De malsheid van rundvlees Vlees moet goed mals zijn anders smaakt het niet lekker. De malsheid van het vlees is echter van veel factoren afhankelijk. Niet alleen de leeftijd en het ras van het rund bepalen de malsheid, maar ook de verwerking van het vlees bij de slacht. De Nederlander verorbert jaarlijks gemiddeld twintig kilo vlees. De vleesproductie in de gehele Benelux bedraagt zo’n vijf miljoen ton. Naast gehakt en panklare producten, waarin vlees als zodanig niet meer duidelijk herkenbaar is, en orgaanweefsels, behoort hiertoe zo’n zes kilogram varkensvlees en drie kilogram rundvlees. Het meeste vlees bij de slager of in de supermarkt is spierweefsel. Het zijn niet alleen de bestanddelen, bindweefsel en spierweefsel, die de kwaliteit van vlees bepalen. Van stal tot keuken zijn vele handelingen beslissend voor de uiteindelijke kwaliteit.
Spanning in de spier In de Benelux wacht jaarlijks zo’n zeven miljoen varkens en naar schatting twee miljoen runderen een reis naar het slachthuis. Het vee is al door de boer geselecteerd op kwaliteit en hoeveelheid vlees dat het levert. Daarnaast zorgt de veehouder door goede voeding en verzorging van het vee voor een topproduct. Het rund dat tenslotte in de stal wacht op de veewagen, bevat een forse spiermassa. Een spier bestaat uit lange vezels die zich kunnen samentrekken. Die spiervezels zijn gebundeld in een omhulling van bindweefsel. Iedere spiervezel is gevat in een bindweefselhoes. Voor de malsheid van het vlees zijn uiteindelijk zowel het spierweefsel als het bindweefsel verantwoordelijk. Bindweefsel vormt een belangrijk onderdeel van de levende spier. Het ondersteunt de spiervezels en draagt de trekkrachten over op het skelet. Bindweefsel bestaat voornamelijk uit het eiwit collageen. Terwijl een rund groeit, neemt verhoudingsgewijs het bindweefselgehalte van de spieren af. Men zou verwachten dat dat leidt tot malser vlees. Hoe taai vlees is, hangt echter niet alleen af van het bindweefselgehalte, maar ook van de hoeveelheid dwarsverbindingen tussen de collageenvezels. Omdat er als het dier groeit meer dwarsverbindingen tussen
collageenvezels ontstaan, wordt het vlees toch taaier. Dwarsverbindingen zijn zeer effectief. Begin deze eeuw heerste de overtuiging dat bindweefsel de taaiheid of malsheid van het vlees bepaalt. Voedingsonderzoekers hebben later aangetoond dat bindweefsel nauwelijks bijdraagt aan de taaiheidsvermindering die in de loop van de vleesrijping optreedt. De belangrijkste veranderingen in het bindweefsel treden veel later op, bij het bakken, koken of braden. Een populaire veronderstelling is dat de sekse van het slachtdier de malsheid bepaalt. Bij runderen zou stierenvlees meer bindweefsel bevatten dan koeienvlees en daarom taaier zijn. De leeftijd van het slachtdier en het spiertype spelen echter een veel grotere rol. Het vlees van stieren is wel malser dan het vlees van ossen. Castratie veroorzaakt mogelijk taaier vlees doordat het mannelijke hormoon testosteron de aanmaak van het bindweefseleiwit collageen beïnvloedt. Ossen hebben meer bindweefsel dan stieren. De vleeskwaliteit kan per runderras aanzienlijk verschillen. Zo is het vlees van Europese runderen doorgaans veel malser dan het vlees van Indische