BENESSERE E QUALITA' DEI PRODOTTI ITTICI - Poli B.M. - SIPI

I diversi aspetti della qualitàSicurezza (pre-requisito, vedi pacchetto igiene)Specie (Reg. CE 104/2000 e 2065/2001 e D.L. 27.03.2002)Allevato o Pescato «Area di pesca o di allevamento «Rintracciabilità (Reg. CE 178/2002)Dimensione/Taglia, Fattore di Condizione,assenza di malformazioniFreschezzaAspetto, compattezza, odore sul crudoResa in peso eviscerato, in filetti, gaping,adiposità generale, qualità e salubrità della carneAspetto, odore, consistenza, aroma, sapore, succosità sul cotto

I pesci soffrono?Vi sono analogie rispetto ai mammiferinella struttura-base dei neuroni edel biochimismo neuro-ormonale,nelle risposte allo stress e nel comportamento,che sembrano indicare che anche i pesci sono in gradodi provare dolore e sofferenza,soprattutto nel momento finale della loro vita,quando vengono raccolti e macellati.Kestin, 1994 ; Verheijen & Flight, 1997; Lambooij et al, 2002; Klausewitz 2003; Braithwaite andHuntingford 2004; Chandroo et al., 2004; Sohlberg et al., 2004

• La qualità del prodotto finale dipende anchedallo stress di allevamento, manipolazione,trasporto e soprattutto dalle pratiche di raccoltastordimento e uccisioneDal pesce vivo al prodotto alimentareMetabolismo muscolareRisposte allo StressReazioniBiochimicheReazionifisichePesceMateria Primaper la trasformazione

DAL PESCE VIVO AL PRODOTTO ALIMENTAREMetodo di uccisioneMetabolismo muscolareRisposte allo StressSviluppo del rigorpH muscolareTextureCapacità di ritenzionedell’acquaProprietà dielettricheColoreShelf life etc.Metodo di uccisioneLe procedure di raccolta e macellazione fanno parte di quelle produttive edovranno essere regolamentate da codici di buona pratica

Il pesce vivo ha un certo livello di qualità intrinseca.Dal momento della morte in avanti questa qualità non puòessere migliorata, ma tende ad essere perduta per la naturaledegradazione delle sue carni (alimento altamente deperibile).La macellazione e le procedure immediatamente precedentipossono avere grande impatto sugli attributi della qualitàintrinseca e questi impatti sono tutti negativi.Minimizzando il livello di stress e di attività alla macellazioneè possibile tenere il pesce più vicinoal suo livello intrinseco di qualità.Deve poi essere manipolato fino alla vendita con grandeattenzione, in modo da estenderne la shelf life

Pesce molto frescoParametri di freschezza misurabili oggettivamente:muscolo sterile e bassa o nullacarica microbica sulla pelle e sulle branchie;assenza di fenomeni di deterioramento e di autolisi;alti livelli di composti volatili dell’odore di fresco;bassi livelli di composti dell’odore di deteriorato,di trimetilamina (TMA), dimetilaminae basi azotate volatili totali (TVB-N);in fase di pre rigor o di rigor mortis;alti valori di creatinfosfato, ossido di trimetilammina (TMAO) e diadenosin trifosfato (ATP);bassi valori dei cataboliti dell’ATP (soprattutto IMP, inosina edipoxantina) e basso valore K calcolato dal rapporto100 x (inosina + ipoxantina/IMP+ inosina + ipoxantina);pH inferiore a 7.0 ed alta impedenza.

Complesso dei cambiamenti nelEnzimiendogenilipossigenasi,catepsine, calpainedeterioramento nel pesceIdentificare gli indicatori di qualitàGlicolisiRigor mortisAutolisipH↓, acido Lattico ↑ATP→ Inosina →Hx →UreaProteine / proteine sarcoplasmatiche→ peptidi→ amino acidiOdore di FrescoOdore dideterioratoOssidazionepro- e antiossidantiCrescita microbicaSSOSpecific SpoilageOrganismsLipidi / fosfolipidi → PUFASostanze solubili nel muscoloNucleotidiNPN compomenti azotati non proteiciTMAO → TMA/DMA pH ↑Texture duro – molleCambiamenti di Colore

