144 J. Ortiz et al. / Food Chemistry 115 (2009) 143–148

and 327/415 nm as previously described (Aubourg, Sotelo, & Pérez-Martín, 1998). The relative fluorescence (RF) was calculated asfollows: RF = F/Fst, where F is the fluorescence measured at eachexcitation/emission maximum, and Fst is the fluorescence intensityof a quinine sulphate solution (1 lg ml�1 in 0.05 M H2SO4) at thecorresponding wavelength. The fluorescence ratio (FR) was calcu-lated as the ratio between the two RF values: FR = RF393/463 nm/RF327/415 nm. The FR value was determined in the lipid extract ofthe fish muscle.

Browning development was measured from the lipid extractabsorbances at 450 nm and 400 nm. Data are expressed as the450 nm/400 nm absorbance ratio (browning ratio, BR).

2.6. Statistical analyses

Data from the different measurements were subjected to one-way analysis of variance; this served to assess significant differ-ences as a result of the diet provided and the frozen storage time;comparison of means was performed using a least-squares differ-ence (LSD) method. The SPSS 11.5 software for Windows (SPSSInc., Chicago, Il, USA) was employed. Correlation analysis wasachieved among the different parameters studied and with thestorage time. A confidence interval at the 95% level (p < 0.05) wasconsidered in all cases.

3. Results and discussion

3.1. Lipid hydrolysis assessment

FFA content increased (p < 0.05) in all kinds of fish samplesthroughout the frozen storage, indicating that hydrolytic enzymeactivity continued under the storage temperature conditions(Fig. 1). Thus, good correlation values with storage time were ob-tained for individuals corresponding to the three feeding condi-tions (r2 = 0.92–0.94, linear fitting). This linear FFA formationpattern is different from most reported experiments concerningfish frozen storage, where a logarithmic fitting is obtained betweenFFA formation and the storage time (Aubourg, Rodríguez, & Gal-lardo, 2005; Aubourg et al., 1998; Rodríguez et al., 2007). In suchstudies, a marked hydrolysis increase during the first period (ca.0–3 months) was found, this being explained by a maximal lipase

release from liposomes during this period, which then facilitatescloser proximity between enzyme and substrate (Sikorski & Kola-kowski, 2000).

Comparisons among individuals corresponding to differentdiets led to no significant differences (p > 0.05), although somehigher mean values could be observed for individuals correspond-ing to diet II in the last period of the experiment (12–18 months). Adefinite effect of antioxidant composition of diets on lipid hydroly-sis development in the frozen product is not clear.

According to previous research (Rodríguez et al., 2007), lipidcontent of the white muscle in the present study was in the33.5–47.5 g kg�1 range. In spite of the known inverse ratio be-tween lipid and FFA contents (Pearson, Love, & Shorland, 1977), arelatively high FFA content could be found in the present experi-ment when compared to previous reports on the same farmed spe-cies (Rodríguez et al., 2007) and on other fatty fish species(Aubourg et al., 1998, 2005) under the same frozen conditions.To explain such a difference, it should be taken into account thatlipid hydrolysis development strongly depends on the hydrolyticenzyme content, this being highly influenced by different externaland internal factors (Aubourg et al., 2005; Sikorski & Kolakowski,2000).

The interaction of lipolysis and lipid oxidation is a particularlyintriguing area of study as triglyceride hydrolysis has been shownto lead to increased oxidation, while phospholipid hydrolysis pro-duces the opposite effect (Shewfelt, 1981; Sikorski & Kolakowski,2000). The release of FFA from a triacylglycerol matrix may accel-erate their interaction with oxidative catalysts and hence acceler-ate the rate of lipid oxidation and generation of off flavours(Sista, Erickson, & Shewfelt, 1997); this pro-oxidant effect has beenexplained as a catalytic effect of the carboxyl group on the forma-tion of free radicals by the decomposition of hydroperoxides(Aubourg, 2001). In contrast, free fatty acid liberation from phos-pholipids would lead to a decreased interaction between oxidisedand oxidisable fatty acids within the membrane matrix, thus inhib-iting free radical propagation reactions (Shewfelt, 1981; Sista et al.,1997).

3.2. Biochemical lipid oxidation assessment

Frozen storage is known to be associated with fish lipid oxida-tion processes where different kinds of endogenous enzymesmay be involved (Erickson, 1997). Freezing and thawing may causelysis of mitochondria and lysosomes and alter the distribution ofenzymes and factors affecting the rate of enzyme reactions in tis-sues, so that deteriorative damage in frozen fish could be acceler-ated. In the present experiment, different and complementarybiochemical lipid oxidation indices were employed to evaluatethe development of rancidity. Primary lipid oxidation was mea-sured by means of the CD formation and the peroxide content evo-lution (Table 2), while secondary oxidation was evaluated by theAV and the thiobarituric acid-reactive substances (TBARS) forma-tion (Table 3).

Throughout the frozen storage, the CD content showed a lowervalue (p < 0.05) for individuals previously fed with diet I than fortheir counterparts corresponding to diets II and III (Table 2). Beingproduced at a very early lipid oxidation stage, CD content can beconsidered the result of a formation/breakdown balance (Aubourget al., 1998). In the present study, it is concluded that CD wouldbreakdown more easily in fish previously fed with diet I than intheir counterparts from natural diets. When comparing individualfishes from diets II and III, some lower values (months 6 and 18)were observed for those corresponding to diet II. For all kinds ofsamples, no differences (p > 0.05) could be assessed as a result ofthe frozen storage time in the 0–12 month period; then, an in-

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Frozen Storage Time (months)

Free

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(g k

g-1lip

ids) Diet I

Diet II

Diet III

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Fig. 1. Free fatty acid (FFA) formation in frozen coho salmon previously fed withdifferent diets. Mean values of five (n = 5) independent determinations. Standarddeviations are denoted by bars. Linear correlation values (r2) between FFA contentand frozen storage time are: 0.93 (diet I), 0.92 (diet II) and 0.94 (diet III).

J. Ortiz et al. / Food Chemistry 115 (2009) 143–148 145

crease (p < 0.05) was observed for diets II and III. In all cases, badcorrelation values were obtained for CD content and storage time.

The PV assessment showed a marked increase (p < 0.05) for allkinds of samples at month 6, reaching the highest mean value atmonth 9 (Table 2); then, a decreasing tendency could be observedin all kinds of samples. As in the case of CD formation, peroxidecontent can be considered to be the result of a formation/break-down balance (Aubourg et al., 2005; Kim & Labella, 1987). Peroxidebreakdown tendency was found to be higher (p < 0.05) for fishindividuals from diet I, according to previous CD results; addition-ally, some lower values were obtained for individuals correspond-ing to diet III when compared to their counterparts from diet II(months 9 and 18). As a result, some different breakdown ratecould apply for the diet previously provided.

The AV assessment showed an important increase (p < 0.05)throughout the frozen storage for all kinds of samples (Table 3),so that good correlation values were obtained in all cases with fro-zen time (r2 = 0.89–0.92, linear fitting). This increase was markedlyhigh at month 9 for individuals fed with diets II and III, and atmonth 12 for those from diet I. Finally, an important increasewas produced at month 18 for individuals from diet II. Comparisonamong diets led to a higher (p < 0.05) value for those individualscorresponding to diet II. Comparison between the other two dietsshowed higher values for individuals from diet I at an early stage(0–3 months), but lower in a more advanced period (9–12months).

The TBA-i did not provide differences (p > 0.05) with storagetime during the 0–6 month period (Table 3). Then, an increasingtendency (p < 0.05) could be observed for all kinds of samples untilthe end of the experiment, so that fair correlation values with timecould be found (r2 = 0.74–0.90, linear fitting). This TBARS formationduring the 9–18 month period was found to be higher (p < 0.05) forindividuals previously fed with diet II than for their counterpartsfrom diets I and III. Values attained at the end of the experimentcan be considered similar to those reported for this farmed species(Rodríguez et al., 2007), but lower than for those wild fatty fishspecies stored under similar conditions (Aubourg et al., 1998,2005).

As with primary oxidation formation, the content of moleculessusceptible to measurement by AV and TBA-i is the result of a for-mation/breakdown balance (Kim & Labella, 1987). Thus, the pres-ent data show a higher (p < 0.05) secondary lipid oxidationcompound retention in fish individuals corresponding to diet IIthan in their counterparts from diet I. According to the strong rela-tionship reported between lipid oxidation and lipid hydrolysis, agood correlation was obtained between FFA content and AV(r2 = 0.88, 0.94 and 0.90, for diets I, II and III, respectively) and fairfor TBARS formation and FFA content (r2 = 0.73–0.88 and 0.86,respectively).

3.3. Interaction compound formation study

Compound formation as a result of interaction between oxi-dised (primary and secondary) lipids and nucleophilic molecules(namely, protein-like) was assessed by fluorescence (FR) andbrowning (BR) development detection (Table 4).

The FR did not show differences throughout the frozen storagetime for individuals from diets II and III, so that poor correlationvalues were obtained between such index and the storage time.However, an increasing tendency could be observed with frozenstorage time (r2 = 0.83, linear correlation) for individuals fed withdiet I, according to a progressive formation of such interactioncompounds. Comparison among diets led to a higher (p < 0.05) for-mation in the 6–18 month period for individuals previously fedwith diet I. A lower interaction compounds formation occurs dur-ing the frozen storage for fish salmon previously fed with naturalantioxidants.

As for the fluorescence detection, the BR showed an increasingtendency (p < 0.05) for individuals previously fed with diet I(r2 = 0.90, linear fitting), while a clear tendency could not be foundfor their counterpart fishes from diets II and III. As shown in Table 4for BR values, no significant differences could be observed as a re-sult of the previous diet provided. However, and according to FRvalues, higher mean values could be obtained for individuals corre-sponding to diet I than for their counterparts previously fed withdiets with relevant contents of natural antioxidants.

Table 2Development of primary lipid oxidation in frozen coho salmon previously fed with different diets*.

Frozen storage time (months) Conjugated diene formation Peroxide value (meq kg�1 lipids)

Diet I Diet II Diet III Diet I Diet II Diet III

0 0.60 (0.06) 0.68 (0.03) 0.69 (0.06) 2.91 (1.01) 3.12 (0.81) 3.29 (0.82)3 0.56 a (0.03) 0.64 b (0.03) 0.66 b (0.02) 3.29 (0.60) 3.05 (0.71) 3.33 (0.97)6 0.53 a (0.08) 0.58 a (0.03) 0.74 b (0.05) 9.83 (0.99) 13.40 (3.88) 9.39 (3.08)9 0.57 a (0.06) 0.68 ab (0.09) 0.74 b (0.07) 10.26 a (0.46) 13.59 b (1.37) 10.04 a (0.46)12 0.60 (0.06) 0.66 (0.05) 0.63 (0.02) 7.69 a (0.62) 9.80 b (1.14) 9.38 b (0.68)18 0.54 a (0.04) 0.80 b (0.07) 1.72 c (0.08) 4.83 a (1.25) 7.57 b (1.16) 4.35 a (0.60)

* For each parameter, mean values (n = 5) followed by different letters (a, b, c) denote significant differences (p < 0.05). Standard deviations are included in brackets.

Table 3Development of secondary lipid oxidation in frozen coho salmon previously fed with different diets*.

Frozen storage time (months) Anisidine value Thiobarbituric acid index (mg malondialdehyde kg�1 fish muscle)


0 2.87 b (0.57) 3.32 b (0.52) 1.77 a (0.30) 0.08 a (0.03) 0.07 a (0.04) 0.14 b (0.01)3 2.94 b (0.47) 2.66 ab (0.22) 2.35 a (0.05) 0.05 a (0.02) 0.05 a (0.03) 0.11 b (0.02)6 3.61 ab (0.68) 5.17 b (0.95) 3.25 a (1.01) 0.05 a (0.01) 0.10 ab (0.07) 0.10 b (0.02)9 4.71 a (0.57) 8.04 b (0.54) 7.18 b (0.59) 0.11 a (0.03) 0.29 b (0.11) 0.26 b (0.11)12 7.03 a (0.76) 8.78 b (0.36) 8.22 b (0.12) 0.58 b (0.17) 0.63 b (0.18) 0.34 a (0.03)18 8.03 a (0.99) 12.46 b (0.64) 8.92 a (0.29) 0.56 a (0.12) 0.79 b (0.10) 0.67 ab (0.11)

* For each parameter, mean values (n = 5) followed by different letters (a, b) denote significant differences (p < 0.05). Standard deviations are included in brackets. Linearcorrelation values (r2) between anisidine value and frozen storage time are: 0.91 (diet I), 0.92 (diet II) and 0.89 (diet III). Linear correlation values (r2) between thiobarbituricacid index and frozen storage time are: 0.74 (diet I), 0.90 (diet II) and 0.84 (diet III).


According to previously mentioned results on primary and sec-ondary lipid oxidation development (Tables 2 and 3), a higherinteraction between nucleophilic compounds and lipid oxidationcompounds was likely to occur in the present study, so that a high-er fluorescence and browning (tertiary lipid oxidation compounds)development could be observed in fish previously fed with diet I.Such interaction compound formation has been shown to beresponsible for important nutritional and sensory value losses dur-ing the frozen storage of fish species (Aubourg et al., 1998; Sikorski& Kolakowska, 1994).

3.4. Polyene index analysis

Polyunsaturated fatty acid breakdown was measured by follow-ing the PI of lipids in the white muscle (Fig. 2). This parametershowed no significant differences (p > 0.05) as a result of the frozenstorage time for fishes corresponding to diets II and III, while aslight decreasing tendency (r2 = �0.84, logarithmic fitting) couldbe observed for individuals from diet I. Fish individuals corre-sponding to diet II showed higher (p < 0.05) PI values than theircounterparts from diet I; however, no significant differences(p > 0.05) could be assessed between fishes previously fed withboth natural diets.

3.5. Sensory assessment of the oxidised taste

Oxidised taste was assessed in thawed and cooked fish. Progres-sive score increases with frozen storage time were observed in

samples from all feeding conditions (Fig. 3), so that good correla-tion values (quadratic fitting) were observed in all cases(r2 = 0.93, 0.87 and 0.92 for diets I, II and III, respectively). Verylow scores (below 0.5) were given to all kinds of samples duringthe 0–9 month period; then, an increasing tendency period was ob-served for individuals from diets I and III. However, in all cases,taste scores were included in the acceptable domain, even at theend of the experiment (month 18). Comparison among diets ledto the conclusion that individuals from diet I showed a higher ran-cid taste development for the 12–18month period than their coun-terparts from diets I and III; additionally, a lower oxidised taste(p < 0.05) was developed at month 18 in individuals from diet IIthan in their counterparts from diet III.

Among the different biochemical lipid damage parametersstudied in the present experiment, secondary lipid oxidation com-pounds are known to be the most closely related to the oxidisedtaste formation (White, 1994). However, correlation values of tastescores with AV (r2 = 0.67–0.89) and TBA-i (r2 = 0.69–0.79) were notfound to be especially good. Better correlation values were ob-tained for the oxidised taste value with the FFA formation(r2 = 0.83, 0.86 and 0.81 for diets I, II and III, respectively), accord-ing to previous research on frozen Atlantic salmon (Refsgaard,Brockhoff, & Jensen, 1998).

4. Conclusions

For the first time, to our knowledge, a comparative study on fro-zen fish quality was achieved, taking into account the effect of pre-vious diets including synthetic and natural antioxidants.

0.0

0.5

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Pol

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x

Diet I

Diet II

Diet III

5

Fig. 2. Polyene index (PI) evolution in frozen coho salmon previously fed withdifferent diets. Mean values of five (n = 5) independent determinations. Standarddeviations are denoted by bars. Linear correlation value (r2) between PI value andfrozen storage time was – 0.84 for individuals corresponding to diet I.

0.0

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2.5

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Diet I

Diet II

Diet III

5

Fig. 3. Oxidised taste development in frozen coho salmon previously fed withdifferent diets. Mean values of five (n = 5) independent determinations. Standarddeviations are denoted by bars. Quadratic correlation values (r2) between oxidisedtaste scores and frozen storage time are: 0.93 (diet I), 0.87 (diet II) and 0.92 (diet III).

Table 4Assessment of interaction compound formation in frozen coho salmon previously fed with different diets*.

Frozen storage time (months) Fluorescence ratio (FR) Browning ratio (BR)


0 0.55 (0.11) 0.39 (0.17) 0.41 (0.31) 8.97 (1.27) 8.14 (2.14) 8.07 (2.11)3 0.55 (0.16) 0.50 (0.12) 0.44 (0.04) 9.88 (2.13) 8.11 (1.22) 8.85 (2.14)6 0.69 b (0.06) 0.42 a (0.15) 0.43 a (0.11) 9.72 (2.11) 9.16 (2.07) 9.71 (2.11)9 0.76 b (0.07) 0.35 a (0.13) 0.48 a (0.14) 9.79 (2.26) 9.99 (1.25) 9.86 (2.19)12 0.81 b (0.15) 0.34 a (0.07) 0.45 a (0.12) 10.78 (2.26) 9.06 (1.24) 9.02 (2.07)18 0.85 b (0.12) 0.33 a (0.16) 0.38 a (0.08) 11.73 (2.10) 9.05 (2.16) 9.00 (2.18)

* For each parameter, mean values (n = 5) followed by different letters (a, b) denote significant differences (p < 0.05). Standard deviations are included in brackets. Linearcorrelation values (r2) between frozen storage time and FR and BR are 0.83 and 0.90, respectively, for individuals corresponding to diet I.


Present results have shown an enhancement of lipid oxidationstability when employing a diet including natural antioxidants byreplacement of synthetic ones during the commercialisation of fro-zen coho salmon. After 18 months of frozen storage at �18 �C, allkinds of fish samples provided acceptable oxidised taste scores.However, some different lipid oxidation development could be as-sessed for the different kinds of fish samples, according to the dietpreviously provided. Thus, replacement of synthetic antioxidantsby a tocopherol isomers-rich mixture has shown a higher retentionof primary and secondary lipid oxidation compounds, this leadingto a lower formation of tertiary lipid oxidation compounds; suchresults were accompanied by a higher PI value and lower oxidisedtaste scores. Concerning lipid hydrolysis development, no effectcould be found by employing different diets.

According to the wide range of benefits attributed to naturalantioxidants, further studies focussing on this kind of diet replace-ment are to be continued. In addition to quality enhancement ofthe corresponding processed product, the fish development andgrowing improvement and the commercialisation of human foodsincluding functional components are likely to be encountered.

Acknowledgements

The authors thank EWOS Innovation Research (Colaco, PuertoMontt, Chile) for kindly providing the coho salmon fish and the‘‘Departamento de Investigación, Vicerrectoría de Investigación yDesarrollo de la Universidad de Chile”. The research was carriedout according to the Chilean–Spanish Cooperation Program ‘‘Uni-versidad de Chile-Consejo Superior de Investigaciones Científicas(CSIC)” (Project 2004 CL 0038). Mrs. Alicia Rodríguez, Mrs. GabrielaConcha and Mr. Marcos Trigo are gratefully acknowledged for theirprofitable participation.

Finally, a special acknowledgement is accorded to Prof. JuliaVinagre Leiro for her valuable advice, expertise and encouragementthat have made possible the actual collaborative study.

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95

4.2.2 CAPÍTULO 2. INHIBICIÓN DE LA RANCIDEZ DE SALMÓN COHO

CONGELADO CULTIVADOS CON DIETAS ADICIONADAS DE EXTRACTO

DE ROMERO Y ALFA-TOCOFEROL (ANEXO 2)


Este trabajo incluye un estudio de la formulación de una dieta comercial con

antioxidantes sintéticos (dieta I: BHT y etoxiquina) que fue proporcionada a salmón coho

(Oncorhynchus kisutch) en paralelo con dos dietas que incluyen antioxidantes naturales

(dieta II, mezcla rica en tocoferoles; dieta III, mezcla de tocoferoles-extracto de romero).

Se realizó el estudio comparativo del desarrollo de la alteración lipídica (hidrólisis y

oxidación) en los correspondientes productos congelados (-18 °C) a lo largo de un periodo

de conservación de 18 meses.


Evaluación de la hidrólisis de lípidos

Los resultados para el contenido de ácidos grasos libres (FFA) indicaron que el

contenido de estos aumentó (p <0,05) en todo tipo de tratamientos a lo largo del periodo

de almacenamiento congelado, lo que indica que la actividad enzimática hidrolítica

continuó bajo las condiciones de baja temperatura. Además, se observó una buena

correlación lineal del contenido de FFA con el tiempo de almacenamiento para todos los

individuos de las tres condiciones de alimentación. Este comportamiento difiere de otros

experimentos de conservación de pescado en congelación, donde se obtuvo un ajuste de

tipo logarítmico (Aubourg y col., 2005a; Aubourg y col., 1998; Rodríguez y col., 2007);

en dichos estudios se explica la rápida hidrólisis lipídica en las primeras fases de la

conservación (0-3 meses) como consecuencia de una acción efectiva de las lipasas

principalmente dada por una mayor proximidad al sustrato (Sikorski y Kolakowski,

2000).

Las comparaciones entre los individuos correspondientes a diferentes dietas

provocaron diferencias significativas (p< 0,05), aunque se pudieron observar algunos

valores medios más altos en la dieta II para el último período del experimento (12-18

meses). El efecto de la composición de antioxidantes de las dietas en el desarrollo de la

hidrolisis de lípidos desarrollado en el producto congelado no está claro. De acuerdo con

investigaciones previas (Rodríguez y col., 2007), el contenido de lípidos del músculo

96

blanco en el presente estudio fue en el rango de 33,5 - 47,5 g/kg. A pesar de la relación

inversa conocida entre los contenidos en lípidos totales y FFA (Pearson y col., 1977), se

pudo encontrar un contenido relativamente alto de FFA en el presente experimento en

comparación con los informes anteriores sobre la misma especie cultivada (Rodríguez y

col., 2007) y en otras especies de pescado graso (Aubourg y col., 1998, 2005a) en las

mismas condiciones de congelación.

Para explicar esta diferencia, hay que tener en cuenta que el desarrollo de la

hidrólisis de lípidos depende fuertemente del contenido de enzimas hidrolíticas, que

puede estar fuertemente influenciado por diferentes factores externos e internos (Aubourg

y col., 2005b; Sikorski y Kolakowski, 2000).

La interacción de la lipólisis y la oxidación de lípidos es un área de estudio

particularmente interesante; así, se ha demostrado que la hidrólisis de triglicéridos da

lugar a un aumento de la oxidación, mientras que la hidrólisis de fosfolípidos produce el

efecto contrario (Shewfelt, 1981; Sikorski y Kolakowski, 2000). La liberación de FFA a

partir de una matriz de triglicéridos puede acelerar su interacción con los catalizadores de

oxidación y por lo tanto acelerar la tasa de oxidación de lípidos y la generación de sabores

(Sista y col., 1997); este efecto pro-oxidante ha sido explicado como un efecto catalítico

del grupo carboxilo en la formación radicales libres por la descomposición de

hidroperóxidos (Aubourg, 2001). Por el contrario, la liberación de FFA de fosfolípidos

daría lugar a una interacción disminuida entre ácidos grasos oxidados y los oxidables

dentro de la matriz de la membrana, inhibiendo así las reacciones de radicales libres de

propagación (Shewfelt, 1981; Sista y col.,1997).

