Muscle structure, sarcomere length and influences on meat quality : A review

The basic contractile unit of muscle, the sarcomere, will contract as the muscle goes into rigor post-mortem. Depending on the conditions, such as the rate of pH decline, the cooling rate and the mechanical restraints on the muscles, this longitudinal shortening will result in various post-mortem sarcomere lengths as well as lateral differences in the distances between the myosin and actin filaments. This shortening is underlying the phenomena described as rigor contraction, thaw rigor, cold shortening and heat shortening. The shortening in combination with the molecular architecture of the sarcomere as defined by the myosin filaments and their S-1 and S-2 units, the interaction with the actin filaments, and the boundaries formed by the 2-disks will subsequently influence basic meat quality traits including tenderness and water-holding capacity. Biochemical reactions from proteolysis and glycogen metabolism interrelate with the sarcomere length in a complex manner. The sarcomere length is also influencing the eating quality of cooked meat and the water-holding in meat products.Peer reviewe

Alennettujen nitriitti- ja nitraattilisäyksien vaikutus kestomakkaran ominaisuuksiin

In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, welche Auswirkungen eine Verringerung der Nitrit- und Nitratzusätze auf die Reifung und Eigenschaften der Rohwurst hat. Der Arbeit lag die Aufgabe zugrunde, Empfehlungen über die optimale Dosierung dieser Zusatzstoffe unter Berücksichtigung der Forderung auszuarbeiten, dass sich daraus kein durch pathogene Bakterien bedingtes erhöhtes gesundheitliches Risiko und keine technologischen Schwierigkeiten ergeben dürfen. Die Untersuchung gliedert sich in drei Teile. In den Präliminarversuchen wurden der Einfluss des Nitrit- und/oder Nitratzusatzes auf die Eigenschaften der Rohwurst untersucht; auf Grund der Ergebnisse wurden dann die Herstellungsvorschriften gewählt. Die mit verringertem Nitrit- und/oder Nitratzusatz hergestellten Würste wurden in technologischer Hinsicht (vergleichende Versuche) und in bezug auf das Salmonellenwachstum (Salmonellenversuche) an Würsten mit den üblichen Zusätzen verglichen. Insgesamt umfasste die Untersuchung 208 Versuchswurstchargen. Die Präliminarversuche umfassten 16 Doppelversuchsreihen und dienten dazu, die Auswirkungen verschiedener Nitrit- und Nitratzusätze auf die Eigenschaften der Rohwurst unter verschiedenen Verhältnissen klarzustellen. Als Starterkultur für die Würste wurden entweder Micrococcus sp. (Baktoferment 61) oder Lactobacillus plantarum + Micrococcus sp. (Duploferment 66) verwendet. 1. Das zugesetzte oder aus Nitrat reduzierte Nitrit hemmte deutlich das Wachstum der Laktobazillen, nicht aber das Wachstum der Mikrokokken. Eine Verringerung des Nitritzusatzes von 100ppm auf 50 ppm und des Nitratzusatzes von 125ppm auf 62,5 ppm oder darunter hatte ein zu kräftiges Bakterienwachstum und einen zu starken pH-Abfall zur Folge. Die niedrigsten Konzentrationen, die in den Versuchen geprüft wurden 25 ppm NaNO2 und 50 ppm KNO3 ergaben noch Wurst von beständiger, gleichmässiger Farbe. Durch Zugabe von Askorbinverbindungen konnte die Umrötung beschleunigt weiden. 2. Bei Senkung der Fermentationstemperatur von 26° C auf 18°C verlangsamte sich die Nitratreduktion. Gleichzeitig nahm die Maximalkonzentration des durch Reduktion aus Nitrat gebildeten Nitrits ab. Der End-pH blieb mit abnehmender Reifetemperatur höher. Zwischen bei gleicher Temperatur hergestellten Nitrit- und Nitrat-Würsten wurden keine Unterschiede beobachtet. Die vergleichenden Versuchsreihen wurden sechsmal, die Salmonellen-Versuchsreihen zweimal durchgeführt. 