Relationship between Color and Redox Potential (Eh) in Beef Meat Juice. Validation on Beef Meat

Abstract

In France, around 3.5 million cattle are slaughtered each year, which represents 1.3 million tons of beef carcasses. However, waste due essentially to organoleptic defects is estimated at 3.4% of the production or 45,000 tons of beef carcasses. Microbiological contamination and color are the two major causes of defect. In order to prevent color defect, a study was performed to develop a new method for measuring rapidly and instantly the redox potential as an indicator of color changes in carcasses without slowing down the slaughter line. This measurement would allow to classify them upstream according to their time of colors changes in order to sort them and to avoid food waste in the future. Meat juice has been shown to be a good mimetic medium for the study of color changes. The effect of different parameters was studied in order to fix experimental conditions. Color change is faster in the juice than in the meat and faster at 20 °C than at 4 °C. Redox potential allows following color changes and a symmetry has been highlighted between this thermodynamic measure and color changes.

Strategies for Healthier Meat Foods: An Overview

“…It prevents oxidative stress related to the appearance of diseases in farm animals ( Corrêa et al, 2021 ). Meat quality is reflected in its color when it does not undergo oxidation reactions but provides nutritional improvement to the consumer ( Cucci et al, 2020 ). Therefore, adding antioxidants to ruminant diets could be a valuable tool for preventing oxidative stress, which affects animal welfare and immune-related disease development ( Mu et al, 2020 ; Elolimy et al, 2021 ).…”

Durabilité des systèmes pour la sécurité alimentaire

“…Pour prolonger la durée de vie des produits alimentaires et réduire leurs pertes, il faut limiter la croissance microbienne et la dégradation enzymatique à la surface des produits frais� Dans les pays occidentaux, le stockage au froid est traditionnellement utilisé pour y parvenir� Dans le cas des fraises, l'inhibition de la croissance microbienne, la diminution de la respiration et la dégradation enzymatique ont été analysées au moyen d'un seul modèle mathématique de dégradation� Les simulations de l'utilisation de l'eMAP ont montré qu'il serait possible de réduire encore les pertes de fraises réfrigérées� Dans le cas de la viande rouge, les emballages sous atmosphère modifiée sont utilisés à la place des eMAP� Ils contiennent généralement un niveau élevé de CO 2 pour ralentir la croissance bactérienne, ainsi qu'une grande quantité d'O 2 pour maintenir la couleur rouge attrayante de la viande� Pour prédire correctement la dégradation des aliments, deux modèles de dégradation différents sont alors nécessaires pour modéliser séparément l'inhibition microbienne et le changement de la couleur de la viande� Des travaux récents ont permis de relier la variation du paramètre de couleur rouge au potentiel d'oxydoréduction pendant la conservation d'un morceau de faux-filet, stocké soit dans un emballage totalement perméable à l'oxygène, soit dans un emballage sous atmosphère modifiée totalement imperméable à l'oxygène (Cucci et al�, 2020)� On peut imaginer l'utilisation de tels modèles et d'algorithmes d'intelligence artificielle pour réduire les pertes dans les usines� Cependant, cette approche reste limitée et ne peut pas être appliquée directement à de nouveaux procédés, car la dynamique du modèle n'est pas encore totalement expliquée� Une autre approche consiste à modéliser la diffusion de l'oxygène et la cinétique d'oxydation pour prédire le changement de couleur de la viande de boeuf� Des modèles plus fondamentaux incluant des schémas réactionnels complexes ont été développés dans ce sens (Tofteskov et al�, 2017 ;Oueslati et al�, 2018 ;Kondjoyan et al�, 2022aKondjoyan et al�, , 2022b)� D'autre part, dans le cadre du projet H2020 GLOPACK 12 , certains outils de modélisation sont en cours d'amélioration et de déploiement pour proposer des logiciels d'aide à la décision dans le domaine de l'emballage alimentaire� Ces modèles intègrent les transferts de matière liés à l'utilisation d'emballages sous atmosphère modifiée autour de produits frais et certains mécanismes de dégradation, comme ceux dus au développement de micro-organismes� Même si ces modèles de dégradation sont encore très élémentaires et ne donnent pas une vision complète des réactions impliquées dans la dégradation d'un produit, le logiciel peut être utilisé pour optimiser l'emballage sous atmosphère modifiée (composition de l'atmosphère et sélection des 12� https://glopack2020�eu/ matériaux d'emballage appropriés) et éviter toute perte d'efficacité avant la date limite de consommation� Cet outil a l'avantage d'être applicable à une grande variété de produits alimentaires (produits laitiers, viandes, aliments prêts à consommer), à condition de connaître l'atmosphère optimale ciblée pour limiter la dégradation et optimiser la durée de conservation� Toutefois les modèles plus fondamentaux restent intéressants pour comprendre l'effet de la variation de la composition des aliments ou des traitements (cuisson, etc�) sur la dégradation des produits et pour concevoir de nouveaux produits alimentaires (Kondjoyan et al�, 2022a(Kondjoyan et al�, , 2022b)�…”

Sustainable food systems for food security

“…The need to develop representative food degradation models for better shelf-life evaluation Extending product shelf life and reducing losses requires limiting microbial growth and enzymatic degradation at the surface of fresh products� In Western countries, the intensive use of cold storage and packaging solutions are traditionally used to reach this objective� Low O 2 and high CO 2 concentrations in eMAP reduced strawberry losses� Both the inhibition of microbial growth and the decrease of respiration and enzymatic deterioration were considered using a unique degradation mathematical model� In the case of red meat, MAP are used instead of eMAP� These MAP usually contain a high level of CO 2 to slow bacterial growth, as well as a high quantity of O 2 to maintain the attractive red colour of meat� To correctly predict food degradation, two different degradation models are needed to separately model microbial growth inhibition and the change in meat colour� Recent work has been done to connect the change in the red colour parameter to the oxidationreduction potential during preservation of a piece of steak, stored either using an oxygen totally permeable package or a modified atmosphere package (MAP) totally impermeable to oxygen (Cucci et al�, 2020)� One can imagine using such a simple model and artificial intelligence algorithms to reduce losses in factories� However, this approach remains limited and cannot be applied directly to new processes, because the dynamic of the model is not yet fully explained� Another approach is to model oxygen diffusion and oxidation kinetics to predict the colour change of beef meat� These more fundamental models are under development, including complex reaction schemes (Tofteskov et al�, 2017;Oueslati et al�, 2018;Kondjoyan et al�, 2022Kondjoyan et al�, a, 2022b)� Within the framework of the H2020 GLOPACK project, 15 some MAP modelling tools are currently being upgraded and deployed to propose decisionaiding software in the field of food packaging� These models have integrated all mass transfer phenomena in the MAP of fresh produce and some degradation, such as microorganism growth� Even if the degradation models are still very elementary and do not provide a full overview of the reactions involved in a product's degradation, the software can be used to optimize MAP (atmosphere composition and selection of appropriate packaging materials) and avoid any loss of efficacy before the best before date� This tool has the advantage of being applicable on a wide variety of food products (dairy, meat, ready-to-eat foods), provided that the targeted optimal atmosphere for limiting degradation and optimizing shelf life is known� The more 15� https://glopack2020�eu/ fundamental models remain of interest to understand the effect of variation of food composition or treatments (cooking, etc�) on product degradation and to design new food products (Kondjoyan et al�, 2022a(Kondjoyan et al�, , 2022b�…”