CARNE E DERIVATI 6.3

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1 6. CARNE E DERIVATI anatomia e fisiologia del muscolo la produzione di energia la contrazione muscolare le tipologie di fibre muscolari trasformazione del muscolo in carne. La frollatura qualità fisica tecnologica il potere di ritenzione dell acqua la durezza il colore qualità chimico-nutrizionale composizione chimica il ferro e la vitamina B12 le proteine i lipidi la relazione tra consumo di carne e CHD e tumori

2 QUALITA DELLA CARNE SENSORIALE IGIENICO-SANITARIA FISICHE TECNOLOGICA CHIMICA DIETETICA NUTRACEUTICA

3 UN PICCOLO PASSO INDIETRO

4 muscolo fascicolo fibra Epimisio Perimisio Endomisio miofibrilla reticolo sarcoplasmatico Proteine stroma connettivale sarcoplasmatiche miofibrillari

5 Miosine type II Linea M Sarcomero (2-3 μm) Banda H (solo filamenti spessi) Banda I (solo filamenti sottili 0.8 μm) Linea Z Zona di connessione tra due filamenti sottili tropomiosina Miosina (filamento spesso) troponina (varie subunità) Miosina nel sarcomero sono presenti almeno 28 differenti proteine Banda A (1.5 μm) (filamenti sottili+ filamenti spessi Actina (filamento sottile) actina (filamento sottile)

6 LA CONTRAZIONE MUSCOLARE Il muscolo a riposo Il Ca++ è nel reticolo sarcoplasmatico Sulla testa della miosina c è ATP I siti dei legami trasversali sono coperti dalla tropomiosina Per azione dell enzima ATP-asi (inibita dal magnesio) si scinde un legame dell ATP. La testa della miosina varia il suo asse rispetto alla coda (da 90 a 45 ) e si prepara ad interagire con l actina. Il muscolo è sempre a riposo

7 il Ca++ (rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico) si lega alla subunità C della troponina; si determina quindi una cambiamento conformazionale della subunità T della troponina (collegata alla tropomiosina) Stimolo nervoso e trascina con sé la tropomiosina che scorre e libera i siti dei legami trasversali. La testa della miosina varia ulteriormente l asse con la coda è può interagire con l actina L ADP viene rilasciato, la testa varia l asse e determina lo scorrimento della fibra di actina. Il muscolo si contrae L ATP, CHE SI E CONSUMATO PER CONSENTIRE LA CONTRAZIONE MUSCOLARE, DEVE ESSERE RICOSTITUITO: IN CHE MODO?

8 Alimenti Lipidi Protidi Principi alimentari Glucidi Processi digestivi Tessuti Principi nutritivi Acidi grassi Zuccheri semplici Minerali peptoni o Aminoacidi Vitamine

9 Investimento dell energia Recupero dell energia

10 Metabolismo glicolitico. In assenza di ossigeno o nelle fibre bianche; poca energia disponibile velocemente insulina Rilascio di Ca2+ Epinefrina (stress); ADP a-coa ATP GLUT4 Piruvato insulina Trasport.e del P. Glicogeno Acido lattico FABP Fermentazione lattica P. deidrogenasi a-coa β-ox CPT-1 Acido grasso insulina Ossalacetato Citrato liasi Citrato sint. citrato a-coa Ossalacetato Acidi grassi Metabolismo ossidativo. In presenza di ossigeno o nelle fibre rosse. Molta energia disponibile lentamente

11 O2 No O2 e se l ossigeno non c è? la riduzione e la successiva ossidazione del NAD rappresenta il motore del processo. c è bisogno di ossigeno per ricaricare il NAD è lo stesso privato che si riduce in acido lattico

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13 NEI MUSCOLI E NEL CERVELLO ESISTE UNA TERZA VIA PER PRODURRE ENERGIA meccanismo anaerobio analattico