DOPO LA MORTE: QUALITÀ “DINAMICA”- FRESCHEZZAEVOLUZIONE NEL TEMPO DEI PARAMETRIORGANOLETTICI:Aspetto generale e colore di pelle/muscolo/occhio/branchiecompattezza e odore del prodotto crudo;consistenza, sapore, odore, aroma esuccosità del prodotto cottoFISICI:proprietà dielettriche, rigor mortis, pH, compattezza,colore,capacità di ritenzione dell’acqua,CHIMICI:ATP e suoi cataboliti, acido lattico, TMA, DMA, TVB-N,Malonaldeide, formaldeide, componenti volatili,amine biogeneMICROBIOLOGICI:Carica batterica totale, organismi specifici del deterioramento (SSO)

Tutte le condizioni infra vitam/pre mortem/alla morteche influenzano i processi biochimici che hanno luogodurante il periodo post mortem nel pesce,possono influenzarel’espressione della qualità alla morteed i successivi cambiamenti durante la conservazione,ovvero l’involuzionedi freschezza/qualità e shelf life,ben indicati daicambiamenti degli attributifisici/organolettici

IMPORTANTE!La modalità di cattura e di uccisione dell’animalecomporta l’instaurarsi di uno stato di stressche può arrivare a condizionarnela qualità organolettica, merceologica e sanitaria.Si instaurano prima della morte alterazioni endocrineche avviano processi di richiamo e di forte consumodelle riserve glucidiche comportando:• modifiche dei normali processi post mortem• maggiore suscettibilità all’attacco microbicoEntrambi i fenomeni influenzano negativamentela qualità e la conservabilità del prodotto

La gestione delle fasi di cattura e uccisionepuò influenzare significativamentel’espressione della qualità del pesce ed i successivicambiamenti della qualità durante la conservazioneL’elevata densità alla cattura interagisce in modo complessocon altri fattori come la qualità dell’acqua, soprattutto perl’ipossia dovuta all’affollamentoprima della cattura e uccisioneLo Stress al momento della raccolta e della mortee la relativa risposta endocrinapuò grandemente influenzare i processibiochimici post-mortemVelocità di degradazione dell’ATPl’instaurarsi eil rilasciarsi delRigor mortisLa velocità di involuzionedella freschezza del pesce

Al momento della morte:reazioni allo stress acutoChrousos & Gold, 1992Risposta primaria acutaFase di allarmeRilascio catecolamine (rapido) e corticosteroidi; aumentofrequenza cardiaca, pressione ematica, attività branchialeRisposta secondariaFase di resistenza all’agentestressante• STRESSACUTORisposte fisiologiche agli ormoni a livello di sangue etessuti: da anabolismo a catabolismoPickering & Pottinger, 1995; Wandelaar Bonga, 1997; Pickering, 2001

Il meccanismo fisiologico dello stress a livelloematico e muscolareSangueMuscolo bianco (respirazione anerobia)PCrCrADP + PiATPPienergiacatabolica perinnescare lereazioni del pesceGlicogenoADPGlucosioGlucosioGlicolisiAMPPiLattatoLattato (

L’effetto della modalità di stordimento/ uccisione e durante laconservazione sulla qualità del prodottoAspetto delfiletto/ pesceProprietàtecnologicheIndicatori difreschezzaQualità sensorialiDanni fisiciRigor mortisProprietàdielettricheTest sensoriali sucrudo (SchemaUE, QIM)GapingCompattezzamuscolareIndice difreschezza KShelf-lifeColoreWater HoldingCapacityDegradazioneproteica (TMA,TVB-N)Test sensoriali sucotto (descrittivi,triangolari)Restringimento deifilettiOssidazione lipidica(Malonaldeide)Kestin et al., 1995; Marx et al., 1997; Warris & Robb, 1997; Pottinger, 2001; Robb, 2001; Huidobro et al., 2001b;Morzel & Van der Vis, 2003; Van der Vis et al., 2003

