KNOXVILLE, TN, 1. August 2026 /24-7PressRelease/ -- Frisches Schweinefleisch beginnt fast unmittelbar nach der Schlachtung zu verändern, da die gespeicherte Muskulatur ihre verbleibenden Energiereserven verbraucht. Forscher haben nun gezeigt, dass die Kombination eines elektrostatischen Feldes (EF) mit einer kontrollierten Lagerung am Gefrierpunkt diesen Prozess auf biochemischer Ebene verlangsamen kann. Die Behandlung erhielt mehr Glykogen und Adenosintriphosphat (ATP), begrenzte die Laktatanreicherung und veränderte die Struktur der löslichen Muskelproteine. Sie formte auch posttranslationale Modifikationen (PTMs) an Enzymen, die die Glykolyse antreiben. Indem sie die metabolische Kaskade, die den pH-Wert senkt und die Wasserhaltefähigkeit beeinträchtigt, moderiert, könnte der Ansatz einen neuen Weg zur Erhaltung der Qualität von frischem Schweinefleisch während Kühltransport und -lagerung bieten, während das Fleisch unter den getesteten Bedingungen ungefroren bleibt.

Frisches Fleisch kann während der Distribution Farbe, Feuchtigkeit, Zartheit und Marktwert verlieren. Ein Haupttreiber ist die postmortale Glykolyse, bei der Muskelglykogen in Laktat umgewandelt wird. Wenn Laktat akkumuliert, fällt der pH-Wert, was das Risiko von blassem, weichem und wässrigem Fleisch mit geringer Wasserhaltefähigkeit erhöht. Herkömmliche Kühlung verlangsamt die Verschlechterung, während eine Lagerung nahe dem Gefrierpunkt eine bessere Konservierung ermöglichen kann, aber eine präzise Temperaturkontrolle erfordert. Die Technologie des elektrostatischen Feldes hat vielversprechende Ergebnisse bei der Verbesserung der Wasserverteilung und der Erweiterung des nutzbaren Nahefrierbereichs gezeigt, doch ihre Auswirkungen auf Stoffwechselwege und Enzymregulation blieben unklar. Basierend auf diesen Herausforderungen sind eingehende Untersuchungen erforderlich, um zu verstehen, wie elektrostatische Felder (EFs) die postmortale Glykolyse und Proteinstruktur regulieren.

Forscher des Instituts für Lebensmittelwissenschaft und -technologie der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften und des College für Lebensmittelwissenschaft und -technik der Ocean University of China berichteten (DOI: 10.1093/fqsafe/fyag047) über die Studie in Food Quality and Safety am 2. Juni 2026. Sie untersuchten Schweinemuskulatur, die unter herkömmlicher Kühlung bei 4 ± 0,5 °C, kontrollierten Gefrierpunktbedingungen bei −1 ± 0,5 °C oder unter denselben nahefrierenden Bedingungen mit einem kontinuierlichen 12-Kilovolt-EF gelagert wurde. Die Arbeit verknüpfte Veränderungen in Energiemetaboliten, glykolytischen Enzymen und der Struktur sarkoplasmatischer Proteine, um zu erklären, wie die kombinierte Behandlung die Qualitätsverschlechterung nach der Schlachtung verlangsamen kann.

