ICoMST: Meten is nóg meer weten

Jaarlijks vindt, vlak voor aanvang van het universitair jaar, het Congress of Meat Science and Technology (ICoMST) plaats. Ruim 500 wetenschappers uit 44 landen kwamen dit jaar bijeen om de voortgang in en resultaten van vleesgerelateerd onderzoek te bespreken. Wetenschappers Theo Verkleij en Sara Erasmus (Wageningen Food & Biobased Research) waren erbij en doen verslag.

Gastland voor het congres dit jaar was Italië. In Padova werd eind augustus flink gediscussieerd over de onderzoeksopzetten, voortgang en resultaten van de studies. Na 3 jaar online door corona kon men elkaar eindelijk weer ‘live’ ontmoeten, wat het congres - met thema ‘Van traditie naar groene innovatie’ - tot een levendig geheel maakte. Van de 44 lezingen lichten we er hier enkele uit. Het Italian Journal of Animal Science (open access) bevat de keynote lezingen.

Weefseldiepte meten en voorspellen

Australische consumenten houden van schapenvlees zonder overmatig onderhuids vet. Schapenkarkassen in Australië worden verhandeld op basis van gewicht en onderhuidse vetdikte, gemeten op 110 mm vanaf de middellijn van de wervelkolom over de 12e rib. Dit wordt de GR locatie genoemd. Dikkere karkassen hebben minder vleesopbrengst en hogere opknapkosten. De GR-weefseldiepte is dan negatief gecorreleerd met karkaswaarde. Het objectief meten van vetheid met precisie en nauwkeurigheid is daarom essentieel voor de winstgevendheid van de roodvlees-industrie. Dat kan met Dual Energy X-ray Absorption; een technologie voor het meten van de samenstelling van het hele karkas. Deze methode is echter duur (> 600.000 AUS $) en vereist een röntgenafscherming voor de veiligheid van het personeel. Kleinere vleesverwerkers vertrouwen daarom op subjectieve handmatige palpatie; maar dat is gevoelig voor fouten. 

Ultrabreedbandmicrogolf (MiS) is een ándere, objectieve, meettechnologie om de weefseldiepte te voorspellen. De technologie maakt daarbij gebruik van elektromagnetische golven met een laag vermogen. Een antenne maakt contact met het karkasoppervlak en voert de meting binnen één seconde uit. De voorspellingen voldoen aan de nationale accreditatienormen van het AUSMEAT-systeem. Een groot voordeel van de methode is dat de microgolven niet gevaarlijk zijn voor mensen; afscherming is dus niet nodig. Verder is MiS meetapparatuur betaalbaar (≈ €40.000 AUS $) , ook beschikbaar als een handheld, en niet-invasief. 

Het meten van de weefseldiepte GR is een vereiste voor de handel. Daarnaast leveren de metingen ook voor andere toepassingen nuttige data op, bijvoorbeeld voor het aanleggen van genetische databases. Voor de industrie is het prettig als met één meting meerdere kenmerken voorspeld kunnen worden, zoals vetdikte op de C-site. Jayaseelan Marimuthu (Australië) onderzocht of de correlaties in vetheid tussen verschillende locaties groot genoeg zijn om via de GR ook uitspraken te doen voor de C-site. Als deze voorspellingen voldoen aan de AUSMEAT accreditatienormen, is een tweede scan niet meer nodig. De eerste onderzoeken wijzen uit dat dit haalbaar is. Verder onderzoek naar het stralingspatroon, antenneontwerp en de scanlocatie is nog nodig om te testen of signaalpenetratie en voorspellingen van meerdere kenmerken vanaf één locatie verbeterd kunnen worden. Marimuthu is ervan overtuigd dat dit gaat lukken. 