Evaluación bioquímica de la oxidación de lípidos

En el presente experimento, se emplearon índices bioquímicos de oxidación de

lípidos diferentes y complementarios para evaluar el desarrollo de rancidez. Se midió la

oxidación de lípidos primaria por medio de la formación de dienos conjugados (DC) y la

evolución del contenido de peróxidos mientras que la oxidación secundaria se evaluó por

el valor de anisidina (AV) y la formación de sustancias reactivas con el ácido

tiobarbitúrico (TBARS). A lo largo del almacenamiento congelado, el contenido de DC

mostró una valor menor (p <0,05) para los individuos previamente alimentados con la

dieta I que para sus homólogos correspondientes a las dietas II y III. Al ser producidos en

una fase muy temprana de la oxidación de lípidos, el contenido de DC puede ser

considerado el resultado de un equilibrio entre formación / descomposición (Aubourg y

97

col., 1998). En el presente estudio, se concluye que los DC se destruyen más fácilmente

en los individuos alimentados con la dieta I que en sus homólogos de las dietas naturales.

Al comparar el pescado de las dietas II y III, se observaron algunos valores inferiores

(meses 6 y 18) para los correspondientes a la dieta II. Para todo tipo de muestras, no hubo

diferencias (p> 0,05) en el período de 0-12 meses; posteriormente, se observó un aumento

(p <0,05) para las dietas II y III. En todos los casos, los valores de correlación que se

obtuvieron para el contenido en DC y el tiempo de almacenamiento fueron bajos.

La evaluación del PV mostró un marcado aumento (p <0,05) para todo tipo de

muestras en el mes 6, alcanzando el valor medio más alto a los 9 meses de conservación;

entonces, se pudo observar una tendencia decreciente en todo tipo de muestras. Como en

el caso de la formación de CD, los peróxidos pueden ser considerados como el resultado

de equilibrio entre una formación / descomposición (Aubourg y col., 2005a; Kim y

Labella, 1987). La tendencia de liberación de peróxidos resultó ser mayor (p <0,05) para

los individuos de la dieta I, que coincide con los resultados de CD anteriores;

adicionalmente, se obtuvieron algunos valores más bajos para los individuos

correspondientes a la dieta III en comparación con sus homólogos de la dieta II (meses 9

y 18).

La evaluación del AV mostró un importante incremento (p <0,05) durante todo el

almacenamiento congelado para todo tipo de muestras, de modo que se obtuvieron buenos

valores de correlación en todos los casos con el tiempo de congelación (r2 = 0,89 hasta

0,92, ajuste lineal). Este aumento fue marcadamente alto en el mes 9 para los individuos

alimentados con dietas II y III, y en el mes 12 para los de la dieta I. Por último, se produjo

un aumento importante en el mes 18 para los individuos correspondientes a la dieta II. La

comparación entre dietas llevó a un valor mayor (p <0,05) en los individuos

pertenecientes a la dieta II. La comparación entre las otras dos dietas reflejó valores

superiores en el pescado de la dieta I en una etapa temprana (0-3 meses), pero inferior en

un período más avanzado (9-12 meses).

La medida del TBA-i no llevó a diferencias (p> 0,05) con el almacenamiento

durante el período de 0-6 meses. Se observó una tendencia creciente (p <0,05) para todos

los tipos de muestras hasta el final del experimento, pudiéndose obtener un buen ajuste

de correlación con el tiempo (r2 = 0,74 a 0,90, ajuste lineal). La formación de TBARS

durante el período 9 - 18 meses fue mayor (p <0,05) para los individuos alimentados con

la dieta II que para sus contrapartes de las dietas I y III. Los valores obtenidos pueden

98

considerarse similares a los descritos para esta especie de cultivo (Rodríguez y col.,

2007), pero inferiores a los de pescados grasos de especies silvestres almacenados en

condiciones similares (Aubourg y col., 1998, 2005c).

Estudio de la formación de compuestos de interacción

La formación de compuestos como resultado de la interacción entre lípidos

oxidados (oxidaciones primaria y secundaria) y moléculas nucleófilas (fundamentalmente

de tipo proteico) fue evaluada por detección del desarrollo de fluorescencia (FR) y

pardeamiento (BR). La FR no mostró diferencias en todo el tiempo de almacenamiento

congelado para los individuos de las dietas II y III, de modo que se obtuvieron valores

pobres de correlación entre dicho índice y el tiempo de almacenamiento. Sin embargo, se

pudo observar una tendencia creciente con el tiempo de almacenamiento congelado (r =

0,83, correlación lineal) para los individuos alimentados con dieta I, de acuerdo a una

formación progresiva de compuestos de interacción. La comparación entre las dietas llevó

a una formación superior (p <0,05) en el período de 6 a 18 meses para los individuos

alimentados previamente con la dieta I. Se observó una formación más baja de

compuestos de interacción durante la conservación en congelación en el caso de salmón

previamente alimentado con naturales antioxidantes.

Al igual que para la detección de fluorescencia, la BR mostró una tendencia

creciente (p <0,05) para los individuos alimentados con la dieta I (r2 = 0,90, ajuste lineal),

mientras que no se pudo obtener una tendencia clara para sus contrapartes de las dietas II

y III. Para los valores de BR, no se pudieron detectar diferencias significativas como

resultado del perfil antioxidante suministrado en la dieta. Sin embargo, y de acuerdo con

los valores FR, se obtuvieron valores superiores en los individuos correspondientes a la

dieta I.

Análisis del índice de polienos

La pérdida de AGPI se midió siguiendo el PI de los lípidos en el músculo blanco.

Este parámetro no mostró diferencias significativas (p> 0,05) como resultado del tiempo

de almacenamiento congelado para el pescado de las dietas II y III, mientras que se pudo

observar una ligera tendencia decreciente (r2 = 0,84, ajuste logarítmico) para los

individuos de la dieta I. Los individuos a la dieta II mostraron (p <0,05) valores de PI

superiores a sus homólogos de la dieta I; sin embargo, no hubo diferencias significativas

(p> 0,05) entre piezas previamente alimentadas con ambas dietas naturales.

99

4.2.2.3 Evaluación sensorial del sabor rancio

El sabor rancio se evaluó en el pescado descongelado y cocido. Se observó un

aumento progresivo en la puntuación con el tiempo de almacenamiento congelado en

muestras de todas las condiciones de alimentación, de manera que se obtuvo una buena

correlación (r2 = 0,93, 0,87 y 0,92 para las dietas I, II y III, respectivamente; ajustes

cuadráticos) en todos los casos.

La mayoría de las muestras recibieron puntuaciones muy bajas (por debajo de 0,5)

a lo largo del período de 0 - 9 meses; posteriormente a este tiempo, se observó una

tendencia creciente para las dietas I y III. Sin embargo, en todos los casos, las

valoraciones del sabor fueron incluidas en el dominio aceptable, incluso al final del

experimento (18 meses). La comparación entre las dietas llevó a la conclusión de que los

individuos de la dieta I mostraron una rancidez mayor en el sabor en el período de 12 a

18 meses que sus contrapartes de las dietas II y III; además, se detectó un desarrollo

inferior (p <0,05) al mes 18 en los individuos de la dieta II que en sus homólogos de la

dieta III.

Entre los diferentes parámetros bioquímicos estudiados, los compuestos de

oxidación secundaria de lípidos son conocidos por ser los más estrechamente

relacionados con el formación de sabor rancio (White, 1994). Sin embargo, los valores

de correlación del sabor rancio con el AV (r2 = 0,67 hasta 0,89) y TBA-i (r2 = 0,69 a 0,79)

no fueron especialmente buenos. Sin embargo, se obtuvieron valores de correlación

mejores en el caso de estudiar la correlación entre el sabor rancio y la formación de FFA

(r2 = 0,83, 0,86 y 0,81 para las dietas I, II y III, respectivamente), lo que concuerda con

investigaciones anteriores sobre el salmón Atlántico congelado (Refsgaard y col., 1998).

100

4.2.2.4 Conclusiones

De acuerdo con la bibliografía estudiada, se llevó a cabo por primera vez un

estudio comparativo de la calidad de pescado congelado, teniendo en cuenta el efecto de

diversas dietas incluyendo un perfil diferenciado de antioxidantes (sintéticos y naturales).

Los resultados reflejaron una mejora de la estabilidad a la rancidez al emplear

antioxidantes naturales en sustitución de sintéticos durante la comercialización de salmón

en congelación. Después de 18 meses a -18 °C, todo tipo de pescado proporcionó valores

de sabor rancio aceptables. Sin embargo, se detectó un desarrollo diferente de oxidación

lipídica para las distintas muestras, en función del perfil de antioxidantes suministrado

previamente. Así, la sustitución de antioxidantes sintéticos por una mezcla rica en

tocoferoles llevó a una retención mayor de compuestos de oxidación lipídica primaria y

secundaria, lo que condujo a una formación menor de compuestos terciarios de oxidación;

tales resultados fueron acompañados por un valor superior en PI, así como por valores

inferiores de desarrollo de sabor rancio. En relación con el desarrollo de la hidrólisis

lipídica, no se detectó efecto alguno del perfil de antioxidantes incluido en la dieta.

101


Título: Effect of the antioxidant profile in the diet of farmed coho salmon

(Oncorhynchus kisutch) on the nutritional value retention during frozen storage.

Autores: J. Ortiz, M.A. Larraín, N. Pacheco, JP Vivanco, and S. P. Aubourg.

Revista: Grasas y Aceites.

Año: 2013, Volumen; 64, pág. 311 – 319

Índice de impacto; 0.882, Cuartil Tercero

Editorial: CSIC, edición electrónica

DOI; 10.3989/gya.107612

311

Effect of the antioxidant profile in the diet of farmed coho salmon (Oncorhynchus kisutch) on the nutritional value retention during frozen storage

By J. Ortiz1, M.A. Larraín1, N. Pacheco1, J.P. Vivanco1 and S.P. Aubourg2, *

1 Department of Food Science and Chemical Technology. Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas. Universidad de Chile. Santiago (Chile)

2 Department of Food Technology. Instituto de Investigaciones Marinas (CSIC). Vigo (Spain)* Corresponding author: [email protected]

RESUMEN

Efecto de la composición en antioxidants incluidos en la dieta sobre la retención del valor nutricional de salmón coho (Oncorhynchus kisutch) de cultivo durante su conservación en congelación

Salmones coho (Oncorhynchus kisutch) fueron alimenta-dos con una dieta enriquecida en antioxidantes sintéticos (butil-hidroxi-tolueno y etoxiquina, dieta I) y su efecto compa-rado con dos dietas enriquecidas en antioxidantes naturales (una mezcla rica en isómeros de tocoferol, dieta II; una mez-cla de isómeros de tocoferol y extracto de romero, dieta III). Una vez sacrificado, el pescado fue conservado a –18°C du-rante 18 meses. El empleo de la dieta II llevó a muestras congeladas con contenido superior en proteínas sarcoplás-micas y en γ- y δ-tocoferol al ser comparados con pescado previamente alimentado con la dieta I. Sin embargo, no se observaron diferencias a nivel de composición proximal, con-tenido en α-tocoferol y astaxantina y parámetros de color (L*, a*, b*). A nivel de composición en ácidos grasos, los indivi-duos correspondientes a la dieta II reflejaron mayores conte-nidos en C22:6ω3 y monoinsaturados, pero menores en C20:5ω3 y saturados al ser comparados con sus homólogos de la dieta I.

PALABRAS CLAVE: Ácidos grasos – Antioxidantes – Composición elemental – Conservación en congelación – Dieta – Oncorhynchus kisutch.

SUMMARY

Effect of the antioxidant profile in the diet of farmed coho salmon (Oncorhynchus kisutch) on the nutritional value retention during frozen storage

A commercial diet enriched with synthetic antioxidants (butylated-hydroxytoluene and ethoxyquin (diet I) was fed to coho salmon (Oncorhynchus kisutch) and its effects were compared to two diets enriched with natural antioxidants, tocopherol-rich mixture (diet II), tocopherol-rosemary extract mixture (diet III). Once sacrificed, individual fishes were kept frozen at –18°C for up to 18 months and then analyses were carried out on the frozen salmon muscle. The feeding of diet II led to frozen samples showing higher contents of sarcoplasmic proteins and γ- and δ-tocopherols when compared to their counterparts previously fed with diet I. No effect of dietary antioxidant profile could be detected on proximate composition, α-tocopherol and astaxanthin contents or color (L*, a*, b*) parameters. Concerning the fatty acid composition, the fish samples corresponding to diet II

showed higher C22:6ω3 and monounsaturated contents, but lower C20:5ω3 and saturated contents when compared to their counterparts from diet I.

KEY-WORDS: Antioxidants – Diet – Fatty acids – Frozen storage – Oncorhynchus kisutch – Proximate composition.

1. INTRODUCTION

Marine foods have recently attracted a greatinterest from consumers as sources of nutritional components that have positive benefits for human health (Simopoulos, 1997). The lipid fraction is now the subject of a great deal of attention because of its high content of ω3 polyunsaturated fatty acids; among them, eicosapentaenoic acid (EPA, C20:5ω3) has been related to cardiovascular health protection, while docosahexaenoic acid (DHA, C22:6ω3) has been associated with the prevention of neurological disorders (Knoch et al., 2009, Valenzuela, 2009).

The unusual rapid rate of deterioration of seafood quality has been recognized for many years. Thus, freezing and frozen storage have largely been employed to retain sensory quality and nutrients. However, frozen marine species with both highly unsaturated lipid composition and pro-oxidant compounds have shown to suffer from enzymatic and non-enzymatic rancidity development (Erickson, 1997, Aubourg et al., 1999), leading to protein denaturation (Mackie, 1993) and loss in nutrients (Castrillón et al., 1996).

To extend the shelf life of frozen fatty fish species, many efforts have been directed to the employment of antioxidants. Since synthetic antioxidants have been reported to behave as carcinogen and mutating agents, more attention has been addressed to natural antioxidant addition. Accordingly, recent research has been focused on the employment of endogenous-type antioxidants (namely, tocopherols and organic acids) (Aubourg et al., 2004, Medina et al., 2009, Taheri et al., 2012) or natural antioxidants present in plant extracts (namely, polyphenol compounds) (Stodolnik et al., 2005, Lugasi et al., 2007, Tironi et al., 2010).

DOI: 10.3989/gya.107612ISSN: 0017-3495

ABRIL-JUNIO, 311-319, 2013,GRASAS Y ACEITES, 64 (3),

312312 GRASAS Y ACEITES, 64 (3), ABRIL-JUNIO, 311-319, 2013, ISSN: 0017-3495, DOI: 10.3989/gya.107612

at –18°C in a freezing room. The frozen fish were taken for analysis on months 0, 3, 6, 9, 12 and 18 of storage at –18°C. From each tank under study, five different individual fish were independently analyzed at each sampling time to achieve the statistical analysis (n = 5). Analyses were carried out on the white muscle included in the region from the end of the dorsal fin backwards towards the anus.

2.3. Proximate composition assessment

Moisture content was determined from the difference between the weight of fresh homogenized muscle (1-2 g) and the weight recorded after 16-18 hr at 100-102°C, according to the AOAC (1990) method. Results were calculated as g 100 g–1 muscle.

Protein content was measured by the Kjeldahl method (AOAC, 1990), employing the 6.25 conversion factor. Results were calculated as g 100 g–1 muscle.

The lipid fraction was extracted by the Bligh and Dyer (1959) method, by employing a single-phase solubilization of the lipids using a chloroform-methanol (1:1) mixture. Quantification results were expressed as g lipid 100 g–1 muscle.

Ash content was measured according to the AOAC (1990) method by heating at 550°C. Results were calculated as g 100g–1 muscle.

Total carbohydrates were estimated by rounding up, with the results expressed as g 100 g–1 muscle.

Sarcoplasmic protein extracts were prepared in a low-ionic strength extraction buffer and quantified according to Piñeiro et al. (1999). Results were expressed as g 100 g–1 muscle.

2.4. Antioxidant content assessment

EQ was determined according to the He and Ackman (2000) method with direct extraction from salmon muscle with acetonitrile followed by HPLC separation using a reversed-phase C18 column. Quantification by fluorescence detection was achieved by means of an external standard curve. Results were calculated as mg EQ Kg–1 muscle.

BHT was determined according to the method described by Lundebye et al. (2010). Extraction from the muscle was carried out using acetonitrile followed by HPLC separation with fluorescence detection. Quantification was achieved by means of an external standard curve. Results were calculated as mg BHT kg–1 muscle.

Tocopherols were determined in the lipid extracts of the salmon muscle by HPLC analysis with fluorescence detection, following the standard method Ce 8-89 (AOCS, 1993). Tocopherols were identified and quantified using the external standards of the different molecules tested (α-, β-, γ-, and δ-tocopherol) (Merck, Darmstadt, Germany). Results were calculated as mg tocopherols kg–1

muscle.Astaxanthin (AX) content was measured according

to the Sheehan et al. (1998) method. Fish muscle was extracted from the salmon with acetone,

Where aquaculture development is concerned, great attention has also been paid to the antioxidants present in cultivated fish feeds. Consequently, fish farmers have included a wide range of permitted synthetic (He and Ackman, 2000; Lundebye et al., 2010) and natural (Stéphan et al., 1995, Waagbø et al., 1993, Hamre et al., 1998) antioxidants in order to enhance the lipid stability of the corresponding processed food.

The present work focuses on the nutritional value of frozen farmed coho salmon (Oncorhynchus kisutch). A commercial diet enriched with butylated-hydroxytoluene (BHT) and ethoxyquin (EQ) (diet I) was fed to salmon fish and compared to two other diets, one of them including a tocopherol-rich mixture (diet II) and the other, a tocopherol-rosemary extract mixture (diet III). The basic aim of the study was to investigate the potential benefits of the natural antioxidants present in the diet for the nutritional value of the frozen product.

2. MATERIALS AND METHODS

2.1. Salmon diets provided

The coho salmon individuals used in this study were cultivated in three different tanks by EWOS Innovation Research (Colaco, Puerto Montt, Chile) under the same experimental conditions reported by Ortiz et al. (2009). Thus, a diet with the following proximate composition was employed in all tanks: protein (43.0%), fat (29.0%), moisture (7.0%), ash (6.5%), crude fiber (1.3%) and carbohydrates (13.2%); the distribution of the fat composition in the diet into saturated (SFA), monounsaturated (MUFA) and polyunsaturated (PUFA) fatty acid groups was in all cases 32.5%, 27.0% and 40.2%, respectively.

In accordance with the objectives of this work, each of the three tanks was fed with a different antioxidant composition. Thus, the first tank was fed with an antioxidant mixture including 19.3, 3.0 and 22.4 mg of EQ, BHT and total tocopherols, respectively, per kg of feed (diet I); the antioxidant mixture provided to the second tank included 2.9, 0.0 and 101 mg of EQ, BHT and total tocopherols, respectively, per kg of feed (diet II); and the third tank was fed with an antioxidant mixture including 2.3, 0.0, 45, 18 and 13 mg of EQ, BHT, total tocopherols, carnosic acid and carnosol, respectively, per kg of feed (diet III).

2.2. Raw material, processing and sampling

Once the individual coho salmons had reached ca. 2500 g weight, 30 fish per tank were withdrawn, sacrificed by a sharp blow to the head, the gills cut and bled in a water-ice mixture, beheaded, gutted and kept in ice for 24 h until they arrived at our laboratory. The fish were then frozen at –40°C in individual low-density polyethylene bags, with hermetic sealing. After 3 days, the fish were stored

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in two different ways: diet effect and effect of frozen storage time. Comparison of means was performed using a least-squares difference (LSD) method. Statistica software (Statsoft Inc., Tulsa, OK, USA; version 6.0, 2001) was employed.

3. RESULTS AND DISCUSSION

3.1. Proximate composition

Proximate composition profile obtained agreemeent with the previous research carried out on farmed coho salmon individuals (Perea et al., 2008; Vinagre et al., 2011). The present results were, however, different from those obtained for the same species under wild condition; thus, wild individuals showed higher moisture contents and lower lipid values, while protein and ash contents remained quite constant (Vinagre et al., 2011).

The analysis of the sarcoplasmic protein fraction showed some differences related to the previous feeding (Table 2). Thus, individuals corresponding to diet II provided higher mean values than their counterparts from diet I; such differences were significant at months 6, 12 and 18. An increase in the protective action on sarcoplasmic protein fraction can be concluded as a consequence of employing the tocopherol-rich diet under the present conditions. Additionally, a marked sarcoplasmic protein content decrease was obtained for all kinds of samples as a result of the storage time.

Protein damage during the frozen storage of fish has partly been attributed to interaction with the oxidized lipids produced throughout frozen storage (Mackie, 1993; Castrillón et al., 1996). In a parallel study to the present one (Ortiz et al., 2009), individuals corresponding to diet II showed a higher

and the extract was dried under nitrogen flux and dissolved in the mobile phase (20% ethyl acetate and 80% methanol/water, 9/1). The absence of 9Z– and 13Z–isomers was confirmed. Results were calculated as mg all-E-AX kg–1 muscle.

2.5. Fatty acid composition analysis

Lipid extracts were converted into fatty acid methyl esters (FAME) using acetyl chloride and analyzed by gas liquid chromatography (Perkin-Elmer 8700 chromatograph), employing a fused silica capillary column SP-2330 (0.25 mm i.d. × 30 m, Supelco Inc., Bellefonte, PA, USA) (Aubourg et al., 1995). The temperature program was as follows: increased from 145 to 190°C at 1.0°C min–1 and from 190°C to 210°C at 5.0°C min–1; held for 13.5 min at 210°C. The carrier gas was nitrogen at 10 psi and detection was performed with a flame ionization detector (FID) at 250°C. A programmed temperature vaporizer injector was employed in the split mode (150:1) and was heated from 45 to 275°C at 15°C min–1. Peaks corresponding to FAME were identified by comparing their retention times with those of standard mixtures (Qualmix Fish, Larodan, Malmo, Sweden; FAME Mix, Supelco, Inc.). Peaks were automatically integrated; C19:0 fatty acid was used as internal standard for quantitative purposes. The content of each fatty acid was expressed as g 100 g–1 total fatty acids.

2.6. Instrumental color analysis

A color analysis (CIE 1976 L*, a*, b*) was performed by employing a tristimulus colorimeter (Hunter Labscan 2.0/45) (Ortiz et al., 2008). Measurements were made directly on the salmon muscle by employing a quartz cuvette. For each sample analysis, color scores were obtained as mean values of four measurements obtained by rotating the measuring head 90° between duplicate measurements per position.

2.7. Statistical analysis

The data obtained were subjected to the ANOVA method (p < 0.05) to explore differences

Table 1Proximate composition (g 100 g–1 muscle)* of frozen coho salmon previously fed

with different diets**

Constituent Diet I Diet II Diet III

Moisture 59.2-69.4 58.0-65.8 58.1-67.3

Proteins 19.0-24.8 19.1-24.2 18.8-22.4

Lipids 9.1-14.4 11.6-16.0 10.7-17.3

Ash 1.2-1.3 1.3 1.3

Carbohydrates 0.6-1.3 1.0-1.6 1.1-1.8

* Value ranges obtained throughout the frozen storage. Values were obtained from five (n = 5) replicates at each sampling time in fish corresponding to each diet.** Diet composition as expressed in the Materials and Methods section.

