Fleischreifung
Nach der Schlachtung beginnen im Fleisch eine Reihe biochemischer und physikalischer Prozesse. Diese sogenannten postmortalen Veränderungen verlaufen in zwei Hauptphasen:
- physiologisch-chemische Veränderungen, die zur Totenstarre (Rigor mortis) führen
- autolytische und biologische Prozesse, die die eigentliche Fleischreifung darstellen
Schnellüberblick: Was passiert unmittelbar nach der Schlachtung?
Abbau von ATP
ATP (Adenosintriphosphat) kommt in allen Zellen vor und liefert die Energie für die Bewegung. So lange der Organismus lebt wird ATP produziert.
Bei der Schlachtung wird die Sauerstoffzufuhr unterbrochen und der Stoffwechsel endet. Dadurch wird kein weiteres ATP mehr produziert und das vorhandene ATP wird verbraucht.
Actin und Myosin verkleben
Actin und Myosin sind die wichtigsten Muskelproteine. Zusammen bilden sie das Kontraktionssystem des Muskels. Durch das ATP werden Actin und Myosin voneinander gelöst und wieder verbunden - dies ist sozusagen die Grundlage der Muskelbewegung.
Da nach der Schlachtung kein ATP mehr produziert wird, verkleben die Muskelfasern Actin und Myosin - es kommt zum Actomyosinkomplex. Dieses Verbindung ist starr und die Ursache für die Totenstarre (Rigor mortis).
Glykogenabbau
Der Glykogenabbau startet bereist während des ATP-Abbaus. Da kein Sauerstoff mehr zur Verfügung steht, läuft der Prozess anaerob ab.
Dabei wird Glykogen zu Glukose und weiter zu Milchsäure (Laktat) umgewandelt.
Der pH-Wert sinkt und die Energieproduktion versiegt vollständig.
pH-Wert sinkt
Durch die Bildung von Milchsäure (Glykogenabbau) sinkt der pH-Wert des Muskels in der ersten Stunde nach der Schlachtung von 7,0 auf 6,0.
Nach 24 Stunden sinkt der pH-Wert weiter auf ca. 5,5. Der Zeitpunkt der Autolyse (Fleischreifung) beginnt.
Fleischreifung tritt ein
Aufgrund der Milchsäure (Laktat) und des dahingehenden sinkenden pH-Wertes, werden fleischeigene Enzyme aktiviert, die den Muskel später "aufweichen".
Während der anschließenden Reifung bauen die aktivierten Enzyme Muskeleiweißstrukturen langsam ab:
- Die Actomyosin-Komplexe werden gelockert,
- die Zellwände schwächer,
- das Fleisch wird zarter, saftiger und aromatischer.
Anschließend steigt der pH-Wert wieder leicht auf circa 5,6 - 5,9.
Erklärung im Detail
1. Vorgänge, die zur Totenstarre führen
Bestimmte physiologische Vorgänge laufen im Fleisch auch nach dem Tode noch weiter ab und kommen erst nach längerer Zeit zum Stillstand. Diese Vorgänge haben eine enge Beziehung zu den chemischen Umsetzungen bei der Muskelkontraktion und der Erhaltung des Ruhezustandes.
Bei der Muskelkontraktion kommt es zu komplizierten chemischen Reaktionen. Die während der Muskelkontraktion geleistete Arbeit stammt letzten Endes aus der Oxidation von Nahrungsstoffen. Die wichtigsten Energielieferanten sind dabei die Kohlenhydrate. Fette und Eiweiß kommen im lebenden Muskel als Energielieferanten nur dann in Betracht, wenn die Kohlenhydrate aufgebraucht sind.
Bei der Muskelkontraktion wird Adenosintriphosphat (ATP) hydrolytisch gespalten. Auf diese Weise wird Energie freigesetzt:
ATP + H₂O → ADP + H₃PO₄ + 10.000 cal.
Diese Reaktion wird durch ATP-spaltende Enzyme, die sogenannten „ATP-asen“ des Muskels, ausgelöst.
Die Kontraktion und Erschlaffung werden durch Ionenverschiebung im Muskel gesteuert. Da im Muskel die ATP-Konzentration nicht sehr hoch ist, muss schon während der Muskelarbeit ATP dauernd regeneriert werden.
Nach dem Schlachten der Tiere kommt es zunächst zu einem gewissen ATP-Abbau infolge des Muskeltonus. Wenn kein ATP mehr gebildet werden kann, wird schließlich das gesamte ATP verbraucht und der Muskel geht in die Totenstarre (Rigor mortis) über.
Die Totenstarre hängt also direkt mit dem Verschwinden des ATP aus dem Muskel zusammen. Dieser Vorgang lässt sich damit erklären, dass im ruhenden Muskel, ATP die Eigenschaft hat, den Muskel weich und plastisch zu erhalten (Weichmacherwirkung).
2. Verlauf bis zum Eintritt der Totenstarre
Phase 1:
Die Dehnbarkeit und die Elastizität sind unverändert, das Fleisch ist weich und plastisch. Diese Phase dauert verschieden lang, je nach den Glykogen- und ATP-Reserven (1 – 20 Stunden). Die Glykogenspaltung führt zur Bildung von Milchsäure und dadurch zu einer pH-Wert-Senkung. Mit sinkendem pH-Wert nimmt die ATP-Spaltung zu.