3. Bei gleichzeitigem Zusatz von Glukono-delta-Lakton (GdL) hatte eine Verringerung des Nitritzusatzes von 200 ppm auf 100 ppm oder beim Arbeiten mit Starterkulturen (Duploferment 66) eine Verringerung des Nitratzusatzes von 300 ppm auf 150 ppm oder dessen Substitution durch 50 ppm NaNO2 und 75 ppm KNO3 keine statistisch signifikante Verschlechterung des Geruchs, des Geschmacks oder der Schnittflächenfarbe zur Folge; allerdings lieferte der niedrigere Nitritzusatz bei GdL Wursten eine schwächere Wurstoberflächenfarbe als höherer Zusatz. 4. Die Verringerung des Nitrit- oder Nitratzusatzes oder das Arbeiten mit einem Nitrit-Nitrat-Gemisch hatte keinen Einfluss auf die physikalischen und mikrobiologischen Eigenschaften der Würste oder auf das Wachstum von Salmonella senftenberg, die bei den GdL-Wursten zahlenmässig auf null oder nahezu null, bei den Starterkultur- Würsten auf ein Zehntel der ursprünglichen Zahl zurückging. 5. Der Restnitritgehalt bewegte sich bei den GdL-und den Starterkultur Würsten in der gleichen Grössenordnung (10—l5 ppm NaNO2), wohingegen der Gehalt an Restnitrat der GdL- Würste drei bis fünfmal (ungefähr 100 ppm KNO3) so hoch wie bei den Starterkultur- Würsten (20—28 ppm KNO3) lag. 6. Der gegenseitige Vergleich von GdL- Würstenund Starterkultur- Würsten ergab, dass der pH bei ersteren schneller abnahm, jedoch auf einem höheren Wert zum Stillstand kam. Als Folge dieser Erscheinung hatten die Starterkultur- Würste die bessere Konsistenz und Farbbeständigkeit; ausserdem waren sie den GdL- Würsten geschmacklich liberlegen. 7. In sämtlichen Versuchen kam in sehr augenfälliger Weise der Nitritschwund mit Erreichen von pH 5,0 zum Stillstand. Die Ursache dieser Erscheinung wurde diskutiert. Bei der Nitratreduktion lag der »Wendepunkt» im pH-Bereich von 5,2—5,3, trat aber nicht in so ausgeprägter Form in Erscheinung wie beim Nitritschwund. Schlussfolgerungen: Auf Grund der vorliegenden Untersuchung und der damit verbundenen Literaturauswertung wurde festgestellt, dass bei Zusatz von 100 ppm NaNO2 oder 150 ppm KNO3 oder einer Mischung aus 50 ppm NaNO2 und 75 ppm KNO3 eine technologisch und gesundheitlich sichere Rohwurstherstellung gewährleistet ist. Voraussetzung für die Verwendung der verringerten Nitrit- oder Nitratzusätze ist allerdings, dass dabei gleichzeitig GdL oder Starterkulturen zum Einsatz kommen. Dadurch wird ein genügend rascher pH-Abfall in den gewünschten pH-Bereich (pH 5,3—4,8) erzielt.Tässä työssä tutkittiin, mitä nitriitti- ja nitraattilisäyksen alentaminen vaikuttaa kestomakkaran kypsymiseen ja ominaisuuksiin. Tämän työn tarkoituksena oli laatia sellaiset käyttömääräsuositukset näille lisäaineille, ettei niin menetellen patogeenisten bakteerien aiheuttama terveydellinen riski kasva ja ettei esiinny teknologisia vaikeuksia. Tutkimus jakautui kolmeen osaan. Alustavissa kokeissa tutkittiin nitriitti- ja/tai nitraattilisäyksien vaikutusta kestomakkaran ominaisuuksiin. Näiden tulosten perusteella valittiin valmistusohjeet tutkimuksen muihin osiin. Alennettujen nitriitti- ja/tai nitraattilisäyksien avulla valmistettuja makkaroita verrattiin yleisesti käytössä olevien lisäysten mukaisesti valmistettuihin makkaroihin teknologisesti(vertailukokeet) ja salmonellan kasvun suhteen(salmonellakokeet). Tutkimusta varten valmistettiin yhteensä 208 makkarakoe-erää. Alustavissa kokeissa oli 16 koesarjaa, ja kukin koesarja tehtiin kaksi kertaa. Alustavien kokeiden tarkoituksena oli tutkia eri nitriitti- ja nitraattilisäyksien vaikutuksia kestomakkaran ominaisuuksiin eri olosuhteissa. Makkaroissa käytettiin starterkulttuureina joko Micrococcus sp.:ta (Baktoferment 61) tai Lactobacillus plantarum + Micrococcus sp:ta (Duploferment 66). 