AZ MTA ÉLELMISZERTUDOMÁNYI KOMPLEX BIZOTTSÁGA A MAGYAR ÉLELMEZÉSIPARI TUDOMÁNYOS EGYESÜLET és a KÖZPONTI ÉLELMISZERIPARI KUTATÓ INTÉZET által
2000. november 24-én tartandó
300. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUMON elhangzó elõadások rövid kivonata
273. füzet
KÖZPONTI ÉLELMISZERIPARI KUTATÓ INTÉZET Budapest 2000. November
Tartalomjegyzék
2
MIKROELEMEK SZEREPE A FUNKCIONÁLIS ÉLELMISZEREK ELÕÁLLÍTÁSÁBAN
3
Dr. Hegóczky József tudományos munkatárs Dr. Vereczkey Gábor tudományos osztályvezetõ FVM Központi Élelmiszeripari Kutató Intézet Biotechnológiai Fõosztály, Biomérnöki Osztály, Budapest
BIOSZENZOROK ALKALMAZÁSA NEMVIZES KÖZEGBEN Adányiné dr. Kisbocskói Nóra tudományos munkatárs Trummer Nikoletta PhD hallgató Dr. Váradi Mária tudományos fõigazgató helyettes
4
FVM Központi Élelmiszeripari Kutató Intézet, Élelmiszertudományi Fõosztály, Fizika-Analitika Osztály GABONACSÍRA FEHÉRJÉK FUNKCIONÁLIS JELLEMZÉSE Dr. Tömösközi Sándor egyetemi docens Haraszi Réka PhD hallgató Dr. Gaugecz Janka tudományos munkatárs Dr. Lásztity Radomir egyetemi tanár Dr. Varga János egyetemi docens Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Természettudományi Kar, Biokémiai és Élelmiszertechnológiai Tanszék
5
IVÓVIZEK, TEJEK ÉS EGYES TAKARMÁNYKOMPONENSEK FLUORTARTALMA Dr. Sarudi Imre egyetemi tanár Dr. Csapó Jánosné dr. Kiss Zsuzsanna tudományos munkatárs
6
Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Kémiai Intézet ÕSZI BÚZÁK TÉSZTA TULAJDONSÁGAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA KÉT ÉV ADATAI ALAPJÁN Markovics Erzsébet fõiskolai adjunktus Dr. Véha Antal kandidátus, egyetemi docens
7
Szegedi Tudományegyetem, Szegedi Élelmiszeripari Fõiskolai Kar, Technológia Tanszék ÉLELMISZEREK ÉS TAKARMÁNYOK D- ÉS L-CISZT(E)ÍN-TARTALMÁNAK MEGHATÁROZÁSA PERHANGYASAVAS OXIDÁCIÓVAL CISZTEINSAV FORMÁBAN RP-HPLC-VEL Vargáné Visi Éva PhD hallgató Kametler László PhD hallgató Pohn Gabriella PhD hallgató Dr. Csapó János egyetemi tanár az MTA doktora Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Kémiai Intézet Biokémia és Élelmiszerkémia Tanszék, Kaposvár
8
3
MIKROELEMEK SZEREPE A FUNKCIONÁLIS ÉLELMISZEREK ELÕÁLLÍTÁSÁBAN Az élelmiszer- és táplálkozástudomány legújabb eredményei felfedték, hogy mekkora fontosságuk van a fogyasztó általános egészségi állapotában az élelmiszereknek. Európa és Amerika számos országában elvégzett országos felmérések azt mutatták, hogy néhány tápanyag (mikroelemek, élelmi rostok, stb.) felvétele a népesség jelentõs csoportjaiban alacsonyabb, mint a táplálkozási szakemberek által ajánlott szükséglet. Az utóbbi évtizedekben táplálkozási szokásaink jelentõsen megváltoztak és ennek következtében a táplálkozással összefüggõ betegségek száma megnõtt. Ilyen betegségek: elhízás, cukorbaj, magas vérnyomás és az ezzel összefüggõ szív és keringési betegségek, csontritkulás, daganatos bélbetegségek stb. A helyes, egészséges táplálkozással ezek nagy része megelõzhetõ, illetve bekövetkezési kockázatuk jelentõsen csökkenthetõ. Ezek a tények serkentették és serkentik speciális élelmiszerek - funkcionális