Table 1 indicates the results obtained for the proximate composition of frozen salmon muscle. The data are shown as value ranges since none of the chemical constituents provided a definite tendency (increasing or decreasing scores) throughout the frozen storage period. Additionally, no differences (p > 0.05) could be assessed among fish individuals corresponding to the three different diets previously provided.


accounted for a 0-12.3 ppm range (Hwang et al., 1995). A negligible amount was also obtained in farmed cod fed with a diet including such synthetic antioxidant (Lundebye et al., 2010); however in the same experiment, BHT was detected in Atlantic salmon (Salmo salar), rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and halibut (Hippoglossus hippoglossus) in the range of 1.7-3.9 mg kg–1 muscle.

Concerning EQ, a trace presence was obtained in most samples in this study, with all values ranging below 0.03 mg kg–1 muscle. A higher content in individuals corresponding to diet I was not attained, while no differences could be depicted with frozen storage time (p > 0.05). Previous research has investigated the biological fate of EQ in salmonid species (He and Ackman, 2000; Lundebye et al., 2010). Both studies revealed that EQ could be converted into de-ethylated EQ (hydroxy-trimethyl-dihydroquinoline) and oxidized metabolites (dihydro-trimethyl-quinolone and dihydro-ethoxy-trimethylquinoline), so that low values of EQ were obtained in the final product.

rancidity stability and lower oxidized taste scores than their counterparts previously fed with the diet including a rich mixture of synthetic antioxidants. The present results concerning a higher retention of sarcoplasmic protein content in individuals corresponding to diet II could be explained on the basis of this lower oxidation development.

3.2. Presence of synthetic antioxidants

Synthetic antioxidants (BHT and EQ) content was analyzed in salmon muscle throughout the frozen storage. In the case of BHT, this compound could not be quantified satisfactorily since values ranged below 0.01 mg kg–1 muscle in all cases. Previous research has shown that BHT provided in the diet would be highly retained in the fish liver (Hollas et al., 2008). A study concerning the synthetic antioxidant contents in cultured fish in Taiwan showed that a negligible content was present in the fish muscle, while fish liver

Table 2Sarcoplasmic protein (g 100 g–1 muscle)* and tocopherol (mg kg–1 muscle)* contents in frozen coho

salmon previously fed with different diets**

Parameter DietFrozen storage time (months)

0 3 6 9 12 18

Sarcoplasmic proteins

I c 4.7(0.4)

c 4.1(0.4)

ab 2.8 z(0.3)

a 2.5 z(0.3)

b 3.2(0.2)

a 2.3 z(0.5)

II c 5.2(0.5)

bc 4.5(0.2)

ab 3.8 y(0.5)

ab 3.9 y(0.6)

a 3.3(0.3)

a 3.4 y(0.4)

III b 5.0(0.2)

b 4.8(0.3)

a 3.2 zy(0.3)

a 3.4 zy(0.9)

a 3.3(0.4)

a 3.0 zy(0.5)

α-tocopherol I b 209.3(55.9)

b 264.5(75.3)

ab 197.4(79.0)

ab 167.4(57.8)

ab 133.9(20.6)

a 98.0(20.7)

II bc 212.5(37.6)

c 266.4(38.0)

ab 128.3(74.4)

ab 159.6(44.0)

ab 155.3(37.5)

a 136.1(32.1)

III cd 246.8(57.0)

d 336.7(36.0)

bc 173.3(39.8)

ab 133.7(52.4)

ab 129.8(33.3)

a 106.5(18.6)

γ-tocopherol I bc 7.3 z(2.0)

c 10.1 z(6.2)

c 13.1(7.4)

c 14.0(5.2)

ab 4.6 z(1.4)

a 2.6 z(1.2)

II ab 23.9 y(7.2)

b 30.8 y(3.6)

ab 20.7(5.7)

ab 21.8(11.3)

ab 20.3 y(6.0)

a 14.7 y(3.8)

III 19.6 y(9.8)

25.5 y(8.7)

14.3(3.8)

14.3(10.6)

13.4 y(7.2)

10.8 y(2.4)

δ-tocopherol I 1.9 z(0.4)

1.1 z(1.1)

1.9(1.1)

1.8 z(1.4)

1.4 z(1.1)

1.1 z(0.6)

II ab 3.1 y(0.7)

abc 4.0 y(1.7)

a 2.1(0.9)

c 5.3 y(1.3)

c 5.6 y(1.7)

bc 4.5 y(1.0)

III a 1.1 z(0.6)

b 3.7 zy(1.5)

ab 1.9(1.7)

a 0.9 z(0.7)

a 0.5 z(0.4)

a 0.5 z(0.3)

* Mean values of five (n = 5) replicates; standard deviations are indicated in brackets. For each parameter and for each frozen time, values followed by different letters (z, y) express significant (p < 0.05) differences as a result of the diet employed. For each parameter and for each diet, values preceded by different letters (a, b, c) express significant (p < 0.05) differences as a result of the frozen time. No letters are indicated in the case of no significant differences (p > 0.05).** Diet compositions as expressed in the Materials and Methods section.


et al., 1998). Higher values of γ- and δ-tocopherol found in individuals corresponding to diet II can be explained as being influenced by the antioxidant composition of the diet provided; these higher values would be in agreement with the lower oxidation development found in such individuals in the above-mentioned parallel experiment (Ortiz et al., 2009).

3.4. Astaxanthin content and color changes

Color plays an important role in the appearance, presentation and acceptability of seafoods, especially in those related to salmonid species (Benzce Rørå et al., 2005; Choubert and Baccaunaud, 2006). AX is well known as the main pigment responsible for the pink color of salmonid fish species, so its retention during processing should be very important to guarantee consumer acceptance and retain the commercial value of the product.

AX content values were included in the 6-12 mg kg–1 muscle range (Table 3). Differences among individuals corresponding to the various diets could hardly be found, so that a definite effect of the diet on the AX content could not be inferred. In a previous study (Jensen et al., 1998), the addition of α-tocopherol in the diet did not affect the AX retention in rainbow trout (O. mykiss) muscle either. In addition, a definite tendency with frozen storage time could not be concluded in the actual research for the AX content in the different kinds of samples. Under the present experimental conditions, it can be concluded that diets enriched with synthetic antioxidants as well as those enriched with natural ones have led to an AX content retention in the frozen salmon muscle. This AX content retention agrees with previous investigation concerning the same species under similar frozen conditions, previously fed with a diet enriched with synthetic antioxidants (Vinagre et al., 2011). However, and contrary to the present results, an AX content decrease during frozen storage has been described for Atlantic salmon (S. salar) (Christophersen et al., 1992) and rainbow trout (O. mykiss) (Jensen et al., 1998).

Color changes in salmon muscle were investigated by means of physical (CIE L*, a* and b*) analysis. According to Table 3, no significant differences could be observed among samples, so that no effect of dietary antioxidants provided to salmon could be concluded on any of the color parameters under study. This result agrees with the fact that AX content did not show practically any differences as a result of the antioxidants provided in the diet.

In the case of the L* value, an increasing tendency with frozen time could be concluded for all kinds of samples. A marked increase in this parameter has already been mentioned as a result of different technological treatments on salmonid species such as frozen storage (Christophersen et al., 1992), vacuum-packaging refrigerated (4°C) storage (Choubert and Baccaunaud, 2006) and hydrostatic high-pressure (Amanatidou et al., 2000).

3.3. Tocopherol presence

The Tocopherol analysis is included in Table 2. The presence of β-tocopherol was found to be negligible in most cases, according to its previously reported low deposition ability (Sigurgisladóttir et al., 1994).

The analysis of α-tocopherol content indicated that no significant differences could be attributed to the diet applied when comparing the different kinds of frozen samples. However, a general α-tocopherol loss tendency was observed as a result of the frozen storage time; this decrease was found significant at the end of the experiment in all cases. Previous research also accounts for α-tocopherol content losses in frozen fish muscle such as Atlantic salmon (S. salar) (Hamre et al., 1998), rainbow trout (O. mykiss), horse mackerel (Trachurus trachurus) (Medina et al., 2009) and channel catfish (Ictalurus punctatus) (Brannan and Erickson, 1996); these losses were attributed to α-tocopherol consumption in order to retard lipid oxidation in fish muscle throughout the frozen storage.

Concerning the γ-tocopherol presence, lower mean values were observed in individuals corresponding to diet I when compared to their counterparts from diets enriched with natural antioxidants; differences were found significant at months 0, 3, 12 and 18. A higher retention of this tocopherol molecule is concluded to be produced in individuals belonging to both diets including relatively high levels of natural antioxidants. Additionally, higher mean values were also obtained for samples corresponding to diet II when compared to their counterparts from diet III; however, differences were not found to be significant. Concerning the effect of the frozen storage time, a mean value analysis leads to a general γ-tocopherol content decrease; this decrease was found significant in individuals corresponding to diet I at the end of the experiment. Such results agree with a previous investigation on frozen channel catfish (I. punctatus) (Brannan and Erickson, 1996) fillets. On the contrary, no loss in γ-tocopherol content during the frozen storage of Atlantic salmon (S. salar) was observed (Hamre et al., 1998).

The content of δ-tocopherol showed higher mean values throughout the whole experiment in individuals corresponding to diet II; differences were found significant at months 0, 9, 12 and 18. Consequently, a marked effect of dietary antioxidants on the content of this tocopherol compound is inferred. Large fish-to-fish differences were found in most cases, so that a definite tendency of δ-tocopherol content throughout the frozen storage time was not attained for any kind of sample under study. In agreement with the present results, previous research did not lead to content losses for this tocopherol molecule during the frozen storage of Atlantic salmon (S. salar) (Hamre et al., 1998).

Tocopherols are known as endogenous antioxidants that can act as scavengers of free radicals, so that protection against the very early stages of lipid oxidation would be favored (Jensen


of polymerized Schiff bases and fluorescent compounds has been proven (Undeland et al., 2003). As in the present research, previous studies did not find changes in b* value in salmonid species for the frozen storage (Tironi et al., 2010).

3.5. Fatty acid analysis

In all cases, C18:1ω9 and C16:0 fatty acids were found to be the most abundant, followed by C22:6ω3, C16:1ω7 and C20:5ω3. A similar profile was obtained by Perea et al., (2008) and reviewed by Vinagre et al., (2011) for the same farmed salmon species. Concerning EPA content (Table 4), a higher mean value was obtained in samples corresponding to diet I, being significantly higher at time 0 when compared to fish individuals corresponding to both diets enriched with natural antioxidants. The opposite result was obtained for DHA presence (Table 4); its mean value was in all cases lower in individuals corresponding to diet I,

However, L* values remained under 70 in all cases of the present study throughout the storage period, which has been depicted as the permitted border line value for salmonid species (Amanatidou et al., 2000).

Concerning a* and b* parameters, some differences with frozen storage time could be concluded for the three kinds of salmon samples. However, a definite tendency could not be inferred in any case. In all kinds of samples, a* value remained above 13, which has been recognized as the permitted border line value for salmonid species (Amanatidou et al., 2000).

Previous investigations on fish species have proven a general a* value decrease as a result of different technological treatments such as hydrostatic high-pressure (Ashie et al., 1996), frozen storage (Tironi et al., 2010) and vacuum-packaging (Gobantes et al., 1998). Concerning b* value, this parameter has been directly related to lipid oxidation development; thus, an important relationship between b* value and the formation

Table 3Astaxanthin content (mg kg–1 muscle) and color (L*, a* and b* values) assessment§ in frozen coho salmon

previously fed with different diets§§

Parameter DietFrozen storage time (months)

0 3 6 9 12 18

Astaxanthin I ab 8.4(1.8)

a 6.2 z(1.1)

b 10.3(1.3)

ab 8.7(1.3)

b 10.7(1.8)

b 10.6(0.6)

II ab 8.0(1.5)

a 7.8 zy(1.1)

ab 10.0(0.8)

a 7.9(1.6)

b 12.0(1.3)

ab 9.8(0.9)

III ab 8.5(1.2)

a 8.9 y(1.3)

ab 9.1(1.1)

a 7.4(0.9)

b 10.1(1.4)

b 11.0(1.15)

L* value I a 46.9(2.0)

b 50.6(0.8)

b 51.1(1.1)

b 51.4(1.9)

b 51.3(0.9)

b 51.4(0.9)

II a 48.3(1.7)

ab 50.5(2.0)

b 53.5(0.9)

b 51.9(1.2)

b 51.9(1.0)

b 50.9(0.3)

III a 48.7(1.9)

ab 50.6(0.8)

ab 50.5(2.0)

a 47.1(1.9)

bc 51.8(1.1)

c 53.3(0.9)

a* value I ab 34.7(1.2)

c 36.9(0.8)

c 36.9(0.6)

c 37.2(1.0)

abc 34.6(1.7)

a 33.9(1.7)

II ab 35.8(2.3)

ab 36.5(1.5)

a 35.6(0.9)

b 37.3(0.4)

a 35.7(1.1)

a 35.6(0.7)

III ab 36.2(1.0)

ab 36.9 (0.8)

ab 36.5(1.5)

b 38.1(0.8)

ab 36.9(0.6)

a 35.4(0.9)

b* value I b 36.1(0.5)

ab 35.1(1.3)

ab 34.7(0.7)

ab 36.1(1.4)

a 33.9(1.2)

ab 33.9(1.7)

II bc 35.6(1.5)

c 36.3(1.2)

a 33.0(0.6)

abc 34.9(1.9)

bc 35.3(1.1)

ab 33.7(0.7)

III ab 35.6(1.6)

b 36.3 (1.4)

a 33.0(1.2)

ab 34.9(1.0)

b 35.4(0.7)

ab 34.7(0.9)

* Mean values of five (n = 5) replicates; standard deviations are indicated in brackets. For each parameter and for each frozen time,values followed by different letters (z, y) express significant (p < 0.05) differences as a result of the diet employed. For each parameter and for each diet, values preceded by different letters (a, b, c) express significant (p<0.05) differences as a result of the frozen time. No letters are indicated in the case of no significant differences (p > 0.05).** Diet compositions as expressed in the Materials and Methods section.


When the fatty acid groups are considered, the following general decreasing content sequence was obtained: PUFA > MUFA > SFA (Table 4). This similarity of fatty acid group composition among kinds of samples can be explained on the basis that the same fatty acid composition was present

with scores significantly lower in the 0-6-month period when compared to individuals from diet II. In all cases, both fatty acids (EPA and DHA) hardly provided differences as a result of the frozen storage time in any of the different kinds of samples under study.

Table 4Fatty acid analysis (g 100g–1 total fatty acids)* in frozen coho salmon previously fed with different diets**

Parameter** DietFrozen storage time (months)

0 3 6 9 12 18

EPA I 10.5 y(1.8)

10.3(2.1)

10.2(1.8)

10.4 y(1.8)

8.8(1.4)

9.0 y(1.8)

II 6.4 z(1.6)

6.7(1.4)

6.7(2.1)

6.4 z(1.7)

6.1(1.4)

5.7 zy(1.7)

III 6.6 z(1.5)

6.5(1.8)

6.8(2.3)

7.0 zy(2.1)

5.9(1.7)

5.8 z(1.1)

DHA I 22.2 z(1.8)

22.1 z(1.3)

21.7 z(1.1)

21.9(2.1)

23.2(1.1)

22.2(1.2)

II 26.2 y(1.2)

25.6 y(1.9)

25.6 y(1.1)

24.8(1.2)

25.3(1.9)

24.9(1.9)

III ab 23.8 z(1.0)

ab 22.8 zy(1.3)

a 21.9 z(1.3)

ab 23.2(1.5)

ab 24.4(1.8)

b 25.0(1.3)

TotalSFA

I 24.5(1.3)

25.3(1.1)

25.0(1.2)

24.4(1.2)

26.4 y(1.3)

26.6 y(1.1)

II 22.2(1.7)

22.7(1.6)

21.7(1.1)

23.3(1.2)

22.8 z(1.4)

22.4 z(2.2)

III 21.6(1.2)

23.5(1.4)

23.0(1.5)

23.0(1.9)

22.2 z(1.4)

22.7 z(1.6)

Total MUFA I 27.5 z(1.4)

27.7 z(2.1)

27.3 z(2.5)

27.5 z(2.3)

24.5 z(2.6)

23.3 z(2.3)

II 32.7 y(1.2)

31.3 zy(1.8)

31.2 zy(1.6)

31.4 zy(1.9)

30.1 y(1.6)

30.0 y(2.7)

III ab 34.1 y(2.3)

b 34.2 y(1.7)

ab 34.0 y(2.1)

ab 31.9 y(1.7)

a 30.4 y(1.5)

ab 30.5 y(2.0)

TotalPUFA

I 48.0(2.1)

47.0 y(2.3)

48.7 y(1.6)

48.1(1.9)

49.1(1.6)

50.1(2.3)

II 45.1(2.8)

46.0 zy(2.6)

47.1 zy(2.3)

45.3(1.7)

47.1(1.5)

47.6(1.7)

III abc 44.3(1.7)

a 42.3 z(1.8)

ab 43.0 z(2.0)

abc 45.1(1.6)

c 47.4(1.9)

c 46.8(1.7)

ω3/ω6 ratio I 5.2(0.8)

5.2(0.9)

5.2(1.2)

5.4(1.4)

6.4(1.3)

5.3(0.6)

II 5.4(0.9)

4.8(0.7)

5.6(1.6)

5.3(0.8)

6.1(0.9)

5.2(1.1)

III 4.5(1.2)

4.7(1.1)

4.8(1.0)

4.9(0.9)

5.1(1.3)

5.2(1.1)

* Mean values of five (n = 5) replicates; standard deviations are indicated in brackets. For each parameter and for each frozen time,values followed by different letters (z, y) express significant (p < 0.05) differences as a result of the diet employed. For each parameter and for each diet, values preceded by different letters (a, b, c) express significant (p<0.05) differences as a result of the frozen time. No letters are indicated in the case of no significant differences (p > 0.05).** Diet compositions as expressed in the Materials and Methods section. Abbreviations: EPA (eicosapentaenoic acid; C20:5ω3), DHA (docosahexaenoic acid, C22:6ω3), SFA (saturated fatty acids), MUFA (monounsaturated fatty acids) and PUFA (polyunsaturated fatty acids).


individuals belonging to both diets enriched with natural antioxidants were scarce, only accounting for higher δ-tocopherol and DHA contents in individuals corresponding to diet II.

Further research focusing on the employment of diets enriched with natural antioxidants (diets II and III) is to be continued. As a first step, optimizationof the tocopherol-rich mixture is to be achieved in order to obtain an enhancement of shelf life time, sensory acceptance and nutritional value of the frozen product.

ACKNOWLEDGEMENTS

The authors wish to thank EWOS Innovation Research (Colaco, Puerto Montt, Chile), Prof. Julia Vinagre Leiro and Miss Karina Araus for their highly valuable help. The research was carried out according to the Chilean-Spanish Cooperation Program “Universidad de Chile-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)” (Project CSIC-22/05-05 and Project 2004 CL 0038, respectively) and funded by the Domeyko Project 2010-VID-Universidad de Chile.

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Castrillón A, Álvarez-Pontes E, García M, Navarro P. 1996. Influence of frozen storage and defrosting on

in the three diets. In this sense, previous research accounts for a marked effect of the fatty acid composition of the diet on the fatty acid composition of the product (Stéphan et al., 1995; Waagbø et al., 1993; Benzce Rørå et al., 2005). Additionally, dietary fish oils have shown an enhancement of the lipid oxidation development during frozen storage when compared to diets including non-marine oils (Stéphan et al., 1995; Waagbø et al., 1993); this result has been explained as a result of a higher PUFA presence in fish fed with marine oils.

According to Table 4, SFA analysis showed higher mean values for individuals corresponding to diet I; such differences were found significant at the 12-18-month period, while no differences were inferred between samples corresponding to both diets enriched with natural antioxidants. An opposite result could be concluded from the MUFA presence; thus, higher mean values were found in individuals corresponding to diets II and III, with such differences significant at months 0, 12 and 18. Related to PUFA content, mean values werefound higher throughout the whole experiment in individuals corresponding to the diet enriched with synthetic antioxidants, although significant differences were only observed at months 3 and 6 when compared to individuals belonging to diet III.

A majority of the Western population does not consume adequate levels of ω3 fatty acids through natural dietary sources, such as fish. Consequently, a great interest has been accorded recently to the ω3/ω6 ratio of foods included in the human diet. Its value has shown a great effect on the development of certain health problems (Knoch et al., 2009, Valenzuela, 2009), with a recommended ratio near 1/6 (ω3/ω6) (Simopoulos, 1997). In the present work, the ω3/ω6 ratio (Table 4) did not provide differences as a consequence of the dietary antioxidants provided or the frozen storage time. In all cases and throughout the whole storage period, ω3/ω6 values obtained can be considered very positive for maintaining a balanced ω3/ω6 ratio.

4. CONCLUSIONS

A comparative study on the nutritional value of frozen farmed coho salmon was achieved, taking into account the effect of employing diets enriched with natural antioxidants. As a result, the employment of a tocopherol-rich mixture (diet II) has led to frozen samples showing higher contents of sarcoplasmic proteins and γ- and δ-tocopherols when compared to their counterparts previously fed with a diet enriched with synthetic antioxidants (diet I). However, no effect of the antioxidant profile could be depicted in the proximate composition, α-tocopherol and astaxanthin contents or color (L*, a*, b*) parameters. Concerning the fatty acid composition, individuals corresponding to diet II showed higher C22:6ω3 and MUFA contents, but lower C20:5ω3 and SFA contents when compared with their counterparts belonging to diet I. Differences found between frozen


of antioxidant composition supplied in the diet. Food Chem. 115, 143-148.

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113

4.2.4 CAPÍTULO 3. RETENCIÓN DEL VALOR NUTRICIONAL DE SALMÓN

COHO CONGELADO MEDIANTE ADICIÓN DE EXTRACTO DE ROMERO Y

TOCOFEROLES EN LA DIETA DE CULTIVO (ANEXO III)


Se proporcionó una dieta comercial incluyendo antioxidantes sintéticos (dieta I:

BHT y etoxiquina) fue proporcionada a salmón coho (Oncorhynchus kisutch) en paralelo

con dos dietas que incluían antioxidantes naturales (dieta II, mezcla rica en tocoferoles;

dieta III, mezcla de tocoferoles-extracto de romero). Se realizó un estudio comparativo

del valor nutricional de salmón a lo largo de un periodo de conservación de 18 meses a -

18 °C. Este estudio se realizó en paralelo y sobre el mismo diseño experimental que el

Capítulo 2.


4.2.4.2.1 Análisis Químico

El empleo de la dieta II llevó a muestras congeladas con contenido superior en

proteínas sarcoplásmicas. Por otro lado, no se observaron diferencias a nivel de

composición proximal. A nivel de composición en ácidos grasos, los individuos

correspondientes a la dieta II reflejaron mayores contenidos en C22:6ω3 y

monoinsaturados, pero menores en C20:5ω3 y saturados al ser comparados con sus

homólogos de la dieta I.

4.2.4.2.2 Antioxidantes sintéticos

En el caso de BHT, este compuesto no pudo ser cuantificado de manera

satisfactoria ya que los valores oscilaron por debajo de 0,01 mg / kg músculo en todos los

casos. Investigaciones anteriores han demostrado que el BHT proporcionado en la dieta

sería altamente conservado en el hígado del pescado (Hollas y col., 2008). En cuanto a

EQ, se observó una presencia a nivel de traza en la mayoría de las muestras en este

estudio, con todos los valores por debajo de 0,03 mg/kg muscular. No se alcanzó un

contenido mayor en los individuos correspondientes a la dieta I, mientras que no se

detectaron diferencias por efecto del tiempo de conservación en congelación (p> 0,05).