In een onderzoek door prof. Igor Tomasevic (Servië) met kipfilet, bleek bij lage veldsterkte de pH van het vlees niet veranderd

De kracht van machine learning

James Morton (Nieuw Zeeland) ontwikkelde een stressmodel als hulpmiddel om de eind-pH van schapenvlees te voorspellen. Een afwijkende pH in vlees is namelijk vaak een gevolg van optredende stress bij het dier vlak voor het slachtproces. Om zijn model te toetsen zijn twee groepen lammeren onderzocht. Eén groep werd blootgesteld aan een aantal normale stressfactoren, voorafgaand aan het slachten zoals dat plaatsvindt binnen een Nieuw-Zeelands pastoraal systeem. De controlegroep kreeg minimale stress te verduren voorafgaand aan het slachten. Van beide groepen werd data die van belang is voor de vleeskwaliteit zowel voor als na het slachten verzameld.

Morton maakte in zijn onderzoek gebruik van Rapid Evaporative Ionisation Mass Spectrometry (REIMS), een elektronisch mes waarmee een vingerafdruk van de metabolieten in vlees te maken is. De meeste analyses van REIMS-gegevens worden gedaan met multivariate statistiek. Een nadeel van die methode is dat het niet mogelijk is om de dataset te verfijnen, en bijvoorbeeld alleen die variabelen te gebruiken die van belang zijn om het fenomeen te verklaren of te voorspellen. Veel van de verzamelde gegevens zijn irrelevant voor de onderzoeksvraag. Ze verstoren de modelvaliditeit. 

Morton zocht dan ook een andere manier om zijn vraag te beantwoorden. Iteratieve PLS-DA en machine learning kunnen ook gebruikt worden voor REIMS-analyse. Morton maakt gebruik van een verzameling algoritmen voor machine learning voor datamining-taken, ofwel ‘Waikato Environment for Knowledge Analysis’ (WEKA). Het bevat tools voor datavoorbereiding, classificatie, regressie, clustering, het verzamelen van associatieregels en visualisatie. Hierdoor kon hij de grootte van de dataset enorm reduceren: van 886 attributen (data-variabelen) tot 8 attributen. Machine learning (ML) gebruikt kunstmatige intelligentie om het model te trainen de uitvoer te voorspellen. Andere methoden van dataverwerking bleken minder krachtig dan WEKA. Deze gegevens dragen bij aan het definiëren en ontwerpen van omvangrijker onderzoek in commerciële verwerkingsbedrijven, met als doel snelle screeningsystemen te ontwikkelen om de verwachte pH van vlees te voorspellen. 

Gepulseerde elektrische velden

Het verwerken van gepulseerde elektrische velden (PEF) is een efficiënte niet-thermische voedselverwerkingstechniek. De techniek vergroot de oplosbaarheid van eiwitten en kan ingezet worden om de functionaliteit, textuur, kleur en sensorische kwaliteit te verbeteren. Vergeleken met conventionele technologieën is het energieverbruik, mede door de korte behandeltijden, veel lager.

Bij PEF wordt een levensmiddel tussen twee elektrodes  geplaatst en blootgesteld aan korte hoogspanningspulsen. Een hoge veldsterkte (>10 kV/cm) kan micro-organismen inactiveren, bij lage veldsterkten (tot 1,5 kV/cm) ontstaan in de celwanden van plantaardige of dierlijke cellen poriën. De grotere permeabiliteit van de celwanden geeft een betere/snellere opname van pekel. Ook een droogproces verloopt efficiënter dankzij deze poriën. In een onderzoek door prof. Igor Tomasevic (Servië) met kipfilet, bleek bij lage veldsterkte de pH van het vlees niet veranderd. Bij het toepassen van hogere veldsterktes was het vlees in dezelfde mate verkleurd als bij een gebruikelijke verhitting. Hoewel de PEF-technologie nog niet op grote schaal door de vleesindustrie wordt toegepast, ziet prof. Tomasevic daarvoor wel potentie; zeker nu duurzaamheidsoverwegingen en energiebesparing een steeds grotere rol gaan spelen.

www.icomst2023.com

Beeld schapen: ©Baronb/shutterstock.com
Beeld kipfilet: ©MaraZe/shutterstock.com