Adding Value to Ready-to-Crustacean Products: Process optimization for "entire" crustaceans using novel technologies

Condón Abanto, Santiago
Raso Pueyo, Javier (dir.) ; Lyng, James G. (dir.) ; Álvarez LAnzarote, Ignacio (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2019
(Producción Animal y Ciencia de los Alimentos)


Resumen: El objetivo general de esta Tesis Doctoral fue optimizar y evaluar el potencial de diferentes tecnologías de procesado en la producción de buey de mar (Cancer pagurus) irlandés listo para el consumo. El primer capítulo de introducción general proporciona una visión global de las diferentes estrategias para la conservación de alimentos y de las tecnologías de procesado disponibles actualmente. Además, se lleva a cabo una revisión de la optimización del procesado de alimentos haciendo énfasis en los tratamientos térmicos. Finalmente, este capítulo resume una visión general del buey de mar, su importancia en la Industria Irlandesa y las prácticas actuales para su procesado.
Tras el capítulo de introducción, en primer lugar, se caracterizó la principal flora bacteriana responsable de la alteración del buey de mar listo para consumo y su resistencia frente a los tratamientos térmicos. De los resultados obtenidos, se deduce la importancia de Bacillus spp. y Staphyloccocus spp. como los principales microorganismos presentes en el buey de mar listo para el consumo. El estudio de caracterización termobacteriológica demostró que el tratamiento para inactivar Listeria monocytogenes (F70°C7.5°C = 2 minutos), en este tipo de productos, es efectivo para inactivar todas las células vegetativas presentes de manera natural en el buey de mar. Sin embargo, el mismo estudio también reveló que el tratamiento más severo recomendado para inactivar Clostridium botulinum no proteolítico tipo E, en cangrejo, (F90°C8.6°C = 57 minutos) no resultaba suficiente para alcanzar un nivel similar de inactivación (6 ciclos logarítmicos) de la bacteria esporulada más termorresistente aislada del buey de mar, Bacillus weihenstephanensis.
Tras la caracterización de la microbiota del buey de mar, se evaluó el potencial de incorporar la tecnología de ultrasonidos para mejorar el cocinado del buey de mar. Los resultados mostraron que la incorporación de ultrasonidos al cocinado del buey de mar mejoraba los fenómenos de transferencia de calor, lo cual permitió reducir el tiempo total del proceso hasta un 15%. Además, los ultrasonidos también probaron ser efectivos para mejorar los procesos de transferencia de masa producidos durante el cocinado mejorando así la limpieza de los cangrejos en el cocinado. Esto permitiría evitar la etapa de limpieza de los cangrejos antes del envasado que se realiza actualmente en el proceso industrial.
Dado el potencial de los ultrasonidos para mejorar los procesos de transferencia de masa durante el cocinado del cangrejo, se evaluó su uso para reducir la concentración de cadmio del buey de mar. Los resultados obtenidos probaron que la combinación de los ultrasonidos con temperaturas moderadas de tratamiento es capaz de reducir el contenido total de cadmio del buey de mar hasta un 22.8%, abriendo la posibilidad de utilizar esta tecnología para afrontar este importante reto en la producción de estos productos.
Tras la caracterización de las primeras etapas de la producción de buey de mar (cocción y lavado), se realizó un estudio de optimización del segundo tratamiento térmico, la pasteurización, basado en la cinética de cambio de calidad del producto. De los resultados obtenidos, se deduce que el color de la carne blanca es el parámetro de calidad que se ve más afectado debido al tratamiento térmico, por lo que se caracterizó su cinética de cambio de color, utilizándose como indicador para la optimización del proceso. En base a las ecuaciones desarrolladas en este estudio, el tratamiento térmico requerido para inactivar B. weihenstephanensis sería demasiado severo para retener una buena calidad en el producto final pasteurizado. Por este motivo, se evaluó el uso de tecnologías alternativas (Mano-Sonicacion, Mano-Termo-Sonicacion y radiaciones ionizantes aplicando electrones acelerados) para la inactivación de los esporos aislados del buey de mar. La combinación de ultrasonidos con presión y temperatura mostró un efecto sinérgico para la inactivación de las bacterias esporuladas, lo cual permitiría reducir hasta un 80% el tiempo total de procesado manteniendo unos niveles de inactivación adecuados. La irradiación también probó ser una tecnología efectiva para inactivar las bacterias esporuladas a dosis de tratamiento por debajo del límite establecido por la WHO de 10kGy. Además, la irradiación fue la tecnología para la inactivación de bacterias esporuladas menos afectada por cambios en la especie microbiana contaminante o en las condiciones del medio de tratamiento, lo cual reduciría el riesgo sanitario de los productos pasteurizados si se produjese un error al definir el microorganismo diana o en la composición del producto.
Los resultados de esta Tesis Doctoral muestran por tanto el potencial del uso de tecnologías de procesado alternativas a los procesos tradicionales, principalmente el calor, para mejorar la producción de buey de mar irlandés listo para su consumo y afrontar sus retos presentes y futuros.