4.2.4.2.3 Antioxidantes naturales

El análisis del contenido de -tocoferol indicó que no hubo diferencias

significativas al comparar los diferentes tipos de muestras congeladas, lo que podría

atribuirse a la dieta aplicada. Sin embargo, se observ una tendencia a la pérdida de -

114

tocoferol en general como resultado del tiempo de almacenamiento congelado; esta

disminución se encontró significativa al final del experimento en todos los casos.

Investigaciones previas también han reflejado las pérdidas del contenido de -tocoferol

en el músculo de pescado congelado como el salmón del Atlántico (S. salar) (Hamre y

col., 1998), la trucha arcoíris (O. mykiss) y jurel (Trachurus trachurus) (Medina y col.,

2009).

Como justificacin de estas pérdidas, se ha atribuido un papel preservante del -

tocoferol en el sentido de experimentar pérdidas en su contenido con el fin de retardar la

oxidación de lípidos en el músculo de pescado durante todo el almacenamiento

congelado.

En cuanto a la presencia de γ-tocoferol, se observaron valores medios más bajos

en los individuos correspondientes a la dieta I, en comparación con sus homólogos de

dietas enriquecidas con antioxidantes naturales; no se encontraron diferencias

significativas en los meses 0, 3, 12 y 18.

Se asume que se ha producido una mayor retención de esta molécula de tocoferol

en individuos que pertenecen a ambas dietas que incluyen relativamente altos niveles de

antioxidantes naturales.

El contenido de -tocoferol mostró valores mayores a lo largo de todo el

experimento en individuos correspondiente a la dieta II; no se encontraron diferencias

significativas en los meses 0, 9, 12 y 18. En consecuencia, se infiere que hubo un marcado

efecto de antioxidantes en la dieta sobre el contenido de este tipo de tocoferol. Se

encontraron grandes diferencias entre individuos en la mayoría de los casos, de manera

que no se pudo concluir una tendencia definida de variacin del contenido de -tocoferol

a lo largo del tiempo de almacenamiento congelado para cualquier tipo de muestra bajo

estudio. Esto tampoco ha sido establecido en otras investigaciones anteriores durante el

almacenamiento congelado de salmón del Atlántico (Hamre y col., 1998).

4.2.4.2.4 Contenido de astaxantina y cambios de color

AX es bien conocida como el principal pigmento responsable del color de rosa de

las especies de salmónidos, por lo que su retención durante el proceso debe ser muy

importante para garantizar la aceptación por parte del consumidor y retener así el valor

comercial del producto.

115

Los valores de contenido de AX se incluyeron en el rango de 6-12 mg / kg

músculo. Apenas pudieron encontrarse diferencias entre los individuos correspondientes

a las diversas dietas, de modo que no pudo deducirse un efecto definido de la dieta sobre

el contenido de AX. En un estudio previo (Jensen y col., 1998), la adicin de -tocoferol

en la dieta tampoco afectó a la retención de AX en la trucha arcoíris (O. mykiss) muscular.

Además, no se llegó a concluir una tendencia clara para AX con el tiempo de

almacenamiento congelado en los diferentes tipos de muestras. Bajo las presentes

condiciones experimentales, se puede concluir que la dieta enriquecida con antioxidantes

sintéticos, así como aquellas enriquecidas con los naturales han dado lugar a una retención

del contenido de AX en el músculo de salmón congelado.

Esta retención de contenido AX está de acuerdo con la investigación previa

relativa a las mismas especies bajo condiciones de congelación similares, alimentados

previamente con una dieta enriquecida con antioxidantes sintéticos (Vinagre y col., 2011).

Sin embargo, y contrariamente a los resultados actuales, se ha descrito una disminución

del contenido de AX durante el almacenamiento congelado para el salmón del Atlántico

(S. salar) (Christophersen y col., 1992) y la trucha arcoíris (O. mykiss) (Jensen y col.,

1998).

En lo que concierne a los cambios de color en el músculo, no se pudieron observar

diferencias significativas entre los distintos tipos de muestras. Este resultado está de

acuerdo con el hecho de que el contenido de AX no mostró prácticamente diferencias

como resultado de los antioxidantes proporcionados en la dieta.

En el caso del valor de L *, ya se ha descrito una creciente tendencia a su aumento

como resultado de incrementar el tiempo de conservación en congelación (Christophersen

y col., 1992), envasado al vacío y en refrigeración (4 °C) (Choubert y Baccaunaud, 2006)

y presión hidrostática alta (Amanatidou y col., 2000) de especies salmónidas.

4.2.4.2.5 Análisis de ácidos grasos

En todos los casos, se determin que los ácidos grasos C18:1ω9 y C16:0, fueron

los más abundantes seguido por C22:6 ω-3, C16:1 ω-7 y C20:5 ω-3. Un perfil similar

obtuvo Perea y col. (2008) y revisado por Vinagre y col. (2011) para la misma especie de

salmón de cultivo. En cuanto al contenido de EPA, se obtuvo un valor medio más alto en

muestras correspondientes a la dieta I, siendo significativamente más alta en el tiempo

cero en comparación con los individuos correspondiente a las dietas II y III, enriquecidas

116

con antioxidantes naturales. Se obtuvo un resultado opuesto para el contenido de DHA,

siendo su valor medio menor en todos los individuos alimentados con la dieta I, con

puntuaciones significativamente más bajas en el período de 0-6 meses, en comparación

con los individuos de la dieta II. En todos los casos, incluyendo los ácidos grasos EPA y

DHA, no se obtuvieron diferencias como resultado del tiempo de almacenamiento en

congelado en cualquiera de los diferentes tipos de muestras en estudio.

Cuando se consideran los grupos de ácidos grasos, se obtuvo la siguiente

secuencia de disminución del contenido general: AGPI > AGMI > AGS. Esta similitud

de la composición del grupo de ácidos grasos entre tipos de muestras se puede explicar

sobre la base que la misma composición de ácidos grasos estaba presente en las tres dietas.

En este sentido, la investigación anterior representa un marcado efecto de la composición

de ácidos grasos de la dieta en la composición de ácidos grasos del producto (Stéphan y

col., 1995; Waagbo y col., 1993). Adicionalmente, los aceites de pescado en la dieta han

demostrado una mejora del desarrollo de la oxidación de lípidos durante el

almacenamiento congelado en comparación con las dietas incluyendo aceites no marinos

(Stéphan y col., 1995; Waagbo y col, 1993); este resultado ha sido explicado como

resultado de una mayor presencia de AGPI en los peces alimentados con aceites marinos.

El análisis de AGS mostró valores medios más altos para los individuos

correspondientes a la dieta I. Por otro lado, no se encontraron diferencias significativas

en el período de 12 a 18 meses entre las muestras correspondientes a ambas dietas

enriquecidas con antioxidantes naturales. Por otro lado, se encontraron valores medios

más altos de AGMI en individuos correspondientes a dietas II y III, con diferencias

significativas entre los 0, 12 y 18 meses. El contenido de AGPI, presentó valores medios

más altos durante todo el experimento en los individuos correspondientes a la dieta

enriquecida con los antioxidantes sintéticos, aunque solo se observaron diferencias

significativas en solo se observaron en los meses 3 y 6 al compararlos con los individuos

de la dieta III.

117

4.2.4.2.6 Conclusiones

Se llevó a cabo un estudio del valor nutricional de salmón coho cultivado

congelado, teniendo en cuenta el efecto de emplear dietas enriquecidas en distintos tipos

de antioxidantes.

Como resultado, el empleo de una mezcla de tocoferoles (dieta II) llevó a muestras

congeladas con valores superiores en proteínas sarcoplásmicas y en γ- y -tocoferol al ser

comparadas con las muestras previamente alimentadas con dieta enriquecida en

antioxidantes sintéticos (dieta I). Sin embargo, el perfil de antioxidantes no ejerció efecto

alguno en la composición proximal, contenidos en -tocoferol y AX, así como en los

parámetros de color (L*, a* y b*). En relación a la composición de ácidos grasos, los

individuos correspondientes a la dieta II reflejaron contenidos superiores en los ácidos

C22:6ω3 y AGMI, pero inferiores en C20:5ω3 y AGS al ser comparados con sus

correspondientes a la dieta I. Las diferencias entre individuos correspondientes a las dos

dietas de antioxidantes naturales fueron escasas, siendo de mencionar únicamente valores

mayores valores en -tocoferol y DHA en individuos pertenecientes a la dieta II.

119

4.3 PARTE 3. MEJORA DE LA CALIDAD DE SALMÓN ATLÁNTICO

MEDIANTE TRATAMIENTO A ALTAS TEMPERATURAS: ENLATADO CON

APLICACIÓN DE EXTRACTOS NATURALES Y OPTIMIZACIÓN DE

SECADO CONVECIONAL.

121


Título: Lipid and sensory quality of canned Atlantic salmon (Salmo salar): Effect

of the use of different seaweed extracts as covering liquids.

Autores: Jaime Ortiz, Juan P. Vivanco, and Santiago P. Aubourg.

Revista: European Journal Lipids Science and Technology.

Año: 2014, Volumen; 64, pág. 596 – 605

Índice de impacto: 1.812, Cuartil Segundo

Editorial: Wiley-VCH Verlag Gmbh and Co. KGaA, Weinheim DOI

10.1002/ejlt.200800131

Research Article

Lipid and sensory quality of canned Atlantic salmon(Salmo salar): Effect of the use of different seaweedextracts as covering liquids

Jaime Ortiz1, Juan P. Vivanco1 and Santiago P. Aubourg2

1 Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas, Departamento de Ciencia de los Alimentos y TecnologíaQuímica, Universidad de Chile, Santiago, Chile

2 Departamento de Tecnología de Alimentos, Instituto de Investigaciones Marinas – Consejo Superior deInvestigaciones Científicas (IIM‐CSIC), Vigo, Spain

The addition of natural compounds as additives in fish products is increasingly important to prevent ordelay their deterioration. Nowadays, most of the additives used on seafood are synthetic, and their safetyis being increasingly questioned. The aim of this research was to compare the effects of the addition ofdifferent seaweeds extracts on lipid and sensory quality parameters of canned Atlantic salmon (Salmosalar) muscle. For this purpose, four different seaweeds extracts were tested: cochayuyo, sea lettuce, ulte,and red luche as covering liquids against a standard, without seaweed extract. For each sampling day,three cans from each treatment were analyzed periodically, up to reach 140 days of storage at 40°C. Theparameters that were measured are: fatty acids content (saturated, monounsaturated, and polyunsatu-rated), polyene index (PI), peroxide value (PV), p‐anisidine value (pAV), astaxanthin content (AX), totaltocopherols content, total volatile basic nitrogen (TVB‐N), and sensory indicators of “characteristicflavor” and “rancid odor.” All chemical parameters measured (fatty acids, PI, PV, pAV, AX, totaltocopherols, and TVB‐N) showed significant differences between all treatments and throughout storagetime. Sensory parameters were not significantly different between canned salmons packed with differentcovering liquids, and they were always within acceptable limits.

Practical applications:The results obtained in this research show the possibility of the use of seaweedsas an alternative source of natural antioxidants in fatty fish canning. Next studies on the use of seaweedsto help in fish and seafood preservation should be focused on the use of mixtures of seaweeds asprotective extracts. The results indicate that it is possible to obtain advantages in the preservation ofcanned salmon, based on the use of some seaweed extracts as covering liquid, which can help inhibit lipidperoxidation.

Keywords: Canned storage / Covering liquid / Lipid quality / Salmon / Seaweed

Received: July 10, 2013 / Revised: October 21, 2013 / Accepted: November 21, 2013

DOI: 10.1002/ejlt.201300239

:Supporting information available online http://dx.doi.org/10.1002/ejlt.201300239

1 Introduction

Canning of marine foods is a process that has been largelyused in several countries in order to extend shelf life of fishand seafoods; however, the multistep nature of this process,and the use of pretreatments such chilling, freezing, cookinguntil sterilization, and canned storage can lead to theformation of several substances that may produce losses onquality and breakdown of beneficial nutrients in the finalproduct [1].

Correspondence: JaimeOrtiz, Associate Professor, Facultad de CienciasQuímicas y Farmacéuticas, Departamento de Ciencia de los Alimentos yTecnología Química, Universidad de Chile, Av. Sergio Livingstone N°1007, Independencia, Santiago de Chile, Región Metropolitana, Santiago,ChileE‐mail: [email protected]: þ56 2 22227900

Abbreviations: AX, astaxanthin; pAV, p‐anisidine value; PI, polyeneindex; PV, peroxide value; TVB‐N, total volatile basic nitrogen

596 Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2014, 116, 596–605

� 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim www.ejlst.com

At present, farming of salmonids has a crucial role inworldwide economy; and Chile is one of the major players inthe market of these fish species [2, 3]. Canned salmon is oneof the major fish products in countries like UK andUSA. Thesalmon canning industry must have strategies to keep theirproducts safe, healthy, convenient, and tasty during their shelflife time [4]. Difficulties in exporting of fresh and chilledsalmon allow that a good quality canned salmon couldbecome an attractive alternative to consider for export todistant markets, if it is handled in an efficient way.

Freshness is an important component of the quality of fishand seafoods: physical, microbial, biochemical, and sensoryattributes are parameters that conform, and help to determineshelf life of these products [5]. Lipid peroxidation is animportant factor in determining flavor and quality of musclefoods, and also allows deciding if their meat is suitable foreating [6]. A problem associated with lipid peroxidation is theappearance of rancid flavors and odors. This susceptibility isdue to the deterioration of PUFA present in salmon lipids,particularly omega‐3 [7].

Determinations of lipid peroxidation indices in musclefoods by chemical methods are based on the generation ofprimary, secondary, and tertiary products resulting from thereaction between unsaturated fatty acids present in thismuscle with molecular oxygen, by means of free radicalmechanisms [8]. In seafood industry, there is a great interestin developing effective methods to evaluate fish freshness byquantification of secondary volatile compounds from lipidperoxidation, which are the major contributors to thedevelopment of oxidized off‐flavors and odors: they are goodindicators that allow showing the rancidity degree of marineproducts [9].

Adipose tissue of the flesh of salmonids is known for theirimportant content of omega‐3 long chain‐PUFA (v3 LC‐

PUFAs): eicosapentaenoic acid (C20:5, EPA), and DHA(C22:6), which are effective in the prevention and treatment ofvarious disorders on human health, such as cardiovasculardisease, neurodegenerative diseases, cancer, inflammatorybowel disease, rheumatoid arthritis, and ischemia [10].However, these fatty acids are very susceptible to lipidperoxidation due to the high number of double bondscontained in its molecules: to help prevent lipid peroxidation,synthetic and natural antioxidants are widely applied in fishfactories; as the use of synthetic antioxidants in foods is beingrestricted due to its effects on human health – and so it isbelieved that in the future its use will be banned in somecountries – the use natural antioxidants is gaining importance inmany food industries [11, 12]. Also, the interest of consumersby eating foods with small amounts of artificial additives has ledto an increase in the demand for natural compounds and spicesthat have antioxidant properties; therefore, in these days there isa strong trend to replace synthetics antioxidants with naturalones in meats and seafoods [13–17].

Seaweeds are becoming an important food ingredient inmany coastal countries: they are used as source of bioactive

nutritional compounds like dietary fibers, phospholipids,EFA, glycolipids, phytosterols, pigments, mannitol, iodine,tocols, and antioxidants, among others. Also, from algae areobtained substances, which are used as ingredients for thefood industries, especially polysaccharides with hydrocolloidaction, such as agar‐agar, alginates, carrageenans, etc. Speciessuch as Durvillaea antarctica (cochayuyo/ulte), Pyropia colum-bina (red luche),Ulva lactuca (sea lettuce),Macrocystis piryfera(huiro), andGracilaria chilensis (pelillo) are of great importancefor Chilean economy and gastronomy [18–20]. Numerousstudies had shown that several kinds of seaweeds and theirbyproducts have minor compounds with antioxidant activityagainst lipid peroxidation [21–24]. Cochayuyo, ulte, sealettuce, and red luche are very popular seaweeds in Chileanrecipes for direct human consumption and this together withtheir high availability in Chilean coasts were the reasons whywe chose them to perform the study.

The aim of this research was to evaluate the effect of theaddition of different seaweed extracts on lipid quality,antioxidants, and selected sensory parameters of cannedAtlantic salmon (Salmo salar Linnaeus), due to this effect toprolong the lipid quality of canned fish has not been reporteduntil now.

2 Materials and methods

2.1 Raw material and processing of canned salmon

Atlantic salmon (S. salar Linnaeus) fish (ca. 2500 g weight,50–65 cm length), were obtained from Puerto Montt (Regiónde los Lagos, Chile). The day after its capture, they werewithdrawn, sacrificed by a sharp blow to the head, the gills cutand bled in a water‐ice mixture, headed, gutted, and filleted.Then, fish were frozen at �40°C in a tunnel freezer, andpackaged in individual low‐density polyethylene bags, theseincluding hermetic sealing, after that, they were transportedin boxes with ice at our laboratory (Universidad de Chile,Santiago, Chile).

Samples of homogenized salmon muscle without skin(80�0.1 g), were placed in epoxyphenolic enamelled cans(211� 108). Then, they were precooked in a bath of boilingwater for 20min before adding 30mLof the respective coveringliquid. The filling media were added at 90°C. The cans weresealed in a manual sealer (Dixie Canner Co., Athens, GA,USA) and sterilized in a vertical retort (Küster, Berlin,Germany: 121.1°C, 30min; F0¼ 6min). Cans were placedat 40°C in a temperature controlled chamber, in order toaccelerate the occurrence of lipid changes. Samples of cannedsalmon were evaluated for analysis on Days 0, 8, 60, 115, and170 of storage at 40°C. From each treatment under study, threedifferent cans were analyzed independently at each samplingtime (n¼3). The standardized Norwegian Quality Cut (NQC)was used for analyses; this cut is defined as the region of fishfrom the end of the dorsal fin to the anus [25, 26].

Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2014, 116, 596–605 Seaweed extracts on canned salmon quality 597


According to the objectives of this research, five coveringliquids were tested: a control, made with distilled water(CTR) and aqueous extracts of cochayuyo (CYO, frond of D.antartica), sea lettuce (SLC,U. lactuca), ulte (ULT, basal partofD. antartica), and red luche (RLC, P. columbina) in order tocarry out a comparative study of the antioxidative perfor-mance of these media throughout the storage time on thecanned salmon quality, by means of the evaluation of selectedlipid, biochemical, and sensory parameters. All naturalextracts were prepared with 500 g of each seaweed in 2Lof distilled water. Then, the mixtures were boiled for 3 h,filtered and packed in sealed glass bottles that wererefrigerated at 4°C until its use.

2.2 Nutritional characterization of raw material

Moisture in samples were determined by drying to constantweight at 105� 2°C, according with 950.46B official method;ash was determined at 550°C by AOAC 920.153method [27]and total protein (N� 6.25) was determined by Kjeldahlmethod 928.08, alternative II [27]. Total carbohydrates wereestimated by rounding up. In all cases, results were expressedas (g/100 g muscle).

2.3 Lipid composition analysis in canned salmon

The lipid fraction was extracted from the fish muscle by theBligh and Dyer method [28]. Quantification results areexpressed as (g lipid/100 g muscle).

Lipid extracts from the fish white muscle were convertedinto FAME by employing sodium methylate and analyzed byGC (Hewlett‐Packard 5860 serie 2 chromatograph, Belle-fonte, PA, USA) employing a fused silica capillary columnBPX‐70 (0.25mm id� 50m, 0.25 lm film, J&W Scientific,San Francisco, CA, USA), according to a modification ofAOCS method Ce 1‐62 [29]. A temperature gradient of2°C/min between 150–240°C was used. A FID set at 240°Cand H2 as carrier gas were used. Peaks were identified bycomparison of their retention times with standard FAMEmixtures (Larodan, Qualmix Fish; Supelco, FAME Mix).Peaks were automatically solved with the Clarity‐Chroma-tography SW (DataApex‐2005) software for integration ofthe peaks areas. Polyene index (PI) was calculated as thefollowing fatty acid ratio: PI¼C20:5þC22:6/C16:0 [30].

2.4 Lipid peroxidation assessment

The peroxide value (PV) was determined on the lipid extractby the Cd 8‐53 iodometric method [29]. The results areexpressed as mEq active oxygen/kg lipid.

The p‐anisidine value (pAV) was determined in fishmuscle according to the Cd 18‐90 method, based on thereaction between a‐ and b‐unsaturated aldehydes (primarily2‐alkenals) and p‐anisidine reagent [29]. Results areexpressed as 100 times the absorbance measured at

350 nm in a 1 cm path length cuvette from a solutioncontaining 10 g lipid/L reaction medium.

2.5 Analyses of antioxidants

Total tocopherols were determined in the lipid extracts byHPLC with fluorescence detection, following the standardmethod Ce 8‐89 [29]. A LichroCART Superspher Si 60column (25 cm� 4mm id, particle size 5mm; Merck,Darmstadt, Germany) was used. The mobile phase waspropan‐2‐ol in n‐hexane (0.5:99.5 v/v) at a flow rate of 1mL/min. The HPLC system consisted of a Merck‐Hitachi L‐6200A pump (Merck, Darmstadt, Germany), a Rheodyne7725i injector with 20mL sample loop, a Merck‐Hitachi F‐1050 fluorescence detector equipped with Clarity‐Chroma-tography SW (DataApex‐2005) software for integration of thepeaks areas. Peaks were detected at 290 and 330nm,excitation and emission wavelengths, respectively. Tocopher-ols were identified using external standards (Merck). Resultswere expressed as (mg tocopherol/kg lipid muscle).

Astaxanthin (AX) content was measured according toSheehan et al. [31] method. AX from salmon muscle wasextracted with acetone. The combined extracts were driedunder nitrogen flux and dissolved in the mobile phase, whichconsisted of 20% ethyl acetate and 80%methanol/water (9: 1)HPLC separation of the samples was carried out on aNucleosil 5 C18 (25 cm� 4 cm id) reverse‐phase column;detection was carried out at 470 nm. Results were expressedas (mg AX/kg salmon muscle).

2.6 Total volatile basic nitrogen determination

Total volatile basic nitrogen (TVB‐N) was determinedaccording to a trichloroacetic precipitation method [32]modified by Ortiz et al. [3], based on the precipitation ofsalmon muscle proteins with a solution 5 g/100mL oftrichloroacetic acid (CCl3COOH; Merck) in water, followedby the separation of volatile bases of other nitrogencompounds present in the sample by steam distillation atalkaline pH‐value, in a distillation unit (Büchi B‐323Labortechnik, Flawil, Switzerland) using magnesium oxide(MgO; Reutter, Santiago, Chile) as alkalizing agent. Then,TVB‐N is collected in a solution 4 g/100mL of orthoboricacid (H3BO3; Winkler, Santiago, Chile) in water, andquantified by means of titration with 0.01mol/L hydrochloricacid (HCl; Merck). The results are expressed in (mg TVB‐N/100 g of fish muscle.

2.7 Sensory analyses

“Characteristic flavor” and “rancid odor” parameters wereevaluated by a sensory panel consisting of ten trainedassessors (five females and five males) according to amodification of the method described by Green‐Petersenet al. [33]. Panellists had been involved in sensory analysis of



different kinds of fish foods. At each sampling time, the fishmuscle portions were presented to panellists in individualtrays andwere scored individually. Parameters were evaluatedon a non‐structured linear scale with numerical scores from 0to 10, where score 0 represents the stage of no parameter atall, while score 10 corresponds to the stage where no increasein respective parameter is possible. Scores among panellistswere averaged.

