VPLIV TOPLOTNEGA STRESA NA KAKOVOST PIŠČANČJEGA MESA

(1)

UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA

ODDELEK ZA ŽIVILSTVO

Katarina Barbara ROBIČ

VPLIV TOPLOTNEGA STRESA NA KAKOVOST PIŠČANČJEGA MESA

DIPLOMSKO DELO

Univerzitetni študij - 1. stopnja Živilstvo in prehrana

Ljubljana, 2021

(2)

UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA

ODDELEK ZA ŽIVILSTVO

Katarina Barbara ROBIČ

VPLIV TOPLOTNEGA STRESA NA KAKOVOST PIŠČANČJEGA MESA

DIPLOMSKO DELO

Univerzitetni študij - 1. stopnja Živilstvo in prehrana

EFFECT OF HEAT STRESS ON CHICKEN MEAT QUALITY B. SC. THESIS

Academic Study Programmes: Field Food Science and Nutrition

Ljubljana, 2021

(3)

Robič K.B. Vpliv toplotnega stresa na kakovost piščančjega mesa.

Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo, 2021 II

Diplomsko delo je zaključek univerzitetnega študijskega programa 1. stopnje Živilstvo in prehrana.

Komisija za študij 1. in 2. stopnje Oddelka za živilstvo je za mentorja diplomskega dela imenovala izr. prof. Tomaž Polak in za recenzenta prof. dr. Blaž Cigić.

Mentor: izr. prof. Tomaž POLAK

Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo

Recenzent: prof. dr. Blaž CIGIĆ

Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo

Komisija za oceno in zagovor:

Predsednik:

Mentor:

Recenzent:

Datum zagovora:

Katarina Barbara Robič

(4)

KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ŠD Du1

DK UDK 637.54:636.5:612.5(043)=163.6

KG toplotni stres, piščančje meso, glikoliza, kakovost mišičnine, BMV, TČS AV ROBIČ, Katarina Barbara

SA POLAK, Tomaž (mentor), CIGIĆ, Blaž (recenzent) KZ SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101

ZA Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo LI 2021

IN VPLIV TOPLOTNEGA STRESA NA KAKOVOST PIŠČANČJEGA MESA TD Diplomsko delo (Univerzitetni študij - 1. stopnja Živilstvo in prehrana) OP VIII, 21 str., 1 pregl., 8 sl., 21 vir.

IJ sl JI sl/en

AI V diplomski nalogi je opisano kako pride do nastanka toplotnega stresa pri piščancih.

Stres se pojavi, ko pride do povečanja temperature iz okolice preko meje optimalnega temperaturnega območja. Poznamo dve vrsti toplotnega stresa – akutni in kronični.

Med seboj se razlikujeta po času trajanja in intenzivnosti. Predstavljeno je tudi kako toplotni stres vpliva na vedenjske in metabolne (oksidativni stres, kislinsko bazno neravnovesje, zmanjšana aktivnost ščitničnega hormona) spremembe. Pri brojlerjih so zaradi toplotnega stresa ugotovili hujšanje, povišan oksidativni stres, oksidacijo maščob in beljakovin, povečano znojenje, hitrejše dihanje, povišan srčni utrip, manj gibanja, dvignjene peruti ter krajši rok uporabnosti mesa. Opisan je potek glikolize in proces spremenjenja mišice v meso, ki poteka v treh stopnjah – pred rigor, rigor in stopnja mehčanja mesa. Med seboj ločimo tri kakovosti mišičnine (normalna, BMV, TČS), ki se razlikujejo po morfoloških, mikroskopskih in fizikalno-kemijskih lastnostih. Izpostavljena je previdnost pri pripravi in obdelavi piščančjega mesa. V zadnjem delu so predstavljeni različni načini za zmanjševanje toplotnega stresa.

(5)

Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo, 2021 IV

KEY WORDS DOCUMENTATION ND Du1

DC UDC 637.54:636.5:612.5(043)=163.6

CX heat stress, chicken meat, glycolysis, meat quality, PSE, DFD AU ROBIČ, Katarina Barbara

AA POLAK, Tomaž (supervisor), CIGIĆ, Blaž (reviewer) PP SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101

PB University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Food Science and Technology

PY 2021

TI EFFECT OF HEAT STRESS ON CHICKEN MEAT QUALITY

DT B. Sc. Thesis (Academic Study Programmes: Field Food Science and Nutrition) NO VIII, 21 p., 1 tab., 8 fig., 21 ref.

LA sl AL sl/en

AB In bachelor thesis is described how heat stress occurs in chicken. Stress occurs when ambinet temperature increases beyond the termoneutral temperature. There are two types of heat stress – acute and chronic. They differ in duration and intensity. How heat stress affects behavior and metabolism (oxidative stress, acid base imbalance, decreased thyroid hormone activity) is also presented. It was found out that heat stress in broilers causes lose in weight, increased oxidative stress, oxidation of fats and proteins, increased sweating, faster breathing, increased heart rate, less moving, spread wings and shorter shelf life of meat. Furthermore, the process of glycolysis and conversion of muscle into meat is described, which occurs in three stages – before rigor, rigor and stage of meat softening. There are three different qualities of meat (normal, PSE, DFD), which differ in their morphological, microscopic and physico-chemical characteristics. Furthermore, caution is exposed in the preparation and processing of chicken meat. Lastly, different ways of reducing heat stress are presented.

(6)

KAZALO VSEBINE

KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ... III KEY WORDS DOCUMENTATION ... IV KAZALO VSEBINE ... V KAZALO PREGLEDNIC ... VI KAZALO SLIK ... VII

1 UVOD ...1

2 TEMELJI CELIČNEGA METABOLIZMA ...2

3 TERMOREGULACIJA ...2

3.1 TOPLOTNI STRES ...3

3.1.1 Akutni toplotni stres ...3

3.1.2 Kronični toplotni stres ...4

4 BIOLOŠKI ODZIVI NA STRES...4

4.1 VEDENJSKE SPREMEMBE ...5

4.2. METABOLNE SPREMEMBE ...6

4.2.1 Oksidativni stres ...6

4.2.2 Kislinsko bazno neravnovesje ...6

4.2.3 Zmanjšana aktivnost ščitničnih hormonov ...7

5 POSMRTNI PROCESI V MESU ...8

5.1 KONVERZIJA MIŠICE V MESO ...8

5.2 GLIKOLIZA ...9

5.3 SPREMEMBE POST MORTEM...10

5.3.1 Kemijske spremembe ...10

5.3.2 Strukturne spremembe - rigor mortis ...11

6 KAKOVOST MIŠIČNINE ... 12

4.1 NORMALNA KAKOVOST MIŠIČNINE ...13

4.2 BMV (BLEDA, MEHKA, VODENA) MIŠIČNINA ...13

4.3 TČS (TEMNA, ČVRSTA, SUHA) MIŠIČNINA ...14

4.4 SESTAVA MESA ...15

7 MIKROBIOLOGIJA ... 16

8 ZMANJŠEVANJE TOPLOTNEGA STRESA ... 17

8.1 FIZIČNA SPREMEMBA OKOLJA ...17

8.2 IZBOLJŠANJE PREHRANE ...17

8.3 GENETSKI PRISTOP ...18

9 ZAKLJUČEK ... 19

10 VIRI ... 20

(7)

Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo, 2021 VI

KAZALO PREGLEDNIC

Preglednica 1: Reakcije glikolize s trivialnimi imeni encimov in vrsto reakcij (Boyer, 2005) ...9

(8)

KAZALO SLIK

Slika 1: Termonevtralno območje (Aggarwal in Upadhyay, 2013) ...3

Slika 2: Prikaz povezave med avtonomnim živčnim sistemom (ANS) in osjo hipotamalus- možganski privesek-nadledvična žleza (HPA); GIT-gastointestilani trakt (Gonzalez-Rivas in sod., 2020) ...5

Slika 3: Nastanek oksidativnega stresa (Wasti in sod., 2020) ...6

Slika 4: Kislinsko bazno neravnovesje (Wasti in sod., 2020) ...7

Slika 5: Spremembe med konverzije mišice v meso (Sayas-Barberá in sod., 2010) ...8

Slika 6: Padec vrednosti pH pri normalnem, BMW in TČS mesu (Sayas-Barberá in sod., 2010) ... 11

Slika 7: Spreminjanje trdnosti piščančjih prsi po nastanku rigor mortis (Sayas-Barberá in sod., 2010) ... 12

Slika 8: Primerjava normalnega mesa z mesom BMW (Dong, 2020) ... 14

(9)

Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo, 2021 VIII

OKRAJŠAVE IN SIMBOLI ANS avtonomni živčni sistem

ATP adenozin trifosfat

BMW bleda, mehka, vodena mišičnina GIT gastrointestinalni trakt

HPA os hipotamalus-možganski privesek-nadledvična žleza TČS temna, čvrsta, suha mišičnina

p.m. post mortem Ca²⁺ kalcijev ion Pi fosfat H⁺ vodikov ion

(10)

1 UVOD

Globalno segrevanje, pogostejši vročinski valovi, velika gostota perutnine na farmah ter selitev živalske proizvodnje v tropska okolja, predstavljajo vse večji problem v perutninski industriji in povzročajo toplotni stres. Ta se pojavi, ko pride v telesu do neravnovesja med proizvedeno in odvedeno toploto. Toplotni stres predstavlja enega izmed najbolj stresnih dogodkov pri živalih, še posebej se izraža pri perutnini, zaradi njihovega hitrega metabolizma, hitre rasti, visoke produktivnosti, pomanjkanja funkcionalnih znojnic in zelo dobre izolacije kože, ki jo zagotavlja perje (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Zaradi vse večjih potreb po perutninskem mesu, perutninska industrija raste po vsem svetu.