runderen. Onderzoekers wijten dit aan een enzymremmer die in het vlees van Indische runderrassen in hoge concentratie voorkomt en die de afbraak van de spiereiwitten remt. Ook binnen de Westerse veestapel zijn verschillen die niet altijd voor de hand liggen. Enkele bekende dikbilrunderen, zoals de runderrassen Charolais en Piedmontese, hebben zeer mals vlees. Bij de dikbilvariëteit van het Belgische Witblauwe ras is het vlees echter taaier dan bij de normaal bespierde variëteit. Volgens Belgische onderzoekers is er bij de dikbillen van dat laatste ras sprake van een afwijkende activiteit van eiwitafbrekende enzymen en remmers daarvan. Dit soort biochemische oorzaken van taaiheid is niet beperkt tot runderen. Ook bij bepaalde schapenrassen bestaan hormonen die de eiwitafbraak remmen en zorgen voor extra taai vlees. Geneesmiddelen kunnen de stofwisseling in een spier beïnvloeden en daarmee de vleeskwaliteit. Met name de zogenaamde bèta-adrenerge agonisten die soms illegaal worden gebruikt, zorgen weliswaar voor meer spieraanzet, maar remmen ook de vleesrijping en veroorzaken daardoor taaier vlees. Zelfs een injectie van een rund vlak voor het slachten kan helpen om mals vlees te krijgen. Het betreft dan een injectie met plantaardige enzymen een half uur van te voren. Deze zogenaamde papaïne-achtige enzymen zijn aanvankelijk niet-actief. Na het slachten komen er echter verbindingen in het bloed vrij die deze enzymen aanzetten tot het afbreken van eiwitten. Een lastig probleem is dat het zeer moeilijk is om de papaïnen goed over de runderspieren te verdelen. Daarom wordt deze techniek uitsluitend voor wetenschappelijk onderzoek gebruikt en niet voor de commerciële vleesproductie.
Bindweefsel omhult niet alleen de spier, maar ook de bundels spiervezels en de afzonderlijke spiervezels. Binnen de spiervezel bevinden zich de fibrillen. Deze bestaangrotendeels uit twee regelmatig gerangschikte eiwitten, namelijk myosine en actine. Frans Smulders
Onder het mes Bij het slachten van het rund treden er grote veranderingen in de spieren op. Na de bedwelming, waarbij een pin in het hoofd van het rund wordt geschoten, wordt het dier ondersteboven opgehangen en de halsslagader doorgesneden. Gewoonlijk laat men het karkas daarna tot 36 uur hangen, om het vlees voldoende te laten doorkoelen. Bij het daaropvolgende rijpingsproces, het ‘besterven’, moeten de spieren veranderen in mals vlees. De biochemie van de spier speelt daarbij een belangrijke rol. Een spiervezel bestaat uit kleinere vezeleenheden of fibrillen. De ruimte tussen de fibrillen is gevuld met de celvloeistof van de spiervezel. Dit plasma bevat allerlei celorganellen waaronder de mitochondriën die cellen van energie voorzien. De kleinste werkeenheid van de spier is de zogenoemde sarcomeer. Deze bestaat uit dikke eiwitdraden (myosine) en dunne eiwitdraden (actine), die netjes zijn gerangschikt. Onder de microscoop is daarom in een fibril een dwarse, doorlopende lijn zichtbaar, de zogenaamde Z-lijn, waaraan de actinedraden zijn verbonden. In feite is iedere myosine-draad aan beide uiteinden min of meer los verbonden met actinedraden. Als een spier zich spant, schuiven myosinedraden aan beide zijden tussen de actinedraden in en wordt de spier korter.
