Aproximación de la técnica de análisis de patrones láser para la caracterización de la textura de carne durante su maduración

Abstract

[ES] En el presente trabajo se ha evaluado la capacidad de la técnica de imagen basada en el reconocimiento de patrones de dispersión láser para la caracterización en continuo del proceso de maduración de la carne. Esta técnica se basa en hacer incidir la luz coherente de un láser sobre la muestra, de forma que este láser interacciona con la matriz del alimento, generando patrones de luz que se analizarán ulteriormente mediante el uso de descriptores y variables obtenidas de estos patrones y de los píxeles que componen las imágenes. El hecho de ser un análisis en continuo es un aspecto de crucial importancia, dado que el proceso de maduración de la carne es un proceso dinámico y continuo. Esto es posible gracias a que se trata de una técnica no destructiva, lo que supone una gran ventaja sobre las tradicionales técnicas destructivas. Para llevar a cabo la experiencia se utilizaron filetes de ternera de corte comercial, estos presentan una homogeneidad en su espesor. Con la finalidad de incrementar los cambios que sufre la carne durante su maduración, a un lote se le añadió superficialmente un enzima exógeno, papaína. Durante las 26 horas que duró la experiencia, se fueron tomando medidas periódicamente con la finalidad de analizar paralelamente la textura y la variación del patrón láser generado. El análisis de textura se realizó mediante el método de corte Warner-Bratzler. Para el análisis de imagen, las muestras fueron dispuestas de forma que dos láseres, no al unísono, incidían sobre la muestra. Uno dispuesto sobre la muestra con un ángulo de 45o respecto a la vertical entre la cámara y la muestra y el otro situado en la parte inferior de la muestra, en la misma vertical que la muestra y la cámara. Las imágenes tomadas registran los patrones láser y son procesadas extrayendo descriptores que las caracterizan, estos son analizados mediante análisis estadísticos multivariados y correlacionados con los resultados de textura. Los resultados han mostrado como el análisis de patrones de dispersión láser permite caracterizar el estado de maduración de la carne, aportando información sobre su textura de una forma continua y no destructiva, siempre y cuando la disposición del láser sea en la parte inferior de la muestra y en la misma vertical que ésta y la cámara. Además, han evidenciado como la aplicación del enzima incrementa la velocidad de los cambios en la carne, pero también la formación de un gel superficial que minimiza los cambios en los patrones del láser. Aun así, los descriptores obtenidos a partir de la información procedente del análisis de imagen, así como su reducción a una sola componente principal, se han correlacionado muy bien con los valores de textura de las muestras a lo largo del estudio, tanto para las muestras sin enzima añadido como en las añadidas, describiendo estas. Esto ha permitido poder obtener modelos teóricos que pueden minimizar el efecto gel superficial de las muestras con enzima exógeno añadido, caracterizando su textura al igual que con las muestras de carne control.

[EN] The capacity of the image technique based on the recognition of laser dispersion patterns for the continuous characterization of the meat maturation process has been evaluated in this paper. This technique is based on involving the coherent light of a laser on the sample, so that this laser interacts with the food matrix, generating patterns of light that will be further analyzed by using descriptors and variables obtained from these patterns and the pixels that make up the images. As the process of meat maturation is a dynamic and continuous process, the continuous analysis is a crucial aspect. This is possible because it is a non-destructive technique, which is a great advantage over traditional destructive techniques. To carry out the experiment, commercial beef fillets were used, these have a homogeneity in their thickness. In order to increase the changes that the meat undergoes during its maturation, an exogenous enzyme, papain, was added superficially to a batch. During the 26 hours of the experiment, regular measurements were taken in order to analyze in parallel the texture and variation of the laser pattern generated. Texture analysis was performed using the Warner-Bratzler shear method. For image analysis, the samples were arranged so that two lasers, not in unison, affected the sample. One arranged on the sample at an angle of 45o relative to the vertical between the camera and the sample and the other located at the bottom of the sample, in the same vertical as the sample and the camera. The images taken record the laser patterns and are processed extracting descriptors that characterize them, these are analyzed by multivariate statistical analysis and correlated with texture results. The results have shown how the analysis of laser dispersion patterns allows to characterize the maturation state of the meat. This provides information about its texture in a continuous and non-destructive way, if the arrangement of the laser is in the lower part of the sample and in the vertical between the sample and the camera. In addition, they have shown how the application of the enzyme increases the speed of changes in meat, but also the formation of a surface gel that minimizes changes in laser patterns. However, descriptors obtained from image analysis, as well as their reduction to a single main component, have been well correlated with the texture values of the samples. This applies for both samples, that is the sample without added enzyme and the sample with added enzyme. Results obtained have allowed to obtain theoretical models that can minimize the surface gel effect of samples with added exogenous enzyme, characterizing their texture as in the case of control meat samples.