Z ustrezno genetsko selekcijo se v selekcijskih centrih odbirajo živali na podlagi določenih selekcijskih kriterijev (npr. masa, izkoriščanje krme, odpornost na bolezni,…), ki so vključene v nadaljnje razmnoževanje. Brojlerji, ki so leta 1950, tehtali približno 900 g pri 56 dneh, so leta 2005 imeli približno 4202 g (Wasti in sod., 2020). Problem nastane, ker se termoregulacijski sistemi niso mogli tako hitro razviti, kakor hitro rastejo mišice. Zaradi tega živali ne zmorejo nadzorovati svoje telesne temperature (Zaboli in sod., 2019).

Toplotni stres ima negativne posledice na zdravje in produktivnost živali ter na kakovost mesa. Privede do počasnejše stopnje rasti, zmanjšane plodnosti, povečanega obsega veterinarskih pregledov, neustrezne kakovosti mesa in zmanjšane tržne mase. Poleg tega vodi do nastanka oksidativnega stresa, oksidacije maščob in beljakovin, krajšega roka uporabnosti in slabše varnosti mesa, saj je večja možnost za rast in razvoj patogenih mikroorganizmov. Posledica vsega naštetega so večji finančni vložki. Pred dvema desetletjema so bile letne gospodarske izgube v ameriški perutninski industriji, zaradi toplotnega stresa, ocenjene na 128 milijonov dolarjev. Kljub strategijam za zmanjševanje toplotnega stresa, se bodo izgube še povečevale, saj so podnebne spremembe vse bolj očitne.

To pomeni, da se bodo negativne posledice toplotnega stresa najverjetneje nadaljevale tudi v prihodnje (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Cilj diplomskega dela je raziskati kako toplotni stres vpliva na lastnosti in posledično na kakovost piščančjega mesa.

(11)

Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo, 2021 2

2 TEMELJI CELIČNEGA METABOLIZMA

Večina organizmov pridobiva in uporablja energijo na podoben način. Tako pri človeku kot pri bakterijah, rastlinah in drugih organizmih poteka razgradnja glukoze na enak način.

Razlike lahko najdemo v pomenu posameznih metaboličnih poti, v uravnavanju procesov, zgradbi encimov in njihovih reakcijskih mehanizmih (Boyer, 2005).

Organizme delimo na avtotrofe in heterotrofe. Avtotrofi kot edini vir ogljika uporabljajo atmosferski CO2. Sem uvrščamo fotosintetske bakterije in višje rastline. Kemoheterotrofi, kamor spadajo višje živali in večina mikroorganizmov, dobijo potrebno energijo pri razgrajevanju kompleksnih organskih spojin (ogljikovi hidrati, maščobe) (Boyer, 2005), ki hkrati predstavljajo tudi vir ogljika za izgradnjo telesu lastnih molekul.

Metabolizem lahko, glede na biokemijski namen, razdelimo na dva glavna dela - katabolizem in anabolizem. V katabolizem uvrščamo poti razgradnje. Tukaj se kompleksne organske molekule (maščobe, ogljikovi hidrati, beljakovine) razgradijo do enostavnih molekul (laktat, piruvat, etanol, CO2, voda, NH3). Energija, pridobljena iz hrane, se sprošča in zbere v molekuli ATP. Značilne so reakcije oksidacije. Za anabolizem je značilna izgradnja kompleksnih molekul, kot so sinteza beljakovin iz aminokislin, sinteza glukoze iz dveh molekul piruvata in sinteza DNA iz nukleotidov. Tukaj se energija porablja. Potrebna energija se pridobi iz molekul ATP, NADH, NADPH (Boyer, 2005).

Katabolizem in anabolizem sta med seboj energijsko povezana. Pri prvem se sprošča kemijska energija iz hrane in se zbere v obliki ATP. Pri drugem pa se kemijska energija molekul ATP porablja za opravljanje dela (Boyer, 2005).

3 TERMOREGULACIJA

Termoregulacija je način, s katerim žival vzdržuje svojo telesno temperaturo (Aggarwal in Upadhyay, 2013). Homotermični organizmi, kamor spada tudi perutnina, imajo optimalno temperaturno območje (termonevtralno). V tem območju ni potrebne dodatne energije za vzdrževanje temperature, vendar, če pride do sprememb v okolju (različne temperature zraka, sončno sevanje, gibanje zraka, relativna vlažnost), se temperatura telesa spremeni.

Toplotni stres se pojavi, ko pride do povečanja temperature okolice preko meje optimalnega temperaturnega območja. Temperatura v jedru se poveča, temperatura okolice pa se približa telesni. Edini način za zniževanje telesne temperature je ohlajanje z znojenjem in pospešenim dihanjem. V teh pogojih telesna temperatura in v presnovi sproščena toplota narasteta, kar privede do neizogibnega nastanka toplotnega stresa (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Normalna telesna temperatura piščancev je med 41 ℃ in 42 °C. Termonevtralna (optimalna) temperatura potrebna za rast je med 18 ℃ in 21 °C. Študije so pokazale, da temperatura okolja višja od 25 °C povzroča toplotni stres (Wasti in sod., 2020). Vzdrževanje temperature znotraj dokaj ozke meje je bistveno za nadzorovanje biokemijskih reakcij in fizioloških procesov povezanih z normalno presnovo (Aggarwal in Upadhyay, 2013).

(12)

Slika 1: Termonevtralno območje (Aggarwal in Upadhyay, 2013)

3.1 TOPLOTNI STRES

Toplotni stres je trenutno eden glavnih okoljskih dejavnikov, ki vpliva na produktivnost perutnine. Novejše pasme so, zaradi genetske selekcije za hitro rast mišic, bolj občutljive na toplotni stres v primerjavi z avtohtonimi vrstami. Za današnjo perutnino sta značilna hitrejša stopnja rasti in povišana proizvodnja presnovne toplote. Zaradi tega se težje odzovejo in prilagodijo stresu iz okolja (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Toplotni stres delimo na akutni in kronični, odvisno od časa trajanja in intenzivnosti (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

3.1.1 Akutni toplotni stres

O akutnem toplotnem stresu govorimo, kadar so živali krajše časovno obdobje izpostavljene visokim temperaturam. Akutni toplotni stres tik pred zakolom spodbuja mišično glikolizo, posledično se koncentracija mlečne kisline poveča. Ta povzroči hiter padec vrednosti pH, ko je trup še vroč. To lahko povzroči bledo, mehko in vodeno meso (BMV), ki ga pogosteje opazimo pri perutnini in prašičih, redkeje pri govedu (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Raziskava, ki so jo izvedli Sandercock in sod. (2001) za akutni toplotni stres pri perutninini (temperatura 32 ℃, 75 % RH, 2 uri) je pokazala povečano plazemsko koncentracijo kreatin kinaze, laktata dehidrogenaze, aspartat aminotransferaze in alanin aminotransferaze ter zmanjšanje alkalne fosfataze. Ti odzivi so povezani s poškodbo skeletnih mišic, ki jih povzroča motnja v delovanju in propustnosti membran mišičnih celic ter povečana glikoliza in proteoliza. Posledično je padec vrednosti pH hitrejši.