14 MOLTA ENERGIA DISPONIBILE VELOCISSIMAMENTE Consente al muscolo di fare attività che richiedono grande velocità e potenza per brevissima durata (8-10 sec.) Le riserve di ATP consentirebbero uno sforzo per solo 1 sec. Per ricostituire le riserve di ATP necessarie alla contrazione muscolare vengono utilizzate le riserve di fosfocreatina che, per azione dell enzima creatinchinasi come effetto della diminuzione di ATP, si idrolizza in creatina. Il Pi liberato viene utilizzato per ricostituire l ATP consumato CP + ADP ATP + C Il ruolo della CP è quindi quello di tampone energetico temporale Domanda difficile: perché l energia della fosfocreatina non può essere utilizzata direttamente per la contrazione muscolare? Perché sulla testa della miosina è presente solo ATP-asi

15 La creatina viene sintetizzata nel fegato a partire da 3 aminoacidi (metionina, arginina e glicina) ed è trasferita ai muscoli ed al cervello tramite il flusso sanguigno. glicina - Gly metionina - Un uomo di 70kg, 120g di creatina (95% nei muscoli). Il turnover giornaliero è di circa 2g. Il 50% è di neosintesi, il restante 50% è di provenienza esogena (100g di carne apportano 0.4 g di creatina). La fosforilazione della creatina a CP avviene grazie alla reazione inversa alla sua utilizzazione nel muscolo a riposo nella fase di recupero arginina - arg - ATP + C ADP + CP

16 LE FIBRE MUSCOLARI

17 le fibre muscolari rappresentano circa il 75-90% del volume dell intero muscolo n. totale di fibre area della sezione lunghezza sarcoplasmatiche stromali miofibrillari contrazione del muscolo

18 Rossi Bianchi Muscoli prevalenza di fibre rosse prevalenza di fibre bianche Dal punto di vista del metabolismo Attività SDH (ciclo di Krebs) + - metabolismo ossidativo CS (citrato sintasi; Krebs) PFK (fosfofruttochinasi; glicolisi) metabolismo glicolitico HAD (b-idrossiacil-coa deidrogenasi; ossidazione corpi chetonici) GPDH (gliceraldeide fosfato deidrogenasi; glicolisi) Volume, numero, attività dei mitocondri

19 α (tipo IIB) β (tipo I) Bianche (αw) + Contrazione rapida Dal punto di vista della contrazione Fibre Rosse (βr) Attività ATP-asi - Contrazione lenta Intermedie: a contrazione rapida (tipo IIA) ed a metabolismo ossidativo-glicolitico Bianche nei muscoli inattivi o parzialmente attivi (LD) Alla nascita tutte le fibre sono rosse Rosse nei muscoli attivi (della postura) 15 giorni di vita (Ashmore et al.)

20 myosin ATPase histochemistry l attività dell ATP-asi mostra una diversa stabilità al ph a seconda del tipo di fibra fibre ph 4.3 ph4.6 ph 10,4 I IIA IIB - + ph 4.3 ph 4.7 ph 10.4

21 miosina (MyHC) polimorfismi della MyHC sono stati individuati in molti specie animali le isoforme sono state correlate con la composizione delle fibre muscolari. Le diverse isoforme di MyHC idrolizzano l ATP con una diversa intensità MyHC 1 è espressa nelle fibre a contrazione lenta MyHC 2A, 2X e 2B nelle fibre a contrazione rapida in generale le diverse isoforme della miosina sono considerate dei marcatori dei diversi tipi di fibre muscolari l espressione delle varia isoforme è specie specifica: ad esempio lla 2B non è espressa nei ruminanti, nei carnivori nell uomo e nel cavallo; si trova nel suino e nei piccoli roditori

22 I IIA IIB metabolismo aerobico aerobio-glicolitico glicolitico ATP-asi low high glycolitic capacity low high larghezza linea Z + - velocità di contrazione x x xxx mitochondria, myoglobin, iron containing cytocrhom xxx lipid xxx x glicogen, glucose x xxx fuel lidid glucose resistenza all affaticamento xxx x reticolo sarcoplasmatico x xxx x

