Na základě zkušeností lidé již dávno poznali, že delším uchováním hovězího masa v chladu se zvýší jeho křehkost. Teprve ve 2. polovině 20. století se podařilo odhalit enzymy, které se na zvyšování křehkosti masa podílejí. V roce 1964 byly identifikovány kalpainy. Dnes se považují za hlavní endogenní proteázy s významným podílem na zrání masa. Stále ale zůstává poněkud nejasné přesné pochopení mechanismů, které spouští postmortální proteolýzu, zejména v nejranějších fázích procesu zrání hovězího masa.
Kalpain-1 (μ-kalpain) je cysteinová proteáza, která se považuje za primární faktor degradace bílkovin při přeměně kosterní svaloviny na maso po porážce zvířat. V přítomnosti rostoucích hladin vápníku uvnitř svalového vlákna podléhá kalpain-1 autolýze, čímž se jeho hmotnost 80 kDa snižuje, nejprve na podjednotku 78 kDa a poté nakonec na finální podjednotku 76 kDa. Plně autolyzovaný kalpain-1 poté cílí svojí proteolytickou aktivitou na různé myofibrilární proteiny, což destabilizuje strukturu svalového vlákna a snižuje tuhost masa. Změny kalpainu-1 během dvoutýdenního zrání hovězího masa potvrdla studie kolektivu autorů z několika univerzit v USA, Kanadě, Brazílii a Spojených arabských emirátů, kterou letos vydal časopis Meat Science.
Molekula kalpainu-1 o hmotnosti 80 kDa mizela během 14denního zrání ve svalu longissimus thoracis et lumborum (LTL). Vzorek v den 0 obsahoval pouze intaktní kalpain-1 o hmotnosti 80 kDa. Během následujících 24 h zbývalo méně než 50 % této molekuly kalpainu a poté 2., 7. a 14. den byla téměř nedetekovatelná. V mase 14 dní po porážce zbývalo pouze minimální množství neautolyzovaného kalpainu-1.
Hladiny volného vápníku se ve svalu pohybují přibližně v hodnotách 60–70 μM a u hovězího masa se do 24 hodin post-mortem zvyšují na 100 μM Ca2+. Hladiny volného vápníku dosáhnou po 48 hodinách 110 μM. Kalpain-1 vyžaduje pro maximální aktivitu pouze 50–100 μM Ca²⁺. Koncentrace volného vápníku 1 den po porážce v LTL by proto měly být dostatečné k podpoře autolýzy kalpainu-1 a následné proteolytické aktivitě.
Koncentrace volného vápníku se s pokračujícím zrání masa zvyšovala (P <0,0028). Vzorky LTL po 7 a 14 dnech vykazovaly nejvyšší hladiny volného vápníku, ačkoli se koncentrace nelišila od LTL po 1 a 2 dnech. LTL v den 0 měl nejnižší hladiny volného vápníku. Studie prokázala, že 80 kDa kalpain není proteolyticky aktivní. Přechod na podjednotku 78 kDa slouží jako regulační aktivační krok během přeměny svalu na maso během následného zrání a zvýšení křehkosti hovězího masa. Zatímco autolýza zvyšuje citlivost na vápník, forma 78 kDa sama o sobě nemusí být plně proteolyticky aktivní nebo dostatečná k tomu, aby vyvolala rozsáhlou degradaci myofibril bez další autolýzy kalpainu-1 na podjednotku 76 kDa.
Autolýza kalpainu-1 sama o sobě nemůže vysvětlit postmortální proteolýzu. Kalpastatin je jediný známý endogenní inhibitor kalpainů v kosterním svalu, který neinhibuje jiné proteázy. Studie potvrdila, že jak dostupnost vápníku, tak kalpastatin mohou omezovat aktivitu kalpainu-1 v prvních 24 hodinách po porážce skotu.
[Bodmer, J. S., Beline, M., Yen, C. N., Zumbaugh, M., Wicks, J. C., Roth, E. C., Chen, J., Koohmaraie, M., Matarneh, S., Shi, T. H., Silva, S. L., Gerrard, D. E. (2026): Calcium and calpastatin delay proteolysis early during beef maturation. Meat Science, 237; 110079]