Temperaturno ugodno območje Termo-nevtralno obočje Smrt zaradi

hladnega stresa Smrt zaradi

toplotnega stresa

Okoljska temperatura

Hladen stres Toplotni stres

Nizka kritična

temperatura Višja kritična

temperatura

Mrzlo območje

Hladno območje

Toplo območje

Hipertermija Vroče območje

Podhladitev

Telesna temperatura Proizvodnja toplote

(13)

3.1.2 Kronični toplotni stres

Za kronični toplotni stres so značilne visoke temperature skozi daljše časovno obdobje. Zanj je značilno, da se zmanjšujejo zaloge mišičnega glikogena, zato je vsebnost mlečne kisline manjša. To lahko privede do nastanka temnega, čvrstega in suhega mesa (TČS), ki ga pogosteje opazimo pri prežvekovalcih (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Raziskava je pokazala, da so brojlerji, izpostavljeni kroničnemu toplotnemu stresu (34-36

℃) od 4. - 6. tedna starosti in do zakola, imeli pospešeno glikolizo v prsih in stegenskih mišicah. To se kaže v povečani proizvodnji laktata, zmanjšani vrednosti pH (5,75; normalno 5,88), svetlejši barvi mesa (vrednost L* 54,83; normalna vrednost L* 50,40) in večji izgubi mase (13,72 %; normalno 11,51 %) v primerjavi z brojlerji, ki so bili pri temperaturi 23 ℃ (Zhang in sod., 2012).

Druge študije so pokazale, da je izpostavljenost brojlerjev temperaturi 30–34 ℃ povezana z bledenjem barve prsnega dela mesa (vrednost L* 41,8; normalna vrednost L* 37,5), visoki vrednosti pH (6,2; normalna 5,9) in manjši izgubi mase (32,4 %; normalno 35,8 %), v primerjavi z brojlerji pod termonevtralnimi pogoji (22 – 24 ℃). Čeprav v omenjenem primeru niso izmerili porabe krme in povprečnega dnevnega prirasta, so avtorji povišano vrednost pH povezali z zmanjšanjem zalog glikogena, zaradi kronične izpostavljenosti stresu (Dai in sod., 2012).

4 BIOLOŠKI ODZIVI NA STRES

Pri brojlerjih, izpostavljenih temperaturi med 34 ℃ in 41 ℃, so ugotovili hujšanje, povišan oksidativni stres, oksidacijo maščob in beljakovin ter krajši rok uporabnosti mesa. Študije dokazujejo, da je zmanjšana masa prsnega dela mesa povezana s porabo energije, saj piščanci dajejo prednost porabi energije za termo regulacijo pred rastjo in razvojem mišic (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Za toplotni stres so značilni vedenjski in fiziološki odzivi, ki se med seboj razlikujejo po intenzivnosti in trajanju, odvisno od genetske sestave živali in okoljskih dejavnikov (Aggarwal in Upadhyay, 2013).

Odzivi na visoko temperaturo vključujejo aktiviranje avtonomnega živčnega sistema (kateholaminov-adrenalin, noradrenalin), skupaj z drhtenjem mišic, hitrejšim dihanjem, povišanim srčnim utripom in povišano telesno temperaturo. Z namenom termoregulacije pride do prerazporeditve krvnega obtoka iz notranjih organov v kožo in do spodbujanja izkoriščanja energije iz telesnih rezerv. To pospešuje glikolizo in preprečuje shranjevanje energije, kar privede do povečanega izločanja adrenalina iz nadledvične žleze. Posledica tega je anaerobna razgradnja glikogena v mišicah. Pri višji temperaturi poteka glikoliza hitreje, zaradi delovanja adrenalina in noradrenalina (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

(14)

Fiziološki odgovor organizma na stres se sproži z aktiviranjem osi hipotamalus-možganski privesek-nadledvična žleza. Pri tem se izločajo stresni hormoni glukokortikoidi iz nadledvične žleze, npr. kortizol (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Slika 2: Prikaz povezave med avtonomnim živčnim sistemom (ANS) in osjo hipotamalus-možganski privesek-nadledvična žleza (HPA); GIT- gastrointestinalni trakt (Gonzalez-Rivas in sod., 2020)

4.1 VEDENJSKE SPREMEMBE

Splošni odzivi na toplotni stres so zmanjšanje vnosa krme, povečano znojenje, hitrejše dihanje, povišan srčni utrip, manj gibanja in dvignjene peruti.

Pri zmanjšanju vnosa krme gre za naravno zaščito. Na ta način živali preprečijo povečanje presnovne toplote. Pri 4 - 6 tednov starih bojlerjih je vnos krme pri temperaturi 32 ℃ za 24

% nižji kot pri tistih, ki so izpostavljeni temperaturi 22 ℃ (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Raziskava, v kateri so bili pitani piščanci izpostavljeni temperaturi 32 ℃ med 2 in 6 tednov, je pokazala zmanjšan vnos krme. V času 2 - 4 tedne njihove starosti se je zmanjšal za 14 %, v času 4 - 6 tednov starosti pa za 24 %. Pri enakem vnosu krme so piščanci pod toplotnim stresom manj priraščali (-5,5 % pri mlajših in -22 % pri starejših piščancih) v primerjavi s piščanci pri termo nevtralnih pogojih (temperatura 22 ℃) (Geraert in sod., 1996).

Potrebe po vodi se, zaradi toplotnega stresa, skoraj podvojijo. Povečanje vnosa vode je ključnega pomena za termoregulacijo. Če živali nimajo na voljo dovolj vode, pride do dehidracije in povečanja stresnih odzivov. Poletni meseci so zato povezani z nižjo maso živali in kasneje mesa ter pogostejšega nastanka BMV in TČS kakovosti (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Skorja nadledvične žleze Sredica žleze

Toplotni stres

Kortizol Proteoliza Lipoliza Omejitev pretoka krvi v GIT

Zmanjšan apetit Hitrost dihanja

Srčni utrip

Telesna temperatura Mišična glikogenoliza Adrenalin

Noradrenalin Prizadet GIT

Vnetje

Pomanjkanje kisika Neravnovesje mikroflore

(15)

4.2. METABOLNE SPREMEMBE

4.2.1 Oksidativni stres

Neravnovesje, ki nastane zaradi večje proizvodnje prostih radikalov in peroksidov ali zaradi zmanjšanja učinkovitosti delovanja antioksidativnega obrambnega sistema, povzroči, da so celice pogosto izpostavljene oksidativnemu stresu. Pri živih živalih oksidacijo običajno sprožijo prosti radikali in peroksidi, ki lahko nastajajo s celično presnovo ali pa jih najdemo v krmi, ki vsebuje oksidirane maščobe. Povečana vsebnost prostih radikalov med oksidativnim stresom povzroči poškodbo vseh komponent celice, vključno z beljakovinami, maščobami in DNK. Posledice oksidativnega stresa so odvisne od njegove intenzitete.

Segajo od manjših reverzibilnih sprememb in vse do celične smrti v primeru hudega stresa.

Pri perutnini oksidativni stres povzroči biološko škodo, hude zdravstvene motnje, manjši prirast in gospodarsko izgubo (Wasti in sod., 2020).

Oksidacija beljakovin lahko povzroča drobljenje hrbtenice, vpliva na zaviranje encimskih aktivnosti, na staranje ter na izgubo beljakovinskih funkcij. Z oksidacijo beljakovin se zmanjša njihova topnost in sposobnost za vezanje vode. Posledica tega je večja izceja iz mesa. Tudi povečanje kalcija v sarkoplazmi je posledica oksidativnega stresa, kar povzroči nekontrolirano krčenje mišic. Pri tem vrednost pH pade in možnost nastanka BMV se poveča. Dodatek antioksidantov (npr. vitamina E) do določene meje je ena izmed možnosti za ublažitev toplotnega stresa (Zaboli in sod., 2019).

Slika 3: Nastanek oksidativnega stresa (Wasti in sod., 2020)

4.2.2 Kislinsko bazno neravnovesje

Hitro dihanje je fiziološki odziv perutnine na prilagajanje povišani telesni temperaturi.