Trovare un metodo di stordimento/uccisione pratico e pocostressante e che assicuri la migliore qualità del pesceattraverso lo studio dell’effetto dimetodi commerciali ed alternativisulcomportamentodel pescecome indice“etico”su parametriematici etissutalicome indicatoridi stress equalità delpesce

Valutazione oggettiva di stressIn vivo:Elettroencefalogramma (EEG), Elettrocardiogramma (ECG),Risposte visuali evocate (VERs)Parametri ematici:Cortisolo plasmatico*•Glucosio•Ematocrito•Acido lattico•Acidi grassi*(anche in feci, muscolo, muco superficiale e acqua)Parametri cellulari:Biomarkers cellulari della modificazione dell’espressione genicanella risposta allo stress(Es: HSP, metallotienine, citocromo P450 monossigenasi)HSP - Proteine dello stress innate ed inducibili (HSP30, HSP70, HSP90)Gli indicatori cellulari sono utili per lo stress cronicoperché necessitano di tempo per manifestarsi. Non sembrano adattiper lo stress acuto e di breve durata, caratteristico dello stress alla morte

Valutazione oggettiva post mortem di stress e qualitàParametri muscolari:texture- pH- rigor mortis- contrazione isometrica- compattezza-ATP,ADP, AMP, IMP, inosina e ipoxantinae valore K- Colore- Analisi sensoriale

Diversi indicatori di stress e qualitàPossono essere usati per verificare la condizione distress alla morte ed i suoi riflessi sull’evoluzione dellaqualità del prodotto.Uno dei più sensibili e indicativi parametri dellostress subito e della potenziale evoluzione dellafreschezza/qualità è la velocità dell’instaurarsi e delrilascio del rigor mortisAltri buoni indicatori precoci di stress /qualità sono:la velocità di degradazione dell’ATP e suoi catabolitiil pH misurato nel muscolo o nel liquido ocularele proprietà dielettriche (Fish Tester)la concentrazione di acido lattico muscolareNessuno di loro può essere esaustivo se usato da soloApproccio multidisciplinare

Misurazione dell’indice di rigor mortis (IR)(Bito et al., 1983)IR% =100 x (D – D o )/ D o

ATP e cataboliti• Gli effetti dello stress da disturbo pre-uccisioneo da uccisione si può esprimere in termini di:• ATP, ADP, ATP:IMP• AEC (Adenilate Energy Charge) = (0,5 ADP +ATP)/ (AMP + ADP + ATP)• Valore del K = [(Hx+HxR) /(Hx+HxR+IMP+AMP+ +ADP+ATP)] *100Atkinson, 1968; Korhonen et al., 1990; Mochizuki & Sato, 1994; Berg et al., 1997; Huidobro etal., 2001b; Tejada et al., 2001; Poli et al., 2002

Metodi di uccisione in spigole%Rigor Index %10090807060504030201000h 3h 6h 9h 24hKNWIELASCO2SPAnnoccatura (KN), Acqua e ghiaccio (WI), Elettricità (EL),acqua satura di CO 2 , Asfissia (AS), Spiking (SP)

Metodi di uccisione di spigoleClassi di freschezza (Schema EU)d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11h 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264BW sdKnocking 285.1 40.7 E A B UNFITWater+Ice 477.6 51.3 E A B UNFITElectricity 358.1 53.6 E A B UNFITCO 2 320.0 19.9 E A B UNFITAsphyxia 435.4 83.7 E A B UNFITSpiking 429.8 43.1 E A B UNFIT

Fasi di rigor mortis in spigole%100806040200IR% - novaa abaa bbcbcaaa aa aabbbbbc0h 3h 5h 6h 7h 24h 96h 120h 264h 288h 336hAGAGN40AGN70EL2p40EL1p40EL1pNEL1pN70AG Acqua e ghiaccioAGN40 Acqua e ghiaccio con 40% N 2 - 60% CO 2AGN70 Acqua e ghiaccio con 70% N 2 – 30%CO 2EL2p 40 Elettricità 2 fasi 400Hz 40V 1 min e 50Hz 120V 3 minEL1p40 Elettricità 1 fase 50Hz 40V 4 minEL1pN Elettricità 1 fase 50Hz 40V 3 min con 100% N 2EL1pN70 Elettricità 1 fase 50Hz 40V 3 min con 70% N 2 – 30%CO 2