élelmiszerek és élelmiszeralkotók - kifejlesztését és gyártását a népesség ezen sajátos csoportjai számára az emberi egészség javulása és a táplálkozási egyensúly zavaraiból származó betegségek megelõzése céljából. Az említett okok miatt az emberi szervezet egészségének megóvása érdekében mikroelem kiegészítést alkalmaznak a táplálékokban, vagy paramedicinális készítmények formájában. A nagyszámú külföldi és hazai gyártmányú mikroelem forrásról elmondható, hogy többnyire a mikroelemek szervetlen sóit tartalmazzák. A szakemberek számára azonban közismert, hogy a mikroelemek ilyen formában kevésbé hasznosulnak, felszívódásuk alacsony mértékû. Az élesztõk közismert akkumuláló képessége adta az ötletet újfajta, a szükséges mikroelemek pótlására szolgáló termékek kifejlesztésére. Ezekben azt a jelenséget használjuk ki, hogy a fermentáció során az élesztõhöz adott mikroelem a sejtekben feldúsul, és szerves (komplex) kötésben jelenik meg. Így a gyógyászatban, élelmiszeriparban és a takarmányozásban egyaránt felhasználható természetes alapú és könnyen emészthetõ mikroelem-forrásokhoz jutunk. A mikroelemekkel dúsított élesztõ alapvetõen kétféle módon állítható elõ: szaporodó sejtes, illetve nemszaporodó sejtes (más néven pihenõsejtes) eljárással. A különbözõ mikroelemek dúsítása során elsõsorban Saccharomyces cerevisiae pékélesztõt használtak, mivel ez a legismertebb, e legnagyobb mennyiségben alkalmazott, hozzáférhetõ, engedélyezett élesztõ humán vonatkozásban. Ugyanakkor az akkumuláció véghez vihetõ egyéb perfekt és imperfekt élesztõvel, megvalósítható kész préselt sütõélesztõvel, illetve a szesz- és sörgyártás melléktermékeként képzõdõ fenékélesztõvel is, amennyiben ez utóbbi esetekben a sejtek még nem autolizáltak. A KÉKI-ben folyó fejlesztésnek fõ célja, ásványi anyag tartalmuk kiegészítésével nyert új funkcionális élelmiszerek és táplálkozási szempontból is értékes gyógyhatású termékek kifejlesztéséhez a szükséges mikroelemekkel dúsított, inaktivált élesztõ félüzemi fermentációs és feldolgozási technológiáinak megvalósítása. A mikroelemekkel dúsított élesztõk (Saccharomyces cerevisiae) és ezek vízoldható kivonatai az élelmiszeripar szinte minden területén alkalmazhatók adalékanyagként. Toxicitási kísérletek eredményei alapján megállapítható, hogy az adott koncentrációk mellett gyakorlatilag nem toxikusak. Élelmiszeradalékként való felhasználásukkor így azok a korlátozások érvényesek, amelyek a sütõélesztõre vonatkoznak. Dr. Hegóczky József tudományos munkatárs Dr. Vereczkey Gábor tudományos osztályvezetõ FVM Központi Élelmiszeripari Kutató Intézet Biotechnológiai Fõosztály, Biomérnöki Osztály, Budapest
4