Rigor mortis Een spier spannen kost energie. Als een zenuwcel het signaal geeft dat het tijd wordt om te spannen, komt er calcium in de celvloeistof vrij. De hogere calciumconcentratie zet de mitochondriën aan tot de vorming van adenosine-trifosfaat (ATP). ATP is de biochemische energiedrager bij uitstek. De benodigde energie verkrijgen de enzymen uit de verbranding van
spierglycogeen, een suiker, met zuurstof tot koolstofdioxide en water. Enkele enzymen die werken bij hoge ATP-gehalten pompen het overtollige calcium weg, waarna de verbranding van de spiersuiker glycogeen (de glycolyse) tot stilstand komt en de spier zich ontspant. Nadat het ondersteboven hangende rund is leeggebloed, komt er veel calcium vrij in de spiervezels. De concentratie wordt zo hoog, dat de enzymen die zorgen voor de verbranding van glycogeen actief worden. Bij bloedgebrek is er echter ook zuurstofgebrek. Daarom kan glycogeen niet worden verbrand tot koolstofdioxide of water, maar ontstaat er melkzuur tijdens de zogenaamde anäerobe, ofwel zuurstofloze afbraak. De ATP-vorming valt terug tot tien procent en de spier verzuurt. Deze lage ATP-concentratie in de spier veroorzaakt belangrijke veranderingen. De myosinedraden hechten zich dan definitief vast aan de overlappende actine-draden. De spier verhardt en rigor mortis ofwel lijkstijfheid treedt in. De eiwitdraden komen dan veel dichter op elkaar te zitten. Mogelijk komt dat door het vrijkomen van calcium in de celvloeistof. Dat is weer het gevolg van de uitschakeling van de ATP-afhankelijke en zuurgraad-gevoelige calcium-pomp. De spier bereikt op dat moment zijn maximale stevigheid. Daarna kan de malsheid van het vlees weer geleidelijk toenemen, tot het bij de consument belandt. Dit veranderingsproces beschouwt men vanouds als een essentiële fase bij de productie van mals vlees.
Als de lijkstijfheid intreedt, neemt de taaiheid van het vlees snel toe. Daarna, tijdens de vleesrijping, wordt het weer malser door eiwitafbraak. N&T
Ook de wijze waarop een runderkarkas in het slachthuis aan de haak hangt, kan de vleeskwaliteit beïnvloeden. Als een karkas niet aan de achillespees maar aan het heupbeen is opgehangen, zijn diverse spieren uitgerekt op het moment dat lijkstijfheid begint op te treden. Deze spieren kunnen zich dan moeilijker samentrekken en het vlees zal minder taai worden. Dit kan uiteraard niet voor alle spieren tegelijk opgaan. Soms nemen de collageenvezels in een spier een andere positie ten opzichte van spiervezels in en doen zo het gunstige effect van het uitrekken teniet. Om het verkorten van spieren te voorkomen, gebruiken slachthuizen waar rund- of kalfsvlees en schapen- of lamsvlees snel wordt gekoeld, elektrische stimulering van het vlees. Een elektrische ontlading kan bovendien microscopische beschadigingen in spieren veroorzaken; mogelijk lost het collageen dan beter op. Bovendien zou de besterving van het vlees sneller verlopen doordat een eiwitafbrekend enzym (m-calpaïne) eerder actief wordt. Zou het vlees maar lang genoeg hangen, dan ontstaat er zeer mals vlees. In de vleesindustrie is het echter niet gebruikelijk om
vlees volledig te laten besterven, vooral omdat bij langdurige opslag de koelkosten toenemen en de bacteriologische gesteldheid in de loop van de tijd verslechtert.
Proeflapjes Het besterven vindt plaats bij een lage temperatuur. Ziekte- en bederfverwekkende bacteriën mogen immers geen kans krijgen om zich te vermenigvuldigen. Het bindweefsel in het vlees verandert niet of nauwelijks tijdens de opslag. De malsheid neemt echter wel toe. Dat moet dan wel te danken zijn aan veranderingen in de spiervezels. In het algemeen gaat men ervan uit dat als de sarcomeren, de uit myosine- en actine-eiwitten samengestelde werkeenheden, langer zijn, dat dan het vlees malser is. Als de spieren van een dier tijdens de slacht spannen waarbij de sarcomeren verkorten tot vier tienden van de rustlengte, zorgt dat voor een aanzienlijke taaiheid. Spieren die tijdens het ontstaan van lijkstijfheid niet kunnen spannen – omdat het skelet tegenwerkt of omdat ze worden tegengehouden – zijn veel malser dan de spieren die zich ongeremd kunnen samentrekken. Bij de beoordeling van monsters van lendevlees van runderen door een smaakpanel, bleek echter dat er geen duidelijk verband was tussen de malsheid en de lengte van actine- en myosinedraden. Daarentegen was volgens het panel het vlees malser als de glycolyse – de verbranding van glycogeen – in het vlees traag verliep. Doorgaans wordt vlees na het slachten in een koeltunnel door een koude luchtstroom