Kutatók Éjszakája Bay Zoltán Alapítvány

Kutatók Éjszakája 2013. 09. 27. Bay Zoltán Alapítvány

Élelmiszerek érzékszervi vizsgálatának fiziológiai alapjai WESSLING Hungary Kft. Szigeti Tamás János Üzletfejlesztési és értékesítési igazgató

Érzékszervi vizsgálatok - jelentőségük

Érzékszervi vizsgálatok lélektana Dr. Molnár P. nyomán

Az emberi érzékelés befolyásoló fontosabb tényezők: érzések, törekvések, szándékok, hajlamok, kívánságok, vágyak, más szubjektív tényezők;

Érzékszervi vizsgálatok lélektana Dr. Molnár P. nyomán

Élelmiszer - Környezet Szag

Szín

Íz

Forma

Szerkezet

Hőmérséklet

Külső

Receptorok (fény – szem, szag – orr, íz - nyelv, tapintás – hámrétegek) Érzékszervi információ-tárolás (érzékszervi ismeretek)

Képzés Indítékok

Rövid idejű emlékezés – érzékelés

Elvárások Nagymértékű szelekció

Értékelés

Kedveltség Előírások

Tartós emlékezés

Megfigyelések

Kódolás és transzformáció (átalakítás), kiválasztó szűrés

Választás: Igen/Nem, Skálaérték, összehasonlítás,

Érzékszerveink a legfontosabb „mérőműszereink”

Általánosan a nagyműszerek (gázkromatográfok, tömegspektrométerek, spektrofotométerek, NIR-technika, konzisztométerek stb.) szélesebb körű alkalmazása íz-, aroma-, szín- és állomány tulajdonságok mérésére alapvetően megköveteli az emberi érzékszervvel történő vizsgálatok eredményeivel való összevetést: A műszeres vizsgálatok eredményei önmagukban nem vagy alig értelmezhetők az élelmiszerek minősítésénél. A 90-es évekig kb. 250 kenyéraroma-komponenst fedeztek fel és azonosítottak gázkromatográffal, de a kenyéraroma „titkát" még nem sikerült megfejteni és az érzékszervi vizsgálatot háttérbe szorítani. így tehát továbbra is az ember — érzékszerveivel — a legfontosabb mérőműszer. [Rothme, M. Wölm, G., Tunger, L., Siebert, H. J.: Schwellenkonzentrationen von Aromaschtoffen und ihre Nutzung zur Auswertung von Aromaanalysen. Die Nahrung 16. (1972) 483. ].

Érzékelés, megismerés

A fizikai „valóság”-ot érzékszerveinkkel fogjuk fel 1. Látás 2. Hallás (egyensúly-érzékelés) 3. Íz-érzékelés 4. Szaglás

5. Tapintás (hő- és nyomás-érzékelés) 6. (Metafizikai érzékelések – harmadik „szem”) Az emberiség jelenlegi fejlettségi szakaszában a világról szerzett ismereteink legnagyobb részét a fizikai látás útján szerezzük.

Érzékszerveink részvétele az érzékelésbenÉrzékszervek

Szem

Orr

Nyelv és szájüreg

Az ujjak bőrfelülete

X

X

Fül

Érzékszervi tulajdonságok Szín

X

Felület

X

Alak, forma

X

X

Alapízek (édes, sós stb.)

X

íz

X

Szag

X

Aroma

X

X

X

Hőmérséklet

X

X

Fájdalomérzet

X

X

Rugalmasság

X

X

Keménység, puhaság

X

X

Érdesség

X

X

Viszkozitás

X

X

Nyomásérzet

X

X

Ropogósság

X

X

X

Az emberi agy régióinak vázlatos térképe Motorikus kéreg Testérzések

Frontális kéreg

Tarkólebeny Homloklebeny

Látókéreg

Látási asszociáció

Beszédközpont Halántéklebeny Hallóközpont

Nyúltagy

Hallási asszociáció

Néhány adat a központi idegrendszerről

Az emberi érzékszervek több mint 1010 (tízmilliárd) specifikus receptorral rendelkeznek, melyekhez érzékelő idegvégződések kapcsolódnak. Az érzékelő sejtek részben helyhez kötöttek (pl. szem, fül) vagy a szervezetben igen elterjedtek (pl. fájdalomérzékelő sejtek) (Dr. Molnár P.).