BIOSZENZOROK ALKALMAZÁSA NEMVIZES KÖZEGBEN A biokatalizátorok, enzimek nagy katalitikus aktivitásuk és szubsztrát specifitásuk miatt fontos szerepet játszanak a biotechnológiában és a bioanalitikában egyaránt. Az enzimek szerves közegben való alkalmazását sokáig gátolta az a téves feltevés, miszerint az enzimek kizárólag vizes fázisban képesek hatásukat kifejteni. A biotechnológiai kutatásokat azonban már régen kiterjesztették a nemvizes fázisban végbemenõ enzimes reakciók vizsgálatára is, mivel alkalmazásukból számos elõny származik: a szerves reakcióközegben csökken a szubsztrát és/vagy termék gátlás, lehetõség nyílik nagyobb szubsztrát és/vagy termék koncentráció elérésére, csökken a mikrobiális szennyezés lehetõsége, nõ az apoláris szubsztrátok oldhatósága, valamint nõ az enzimek termikus stabilitása. Az említett elõnyök a szerves közegben végbemenõ enzimes reakciókra terelték az érdeklõdést a bioszenzorok kutatásában is, bebizonyosodott, hogy számos enzimelektród igen jól mûködik majdnem vízmentes, illetve kis mennyiségû vizet tartalmazó poláros oldószerekben. Szerves fázisú bioszenzort elsõként tirozináz enzimet rögzítve fejlesztettek ki polifenolok meghatározására. Készült bioszenzor koleszterin oxidázzal, peroxidázzal és katalázzal is a különbözõ csak szerves oldószerben oldódó szubsztrátok meghatározására. A bioszenzor kutatások során a glükózoxidáz enzim az egyik legismertebb, és a legtöbbet alkalmazott enzim, mivel a reakció jól ismert, az enzim könnyen hozzáférhetõ. Szerves fázisban való alkalmazásáról azonban igen kevés adat van, ezért kézenfekvõ volt a glükózoxidáz enzim alapú bioszenzor mûködését összehasonlítani vizes és szerves fázisban. A munka során folyamatosan áramló rendszerû szerves fázisú glükóz szenzort fejlesztettek ki, teflonból készült vékonyréteg enzimcellát alkalmazva. Különbözõ oldószerek (pl. acetonitril, 2propanol, stb.), valamint vezetõsók (ferrocén, TBATS) hatását tanulmányozták az enzim aktivitásának függvényében. Kísérleteik alapján meghatározták az áramló rendszerben alkalmazható oldószereket, valamint ezekben a puffer optimális mennyiségét, pH-ját. A mérési eredményeket összehasonlították a vizes közegben nyert eddigi adatokkal. A mérési paraméterektõl függõen több esetben jelentõs érzékenység növekedést tapasztaltak a glükózoxidáz alapú bioszenzor igen jól mûködött szerves fázisban. A kifejlesztett bioszenzort néhány élelmiszerminta elemzésére alkalmazták. (A munkát az I47/98 Olasz-Magyar Tét pályázat, valamint az OTKA F032992 pályázat keretében folytatják). Adányiné dr. Kisbocskói Nóra tudományos munkatárs Trummer Nikoletta PhD hallgató Dr. Váradi Mária tudományos fõigazgató helyettes FVM Központi Élelmiszeripari Kutató Intézet, Élelmiszertudományi Fõosztály, Fizika-Analitika Osztály
5
GABONACSÍRA FEHÉRJÉK FUNKCIONÁLIS JELLEMZÉSE A gabonamagvak hagyományos feldolgozása során a csírát tartalmazó frakciók malmi illetve ipari melléktermékként jelennek meg. A gabonacsírák (búza-, rizs- és kukoricacsíra) táplálkozástani tulajdonságai kedvezõek - elsõsorban értékes olaj-, fehérje-, vitamin- és ásványianyag-tartalmuk miatt. Mindezek ellenére humán célú felhasználásuk korlátozott. A Tanszéken végzett közel tízéves kutatómunka alapvetõ célkitûzése a gabonacsírák, ezen belül is elsõsorban a csírafehérjék komplex jellemzése, felhasználási lehetõségeinek keresése. A kutatómunka elsõ fázisában megtörtént a gabonacsírák teljes táplálkozástani jellemzése. A gabonacsírák 20-30 % közötti fehérjetartalommal, 6-50 % olajtartalommal, a