Křehkost patří mezi vlastnosti, které nejvíce hodnotíme při konzumaci hovězího masa. Na zvýšení křehkosti masa má vliv proteolýza (chemický rozklad bílkovin), která probíhá v mase během jeho zrání. Na proteolýze se podílejí enzymy svalových vláken, zejména kalpainy, kaspázy a v menší míře katepsiny. Rychlost a rozsah proteolýzy post mortem se liší mezi jednotlivými svaly, tzn., mezi druhy masa (roštěnec, vrchní šál, váleček, líčka apod.). Důvodem je různé zastoupení typů svalových vláken. Rozlišujeme pomalá, oxidační svalová vlákna typu I, rychlá, glykolytická vlákna typu IIB a IIX, nebo vlákna typu IIA, která představují přechodnou formu mezi vlákny I a IIB/IIX. Podíly jednotlivých typů vláken ve svalech se liší podle funkcí, které jsou v organismu po konkrétních svalech požadovány.
Kolektiv autorů z USA (Utah State University) a Francie (INRAE) analyzoval postmortální proteolýzu ve třech hovězích svalech (vysoký roštěnec: m. longissimus thoracis, LT; povrchový sval m. cutaneus trunci, CT; a žvýkací sval m. masseter, MS). Svaly byly odebrány z JUT pěti volů (stáří 28 ± 1 měsíc, porážková váha 615 ± 18 kg) během 30 min po vykrvení. Svaly byly rozděleny na tři části: jedna byla nakrájena na kostky a okamžitě zamražena v tekutém dusíku (den 0), zbývající 2 byly vakuově zabalené a podrobené mokrému zrání při 4 °C po dobu 7 nebo 14 dnů.
Vlákna typu I byla nejvíce zastoupená v MS (podíl 97 % ze všech svalových vláken) a nejméně v CT. Naopak v CT bylo největší zastoupení vláken IIX (66 %). Vysoký roštěnec je typickým zástupcem přechodového svalu se zjištěným podílem 36 % vláken I, 15 % vláken IIA a 48 % vláken IIX.
Proteolýza probíhající ve svalech se sleduje na fragmentech myofibrilárních bílkovin, běžně se takto hodnotí proteiny desmin, titin, aktin nebo troponin T (TT). Autoři v popisované studii se zaměřili na desmin a TT. Nejvýraznější proteolýza desminu byla zaznamenaná v MS, v CT nejmenší. Ve svalech s rostoucí oxidační kapacitou se degradace desminu zvyšuje. Příčinou by mohla být vyšší oxidace bílkovin v oxidačních svalech, ve kterých je větší zastoupení mitochondrií. Rovněž aktivita významného proteolytického enzymu, kaspázy-3, je v oxidačních svalech větší. Oxidovaný desmin je více náchylný k proteolýze působením enzymu kaspázy-3 ve svalech s vyšším zastoupením vláken typu I. Protože se desmin zjistil v relativně vyrovnaném zastoupení mezi 3 sledovanými svaly v den 0, je proteolýza této bílkoviny dobrý marker pro hodnocení intenzity zrání masa mezi jednotlivými druhy.
Nicméně k hlubšímu porozumění proběhlé proteolýzy v mase slouží analýza fragmentace bílkovin ve svalových vláknech. Jako indikátor proteolýzy proto autoři sledovali fragmenty bílkovin přítomné na úrovni 110 kDa a 30 kDa. Dřívější studie prokázaly ve frakci 110 kDa fragmenty myofibrilárních bílkovin myozinu, α-aktininu nebo nebulinu, v 30 kDa byly obsažené fragmenty aktinu nebo myozinového lehkého řetězce 1. Ve vzorcích MS a LT odebraných po 7 i po 14 dnech byla zjištěná větší intenzita fragmentů při 110 kDa, relativně malá pak ve vzorcích CT. Intenzita proužku 30 kDa se zvyšovala s postupujícím zráním svalů LT i CT, ale v MS byla téměř nedetekovatelná.
Enzym kalpain-1 (synonymum je μ-kalpain) podléhá samo-degradujícímu procesu (autolýze) v přítomnosti vápníku, při kterém se katalytická podjednotka autolyzuje z 80 kDa na svou 76 kDa aktivní formu. Stupeň autolýzy obvykle indikuje aktivaci kalpainu-1. Autoři zjistili, že MS a LT vykázaly větší autolýzu kalpainu-1 než CT po 7 i 14 dnech. Je to překvapující, protože glykolytické svaly obecně obsahují hojnější a vyvinutější sarkoplazmatické retikulum v porovnání s oxidačními svaly. Díky tomu je v glykolytických svalech zrychlený nárůst koncentrace vápníku v cytosolu a následně i aktivace kalpainu-1. Nicméně CT vykázal ve srovnání s MS i LT větší nadbytek kalpastatinu, což patrně přispělo k pomalejší autolýze kalpainu-1.
Kaspázy představují skupinu apoptotických proteáz, které se ve svalech post mortem aktivují primárně mitochondriální drahou. Během dysfunkce mitochondrií (pozn. v důsledku zastavení přísunu krve do tkání) se z nich do cytosolu uvolňuje cytochrom c. Tam tvoří s jinými bílkovinami komplex, tzv. apoptosom. Tento komplex následně aktivuje iniciační kaspázu-9 a díky tomu dojde ke štěpení kaspázy-3, čímž vzniká její aktivní forma. Největší aktivita kaspázy-3 byla zjištěná v MS. Příčinou by mohl být vyšší obsah mitochondrií v tomto svalu ve srovnání k LT i CT. Vzorky CT vykázaly větší aktivitu kaspázy-3 než LT, i když LT projevil vyšší oxidační kapacitu. Důvodem byl patrně rychlejší pokles pH v CT, což bylo již evidentní nižší hodnotou pH v den 0 po 30 min od porážky. Vyšší aktivita kaspázy-3 koreluje s rychlejším poklesem pH ve svalech.
Pomalejší pokles pH a střední obsah mitochondrií v LT ve srovnání s druhými dvěma svaly (MS i CT) patrně vysvětluje nižší pozorovanou aktivitu kaspázy-3 v LT. Ačkoli ukázal LT nejnižší aktivitu tohoto enzymu, obecně se u něj zjistila největší hladina proteolýzy. Naznačuje to, že kaspáza-3 hraje méně důležitou úlohu v proteolýze ve srovnání s kalpainem-1.
Celkově vzato výsledky studie potvrdily, že postmortální proteolýza je specifická podle druhu svalu v důsledku rozdílných aktivit přítomných proteáz. K dostatečně spolehlivému popsání proteolýzy ve svalech, které se liší svými kontraktilními a metabolickými vlastnostmi, také nelze zvolit jeden indikátor.
Stafford et al. Postmortem proteolysis and its indicators vary within bovine muscles: Novel insights in muscles that differ in their contractile, metabolic, and connective tissue properties. Meat Science, 221 (2025) 109718.