2.8 Statistical analyses

Data from the different measurements were subjected to two‐way ANOVA, this one are focused to assess significantdifferences as a result of the diet provided and the frozenstorage time; comparison of means was performed using amultiple range test (Tukey’s Honestly Significant Differ-ences, HSD). Statgraphics Plus 5.11 software (StatisticalGraphics Corp, Rockville, MD, USA) was used to carry outthese analyses. A significance level of a¼0.05 was consideredin all cases.

3 Results and discussion

3.1 Nutritional composition of raw material

Percent composition was determined in minced muscle ofAtlantic salmon that was used as raw material for canningstorage, and mean values of five (n¼ 5) independentdeterminations�SDs are reported. Moisture content ofsalmon was 66.5%� 0.1, lower than the values reported byothers authors [34, 35] for coho salmon (Oncorhynchuskisutch) used as raw material for refrigerated and cannedstorage, respectively. Although moisture is a parametereasy to measure, is not considered a good index todetermine the quality of salmon, due to the fluctuationobserved in their content between individuals. Atlanticsalmon used as raw material showed a little lower lipidcontent (12.6%�1.8) in relation to the range of valuesgiven by Valenzuela [36] for salmons cultivated in Chile.The differences in lipid composition may be due to factorssuch as sexual maturity of fish, size, sampling, environment,and even, post‐mortem conditions [37]. Lipid contentobtained for Atlantic salmon at the beginning of the studyagree with values reported for coho salmon [38], but ismuch higher that the found by Rodríguez et al. [35] forcoho salmon in the same stage of their research. Proteincontent (17.7%� 2.2) was also lower than the valuesreported for the same specie [39] and for coho salmon.Ash content (1.0%� 0.3) agrees with values reported forcoho salmon [38]. Typically, lower moisture contents infish are accompanied by an increase in lipid content,while protein and ash contents remained quite constantthroughout the storage time [40]. It is noteworthy thatproximate composition of muscle of farmed salmon species,

especially the lipid content, is highly dependent on the dietprovided to them [41]. Carbohydrate content, obtained bydifference, was 2.2%� 0.2.

3.2 Analyses of fatty acid composition

Table 1 shows the variation in the type of saturated fatty acids(SFAs), MUFAs, and PUFAs of all systems of canned salmonstudied during storage at 40°C. The results show significantdifferences (p� 0.05) between samples and throughout storagetime. For all cases, the content of SFAs, MUFAs, and PUFAsin the muscle of canned Atlantic salmon treated with seaweedextracts showed significant differences through the storagetime studied, and between the five kinds of covering liquidsconsidered in this research (p�0.05). From these results, itmay be deduced an inhibitory effect of antioxidants contents inthe seaweed extracts on deterioration ofMUFAs and PUFAs: asimilar effect was observed in canned sardine when they used aprevious slurry ice treatment [42].

SFA andMUFA contents in all samples of canned salmonfrom this study (with and without seaweed extracts) werealways lower than those reported previously for cannedsalmons processed in the same factory at different sea-sons [43]. Canned salmon added with extracts from ulte andred luche displayed lower SFA contents, and higher contentsof PUFAs through the storage time in comparison withcontrol and the other two seaweed extracts used. A researchsuggests that the proportion of fatty acids and their variabilityin a canned product depends on intrinsic factors from the fish(sexual maturity, feed digestibility, etc.), post‐harvest con-ditions, and processing techniques applied [44]. Moreover,PUFAs degradation due to the thermal processing may causean increase in the concentration of other fatty acids [45], asoccurs with MUFA contents of canned salmons when wereused cochayuyo and sea lettuce extracts.

PI evolution in the salmon muscle is a measurement of thevariation of LC‐PUFAs during canned storage, relative to asaturated fatty acid representative of marine products such assalmon (16:0). Its index showed significant (p� 0.05) differ-ences during the storage time and between the differentcovering liquids used (Table 2).Mean values for all treatmentsshowed some decreasing tendency with time, with the lowestmean value measured at Day 170. The values of PI for cannedsalmon with ulte extract proves that this seaweed had a betterperformance for preserving the LC‐PUFA during cannedstorage of salmon: samples added with ulte extract showed thehighest PI values in comparison to all other extracts used.

3.3 Lipid peroxidation assessment

Primary lipid oxidation was measured by means of the PVevolution, while secondary oxidation was evaluated by thepAV during the 170 days of storage (Table 2).

The PV assessment showed significant differences(p� 0.05) for all kinds of samples between both, storage



Tab

le1.

Fatty

acidsco

mpositio

nandpolyeneindexin

cannedAtla

ntic

salm

onthatwaspackedwith

differentco

verin

gliquidsa

)

Storage

time(days)

SFAs(g/100glipid)

Storage

time(days)

MUFAs(g/100glipid)

CTRw

CYO

x,y

SLC

xULT

yRLC

xCTRx

CYO

ySLC

yULT

yRLC

y

8A,B

27.32�0.82

24.92�0.10

25.65�0.19

24.60�0.19

24.79�0.09

8A28.44�0.44

28.83�0.15

29.03�0.05

29.05�0.23

28.61�0.02

60A

26.33�0.03

24.24�0.02

25.38�0.06

24.74�0.08

25.20�0.10

60B

27.46�0.31

28.23�0.10

28.59�0.01

27.90�0.16

28.45�0.09

115B

27.15�0.06

24.96�1.23

25.93�0.77

24.88�0.01

26.72�1.12

115C

28.31�0.08

28.85�1.01

29.97�0.30

30.06�0.05

30.25�1.13

170A,B

27.22�0.33

25.95�0.06

25.52�0.31

23.94�0.17

25.43�0.23

170A,C

28.29�0.10

29.79�0.11

29.76�0.09

28.50�0.02

28.35�0.26

Storage

time(days)

PUFAs(g/100glipid)

Storage

time(days)

Polyen

eindex

(�)

CTRw

CYO

w,x

SLC

x,y

ULT

zRLC

yCTRx

CYO

xSLC

xULT

yRLC

x

8A

35.69�0.09

36.91�0.08

36.64�0.15

37.50�0.19

38.19�0.13

8A

1.42�0.06

1.47�0.01

1.40�0.04

1.51�0.02

1.57�0.03

60B

35.33�0.12

36.32�0.13

36.59�0.02

37.70�0.25

36.46�0.06

60A

1.44�0.03

1.47�0.02

1.42�0.01

1.49�0.03

1.42�0.04

115C

36.20�0.30

35.94�0.08

36.47�0.85

37.56�0.14

34.00�0.15

115B

1.42�0.02

1.42�0.04

1.36�0.07

1.58�0.01

1.21�0.07

170C

34.82�0.14

33.88�0.13

34.73�0.14

38.61�0.01

36.60�0.04

170B

1.32�0.01

1.31�0.01

1.27�0.02

1.60�0.02

1.40�0.02

a)Foreach

param

eter,meanvalues

offive

(n¼5)indep

enden

tdeterminations�SDs.Letters

(w,x,

y,an

dz)

den

ote

sign

ificantdifferencesbetweenco

veringliquid

used(p

�0.05),

andcapital

letters(A

,B,C,an

dD)den

ote

sign

ificantdifferencesbetweenstorage

time(p

�0.05).

SFAs,

saturatedfattyacids.

Coveringliquids:CTR:control(distilled

water),CYO:aqueo

usextractofcocha

yuyo,S

LC:aqueo

usextractofsea

lettuce,U

LT:aqueo

usextractofu

lte,R

LC:aqueo

usextractofred

luche.

Tab

le2.

Deve

lopmentofprim

ary

andse

condary

lipid

peroxidatio

nin

cannedAtla

ntic

salm

onthatwaspackedwith

differentco

verin

gliquidsa

)

Storage

time(days)

Peroxidevalue(m

eqO

2/kglipid)

Storage

time(days)

p‐Anisidinevalue(�

)

CTRw

CYO

xSLC

yULT

wRLC

zCTRx

CYO

ySLC

zULT

zRLC

y,z

8A

2.37�0.05

1.17�0.03

1.42�0.22

2.17�0.02

1.63�0.11

8A

3.38�0.45

5.95�0.10

4.86�0.73

6.38�0.27

5.06�0.43

60B

1.75�0.03

2.68�0.19

2.78�0.04

1.40�0.06

5.56�0.09

60B

4.16�0.26

3.06�0.10

4.09�0.10

3.11�0.27

3.22�0.43

115C

2.58�0.08

2.07�0.12

3.57�0.14

1.57�0.08

6.27�0.42

115C

7.21�0.33

3.66�0.06

4.81�0.05

3.91�0.14

3.39�0.46

170D

1.17�0.04

3.36�0.29

3.25�0.15

1.72�0.16

2.88�0.16

170B

7.06�0.08

3.50�0.03

3.53�0.35

3.36�0.16

2.58�0.15

a)Foreach

param

eter,meanvalues

offive

(n¼5)indep

enden


(w,x,

y,an

dz)

den

ote

sign


veringliquid

used(p

�0.05),

andcapital

letters(A

,B,C,an

dD)den

ote

sign


time(p

�0.05).


water),CYO:aqueo

usextractofcocha

yuyo,S

LC:aqueo

usextractofsea

lettuce,U

LT:aqueo

usextractofu

lte,R

LC:aqueo

usextractofred

luche.



time and the covering liquid used. A peroxide breakdowntendency was found higher for canned fish with red luche, sealettuce and control after Day 115th of storage; some differentbreakdown rate could be concluded according to the coveringliquid used. PV found were low in all cases, which can beexplained by the acceleration of the generation of peroxidesproduced by the thermal treatment, as well as their rapidbreakdown to secondary byproducts, or a possible reactionof the hydroperoxides with some constituents of salmonmuscle [1]. The values found were also favored with the typeof container used (tin), which exerts a barrier to oxygeninput, and therefore, to the generation of hydroperoxidesin canned salmon [46]. Nevertheless, only the ulte extractshowed some inhibition in the hydroperoxides formation incanned salmon in comparison with the control.

The pAV evolution showed significant differences (p� 0.05)throughout the storage time for all kinds of samples. Controlsample showed a clearly high increase of this value between 60thand 115th day, and for all samples contained seaweed extracts itwas observed a significant decrease of pAV, this results couldindicate that seaweed extracts have the ability of delay generationof secondary products of peroxidation, or breakdown them.When was used red luche extract as covering liquid, the mostdecrease of pAV was observed through the time, followed by ulteand cochayuyo. Comparison among all samples with seaweedextracts used as covering liquids, led to a higher pAVs (p� 0.05)for control samples. Other authors found pAV considerablyhigher (between 13.3 and 29.0) in canned coho salmon usingdifferent icing conditions as pretreatments [35]. It was postulatedthat a pAV above 20 reflects characteristics rancid off‐flavors andodors in foods [47]; this value is not reached in any of thetreatments studied here for canned salmon. It should be studiedthat a decrease tendency in secondary peroxidation compoundsin the early stages of storagemay be due to the changes caused bythe sterilization process and the equilibration stage betweensolids and liquids, in which a stabilization process occursbetween the raw material and covering medium [48]. Thisdecrease also has been attributed to a dilution effect of secondaryperoxidation products, which can be extracted with the coveringliquid from the muscle of the fish, could be distributedthroughout the muscle by the presence of the filling medium,or its compoundsmay be expelled from themuscle in the formofexudates [49]. Also, aldehydes can react with proteins or otherbiological compounds in systemsoxidizedduring heat treatment,which can also lead to decreases in pAV [49].

3.4 Total tocopherols

In the course of this research, all systems studied showed asignificant increase of tocopherols after the Day 8th of storageat 40°C (p� 0.05, Table 3). Canned salmon added with sealettuce extract showed the highest value for tocopherolscontent at the beginning of the work (368mg/kg), and at Day170th with 729mg/kg; showing differences with the controlsample (p� 0.05). The increase in the amount of tocopherols T

able

3.Changesin

antio

xidantco

mpoundsform

atio

nin

cannedAtla

ntic

salm

onthatwaspackedwith

differentco

verin

gliquidsa

)

Storage

time(days)

Total

Tocopherols(m

g/kg

lipid)

Storage

time(days)

Astaxan

thin

(mg/kg

lipid)

CTRw

CYO

xSLC

yULTz

RLC

wCTRx

CYO

zSLC

yULTz

RLC

y,z

8A

349.65�2.47

310.50�0.28

368.45�1.06

284.05�7.28

294.25�3.75

8A

3.54�0.58

2.21�0.05

2.75�0.04

2.83�0.20

2.47�0.20

60B

457.10�9.33

430.45�8.56

505.70�2.97

487.55�0.49

501.95�3.04

60B

2.82�0.03

1.70�0.12

2.29�0.08

1.80�0.03

1.87�0.43

115C

453.47�3.27

459.37�8.59

490.18�3.05

342.69�1.55

484.73�13.99

115B,C

1.82�0.34

1.39�0.01

1.86�0.29

1.58�0.08

1.85�0.03

170D

554.31�21.55

499.39�30.26

728.69�10.73

425.72�29.01

514.47�16.27

170C

1.41�0.08

1.48�0.21

1.95�0.11

1.14�0.05

1.80�0.07

a)Foreach

param

eter,meanvalues

offive

(n¼5)indep

enden


(w,x,

y,an

dz)

den

ote

sign


veringliquid

used(p

�0.05),

andcapital

letters(A

,B,C,an

dD)den

ote

sign


time(p

�0.05).


water),CYO:aqueo

usextractofcocha

yuyo,S

LC:aqueo

usextractofsea

lettuce,U

LT:aqueo

usextractofu

lte,R

LC:aqueo

usextractofred

luche.



through storage time may occur mainly because tocopherolsare supplied to farmed fish in diets during its growth period inthe form of a tocopherol ester (a‐tocopheryl acetate), of whichonly a fraction would be absorbed by lipids presents in thesalmon flesh [50], while the other fraction of a‐tocopherylacetate remains bound esterified in the tissues. Thereby, theester being in an aqueous medium would begin to hydrolyze,which causes a gradual releasing of tocopherol, and therefore,an increase of the quantity of free tocopherols in salmon fleshthroughout storage time. In other research, authors foundsimilar behavior for the content of a‐tocopherol in themuscle of coho salmon during the first 8 months of frozenstorage [51]. It was demonstrated that the majority of thetocopherols present in various species of fish are deposited inthe liver, followed by gut and belly, and the remainder isdeposited on the muscle [52]. Another probable reason whywere not observed a decrease in the levels of tocopherolsmay be because the high temperatures help to decrease thesolubility of oxygen in lipids, so the tocopherol autoxidationmay occur more slowly and would be replaced by polymeri-zation reactions [53].

3.5 Astaxanthin

The results of HPLC analyses indicated that the AX valuesdetermined during the canned storage (Table 3) showedsignificant differences between samples (p� 0.05), andranged from 1.1 to 3.5mg/kg in salmon muscle; these levelswere lower than those determined previously [41], who foundaverage concentrations of AX in salmonid muscle of 4.6mg/kg. Furthermore, these authors observed that the pigmenta-tion produced by the retention of carotenoids is influenced bygenetic factors, sexual maturation (higher in immature fish),and their size (greater in largest fish). AX content in allsamples of canned salmon decreased significantly duringstorage (p� 0.05), this behavior is similar to that foundpreviously for frozen stored rainbow trout (Oncorhynchusmykiss) fed with two kinds of diets [54].

Research suggests that the higher level of retention of AXis reached when salmonids were fed with diets containedprimarily synthetic AX: researchers were fed rainbow troutwith diets supplemented with two vegetable sources ofcarotenoids (marigold flowers and red pepper) and syntheticAX, determined that the muscle of the fish retained morecontent of AX when they were fed with diets formulated withsynthetic AX than with diets with the natural carotenoid [55].Jensen et al. [56] found that the addition of a‐T in the dietdoes not affect AX retention in the muscle of rainbow trout.

In order to evaluate the showed effect of seaweed extractson AX content in canned salmon, it was calculated a value ofpigment retention at the end of the study in relation to thecontent of AX in raw material: the most efficient retention ofAXwas achieved with red luche extract (73%), followed by thesea lettuce (71%) and cochayuyo (67%), leaving the last of ulte,which was achieved with a retention value identical to thatreached by the control sample (40%). This agrees with thatthe most of the seaweed extracts exhibit good protectionagainst depletion of AX, therefore in this case would not beused as an antioxidant, if not rather the constituents from theextracts accomplished this role. Values and behavior similarto those found in red luche exhibited canned salmon addedwith sea lettuce extract; however the descent stage lasted untilDay 115.With respect to the observed decrease in the levels ofAX after Day 60 in all cases, it can be inferred that, due to thiscompound is a potent antioxidant; it begins to be used inantioxidant functions, thus causing a loss of pigment, whichcan lead changes in color [57]. It is important to point out thatthe diminution of AX pigment in these concentrations (<6mgof AX/g of fish muscle) has no great influence on changes inflavor of fish [31, 58].

3.6 Total volatile basic nitrogen

The results indicate that TVB‐N increased steadily over timefor the most of the cases, and showed statistically differences(p� 0.05) throughout the storage period (Fig. 1). Thermal

Figure 1. TVB‐N content in canned Atlanticsalmon that was previously packed withdifferent covering liquids. �Mean values of five(n¼ 5) independent determinations. SDs aredenoted by bars. Covering liquids: CTR: control(distilled water), CYO: aqueous extract ofcochayuyo, SLC: aqueous extract of sealettuce, ULT: aqueous extract of ulte, RLC:aqueous extract of red luche.



processes and the storage time cause an increase in TVB‐N inmarine products that is generated mainly by deterioration intrimethylamine oxide (a compound present in most fish andshellfish), causing deterioration in sensory and biochemicalquality of canned fish due to the generation of amines of lowmolecular weight as alteration products [59, 60]. In thepresent study, all canned salmon showed values close to 30–35mg TVB‐N/100 g on the eighth day of storage at 40°C,which is established as the maximum limits for fresh productsby Chilean legislation [61] and European Union for Atlanticsalmon [62], respectively. The standard from NationalFisheries Service (Chilean government entity) does not setlimits for TVB‐N in canned fish [63].

Results obtained for canned Atlantic salmon in thisresearch were lower than those reported for canned goldenkingclip (Genypterus blacodes) stored for 3 months at roomtemperature, finding values of 49.61 and 52.01 (mg TVB‐N/100 g) when they was used water and brine as covering liquid,respectively [64]. Rodríguez et al. [35] reported valuesbetween 36.2 and 46.0 (mg TVB‐N/100 g) in flesh of cannedcoho salmon after 3 months of storage at 15–18°C; similarvalues are reached in our study with all seaweeds extracts at170th day of storage at 40°C. Canned Atlantic salmon withred luche as covering liquid showed the lowest values for TVB‐N in muscle at the end of the study in comparison with thecontrol samples. This may be due to a potential antimicrobialactivity from some components contained in this seaweed.

3.7 Sensory evaluation

Sensory parameters of “characteristic flavor” and “rancidodor” were measured in flesh from all samples of cannedsalmon from this research (Table 4). None of theseparameters showed significant differences between allsamples of canned salmon (p>0.05), so the covering liquid(seaweed extract) that was used for their preparation mostlydid not affect the generation of non‐characteristic flavorsand odors. In all cases, “characteristic flavor” scores were

included in the acceptable domain at the end of theexperiment (above 7.0); while “rancid odor” parameterwas evaluated by the sensory panel with very low values, sothat all kinds of canned salmon were scored as highlyacceptable. A similar behavior for “rancid (oxidized) odor”was found by Rodríguez et al. [65] in samples of canned cohosalmon pre‐treated under different icing conditions.

Canned samples of Atlantic salmon with cochayuyo ascovering liquid showed a higher score for “characteristicflavor,” and together with ulte, showed the minor values for“rancid odor” development for all the canning period.

4 Conclusions

In this study, we ventured into the use of seaweed extract as aunexplored way to improve the preservation of cannedAtlantic salmon, a fatty fish. The present results have shownsome advantages when employing seaweeds extracts (containnatural antioxidants) during the canned storage of salmon.After 170 days of canned storage at 40°C, all kinds of fishsamples had acceptable oxidized odor and characteristic flavorscores. The use of seaweeds extracts as part of the coveringliquid contributed to the decrease of secondary peroxidation(pAVs) in canned salmon, contrary to what was observed forthe control sample. These results were accompanied by ahigher PUFA and AX retention, and lower scores for oxidisedodors. Concerning the sensory parameters evaluated, no effectcould be shown as a result of employing different seaweedsextracts as covering liquids in canned Atlantic salmon.

The authors thank PhDs Verónica Dueik, Karina Araus, andRoberto Lemus for providing us advices and some bibliographicreferences for this study. This research was funded by DomeykoProject 2010‐VID‐Universidad de Chile.

The authors have declared no conflict of interest.

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Table 4. Sensory quality at the end of the research in cannedAtlantic salmon that was packed with different covering liquidsa)

Characteristic flavor Rancid odor

CTR 8.22� 0.33 0.25� 0.05CYO 9.37� 0.78 0.15� 0.02SLC 7.30� 0.95 1.19� 0.24ULT 7.99� 1.99 0.16� 0.02RLC 6.92� 1.69 1.39� 0.12

a)For each parameter, mean values of ten (n¼ 10) panellists�SDswere considered. No significant differences were found betweendifferent covering liquids used (p>0.05).Covering liquids: CTR: control (distilled water), CYO: aqueousextract of cochayuyo, SLC: aqueous extract of sea lettuce, ULT:aqueous extract of ulte, RLC: aqueous extract of red luche.



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133

4.3.2 CAPÍTULO 4. INHIBICIÓN DE RANCIDEZ EN SALMÓN ATLÁNTICO

ENLATADO MEDIANTE INCLUSIÓN DE EXTRACTO DE ALGAS COMO

LÍQUIDO DE COBERTURA (ANEXO IV)


El objetivo de esta investigación fue comparar los efectos de la adición de

extractos de diferentes algas en los parámetros lipídicos y de calidad sensorial de músculo

de salmón Atlántico (Salmo salar) enlatado. Para este propósito, los extractos de cuatro

algas marinas diferentes Durvillaea antarctica (frondas y tallo denominados cochayuyo

y ulte, respectivamente) Ulva lactuca (lechuga de mar) y Pyropia columbina (luche rojo)

fueron ensayados como medio de cobertura. Los parámetros analizados incluyeron el

análisis de la composición en ácidos grasos, el desarrollo de la oxidación lipídica, el

contenido en astaxantina, tocoferoles y nitrógeno básico volátil total (TVB-N), así como

la evaluación sensorial de sabor y olor rancio.


4.3.2.2.1 Análisis químico

El análisis de la carne de salmón Atlántico utilizada para la elaboración de los

enlatados tuvo la siguiente composición nutricional (g/100g); humedad (66,5 + 0,1%),

lípidos (12,6 + 1,8%), cenizas (1,0 + 0,3%), (proteínas de 17,7 + 2,2%) y carbohidratos

(2,2 + 0,2%; obtenido por diferencia).