Női agy átlagosan 1245 gramm;

Férfi agy átlagosan 1375 gramm tömegű;

Az agy: a testsúly 2%-át teszi ki Vérellátás igénybe vétele: 20% (O2 és glükóz ellátás, CO2 elszállítása)


Agyunkban összesen 100 milliárd (1011) idegsejt (neuron: soma+dendrit+axon) van, amelyek egymással kb. 100 billió (1014) szinapszison keresztül vannak összeköttetésben. Egy idegsejt átlagban ezer másik idegsejttel van kapcsolatban és ezáltal bármelyik idegsejt bármelyik idegsejttől maximum 4 lépésben elérhető. Egyetlen idegsejt másodpercenként ezer impulzust tud leadni. A Myelin-hüvellyel bevont axon a rajta futó impulzus sebességét akár 100-szorosra növelheti. 26

Ingerületvezetés az idegrendszerben

Dendrit Sejtplazma

Axon Idegvégződés

Velőshüvely

Sejtmag

Végfácska


Érzet (30 – 120 m/s), majd érzékelés

Ingerlés


Posztszinaptikus idegsejt

Preszinaptikus idegsejt

Kolin Acetát gyök Acetil-kolin Acetil-kolin-észteráz Acetil-kolin (az elsőként felfedezett neurotranszmitter)


Preszinaptikus idegsejt

Ca2+ Na+ K+

Ingerület

Na+ Kolin Acetát gyök Acetil-kolin

Ca2+

Acetil-kolin-észteráz

Posztszinaptikus idegsejt

Agyműködés és akciós potenciál

A szervezetünket felépítő idegsejtek működésének és párbeszédének alapja az akciós potenciál elnevezésű elektromos potenciálkülönbség (abszolút értékben kb. 110 mV-os hullám), amely lehetővé teszi, hogy az információ az idegsejt mentén egyik pontból a másik pontba juthasson. A sejt belsejében az extracelluláris térhez képest jóval alacsonyabb Na+ és Cl-, illetve magasabb K+ koncentráció alakul ki. Ennek következtében a sejtmembrán belső fele a külsőnél negatívabbá válik. A membrán két oldala között kialakuló feszültségkülönbséget nevezzük nyugalmi membránpotenciálnak. Ennek értéke idegsejtekben -70 mV körül van. Ezt fogja kibillenteni az akciós potenciál, aminek lefutását a következő diákon mutatjuk be.


Feszültség (mV)

+40

0

-55 -70

Küszöbfeszültség

Stimulus Idő (ms)

0

1

2

3

4

5

6

7

Az idegi stimulusok lefutási görbéje (terjedés: 30 – 120 m/s) Az állati elektromosság” felfedezése: Luigi Galvani anatómus, Bologna, XVIII. sz. - galvanizált békacomb - zinkkel és rézzel kíséretezett. Unokaöccse, Giovanni Aldini, orvos vizsgálta tovább e jelenséget (publikáció 1791).

Agyműködés és akciós potenciál Az akciós potenciál kialakulása – ingerületvezetés 1 start

Feszültség (mV)

+40

0

-55 -70


Stimulus Idő (ms)

0

Na+ -

Cl

K+

1

-

Cl

2

Na

K+

+

3

4

6

5

Na

+

K+

Cl-

7

Na+

Cl-

+

K+

-

Agyműködés és akciós potenciál Az akciós potenciál kialakulása – ingerületvezetés 2 jel nő

Feszültség (mV)

+40

0

-55 -70


Stimulus Idő (ms)

0

Na+ -

Cl

Na+

1

-

Cl

2

Na

+

3

4

6

5

Na

+

Cl-

7

Na+

Cl-

+-

K+

+-

Na+ K+

K+ Na+

K+ Na+


Feszültség (mV)

+40

0

-55 -70

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Idő (ms)

Az idegi stimulusok erősségére a frekvencia a jellemző Kis intenzitású ingerület (érzet)