Das Team sammelte den Musculus longissimus thoracis et lumborum von acht Schweineschlachtkörpern und verfolgte Proben von 1,5 bis 120 Stunden post mortem. Sie maßen Glykogen, Glukose, Pyruvat, Laktat, Adenosintriphosphat (ATP) und die Aktivität der Natrium-Kalium-Adenosintriphosphatase (Na⁺/K⁺-ATPase). Sie quantifizierten auch die Phosphorylierung und Acetylierung von Laktatdehydrogenase (LDH), Triosephosphatisomerase (TPI) und Pyruvatkinase (PK), drei Enzyme, die nach proteomischem Screening ausgewählt wurden. Proteinpartikelgröße, Zeta-Potenzial, Oberflächenhydrophobie, Fluoreszenz und Sekundärstruktur wurden bewertet, um Veränderungen in der Umgebung der sarkoplasmatischen Proteine zu verfolgen. Eine zweifaktorielle Varianzanalyse wurde verwendet, um Behandlung, Lagerzeit und Interaktionseffekte zu trennen, wobei der Schlachtkörper als Zufallsfaktor behandelt wurde. Bei 120 Stunden enthielt mit elektrostatischem Feld behandeltes Schweinefleisch 17,5 % weniger Laktat als herkömmlich gekühlte Proben, während der Glykogen- und ATP-Verbrauch etwa 14,9 % und 37,3 % niedriger war. Die behandelten Proben behielten auch mehr Pyruvat und zeigten eine geringere Na⁺/K⁺-ATPase-Aktivität. Frühe Exposition förderte größere Proteinaggregate, aber von 36 bis 120 Stunden wurden die Proteine kleiner, disperser und geordneter. Enzymmodifikationen änderten sich mit der Lagerzeit; über das Gesamtmuster hinweg tendierte die Behandlung dazu, die Phosphorylierung zu reduzieren und die Acetylierung zu erhöhen, was mit einer langsameren glykolytischen Aktivität übereinstimmt. Korrelationsanalysen verbanden weiterhin Protein-Strukturverschiebungen mit Enzymmodifikationsniveaus.

Die Autoren sagten, die Ergebnisse zeigen, dass der Konservierungseffekt nicht einfach eine Folge der kälteren Lagerung des Schweinefleischs ist. Stattdessen scheint das EF die molekulare Umgebung zu beeinflussen, in der glykolytische Enzyme arbeiten, und verändert sowohl die Proteinkonformation als auch die chemischen Schalter, die die Enzymaktivität regulieren. Sie sagten, die zeitabhängige Reaktion sei besonders wichtig: Proteine entfalteten sich zunächst und aggregierten, dann wurden sie während der verlängerten Behandlung disperser und strukturell geordneter. Diese Sequenz bietet eine mögliche Erklärung für die langsamere Umwandlung von Pyruvat in Laktat und die bessere Erhaltung der zellulären Energie während der Lagerung.

Die Ergebnisse liefern eine mechanistische Grundlage für die Entwicklung einer elektrostatisch unterstützten Kühllagerung für Lieferketten von frischem Fleisch. Durch die Verlangsamung des pH-Abfalls und die Einsparung von ATP kann die Technologie dazu beitragen, Wasserhaltefähigkeit, Textur, Aussehen und verkaufsfähige Qualität während Verarbeitung, Transport und Einzelhandelspräsentation zu schützen. Ihr energiesparendes 30-Watt-System deutet auch auf Potenzial für eine energiebewusste Konservierung hin, obwohl der kommerzielle Nutzen in diesem Experiment nicht direkt getestet wurde. Zukünftige Arbeiten sollten den vorgeschlagenen kausalen Zusammenhang zwischen Proteinstrukturveränderungen und Enzym-PTMs validieren, einschließlich durch Molekulardynamik-Simulationen. Größere Studien sollten auch mikrobielle Sicherheit, sensorische Qualität, Haltbarkeit, Geräte-Hochskalierung, Temperaturschwankungen, Betriebskosten und Leistung über verschiedene Muskeln und Fleischprodukte hinweg bewerten, bevor eine industrielle Einführung erfolgt.

Referenzen
DOI
10.1093/fqsafe/fyag047

Original-Quell-URL
https://doi.org/10.1093/fqsafe/fyag047

Förderinformationen
Diese Arbeit wurde vom Nationalen Schlüsselforschungs- und Entwicklungsprogramm Chinas (Nr. 2022YFD2100500) unterstützt.

Über Food Quality and Safety
Food Quality and Safety (FQS) ist eine Open-Access-, internationale, peer-reviewte Zeitschrift, die eine Plattform bietet, um aufkommende und innovative Wissenschaft und Technologie im Agro-Lebensmittelbereich hervorzuheben, und aktuelle Forschung in den Bereichen Lebensmittelqualität, Lebensmittelsicherheit, Lebensmittelernährung und menschliche Gesundheit veröffentlicht. Sie wird von SCI-E abgedeckt und hat den Impact Factor (IF) 2025 = 4,9, 5-Jahres-IF = 4,9.

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