gabonák tartalék fehérjénél lényegesen kedvezõbb aminosav-összetétellel és telítetlen zsírsavakban gazdag olajösszetétellel rendelkeznek. Antinutritív faktorok jelenléte kimutatható, mennyiségük nem jelentõs. A zsírtalanított csíralisztekbõl lúgos fehérje izolátumokat és oldhatóság szerinti frakciókat állítottak elõ. A rizs és a búzacsíra esetében fõ frakcióként albuminokat és globulinokat azonosítottak, míg a kukoricacsíra fehérjék túlnyomó többsége glutelin-típusú. A gél-elektroforézises vizsgálatok is jelentõsen különbözõ alegységeket mutattak. Kukoricacsíra nagy moltömegû (>100 kDa) fehérjéket, míg a búza és a rizscsíra közepes és kis moltömegû (10-100 kDa) alegységeket tartalmaznak. Az alegységszerkezetben tapasztalható különbségek a fehérjék eltérõ funkcionális (hab, emulzió, víz- és olajkötés, stb.) és felületi tulajdonságaiban (aromás hidrofobicitás) is megmutatkoznak. E tekintetben a kukoricacsíra fehérjék funkcionális sajátságai kiemelkedõk, a hab- és emulzióképzõ képessége a szójafehérjék tulajdonságaihoz hasonlítható. A szerkezet és a funkcionalitás kapcsolatának tanulmányozásához az izolált csírafehérjék kémiai és enzimes módosítását is elvégezték. A kémiai módosítások eredményei azt mutatják, hogy az alegységek aggregálódásában a hidrogénhidak szerepe jelentõs. A kénhidak az intramolekuláris kölcsönhatások kialakításában játszanak szerepet. Az enzimes módosítás (hidrolízis, aminosav-beépítés) hatása az egyes fehérjék esetében különbözõ. Értelemszerûen kisebb méretû molekulák jönnek létre, mely folyamat hátrányosan befolyásolja a határfelületi tulajdonságok alakulását. A csírafehérje izolátumok adalékanyagként történõ adagolását élelmiszeripari modellrendszerekben (tészta, húsipari termék) is tanulmányozták. Az eredmények közül itt is a kukoricacsíra fehérjék kedvezõ állagjavító, vízkötõ és emulziós tulajdonságai emelhetõk ki. A kutatómunkában a volt Malomipari Kutatóintézet, a Központi Élelmiszeripari Kutató Intézet, az INRA Fehérjekémiai Laboratórium (Nantes, Franciaország), CSIRO Gabonakutató Intézet, a Húsipari Kutató Intézet, valamint a BME tanszékeinek munkatársai is közremûködtek. Dr. Tömösközi Sándor egyetemi docens Haraszi Réka PhD hallgató Dr. Gaugecz Janka tudományos munkatárs Dr. Lásztity Radomir egyetemi tanár Dr. Varga János egyetemi docens Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Természettudományi Kar, Biokémiai és Élelmiszertechnológiai Tanszék
6
IVÓVIZEK, TEJEK ÉS EGYES TAKARMÁNYKOMPONENSEK FLUORTARTALMA Jelenlegi ismereteink szerint a fluor a növények számára legfeljebb stimulatív hatású elem, az állati és az emberi szervezet számára viszont minden valószínûség szerint esszenciális. Élettani szerepe mindenekelõtt a csont- és a fogképzõdésben van. Minthogy a feltétlenül szükséges fluorfelvétel és a toxikus fluordózis között kicsi az eltérés, az ivóvíz és az élelmi anyagok fluortartalmának ellenõrzése mindenképpen indokolt. Az ásványi takarmány-kiegészítõk (különösen a foszfátok) fluorszennyezettségét szintén célszerû megismernünk. A szerzõk az ország különbözõ tájairól származó ivóvizek és ásványvizek, különbözõ tejek, valamint mono-kalciumfoszfát (MCP) minták és csontlisztek fluortartalmára szolgáltatnak adatokat. A fluor-meghatározások fluoridérzékeny elektród segítségével, külsõ standard módszerrel és/vagy standard addiciós eljárással történtek. A pH és az ionerõsség beállítására, valamint a zavaró kationok álcázása céljából TISAB oldatot (Frant és Ross, Anal. Chem. 40. 