Del análisis at –line al control in-situ en la industria del cerdo ibérico utilizando sensores de espectroscopía en el infrarrojo cercano
- Autores: Juan Manuel Cáceres Nevado
- Directores de la Tesis: Ana Garrido Varo (dir. tes.), Emiliano J. de Pedro Sanz (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: María Teresa Sánchez Pineda de las Infantas (presid.), Cecilia Riccioli (secret.), María José de la Haba (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Agraria, Alimentaria, Forestal y del Desarrollo Rural Sostenible por la Universidad de Córdoba y la Universidad de Sevilla
- Materias:
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- Resumen
1. Introducción o motivación de la tesis En las últimas décadas, numerosas investigaciones científicas han mostrado como un riguroso y continuo trabajo científico en las áreas de nutrición, genética, procesamiento tecnológico y, más recientemente, en el control de calidad, trazabilidad y autenticidad de las piezas cárnicas procedentes del cerdo Ibérico, ha permitido ofrecer al consumidor productos de excelentes propiedades nutricionales, organolépticas y saludables. No obstante, para alcanzar todos estos logros, miles de laboratorios a nivel mundial han necesitado, y aún necesitan, llevar a cabo análisis fisicoquímicos y sensoriales para poder confirmar que los parámetros de calidad de los productos cárnicos derivados de tales ensayos están dentro de las expectativas. Sin embargo, este tipo de análisis tiene dos limitaciones principales: en primer lugar, los análisis sensoriales y fisicoquímicos tradicionales son caros, no destructivos y requieren de laboratorios bien equipados y altamente especializados; en segundo lugar, dichos análisis generan residuos tóxicos y requieren un elevado tiempo (normalmente días) para generar resultados.
Como consecuencia de ello, productores, especialistas en genética, nutrición y reproducción, industriales, inspectores de calidad, y como último eslabón, el propio consumidor, demandan técnicas y tecnologías que generen información fiable, rigurosa, contrastada y en tiempo real, fácil de usar y que evite la destrucción de la muestra.
La Espectroscopía de Reflectancia en el Infrarrojo Cercano (en inglés, Near Infrared Reflectance Spectroscopy, NIRS) ha sido definida por diferentes autores como una tecnología no invasiva, no contaminante, rápida, de bajo coste, versátil, que permite realizar análisis at-line, on-line, in-line e in situ, con facilidad y precisión de la medida. Estos atributos de la tecnología NIRS permiten su implementación en diferentes puntos del sector cárnico, tanto en campo, como matadero, en las salas de despiece, salas de procesado y puntos finales de venta y consumo, permitiendo la obtención de información de parámetros relativos a la calidad, seguridad y vida útil de productos cárnicos.
Como otras tecnologías basadas en la fotónica, la instrumentación NIRS ha experimentado una fuerte evolución desde los años sesenta hasta la actualidad, existiendo hoy en día una amplia gama de instrumentos que difieren entre sí en sus características ópticas, tamaño, peso, rango espectral, coste, adecuación a diferentes puntos de implantación en la industria, operatividad y precisión, permitiendo la adaptabilidad de dicha tecnología a las necesidades reales y actuales de las industrias agroalimentarias. Sin embargo, la mayor parte de los trabajos científicos se han realizado con sensores at-line. Por ellos, son numerosos los retos científicos y tecnológicos a abordar, particularmente en el caso de productos heterogéneos y con un alto contenido de agua, como es el caso de las piezas cárnicas intactas, objeto de estudio de esta Tesis Doctoral. Entre ellos, podemos destacar: la optimización de la medida para el análisis de producto intacto en función del punto de implementación a lo largo de la cadena de producción, así como la evaluación de algoritmos lineales y no lineales y la cuantificación de la pérdida de precisión y exactitud de los modelos predictivos NIRS obtenidos con diferentes instrumentos portátiles de reciente desarrollo.
2. Contenido de la investigación La presente Tesis Doctoral intenta contribuir al desarrollo del conocimiento sobre el potencial de sensores NIRS para el análisis on-line e in situ de la calidad de productos cárnicos derivados del cerdo ibérico, en particular, en el músculo Longissimus dorsi. Para ello, se ha evaluado la capacidad predictiva de dos espectrofotómetros NIRS, uno basado en la Transformada de Fourier (en inglés, FT-NIR) que permite realizar mediciones on-line, y otro basado en la tecnología de filtros de variables lineales (en inglés, LVF), diseñado para análisis in situ. Se han desarrollado modelos quimiométricos cuantitativos y cualitativos con colectivos muestrales constituidos por más de 300 muestras de lomo Ibérico, evaluando algoritmos lineales y no lineales, así como diferentes formas de presentación de la muestra.
3. Conclusión Los resultados obtenidos en los distintos trabajos de investigación que forman parte de esta Tesis Doctoral han puesto de manifiesto el potencial de la tecnología NIRS para su incorporación in situ y on-line en el sector del cerdo Ibérico como sensor y herramienta de apoyo a la decisión, de utilidad tanto a nivel de investigación (programas de selección y mejora genética, nutrición, etc.), como para su uso por la industria para el control de productores y la toma de decisiones sobre el destino de cada pieza individual de lomo obtenida de las partidas de animales sacrificados en cada campaña. La información generada también puede ser útil para responsables de inspección en puntos de distribución y venta.