gevoerd. In koelruimten is het doorgaans vrij fris, 2° tot 5°C. De koelintensiteit hangt echter nog van vele andere factoren af, zoals luchtsnelheid en -circulatie en koelhuisontwerp. Een snelle afkoeling van een karkas voordat de lijkstijfheid optreedt, remt de ATP-omzetting. Alle enzymen zijn bij lagere temperaturen minder actief. Maar beneden 6°C blijkt in die fase de snelheid van de stofwisseling juist toe te nemen. Dan wekt de koude juist een forse samentrekking van de spieren op, de zogenoemde koudekrimp, die zorgt voor een toename van de taaiheid van het vlees. Iets wat de consument niet op prijs stelt. De gevoeligheid voor lage temperaturen verschilt per spier. Rood spierweefsel, dat veel mitochondriën bevat, is veel gevoeliger dan wit spierweefsel. Het kan het calcium dat bij lage temperaturen vrijkomt uit de mitochondriën ook veel slechter in andere reservoirs opslaan. In de slachthuizen hanteert men vuistregels om de kans op koudekrimp te bepalen. Zo zal koudekrimp optreden als de spiertemperatuur lager dan 12°C is terwijl de zuurgraad in de spier niet te hoog is (pH groter dan 6,2). Dat houdt in dat met name spieren van diersoorten waarin de glycolyse traag verloopt, zoals rund- en lamsvlees, gevoelig zijn voor koude-krimp. In spieren van varkens en gevogelte verloopt de glycolyse juist snel, zodat daarbij onder industriële omstandigheden doorgaans geen koude-krimp zal optreden. Als in het karkas lijkstijfheid optreedt bij hoge temperaturen, boven 25°C, kunnen spieren zich eveneens gaan spannen. Dit staat bekend als de warmtekrimp of rigor-samentrekking. Een risico op warmtekrimp bestaat bij alle spieren waarin een snelle glycolyse plaatsvindt terwijl de koeling slechts is. Naast vocht (ongeveer driekwart) en vet (3 tot 3,5%) bevat mager spierweefsel veel eiwitten. Myosine en actine, de eiwitten die ervoor zorgen dat een spier zich kan spannen, vormen respectievelijk 43% en 22% van het spiereiwit.
Naast enkele andere eiwitten die bijdragen aan de spierwerking, zijn er tenslotte nog eiwitten die deel uitmaken van het celskelet en die zorgen voor het behoud van de vorm en de functie van spiercellen. Enzymen zijn actieve eiwitten. Zij laten chemische reacties in het lichaam beter verlopen. Sommige spelen een belangrijke rol bij het mals worden van vlees omdat ze de eiwitafbraak, de zogenaamde proteolyse, bevorderen. Er zijn twee belangrijke groepen van enzymen die spiervezeleiwitten afbreken en zo bijdragen aan het malser worden van vlees, namelijk de calpaïnen en de cathepsinen. De calpaïnen, waarvan twee typen bestaan, werken het best bij een voor het levende dier normale zuurgraad (pH 7,0 tot 7,2). Ze hebben calciumionen nodig voor hun activiteit. Het eiwit calpastatine remt in aanwezigheid van voldoende calcium in de cel de eiwitafbraak door deze twee calpaïne-typen. De calpaïnen worden actief zodra ze calciumionen aan zich binden. Aan die activiteit gaan ze zelf uiteindelijk ook ten gronde – ze zullen zichzelf afbreken. In de tussentijd breken ze ook andere eiwitten in de cel af, behalve de meest voorkomende spiereiwitten, myosine en actine. De rol van de calciumconcentratie in spierweefsel bij de eiwitafbraak door de calpaïnen, verschaft een mogelijkheid om in een recordtijd mals vlees te krijgen, zo bleek de laatste tien jaar uit onderzoek in de VS en in Utrecht. Bij runder- en gevogeltekarkassen spoten onderzoekers een oplossing van calciumchloride (CaCl2) in. Binnen een dag leverde dit al een bijna volledig mals lapje op. Er kleven echter nog enkele praktische problemen aan deze techniek, zoals de kleurstabiliteit van het vlees. De tweede groep van afbraakenzymen zijn de cathepsinen. Dit zijn eiwitsplitsende enzymen die voorkomen in blaasjes in de cel met verterende enzymen, de zogenaamde lysosomen. Mogelijk zorgen cathepsinen voor de afbraak van de spiereiwitten myosine en actine. Omdat die eiwitten bij koelkasttemperatuur – van 2° tot 4°C – intact blijven, lijkt het erop dat cathepsinen juist verantwoordelijk zijn voor de veranderingen in het vlees bij hogere temperaturen. Tijdens het besterven van vlees verandert de activiteit van de enzymsystemen en de bijbehorende enzymremmers. Hun relatieve invloed onder uiteenlopende omstandigheden (zuurgraad, temperatuur, spiertype) vormt nog steeds een belangrijk discussiepunt bij vlees-onderzoekers. Is vooral een der calpaïnen verantwoordelijk voor de biochemische en de zichtbare veranderingen die optreden in opgeslagen vlees of versterken calpaïnen en cathepsinen elkaars werking? En hoe belangrijk zijn de cathepsinen?