23 LE FIBRE MUSCOLARI POSSONO QUINDI ESSERE DISTINTE IN BASE AL TIPO DI METABOLISMO (E DAL PUNTO DI VISTA ISTOLOGICO) ED IN BASE ALLA VELOCITÀ DI CONTRAZIONE la loro distribuzione percentuale dipende da vari fattori: il sesso (ormoni); la specie; la razza; il movimento

24 suino I IIB longissimus dorsi 5-15% 80-90% vastus intermedius 70-80% bovino I longissimus dorsi 22.3% biceps brachii 48.7% brachialis 51.4% biceps femoris 10.5%

25 I muscoli che sono utilizzati per mantenere la postura o che sono utilizzati frequentemente dagli animali sono caratterizzati da un elevata presenza di fibre rosse a contrazione lenta (tipo I) (sforzo non intenso ma prolungato). Mentre i muscoli inattivi o poco utilizzati sono caratterizzati soprattutto dalla presenza di fibre bianche (tipo II a contrazione rapida; sforzo intenso ma breve. Affaticamento)

26 Muscolo e carne sono la stessa cosa?

27 1 MUSCOLO Comparsa del rigor 2 Frollatura CARNE 24 h Rigor mortis gg Risoluzione del rigor

28 º 1 ph COMPARSA DEL RIGOR MORTIS Macellazione 1. arresto della regolazione neuro ormonale 2. caduta del tenore di ossigeno 3. diminuzione di vitamine ed antiossidanti 4. distruzione dell'equilibrio osmotico Arresto della respirazione cellulare e caduta della temperatura In presenza di creatininfosfato Quando le riserve di CP sono esaurite Irrigidimento cadaverico: interazione irreversibile tra le fibre di actina e miosina ATP ADP + Pi + H+ ADP + CP Glicolisi anearobia post-mortem Fenomeno predominante durante le prime 24 h Glicogeno Creatina + ATP ATP Ac. lattico Continua la contrazione muscolare Fino a ph (ph finale) a cui si inattivano gli enzimi deputati alla degradazione del glicogeno

29 2 FROLLATURA º 24 h suino 3-6 gg pollo ph 5.5 Risoluzione dello stato di rigor Sistema enzimatico Ca++ dipendente (calpaine). ❶ μ-calpaina o CDP-I o calpaina-i: attiva ad una concentrazione micromolare di Ca++ ❷ m-calpaina o CDP-II o calpaina-ii: attiva ad una concentrazione millimolare di Ca++ ❸ Calpastatina: inibisce l attività di entrambe le forme di calpaina prossimo alla neutralità 1-2 gg bovino 14 gg 5.5 Proteolisi enzimatica delle proteine sarcoplasmatiche Sistema enzimatico delle catepsine lisosomali La Court et al. non hanno ritrovato prove di rottura dei lisosomi durante una frollatura > di 3 settimane. Sono importanti nella maturazione delle carne conservate (prosciutti) ph ottimale acido CARNE Modificazione profonda della struttura chimico-fisica del muscolo: denaturazione delle proteine, formazione di composti aromatici, rottura dei legami crociati tra le fibra di collagene (frazione solubile)

30 Come abbiamo visto in precedenza, le fibre rosse si trasformano in bianche con l età. Ma, oltre a questo, cosa determina la trasformazione delle fibra rosse in bianche? La domesticazione; la selezione genetica verso animali con una muscolatura sempre più evidente; lo scarso movimento degli animali

31 Le fibre bianche sono più grandi delle rosse e quindi consentono di ottenere animali con muscolatura imponente ed un animale più performante dal punto di vista produttivo. Ma cosa succede dal punto di vista qualitativo?

32 LE FIBRE MUSCOLARI POSSONO INFLUENZARE INFATTI LA PRODUZIONE DELLA CARNE SIA DAL PUNTO DI VISTA QUANTITATIVO CHE QUALITATIVO E, SOTTO QUEST ULTIMO ASPETTO, SIA DAL PUNTO DI VISTA DELLE CARATTERISTICHE FISICHE CHE DI QUELLE CHIMICHE-NUTRIZIONALI.