4. Bibliografía Cameron, N.D., & Enser, M.B. (1991). Fatty acid composition of lipid on Longissimus dorsi muscle of Duroc and British Landrace pigs and its relationship with eating quality. Meat Science, 29(4), 295-307.
Cameron, N.D., Warries, P.D., Porter, S.J., & Enser, M. (1990). Comparison of Duroc and British Landrace pigs for meat and eating quality. Meat Science, 27(3), 227-247.
Carrapiso, A.I., Ventanas, J., Jurado, Á., & García, C. (2001). An electronic nose to classify Iberian pig fats with different fatty acid composition. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 78(4), 415-418.
Crocombe, R.A. (2018). Portable spectroscopy. Applied spectroscopy, 72(12), 1701-1751.
De Pedro, E., Garrido, A., Bares, I., Casillas, M., & Murray, I. (1992). Application of near infrared spectroscopy for quality control of Iberian porl industry, In K.I. Hildrum, R. Isaksson, T. Naes, & A. Tandberg (Eds). Near Infrared Spectroscopy bridging the gap bwtween data analysis and NIR applications (pp. 345-348). UK: Ellis Horwood.
Diéguez Garbayo, E. (2001). Base Animal: pasado, presente y futuro. En Porcino Ibérico: aspectos claves. C. Buxadé y A. Daza (Coordinadores), pp. 589-622. Ed. Mundi-Prensa Madrid. ISBN: 84-7114-876-5.
Diéguez Garbayo, E. (2000). La raza porcina Ibérica. Sólo Cerdo Ibérico, 5, 7-24.
Fernández, X., Monin, G., Talmant, A., Mourot, J., & Lebret, B. (1999). Influence of intramuscular fat content on the quality of pig meat–1. Composition of the lipid fraction and sensory characteristics of m. longissimus lumborum. Meat Science, 53(1), 59-65.
García-Olmo, J., Garrido, A., & De Pedro, E. (1998). Methodological aspects on near-infrared analysis of Iberian pig fat using interactance-reflectance fiber optic mode. Journal of Near Infrared Spectroscopy, 6(201), 307-312.
Garrido, A., & De Pedro, E. (2007). The role of near infrared spectroscopy in verifying label information in agro-forestry. In D.A. Burns, & E.W. Ciurzack (Eds.). Handbook of near-infrared spectroscopy analysis. Practical spectroscopy series (pp. 387-398).
González-Martín, I., González-Pérez, C., Hernández-Méndez, J., Álvarez-García, N., & Hernández-Andaluz, J.L. (2002). On-line non-destructive determination of proteins and infiltration fat in Iberian pork loin by near infrared spectrometry with a remote reflectance fiber optic probe. Analytica Chimica Acata, 453(2), 281-288.
Hervás, C., Garrido, A., Lucena, B., García, N., & De Pedro, E. (1994). Near infrared spectroscopy of Iberian pif carcasses suing ana artificial neural network. Journal of Near Infrared Spectroscopy, 2(4), 177-184.
Martínez, M.I., Garrido, A., De Pedro, E.J., & Sánchez, I. (1998). Effect of simple heterogeneity on NIR meat analysis: The use of the RMS statistic. Journal of Near Infrared Spectroscopy, 6, 313-320.
López-Bote, C.J. (1998). Sustained utilization of the Iberian Pig Breed. Meat Science, 49, 17-27.
MAPA. Métodos oficiales de análisis de alimentos. Dirección General de Política Alimentaria. Ed. Secretaria General Técnica del MAPA, Madrid, 1993.
Mottram, D.S., & Edwards, R.A. (1983). The role of triglycerides and phospholipids in the aroma of cooked beef. Journal of the Science of Food and Agriculture, 34(5), 517-522.
Order PRE/3844/2004, de 18 de noviembre, por la que se establecen los métodos oficiales de toma de muestras en canales de cerdos ibéricos y el método de análisis para la determinación de la composición de ácidos grasos de los lípidos totales del tejido adiposo subcutáneo de cerdos ibéricos. Ministerio de la presidencia.
Ortiz, A., Díaz-Caro, C., Tejerina, D., Escribano, M., Crespo, E., & Gaspar, P. (2021). Consumption of fresh Iberian pork: Two-stage cluster for the identification of segments of consumers according to their habits and lifestyles. Meat Science, 173, 108373.
Ortiz, A., Carrillo, N., Eighannam, A., Escribano, M., & Gaspar, P. (2020). Views of Farmers and Industrials Entrepreneurs on the Iberian Pig Quality Standard: An In-Depth Interview Research Study. Animals, 10(10), 1772.
Ortiz-Somovilla, V., España-España, F., Gaitán-Jurado, A.J., Pérez-Aparicio, J., & De Pedro-Sanz, E.J. (2007). Proximate analysis of homogeneized and minced mass of pork sausages by NIRS. Food Chemistry, 101(3), 1031-1040.