Zadihanost je pojav, ki ga opazimo, ko živali odprejo kljun in povečajo hitrost dihanja. Na ta način odvajajo toploto, izločanje CO2 pa se poveča. To spremeni bikarbonatni puferski sistem v krvi. Poveča se kvocient med koncentracijo bikarbonata (HCO3-) in ogljikove

Oksidativni stres Oksidanti

Oksidativne poškodbe

Maščobe Beljakovine Nukleinkse kisline Celična smrt

a) Normalni pogoji b) Pogoji pod toplotnim stresom

Antioksidanti Antioksidant

Oksidanti i Oksidativni

stres

(16)

kisline (H2CO3) v krvi, kar privede do zmanjšanja koncentracije H⁺ ionov, zato se vrednost pH v krvi zviša. Povišan pH spremeni kislinsko bazno ravnovesje in pride do presnovne alkaloze. Za ohranjanje normalne vrednosti pH bodo piščanci skozi ledvice začeli izločati večje količine HCO3- in kar bo rezultiralo k nižanju pH. Vse te spremembe pospešijo hitrost presnove, porabo energije in porabljanje ATP. Glikoliza in kreatin kinaza sta med toplotnim stresom ključnega pomena za nastajanje ATP v mišicah. Posledica pospešene presnove je, da nastane več laktata, kar vodi v metabolno acidozo, zato je pri perutnini pod toplotnim stresom stopnja anaerobne glikolize, ki razgrajujejo mišični glikogen, hitrejša kot pri perutnini pod normalnimi pogoji. Pospešeno nastajanje mlečne kisline povzroča hiter padec vrednosti pH, hkrati pa temperatura telesa ostaja visoka. Tako dobimo BMV kakovost mesa (Zaboli in sod., 2019).

Slika 4: Kislinsko bazno neravnovesje (Wasti in sod., 2020)

4.2.3 Zmanjšana aktivnost ščitničnih hormonov

Nevroendokrini sistem ima ključno vlogo pri vzdrževanju homeostaze in omogoča normalno fiziološko delovanje perutnine med toplotnim stresom. Homeostaza pomeni stalnost notranjega okolja in je bistvenega pomena za preživetje organizma.

Simpatični živci pri povišani temperaturi prenašajo impulze k nadledvični žlezi. Ta, kot odgovor za obvladovanje stresa, poveča izločanje kateholaminov, ki povzročajo sproščanje glukoze v krvi, izločanje glikogena iz jeter, zmanjšanje mišičnega glikogena, povečanje hitrosti dihanja in povečanje živčne občutljivosti. Hormona, T3 (trijodtironin) in T4 (tiroksin), ki ju sprošča ščitnica, imata ključno vlogo pri vzdrževanju presnovne hitrosti.

Študije so pokazale nižje koncentracije T3 pri perutnini izpostavljeni toplotnemu stresu (Wasti in sod., 2020). V raziskavi so pri piščancih, ki rastejo hitreje, ugotovili povečano koncentracijo ščitničnega hormona (T3 in T4) kot odziv na toplotni stres. Pri perutnini pod termo nevtralnimi pogoji sprememb ni bilo. Odziv ščitnice vpliva na kakovost mesa, saj se poveča verjetnost za nastanek BMV kakovosti (Gonzalez-Rivas in sod., 2020).

Kri

Pljuča

Ledvica

(17)

5 POSMRTNI PROCESI V MESU 5.1 KONVERZIJA MIŠICE V MESO

Po zakolu živali se sprožijo presnovni procesi v mišici, ki postopno preoblikujejo mišico v meso. Čas, potreben za konverzijo mišice v meso, je odvisen od različnih dejavnikov, še posebej od načina zakola in vrste živali. Kisik in energijsko bogate spojine, kot je glukoza, se ne prenašajo več v celico. To predstavlja glavni vzrok za kemijske in fizične spremembe.

Pravimo jim tudi spremembe post mortem (p.m.). Živčni sistem preneha delovati od 15 do 30 minut po smrti. Urejena celična struktura začne razpadati (Sayas-Barberá in sod., 2010).

Maščobne rezerve z energijsko bogatimi triacilgliceroli ostanejo p.m. skoraj nespremenjene, ker se razgradnja do maščobnih kislin ustavi, saj po smrti kisika ni več na voljo. To pomeni, da prostih maščobnih kislin ni mogoče uporabiti za tvorbo ATP, zato se maščobe v mesu bistveno ne spremenijo (Sayas-Barberá in sod., 2010).

Slika 5: Spremembe med konverzijo mišice v meso; SVV – sposobnost za vezanje vode (Sayas-Barberá in sod., 2010)

Po zakolu se dovajanje kisika do celic ustavi in mišice ne morejo več pridobivati energije z dihanjem. Aktivnost mitohondrijev se zmanjša in edina možnost presnovne poti je anaerobna, zato se celični metabolizem preusmeri v energijsko manj donosno anaerobno tvorbo ATP. Mišice, kot vir energije, še vedno lahko uporabljajo glikogen, vendar pa zaradi pomanjkanja kisika cikel citronske kisline in oksidativna fosforilacija ne potekata več.

Glikogen se pretvori v glukozo, ki se nato pretvori v mlečno kislino. Piruvat se ne dekarboksilira (odstrani se CO2) do acetilne skupine, saj se v anaerobnih pogojih reducira v laktat.

Pretok krvi se ustavi Padec koncentracije kisika v krvi Redoks potencial pade do -50 mV

Celično dihanje se ustavi

Svetlejša barva

Kopičenje mlečne kisline

Glikoliza

Denaturacija beljakovin Padec pH (5,6)

Zmanjšana SVV

Tvori se malo ATP

Tvorba aktomiozina RIGOR MORTIS

Povečanje trdnosti MIŠICA

ZAKOL

ATP se razgradi do ADP in AMP

(18)

To predstavlja končno točko anaerobne razgradnje glikogena v mišici p.m. Pretvorbo mišice v meso delimo na tri stopnje: pred rigor, rigor in stopnja mehčanja mesa ( Sayas-Barberá in sod., 2010).

5.2 GLIKOLIZA

Glukoza se v procesu glikolize oksidira do piruvata. Med tem se sprosti manjša količina energije v obliki ATP in NADH. Glikolitična pot je sestavljena iz desetih encimsko kataliziranih reakcij. Prvi del reakcij lahko poimenujemo kot pripravljalno fazo. Namen je aktivacija glukoze. Drugih pet reakcij pa imenujemo donosna faza. Pridobijo se 2 dodatni molekuli ATP in dva NADH (Boyer, 2005).

Preglednica 1: Reakcije glikolize s trivialnimi imeni encimov in vrsto reakcij (Boyer, 2005) Št.

reakcij Reakcija Encimi

Vrsta reakcije^a

1 glukoza+ATP→glukoza-6-fosfat+ADP heksokinaza 2

2 glukoza-6-fosfat⇌fruktoza-6-fosfat fosfoglukoizomeraza 5

3 fruktoza-6-fosfat+ATP→fruktoza-1,6-bisfosfat+ADP fosfofrutokinaza 2 4 fruktoza-1,6-

bisfosfat⇌dihidroksiacetonfosfat+gliceraldehid-3-fosfat

aldolaza 4

5 Dihidroksiacetonfosfat⇌gliceraldehid-3-fosfat triozafosfat- izomeraza

5 6 gliceraldehid-3-fosfat+Pi +NAD⁺⇌1,3-

bisfosfoglicerat+NADH+H⁺

gliceraldehid-3- fosfat-dehidrogenaza

1,2 7 1,3-bisfosfoglicerat+ADP⇌3-fosfoglicerat+ATP fosfoglicerat-kinaza 2

8 3-fosfoglicerat⇌2-fosfoglicerat fosfoglicerat-mutaza 5

9 2-fosfoglicerat⇌fosfoenolpiruvat+H2O enolaza 4

10 fosfoenolpiruvat+ADP→piruvat+ATP piruvat-kinaza 2

a vrsta reakcije:(1) oksidoredukcija, (2) prenos skupin, (3) hidroliza, (4) nehidrolitična cepitev, (5) izomerizacija in premestitev, (6) nastanek vezi z uporabo energije ATP

Celotna neto reakcija glikolize:

glukoza + 2Pi + 2ADP + 2NAD⁺-> 2piruvat + 2ATP + 2NADH +2H⁺+ 2H2O …(1) Živali shranjujejo glukozo, ki se porablja v metabolizmu za pridobivanje energije, v obliki razvejanega polimera. Pravimo mu glikogen. Na sproščanje glukoze iz glikogena vpliva encim glikogen fosforilaza, ki ga aktivirajo Ca²⁺, adrenalin in adenozin monofosfat.

Glikoliza je glavna pot za sintezo ATP v aeorobnih ali anaerobnih pogojih. Anaerobna razgradnja glikogena vodi do nastanka piruvata in nato mlečne kisline (iz glukoze nastaneta dve molekuli ATP). V aerobnih pogojih je glavni produkt piruvat, ki se v nadaljnjih reakcijah metabolizma oksidira do CO2 in H2O, pri čemer iz glukoze nastane 36 molekul ATP. V živi živali potekata tako anaerobna kot aerobna pot. Med seboj se dopolnjujeta in povezujeta. Po smrti je možna samo anaerobna pot (Sayas-Barberá in sod., 2010).