Feszültség (mV)

+40

0

-55 -70

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Idő (ms)

Az idegi stimulusok erősségére a frekvencia a jellemző Kis intenzitású ingerület (érzet)


Feszültség (mV)

+40

0

-55 -70

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Idő (ms)

Az idegi stimulusok erősségére a frekvencia a jellemző Nagy intenzitású ingerület (érzet)


Feszültség (mV)

+40

0

-55 -70

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Idő (ms)

Az idegi stimulusok erősségére a frekvencia a jellemző Nagy intenzitású ingerület (érzet)


Az idegsejtet érő stimulus hatására a membránpotenciál értéke lokálisan növekedni kezd. Ha a feszültség eléri az adott küszöbértéket (ingerküszöb, kb. -55 mV), akkor megnyílnak a sejtmembránban található feszültségfüggő Nátrium-kapuk, és a Na+ ionok megindulnak a sejt belseje felé. Ennek hatására a membránpotenciál még tovább emelkedik, aminek következtében újabb Na+kapuk nyílnak, és ez az öngerjesztő folyamat rendkívül gyorsan, körülbelül 1 ms alatt +40 mV közelébe emeli a membránpotenciált. A kialakult potenciálkülönbség ezt követően továbbterjed a sejt felszínén és a közelben újabb Na+- kapukat késztet nyitásra, megteremtve ezzel az információtovábbítást a sejtben.


Újabb stimulus fogadásához és továbbításához visszaáll az eredeti polarizációs állapot, a nyugalmi membránpotenciál. A Na+-kapuk bizonyos idő után automatikusan zárnak, és kb. -30 mV értéknél megnyílnak a potenciálfüggő K+kapuk is. Mivel káliumból a sejt belsejében van több, ezért a nyitott K+-kapukon keresztül a K+ kifelé fog áramlani. Ezáltal a membránpotenciál újra esésnek indul, kissé még -70 mV alá is eshet, de a K+-kapuk záródását követően visszaáll a nyugalmi állapot. Végül a Na+- és K+ -ionok a Na+/K+ -pumpa révén kerülnek eredeti térfelükre, amely az ATP-ben tárolt energiát felhasználva cseréli ki a sejten kívüli térbe került K+ -ionokat a sejt belsejébe került Na+-ionokra.

Információsűrűság és -áramlás

Információsűrűség és -áramlás

Szem: Az összes információ 87%-át küldi: 109 számú receptorából 109 – 1012 bit/s. A központi idegrendszer: 109 –1011 bit/s-ot képes felvenni, ebből: 104 – 105 bit/s jut vissza az effektorokhoz (filterfunkció). Agy: 15 – 20 milliárd idegsejtje 1010- 1014 bitet képes tárolni. – rendkívül kicsiny helyigény, – nagy stabilitás, – csekély energiafelhasználás. Az emberi agyban tárolt információmennyiség legnagyobb része tudatalatti állapotban marad, melyből az információk rendkívül rövid idő alatt mobilizálhatók.

Információsűrűség és -áramlás

Érzékelés típusa

bit/s

Látás

109-1012

Hallás (a frekvenciától függően)

3-8∙105

Tapintás, nyomás

2∙105

Hideg, meleg érzékelése

2∙103

Szag

50

Íz

10

Fájdalom

100

Beszéd

22-55

Olvasás

18-45

Fülöp Géza: Az információ. 2. bővített és átdolgozott kiadás, Budapest, 1996. Eötvös Loránd Tudományegyetem, Könyvtártudományi Informatikai Tanszék

Az érzékelés fiziológiájának vázlatos áttekintése

Az emberi érzékelés fiziológiáját a látáson keresztül tekintjük át kissé részletesebben. A szem „ablak az agyhoz”

Íz, ízlelés, tudatos ízlelés


Az élelmiszerek érzékszervi tulajdonságai közül a legfontosabb szerepet az íz tölti be.

Az íz ebben az értelemben azonos a zamat (angolul: flavour) fogalmával, amely legalább két, egymástól mind fiziológiai, mind kémiai szempontból különböző érzetet foglal magában: az ízt és az aromát. Amikor egy élelmiszerre azt mondjuk, hogy „jóízű", valójában azt értjük ezen, hogy „jó íze és jó aromája van".