1. Lisätty tai nitraatista pelkistynyt nitriitti esti selvästi laktobasillien mutta ei mikrokokkien kasvua. Nitriittilisäyksen alentaminen 100 ppm:stä 50 ppm:ään ja nitraattilisäyksen 125 ppm:stä 62,5 ppm:ään tai alemmaksi aiheutti liian voimakkaan bakteerikasvun ja pH-arvon laskun (kuvat 6-8, 10-12, 16, 31 ja32). Alhaisimmat kokeissa käytetyt lisäykset, 25 ppm NaNO2 ja 50ppm KNO3, antoivat kuitenkin vielä makkaraan kestävän tasaisen värin. Askorbiiniyhdisteitä käyttämällä voitiin värinmuodostusta nopeuttaa. 2. Lämpötilan laskeminen 26° C:sta 18°C;een hidasti nitraatin pelkistymistä (kuva 26). Samalla jäi nitraatista pelkistynyt nitriitin maksimipitoisuus alhaisemmaksi. Loppu-pH-arvo jäi lämpötilan laskiessa korkeammaksi (kuvat 29, 30, 33 ja34). Samassa lämpötilassa valmistettujen nitriitti- ja nitraattilisäysten avulla valmistettujen makkaroiden välillä ei ollut eroja missään tutkitussa lämpötilassa. Vertailukokeet tehtiin kuusi kertaa ja salmonellakokeet kaksi kertaa. 3. Käytettäessä glukono-delta-laktonia (GdL) nitriittilisäyksen alentamisella 200 ppm:stä 100 ppm:ään tai starterkulttuureita käytettäessä nitraattilisäyksen alentamisella 300 ppm:stä 150 ppm:ään tai nitraatin korvaamisella 50 ppm:llä NaNO2 ja 75 ppm:llä KNO3 ei ollut tilastollisesti merkitsevää vaikutusta hajuun, makuun tai leikkauspinnan väriin (taulukot 27 ja 29). Kuitenkin alhaisemman nitrittiilisäyksen avulla valmistetussa makkarassa oli heikompi makkaran kuoren väri kuin korkeamman nitriittilisäyksen avulla valmistetussa makkarassa. 4. Nitriitti- tai nitraattilisäyksen pienentämisellä tai seoksen käytöllä ei ollut vaikutusta makkaroiden fysikaalisiin ja mikrobiologisiin ominaisuuksiin (kuva 38, taulukot 11-24) eikä Salmonella sengtenbergin kasvuun, jonka lukumäärä laski GdL-makkaroissa nollaan tai lähelle nollaa ja starterkulttuurimakkaroissa kymmenenteen osaan alkuperäisestä määrästä (kuva 39, taulukko 31). 5. GdL-makkaroiden ja starterkulttuurimakkaroiden jäännösnitriittipitoisuus oli samaa suuruusluokkaa (10—15 ppm NaNO2) (kuva 36, taul. 15), mutta sen sijaan jäännösnitraatin määrä oli GdL-makkaroissa kolmesta viiteen kertaa suurempi (noin 100 ppm KNO3) kuin starterkulttuurimakkaroissa (20—28 ppm KNO3, kuva 37, taul. 16). 6. Vertailtaessa GdL-makkaroita ja starterkulttuurimakkaroita todettiin, että GdL-makkaroiden pH-arvo laski nopeammin kuin starterkulttuurimakkaroiden, mutta loppu-pH-arvo oli kuitenkin korkeampi (taul. 22). Tämän vuoksi starterkulttuurimakkaroissa oli parempi rakenne (taul. 24) ja värin säilyvyys (taul. 28) ja lisäksi niissä oli parempi maku kuin GdL-makkaroissa (taul. 29). 7. Kaikissa kokeissa nitriitin määrän väheneminen lakkasi pH-arvon saavutettua arvon 5,0 (kuva 40). Nitraatin pelkistymisessä tämä käännekohta oli pH-arvossa 5,2—5,3 (kuva 41), mutta se ei esiintynyt yhtä selvänä kuin nitriitin häviämisessä. Loppupäätelmät: Tämän tutkimuksen ja siihen liittyvän kirjallisuustutkimuksen perusteella todettiin, että teknologisesti ja terveydellisesti turvallisen kestomakkaran valmistus on mahdollista käyttämällä 100 ppm NaNO2 tai 150ppm KNO3 tai seoksena 50 ppm NaNO2 ja 75ppm KNO3. Edellytyksenä nitriitti- tai nitraattilisäyksen alentamiselle kuitenkin on, että samanaikaisesti käytetään GdL:ia ja/tai starterkulttuureita. Niitä käyttämällä varmistetaan tarpeeksi nopea pH-arvon lasku toivotulle pH-arvoalueelle (pH 5,3—4,8)