Los resultados indicaron que durante el periodo de almacenamiento de los

enlatados se obtuvieron variaciones significativas (p< 0,05) del perfil lipídico. Las

diferencias significativas en el contenido de los grupos AGS, AGMI y AGPI fueron

evidenciadas a través del tiempo de almacenamiento estudiado, y entre los cinco tipos de

líquidos de cobertura considerados en esta investigación (p< 0,05). El salmón enlatado

añadido con extractos de ulte y luche rojo presentó un menor contenido de AGS pero

valores mayores de AGPI a través del tiempo de almacenamiento en comparación con el

control y los otros dos extractos de algas marinas utilizadas. Por otra parte, las diferencias

presentadas por el aumento en el contenido de AGMI de los enlatados con extractos

cochayuyo y ulva pudieron ser debidas a la degradación de AGPI por el tratamiento

134

térmico, efecto que ha sido descrito en otros estudios (Medina y col., 2012). Igualmente,

estos cambios en el contenido de AGPI se ven reflejados en las diferencias significativas

(p< 0,05) presentadas por el índice de polienos (PI) tanto durante el tiempo de

almacenamiento como a nivel de los diferentes líquidos de cobertura utilizados. En

general, los valores de PI obtenidos para las conservas de salmón con extracto de ulte

demuestran que esta alga desarrolló una mayor inhibición de la alteración de los AGPI

durante el periodo de almacenamiento de salmón enlatado.

4.3.2.2.2 Oxidación lipídica

La evaluación de la oxidación primaria medida como PV mostró diferencias

significativas (p< 0,05) tanto con el tiempo de almacenamiento, así como con el tipo de

recubrimiento utilizado. Se obtuvo una mayor tendencia de formación de peróxidos para

los enlatados con luche rojo, lechuga de mar y el control después de cumplir 115 días de

almacenamiento. No obstante, los PV encontrados fueron bajos en todos los casos, lo que

puede ser explicado por la aceleración de la generación de peróxidos producida por el

tratamiento térmico, así como su rápida transformación en productos secundarios de

oxidación, o una posible reacción de los hidroperóxidos con algunos constituyentes del

musculo de salmón (Aubourg, 2001). Los valores encontrados también fueron

favorecidos con el tipo del recipiente utilizado (estaño), que ejerce una barrera al oxígeno

de entrada, y por lo tanto, inhibe la generación de hidroperóxidos en el salmón enlatado

(Spuch y col., 2004). Sin embargo, sólo el extracto ulte reflejó una ligera inhibición en la

formación de hidroperóxidos en salmón enlatado en comparación con el control.

La evaluación de la oxidación secundaria medida como pAV mostró diferencias

significativas (p< 0,05) durante todo el tiempo de almacenamiento para todo tipo de

muestras. La muestra control indicó un claro incremento de este valor entre los días 60 y

115, y para todas las muestras que contenían extracto de algas se observó una disminución

significativa del pAV. Estos resultados podrían indicar que los extractos de algas marinas

tienen la capacidad de generación de retardo de los productos secundarios de la oxidación,

o bien de favorecer su ruptura.

Cuando se utilizó el extracto luche rojo como líquido de cobertura, se observó una

mayor disminución del pAV a través del tiempo; este efecto fue también observado pero

en menor medida por la utilización de ulte y cochayuyo. Las muestras control, condujeron

135

a un pAV más alto (p< 0,05) que en el caso de las muestras con extractos de algas. Otros

autores encontraron el pAV considerablemente más alto (entre 13,3 y 29,0) en el salmón

coho en lata usando diferentes condiciones de hielo como tratamientos previos

(Rodriguez y col., 2010). Por otro lado, se debe estudiar si una tendencia a la disminución

de la formación de peróxidos y de compuestos secundarios en las primeras etapas de

almacenamiento es debida a los cambios causados por el proceso de esterilización y a la

etapa de equilibrio entre sólidos y líquidos, en las que se produce un proceso de

estabilización entre la materia prima y el medio liquido de empaque (Ruíz-Roso y col.,

1998). Esta disminución también se ha atribuido a un efecto de dilución de productos

secundarios de oxidación, que pueden ser extraídos con el líquido de cobertura desde el

músculo del pescado, pudiendo después ser distribuidos por todo el músculo por la

presencia del medio de cobertura, o sus compuestos ser expulsados del músculo en la

forma de exudados (Aubourg y col., 2005a). También, los aldehídos pueden reaccionar

con proteínas u otros compuestos biológicos en los sistemas oxidados durante el

tratamiento térmico, que también puede conducir a una disminución en el pAV (Aubourg

y col., 2001b).

4.3.2.2.3 Antioxidantes endógenos

En el curso de esta investigación, todos los enlatados estudiados mostraron un

aumento significativo del contenido en tocoferoles después del octavo día de

almacenamiento a 40 ° C (p<0,05). El salmón enlatado junto a extracto de ulva mostró el

valor más alto para el contenido en tocoferoles en el comienzo del trabajo (368 mg / kg),

así como en el día 170 con 729 mg/kg, mostrando diferencias significativas con el control

(p< 0,05). El aumento en la cantidad de tocoferoles a través del almacenamiento puede

ocurrir principalmente debido a que los tocoferoles se suministran a los peces de cultivo

en las dietas durante su período de crecimiento en la forma de un éster de tocoferol

(acetato de alfa-tocoferol), del cual sólo una fracción sería absorbida por los lípidos

presentes en la carne de salmón (Hamre, 2011), mientras que la otra fracción de restos de

acetato de -tocoferol se encontraría en la forma ligada y esterificada en los tejidos. De

este modo, al encontrarse el éster en un medio acuoso comenzaría a hidrolizarse, lo que

provocaría una liberación gradual de tocoferol, y por lo tanto, un aumento de la cantidad

de tocoferoles libres en la carne de salmón durante un largo tiempo de almacenamiento.

En otra investigación (Rodríguez y col., 2007), los autores encontraron un

136

comportamiento similar en el contenido de -tocoferol en el músculo de salmón coho

durante los primeros 8 meses de conservación en congelación. Se demostró que la

mayoría de los tocoferoles presentes en varias especies de pescado se depositan en el

hígado, así como también en el intestino y el vientre, y el resto es depositado sobre el

músculo (Malone y col., 2004). Otra razón probable de por qué no se observó una

disminución en los niveles de tocoferoles puede ser el hecho de que las altas temperaturas

ayudan a disminuir la solubilidad del oxígeno en lípidos, por lo que la autooxidación de

tocoferol puede ocurrir más lentamente y sería reemplazada por reacciones de

polimerización (Ingemansson y col., 1993).

El contenido de astaxantina (AX) durante el almacenamiento mostró diferencias

significativas entre las muestras (p< 0,05), y varió de 1,1 a 3,5 mg / kg en el músculo del

salmón; estos niveles fueron inferiores a los determinados anteriormente por Gordon y

col. (2001), quienes encontraron concentraciones medias de AX muscular en salmónidos

de 4,6 mg / kg. Además, estos autores observaron que la pigmentación producida por la

retención de carotenoides está influenciada por factores genéticos, la maduración sexual

(mayor en los peces inmaduros), y su tamaño (mayor en piezas mayores). El contenido

de AX en todas las muestras de salmón enlatado disminuyó significativamente durante el

almacenamiento (p< 0,05). Este comportamiento es similar al encontrado previamente

para la trucha arcoíris almacenada en congelación (Oncorhynchus mykiss) y alimentada

con dos tipos de dietas (Ingemansson y col., 1993).

La retención más eficiente de AX se logró con extracto de luche rojo (73%),

seguido por la lechuga de mar (71%) y cochayuyo (67%), dejando en el último lugar el

alga ulte, que obtuvo un valor de retención idéntico al alcanzado por la muestra control

(40%). Este resultado demuestra que la mayoría de los extractos de algas marinas

ensayadas presentan una buena protección contra el descenso del contenido en AX; por

lo tanto, en este caso la AX no sería usada como un antioxidante, sino más bien los

constituyentes de los extractos llevarían a cabo esta función. El salmón enlatado en

presencia de extracto de ulva obtuvo valores y un comportamiento similar a los

encontrados con luche roja; sin embargo, la etapa de descenso duró hasta el día 115. Con

respecto a la disminución observada en todos los casos en los niveles de AX después del

día 60 en todos los casos, se puede inferir que, al ser utilizada en funciones antioxidantes,

puede conducir a cambios en el color (Contreras, 2002). Es importante señalar que la

disminución del contenido del pigmento AX en estas concentraciones (<6 mg de AX / g

137

de músculo de pescado) no tiene gran influencia en los cambios en sabor de pescado

(Sheehan y col., 1998; Refsgaard y col., 1998).

4.3.2.2.4 Bases volatiles totales (N-BVT)

Los resultados indican que el contenido en N-BVT aumentó de forma constante

en el tiempo para la mayoría de los casos, y mostró diferencias estadísticas (p< 0,05)

durante todo el periodo de almacenamiento.

En los productos marinos el proceso térmico y el tiempo de almacenamiento

causan un aumento en el valor de N-BVT generado principalmente por degradación del

óxido de trimetilamina. La formación de N-BVT causa pérdidas en la calidad bioquímica

y sensorial de las conservas de pescado, ya que está asociada a la generación de aminas

de bajo peso molecular como productos de alteración (Gallardo y col, 1990; Medina y

col., 2012). En el presente estudio, todos los tipos de salmón enlatado mostraron valores

cercanos a 30 - 35 mg N-BVT / 100 g en el octavo día de almacenamiento a 40 ° C, rango

que se ha establecido como límite máximo para el salmón Atlántico por la Unión Europea

(EC; Official Journal of the European Communities, 1995). Por otro lado, el estándar del

Servicio Nacional de Pesca (entidad gubernamental chilena) solo establece límites

máximos de N-BVT para productos frescos pero no para conservas de pescado

(SERNAPESCA, 2012). Los resultados obtenidos para el salmón Atlántico en lata en esta

investigación fueron inferiores a los descritos para las conservas de abadejo (Genypterus

blacodes) almacenado durante 3 meses a temperatura ambiente, obteniendo valores de

49.61 y 52.01 (mg N-BVT /100 g) cuando se utilizó agua y salmuera como líquido de

cobertura, respectivamente (Abugoch y col., 2005). Rodríguez y col. (2007) obtuvieron

valores entre 36,2 y 46,0 (mg N-BVT / 100 g) en carne enlatada de salmón coho después

de 3 meses de almacenamiento a 15 - 18 ° C; valores similares se alcanzaron en nuestro

estudio con todos los extractos de algas en el día 170 de almacenamiento a 40 °C. El

salmón Atlántico enlatado con luche rojo como líquido de cobertura mostró los valores

más bajos para N-BVT en el músculo al final del estudio en comparación con las muestras

control. Esto puede ser debido a una actividad antimicrobiana potencial de algunos

componentes contenidos en esta alga.

138

4.3.2.2.5 Evaluación sensorial

Los parámetros sensoriales de "sabor característico" y "olor rancio" se midieron

en la carne de todas las muestras de salmón enlatado de esta investigación. Ninguno de

estos parámetros mostró diferencias significativas entre las distintas muestras (p> 0,05),

por lo que el líquido de cobertura (extracto de algas marinas) que se utilizó para su

preparación no afecta a la generación de sabores y olores no característicos. En todos los

casos, las puntuaciones de "sabor característico" se incluyeron en el dominio aceptable al

final del experimento (por encima de 7,0); simultáneamente, mientras que el parámetro

"olor rancio" fue evaluado por el panel sensorial con valores muy bajos, por lo que todos

los tipos de salmón enlatado fueron evaluados como altamente aceptables. Un

comportamiento similar para el " olor rancio (oxidado) " fue encontrado por Rodríguez y

col. (2010) en muestras de salmón coho en lata previamente tratadas en diferentes

condiciones de formación de hielo. Las muestras conservadas de salmón Atlántico con

cochayuyo como líquido de cobertura mostraron una puntuación más alta para " sabor

característico"; éstas, junto con las correspondientes al tratamiento con ulte, mostraron

los valores menores de desarrollo de "olor rancio" para todo el periodo de conservación.

4.3.2.2.6 Conclusiones

Los resultados han reflejado ventajas en la calidad de conservas de salmón, al

emplear extractos de algas incluyendo componentes antioxidantes. Después de 170 días

de conservación a 40 °C, todas las muestras enlatadas indicaron valores aceptables de

olor oxidado así como de aroma característico. El empleo de los extractos de algas como

medio de cobertura contribuyó al descenso del contenido en productos de oxidación

secundaria (p-AV) en salmón enlatado, en contra de lo observado en las muestras control.

Estos resultados fueron acompañados por una mayor retención de AGPI y de AX, así

como de valores menores para el olor rancio. En relación con la evaluación sensorial, no

se observaron diferencias significativas entre las distintas algas ensayadas.

139


Título: Influence of air-drying temperature on drying kinetics, colour, firmness

and biochemical characteristics of Atlantic salmon (Salmo salar L.) fillets

Autores: Jaime Ortiz, Roberto Lemus-Mondaca, Antonio Vega-Galvez, Kong Ah-

Hen, Luis Puente-Díaz, Liliana Zura-Bravo, Santiago P. Aubourg.

Revista: Food Chemistry.

Año: 2013, Volumen 139, pág. 162-169.

Índice de impacto; 3.382, Cuartil Primero

Editorial: Elsevier

www.elsevier.com/locate/foodchem

Influence of air-drying temperature on drying kinetics, colour, firmness andbiochemical characteristics of Atlantic salmon (Salmo salar L.) fillets

Jaime Ortiz a, Roberto Lemus-Mondaca b,⇑, Antonio Vega-Gálvez b, Kong Ah-Hen c, Luis Puente-Diaz a,Liliana Zura-Bravo b, Santiago Aubourg d

aDepartamento de Ciencia de Alimentos y Tecnología Química, Universidad de Chile, Av. Vicuña Mackenna 20, Santiago, ChilebDepartamento de Ingeniería en Alimentos, Universidad de La Serena, Av. R.aúl Bitrán s/n. Box 599, La Serena, Chilec Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, Universidad Austral de Chile, Av. Julio Sarrazín s/n, Valdivia, ChiledDepartamento de Tecnología de Alimentos, Instituto de Investigaciones Marinas (CSIC), Vigo, Spain

a r t i c l e i n f o

Article history:Received 27 June 2012Received in revised form 24 November 2012Accepted 15 January 2013Available online 31 January 2013

Keywords:Atlantic salmonDryingAstaxanthinTocopherolEPA–DHAPhysical properties

a b s t r a c t

In this work the drying kinetics of Atlantic salmon (Salmo salar L.) fillets and the influence of air dryingtemperature on colour, firmness and biochemical characteristics were studied. Experiments were con-ducted at 40, 50 and 60 �C. Effective moisture diffusivity increased with temperature from1.08 � 10�10 to 1.90 � 10�10 m2 s�1. The colour difference, determined as DE values (from 9.3 to 19.3),as well as firmness (from 25 to 75 N mm�1) of dried samples increased with dehydration temperature.The lightness value L⁄ and yellowness value b⁄ indicated formation of browning products at higher dryingtemperatures, while redness value a⁄ showed dependence on astaxanthin value. Compared with fresh fishsamples, palmitic acid and tocopherol content decreased in a 20% and 40%, respectively, with tempera-ture. While eicosapentaenoic acid (EPA) content remained unchanged and docosahexaenoic acid (DHA)content changed slightly. Anisidine and thiobarbituric acid values indicated the formation of secondarylipid oxidation products, which is more relevant for longer drying time than for higher dryingtemperatures.

� 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

1. Introduction

Atlantic salmon (Salmo salar L.) is the main salmon species inmarine aquaculture in Chile. Its current production occupies 18%(39.68 ha) of the total territorial area under aquacultural use with98% of this production being carried out in Chile between the 8thRegion, Región del Maule, and the 10th Region, Región de los Lagos(Odepa, 2011). Over the past 20–30 years salmon export from Chilehas steadily increased. More recently, processed products likesmoked-dried and frozen salmon have had a greater demand onthe major export markets that include the USA, the European com-munity and Japan (Chilealimentos, 2012).

Marine foods have attracted much attention as a source ofimportant components for human health and nutrition. However,marine products present a rapid post mortem degradation of mostof their components through numerous biochemical reactions thatlead to a loss in quality and commercial value of these products. Tosolve these problems inherent to fresh fish, the use of adequateprocessing and preservation technology is necessary. Therefore,many researches and applications have been focussed on differentdrying methods as a preservation technique (Bala & Mondol, 2001;

Deng et al., 2011; Djendoubi, Boudhrioua, Bonazzi, & Kechaou,2009; Duan, Jiang, Wang, Yu, & Wang, 2011; Duan, Zhang, & Tang,2004; Morkore et al., 2001). However, for preservation of perish-able foods hot air drying is commonly used, despite significant lim-itations, like high specific energy consumption and long processingtime. Hot air drying is used to preserve fish by inactivating en-zymes and removing moisture (Duan et al., 2004). The removalof moisture prevents growth and reproduction of microorganismsthat cause decay and minimizes many of the moisture mediateddeteriorative reactions (Bala & Mondol, 2001; Bellagha, Sahli, Far-hat, Kechaou, & Glenza, 2007). It is generally accepted that themechanism that regulates the drying of foods is based on waterdiffusivity from within the material to its surface, and can be mod-elled using Fick’s second law (Duan et al., 2011; Vega-Gálvez et al.,2011).

Dried fish fillets can be stored for a long period of time and areconvenient to use. During drying, many chemical and physicalreactions occur, causing an increase in digestibility of proteinsthrough denaturation, but very often the contents of thermolabilecompounds and polyunsaturated fatty acids are also reduced (Wu& Mao, 2008). The quality of the dried product is also influenced bythe drying conditions (temperature, air velocity and relativehumidity). When operating at high temperatures, the nutritionalproperties of the product must be considered, since a loss of some

0308-8146/$ - see front matter � 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.01.037

⇑ Corresponding author. Tel./fax: +56 51 204305.E-mail address: [email protected] (R. Lemus-Mondaca).

Food Chemistry 139 (2013) 162–169

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functional characteristics may occur. High temperature usuallycauses irreversible biological or chemical reactions (oxidation,Maillard reaction, discolouration or changes in nutritional-func-tional properties), as well as structural, textural and mechanicalmodifications like shrinkage or loss of firmness (Erdogdu &Balaban, 2000; Luangmalawat, Prachayawarakorn, Nathakaranakule,& Soponronnarit, 2008; Veland & Torrissen, 1999).

Nutrient uptake into muscle fillet, known to be influenced bydietary lipid concentration, includes vitamin E, vitamin A (Hamre& Lie, 1995) and astaxanthin (Barbosa, Morais, & Choubert, 1999;Jensen, Birk, Jokumsen, Skibsted, & Bertelsen, 1998). Besides beingimportant nutrients for human consumption, both vitamin E andastaxanthin function as efficient antioxidants in fish flesh, protect-ing polyunsaturated fatty acids (PUFAs) against free-radical-mediated oxidation (Bell, McEvoy, Tocher, & Sargent, 2000;Sigurgisladottir, Sigurgisladottir, Torrissen, Vallet, & Hafsteinsson,2000). The long-chain PUFAs in fish flesh also have a variety ofhealth benefits (Rafflenbeul, 2001). However, PUFAs are highly sus-ceptible to undergoing oxidation reactions and their compositionvaries largely from species to species (Jensen et al., 1998). Oxida-tion of fats is one of the most important mechanisms that lead tofood spoilage, second only to alterations produced by microorgan-isms. This leads to a reduction in shelf life due to changes in tasteand/or odour, deterioration of texture and functionality of themuscle, and reduction in nutritional quality.

Astaxanthin is the primary carotenoid contributing to the yel-low–orange colour of farmed salmon, and its content is regardedas one of the most important quality parameters in fresh salmon(Meyers, 1994). Astaxanthin accounts for more than 90% of the to-tal carotenoid content found in the flesh of wild salmons, which isobtained from ingested crustaceans. Research also indicates addi-tional benefits from dietary carotenoids beyond the resulting col-ouration; carotenoids have excellent antioxidative characteristics.In addition, salmons have a high level of polyunsaturated fat intheir membranes, and protection of lipid tissue from peroxidationseems to be a metabolic function of astaxanthin (Bell et al., 2000)that has been shown to be hundred times more effective than vita-min E as an antioxidant.

Sources of n-3 PUFAs include some plant oils, such as linseedoil, and green leaves, which contain a-linolenic acid, which inmammals can be converted via desaturation and elongation toeicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA).EPA and DHA biosynthesis in animal and human organisms is arather slow process which is further decelerated with ageing. Sincethe human body cannot synthesise them, EPA and DHA are essen-tial nutrients in human diet (Leaf, Xiao, Kang, & Billman, 2003). EPAand DHA can be ingested directly as they are present in high con-centrations in oily fish, like mackerel, herring, sardine and salmon,and in fish oil extracts such as cod liver oil. High levels of EPA andDHA are found in seafood, because these fatty acids are transferredup the food chain in the oceans from the phytoplanktons that pro-duce them (Jensen et al., 2012).

Tocopherols are known to be endogenous antioxidants that canact as scavengers of free radicals, so that protection against thevery early stages of lipid oxidation would be favoured (Jensenet al., 1998). Different tocopherols (a-, b-, c- and d-tocopherol)have been identified in plants and all have been found in most sea-weeds and unicellular algae. The a-, b-, c- and d-tocopherols occuras mixtures in vegetable oils and are the main natural antioxidantsin fats (Hraš, Hadolin, Knez, & Bauman, 2000). However, the mostabundant and the most biologically active tocopherol in food isa-tocopherol that inhibits free radical oxidation by reacting withperoxyl radicals to stop chain propagation, and with the alkoxylradical to inhibit the decomposition of the hydroperoxides and de-crease the formation of aldehydes (Kalucka et al., 2005). Moreover,a-tocopherol has been reported to be the only tocopherol that is

accumulated in higher marine animals from natural diets that pre-sumably include originally all four tocopherols. Deposition of dif-ferent tocopherol molecules (primarily a and c) in farmed fishdid occur and could be strongly influenced by the feed provided(Parazo, Lall, Castell, & Ackman, 1998; Sigurgisladottir et al., 2000).

Thiobarbituric acid reactive substances (TBARs) can be de-graded or interact with other components, such as proteins, toform polymers that decrease the quality of salmon. The TBARs in-dex is widely used as a quality index for lipid oxidation (Goulas &Kontominas, 2007). Lipids and proteins do not react to form com-plexes unless the fat or fatty acids are oxidised (Bhattacharya,Sajilata, & Singhal, 2008). Another important indicator of the fatoxidation process is the anisidine value, which defines the second-ary oxidation product content. The anisidine value is a measure ofthe production of aldehydes during oxidation of fats or oils and isused as an indicator of the oxidative history of the fat or oil, as thealdehydes normally originate from the oxidation of unsaturatedfatty acids (OSullivan, Mayr, Shaw, Murphy, & Kerry, 2005).

Information on the drying kinetics and nutritional quality re-lated to drying process of salmon fillets are not available in litera-ture. Therefore the aim of this work was to determine the dryingkinetics of salmon fillets at 40, 50 and 60 �C and to assess the effectof air temperature on colour and firmness development, on TBA in-dex and anisidine values (lipid oxidation) and on contents of asta-xanthin, tocopherols, palmitic acid, EPA and DHA in dried Atlanticsalmon (Salmo salar) fillets.

2. Materials and methods

2.1. Raw material

Atlantic salmon (Salmo salar L.) fillets were purchased from a lo-cal market in the city of Santiago, Chile. Freshness, colour, size andabsence of any mechanical damage were used as selection criteria.The fillets thickness was of 10.50 ± 0.15 mm approximately. Sam-ples were stored at 4.5 ± 0.1 �C until analysis. Initial moisture con-tent was determined according to AOAC official method 934.06(AOAC, 1990), using a vacuum drying oven (Gallenkamp, OVL570,Leicester, UK) and an analytical balance (CHYO, Jex120, Kyoto, Ja-pan) with an accuracy of ±0.0001 g.