Az általában „íznek” nevezett érzéklet a szűkebb értelemben vett ízlelés és a szaglás összejátszása a szájüregbeli bőrérzékletekkel. Fiziológiai értelemben az ízlelés csak a nyelv által érzékelt alapízeket foglalja magában. A savanyú vagy keserű ízek mérgekre vagy romlott élelmiszerre utalnak, míg az édes, a sós és az umami ízek különböző tápanyagokat jeleznek.

Az ízlelőszervek rendszerint azokban a testrészekben találhatók, amelyek a táplálékfelvételt szolgálják.

Az ízlelés és az emberi nyelv

Íz és ízlelés – az emberi szájüreg metszete

Orr, orrüreg

Felső ajak Felső fogak Nyelv Alsó fogak Alsó ajak

Garat

A metszeten jól látszik, hogy az íz- és szag-érzékelés szorosan összefügg

Íz és ízlelés – az emberi szájüreg metszete

Mandulák Nyelvgyök Nagy ízlelőbimbók: cetpapillák Kis ízlelőbimbók: levélpapillák Nyelvhegy: gomba alakú papillák

Íz és ízlelés – a nyelv íz-térképe a négy alapízzel

Kreserű

Savanyú

Sós

Édes

Íz és ízlelés – a nyelv íz-térképe a négy alapízzel

Savanyú

Érzékenysé g

Sós

Édes Keserű

Nyelvhegy

Nyelvszélek

Nyelvgyök

A szájpad is részt vesz az ízlelési folyamatban

A receptorok az ízlelőbimbókon helyezkednek el, amik az ízlelőszemölcsök oldalán és alján találhatók. Ízlelőbimbók nemcsak a nyelven vannak: előfordulnak a szájpad és a torok hátsó részén. Az érzéksejteken parányi nyúlványok érzékelik a nyálban oldott anyagokat. Ha ízanyag ingerli őket, akkor az érzéksejtekben ingerület jön létre, amit az idegek az agykérgi ízlelőközpontba, és a hipotalamuszba vezetnek. Ez utóbbi a nyálelválasztással és az étvággyal is kapcsolatos.

Ízlelőbimbók a szájpadon is találhatók

Ízlelőbimbók a nyevben

Egy középkorú felnőtt ember szájüregében kb. 2-3 ezer ízlelő bimbó van, ez a szám igen idős korra kb. harmadára csökkenhet, míg gyermekkorban a felnőttkori szám duplája.

Ízlelőbimbók a nyevben Az ételekből kioldódó íz-anyagok itt érintkeznek a nyelv receptoraival

Az ízérzet keletkezésére egyelőre nem teljesen ismert

Napjainkig nem sikerült egy általánosan érvényes elméletet kialakítani az ízanyagok molekuláris szerkezete és az általuk kiváltott érzetek között. Az ízlelési mechanizmus első lépcsőjének egyik legelfogadhatóbb magyarázata: Az ízanyag adszorbeálódik a receptor felületén elhelyezkedő proteinmolekulákban és azokkal valamilyen laza kötésű komplex vegyületet képez. A proteinmolekulák feltehetően depolarizálódnak és kristályszerű állapotba kerülnek, megváltoznak a membrántulajdonságok is, és az idegvégződésekben feszültségkülönbségek létrejöttével bioáramok keletkeznek, amelyek az agyban levő ízérzékelő központba jutnak el (emlékezzünk: akciós potenciál).

Az ízérzet keletkezésére egyelőre nem teljesen ismert

A

B

C

D

E

F

B+E

Az ízérzet keletkezésére, idegrendszeri feldolgozása

Ma még tisztázatlan, hogyan tevődik át az információ az érzéksejtekből az afferens idegekre, amelyek továbbvezetik az agyba. Ismert viszont, hogy az érzéksejtek egy sor neurotranszmittert és neuronpeptidet tudnak kiválasztani. Ezek közé tartozik a szerotonin, a noradrenalin, a g-aminovajsav, a kolecisztokinin. Továbbá feltételezik, hogy az ATP is fontos szerepet játszik az információ átvitelében. Az emlősökben három agyideg szállítja az ízinformációkat az agyba: az arcideg, (nervus facialis, VII), nervus glossopharyngeus(IX) és a bolygóideg (nervus vagus X). Itt kapcsolódik át először a nucleus tractus solitarii rostralis részében. Innen az ízinformációk a talamusz nucleus ventralis posteromedialis pars parvocellularis (VPMpc) -ába kerülnek.