(19)

Takoj po zakolu ima meso skoraj vse lastnosti živega. Ob stresu živali se glikogen razgrajuje v glukozo, ta pa v mlečno kislino. Reakcija poteka enosmerno. V mišicah je vedno več mlečne kisline in vedno manj glikogena (Vombergar in Arzenšek, 2008).

Po zakolu živali se v mišici sprožijo številne biokemijske reakcije. Pretok krvi se ustavi in kisika ni več na voljo, zato procesi v mišicah začnejo potekati drugače. Z namenom vzdrževanja homeostaze mišice še naprej presnavljajo energijo in poskušajo ponovno vzpostaviti ravnotežje. S tem namenom se začne sinteza ATP iz zalog glikogena do laktata.

Pride do kopičenja H⁺, zaradi česar se vrednost pH zmanjša s 7,2 do končnega pH, približno 5,5 (se razlikuje med vrstami in pasmami živali). V obdobju post mortem iz ene molekule glukoze nastanejo 3 molekule ATP in dve molekuli laktata, saj se lahko del molekul ATP regenerira preko reakcije ADP + ADP  ATP + AMP. Vsako odstopanje od normalne hitrosti glikolize p.m. in od znižanja vrednosti pH, vpliva na nastanek BMV in TČS kakovosti (Chauhan in England, 2018).

5.3 SPREMEMBE POST MORTEM

5.3.1 Kemijske spremembe

V mišici p.m. potekajo tri stopnje kemijskih sprememb:

1. Stopnja: od nekaj minut do 30 minut po zakolu, ko se vrednost pH še ne zmanjša.

Poraba ATP je uravnavana s kreatin fosfatom.

2. Stopnja: pride do znižanja vrednosti pH, nastanka mlečne kisline in konstantne koncentracije ATP. Traja od 1 do 3 h.

3. Stopnja: zmanjševanje zalog ATP, zaradi pomanjkanja glikogena in inaktivacije glikolitičnih encimov od 1 do 30 h po smrti. Na koncu, ko se glikoliza zaključi in se porabi praktično ves ATP, je vrednost pH okoli 5,5.

5.3.1.1 Padec vrednosti pH

Vrednost pH je eden izmed pomembnejših kemijski parametrov, ki pove kakšna, je kakovost mesa. Med in/ali po zakolu lahko hitro pade, zaradi pospešene anaerobne glikolize. Hitra glikoliza sproži veliko reakcij, posledica katerih je hitro znižanje vrednosti pH, zaradi pretvorbe glikogena v mlečno kislino v mišicah. Glikoliza p.m. povzroči kopičenje H⁺ v mišicah iz ATP. Tukaj sta pomembna dva encima, piruvat kinaza in laktat dehidrogenaza, ki v anaerobnih pogojih pretvarja piruvat v laktat. Hitra glikoliza, takrat ko je temperatura trupov še vedno visoka, povzroči hiter padec pH, denaturacijo beljakovin, bledo barvo mesa, zmanjšano sposobnosti za vezanje vode in slabšo teksturo mesa (Zaboli in sod., 2019).

Takoj po zakolu vsebnost mišičnega glikogena pade, v roku 24 h se zmanjša od 5,5 do 6- krat. Zmanjšanje vsebnosti glikogena je odvisno od vrste živali. Vrednost pH mišice v zdravi in ustrezno tretirani živali je od 7 do 7,3. Po zakolu pa se zmanjša, zaradi sinteze mlečne kisline, na vrednost 5,5 do 5,8. Na hitrost glikolize p.m. vplivajo številni dejavniki, tudi temperatura. Visoka temperatura, okoli 40 ℃, pospeši znižanje vrednosti pH (Sayas-Barberá in sod., 2010).

(20)

V času zakola, ko je v mišicah vsebnost glikogena še visoka, se sintetizirajo relativno velike količine mlečne kisline, posledično je padec vrednosti pH večji, kot pri nizki vsebnosti glikogena. To pomeni, da večja kot je vsebnost glikogena v času zakola, nižja je končna vrednost pH (Sayas-Barberá in sod., 2010).

Slika 6: Padec vrednosti pH pri normalnem, BMV (bledo, mehko, vodeno) in TČS (trdo, čvrsto, suho) mesu (Sayas-Barberá in sod., 2010)

5.3.2 Strukturne spremembe - rigor mortis

V trenutku, ko je mišično tkivo togo in neraztegljivo, govorimo o stanju rigor mortis. To stanje je nepovratno. Takoj po smrti je mišica mehka in raztegljiva, vendar po nekaj urah postane neraztegljiva in toga. Temu pravimo rigor mortis ali posmrtna otrplost. Togost je posledica krčenja in izgube sposobnosti sproščanja mišic. Ker se koncentracija ATP močno zmanjša, se citosolni Ca²⁺ ne more več prečrpati v sarkoplazemski retikulum. Zaradi visoke koncentracije Ca²⁺ ostanejo vezavna mesta na aktinu dostopna za miozin, kar omogoča nastanek močnih medmolekulskih vezi med aktinom in miozinom (aktomiozinom) v zakrčeni mišici. Pride do oblikovanja povezav med filamenti. Na nastanek rigor mortis vpliva več dejavnikov, tudi temperatura mišice (Sayas-Barberá in sod., 2010).

(21)

Slika 7: Spreminjanje čvrstosti piščančjih prsi po nastanku rigor mortis (Sayas-Barberá in sod., 2010)

Rigor se pri piščancih v normalnih pogojih pojavi že 30 min po zakolu. Največjo trdnost doseže približno 6 ur po smrti, nato pa se postopno zmanjšuje (Sayas-Barberá in sod., 2010).

V zadnji stopnji pretvorbe mišice v meso, v stopnji zorenja oz. mehčanja mesa, začnejo delovati proteolitični encimi. Temu procesu pravimo proteoliza. Prihaja do razgradnje beljakovin na manjše enote, nastajajo peptidi in proste aminokisline. Tukaj rigor mortis popusti in meso dobi jedilne in gastronomske lastnosti. Razvije se prijeten, značilen vonj zrelega mesa, poleg tega postane tudi mehko in lažje prebavljivo (Vombergar in Arzenšek, 2008).

6 KAKOVOST MIŠIČNINE

Poznamo tri kakovosti mišičnine: normalna mišičnina, bleda, mehka in vodena mišičnina (BMV) in temna, čvrsta in suha mišičnina (TČS). Po zakolu se lahko v določenih okoliščinah razvije še četrta kakovost. Posamezna kakovost se lahko razvije v eni mišici ali samo delu ene mišice ali v več mišicah hkrati. Redko zajame vse mišice ene živali. V eni živali se lahko razvijejo tudi različne kakovosti (Bučar in sod., 1989).

Kakovost mišičnine se določa po zakolu, ko je mišica ohlajena, kar pomeni 24 do 48 ur p.m.

Pod izraz kakovost mišičnine uvrščamo morfološko, histološko in fizikalno-kemijsko stanje mišičnine (Bučar in sod., 1989). Težavo za končno kakovost mesa lahko ustvari zelo hiter ali nepopoln padec vrednosti pH post mortem.

(22)

4.1 NORMALNA KAKOVOST MIŠIČNINE

Če je žival ob zakolu v normalni kondiciji in če poteka predklavna tehnologija v nestresnih okoliščinah, se prične glikogen v mišicah ob izkrvavitvi razgrajevati v ciklusu anaerobne glikolize. Nastaja mlečna kislina, ki zniža vrednost pH 24 do 48 ur post mortem, na vrednost 5,4-5,8 (Gašperlin in Polak, 2009). Pride do delne denaturacije beljakovin membran mišičnih vlaken, posledično se poveča njihova prepustnost. Nekaj tekočine iz sarkoplazme prestopi iz mišičnih vlaken v medcelične prostore, kar privede do njihovega povečanja. Medcelični prostori se zmerno povečajo, zavzamejo približno 15 % površine mikroskopskega preparata in nastane polodprta mikrostruktura mišic (Bučar in sod., 1989).

Mišičnina normalne kakovosti je normalne rdečo - rožnate barve, je zmerno vlažna - zaradi zmerne količine proste tekočine v medceličnih prostorih (Bučar in sod., 1989) in zmerno čvrsta, z normalno sposobnostjo za vezanje vode. Značilna je normalna izguba mase med hlajenjem/zmrzovanjem, tajanjem, toplotno obdelavo in predelavo. Ima normalno emulgivno sposobnost in sposobnost za oksigenacijo (Gašperlin in Polak, 2009).

Senzorične lastnosti po toplotni obdelavi so normalne, meso je mehko, sočno in s prijetno aromo (Gašperlin in Polak, 2009).

