Rijping is een populaire methode om de smaak en malsheid van rundvlees te verbeteren, maar er is weinig bekend over de specifieke mechanismen die hierbij betrokken zijn. Met behulp van een optische vezelprobe trachten we de onderliggende mechanismes te achterhalen.
De laatste jaren wordt gerijpt vlees steeds populairder bij vleesliefhebbers. Tijdens het rijpingsproces zorgen van nature aanwezige enzymen ervoor dat de vezels in het vlees langzaam afgebroken worden, wat leidt tot een malsere textuur. Ook een deel van het vocht zal uit het vlees verdampen, wat leidt tot een vollere, intense smaak. Dit proces vindt plaats in rijpingskamers waar de combinatie van tijd, temperatuur, luchtvochtigheid en luchtcirculatie kritische parameters zijn om dit biologisch proces te controleren. Echte ambachtslieden volgen dit proces op en sturen het bij op basis van hun ervaring. Dit maakt het moeilijk om dit proces te objectiveren en te automatiseren.
In het iMeat-project onderzocht de Biofotonica-groep van de KU Leuven of het rijpingsproces van rundsvlees opgevolgd kan worden met een optische vezelprobe op basis van reflectiespectroscopie in het Vis/NIR-gebied. Een naald met een optische vezel wordt in het vlees geprikt om op een minimaal-invasieve manier de inwendige kleurveranderingen op te meten en zo inzicht te krijgen in de enzymatische processen. Het iMeat-project is een samenwerking van KU Leuven (MeBioS) met Marelec Construct, Dierendonck Butchery, Vleescentrale O.S. en Flanders’ FOOD.
De kleur van vlees
De kleur van vers vlees wordt bepaald door myoglobine dat in drie vormen kan voorkomen: deoxymyoglobine (paars), oxymyoglobine (helrood) en metmyoglobine (bruin). De interconversie tussen deze drie pigmenten en het dominerende pigment bepaalt de kleur van het vlees. Bij slachting zal het vlees in contact komen met zuurstof en zal de buitenrand van het vlees voornamelijk oxymyoglobine bevatten en helrood kleuren terwijl de binnenste laag paars is door de aanwezigheid van deoxymyoglobine. Bij langdurig contact met zuurstof zal de myoglobine echter geoxideerd worden tot het bruine metmyoglobine. Een fenomeen dat we ook waarnemen bij de bewaring van vers vlees.
In het project werd de optische vezelprobe eerst gekalibreerd zodat de pigmentconcentraties berekend kunnen worden uit de opgemeten reflectiespectra in het visuele en nabij-infrarode gebied van het lichtspectrum.
Figuur 1: Illustratie van het inprikken van de optische vezelprobe in een stuk vlees.
Opvolgen van het rijpingsproces
Vervolgens werd het rijpingsproces opgevolgd door op verschillende tijdstippen de spectra aan het oppervlak en op een diepte van +- 5 cm op te meten. Dit liet toe om tijdens het rijpingsproces de myoglobine-fracties te kwantificeren als maat voor de veroudering van het vlees.
Zoals verwacht, werd een zuurstofgradiënt waargenomen in het vlees, hoe dieper hoe minder zuurstof aanwezig is. Er werd echter ook waargenomen dat deze gradiënt de vorming van het bruine metmyoglobine beïnvloedt. Waar myoglobine langdurig contact heeft met zuurstof zal het bruine metmyoglobine gevormd worden. Bovendien vertoonden de spectrale data een sterke correlatie met de kwaliteitsparameters van het verouderde vlees zoals onder andere het vochtgehalte en de malsheid.
In figuur 2 zie je een opvolging van het verouderingsproces aan het oppervlak van het vlees. Gedurende het rijpingsproces wordt hier een korst gevormd. Door de kristalvorming aan de korst meten we hier een verhoogde reflectantie van het licht. Dit kan je ook zien in figuur 2.
Figuur 2: Resultaten van de opvolging van het rijpingsproces met de vezelprobe (van dag 0 tot dag 26) aan het oppervlak van het vlees. Naarmate het rijpingsproces vordert, zien we een toename van de reflectantie wat wijst op korstvorming aan het oppervlak.
Figuur 3 toont de resultaten van de inwendige meting op +- 5 cm onder de oppervlakte. Hier kan je zien dat de absorptie bij 550-600 nm afneemt en bij 600-630 nm toeneemt gedurende het rijpingsproces. De afname van de absorptie bij 550-600 nm duidt op oxidatie en afname van zuurstof gebonden myoglobine pigment, terwijl de toename bij 600-630 nm de toename van geoxideerd pigment beschrijft dat verantwoordelijk is voor de bruinachtige kleur van het vlees (metmyoglobine). Dit vat de dynamiek van het verouderingsproces samen dat na verloop van tijd een donkerdere kleur produceert. We zien dat de vezelprobe belangrijke karakteristieken van het rijpingsproces kan meten waardoor deze kunnen opgevolgd worden en zo ook de voortgang van het rijpingsproces. Dit is belangrijk om procesoptimalisaties uit te kunnen voeren.
Figuur 3: Resultaten van de opvolging van het rijpingsproces met de vezelprobe (van dag 0 tot dag 26) op een diepte van +- 5 cm in het vlees. Naarmate het rijpingsproces vordert, wordt een verlaging in absorbantie waargenomen tussen van 550-600 nm en een verhoging rond 630 nm.
Deze resultaten tonen het potentieel van de optische vezelprobe voor het opvolgen van inwendige processen in voedingsmiddelen. Dit biedt mogelijkheden om bijvoorbeeld het rijpingsproces van vlees op te volgen, maar kan ook breder worden toegepast. Deze techniek biedt opportuniteiten voor het monitoren van processen waarvan de belangrijke proceskarakteristieken niet aan het oppervlak kunnen worden gemeten.
Denk je na het lezen van dit artikel dat de optische vezelprobe ook interessant kan zijn voor de opvolging van jouw proces of product? Neem dan contact op met eline.stuyven@flandersfood.com voor meer informatie.
Referentie
Nugraha Tjandra, D., Postelmans, A., Saeys, W. (2023). Minimally invasive monitoring of beef meat during aging using fiber probe reflectance spectroscopy. 21st International Conference on Near Infrared Spectroscopy (NIR 2023), August 20-24, 2023, Innsbruck, Austria.