Neurotranszmitterek

Szerotonin (tudatállapot, tudatosság szabályzása)

Noradrenalin (pozitív izgalmi állapotokért, függőségért felelős katekolamin származék)

Gamma-aminovajsav: GABA (gátló neuro-transzmitter)

Adenozin-trifoszfát (ATP)


A talamusz az ingerületet a lobus insularisba vetíti, ahol az elsődleges ízlelőközpont is van. Már itt lezajlik az integráció a többi érzékszervből érkező adattal. Az ízinformációk feldolgozásának következő állomása, a másodlagos ízlelőközpont részleges átfedésben van a másodlagos szaglóközponttal.

Az itt részletezett főútvonal mellett még számos leágazás van a feldolgozás összes szintjén. Ezek vezetnek a hipotalamuszba és a limbikus rendszerbe. Itt is sok a leágazás a magasabb és az alacsonyabb szintekre. Az ízérzékelés zavarait dysgeusiának nevezik; hiányát pedig ageusiának nevezzük.


Az ízlelés bonyolultságát az agyi reprezentációk kombinatorikus rendszere által éri el, ami lehetővé teszi egy benyomás finomságainak részletes elemzését. Az ember idegrendszerének ez a rendszere vektorokkal modellezhető, melyek dimenziója megfelel a receptortípusok számának. Ha az előző dián sematikusan ábrázolt hatféle receptortípus csak tíz különböző intenzitást érzékelne, akkor is milliónyi különböző ízt lehetne érzékelni. A kombinatorika egyszerű alapelvei alapján lesz ekkora ez a szám. Ezt az elvet használták ki az elektromos orr és nyelv létrehozásánál is.


AZ ÉRZET: VEKTOROK ÖSSZEGE B+E

B

E Később: egyes ízek egymásra hatása


Az ízt és az aromát mind az élelmiszer, mind pedig az élelmiszert vizsgáló vagy fogyasztó ember szempontjából elemezni kell. Egy termék íze és aromája számos kémiai vegyület jelenlététől és koncentrációjától függ. A fogyasztó szempontjából az íz és aroma, amelyet az íz- és aromaanyagok a száj- és orrüreg receptoraival érintkezve keltenek, általában nem különül el. A hatás eléréséhez az szükséges, hogy az ízanyag a szájban levő ízreceptorokkal és az aromaanyag az orrban levő szagreceptorokkal érintkezzék.


A receptorok szabják meg tulajdonképpen, hogy mely anyagok tekinthetők íz-, ill. aromaanyagoknak. Az ízlelés során az ún. alapízeket, a közvetlenül illó és a rágás során felszabaduló illékony aromaanyagokat, melyek a kilélegzés során az orrüregben a szagreceptorokkal érintkezésbe kerülnek, valamint a szájban az érintkezés és a rágás során jelentkező texturális (állomány-) tulajdonságokat érzékeljük.

Alapízek

Bravó 1592-ben, Linné és Haller 1751-ben, Wundt 1910-ben állított össze alapíz-táblázatokat. A Haller-féle ízkatalógus 12 ízféleséget tartalmaz. A négy alapíz (a nyelv íztérképénél már találkoztunk a felsorolással): 1. Édes, 2. Savanyú, 3. Sós 4. Keserű Továbbá: Elektromos Fémes Umami Régebben többek között alapíznek tekintették az aromás, erős, égett és gyantás ízeket is (Molnár Pál).