Changes of Raw Texture, Intramuscular Connective Tissue Properties and Collagen Profiles in Broiler Wooden Breast during Early Storage

A recently identified broiler myopathy known as wooden breast (WB) is predominantly found in the pectoralis major muscle of fast-growing broiler hybrids and is causing significant losses to the poultry industry. The aim of this study was to investigate the effects of WB syndrome on raw meat texture, purge loss and thermal properties of intramuscular connective tissue of pectoralis major muscle in the early postmortem period (1–3 days). Results showed that the presence of the WB muscles condition at 1 day postmortem was associated with significantly increased stiffness (27.0 N vs. 23.1 N) and significantly increased purge loss (1.8% vs. 1.0%) compared to normal breast (NB). However, on 3 days postmortem, these parameters did not differ between WB and NB groups. Insoluble and total collagen content was significantly higher in WB muscles compared to NB muscles, and the extractability of intramuscular connective tissue (IMCT) of WB was also higher (0.42% vs. 0.37%) compared to NB and remained stable in the early postmortem period. There was significantly lower protein content in the sarcoplasmic protein fraction and myofibrillar protein fraction of WB muscles compared to NB muscles (p < 0.05). The IMCT of these two groups showed different thermal properties, as the enthalpy of denaturation (ΔH) was significantly lower in WB muscles compared to NB muscles. The WB syndrome had a great effect on the texture and connective tissue properties of the meat compared to normal muscle, with a tendency for having a lower purge loss and higher raw meat hardness

Mimicking myofibrillar protein denaturation in frozen-thawed meat : Effect of pH at high ionic strength