4.2 BMV (BLEDA, MEHKA, VODENA) MIŠIČNINA

Vzroki za nastanek BMV so lahko genetski, okoljski ali kombinacija obojega. Povzročajo ga stresni dejavniki pred zakolom, vključno s povišano temperaturo okolja (Sayas-Barberá in sod., 2010).

Zaradi stresa se anaerobna glikoliza začne že v mišičnini žive živali in nastaja mlečna kislina, ki se v mišicah akumulira (Gašperlin in Polak, 2009). Pospešena glikoliza post mortem vodi do hitrega znižanja vrednosti pH. Kombinacija hitrega padca pH in visoke temperature trupov v prvi uri po zakolu, pogosto vodi do denaturacije beljakovin in hitrejšega popuščanja membran, kar povzroči krčenje vlaken. Denaturacija miofibrilarnih beljakovin je pogosteje povezana s slabšo sposobnostjo za vezanje vode, medtem ko je denaturacija sarkoplazemskih beljakovin povezana z bledo barvo mesa (Sayas-Barberá in sod., 2010).

Nižja kot je vrednost pH in višja kot je temperatura, večja je stopnja denaturacije fibrilarnih beljakovin.

V ekstremnih pogojih pride do poškodb beljakovine sarkoleme do te mere, da se močno poveča njena prepustnost. Zaradi tega veliko sarkoplazme difundira v medcelične prostore, le-te pa se povečajo toliko, da zavzamejo približno 25 % površine mikroskopskega preparata. Govorimo o odprti mikrostrukturi mišičnine (Bučar in sod., 1989).

Za mišičnino BMV kakovosti je značilna nižja vrednost pH, posledica nizkega pH pa je zmanjšana sposobnost za vezanje vode ter večje izgube med toplotno obdelavo, saj je več vode v zunajceličnem kot v znotrajceličnem prostoru (Sayas-Barberá in sod., 2010). V primerjavi z normalnim mesom ima veliko izcejo in velike izgube mase med skladiščenjem, tajanjem in toplotno obdelavo ter predelavo, večjo občutljivost mastnega tkiva na

(23)

oksidativne spremembe, zmanjšano emulgivno sposobnost in slabšo topnost fibrilarnih beljakovin (Gašperlin in Polak, 2009).

Pride tudi do spremembe v barvi, ki je prva lastnost, ki jo opazi potrošnik in močno vpliva na njegov odziv. Do tega prihaja zaradi delne denaturacije pigmenta mioglobina, ki povzroči izgubo intenzivne rdeče barve (Bučar in sod., 1989). Ker je več vode v zunajceličnem prostoru, se bo povečal delež odbite svetlobe v primerjavi z absorbirano. Posledično je meso svetlejše barve oz. ima višjo L*vrednost (indikator svetlosti) (Sayas-Barberá in sod., 2010).

V raziskavi, ki so jo izvedli Polidori in sod. (2000), so ugotovili, da lahko meso piščancev opredelimo kot BMV, če je 24 ur p.m. vrednost pH nižja od 5,6 in L*vrednost nad 59.

Mišičnina BMV kakovosti je mehka, značilna je testasta tekstura, ki je posledica denaturacije beljakovin in odprte mikrostrukture (Sayas-Barberá in sod., 2010). Poleg tega je izrazito mokra oz. vodena, saj je v njej veliko mobilne medcelične tekočine (Bučar in sod., 1989).

Toplotno obdelano BMV meso ima v primerjavi z normalno kakovostjo slabše senzorične lastnosti. Sočnost je slabša, zaradi velike izgube vode med segrevanje - meso je pusto in suho. Aroma je slabša. Pri zelo nizki vrednosti pH je močno izražena kisla komponenta. Ene izmed redkih pozitivnih lastnosti BMV mesa pa sta boljša sposobnost za prepajanje s kuhinjsko soljo in dobra obstojnost, zaradi nizke vrednosti pH (Gašperlin in Polak, 2009).

Slika 8: Primerjava normalnega piščančjega mesa z BMV (bledo, mehko, vodeno) piščančjim mesom (Dong, 2020)

4.3 TČS (TEMNA, ČVRSTA, SUHA) MIŠIČNINA

V nasprotnem primeru, ko se vrednost pH ne zmanjša, zaradi majhnih zalog glikogena, nastane trdo, čvrsto in suho meso z višjo sposobnostjo za vezanje vode (Sayas-Barberá in sod., 2010).

Lovljenje, natovarjanje in prevoz predstavljajo velik napor za živali. Razdraženost in mišična aktivnost se povečata, kar vodi do predčasnega pospeševanja porabe ATP in glikogena. Povečano izločanje adrenalina med stresom sproži razgradnjo glikogena do

Normalno BMW

(24)

piruvata. Ob zakolu imajo mišice majhne količine glikogena, nastanek mlečne kisline je minimalen, zato je padec vrednosti pH majhen in nepopoln. Vrednost pH po zaključeni glikolizi ostane visoka, nad 6,2 (Sayas-Barberá in sod., 2010). Posledica tega je, da ostane velik del vode v mišičnih vlaknih vezanih na fibrilarne beljakovine. Mobilne vode je zato malo, večji del tekočine je v mišičnih vlaknih. Medcelično prostori ostanejo majhni, z malo tekočine in zavzemajo približno 4 % površine mikroskopskega preparata. Značilna je zaprta mikrostruktura mišice (Gašperlin in Polak, 2009).

Značilnost TČS mišičnine je čvrsta, suha, lepljiva tekstura ter temno rdeča barva. Meso ima izrazito slabšo sposobnost za oksigenacijo, kar pomeni, da se mioglobin ne oksigenira v oksimioglobin. Med izpostavljenostjo kisiku ostane temne barve. Ima zmanjšano sposobnost za prepajanje s kuhinjsko soljo in v primerjavi z normalno kakovostjo boljšo sposobnost za vezanje vode (majhna izceja oz. izguba mase) in visoko emulgivno sposobnost (Gašperlin in Polak, 2009).

Visoka vrednost pH poveča mikrobiološko tveganje. Takšno meso se začne hitreje kvariti.

Nagnjeno je h kontaminacijo s patogenimi mikroorganizmi, zato je pri obdelavi potrebna previdnost in dobra higienska praksa (Sayas-Barberá in sod., 2010).

Po toplotni obdelavi je meso manj sočno, mišičnina je pusta in suha, zaradi malo mobilne vode. Aroma je neznačilna, v okusu manjka kisla komponenta. Mišičnina je mehkejša v primerjavi z mesom normalne kakovosti (Bučar in sod., 1989).

4.4 SESTAVA MESA

Meso velja za beljakovinsko hrano. Od celotne vsebnosti mišičnega dušika je približno 95

% beljakovin, 5 % pa je manjših peptidov, aminokislin in drugih spojin. Piščančje meso je vir visokokakovostnih beljakovin, ima nizko vsebnost maščob z visoko vsebnostjo nenasičenih maščobnih kislin in je dober vir nekaterih vitaminov (Sayas-Barberá in sod., 2010).

Beljakovine predstavljajo najpomembnejši sestavni del mišice. Pomembno vlogo imajo v strukturi in delovanju mišice. Pri pretvorbi mišice v meso se spremenijo in s tem vplivajo na mehkobo mesa. Ločimo tri skupine:

1. Miofibrilarne beljakovine: topne so v visoko molarni slani raztopini (0,6 M) in predstavljajo 60 % celotnih beljakovin. Sem uvrščamo miozin, aktin, titin, tropomiozin.

2. Sarkoplazemske beljakovine: topne so v vodi ali slanih raztopinah z nizko molarnostjo (<50 mM) in predstavljajo 30 % celotnih beljakovin. Sem uvrščamo mioglobin, ki daje mesu značilno rdečo barvo.

3. Beljakovine vezivnega tkiva: večinoma netopne v vodi ali slani raztopini.

Sestavljene so iz zelo raznolikih skupin, ki vplivajo na pritrditev mišic. Sem spadata kolagen in elastin. Kolagen daje podporo, elastičnost in obliko. Elastin pa vpliva na elastičnost kapilar, kit in živcev.

(25)

Voda je po količini glavna sestavina mišic. Delimo jo na prosto in vezano. Vezana voda je trdno vezana na beljakovine mišičnih niti. Za prosto vodo pa je značilno, da se kot celična plazma zadržuje med mišičnimi nitmi v vlaknu in v prostorih med mišičnimi vlakni. V večini se izcedi v obliki rdečega soka, ki ga vidimo v posodi, v kateri meso skladiščimo ali med tajanjem. V njej so raztopljene številne snovi, med pomembnejšimi so mioglobin, proste aminokisline in mlečna kislina (Bučar, 1997).