SpigoleNov AG AGN40 AGN70 EL2p40 EL1p40 EL1pN EL1pN70 dsr0hATP 8.13 a 4.99 b 5.90 b 1.88 d 3.53 c 1.43 d 2.64 cd 0.96IMP 3.54 5.07 5.02 4.87 5.41 5.67 5.79 1.14ATP/IMP 2.44 a 1.01 bc 1.25 b 0.40 de 0.65 cd 0.25 e 0.48 d 0.31AEC 0.89 a 0.87 a 0.87 a 0.82 bc 0.86 ab 0.80 c 0.85 b 0.031 AEC=(ATP+ADP*0,5)/(ATP+ADP+AMP)

Analisi sensoriale SpigoleJul 9d 10d 11d 12d 13d 14d 15dIW A/B (1.50) B (0.92) B- (0.54)IWN100 A/B (1.84) B (1.08) B- (0.63)IWN40 A- (1.75) B (1.00) B- (0.62)IWN70 A- (1.59) B (0.92) na (0.38)EL1p24 A- (1.75) B- (0.59) B- (0.54) naEL2p120 A/B(1.59)na (0.33) na (0)Nov 10d 11d 12d 13d 14d 15dIW A (1.73) A (1.64) B (0.92)IWN40 B (1.21) B (1.45) B (0.79)IWN70 B (1.19) B (1.43) B (0.96)EL2p40 A (1.61) B (1.09) B (0.75)EL1p40 A (1.64) B (1.12) B- (0.54)EL1p40N A (1.77) B (1.16) B- (0.63)EL1p40N70 B (1.40) B (1.03) B/na (0.50)

Diverse modalità di stordimento/uccisione in spigolaContrazione isometricagAndam ento della forz a di cont raz ione isom etric a in spigola (prova 3)25ASAG20SPELAC15105009018027036045054063072081090099010801170126013501440o re

090180270360450540630720810900990108011701260135014400901802703604505406307208109009901080117012601350144014121086420NDHD*Stress Pre-macellazione SpigoleL’alta densità ha prodotto evidente rispostaallo stress:innalzamento dei parametriematici, accorciamento della fase pre-rigor,più veloce diminuzione della forza dicontrazione,peggiore stato di freschezza•Severità dello stress•Tipo di stress•Importanza delle interazioniLo stress da catture ripetute ha prodotto:minore forza di contrazione, dovuta mancanza dicompleto del recupero dallo stress durante lamanipolazione e le pratiche di cattura sofferteil giorno precedente, un effetto negativo su alcuniparametri qualitativi , come il più alto pH muscolare e lashelf life più corta di 24 h di quella dei pesci catturati ilgiorno precedente181614121086420*III

ATP e suoi catabolitiErikson et al, 1997a

Oka, 1990

µmol/gµmol/gµmol/gATPADPIMP4,03,53,02,52,01,51,00,50,0aabbprova I prova II prova III4,03,53,02,52,01,51,00,50,0AABBprova I prova II prova III121086420aABbprova I prova II prova IIIWIASI II IIIWI AS WI AS WI ASATP 3.15 2.50 a 0.17 0.27 b 1.23 0.80 a 0.03 0.01 b 1.39 1.97 0.26 0.34ADP 1.47 0.27 A 0.63 0.22 B 1.02 0.21 A 0.41 0.02 B 1.22 0.46 0.74 0.32IMP 5.72 2.71 b 9.42 1.76 a 7.98 0.70 B 9.69 0.58 A 6.30 1.74 8.1 0.88A, B per p 0.01; a, b per 0.01

µmol/gµmol/gHxR 0hHxR 24h1,00,90,80,70,60,50,40,30,20,10,0AaBbprova I prova II prova IIIWIAS1,00,90,80,70,60,50,40,30,20,10,0aABbprova I prova II prova IIIWIASI II IIIWI AS WI AS WI AS0h 0.01 0.03 B 0.14 0.08 A - 0.17 0.08 0.03 0.03 b 0.17 0.09 aHxR24h 0.47 0.13 B 0.74 0.12 A 0.53 0.24 b 0.89 0.15 a 0.23 0.04 0.29 0.03A, B per p 0.01; a, b per 0.01