Peer reviewe

Sarcomere lengths in wooden breast broiler chickens

The present study aims to measure the sarcomere lengths in normal broiler muscles and in non-lesion sites of breast muscles focally affected by Wooden Breast (WB). For this purpose, twenty Pectoralis major muscles (10 unaffected and 10 WB-focally affected cases) were sampled and used to measure sarcomere length by laser diffraction method. When compared with their unaffected counterpart, WB cases exhibited 13% longer sarcomeres (1.91 vs. 1.69 mu m; p <.001) measured within the non-lesioned site of the muscle. Although it is not simple to draw conclusions about the lesion properties based on the non-lesion area, but as the fibres are bound to each other, it may be reasonable to anticipate that the hardened consistency observed in WB is not ascribable to a more intense contraction of the sarcomeres. In addition, considering the current knowledge concerning this condition, it might be assumed that the longer sarcomeres observed in WB are not triggering the development of this condition but are rather a consequence of the profound alteration in the muscular structure resulting from it. Indeed, despite the outstanding improvements in the live and slaughtering traits, the selection programmes carried out in the past years have resulted in a reduced capillarization and impaired oxygen supply to the Pectoralis major of fast-growing hybrids thus affecting the physiology of its constituting fibres as well as maybe impairing their ability to synthetise new sarcomeres. This may result in a skeletal muscle injury, which would ultimately lead to necrosis and fibrosis.Peer reviewe

A procedure to determine the water-binding capacity of meat trimmings for cooked sausage formulation

http://www.elsevier.com/locate/meatsciAn attempt was made to determine the water-binding capacity of each individual trimming in a multicomponent system. Three types of experimental cooked sausages (finely chopped luncheon sausage, coarsely chopped sausage and ring sausage with potato starch) were made of five different meat trimmings: two pork trimmings and two beef trimmings, and one beef trimming used as a replacer. The water-binding was determined by the Tuominen-Honkavaara method by stepwise addition of water (basic formulation and four water additions) to the formulations and determining the firmness by a consistometer. The water-binding of each trimming was obtained by replacing the trimming by an additional trimming. A total of 3 sausage types x 5 meat trimmings x 5 water levels giving 75 experimental batches of five kg each were made. The average water-binding values of the same meat trimming combination in each sausage type were practically the same, and therefore the total averages for the same meat trimming combinations of each of the three sausage types were used for the subsequent calculations. The determination of the water-binding values of the meat trimmings were solved by forming five equations with four unknowns each, and then solving the unknowns using Microsoft Excel's ‘Solver’ function. By this procedure it was possible to determine the water-binding of individual meat trimmings in sausage systems. This procedure can be used for the determination of the technological properties of meats for linear programming

Histochemical properties of fibre types in muscles of wild and domestic pigs and the effect of growth rate on muscle fibre properties

http://www.elsevier.com/locate/meatsciThis study reports the results of a comparison of the histochemical properties of various types of porcine muscles in wild and domestic pigs. In domestic pigs, the influence of growth rates on these properties were studied in five muscles: longissimus dorsi (LD), semimembranosus (SM), gluteus superficialis (GS), infra spinam (IS) and masseter (MAS). The growth rate was expressed as (i) live weight (LW) at 165 ± 2d and (ii) daily LW gain from day 88 to day 165 (DG) on the experimental diet. LD, SM, GS and IS of wild pigs were found to contain a higher area percentage of oxidative type IIA fibres (type IIA%area) and a lower percentage area of glycolytic type IIB fibres (type IIB%area) than the same muscles of domestic pigs. The capillary density in the light muscles (LD, SM, GS) of wild pigs was twice that of domestic pigs, indicating higher oxidative capacity. In domestic pigs the cross sectional area of type IIB fibres (CSAIIB) was markedly larger than the cross sectional area of type I (CSAI) and IIA (CSAIIA) fibres. The average fibre cross sectional area (CSAfibre) was about the same in the muscles of wild and domestic pigs except in LD and SM, where the average fibre cross sectional area was approximately 25% smaller in wild pigs than in domestic pigs. This difference was caused by the large cross sectional area of type IIB fibres in the light muscles of domestic pigs. In the light muscles of domestic pigs, the cross sectional area of type IIA fibres increased most with increasing growth rate. Growth rate influences muscle fibre properties only in light muscles, not in dark muscles