1169. 1968) használtak. Kalciumfoszfátok, csontlisztek és tejhamuk esetében a szerzõk célszerûnek látják az oldást - még a TISAB alkalmazása elõtt - H+-formára hozott kationcserélõ mûgyanta jelenlétében végezni. (Ilyen módon ugyanis a kalciumionoknak mintegy 90 %-át sikerült eltávolítani a fluorid mellõl.) Egyes ásványvizeket kivéve (pl. Apenta), a vizsgált vizek fluortartalma meg sem közelítette a kívánatosnak tartott 1 mg/l értéket (0,033 - 0,282 mg/l, n = 43). Ezzel szemben a vizsgált tehéntejek fluortartalma általában kielégítõ volt (0,17 - 0,26 mg/l, n = 8), az MCP minták fluortartalma pedig nem érte el a 9003/83 sz. MÉM-EM-OVH rendeletben megtûrt 2000 mg/kg értéket (645 - 1358 mg/kg, n = 14). A csontlisztekben 587 és 927 mg/kg közötti (n = 4) fluorértékeket találtak.
Dr. Sarudi Imre egyetemi tanár Dr. Csapó Jánosné dr. Kiss Zsuzsanna tudományos munkatárs Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Kémiai Intézet
7
ÕSZI BÚZÁK TÉSZTA TULAJDONSÁGAINAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA KÉT ÉV ADATAI ALAPJÁN A búzalisztek kiemelt elemzése, azon belül sütõipari jelentõsége napirenden tartja a minõség sütõipari szempontú elõrejelzésének egyszerû, gyors és objektív módszere utáni kutatást. Ennek egyik fontos területe a tészták reológiai vizsgálata. A kapott adatok szintetizáló elemzésével remélhetõleg új információkhoz juthatunk, ami metodikai fejlesztések alapja lehet. Vizsgálták 23 õszi búza fajta 1998 és 1999 évi szemtermésének õrleményeit valorigráffal, alveográffal, reofermentométerrel és próbacipó sütéssel. Összesen 20 jellemzõt hasonlítottak össze évenként a fajtánként leíró statisztikai karakterek mellett fõkomponens változókat, fõkomponens súlyokat határoztak meg az együttes összefüggésrendszer áttekintésére. Az évjárati és fajtahatást kétszempontos variancia analízissel is vizsgálták. Jelentõs évjárati hatást állapítottak meg a valorigráfos tésztastabilitás, ellágyulás, sütõipari értékszám, az alveográfos W érték és a reofermentométeres tészta stabilizációs idõ és összes CO2 gáz jellemzõkben. A fajták között szignifikáns különbséget a valorigráfos tészta kialakulás, stabilitás, ellágyulás, az alveográfos I, P/L, W és a reofermentométeres tésztavisszaesés jellemzõkben találtak. Az évek és a fajták összehasonlításában is a valorigráfos víz felfevõképesség és a cipó térfogat mutatta a legkisebb ingadozást. Az R mátrix szerint a két évben következetes és közepesen szoros volt az összefüggés (r = 0.5 0,6) a valorigráfos vízfelvevõ-képesség és az alveográfos P és W értékek, valamint a valorigráfos vízfelvevõ-képesség és a reofermentométeres T1, az alveográfos P és reofermentométeres T1 és összes CO2, az alveográfos