Hovězí maso můžeme kulinárně připravit různými způsoby. Plátky masa (steaky) grilujeme či opékáme, kostky masa, nebo plátky dusíme. Tyto úpravy probíhají při teplotách nad 100 °C (příp. při dušení okolo 100 °C) a ovlivňují chemické složení řadou reakcí. Mezi ně patří oxidace lipidů, zapojení proteinů a cukrů do Maillardovy reakce, degradace proteinů a kondenzace aminokyselin (amk) s Maillardovými meziprodukty při Streckerově degradaci. Výsledkem je tvorba karbonylových těkavých organických sloučenin (VOC) odpovědných za aroma tepelně upraveného masa. Tvorba těkavých látek v hovězím mase může být ovlivněná přítomností a vzájemnými poměry různých typů svalových vláken.
Každý sval v hovězím JUT (a následně v mase) je směsí typů svalových vláken v závislosti na anatomické pozici a na funkční roli svalu. Podle svého metabolismu a enzymů se svalová vlákna rozlišují na pomalá oxidační (typ I), přechodná glykolyticko-oxidační (typ IIA) a rychlá glykolytická (typ IIB/IIX). Kolektiv australských vědců z Melbourne použil dva modelové typy hovězích svalů, a to m. masseter (hovězí líčka), který obsahuje prakticky výhradně vlákna typu I, a m. cutaneus trunci, s 92% zastoupením vláken IIA a IIX. Oba svaly byly použity k přípravě masových placiček (patties). Placičky s podíly m. masseter 60-100 % byly označené jako „s vysokým podílem typu I“ (dále placičky I), placičky s podíly m. masseter 0-40 % jako placičky „s vysokým podílem typu II“ (dále placičky II). Placičky byly tepelně ošetřeny grilováním při nastavení jednostranného grilu na 180 °C s grilováním po obou stranách k dosažení vnitřní teploty 75 °C. Analyzovány byly jak syrové, tak i tepelně upravené placičky. Výsledky byly publikovány letos v časopise Food Research International (Li et al.: Muscle fiber type composition influences the formation of odour-active volatiles in beef. Food Research International, 165; 2023; 112468).
Svalová vlákna typu I mají vyšší aktivitu antioxidačních enzymů ve srovnání s vlákny II. Vlákna typu I obsahují přirozeně více endogenních antioxidantů, aby kompenzovaly poškození způsobené převážně oxidačním metabolismem. Proto také placičky I měly ve studii vyšší antioxidační kapacitu ve srovnání s placičkami II. Placičky I obsahovaly rovněž vyšší obsah celkových hemových proteinů. Myoglobin hraje hlavní roli v difuzi kyslíku a v oxidačním metabolismu je nezbytný. Hemové pigmenty jsou obvykle považovány za prooxidační, i když jejich úloha v oxidaci tuků v mase je nejasná. Stejně tak mají prooxidační povahu volné ionty železa, ale jejich koncentrace v placičkách byla nízká. Je dobře známé, že nenasycené mastné kyseliny (MK) jsou hlavním místem oxidace tuků v mase. Podle složení MK neposkytly výsledky studie dostatek důkazů, zda byly náchylnější k oxidaci lipidů placičky I, nebo placičky II. Endogenní antioxidanty brzdí nebo zmírňují oxidaci tuků ve svalech post mortem.
Průměrné hodnoty pH byly v syrových placičkách I (6,19) vyšší (P <0,001) než v placičkách II (5,83). Celkový podíl tuků (5,6-6,7 %) se nelišil (P =0,63). Placičky I vykázaly vyšší antioxidační kapacitu (podle DPPH, 1,1-difenyl-2-pikrylhydrazyl) než placičky II (P < 0,001). Obsah hemových bílkovin byl vyšší v placičkách I (P <0,001), které měly rovněž vyšší koncentraci volných iontů železa. V placičkách I byl vyšší podíl kyseliny linolové (P <0,001), ale na podíl kyseliny linolenové neměl typ svalových vláken vliv (P =0,284). Podíl nenasycených MK v celkových MK byl vyšší v placičkách II (P =0,006), avšak obsah celkových MK byl vyšší v placičkách I (P =0,008).
