Onderzoek naar oxidatieve processen in spierweefsel en verwerkt vlees is in het verleden hoofdzakelijk toegespitst op pigment- en vetoxidatie, omwille van de directe invloed op respectievelijk de visuele en sensorische houdbaarheid. Thans wordt aangenomen dat oxidatie van eiwitten ook een rol speelt in de uiteindelijke vleeskwaliteit, bv. malsheid van vers vlees en textuureigenschappen van verwerkte vleesproducten.
Eiwitoxidatie ondergaat in principe analoge processen (initiatie, propagatie en terminatie) als deze betrokken in vetoxidatie. Hierbij kunnen alle reactieve zijketens van aminozuren betrokken worden, maar de cysteïne en methionine residuen zijn veruit het meest gevoelig. Vorming van carbonylgroepen, daling in het vrije thiolgehalte, aromatische hydroxylering zijn de belangrijkste chemische, oxidatieve veranderingen van de aminozuren. Daarnaast kunnen indirect de aminozuren gewijzigd worden door vorming van adducten met moleculen gevormd tijden de vetzuuroxidatie (bv. malondialdehyde, 4-hydroxynonenal), suikers en glutathion. Oxidatie van eiwitten leidt tot vorming van aminozuurderivaten, eiwitfragmentatie of eiwitaggregatie, wijzigingen in de eiwitoplosbaarheid en hydrofobiciteit. Door deze veranderingen in de eiwitstructuur worden de functionele eigenschappen van eiwitten beïnvloed: hydratatie, emulsificatie, gelatie, verlies van essentiële aminozuren, verminderde enzymactiviteiten; waardoor op hun beurt de eigenschappen van het eindproduct kunnen beïnvloed worden, zoals vochtbindend vermogen, textuur en malsheid, nutritionele kwaliteit.
Het meeste onderzoek tot nu toe berust op studies met geïsoleerde eiwitten, waarbij effecten van oxidatie op de eiwitfunctionaliteit gesuggereerd of aangetoond werden. Zo is aangetoond dat myosine het meest oxidatiegevoelig eiwit is van de myofibrillaire eiwitten. Ook is een directe kwantitatieve relatie aangetoond tussen eiwitoxidatie geïnduceerd door het hydroxylradicaal en verlaagde proteolytische gevoeligheid van de myofibrillaire eiwitten, welke waarschijnlijk te wijten is aan cross-linking, polymerisatie en aggregatie. Daarnaast is ook aangetoond dat de actieve cysteïne site van µ-calpaine, een proteolytisch enzym dat een cruciale rol speelt in de vermalsing van vers vlees, gevoelig is voor oxidatie waardoor de activiteit vermindert. Interessant hierbij is dat deze oxidatie van µ-calpaine deels reversibel blijkt te zijn. Beide aspecten van eiwitoxidatie, d.i. de cross-linking van myosine en de inactivatie van de proteolytische enzymen, kunnen dus de proteolyse en vermalsing van vers vlees postmortaal remmen. Aangezien proteolyse en vermalsing een belangrijke rol spelen in de uiteindelijke malsheid van vers vlees kan eiwitoxidatie bijdragen tot de variatie in de malsheid van vlees en resulteren in taaier vlees. Dit is inmiddels ook aangetoond bij varkensvlees. Wanneer gekoeld bewaard in een zuurstofrijke gasverpakking bleek uit Deens onderzoek dat eiwitoxidatie gestimuleerd werd en het vlees taaier en minder sappig werd, in vergelijking met vlees dat in een zuurstofloze atmosfeer bewaard werd. Een zuurstofrijke verpakking werkt dus positief in op het behoud van de kleur van vers vlees, maar beïnvloedt negatief de vet- en eiwitoxidatie.
De invloed van eiwitoxidatie op verwerkte vleesproducten is minder duidelijk. Niettemin zijn er aanwijzingen dat onder invloed van oxidatie sarcoplasmatische eiwitten neerslaan op myo-fibrillaire eiwitten en daardoor de geschiktheid tot verwerking negatief beïnvloeden. Eind pH en snelheid van pH daling speelt daarin wellicht een zekere rol. Het probleem van de slechte structuur, snijdbaarheid en vochthoudend vermogen bij de kookhambereiding kan mogelijk deels door oxidatie veroorzaakt worden. Een vraag die zich dan stelt is in welke mate antioxidanten bescherming kunnen bieden. Uit een overzicht rond voedereffecten op eiwitoxidatie van vers vlees post mortem kon een beschermend effect van α-tocoferol gesuggereerd worden. Post mortem toevoeging van rozemarijnextract of een combinatie van ascorbinezuur/citroenzuur, welke een duidelijk inhiberend effect hebben op de vetoxidatie, aan varkensburgers bleken geen effect te hebben op eiwitoxidatie. Toevoeging van rozemarijnextract, vitamine C of thee-extracten aan varkensburgers had in ander onderzoek evenmin effect op eiwitoxidatie. Anderzijds is aangetoond dat bepaalde phenolische verbindingen de oxidatie van geïsoleerde myofibrillaire eiwitten afremmen. Meer onderzoek is dus zeker aangewezen in dit domein.
Prof. dr. ir. Stefaan De Smet, Universiteit Gent, Diervoeding en kwaliteit van dierlijke producten
Bronnen
- Estevez et al. (2009). Proceedings ICoMST, session 2.
- Haak et al. (2006). Meat Science, 74, 476-486.
- Lonergan et al. (2009). Proceedings ICoMST, session 2.
- Lund et al. (2007). Meat Science, 77, 295-303.
- Morzel et al. (2006). Meat Science 73, 536–543.
- Raes et al. (2009). Proceedings ICoMST, session 2.