Evaluación de la calidad y del proceso de curación del jamón de cerdo ibérico mediante cromatografía de gases espectrometría de movilidad iónica empleando un sistema de muestreo no destructivo

Resumen

La espectrometría de movilidad iónica (IMS) es una técnica analítica que se basa en la separación de iones gaseosos bajo la influencia de un campo eléctrico a través de una atmósfera de gas inerte a presión atmosférica. En los últimos años, el interés por el uso de esta técnica para el análisis de volátiles de muestras agroalimentarias se ha incrementado paralelamente al interés de los consumidores por conocer el origen y la calidad de los productos alimenticios que adquieren. En este contexto, el sector del jamón ibérico, que es uno de los productos cárnicos con mayor valor en el mercado, sigue en busca de procedimientos para asegurar de manera objetiva la calidad a nivel de régimen de alimentación y pureza racial de los cerdos, que afectan directamente a la calidad organoléptica del jamón. Además, se requiere que toda la cadena comercial pueda verificar la categoría de las piezas independientemente del sistema de trazabilidad de los productores, y que a la vez se pueda garantizar la ausencia de defectos organolépticos o de calidad como el de cala. Debido a que el jamón de bellota 100% ibérico procede de cerdos de pura raza engordados en montanera, pastoreando bellotas y hierba en la dehesa, su producción es más reducida y de un mayor coste, lo que se ve reflejado en su precio de mercado. Por tanto, es obvio que exista una demanda de técnicas instrumentales que sirvan para analizar y diferenciar la calidad del jamón ibérico en laboratorios de rutina a partir de muestras que impliquen el menor daño posible a las piezas, dando seguridad a las empresas implicadas en la cadena de producción y distribución y a los organismos de inspección sobre su calidad y así diferenciar los productos más valiosos. Por ello, la principal motivación de esta Tesis Doctoral fue explorar el potencial de la cromatografía de gases - espectrometría de movilidad iónica (GC-IMS) y otras técnicas instrumentales para desarrollar una metodología objetiva de análisis del jamón que permita discriminar muestras según el régimen de alimentación y la pureza racial del cerdo y según la presencia o no de defectos en las piezas, concretamente de la podredumbre denominada cala. Para lograr este objetivo, se han desarrollado metodologías para tomar decisiones rápidas basadas en muestreos destructivos y no destructivos y en el análisis con GC-IMS, cromatografía de gases - espectrometría de masas (GC-MS) y espectroscopía Raman, con el jamón de bellota 100% ibérico como principal producto estudiado, para asegurar su calidad antes de su salida al mercado y así ayudar a justificar su precio de manera objetiva. 2.Contenido de la investigación: Los resultados más relevantes derivados del trabajo experimental realizado en esta Tesis Doctoral se han publicado en seis artículos científicos. En cinco de ellos se usa la GC-IMS para asegurar la calidad del jamón ibérico curado. El resumen gráfico adjunto (Figura 1) muestra los objetivos específicos de cada trabajo y la metodología seguida. A su vez, estos objetivos están descritos en cada uno de los seis bloques en los que se subdivide esta Tesis. El bloque 1 tiene tres capítulos dedicados a: los principales retos analíticos actuales relacionados con el jamón ibérico (capítulo 1.1), las técnicas analíticas que ya han sido empleadas para abordar dichos retos (capítulo 1.2) y a la IMS (capítulo 1.3). El bloque 2 es una descripción detallada de los distintos equipos y materiales empleados en la presente Tesis Doctoral. El bloque 3 aborda el uso de la espectroscopía Raman como técnica de screening en un estudio interlaboratorio para la discriminación de loncheado de jamón ibérico según el régimen de alimentación del cerdo. El bloque 4 incluye tres capítulos dedicados al desarrollo de métodos de confirmación basados en GC-IMS para la clasificación de jamón ibérico por régimen de alimentación y pureza racial y para la detección de defectos. Así, el capítulo 4.1 desarrolla una metodología basada en la GC-IMS para la determinación de volátiles en jamón ibérico loncheado con los que diferenciar el régimen de alimentación del cerdo (bellota o pienso). El capítulo 4.2 describe el desarrollo de una metodología no-destructiva basada en el análisis de agujas impregnadas de grasa con GC-IMS para la determinación de volátiles en piezas intactas de jamón ibérico, con el objetivo de diferenciar el régimen de alimentación del cerdo (bellota o pienso) y su pureza racial. El capítulo 4.3 evalúa dos métodos analíticos que usan la GC-IMS o la GC-MS para la discriminación de jamón ibérico con defecto a través de su perfil volátil con un muestreo no destructivo para la pieza. El bloque 5 incluye dos capítulos dedicados a la transferencia de las metodologías de confirmación desarrolladas en el bloque anterior al ámbito industrial y/o a laboratorios de rutina. En este bloque, el capítulo 5.1 describe una metodología de control de calidad de los análisis realizados con GC-IMS para demostrar la viabilidad de esta técnica para el análisis rutinario de una gran cantidad de muestras en condiciones reales de laboratorio. A su vez, el capítulo 5.2 resume una serie de recomendaciones para calibrar y validar modelos quimiométricos robustos con datos obtenidos con GC-IMS de modo que sirvan como herramienta para predecir la categoría de muestras de alimentos, como el jamón ibérico. Por último, el bloque 6 expone la discusión de los resultados obtenidos en la presente Tesis Doctoral. Como anexo final se incluye un listado de la producción científica conseguida. 3.Conclusión: Se ha demostrado el potencial de la GC-IMS y Raman para la clasificación de jamón Ibérico curado por calidades, y de la GC-IMS y GC-MS para determinar la presencia o no de defectos, sin requerir tratamiento de la muestra y a un coste asequible, proporcionando resultados prometedores tanto para los productores de jamón ibérico curado como para las autoridades reguladoras. Los logros descritos en la presente Tesis abren nuevas líneas de investigación relacionadas con el desarrollo de equipos basados en GC-IMS, cuya aplicabilidad en la industria podría aumentar con los avances en miniaturización y en tratamiento de datos con metodologías automáticas o semiautomáticas que han tenido lugar en los últimos años. Actualmente, los equipos GC-IMS disponibles posibilitan el análisis de muestras de jamón ibérico en 30 min, permitiendo asegurar la calidad de pequeños lotes de piezas preseleccionadas y de muy alto valor cuya calidad necesita verificarse antes de que lleguen a distribuidores y/o clientes. No obstante, este tiempo de análisis podría reducirse drásticamente en un futuro próximo con equipos miniaturizados con columnas cromatográficas más cortas, aportando aún más valor si cabe a las metodologías desarrolladas en la presente Tesis. 4. Bibliografía: 1. Arroyo-Manzanares, N., Martín-Gómez, A., Jurado-Campos, N., Garrido-Delgado, R., Arce, C., & Arce, L. (2018). Target vs spectral fingerprint data analysis of Iberian ham samples for avoiding labelling fraud using headspace¿gas chromatography¿ion mobility spectrometry. Food Chemistry, 246, 65-73. 2. Martín-Gómez, A., Arroyo-Manzanares, N., Rodríguez-Estévez, V., & Arce, L. (2019). 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Martín-Gómez A., Pablo Rodríguez-Hernández, P., Cardador, M.J., Vega-Márquez, B., Rodríguez-Estévez, V., & Arce, L. (2022). Guidelines to build PLS-DA chemometric classification models using a GC-IMS method: dry-cured ham as a case of study. Talanta Open, 7, 100175.