Maščoba vpliva na aromo toplotno obdelanega mesa, zato je še posebej pomembna sestavina. Perutninsko meso vsebuje veliko nenasičenih maščobnih kislin (oleinska, palmitinska in linolna) ter karotenov (Sayas-Barberá in sod., 2010).

7 MIKROBIOLOGIJA

Okužba mesa s patogenimi bakterijami, kot so Salmonella, Escherichia colil O157:H7 in Campylobacter, predstavlja enega izmed glavnih problemov za gospodarstvo in javno zdravje. V perutninski industriji sta najpogostejša patogena Salmonella in Clostridium perfringes, ki sta med leti 1998 – 2012 v ZDA povzročila velik izbruh bolezni (Gonzalez- Rivas in sod., 2020). V črevesje perutnine se prenašajo brez znakov okužbe, zato je ključnega pomena dobra higiena, ki se začne že z rejo piščancev (Marcelo in Signorini, 2010).

Stres, povezan z visoko temperaturo, sproži avtonomni odziv, ki si kaže v slabšem delovanju prebavil. Centralni živčni sistem tvori dvosmerno os med možgani in črevesjem. Med stresom pride do okvare le-te, kar povzroči okvaro prebavnega trakta. To vodi do sprememb v njegovem delovanju. Posledice so sprememba vrednosti pH prebavnega trakta in pogostejše iztrebljanje. Če se pH v želodcu poveča, se poveča tudi verjetnost, da patogeni preživijo razmere v želodcu in se nato z iztrebljanjem izločijo v okolje. Stres poveča sproščanje stresnih hormonov, s tem se prepustnost črevesja poveča, zato so živali bolj dovzetne za vnetja in hude okužbe (Gonzalez-Rivas in sod., 2020). Zdrave živali imajo normalno ravnovesje med patogenimi in koristnimi bakterijami. Kadar pride do toplotnega stresa, se to ravnovesje spremeni. Več vrst bakterijskih patogenov naseli črevesje in moti delovanje črevesne mikrobiote (Nawab in sod., 2018). Stres znižuje naravno imunost in lahko povzroči spremembe v zaščitni mikrobioti, vpliva na obrambni sistem, na imunski odziv protiteles in s tem se možnost za okužbo s patogenimi mikroorganizmi poveča (Lara in Rostagno, 2013).

Na eni strani je vse več dokazov, da lahko stres negativno vpliva na mikrobiološko varnost mesa z različnimi mehanizmi. Na drugi strani pa so študije, ki kažejo, da toplotni stres povzroča odvajanje patogenov iz črevesja perutnine. Na tem področju so potrebne dodatne raziskave (Nawab in sod., 2018).

Navzkrižna kontaminacija v predelovalnih obratih je poznana kot glavni vir bakterijskih okužb perutninskih izdelkov (Gonzalez-Rivas in sod., 2020). Nastane lahko zaradi neustrezne vodovodne vode, neustrezne higiene delavcev, velik problem predstavlja tudi hitrost delovanja linij, saj zaradi pomanjkanja časa ni možnosti za vmesno razkuževanje. Pri odstranjevanju perja, ko piščance potapljajo v vodo, se veliko mikroorganizmov izloči v vodo. Segrevanje vode na temperaturo 50-53 ℃ predstavlja še večjo možnost za navzkrižno kontaminacijo (Marcelo in Signorini, 2010).

(26)

Prav tako je potrebno nameniti pozornost pri pripravi piščančjega mesa v domači kuhinji.

Tudi tukaj lahko pride do navzkrižne kontaminacije. Bistveno je, da rezalne deske, posode, pulte, nože in roke, takoj po stiku s presnim mesom, umijemo z milom in speremo z vročo vodo. Pri sočasni pripravi drugih jedi je pomembno, da se uporablja ločene deske, nože in ostale pripomočke. Prav tako presno meso ne sme priti v stik s toplotno obdelanim mesom ali drugimi že pripravljenimi živili oziroma z živili, ki ne potrebujejo toplotne obdelave.

Poleg priprave mesa ima pomembno vlogo tudi zadostna toplotna obdelava piščančjega mesa - do polne stopnje pečenosti, do središčne temperature 82 ℃. To je edini način zagotavljanja mikrobiološke varnosti, saj visoka temperatura povzroči uničenje patogenov iz presnega mesa (Biswas in sod., 2019). Nezadostna toplotna obdelava perutnine predstavlja enega izmed najpogostejših virov okužb s patogenimi mikroorganizmi (Lara in Rostagno, 2013).

8 ZMANJŠEVANJE TOPLOTNEGA STRESA

Z uporabo različnih metod za preprečevanje toplotnega stresa lahko pomagamo oz. ublažimo vplive podnebnih sprememb na piščance. Predlagane so tri osnovne sheme zmanjševanja učinkov toplotnega stresa (Aggarwal in Upadhyay, 2013).

8.1 FIZIČNA SPREMEMBA OKOLJA

Senčniki so najbolj preprosta metoda za zmanjšanje vpliva sončnega sevanja. Lahko so naravni ali umetni. Senčniki iz dreves oz. vej so se pokazali za zelo učinkovite. Pomembno vlogo ima kroženje zraka, saj vpliva na vlažnost zraka in odstranjevanje toplotnih izgub, zato je priporočljiva odprta konstrukcija gradnje. S tem je omogočeno naravno prezračevanje in preprečevanje nastanka toplotnega stresa (Aggarwal in Upadhyay, 2013). Z razvojem tehnologije se je v zadnjem času povečala uporaba zaprtih farm, z namenom intenzivnejšega kmetovanja. Širina takega poslopja ne sme presegati 12 metrov, medtem ko je dolžina odvisna od priročnosti. Farme so opremljene s klimatskimi napravami, hladilno zaščito, hladilnimi gredami in izpušnimi sistemi, kar ima pozitiven vpliv na zmanjševanje toplotnega stresa pri piščancih. Takšni sistemi so dragi za izgradnjo in vzdrževanje, zato se pogosteje uporablja uvajanje sprememb pri prehrani (Wasti in sod., 2020).

8.2 IZBOLJŠANJE PREHRANE

Omejitev krme: Gre za zmanjšanje vnosa krme. V praksi se za zmanjšanje presnovne stopnje odvzame krma za določeno časovno obdobje (8.00 - 17.00) (Wasti in sod., 2020). Lahko se vnos krme tudi prilagodi, iz manj večjih obrokov na več manjših obrokov dnevno. S tem omogočimo hitrejšo in lažjo prebavo (Aggarwal in Upadhyay, 2013).

Princip dvojnega hranjenja: Praktična opazovanja so pokazala, da omejitev krme povzroči prenajedanje in hitenje pri hranjenju, kar povzroča pojav dodatnih smrti, zato je bil zasnovan princip dvojnega hranjenja dnevno. Hrana, bogata z beljakovinami, se zagotovlja v hladnejšem obdobju, energijsko bogata hrana pa v toplejšem obdobju dneva, saj se pri prebavi beljakovin sprošča več toplote kot pri prebavi ogljikovih hidratov ali maščob . Z drugimi besedami, beljakovine proizvajajo večjo presnovno toploto, vendar s tem pristopom ne moremo zagotoviti zadostne rasti piščancev (Wasti in sod., 2020).

(27)

Mokro hranjenje: Med toplotnim stresom piščanci izgubijo velike količine vode. Z dodajanjem vode v krmo se vnos tekočine poveča. Na ta način je prehod krme skozi prebavni trakt hitrejši, izboljšana je absorpcija hranil iz črevesja, pospešeno je delovanje prebavnih encimov. Pri brojlerjih je mokro hranjenje izboljšalo vnos krme in pozitivno vplivalo na telesno težo. Kljub pozitivnim učinkom, je potrebna previdnost. Obstaja nevarnost za rast in razvoj plesni v krmi, kar povzroča možnost sinteze mikotoksinov in akumulacije v živalih (Wasti in sod., 2020).

Dodajanje maščob: Takšen način prehranjevanja se je izkazal za delno učinkovitega. Pomen dodajanja maščob je v tem, da se pri prebavi maščob sprosti manj toplote, v primerjavi z beljakovinami in ogljikovimi hidrati. Dodatek olja v prehrano je lajšal negativne učinke kroničnega toplotnega stresa pri brojlerjih. Poleg tega se je s tem povečala tudi vsebnost abdominalne maščobe pri pitovnih piščancih (brojlerjih) (Wasti in sod., 2020). Zmanjša se čas zadrževanja krme v prebavnem traktu (Nawab in sod., 2018).