Tijdens het besterven zorgen enzymen voor de afbraak van eiwitten in het vlees. In vers spierweefsel valt de donkere, rechte Z-lijn goed op. Glycogeenkorrels, die de brandstof voor de spier bevatten, zijn tussen de fibrillen zichtbaar. Na het besterven is de Z-lijn nagenoeg verdwenen. Frank Smulders
Het enzym calpaïne wordt actief in de aanwezigheid van calciumionen. Calpastatine remt dit enzym. Uiteindelijk verdwijnt alle enzymactiviteit als calpaïne zichzelf grotendeels heeft afgebroken. N&T
Door de trage afbraak van spiereiwitten vervallen de spiervezels tot kleinere delen. Vanwege de constante verzwakking bevat vlees na enige tijd veel meer kleine fragmenten en is het ook malser dan zeer vers vlees. Onder de microscoop valt vooral op dat de zogenaamde Z-lijn in het spierweefsel verdwijnt. Het is echter nog maar de vraag of het vervagen van die Z-lijn direct verantwoordelijk is voor de verzwakking van de spiervezel, omdat de opdeling in kleinere fragmenten vaak plaatsvindt naast ogenschijnlijk intacte Z-lijnen.
Stevig en plakkerig Als de structuur van het spierweefsel achteruitgaat door allerlei afbraakprocessen, verdwijnt ook de aanhechting van spiervezels aan het omhullende bindweefsel. Dit kan een belangrijke rol spelen bij het mals worden van vlees. De afbraak van deze aanhechting, costameer genoemd, treedt grotendeels binnen vier dagen na de slacht op. Het verdwijnen van de Z-lijn, waarvan men voorheen dacht dat dat een belangrijke rol speelde bij de eerste processen die na de slacht optreden, begint daarentegen pas veel later. De spiereiwitten actine en myosine verdwijnen nauwelijks als vlees besterft bij lage temperaturen, tot zo’n 5°C. De temperatuur is een belangrijke factor voor de snelheid waarmee biochemische reacties verlopen. Het is dan ook niet verwonderlijk dat de temperaturen waarbij allerlei vleesbewerkingen plaatsvinden, de uiteindelijke kwaliteit bepalen. Daarnaast is de zuurgraad in het vlees een belangrijke factor. Beide factoren beïnvloeden het verkorten van de spieren en de eiwitafbraak. Een kleine verandering van de zuurgraad blijkt zelfs grote veranderingen in de concentraties calpaïne en calpastatine te veroorzaken.
