Die Qualität von frischem Schweinefleisch kann nach der Schlachtung schnell abnehmen, da die Muskelgewebe ihre Energiereserven verbrauchen, was zu Veränderungen von Farbe, Feuchtigkeit und Textur führt und den Marktwert mindert. Eine kürzlich in Food Quality and Safety (DOI: 10.1093/fqsafe/fyag047) veröffentlichte Studie zeigt, dass die Anwendung eines elektrostatischen Feldes (EF) während der Lagerung nahe dem Gefrierpunkt diesen Prozess auf biochemischer Ebene verlangsamen kann, was möglicherweise eine neue Konservierungstechnik für die Fleischindustrie bietet.
Forscher des Instituts für Lebensmittelwissenschaft und -technologie der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften und des College für Lebensmittelwissenschaft und -technik der Ozean-Universität von China untersuchten die Auswirkungen eines kontinuierlichen 12-Kilovolt-EF auf Schweinemuskeln, die bei −1 ± 0,5 °C gelagert wurden, im Vergleich zu herkömmlicher Kühlung bei 4 ± 0,5 °C und Lagerung nahe dem Gefrierpunkt ohne EF. Sie verfolgten Veränderungen der Energiemetaboliten, glykolytischen Enzyme und Proteinstruktur über 120 Stunden post mortem.
Die Ergebnisse zeigten, dass EF-behandeltes Schweinefleisch eine um 17,5 % geringere Laktatanreicherung aufwies als herkömmlich gekühlte Proben, während Glykogen- und ATP-Verbrauch etwa 14,9 % bzw. 37,3 % niedriger waren. Die Behandlung bewahrte auch mehr Pyruvat und reduzierte die Na⁺/K⁺-ATPase-Aktivität. Diese Veränderungen deuten auf eine langsamere glykolytische Rate hin, die hilft, den pH-Wert und die Wasserhaltekapazität zu erhalten – Schlüsselfaktoren für die Qualität von frischem Fleisch.
Wichtig ist, dass die Studie zeigte, dass die Wirkung des EF nicht nur auf die niedrigere Temperatur zurückzuführen ist. Das Feld scheint die molekulare Umgebung der glykolytischen Enzyme zu beeinflussen und deren posttranslationale Modifikationen (PTMs) wie Phosphorylierung und Acetylierung zu verändern. Im Laufe der Zeit verlagerte sich die Enzymmodifikation hin zu reduzierter Phosphorylierung und erhöhter Acetylierung, was mit einer langsameren enzymatischen Aktivität übereinstimmt. Darüber hinaus veränderte sich die Proteinstruktur dynamisch: Anfangs aggregierten Proteine, aber von 36 bis 120 Stunden wurden sie kleiner, disperser und geordneter, was zur Erhaltung der Muskelgewebeintegrität beitragen könnte.
Die Autoren stellen fest, dass diese Erkenntnisse eine mechanistische Grundlage für die Entwicklung von EF-unterstützter Kühllagerung für Lieferketten von frischem Fleisch bieten. Durch die Verlangsamung des pH-Abfalls und die Erhaltung von ATP könnte die Technologie helfen, Wasserhaltekapazität, Textur, Aussehen und die gesamte verkaufsfähige Qualität während Verarbeitung, Transport und Verkaufspräsentation zu schützen. Der geringe Stromverbrauch des Systems (30 Watt) deutet ebenfalls auf Potenzial für energieeffiziente Konservierung hin, obwohl kommerzielle Vorteile nicht direkt getestet wurden.
Die Forschung adressiert eine bedeutende Herausforderung in der Fleischindustrie: die postmortale Glykolyse, die Glykogen in Laktat umwandelt und den pH-Wert senkt, was zu blassem, weichem und wässrigem Fleisch führt. Herkömmliche Kühlung verlangsamt den Verderb, aber die Lagerung nahe dem Gefrierpunkt bietet eine bessere Konservierung, allerdings mit strengen Temperaturkontrollanforderungen. Elektrostatische Felder haben zuvor vielversprechende Ergebnisse bei der Verbesserung der Wasserverteilung gezeigt, aber ihre Auswirkungen auf Stoffwechselwege waren unklar.
Zukünftige Forschung sollte den kausalen Zusammenhang zwischen Proteinstrukturveränderungen und Enzym-PTMs validieren, möglicherweise durch Molekulardynamik-Simulationen. Darüber hinaus sind größere Studien erforderlich, um mikrobielle Sicherheit, sensorische Qualität, Haltbarkeit, Gerätevergrößerung, Temperaturschwankungen, Betriebskosten und die Leistung bei verschiedenen Muskeln und Fleischprodukten zu bewerten, bevor eine industrielle Einführung erfolgt.
Diese Studie wurde durch das Nationale Schlüsselforschungs- und Entwicklungsprogramm Chinas (Nr. 2022YFD2100500) unterstützt und ist in Food Quality and Safety veröffentlicht, einer Open-Access-Zeitschrift mit einem Impact Factor von 4,9 für 2025. Weitere Informationen finden Sie auf der Website der Zeitschrift oder in der Originalquelle: https://doi.org/10.1093/fqsafe/fyag047.