2.2. Drying process

The salmon fillets were dried in a laboratory-scale convectivedryer at 40, 50 and 60 �C with an air flow of 2.0 ± 0.1 m s�1. The in-let relative humidity was 72.0 ± 4.0%, measured by an ambient dig-ital hygro-thermometer (Extech Instrument Inc., 445703, MA, USA)and the load density was 4.4 ± 0.4 kg m�2. All drying experimentswere carried out in triplicate using a mass of 100.0 ± 1.0 g, takeneach time from a whole fillet. The fillet samples were placed as athin-layer in a stainless steel basket and fillet mass during dryingwas measured on an analytical balance (Ohaus, SP402, NJ, USA)with a precision of ±0.01 g at defined time intervals, connectedby an interface system (Ohaus, RS232, NJ, USA) to a PC, which re-corded and stored data. Experiments were performed until equilib-rium condition was achieved and constant weight of sampleregistered. The dried samples were kept in sealed polypropylenebags until further analysis.

2.3. Effective moisture diffusivity measurement

Fick’s second law of diffusion (Eq. (1)) was used to model thedrying process since moisture diffusion is one of the main masstransport mechanisms that describe this process (Corzo & Bracho,2007). In this model, the dependent variable is the moisture ratio


(MR) which relates the gradient of the sample moisture content inreal time to both initial and equilibrium moisture content (Eq. (2)).

@MR@t

¼ Deff@2MR@z2

ð1Þ

MR ¼ X � Xe

Xo � Xeð2Þ

In Eq. (1) Deff is the effective moisture diffusivity (m2 s�1), t isthe drying time (s) and z is the spatial dimension (m). In Eq. (2)X is the moisture content (g water g�1 dry matter (d.m.)), Xo theinitial moisture content (g water/g d.m.) and Xe the equilibriummoisture content (g water/g d.m.). The mathematical solution ofFick’s second law, when internal mass transfer is the controllingmechanism and one-dimensional transport in an infinite slab is as-sumed, is given by Eq. (3). For sufficiently long drying times, thefirst term in the series expansion gives a good estimate of the solu-tion (Crank, 1975). In this case, a linear relationship between thelogarithm of MR and time is obtained, which can be used to deter-mine effective moisture diffusivity according to Eq. (4) (Babalis &Belessiotis, 2004).

MR ¼ 8p2

X1

j¼0

1

ð2jþ 1Þ2exp

�ð2jþ 1Þ2Deffp2t

4L2

" #ð3Þ

MR ¼ 8p2 exp

�Deff p2 t

4L2

� �ð4Þ

where L is the half-thickness of the slab (m) and j is number ofterms. The use of Eq. (4) is based on the assumption of a constantDeff for each drying experiment and a linear behaviour between thementioned variables. This hypothesis of isothermia is only a simpleassumption since drying is a complex process involving simulta-neous heat and mass transfer, thus all the complexity of the dryingprocess relies on Deff (Corzo & Bracho, 2007). In practice, the Deff

value for each temperature is determined from the slope of thestraight line obtained by plotting experimental drying data interms of lnMR versus drying time. Moreover, the temperaturedependence of the effective moisture diffusivity can be repre-sented by an Arrhenius relationship (Eq. (5)). Both kinetic param-eters (Ea and D0) can be estimated from the slope and interceptof the plot ln Deff versus the reciprocal of absolute temperature:

Deff ¼ D0 exp � Ea

RT

� �ð5Þ

In Eq. (5) R is the universal gas constant (8.314 J mol�1 K�1), Eathe activation energy (kJ mol�1), D0 the Arrhenius factor (m2 s�1)and T the absolute temperature (K).

3. Quality attributes

3.1. Surface colour

The surface colour of the salmon fillet was measured using acolorimeter (Minolta, CM-1000, Tokyo, Japan) based on the CIELabcolour space, after calibration with the white and black glass stan-dards. Three equidistant spots were examined on the major axis ofeach fish fillet sample. Since the spot diameter of the instrumentwas 10 mm, the total area of the slab, from which informationwas taken, was 10 cm2. The experiments were performed in tripli-cate. Colour changes were measured by colorimetric evaluation ofthe three CIE parameters: Lightness (L⁄), greenness-redness (a⁄)and blueness-yellowness (b⁄). CIE L⁄, a⁄ and b⁄ colour coordinateswere calculated considering the standard illuminant D65 and anobserver angle of 10� (Vega-Gálvez et al., 2011). The colorimeter

yielded L⁄, a⁄ and b⁄ values for each spot, which were convertedto the total value of colour difference (DE) according to Eq. (6).

DE ¼ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiDL2 þ Da2 þ Db2

qð6Þ

3.2. Firmness

The firmness of samples, as an indicator of texture, was definedas the maximum force applied to puncture the salmon tissue. Thisphysical property was measured using a Texture Analyzer (TextureTechnologies Corp., TA XT2 Scardale, NY, USA). The probe had apuncture diameter of 2 mm, and was adjusted for a travel distanceof 20 mm at a test speed of 1.7 mm s�1. The maximum force wasmeasured by making 1 puncture in each dehydrated fish sample,using 10 slices per treatment. The mean value of firmness for eachtreatment was then calculated and expressed in N mm�1.

3.3. Astaxanthin

The astaxanthin (AX) content in the fish samples was measuredaccording to Sheehan, O’Connor, Sheehy, Buckley, & Fitzgerald,1998). The fish muscle was extracted with acetone. The combinedextracts were dried under nitrogen flux and dissolved in the mobilephase, which consisted of 20% ethyl acetate and 80% methanol/water in a ratio of 9:1. HPLC separation of the samples was carriedout on a Nucleosil 5 C18 (25 cm 64 cm i.d.) reverse-phase column;detection was carried out at 470 nm. The absence of 9Z- and 13Z-isomers was confirmed; only E-isomers were detected in the ana-lysed salmon samples. Results were expressed as mg all-E-AX kg�1

fish muscle.

3.4. Alpha and gamma tocopherol content

Tocopherols were analysed according to Cabrini, Landi, Stefa-nelli, Barzanti, and Sechi (1992). The lipophilic antioxidants wereextracted from the muscle with hexane, brought to dryness undernitrogen flux, dissolved in isopropanol and injected for HPLC anal-ysis. An ultrasphere ODS column (15 cm 60.46 cm i.d.) was em-ployed, applying a gradient from 0% to 50% isopropanol. The flowrate was 1.5 mL min�1. Detection was achieved at 280 nm. a-,and c-isomers were detected in farmed salmon samples, with theircontents being expressed as mg/kg muscle.

3.5. Palmitic acid, EPA and DHA

Lipid extracts were converted into fatty acid methyl esters(FAME) by employing acetyl chloride and then analysed by gaschromatography, according to Aubourg, Medina, and Gallardo(1998). Analysis was performed on a Perkin-Elmer 8700 chromato-graph employing a fused-silica capillary column SP-2330 (0.25 mmi.d.630 m; Supelco, Bellefonte, PA, USA). Nitrogen at 10 psi as car-rier gas and a flame ionization detector (FID) at 250 �C were used.Peaks corresponding to fatty acids were identified by comparisonof their retention times with standard mixtures (Qualmix Fish,Larodan, Malmo, Sweden; FAME Mix, Supelco). Peak areas wereautomatically integrated, with 19:0 fatty acid being used as inter-nal standard for the quantitative analysis.

3.6. Thiobarbituric acid index

The thiobarbituric acid index (TBA-i) was determined accordingto Vyncke (1970). This method is based on the reaction between atrichloroacetic acid extract of the fish muscle, and thiobarbituricacid at high temperature (95–97 �C); the resulting chromophore


was spectrophotometrically measured at 532 nm. Results were ex-pressed as mg malondialdehyde kg�1 fish muscle.

3.7. Anisidine value

The anisidine value was determined in fish muscle according tothe AOCS (1993) method, based on the reaction between a- andb-unsaturated aldehydes (primarily 2-alkenals) and p-anisidine re-agent. Anisidine value was expressed as 100 times the absorbancemeasured at 350 nm in a 1 cm path length cuvette from a solutioncontaining 10 mg lipid ml�1 reaction medium.

3.8. Statistical analysis

An analysis of variance (ANOVA) was carried out to estimateleast significant differences (LSD) among the media of the effectivemoisture diffusivities, at a confidence level of 95% (p < 0.05). More-over, the multiple range test (MRT) was used to determine possiblehomogeneous groups existing among the diffusivities. The statisti-cal estimation was done using the Statgraphics� Plus 5.1 software.

4. Results and discussion

4.1. Drying curves and effective moisture diffusivity

Prior to approaching the study of drying of any food, it is neces-sary to evaluate its moisture sorption isotherms as these mathe-matically describe the relationship between water activity andequilibriummoisture content of the food product. They have a fun-damental influence on many aspects of the dehydration processand the storage stability of the dried product. For food systems,these isotherms also give useful information about the sorptionmechanism and the interaction of food biopolymers with water(Vega-Gálvez et al., 2011). The initial and equilibrium moisturecontents of the Atlantic salmon (Salmo salar L.) fillets were3.07 ± 0.10 g water g�1 d.m. and 0.18 ± 0.04 g water g�1 d.m.respectively. In Fig. 1 the experimental drying curves at the threetemperatures (40, 50 and 60 �C) are shown. A clear effect of tem-perature on the drying behaviour of the salmon fillets can be ob-served. An increase in drying temperature is accompanied by adecrease in drying time. The time needed to achieve equilibriummoisture content in all experiments was between 2000 and

An analysis of variance on the media of Deff for the salmon filletsshowed significant differences (p < 0.05) when observing the influ-ence of temperature (Table 1). The highest value of Deff

(1.90 ± 0.22 � 10-10 m2 s�1) was obtained at 60 �C, while the lowestvalue (1.08 ± 0.12 � 10�10 m2 s�1) occurred at 40 �C. These valuesare within the general range of 10�11–10�9 m2 s�1 for drying of fishas reported by Panagiotou, Krokida, Maroulis, and Saravacos(2004). They are slightly higher than those reported for Braziliansquid (Teixeira & Tobinaga, 1998), or those for sun drying of prawn(11.11 � 10-11 m2 s�1) or chelwa fish (8.708 � 10�11 m2 s�1) (Jain &Pathare, 2007). However, they are comparably lower than the val-ues of Deff determined under convective air-drying for jumbo squidbetween 0.78 � 10�9 m2 s�1 at 50 �C and 3.2 � 10�9 m2 s�1 at 90 �C(Vega-Gálvez et al., 2011), or shark fillets between 2.47 � 10�10

m2 s�1 at 30 �C and 6.75� 10�10 m2 s�1 at 60 �C (Mujaffar & Sankat,2005). On the other hand, the Deff values mentioned are similar tothe corresponding values of moisture diffusivity obtained underosmotic dehydration of tilapia fillets (Medina-Vivanco, Sobral, &Hubinger, 2002) or sardine sheets (Corzo & Bracho, 2007). The ob-served differences could be explained by the diversity of seafoodspecies, process temperature, muscle orientation, fat content andpresence or absence of skin (Medina-Vivanco et al., 2002). A linearrelationship due to the Arrhenius type dependence (R2 = 0.98) wasobtained when plotting the natural logarithm of Deff as a functionof the reciprocal of absolute temperature. From the slope of thisline, an activation energy value of 24.57 kJ mol�1 was determined,according to Eq. (4).

4.2. Colour changes

The appearance of food products is of major importance to con-sumers, both from the point of view of acceptability and prefer-ence. The colour of salmon products is generally accepted to beone of the most relevant quality parameters. Therefore, colourplays a decisive role when evaluating the quality of the productat the point of sale (Anderson, 2000). The average values of thechromatic coordinates L⁄, a⁄ and b⁄, for the fresh and the dehy-drated fish samples are shown in Fig. 2. These colour parametersfor the dried Atlantic salmon were significantly different(p < 0.05) to those for the fresh salmon. Although the lowest L⁄ va-lue was determined in the fresh sample, indicating an overall dar-ker tone for the fresh salmon compared to the dehydrated samples,only slight differences in lightness of samples were observed. Sur-face drying removed the surface moisture leaving a protein coating(pellicle) that probably enhanced the lightness of the dried sam-ples. At 50 and 60 �C the L⁄ value decreased compared to treatmentat 40 �C and may be due to colour development through more se-vere browning near the end of drying period, when moisture level

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Time (min)

Moi

stur

e R

atio

(dim

ensi

onle

ss)

40°C

50°C

60°C

Fig. 1. Drying curves for Atlantic salmon (Salmo salar L.) fillets at three dryingtemperatures.

Table 1Values of effective moisture diffusivity under hot-air conditions during drying ofAtlantic salmon fillets at three different temperatures.

Drying temperature (�C) Deff�10�10 (m2 s�1) r2

40 1.08 ± 0.12a 0.9950 1.56 ± 0.24b 1.0060 1.90 ± 0.22c 1.00

⁄Data are expressed as average ± standard deviation in three replicates. Differentletters in the same column indicate that the Deff values are significantly different(p < 0.05).


4000 min. In addition, Fig. 1 shows a prolonged period of fallingdrying rate. Similar results were obtained by other authors work-ing with seafoods as prawn and chelwa fish (Jain & Pathare,2007), sardine (Corzo & Bracho, 2007; Djendoubi et al., 2009), rain-bow trout (Kilic, 2009), jumbo squid (Vega-Gálvez et al., 2011) andshark fillets (Mujaffar & Sankat, 2005).

of sample is low and less evaporative cooling takes place. Pro-longed drying at higher temperatures favoured browning reactionsthat caused a decrease in lightness value, which is frequently re-ported to occur during thermal treatment (Leadley, Tucker, & Fryer,2008; Patras, Tiwari, Brunton, & Butler, 2009). Several suggestionsto reduce browning during drying emphasised in all cases thatproduct should not experience unnecessary heat when it is in itscritical moisture content range (Rahman, 2006). On the other handchanges in coordinate a⁄ (greenness-redness) due to drying of sam-ples at the three temperatures (40, 50 and 60 �C) were not evidentwith respect to fresh samples (p < 0.05). Dietary carotenoids (e.g.astaxanthin) deposited in the muscle give fillets of Atlantic salmontheir characteristic and attractive pink colour, an important qualityparameter of both raw and processed products of salmonid fishes(Sigurgisladottir et al., 2000). During the drying assays, it appearedthat astaxanthin was not significantly deteriorated, which may ex-plain the maintenance of the redness coordinate. For values ofcoordinate b⁄ (blueness-yellowness) no significant influences werefound between fresh samples and samples dried at 40 and 50 �C(p < 0.05). However, as drying temperature is raised to 60 �C coor-dinate b⁄ decreased significantly. This is equivalent to a shift to yel-lowness, which is an indication of sample browning during drying(Fu, Xue, Miao, Li, & Zhang, 2007), confirming the tendence ob-served for lightness value.

The values of colour difference (DE) for all drying treatmentswith respect to the fresh sample were also examined, showingDE values to increase significantly (p < 0.05) with dehydrationtemperature (9.27 at 40 �C, 12.37 at 50 �C and 19.31 at 60 �C). Con-sidering the L⁄, a⁄ and b⁄ values determined in this study, it can beassumed that colour difference is mainly due to some browningthat occurred at temperatures around 60 �C. The experiments de-scribed here demonstrated that external factors, such as dryingtemperature and time, have considerable impact on colour param-eters of the dried salmon fillets. If consumers would dislike the col-our of the product, then other quality parameters such as flavourand texture may not be judged at all.

4.3. Firmness

The fish muscular tissue consists mainly of muscle fibres or cellsand some extracellular space (interstitial space and capillaryspace). The muscle cells consist of mainly fibrils (working unitsof cell), sarcoplasma (transport and regulatory space filled with li-quid and functional units), and finally connective tissue, mainly

collagen (Veland & Torrissen, 1999). The major structural factorsaffecting texture are associated with the connective tissues andthe myofibrillar proteins (myosin and actin) (Erdogdu & Balaban,2000). Drying causes denaturation of the protein by concentrationof the solutes and irreversible structural changes leading to tex-tural modification. The firmness of the dried salmon filtet is a crit-ical quality parameter that may affect appearance and thusacceptability of the product. The dried fish muscles should toleratea minimum stress or deformation without falling apart when cut inslices or being handled (Rahman, 2006). In this study the firmnessof the dehydrated salmon fillet was evaluated by a puncturetest and the effect of drying temperature on its behaviour is illus-trated in Fig. 3. The fresh salmon presented a firmness of20.59 ± 1.18 N mm�1, which is significantly the lowest value(p < 0.05), compared to the firmness of all fillet samples dried at40, 50 and 60 �C. Firmness increased as the drying temperaturewas raised. It reached a value of 77.05 ± 4.75 N mm�1 at dehydra-tion temperature of 60 �C, which can be considered a major in-crease compared to the firmness of the fresh sample (p < 0.05).

4.4. Astaxanthin

Astaxanthin is a dietary carotenoid well known as the main pig-ment responsible for the pink colour of salmonoid species, so thatits retention during processing should be very important to guar-antee consumer acceptance and retain the commercial value ofthe product (Rodríguez et al., 2007). In addition to their colouringproperties, carotenoids have major biological functions (Anderson,2000). Carotenoids like astaxanthin are also known as relevantendogenous antioxidants that can act as scavengers of free radicals,so that protection against lipid oxidation would be favoured and,accordingly, PUFA content and composition maintained (Jensenet al., 1998). The AX value measured in the raw salmon samples(Table 2) was similar to the one obtained by Sheehan et al.(1998). Previous research has also shown that AX can deteriorateeither through enzymatic degradation by lipoxygenase and perox-idase or through non-enzymatic degradation by light, heat or oxy-gen. In the present study, it was observed that the AX content insamples dried at 40 �C was not significantly different to that infresh samples. However, at drying temperatures of 50 and 60 �Cthe AX content was significantly higher in the dried salmon filletscompared to that of the fresh samples. This showed that the dryingprocess up to 60 �C did not cause significant destruction of AX buthad rather a concentrating effect.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Fresh 40 50 60Drying Temperature °C

Chr

omat

ic c

oord

inat

es

L*

a*

b*a, b

a

b

aa

a

a

b

aa

c d

ba, b

Fig. 2. Effect of air-drying temperature on the chromatic coordinates (L⁄, a⁄ and b⁄)of fresh and dehydrated salmon fillet samples. Identical letters above the barsindicate no significant difference (p < 0.05).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Control 40°C 50°C 60°C

Firm

ness

(N m

m-1

)

Drying temperature

b,cb

c

a

Fig. 3. Effect of air-drying temperature on firmness of fresh and dehydrated salmonfillets. Identical letters above the bars indicate no significant difference (p < 0.05).


4.5. a- and c-tocopherol

Tocopherol isomer assessment is shown in Table 2. The contentof these compounds provided some differences throughout theexperiment that could be explained rather as a result of inherentdifferences within the fish samples than as a consequence of thedrying process. Both a- and c-isomers of tocopherol showed sim-ilar results to those obtained in other studies of cultivated fish spe-cies such as rainbow trout and Atlantic salmon (Jensen et al., 1998;Nordgarden, Ørnsrud, Hansen, & Hemre, 2003). In the presentexperiment, a-tocopherol decreased significantly (p < 0.05) afterdrying at all three temperatures, whereas c-tocopherol decreasedonly significantly (p > 0.05) at the drying temperature of 40 �C. At50 and 60 �C there were no significant differences in c-tocopherolcontent compared with the fresh fish fillet sample, which may beattributed to shorter exposure to processing compared to dryingat 40 �C. The lowest content of a-tocopherol was also found inthe samples dried at 40 �C, which may be due to degradation dueto longer exposure time. On the other hand, it is interesting to notethat a-tocopherol content was higher in samples dried at 50 �Cthat those dried at 60 �C. In this study, an explanation based onobservations can be given. At 60 �C more melted fat was observedon the surface of the sample. Considering a decrease in viscosity ofthe lipid phase with temperature, a flowing out of the melted fatfrom the muscle tissues at 60 �C may be responsible for the greaterloss of the liposoluble a-tocopherol.

4.6. Palmitic acid, EPA and DHA

The compositional or technological research, accounting forstudies of fatty acid distribution, appears to be scarce (Aubourget al., 2007). Palmitic acid, EPA and DHA composition of the rawmaterial is shown in Table 2. This composition was similar to thatobserved in farmed and wild Atlantic salmon (Jensen et al., 2012)and Coho salmon (Aubourg et al., 2005), where these fatty acidsare among the most abundant. During drying of the Atlantic sal-mon (Salmo solar) fatty acids composition of the fillets showedslight changes (Table 2). The content of palmitic acid, EPA(C20:5) and DHA (C22:6) was significantly higher in the raw filletscompared to the dried fish samples (p < 0.05). The palmitic acidcontent further decreased significantly with increase of dryingtemperature (p < 0.05), whereas content of the typical fish fattyacids remained practically unchanged (EPA) or showed only aslight decrease (DHA). However, in a study on grass carp, Wuand Mao (2008) showed that drying processes significantlyincreased the relative contents of palmitic acid, EPA andDHA (p < 0.05). Therefore, under the drying conditions of thisassay fatty acids of the fresh salmon fillets were only slightlyoxidised.

4.7. Thiobarbituric acid index

Secondary lipid oxidation compounds formed during dryingwere measured by the thiobarbituric acid index, (TBA-i). An in-crease in this value was observed in the salmon samples after dry-ing at all temperatures (Table 2), showing a significant differencebetween the fresh and the dried fish samples (p > 0.05). The forma-tion of secondary oxidation compounds has proved to be an inter-esting tool to assess the chemical changes produced as a result ofthe drying process. Similar results were observed for smoked-driedand sun-dried flesh of two fish species (Silurus glanis and Ariusparkii), where an increase in TBA-i value was observed (Ali, Ahma-dou, Mohamadou, Saidou, & Tenin, 2011). On the other hand TBA-idecreased with increase in drying temperature, so that this indexcan be useful in order to evaluate the effect of the air drying pro-cess. At higher temperature shorter drying time is achieved. SinceTBA-i decreased as drying temperature increased from 40 to 60 �C,it can be assumed that exposure time during drying would have agreater effect on formation of secondary lipid oxidation com-pounds in the dried fish samples.

4.8. Anisidine value

The anisidine value was also used as a measure of secondaryoxidation products. In Table 2 the effect of drying temperatureon anisidine value of dried Atlantic salmon (Salmo salar) fillets isshown. Drying significantly increased the anisidine values in thedried fish samples (p < 0.05), being higher at all temperature treat-ments from 40 to 60 �C. This is a clear indication of the rapiddecomposition of hydroperoxides into secondary oxidation prod-ucts at high temperatures. These data indicate that hydrolyticand oxidative degradations took place during drying. Hydroperox-ides are unstable and decompose via fission during dehydration atelevated temperatures to form free radicals and a variety of chem-ical products, such as alcohols, aldehydes, ketones, acids, dimers,trimers, polymers, and cyclic compounds (Tan, Che Man, Jinap, &Yusoff, 2002). Similar results were observed during hot air andmicrowave drying of grass carp fillets (Wu &Mao, 2008). The anisi-dine value could therefore be reliable and meaningful for evaluat-ing the fat quality in dried Atlantic salmon fillets. Similar to TBA-i,the anisidine value of the dried fillet samples decreased as dryingtemperature increased from 40 to 60 �C, which confirmed thegreater effect of exposure time over drying temperature.