Az ízlelés és a szaglás modellvegyületei

Az ízlelés küszöbértékei (mol/dm3) Ízanyag

Képlet

Molekula-tömeg

Küszöb

Szacharóz

C12H22O11

342,2

0,017

Glukóz

C6H12O6

180,1

0,08

Nátrium-szacharinát

H4C6-CO-NNa. 2H20 SO2

241,1

0,000023

Sósav

HCl

36,5

0,0009

Hangyasav

HCOOH

46,0

0,0018

Ecetsav

CH3COOH

60,1

0,0018

Vajsav

CH3(CH2)2COOH

88,1

0,0020

Tejsav

CH3CHOHCOOH

90,1

0,0016

Borkősav

HOOC(CHOH)2COOH. H20

168,1

0,0012

Citromsav

(COOH)CH2C(OH) (OOH) CH2COOH

192,1

0,0023

Nátrium-klorid

NaCl

58,5

0,03

Kálium-klorid

KCl

74,6

0,017

Magnézium-klorid

MgCl2

95,2

0,015

Nikotin

C5H4NC4H7NCH3

162,2

0,000019

Koffein

C8H10N4O2

194,1

0,0007

Magnézium-szulfát

MgS04.7H20

246,5

0,0046

Kinin-hidroklorid

C2oH24N202.HCl

360,9

0,00003

Kinin-szulfát

(C20H24N2O2).H2SO4

746,9

0,000008

Sztrichnin-monoklorid

C21H22N202.HCl

370,8

0,0000016

ch ni nm

on ok Ki l ni o rid nsz ul Ná fá t tr i u m Ni sz kot i Ki ach n ni a r nh i iná t dr ok lo rid Ko ffe in Só s Bo a v rk ős av Te Ha jsa v ng ya sa Ec v et sa v Va jsa M ag Cit v ro né ziu ms a M ag m- s v né zu lfá ziu t m -k l o Sz r ac id Ká ha liu r óz Ná mk tr i u m lo rid Ná bro m tr i u m id Ná tr i jodi um d -k lo r id G lu kó z

Sz tri

Küszöb mol/dm 3

Az ízlelés küszöbértékei (mol/dm3)

1

0,1

0,01

0,001

0,0001

0,00001

0,000001

Vegyületek érzékenységi sorrendben

Az ízküszöb-értékek tanulással javíthatók

Ízküszöb-értékek javulása (csökkenése) a gyakorlás függvényében (érzékszervi tréningek útján)

Ízanyag (g/100 cm3)

1. vizsgálat

6. vizsgálat

Szacharóz

0,753

0,274

Citromsav

0,0223

0,0096

Nátrium-klorid

0,123

0,047

Koffein

0,0272

0,0078

Az ízküszöb-értékek tanulással javíthatók

Ízküszöb-értékek g/100 cm 3

Sötétebb oszlopok:hatodik próba – világosabb oszlopok: 1. próba 1

0,1

0,01

0,001 Szacharóz

Citromsav

Nátrium-klorid

Koffein

Vegyületek

Az érzékenység javulásának ábrázolása logaritmikus skálán

A szagok érzékelése


A kén-hidrogén szaga például bizonyos fehérjetartalmú élelmiszereknél (tojás) figyelmeztető jelzés a romlott állapotra, azaz a fogyaszthatóságra vonatkozóan.

A szag és szaglás az ember számára rendkívül fontos, mert a szagok és illatok az emberben erős pozitív vagy negatív emocionális hatásokat válthatnak ki. A történelem előtti ember sokkal nagyobb mértékben támaszkodott az ízlelés és tapintás (érintés) mellett a szaglásra, mint később a fejlettebb ember, amely a fejlődés során egyre nagyobb jelentőséget tulajdonított a látásnak és a hallásnak. így a szaglás másodrendűvé vált.


Az emberi szaglásérzékelő (hemo-) receptorok az orrüreg hátsó részében foglalnak helyet. A szaglósejtek az orrnyálkahártyának csak a két — egymástól elválasztott — felső részen találhatók, melyet szaglóhámnak vagy szagló epitéliumnak (regia olfactoria) nevezünk.

A szaglóhámot, amely zsírtartalmú, vékony nyálkaréteg fedi. A szaglóhám felülete kétszer kb. 2,5 cm és 1-2 millió (1-2 • 106) számú szaglósejtből (receptorból) áll.