Deze zuurgraad wordt soms al voor het slachten beïnvloedt, namelijk als spieren hun reserveenergie grotendeels hebben verbruikt. Als een rund tijdens de aanvoer naar de slachtplaats bijvoorbeeld last heeft van stress, is de glycolyse versneld. Er is dan op het moment van slachten nauwelijks nog spiersuiker (glycogeen) aanwezig. Daardoor kan er na de dood van het dier maar weinig zuurvorming optreden. Dat leidt uiteindelijk tot zogenaamd Dark Firm and Dry (donker, stevig en plakkerig) vlees met een vrij lage zuurgraad (pH groter dan 6,2). Hoewel dat DFD-vlees om bacteriologische redenen minder geschikt is (bederfverwekkende kiemen groeien er goed op) kan onder die omstandigheden het enzym m-calpaïne beter werken. Het uiteindelijke resultaat is vlees dat meestal malser is dan vlees met een normale zuurgraad (pH 5,4 tot 5,9). Sommige slachthuizen werken zeer snel. De runderkarkassen krijgen daar niet nauwelijks de kans om te besterven. Bij deze zogenaamde warme verwerking worden karkassen uitgebeend en worden de vleesproducten binnen enkele uren verpakt. Uitbenen binnen een etmaal maakt het vlees echter veel taaier – het besterven is er niet voor niets. Daarom probeert men bij de warme verwerking de biochemische processen die na de slacht plaatsvinden te versnellen. Elektrische stimulering kan hier uitkomst bieden, eventueel gepaard gaande met ‘high temperature conditioning’ waarbij cathepsinen eerder in het weefsel zouden vrijkomen.
In de keuken Inmiddels zijn er vijf dagen verlopen sinds het rund uit de wei naar het slachthuis ging. Na de slachtdag volgde de koeldag en de distributiedag. De vierde dag vindt het portioneren plaats, waarna een sappige entrecôte of biefstuk bij de slager of de supermarkt in het koelvak prijkt. Het malse rundervlees komt terecht bij de consument, die het bakt, braadt of stooft voordat hij het nuttigt. Bij hoge temperaturen treden er twee tegenstrijdige effecten in vlees op. Enerzijds lost het collageen, het bindweefseleiwit, op. Uiteindelijk verandert dat zelfs in gelatine, mits men het vlees lang genoeg bij temperaturen hoger dan 80°C verhit. Dit proces zorgt ervoor dat het vlees malser wordt. Anderzijds veroorzaakt de stremming van spiervezeleiwitten, met name myosine, voor het taaier worden van het vlees. De mate waarin elk van deze twee verschijnselen optreedt, is sterk afhankelijk van de temperatuur. Het taaier worden van vlees begint bij een temperatuur van ongeveer 50°C, als de spiervezeleiwitten gaan vervormen. Bij verdere verwarming tot 60°C neemt de taaiheid weer af, omdat dan het collageen eveneens wordt afgebroken. Boven 60°C neemt de taaiheid weer toe. Dan treedt er bijvoorbeeld stremming van eiwit op, krimpt het collageen, verliest de spier water en komen er allerlei verbindingen uit het vlees vrij. Deze waarnemingen worden bevestigd door laboratoriumproeven. De zogenaamde lichte myosineketen blijkt bij 55°C te worden afgebroken, terwijl de zware myosine-keten, collageen en eiwitten in de celvloeistof volgen bij ongeveer 66°C. Tenslotte verliest het eiwit actine bij 79°C zijn structuur. In het algemeen is men het erover eens dat een verhitting van het binnenste vlees tot zo’n 60 à 65°C tot de maximale malsheidscore leidt. Dit geldt vooral voor vlees met een vrij laag collageengehalte. In vlees waarin het bindweefsel sterker is – bijvoorbeeld door een hoger collageengehalte of door een hogere collageendichtheid dankzij ophanging van het karkas aan de heupen, kan de optimale temperatuur hoger liggen.
De resultaten van de mechanische tests, zoals de weerstand van vlees tegen vormverandering, die verspreid over vele landen worden toegepast, zijn goed met elkaar in overeenstemming. Toch verschilt de waardering van vlees per regio. Noord-Europeanen hebben minder trek in vlees waarbij de temperatuur binnenin hooguit 55°C was, terwijl de Franse consument een steak graag ziet bloeden (saignant). Deze culturele verschillen maken de beoordeling van vleeskwaliteit moeilijk. Maar dat is onvermijdelijk want, vrij naar een Duits gezegde: ‘Der Mensch ißt was er ist. Deze reportage word u aangeboden door: Euro Meat Oss B.V. Angelenweg 77 5349 TA Oss www.euromeatoss.nl