Resumen (otro idioma): The aim of the present study was to optimize and evaluate the potential of novel technological interventions in the production of ready-to-eat Irish edible crab (Cancer pagurus). The Thesis begins with a general overview of food preservation and main characteristics of edible crab including its significance for the Irish seafood industry. An initial study characterized the main microbiota present in raw and ready-to-eat brown crab and their thermal resistance. Results obtained showed the importance of Bacillus spp. and Staphylococcus spp. in these products. Characterisation of bacterial thermal resistance proved the effectiveness of recommended heat treatments to inactivate Listeria monocytogenes (F70°C7.5°C = 2 minutes). However, the study also revealed that the most severe heat treatment currently recommended, which has Clostridium botulinum non-proteolytic type E as a target microorganism (F90°C8.6°C = 57 minutes), is not sufficient to achieve a comparable inactivation (i.e. 6 Log10 cycles) of the most heat resistant bacterial spore isolated from crab samples namely, Bacillus weihenstephanensis. Following the microbial characterization studies, the potential for incorporating ultrasound to improve early stages in ready-to-eat crab production (i.e. the initial cooking step) was evaluated. The application of ultrasound during cooking enhanced the rate of heat transfer, allowing up to a 15% reduction in total cooking time. In addition, ultrasound also proved its efficacy for enhancing mass transfer from the crab to the cooking water. This improved crab cleaning during cooking would in turn allow the omission of the normal post cook cleaning process prior to packaging. Ultrasounds potential to enhance mass transfer from crab to the cooking water also prompted an investigation into its possible use to remove cadmium from crab. Results showed that ultrasound combined with mild temperatures has the capability to reduce the total cadmium content in edible crab by up to 22.8%. The results open the possibility for using ultrasound as alternative to resolve this issue for the crab industry. Following these studies the second heat treatment step (i.e. in-pack pasteurization) of ready-to-eat crab was optimized to minimize the impact of the treatment on the quality of the final product. Results showed that the colour of crab white meat was the parameter most affected by the heat treatment and therefore, a colour change kinetic for these heat induced changes was developed and used as a quality indicator for process optimization. Based on this study an optimal set of treatment conditions were proposed for the inactivation of C. botulinum non-proteolytic type E. However, based on the models developed the required heat treatment for a process which is solely thermal, would be too severe to retain a good quality. This situation would be further aggravated by the requirement for even more severe heat treatments if B. weihenstephanensis is considered as the target microorganism. Therefore, the use of alternative technologies (i.e. mano-sonication, mano-thermo-sonication and electron beam ionizing radiation) for the inactivation of the main bacterial spores isolated from brown crab was also evaluated. The use of ultrasound in combination with pressure and mild temperatures (i.e. Mano-Thermos-Sonication) showed a synergistic effect in terms of bacterial spore inactivation, which in turn would allow a reduction in the total processing time by over a 80% while still maintaining a similar level of inactivation to heat only. The use of irradiation also proved to be an effective technology to inactivate bacterial spores while still remaining below the limit of 10kGy established by WHO. In addition radiation was the technology least affected by changes in bacterial species or treatment media composition. Overall, the results of this thesis shows the potential for a number of alternative technologies and technical interventions to improve the processing of Irish edible crab and address present and future challenges in the production of these ready-to-eat products.

Pal. clave: produccion animal

Departamento: Producción Animal y Ciencia de los Alimentos

Nota: Presentado: 31 01 2019
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, Producción Animal y Ciencia de los Alimentos, 2019

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 Registro creado el 2021-02-17, última modificación el 2021-02-17


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