Koncentrace většiny těkavých látek byla vyšší v placičkách II. Týkalo se to aldehydů vzniklých oxidací lipidů, včetně pentanalu, hexanalu, heptanalu, oktanalu, nonanalu, dekanalu a 4-heptenalu (P <0,05). Naproti tomu 3-methylbutanal byl jednou z mála těkavých sloučenin s vyšší koncentrací v placičkách I. Vyšší koncentrace v placičkách II byla zjištěná také pro alkoholy (1-heptanol, 1-okten-3-ol, 1-oktanol) nebo alkany (s výjimkou dekanu). Hodnoty TBARS byly v grilovaných placičkách vyšší (P <0,05) než v těch syrových, ale typ svalových vláken neměl na hodnoty TBARS žádný vliv, a to ani v syrovém, ani v tepelně upraveném stavu (P >0,05).
Většina zmíněných těkavých sloučenin je senzoricky aktivních, tj. přispívají k aroma tepelně upraveného hovězího masa. Zvýšená koncentrace hexanalu, pentanalu, heptanalu, oktanalu, nonanalu nebo 2-pentylfuranu bývá spojována s nežádoucím aroma. Naopak trimethylpyrazin je považován za žádoucí sloučeninu. Rovněž aroma 3-methylbutanalu bylo popsáno jako bujonové, masové nebo sladové a přítomnost této látky pozitivně ovlivňuje aroma hovězího masa. 3-hydroxy-2-butanon vyvolává jogurtové aroma, které pozitivně působí na senzorické vlastnosti hovězího.
Výsledky analýzy těkavých látek (zejména hexanal) ukázaly, že placičky II měly vyšší rozsah oxidace lipidů než placičky I, i když oba typy placiček měly obdobné hodnoty TBARS, ať už zasyrova, nebo grilované (TBARS je zkratka pro tzv. thiobarbiturové číslo. Používá se k vyjádření obsahu aldehydů, zejména malondialdehydu a 2-alkenalů, což jsou produkty tzv. střední fáze žluknutí tuků.). TBARS má však své limity s ohledem na citlivost a selektivnost díky interferencím s jinými sloučeninami tvořenými při oxidaci lipidů. Z tohoto hlediska se jeví jako vhodnější sledovat koncentraci hexanalu. Tento aldehyd se považuje za spolehlivý a efektivní indikátor oxidace tuků v mase vzhledem ke své relativně velké stabilitě a silné korelaci k senzorickému skóre. Měření koncentrace hexanalu pomocí plynové chromatografie v předložené studii umožnilo odhalit významné rozdíly v oxidaci tuků, které však nebyly detekované měřením TBARS. Hexanal je tak podle autorů citlivější a spolehlivější indikátor měření oxidace tuků v hovězím než TBARS.
Výsledky studie ukázaly, že v placičkách II byl během tepelné úpravy vyšší rozsah oxidace lipidů, což mělo za následek vyšší tvorbu těkavých látek. Naproti tomu těkavé látky odvozené od Streckerovy degradace amk, jako např. 3-methylbutanal, byly četnější v placičkách I. 3-methylbutanal vzniká Streckerovou degradací leucinu. V placičkách I byla vyšší koncentrace rovněž 3-hydroxy-2-butanonu, který vzniká Maillardovou reakcí mezi cysteinem a ribózou. V případě alkylpyrazinů byl vliv typu svalových vláken méně výrazný, i když trimethylpyrazin a 2,6-dimethylpyrazin byly četnější v placičkách II. Vysvětlení lze najít v drahách jejich vzniku – alkylpyraziny se tvoří Streckerovou degradací amk a interakcí lipidů s produkty Maillardovy reakce.
Závěrem autoři uvedli, že těkavé látky, které vytvářejí aroma masa během tepelné úpravy, vznikají komplexními reakcemi. Vliv na jejich tvorbu mají volné amk, redukující cukry a řada faktorů před porážkou zvířat, jako plemeno a krmení. V případě placiček I a placiček II v popisovaném experimentu mohou být rozdíly připsány na vrub vyšší antioxidační kapacity, hodnoty pH a obsahu hemových proteinů ve svalových vláknech typu I. K lepšímu pochopení vlivu složení svalových vláken na tvorbu těkavých látek budou nutné další studie s analýzou např. volných amk, složení lipidů, redukujících cukrů apod.