Palumbo, S.A., Komanowsky, M., Metzger, V., & Smith, J.L. (1997). Kinetics of pepperoni drying. Journal of Food Science, 42(4), 1029.
Pérez-Marín, D., De Pedro, E., Guerrero-Ginel, J.E., & Garrido-Varo, A. (2009). A feasibility study on the use of near-infrared spectroscopy for predicting of the fatty acid profile in live Iberian pigs and carcasses. Meat Science, 83(4), 627-633.
Pérez-Marín, D., Garrido-Varo, A., De Pedro, E., & Guerrero-Ginel, J.E. (2007). Chemometric utilities to achieve robustness in liquid NIR calibrations. Application to pig fat analysis. Chemometric and Intelligent Laboratory Systems, 87(2), 241-246.
Pérez-Marín, D., Garrido-Varo, A., Guerrero, J.E., Fearn, T., & Davies, A.M.C. (2008). Advanced nonlinear approaches for predicting the ingredient composition in feedingstuffs by near-infrared reflection spectroscopy. Applied Spectroscopy, 62(5), 536-541.
Pérez-Marín, D., Fearn, T., Riccioli, C., De Pedro, E., & Garrido, A. (2021). Probabilistic classification models for the in situ authentication of Iberian pig carcasses suing near infrared spectroscopy. Talanta, 222, 121511.
Real Decreto 1083/2001, de 5 de octubre, por el que se aprueba la norma de calidad para el jamón ibérico, paleta ibérica y caña de lomo ibérico elaborados en España.
Real Decreto 144/2003. De 7 de febrero, por el que se modifica el Real Decreto 1083/2001, de 5 de octubre, por el que se aprueba la norma de calidad para el jamón ibérico, paleta ibérica y caña de lomo ibérico elaborados en España.
Real Decreto 1781/2004. De 30 de julio, por el que se modifica el Real Decreto 1083/2001, de 5 de octubre, por el que se aprueba la norma de calidad para el jamón ibérico, paleta ibérica y caña de lomo ibérico elaborados en España.
Real Decreto 1079/2008, de 27 de junio, por el que se regula el mercado de los jamones y paletas y los periodos de elaboración para la utilización de determinadas menciones en el etiquetado.
Real Decreto, de 10 de enero, por el que se aprueba la norma de calidad para la carne, el jamón, la paleta y la caña de lomo ibérico.
Ruiz, J., García, C., Muriel, E., Andrés, A.I., & Ventanas, J. (2002). Influence of sensory characteristics on the acceptability of dry-cured ham. Meat Science, 61(4), 347-354.
Ruíz, J., & López Bote, C. (2002). Improvement of dry-cured hams quality by lipid modification through dietary means. In Research Advances in the Quality of Meat and Meat Products. Research Singpost, Trivandrum, Kerela India, 255-271.
Ruíz, J., Ventanas, J., Cava, R., Andrés, A., & García, C. (2000). Texture and appearance of dry-cured ham as affected by fat content and fatty acid composition. Food Research International, 33(2), 91-95.
Solís, M., De Pedro, E., Garrido, A., García, J., Silió, L., Rodríguez, C., & Rodrigañez, J. (2001). Evaluación de la composición del lomo de cerdo ibérico mediante la tecnología NIRS. ITEA, 22(2), 613-615.
Ventanas, S., Ventanas, J., Ruiz, J., & Estévez, M. (2005). Iberian pigs for tthe development of high-quality cured products. In Recent Research in Development in Agricultural and Food Chemistry. (pp. 27-53), Trivandrum, Kerela, India: Research Singpost.
Wood, J.D., Jones, R.C.D., Francombe, M.A., & Whelehan, O.P. (1986). The effects of fat thickness and sex on pig meat quality with special reference to the problems associated with overleanness. 2. Laboratory and trained panel results. Animal Productions, 43(3), 535-538.
Zamora-Rojas, E., Garrido-Varo, A., De Pedro-Sanz, E., Guerrero-Ginel, J.E., & Pérez-Marín, D. (2011). Monitoring NIRS calibrations for use in routine meat analysis as part of Iberian pig-breeding programs. Food Chemistry, 129(4), 1889-1897.
Zamora-Rojas, E., Pérez-Marín, D., De Pedro-Sanz, E., Guerrero-Ginel, J.E., & Garrido-Varo, A. (2012). In-situ Iberian carcass classification using a micro-electro-mechanical system (MEMS)-based near infrared (NIR) spectrometer. Meat Science, 90(3), 636-642.
Zamora-Rojas, E., Pérez-Marín, D., De Pedro-Sanz, E., Guerrero-Ginel, J.E., & Garrido-Varo, A. (2013). Prediction of fatty acid content in pig adipose tissue by near infrared spectroscopy: At-line versus in-situ analysis. Meat Science, 95(3), 503-511.
Zuzuarregui, J. (1976). Selección de cerdo Ibéricos. El cerdo Ibérico. Conferencias de la III Semana Nacional del cerdo Ibérico. Servicios Especialistas de la Unión de Empresarios. Cámara Oficial Sindical Agraria de Sevilla.