%rigor index e contenuto in ATPabbaLunghezza relativa del filetto100FMPP95908580abABAB75ore dalla morte0 2 3 4 5 24

RI% =100 x (D – D o )/ D o* for P 0,05; ** P 0,01Pesci asfissiati più precoce pieno rigor (IR 100% a 1 h)Pesci storditi e uccisi con elettricità più tardivo rigor (IR 100% solo a 8 h

ATP e catabolitiATPADPAMPIMPHxRHxATP/IMPAEC* for P 0,05; ** P 0,01; *** for P 0.001A.E.C. = (ATP+0.5 ADP)/(ATP+ADP+AMP)

In entrambi I gruppi di trote di taglia porzione e media, i pescimorti per asfissia entro 30’ hanno avuto prolungata agonia,Mentre gli altri sono stati storditi e uccisicon il metodo elettrico in 1’Il gruppo stordito ucciso con elettricità presentava:bassi valori di cortisolo plasmatico e di acido lattico muscolarepiù alti valori di pH a 0, 3, 6 e 24 hPiù lento inizio del rigor mortis (RI 100% a 8 h vs 1 h postmortem) e rilascio fino a 72 hPiù alti valori di rapporto ATP/IMP a 0, 3 e 6 h ma ancheMacchie di sangue nel 38% di pesci che abbassasignificativamente il prodotto filettato(mentre nei pesci asfissiati I danni erano trascurabili)

pH muscolare• Alla morte: bassi valori di pH (

pH muscolareBell, 2001Robb & Warriss, 1997

pH oculare Ombrina boccadoropHo - ombrina86***a**aAGASbACbbbELbc

pH Spigola** *Lambooij et al., 2008

Oka, 1990Acido lattico

Acido lattico muscolare (µmoli/g) in spigole alla morte45a403530cabbbc2520151050AG EL AC AS SP

Azam, 1989

Compattezza muscolareAzam et al., 1989

orate2520151050compattezza - punto 2abc168h 216h 336hAGAGN70EL50 402520151050aabbcompattezza - punto 3abc168h 216h 336hAGAGN70EL50 40

ColoreRobb et al., 2000bRobb et al., 2000b Robb et al., 2000b

Misurazioni Elettriche• Torry meter (UK)• RT Freshmeter (Iceland)– Proprietà elettriche della pelleFreschezza• Intellectron Fishtester VI (Germany)– Elettrodi - measurazione dellaresistenza attraverso il corpo• Metodi rapidi – (secondi)– Eccellente correlazione con igiorni in ghiaccio e con ipunteggi sensoriali QIM– Strumenti piccoli da tenere inmano– Svantaggi• Danni meccanici• congelamento• Uso di saleNON MOLTO USATI NELL’ INDUSTRIAMUSTEC - (EU-FAIR4- 4076)

FTProprietà dielettricheFT8580aa7570Ab656055BbaaaFMPP504540b bb0h 2h 4h 6h 24h 72h 96h 144h 168h 192h 216h 240h 264hHours after deathVan der Vis et al., 2003

FTFish Tester - spigole100FT – prova 38580aaFT908070605040aaabba a abab abb bbccca a abb bb96h 120h 264h 288h 336hb7570656055504540AB0h 2h 4h 6h 24h 72h 96h 144h 168h 192h 216h 240h 264habb b c cbbHours after deathaabababa aabbccaFMPPAG AGN40 AGN70 E5040 E5040N E5040N70 E400

DEGRADAZIONE DELL’ATP COME INDICATORE DIFRESCHEZZA/QUALITÀDopo la morte l’Adenosin trifosfato (ATP) viene rapidamente degradatoa inosin monofosfato (IMP) e quest’ultimo ad inosina (HxR) ed ipoxantina(Hx).L’entità della degradazione dell’ATP viene espressa come valore K.K1= ([HxR]+[Hx] / [IMP]+[HxR]+[Hx]) x 100In linea di principio il valore K è un buon indicatore di freschezza.Nel pesce fresco il valore K è basso perché è alto il tenore di IMP.La futura tendenza è verso losviluppo di tecniche rapide di determinazione dei metaboliti dell’ATPdefinizione dei criteri di freschezza del valore K per la classificazione.I metodi disponibili di determinazione dei cataboliti dell’ATP con HPLC sonoaffidabili ma non utilizzabili di routinemeglio metodi rapidi e validati per l’uso di biosensori.