5. Conclusions

In conclusion, the results of this work indicate that the dryingkinetics together with the reported quality attributes of the driedAtlantic salmon fillets can be used to improve the final characteristics

Table 2Effect of drying temperature on quality index of dried Atlantic salmon (Salmo solar L.) fillets.

Quality index Control Drying temperature (�C)

40 50 60

Astaxanthin (lg/g) 17.25 ± 2.27a 15.60 ± 3.49a 30.35 ± 4.07b 24.20 ± 8.31b

a-Tocopherol (ppm) 21.02 ± 0.34a 10.48 ± 1.01b 18.52 ± 1.81c 12.36 ± 2.56b

c-Tocopherol (ppm) 7.34 ± 1.53a 3.75 ± 0.74b 7.33 ± 0.93a 6.29 ± 1.02a

Palmitic acid (% area) 21.24 ± 0.50a 18.58 ± 0.40b 17.90 ± 0.25c 17.30 ± 0.20c

EPA (% area) 11.17 ± 0.34a 9.10 ± 0.31b 8.90 ± 0.35b 9.10 ± 0.18b

DHA (% area) 9.46 ± 0.33a 8.30 ± 0.13b,c 8.60 ± 0.57b 7.60 ± 0.47c

TBA-i (mg malonaldehyde/kg sample) 0.24 ± 0.02a 2.01 ± 0.04b 1.65 ± 0.03c 1.47 ± 0.05d

Anisidine value (meq/kg) 2.23 ± 0.92a 9.07 ± 3.27b 5.43 ± 0.24c 4.85 ± 1.87c

⁄Data are expressed as average ± standard deviation in three replicates. Values in the same row having the same letter (a, b and c) for each parameter are not significantlydifferent at a confidence level of 95%.


of the product. Higher moisture diffusivity determined at 60 �C isassociated to a shorter drying time, which is favourable for a betterquality of the dried fish. Formation of secondary lipid oxidationproducts, as expressed by the TBA index and the anisidine value,depended during drying more on exposure time than on tempera-ture. The drying temperature was less detrimental than the expo-sure time on quality characteristics, such as palmitic acid, EPADHA, a- and c-tocopherol. Astaxanthin was not deteriorated dur-ing drying and therefore the redness of dried sample was main-tained. The colour difference was due only to some browningproducts that occurred mainly at 60 �C. The firmness of dried sam-ples would also increase with temperature. Finally, optimisation offood quality during processing requires more investigation in orderto overcome the constraints related to structural and functionalfood behaviour and their role in the coupling of heat and masstransfer mechanisms.

Acknowledgement

The authors gratefully acknowledge the Research Departmentof Universidad de La Serena (DIULS), La Serena, Chile.

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149

4.3.4 CAPÍTULO 5. PRESERVACIÓN DEL VALOR NUTRICIONAL DE

SALMÓN ATLÁNTICO (S. salar) MEDIANTE OPTIMIZACIÓN DEL SECADO

CONVENCIONAL (ANEXO V)


En este trabajo se estudiaron las cinéticas de secado de filetes de salmón Atlántico

y la influencia de la temperatura de secado con aire sobre las características bioquímicas

(perfil lipídico, contenido en tocoferoles, astaxantina, p-anisidina y TBA-i), color y

firmeza de filetes del músculo.


4.3.4.2.1 Análisis químico

4.3.4.2.1.1. Oxidación de lípidos

El salmón Atlántico utilizado en este estudio presentó una composición

mayoritaria en ácidos palmítico, EPA y DHA similar a las descritas para salmón coho y

Atlántico ya sean éstos provenientes de cultivos o de origen silvestre (Jensen y col., 2012;

Aubourg y col., 2005a). Durante el secado de los filetes de salmón la composición en los

ácidos grasos presentó ligeros cambios. El contenido en los ácidos palmítico, EPA

(C20:5ω3) y DHA (C22:6ω3) fue significativamente mayor en los filetes crudos en

comparación con las muestras de pescado seco (p< 0,05). Sin embargo, en un estudio

sobre la carpa herbívora, Wu y Mao (2008) mostraron que los procesos de secado

incrementaron significativamente los contenidos relativos de cidos palmitico, EPA y

DHA (p< 0,05). Los compuestos secundarios de la oxidación formados durante el secado

y medidos por el índice del ácido tiobarbitúrico (TBA-i) presentaron un aumento

significativo (p< 0,05) de este valor en las muestras de salmón en todas las condiciones

de secado ensayadas. Estos resultados son similares a los obtenidos para la carne de dos

especies de pescado secados por ahumado y secados al sol (Glanis Silurus y Arrio parkii),

donde se observó un aumento en el valor TBA-i (Ali y col., 2011). Por otro lado el TBA-

i disminuyó a medida que aumentó la temperatura de secado de 40 a 60 °C; asimismo, se

puede suponer que el tiempo de exposición durante el secado tendría un efecto mayor

150

sobre la formación de compuestos de oxidación lipídica secundarios en las muestras de

pescado seco.

El secado aumentó significativamente (p< 0,05) los valores de p-anisidina (pAV)

en las muestras de pescado seco siendo mayor el aumento cuando se realizó el secado

lento a 40 °C que el secado rápido realizado a 60 °C. Esto se puede considerar como una

clara indicación de la rápida descomposición de hidroperóxidos en productos de

oxidación secundaria con la temperatura y el tiempo de secado. Los hidroperóxidos son

inestables y se descomponen durante la deshidratación a temperaturas elevadas para

formar radicales libres y una variedad de productos químicos, tales como alcoholes,

aldehídos, cetonas, ácidos, dímeros, trímeros, polímeros y compuestos cíclicos (Tan y

col., 2002). Resultados similares se observaron durante el secado con aire caliente y

microondas de filetes de carpa herbívora (Wu y Mao, 2008). De forma similar al TBA-i,

el valor de pAV de las muestras secas de filete disminuyó a medida que aumentó la

temperatura de secado de 40 a 60 °C, lo que confirmó que el mayor tiempo de exposición

dado por una temperatura baja (40 °C) ejerce una mayor oxidación secundaria comparado

con un secado más rápido a mayor temperatura (60 °C).

4.3.4.2.1.2 Antioxidantes endógenos

El contenido de tocoferoles presentó algunas diferencias durante todo el

experimento que podría explicarse más bien como un resultado de las diferencias

inherentes dentro de las muestras de pescado como una consecuencia del proceso de

secado. Tanto, γ- como -tocoferol mostraron resultados similares a los obtenidos en otros

estudios realizados con la trucha arcoíris y el salmón Atlántico (Jensen y col., 1998;

Nordgården y col., 2003). En el presente experimento, el contenido de tocoferol

disminuyó significativamente (p< 0,05) después de secado a las tres temperaturas,

mientras que γ-tocoferol sólo disminuyó significativamente (p< 0,05) a la temperatura de

secado de 40 °C.

A 50 y 60 °C no hubo diferencias significativas en el contenido de γ-tocoferol en

comparación con la muestra de filete de pescado fresco, lo que puede ser atribuido a la

exposición más corta para el procesamiento en comparación con el secado a 40 °C.

También se encontró el contenido más bajo de -tocoferol en las muestras secadas a 40

°C, lo cual puede ser debido al mayor tiempo de exposición. Por otra parte, es interesante

observar que el contenido de -tocoferol fue mayor en las muestras secadas a 50 °C que

en aquellas secadas a 60 °C. Una explicación sería que en el estudio a 60 °C se observó

151

un mayor contenido de grasa derretida en la superficie de la muestra. Considerando una

disminución de la viscosidad de la fase lipídica con la temperatura, la pérdida de grasa

fundida del tejido a 60 °C, pudo ser responsable de la mayor pérdida de -tocoferol

liposoluble.

El valor de AX medido en las muestras de salmón crudo fue similar al obtenido

por Sheehan y col. (1998). La investigación anterior ha demostrado también que la AX

puede deteriorarse ya sea a través de degradación enzimática por lipoxigenasa y

peroxidasa, o bien través de la degradación no enzimática por la luz, el calor o el oxígeno.

En el presente estudio, se observó que el contenido de AX en las muestras secadas a 40

°C no fue significativamente diferente de las muestras frescas. Sin embargo, en el secado

a las temperaturas de 50 y 60 °C el contenido de AX fue significativamente mayor en los

filetes de salmón secos en comparación con el de las muestras frescas. Esto demostró que

el proceso de secado de hasta 60 °C no causó destrucción significativa de AX pero tuvo

lugar un efecto de concentración.

4.3.4.2.1.3 Color

Los valores promedio de las coordenadas cromáticas L*, a* y b* para las muestras

de pescado fresco y deshidratado fueron significativamente diferentes (p< 0,05). Aunque

el valor más bajo de L* se obtuvo en la muestra fresca, lo que indica un tono más oscuro

en conjunto para el salmón fresco en comparación con las muestras deshidratadas, sólo

se observaron pequeñas diferencias en la luminosidad de las muestras. El secado de la

superficie del filete elimina la humedad dejando un revestimiento de proteína (película)

que probablemente incrementó la luminosidad de las muestras secas. A los 50 y 60 °C el

valor L* disminuyó en comparación con el tratamiento en 40 °C y puede ser debido al

desarrollo de color a través de pardeamiento más severo cerca del final del período de

secado, cuando el nivel de humedad de la muestra es baja y se produce un enfriamiento

menor por evaporación. El secado prolongado a temperaturas más altas favoreció

reacciones de pardeamiento que causaron una disminución del valor de luminosidad que

se produce con frecuencia durante el tratamiento térmico (Leadley y col., 2008; Patras,

2009).

4.3.4.2.1.4 Firmeza

En este estudio la firmeza del filete de salmón deshidratado se evaluó mediante

una punción. El salmón fresco presentó una firmeza de 20,59 ± 1,18 N / mm, que fue

152

significativamente (p< 0,05) más bajo en comparación con la firmeza de todas las

muestras de filete que se secaron a 40, 50 y 60 °C. La firmeza aumentó con la temperatura

de secado. Se alcanzó un valor de 77,05 ± 4,75 N / mm, a una temperatura de

deshidratación de 60 °C, que puede ser considerado un importante aumento en

comparación con la firmeza de la muestra fresca (p< 0,05).

4.3.4.2.1.5 Optimización del secado

Antes de abordar el estudio de secado de cualquier alimento, es necesario evaluar

sus isotermas de sorción de humedad ya que éstos describen la relación en equilibrio entre

la actividad de agua y el contenido de humedad del producto alimenticio. La humedad

inicial en el equilibrio del salmón Atlántico estuvo entre 3,07 ± 0,10 g de agua / g d.m. y

0,18 ± 0,04 g de agua / g d.m., respectivamente. Se pudo observar un efecto claro de la

temperatura en el comportamiento de secado de los filetes de salmón se pudo observar.

Así, un aumento en la temperatura de secado se acompañó de una disminución en el

tiempo de secado. El tiempo necesario para alcanzar el equilibrio en el contenido de

humedad en todos los experimentos fue entre 2000 y 4000 min.

El análisis de varianza de la difusividad efectiva de la humedad (Deff) en los

medios para los filetes de salmón mostró diferencias significativas (p <0,05) cuando se

observó la influencia de la temperatura. El valor más alto de Deff (1,90 ± 0,22 10-10 m2 /

s) se obtuvo a 60 °C, mientras que el valor más bajo (1,08 ± 0,12 10 10-10 m2 /s) se produjo

a 40 °C. Estos valores están dentro del rango general (10-11 a 10-9 m2 / s) para el secado

del pescado según lo informado por Panagiotou y col. (2004), siendo ligeramente

superiores a los descritos para calamar brasileño (Teixeira y Tobinaga, 1998). Sin

embargo, son comparativamente menores que los valores obtenidos para Deff bajo secado

por convección con aire, para los calamares gigantes entre 0,78 10 -9 m2 / s a 50 °C y 3,2

10-9 m2 / s a 90 °C.

Las diferencias observadas podrían explicarse por la diversidad de especies de

productos del mar, la temperatura de proceso, la orientación del músculo, el contenido de

grasa y la presencia o ausencia de la piel (Medina-Vivanco y col., 2002). Se obtuvo una

relación lineal al considerar la ecuación de Arrhenius (R2 = 0,98) mediante análisis del

logaritmo natural de Deff como una función del recíproco de la temperatura absoluta. A

partir de la pendiente de esta línea, se determinó un valor de energía de activación de

24,57 kJ mol-1.

153

Con estos resultados se pudo determinar la cinética de secado, y optimizar las

mejores condiciones para mantener los atributos de calidad de los filetes de salmón

Atlántico secos. De esta forma los parámetros operacionales pueden ser utilizados para

mejorar las características finales del producto. Una mayor difusividad (Deff) de la

humedad determinada a 60 °C se ha asociado a un tiempo de secado más corto, que es

favorable para una mejor calidad del pescado seco. Se ha tomado en cuenta que la

formación de productos secundarios de oxidación lipídica depende durante el secado en

mayor grado del tiempo de exposición que de la temperatura. La firmeza de muestras

secas también aumentaría con la temperatura.

4.3.4.2.1.6 Conclusiones

Los resultados de este trabajo indican que las cinéticas de secado, así como los

atributos de calidad medidos en filetes de salmón Atlántico pueden ser usados para

mejorar las características finales del producto. Como resultado, se ha asociado una

mayor difusividad de la humedad determinada a 60 °C a un tiempo de secado más corto,

lo cual es favorable para obtener una calidad superior en el pescado secado. La formación

de productos de oxidación secundaria (índices de TBA y anisidina) dependió durante el

secado en mayor medida del tiempo de exposición que de la temperatura. La temperatura

de secado resultó ser de menor detrimento que el tiempo de exposición en aspectos de la

calidad tales como los contenidos en ácidos palmítico, EPA, DHA, así como en -

tocoferol y γ-tocoferol. El contenido en AX no se deterioró durante el secado,

manteniéndose por tanto el color rojo en la muestra secada. La leve diferencia de color

fue debida únicamente a la presencia de algunos compuestos de pardeamiento que se

formaron principalmente durante el secado a 60 °C. La firmeza de las muestras secadas

aumentó también con la temperatura.

154

4.4 BIBLIOGRAFÍA

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159

5 CONCLUSIONES

Se muestran las conclusiones específicas de cada capítulo así como las

conclusiones generales para cada una de las tres partes en las que se ha dividido el

presente trabajo.

PARTE 1. APLICACIÓN DE HIELO LÍQUIDO INCLUYENDO OZONO.

Capítulo 1

La aplicación de hielo líquido con y sin ozono en el sacrificio y refrigeración de

trucha arcoíris de cultivo demostró una estabilización relativa de la composición de

lípidos, de manera que se obtuvo un bajo desarrollo de daños en los lípidos y una marcada

retención de la calidad sensorial. Por lo tanto, se pudo observar un bajo nivel de desarrollo

de hidrólisis y oxidación de lípidos, que fue seguido por la ausencia de cambios en la

composición de lípidos (AGPI, PL y antioxidantes endógenos) y cambios de color

instrumental.

En cuanto a la aceptación sensorial, se obtuvieron puntajes de notablemente

“buena calidad” y buenos tiempos de vida útil. Según las demandas presentadas sobre la

calidad de las especies de peces de cultivo en agua dulce, se concluye que FI, como tal, o

incluyendo la presencia de ozono, se puede considerar como estrategia ideal para ser

empleado este sistema de enfriamiento como sacrificio y a la vez proporcionar productos

de buena calidad.

CONCLUSIONES PARTE 1

La presencia de ozono en hielo líquido ha demostrado algunos efectos rentables

dando lugar a un tiempo de vida útil más largo por la retención de la calidad de varios

parámetros sensoriales. En contraste, se pudieron observar algunos efectos negativos

insignificantes en el desarrollo de la oxidación de lípidos secundaria y terciaria. Sin

embargo, los valores de la oxidación alcanzados por los individuos mantenidos en

condiciones OFI no pueden ser considerados como particularmente altos.

160

PARTE 2. CONSERVACIÓN DE SALMÓN COHO CONGELADO MEDIANTE

EL DESARROLLO DE FORMULACIONES DE DIETAS DE CULTIVO

ADICIONADAS CON EXTRACTOS ANTIOXIDANTES NATURALES

ALTERNATIVOS AL USO DE ANTIOXIDANTES SINTÉTICO

Capítulo 2

Los resultados presentes han demostrado una mejora de la estabilidad frente a la

oxidación de lípidos cuando se emplea una dieta que incluya antioxidantes naturales por

sustitución de los sintéticos durante la comercialización de salmón coho congelado. Esta

sustitución ha llevado a una retención mayor de compuestos de oxidación de lípidos

primarios y secundarios, lo que se ha traducido en una menor formación de compuestos

de oxidación lipídica terciaria. Estos resultados fueron acompañados por un valor de PI

superiores, así como de puntuaciones inferiores de sabor rancio. En cuanto al desarrollo

de hidrólisis de lípidos, no se obtuvo efecto alguno como resultado del empleo de

diferentes dietas.

Capítulo 3

La aplicación de dietas enriquecidas con antioxidantes naturales produjo un efecto

de retención del valor nutricional y de componentes esenciales durante el periodo de

conservación de salmón coho congelado. Se obtuvo un contenido superior en proteínas

sarcoplásmicas, tocoferoles (γ- y -tocoferol) y ácidos C22:6ω3 y monoinsaturados

especialmente en las muestras correspondientes a la dieta rica en tocoferoles.


Por primera vez, de acuerdo con la bibliografía manejada, se llevó a cabo un

estudio comparativo sobre la calidad del pescado congelado, teniendo en cuenta el efecto

de la alimentación previa de dietas incluyendo antioxidantes sintéticos y naturales.

El estudio realizado ha confirmado el efecto de los componentes antioxidantes

naturales adicionados a la dieta de salmón coho en la retención de compuestos de

oxidación primarios y secundarios y la protección de algunos componentes esenciales de

la fracción lipídica. Las dietas estudiadas han igualado la efectividad de las dietas con

antioxidantes sintéticos. De esta forma, la aplicación de antioxidantes naturales en dietas

161

de cultivo en reemplazo de los antioxidantes sintéticos resulta evidentemente favorable

tanto para la industria de la piscicultura así como para el bienestar de los consumidores.

PARTE 3. MEJORA DE LA CALIDAD DE SALMÓN ATLÁNTICO MEDIANTE

TRATAMIENTO A ALTAS TEMPERATURAS: ENLATADO CON

APLICACIÓN DE EXTRACTOS NATURALES Y OPTIMIZACIÓN DE

SECADO CONVECIONAL.

Conclusiones Capítulo 4

En este estudio, se planteó el uso de extracto de algas marinas como camino

inexplorado hasta la actualidad para mejorar la conservación de salmón del Atlántico

enlatado, un pescado graso.

El uso de extractos de algas marinas como parte del líquido de cobertura del

enlatado de salmón contribuyó a la disminución de la oxidación secundaria (pAV),

contrariamente a lo observado para la muestra de control. Estos resultados fueron

acompañados por una alta retención de AGPI y AX, y puntuaciones más bajas para el

desarrollo de olor rancio. En cuanto a los parámetros sensoriales evaluados, después de

170 días de almacenamiento en lata a 40 °C, todas las muestras de salmón incluyendo

extractos de algas presentaron puntajes aceptables en olor rancio y sabor característico.

Capítulo 5

La temperatura de secado resultó ser menos perjudicial que el tiempo de

exposición sobre aspectos de la calidad, tales como los ácidos palmítico, EPA, DHA, y

los tocoferoles de tipo y γ. La astaxantina no se deterior durante el secado y, por tanto,

se mantuvo el tono rojo (parámetro a*) de la muestra seca. Las diferencias de color se

debieron sólo a la aparición de algunos productos de pardeamiento que se produjeron

principalmente a 60 °C. La firmeza de muestras secas también aumentó con la

temperatura.

162


Los promisorios resultados obtenidos en este estudio nos llevan a concluir que es

necesaria la realización de futuros estudios sobre el uso de algas marinas como efectivos

agentes naturales y saludables capaces de asegurar la preservación de pescado y de

mariscos. Esto se hace más evidente considerando la amplia variedad de macroalgas aún

no estudiadas cuya aplicación en la forma de extractos puedan dar una protección efectiva

frente a la alteración por oxidación térmica y la consecuente pérdida de componentes

esenciales (vitaminas, AGPI, etc.) de los productos marinos.

Por otro lado, los resultados de este trabajo indican que en el proceso de secado

de salmón la determinación de la cinética de secado es fundamental para la obtención del

rango de temperatura en que se produce un tiempo de secado más corto y favorable para

una mejor calidad del pescado seco. Los atributos de calidad notificados para los filetes

de salmón Atlántico secos pueden ser utilizados para mejorar las características finales

del producto. Por último, la optimización de la calidad de productos marinos durante el

proceso de secado requiere más investigación tecnológica a fin de superar las limitaciones

relacionadas con la conducta estructural y funcional del alimento y su dependencia de los

mecanismos de transferencia de calor y masa.

RREESSUUMMEENN

EEll pprreesseennttee pprrooyyeeccttoo ddee tteessiiss ccoommpprreennddee eell eessttuuddiioo eenn pprrooffuunnddiiddaadd ddee llaa mmeejjoorraaddee llaa ccaalliiddaadd ddee llaass pprriinncciippaalleess eessppeecciieess ssaallmmóónniiddaass ccoommeerrcciiaalleess ccuullttiivvaaddaass ttaannttooeenn GGaalliicciiaa ccoommoo eenn llaa zzoonnaa ssuurr ddee CChhiillee.. EEll oobbjjeettiivvoo ccoommúúnn hhaa ccoonnssiissttiiddoo eennaapplliiccaarr ddiiffeerreenntteess eessttrraatteeggiiaass ddee ccoonnsseerrvvaacciióónn aa nniivveell ddee llaass ddiissttiinnttaass eettaappaass ddeellaa ccaaddeennaa pprroodduuccttiivvaa ddee ssaallmmóónniiddooss aall oobbjjeettoo ddee iinnhhiibbiirr eell ddeessaarrrroolllloo ddee llaaaalltteerraacciióónn ddee llaa ffrraacccciióónn ggrraassaa ((ooxxiiddaacciióónn ee hhiiddrróólliissiiss)).. LLaa mmeejjoorraa ddee llaa ccaalliiddaadd yyeell iinnccrreemmeennttoo ddee llaa vviiddaa úúttiill ssee aabboorrddaarroonn mmeeddiiaannttee ddiissttiinnttaass ttééccnniiccaass ddeeaapplliiccaacciióónn ddee ccoommppuueessttooss pprreesseerrvvaanntteess ddee oorriiggeenn nnaattuurraall aa llaass eessppeecciieess ddeessaallmmóónniiddooss eelleeggiiddaass ppaarraa ssuu ccoonnsseerrvvaacciióónn ccoommoo pprroodduuccttooss rreeffrriiggeerraaddooss,,ccoonnggeellaaddooss,, eennllaattaaddooss yy sseeccaaddooss.. PPaarraa vveerriiffiiccaarr eell eeffeeccttoo iinnhhiibbiiddoorr ddee llaaaalltteerraacciióónn ddee llaass ddiissttiinnttaass eessttrraatteeggiiaass eennssaayyaaddaass,, ssee rreeaalliizzaarroonn aannáálliissiissbbiiooqquuíímmiiccooss,, ffííssiiccooss yy sseennssoorriiaalleess ddee llaass mmuueessttrraass ttrraattaaddaass eenn eell llaabboorraattoorriioo...

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