Lihassolun kokoon kannattaa kiinnittää huomiota

Sikojen ja lihasten kasvaessa lihassolujen poikkipinta-ala ja pituus kasvavat. Rasvaisissa ruhoissa lihassolutovat kuitenkin pienempiä kuin samanpainoisissa vähärasvaisissa ruhoissa. Tässä tutkimuksessaoli tarkoitus selvittää, millainen vaihtelu on lihassolujen poikkipinta-alassa samankokoisissa ulkofileissä(longissimus dorsi -lihas). Tutkimuksessa oli 27 maatiaista ja 28 yorkshirea, joiden elopainotvaihtelivat 95 kilosta 100 kiloon. Lihasnäytteet lihassolujen koon mittaamiseksi otettiin 35 minuuttiateurastuksen jälkeen, jäädytettiin nestemäisessä typessä ja säilytettiin -80 asteessa määritykseen asti.Lihassolujen poikkipinta-alat mitattiin longissimus dorsi –lihaksesta kuvankäsittelylaitteella leikkeistä,jotka oli värjätty myosiini-ATPaasi-menetelmällä. Ulkofileen poikkipinta-ala mitattiin vuorokausi teurastuksenjälkeen leikkuun yhteydessä.Ulkofileen poikkipinta-ala oli kolmessa siassa välillä 30 - 35 cm2, 18 siassa välillä 35,1 - 40 cm2,22 siassa välillä 40,1 - 45 cm2 ja 12 siassa välillä 45,1 - 50 cm2. Lihassolun keskimääräinen poikkipinta-ala vaihteli jokaisessa edellä mainitussa ryhmässä huomattavasti. Imisissä oli sekä lihassolujenpoikkipinta-ala että fileen poikkipinta-ala suurempi kuin leikossa (P&lt;0,01). Rotujen välillä ei eroa todettu(P&gt;0,05). Johtopäätöksenä voidaan todeta, että samassa elopainossa ja samankokoisessa sianulkofileessä lihassolun keskimääräinen poikkipinta-ala voi vaihdella huomattavasti. Tätä ominaisuuttakannattaisi hyödyntää valittaessa sikoja jatkojalostukseen. Vaikka toistaiseksi ei ole selkeästi osoitettulihassolun koon yhteyttä lihan laatuun, voidaan kuitenkin oletettaa, että suurempi määrä pieniä lihassolujaantaa lihakselle suuremman kasvupotentiaalin ilman että lihan ja ruhon laatu heikkenevät

The effect of cooling rate on beef tenderness : The significance of pH at 7 °C

http://www.elsevier.com/locate/meatsciTo study the effects of cooling regime on beef tenderness, seven commercial beef slaughterhouses with different cooling regimes were selected to obtain different carcass cooling rates. The pH values and temperatures of 8 M. longissimus dorsi (LD) and M. semimembranosus (SM) muscles from each slaughterhouse were monitored for 30 h. The muscles of the monitored carcasses were excised and vacuum packed for Allo-Kramer shear force (SF) determinations. Samples were kept at 3-4 °C for 5 or 21 d. The slaughterhouses were grouped by their average pH values of the muscles, prevailing at the moment when the temperature of the muscles reached 7 °C. The pH groups for LD were (i) low (5.52-5.63) (ii) medium (5.84-5.97) and (iii) high (6.16-6.17). The highest shear forces were in group (iii), being the toughest: 155 and 152 N/g, and the lowest in group (i) (the most tender): 108 and 116 N/g, respectively. The regression equation for the shear force was SF= -295.4 + 73.0*(pH at 7 °C); (R2= 87%). There was no significant correlation between the cooling rate and tenderness in SM, indicating that it is difficult to control the tenderness of all the muscles by the same cooling regime. The ageing effect was more marked and the variation in the shear forces smaller in the slaughterhouses with low pH values at 7 °C than in those with the high ones. It was concluded that a low cooling rate, or more specifically, the temperature/pH at the onset of rigor mortis, is important for beef tenderness. The pH of LD must fall to values below 5.7 before/when the temperature reaches 7 °C