W és reofermentométeres T1 és h jellemzõk között. A cipó térfogattal következetesen közepesen szoros összefüggésben csak a reofermentométeres h érték volt. Ezen túlmenõen a tulajdonság-páronkénti kapcsolatok jelentõsen különböztek az egyes években. A fõkomponens analízis az összes adatra 6 fõkomponensben a varianciák 74 %-át fogta össze. Az évenkénti elemzéskor 4 fõkomponens a varianciák 77 %-át fedte le. Az összes adat elemzésében közös háttérváltozója volt a valorigráfos vízfelvevõképesség, alveográfos P és W értékek és a reofermentométeres T1 és összes CO2 jellemzõknek. Az 1998-as adatok alapján kapott fõkomponenssúlyok szerint a vízfelvevõ képesség a P, a W, a reofermentométeres Hm,T1, h és összes CO2 jellemzõk korreláltak az elsõ fõkomponenssel. Az 1999-es adatok szerint a vízfelvevõ képesség, a W, a T1, az összes és visszatartott CO2 korreláltak az elsõ fõkomponenssel. A közös összefüggésrendszer mélyrehatóbb elemzéséhez újabb, azaz további évjáratokból származó adatok bevonására van szükség. A vizsgálatokat tovább folytatják. Markovics Erzsébet fõiskolai adjunktus Dr. Véha Antal kandidátus, egyetemi docens Szegedi Tudományegyetem, Szegedi Élelmiszeripari Fõiskolai Kar, Technológia Tanszék
8
ÉLELMISZEREK ÉS TAKARMÁNYOK D- ÉS L-CISZT(E)ÍN-TARTALMÁNAK MEGHATÁROZÁSA PERHANGYASAVAS OXIDÁCIÓVAL CISZTEINSAV FORMÁBAN RP-HPLC-VEL A takarmányok aminosav-összetételérõl több információ kapható, ha az aminosav enantiomerek mennyiségét külön-külön is meghatározzák, mivel a D- és az L-optikai izomerek hasznosulása eltérõ lehet a különbözõ állatfajokban. Szerzõk a módszert a cisztein enantiomerek mennyiségének ciszteinsav formában történõ meghatározására dolgozták ki . Az enantiomerek meghatározását oszlop elõtti származékképzéssel (OPA-TATG), fordított fázisú folyadék-kromatográfiával (RP-HPLC), UV és fluorescens detektor alkalmazásával végezték. A hidrolízis hagyományos körülményei között az aminosavak részlegesen lebomolhatnak, ezért a minta-elõkészítés során a hidrolízis elõtti perhangyasavas oxidációt alkalmazták. Az oxidáció során mind a cisztin, cisztein ciszteinsavvá alakul. A hidrolízist megelõzõ perhangyasavas oxidáció elõnyösebb a ciszteinsav nagyobb hidrolítikus stabilitása miatt. Hátránya, hogy a cisztein és a cisztin együttes mennyiségét lehet csak meghatározni. A módszer kidolgozása során megvizsgálták, hogy milyen mérési paraméterek használatával választható szét a két ciszteinsav enantiomer, majd meghatározták a mérési módszer lényegesebb értékmérõ paramétereit. Kiderítették, hogy okozhat-e a perhangyasavas kezelés racemizációt s felmérték, hogy a cisztein hány %-a alakul át ciszteinsavvá az oxidáció során. Végül megállapították, hogy a perhangyasavas oxidáció során racemizáció nem megy végbe az Lcisztein esetében, így az eljárás alkalmazható enantiomerek vizsgálatánál is.
Vargáné Visi Éva PhD hallgató Kametler László PhD hallgató Pohn Gabriella PhD hallgató Dr. Csapó János egyetemi tanár az MTA doktora Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Kémiai Intézet Biokémia és Élelmiszerkémia Tanszék, Kaposvár