Phase 2:
Die Dehnbarkeit der Muskeln und ihre Plastizität nehmen rasch ab (2 – 3 Stunden). Der ATP-Verlust führt zur Starre.
Die Quellbarkeit und Löslichkeit des Muskeleiweißes ist im Stadium der Totenstarre verringert, zum Teil tritt auch Kontraktion ein, insbesondere unter Kälteeinwirkung (unter 14 °C: „cold shortening“).
3. Einflussfaktoren auf den Eintritt der Totenstarre
Die Zeitspanne bis zum Eintritt der Totenstarre hängt von inneren und äußeren Faktoren ab:
Innere Faktoren
Die Glykogen-, ATP- und KP-Reserven bestimmen den Verlauf. Je höher der Gehalt dieser Stoffe, desto später tritt die Totenstarre ein.
Bei hohen Glykogengehalten wird relativ viel Milchsäure gebildet, der pH-Wert sinkt daher stärker als bei geringem Glykogengehalt. Der pH-Wert, der bei Eintritt der Totenstarre erreicht wird, ist das sogenannte End-pH-Wert.
Die Totenstarre tritt nicht am ganzen Tierkörper gleichzeitig ein, sondern erfasst zunächst jene Muskel, die bis zuletzt Arbeit geleistet haben. Sie beginnt am Herzen, erfasst dann die Zwerchfellmuskulatur, die Nacken- und Halsmuskulatur, Kau-, Zungen- und Kopfmuskulatur, Vorder- und Hintergliedmaßen und schließlich den Rumpf.
Äußere Faktoren
Ein wesentlicher Einfluss ist die Temperatur:
- Bei rascher Abkühlung werden die postmortalen Prozesse verlangsamt, die Totenstarre tritt später ein.
- Im Gefrierfleisch sind biologische Prozesse nahezu gestoppt.
Zu frühes Einfrieren ist unerwünscht, da es zu Qualitätsverlusten führt (erheblicher Saftverlust, geringe Reifung).
4. Einfluss prämortaler Faktoren
Der Verlauf der postmortalen Veränderungen hängt auch von einer Reihe prämortaler Faktoren ab:
Training
Gut trainierte Tiere haben höhere Energiereserven – die Starre tritt später ein, der End-pH-Wert ist niedriger.
Das ist günstig für Warmfleischverarbeitung und Pökelwaren.
Fütterung
Kohlenhydratreiche Fütterung kurz vor der Schlachtung erhöht die Glykogenreserven und führt ebenfalls zu späterer Starre und niedrigerem End-pH-Wert.
Stress
Starke Muskelarbeit oder Stress vor der Schlachtung führen zu geringeren Glykogenreserven und dadurch zu mangelhafter Säuerung.
Dadurch behält das Rindfleisch eine dunkelrote Farbe. Dies ist jedoch unerwünscht, da der Anschein einer schlechten Ausblutung erweckt wird. Ebenso tritt bei einem erhöhten pH-Wert eine verringerte Haltbarkeit ein und verschlechtert die Pökelbereitschaft.
5. Bedeutung des pH-Wertes
Zur Sicherung optimaler postmortaler Vorgänge ist dafür Sorge zu tragen, dass nur ausgeruhte, nicht erhitzte und nicht erregte Tiere zur Schlachtung gelangen. Die Tiere müssen in einer Weise betäubt werden, dass es nicht zu starken reflektorischen Muskelbewegungen kommt.
Der End-pH-Wert und unter gewissen Bedingungen auch der Zeitpunkt des Eintrittes der Totenstarre haben folgende technologische Bedeutung:
- Gut gesäuertes Fleisch weist einen End-pH-Wert von 5,4 bis 5,8 auf.
- Weniger gut gesäuertes Fleisch kann pH-Werte von 6,2 bis 7,0 aufweisen.
Für Pökelwaren (wie Schinken u. dgl.) ist ein niedriger pH-Wert erwünscht, weil die stärkere Säuerung eine Strukturauflockerung bedingt, wodurch die Diffusion der Pökelstoffe verbessert wird. Außerdem laufen die erwünschten chemischen Reaktionen, insbesondere die Nitritreduktion, bei niedrigerem pH-Wert rascher ab und die Ausbildung des Pökelfarbstoffes ist verbessert.
Eine stärkere Säuerung hat auch hygienische Vorteile:
- Bei niedrigem End-pH-Wert wird die Vermehrung von Verderbniserregenden Keimen stärker gehemmt.
- Außerdem ist bei niedrigem pH-Wert die bakterizide Wirkung des Nitrits wesentlich stärker als bei hohem.
Ein relativ hoher pH-Wert ist technologisch nur der Brühwurstherstellung erwünscht, weil dort die Eiweißlöslichkeit entscheidend ist. Die geringste Löslichkeit liegt für Muskeleiweiß im Bereich von 5,3 pH-Werten, der bei gut gesäuertem Fleisch in etwa vorliegt.
Warmfleischverarbeitung
Bei der Verarbeitung unmittelbar nach der Schlachtung dient das vorhandene ATP als Bindung in der Wurstherstellung. Dies bedeutet, dass kein Phosphat im Herstellungsprozess verwendet werden muss. Zudem begünstigt der im Vergleich zum isoelektrischen Punkt höhere pH-Wert die Eiweißlöslichkeit. Treffender ist daher der Begriff „Verarbeitung von schlachtfrischem Fleisch“ statt „Warmfleischverarbeitung“.