Indice difreschezzaKErikson et al., 1997a

Indice K in orateK160,050,040,030,020,0abbaabbabcabaAGAGN7010,0EL50 400,072h 120h 168h 216h 288h 336h

ScoreAnalisi Sensoriale - salmone(FAQUWEL, Dec. 1998)1086Own smellCO2EugenolStunIki-Jime420cc0 5 10 15 20 25Days in ice

• Uno stress significativo alla morte, viene rivelato dalla violentareazione del pesce, dalla aumentata attività muscolare edalla relativa risposta endocrinache influenza marcatamente i processi biochimicipost mortem nelle prime fasi come:• calo del pH, aumento della velocità di degradazione dell’ATP• instaurarsi e rilascio precoci del rigor mortis eportando a cambiamenti fisici edella freschezza/qualità indesiderabili• la stretta interrelazione fra le risposte endocrine acute di stresse i processi biochimici post mortem suggeriscono l’uso sia diindicatori ematici che tissutali di stress per una valutazione deicambiamenti della condizione di stress e di qualità

INDICATORI DI STRESS E QUALITA’• Numerosi indicatori tissutali per valutare ilbenessere/sofferenza del pesce durante laconservazione rappresentano anche indicatoridi qualità, ma nessuno di loro è perfetto,considerato singolarmente.• Gli indicatori più affidabili sono parametrifisici, biochimici e sensoriali, quali lo sviluppodel rigor e delle proprietà dielettriche, lacaduta del pH, il rapporto ATP/IMP, l’indice difreschezza K e la valutazione sensoriale.

Stress alla morte ediminuzione della qualità fisica e sensorialeLe procedure di raccolta e macellazione fanno parte di quelleproduttive e devono essere coperte da codici di buona praticache devono essere applicate correttamenteSevere condizioni di Stress alla morte peggioranola qualità potenziale del prodotto finalenegli animali destinati a diventare cibo per l’uomo:Sintomi:Precoce instaurarsi del rigor (100%) e relativo rilasciopiù veloce perdita della freschezza,Shelf life più corta

Dal punto di vista del benessere animale il metodo di uccisionedovrebbe essere:• veloce, efficiente nel procurare stordimento ed uccisione senzastress e dolore evitabili• specie specifico• se il metodo in sè non causa dolore o stress va bene anche se èin grado di procurare incoscienza gradualmente.L’opinione dell’EFSA auspica uno stordimento entro 1”(metodo elettrico) e uccisione senza recupero coscienza,di secondaria importanza la qualità del prodottoPesci storditi con elettricità ed uccisi in acqua e ghiaccio non hanno mostratodifferenze nella qualità (colore) rispetto a quelli uccisi in acqua e ghiaccioad esclusione di un pH più basso a 1 , 2, 8, 10 d (Lamboji et al., 2008)e un più precoce instaurarsi e rilasciarsi del rigor mortis,svantaggio questo ultimo per le specie marine Mediterranee

Importanza di un metodo di morte eticamente correttoEVITARESOFFERENZE ALLAMORTE• Evitare un eccessivo stress pre-morte• Indurre l’incoscienza immediatamente con lo stordimentoe protrarre questa condizione fino alla morte• Diminuire la paura e la sofferenza• Studiare metodi “su misura” per le diverse specie ittiche• Impiegare personale abile e addestratoRIDURRE LEREAZIONIFISIOLOGICHE ALLOSTRESSMIGLIORARE LAQUALITA’ DELPRODOTTO

Benessere e qualità del pesce sono intimamente legati.Garantire il benessere del pesce allevatoanche al momento della morte è nell’interessesia del pesce che dell’allevatore!

GRAZIE PER L’ATTENZIONE!!