Dodajanje vitaminov in mineralov: Zaradi toplotnega stresa se razgrajujejo vitamini (A, C, E) in izločajo minerali (Fe, Zn, Se, Cr). Dodatek vitaminov in mineralov znižuje smrtnost in izboljša stopnjo rasti v težkih okoljskih pogojih. Dodajanje elektrolitov (amonijev klorid, kalijev klorid, natrijev bikarbonat) zaščiti brojlerje pred negativnimi vplivi toplotnega stresa.

Dodatek natrijevega bikarbonata (4-10 kg/t krme) pomaga vzdrževati kislinsko bazno ravnovesje. 0,25 - 0,50 % ali 0,5 – 1,0 % kalijevega klorida, v vodi ali krmi, pomaga vzdrževati elektrolitsko ravnovesje (Nawab in sod., 2018).

Dodatek probiotikov, kot so sevi Lactobacillus, pomagajo vzdrževati črevesno mikrobioto (Nawab in sod., 2018).

8.3 GENETSKI PRISTOP

Izboljšane pasme pitovnih piščancev, ki imajo višjo stopnjo presnove, so posledično bolj dovzetne za toplotni stres. Gre za vstavljanje genov, ki pomagajo zmanjšati toplotni stres, kar lahko pozitivno vpliva na perutnino v vročih in sušnih območjih (Wasti in sod., 2020).

Iz živali, ki živijo v vročih podnebjih, lahko vzamejo gene za termotoleranco in jih vstavijo v živali, ki živijo v hladnejših podnebjih. Govorimo o genetskem razvoju manj občutljivih pasem (Aggarwal in Upadhyay, 2013).

(28)

9 ZAKLJUČEK

Eden izmed glavnih dejavnikov, ki povzroča nenormalne kakovosti mesa v piščančji industriji, je globalno segrevanje. Stres pri piščancih povzroči fiziološke in vedenjske spremembe, kar vpliva na meso. Pride do nastanka BMV in TČS kakovosti, kar predstavlja velik problem v mesni industriji, saj povzroča velike gospodarske izgube. Vpliv stresa lahko ublažimo z različnimi strategijami. Zavedati se je potrebno, da bo zaradi podnebnih sprememb omenjena problematika vse bolj pomembna in bo obvladovanje toplotnega stresa pri reji perutnine predstavljalo dolgoročni izziv za kmete po vsem svetu.

(29)

10 VIRI

Aggarwal A., Upadhyay R. 2013. Heat stress and animal productivity. Dordrecht, Springer:

2-19

Biswas C., Leboveic A., Burke K., Biswas D. 2019. Post-harvest approaches to improve poultry meat safety. V: Food safety in poultry meat production. Venkitanarayanan K., Thakur S., Ricke S.C. (ur.). Cham, Springer: 134-135

Boyer R.E. 2005. Temelji biokemije. Ljubljana, Študentska založba: 368-369, 398-399 Bučar F. 1997. Meso - poznavanje in priprava. Ljubljana, kmečki glas: 25-25, 29-29

Bučar F., Đorđević V., Žlender B. 1989. Tehnologija mesa (izbrana poglavja). Interno gradivo za študente živilske tehnologije in živinoreje. Ljubljana, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo: loč. pog.

Chauhan S.S., England E.M. 2018. Postmortem glycolysis and glycogenolysis: insights from species comparisons. Meat Science, 144: 118-126

Dai S.F., Gao, F., Xu, X.L., Zhang, W.H., Song, S.X., Zhou, G.H. 2012. Effects of dietary glutamine and gamma-aminobutyric acid on meat colour, pH, composition, and water- holding characteristic in broilers under cyclic heat stress. British Poultry Science, 53, 4: 471- 481

Dong M., Chen H., Zhang Y., Xu Y., Han M., Xu X., Zhou G. 2020. Processing properties and improvement of pale, soft, and exudative-like chicken meat: A review. Food and Bioprocess Technology, 13, 8: 1280 – 1291

Gašperlin L., Polak T. 2009. Tehnologije predelave animalnih živil: Zbirka vaj za študente univerzitetngea študisjkega programaa prve stopnje Živilstva in prehrane: 1. del meso.

Ljubljana, Biotehniška fakulteta, oddelek za živilstvo: 10-11, 15-16

Geraert P.A., Padilha, J.C.F., Guillaumin, S. 1996. Metabolic and endocrine changes induced by chronic heat exposure in broiler chickens: Growth performance, body composition and energy retention. British Journal of Nutrition, 75, 2: 195–204

Gonzalez-Rivas P.A., Chauhan S. S., Ha M., Fegan N., Dunshea F. R., Warner R. D. 2020.

Effects of heat stress on animal physiology, metabolism, and meat quality: A review.

Meat Science, 162: 108025, doi: 10.1016/j.meatsci.2019.108025: 13 str.

Lara L.J., Rostagno M.H. 2013. Impact of heat stress on poultry production. Animals, 3, 2:

356–369

Marcelo L. Signorini M.L., Flores-Luna J.L. 2010. Contamination of poultry products. V:

Handbook of poultry science and technology. Vol 2. 2^ed ed. Guerrero-Legarreta I. (ur.).

New Jersey, Wiley: 463-466

Nawab A., Ibtisham F., Li G., Kieser B., Wu J., Liu W., Zhao Y., Nawab Y, Li K., Xiao M., An L. 2018. Heat stress in poultry production: Mitigation strategies to overcome the future challenges facing the global poultry industry. Journal of Thermal Biology, 78:

(30)

131–139

Polidori P., Trabalza Marinucci M., Fantuz F., Reniere C., Polidori F. 2000. Pale, soft and exuditave (PSE) meat in broiler chickens: Characteristic and assessment methods.

Industrie Alimentari, 39: 326-329

Sandercock D.A., Hunter R.R., Nute G.R., Mitchell M.A., P. M. Hocking P.M. 2001. Acute Heat stress-induced alterations in blood acid-base status and skeletal muscle membrane integrity in broiler chickens at two ages: Implications for meat quality. Poultry Science, 80, 4: 418–425

Sayas-Barberá E., Fernández-López J., Sendra-Nadal E. 2010. Biochemical changes during onset and resolution of rigor mortis under ambient temperature. V: Handbook of poultry science and technology. Vol 1. 1^sted. Guerrero-Legarreta I. (ur.). New Jersey, Wiley:

220-236

Vombergar B., Arzenšek Pintar R. 2008. Tehnologija mesa. Študijsko gradivo. Maribor, Izobraževalni center Piramida, Višješolski strokovni program Živilstvo in prehrana: 60- 62

Zaboli G., Huang X., Feng X., Ahn D. U. 2019. How can heat stress affect chicken meat quality? - A review. Poultry Science, 98, 3: 1551–1556

Zhang, Z.Y., Jia G.Q., Zuo J.J., Zhang Y., Lei J.,Ren L., Feng D.Y. 2012. Effects of constant and cyclic heat stress on muscle metabolism and meat quality of boiler breast fillet and thigh meat. Poultry Science, 91, 11: 2931–2937

Wasti S., Sah N., Mishra B. 2020. Impact of heat stress on poultry health and performances, and potential mitigation strategies. Animals, 10, 8: 1266, doi: 10.3390/ani10081266:

20 str.

(31)

Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za živilstvo, 2021

ZAHVALA

Z diplomo zaključujem del študijskega obdobja. Sem zelo ponosna in srečna, da mi je uspelo.

Spominjam se, da sem vmes že skoraj obupala, vendar sem s pomočjo družine in prijateljev spoznala, da je vredno vztrajati in doseči zastavljeni cilj.

Najprej se zahvaljujem mentorju, prof. Tomažu Polaku, za hitro odzivnost, pomoč in vzpodbudo pri nastajanju diplomskega dela.

Velika zahvala gre moji družini. Hvala mami, hvala ati, hvala Lovro, hvala babi, hvala dida.

Vedno mi stojite ob strani, mi pomagate, me vzpodbujate in se z mano veselite vsake zmage.

Brez vaših vzpodbud bi bilo veliko težje. Hvala vam za vse.

Zahvaljujem se fantu Nejcu. V vseh mojih vzponih in padcih si verjel vame in me vedno vzpodbujal. Hvala, ker si razumel, da je bilo v tem obdobju pisanje diplome najpomembnejše.

Na koncu se zahvaljujem, sprva sošolkama, sedaj pa tudi dobrima prijateljicama, Evi in Nikiti. Vzpodbujale smo se skozi celoten študij, si pomagale in skupaj uživale pri študiju.

Hvala vama za polepšano študijsko obdobje.