A szagok érzékelése - Szaglóhám

Alakfelismerő rendszer

Limbikus rendszer Szaglóhám

Mintavételi rendszer

Az emberi szaglásérzékelő (hemo-) receptorok az orrüreg hátsó részében foglalnak helyet. A szaglósejtek az orrnyálkahártyának csak a két — egymástól elválasztott — felső részen találhatók, melyet szaglóhámnak vagy szagló epitéliumnak (regia olfactoria) nevezünk. A szaglóhámot, amely zsírtartalmú, vékony nyálkaréteg fedi. A szaglóhám felülete kb. 2 × 2,5 cm és 1-2 millió (1-2 × 106) számú szaglósejtből (receptorból) áll.

Megoszlás – szilárd fázisú extrakció – purge and trap


A szaganyagnak a nyálkarétegben fel kell oldódni, a szaglósejthez kell kerülni és a sejtek lipoidjához kell kapcsolódni.

Normális belélegzés esetén a szaganyag molekuláinak 2-4 %-a hatol be az epitéliumba.


Az orr nyálkahártyájában található receptorok különböző fizikai-kémiai affinitással rendelkeznek az egyes szaganyagokhoz. Ha eltörünk egy parfümös edényt…

e-

e-

e-

e-

e-

e-

A szagok érzékelése - Szaglóhám A szaglóhám receptorai kölcsönhatásba lépnek a szaganyagok részecskéivel

e-

e-

e-

e-

e-

e-

A szaglóhám egyes elemei izgalmi állapotba kerülnek a szaganyagokkal való fizikai-kémiai kapcsolat hatására (ezt modellezi az elektronikus orr)

e-

ee-

e-

e-

e-

A szagok érzékelése – Ízlelés-szaglás

Az ízlelő és a szagló funkció szorosan összefügg egymással (l. a metszeteken!) • Az ízlelés a nyálban (vízben) oldódó szilárd anyagok vagy vizes oldatok detektálása • A szaglás a gáznemű anyagok kötődését jelenti. Minden szaganyagnak bizonyos mértékben illónak kell lennie szagérzet keltéséhez. Egy anyag szaggal (illattal) akkor rendelkezik, ha belőle illékony részecskék kerülnek a levegőbe, illetve az vízben vagy zsírban valamennyire oldódik.

A szagok érzékelése – Élelmiszerek aromaanyagai

Azonosított aromaanyagok

Szénhidrogének

Karbonilvegyületek

Savak

Észterek és laktózok

Bázisok

Alma

263

32

42

45

85

5

Citrusfélék

322

69

63

61

17

62

1

3

Banán

220

—

47

24

34

97

9

—

Paradicsom

193

17

36

68

42

27

3

8

Káposzta

79

—

8

25

—

—

15

31

Hagyma

91

1

5

15

1

—

1

62

Kenyér

283

60

18

82

30

26

23

21

Svájci sajt

119

16

8

22

32

21

8

2

Baromfihús

163

36

24

61

—

5

4

19

Marhahús

309

48

25

72

19

20

38

64

Hal

87

10

2

43

5

—

19

5

Sör

217

7

29

62

38

44

22

14

Bor

354

11

51

45

57

137

18

3

Whisky

249

9

27

36

31

80

26

5

Kávé

483

49

17

105

20

37

98

72

Tea

315

27

39

96

25

54

26

5

Élelmiszer

Alkoholok

Kénvegyületek

A szaglást befolyásoló tényezők

A hőmérséklet és a légnedvesség befolyásoló szerepéről kevés ismerettel rendelkezünk. A szagküszöbérték akkor a legalacsonyabb, ha a levegő hőmérséklete az orrnyílásnál 25—30 °C között van. Az ízleléshez hasonlóan a délelőtti órákban jobb (alacsonyabb) a szagküszübérték, mint az étkezés utáni időszakban. Viszonylag nagy szaganyag-koncentráció-különbségre van szükség két inger megkülönböztetéséhez.

Szaganyagoknál a DI/I aránya 0,2—0,5, átlagban 0,38. A DI/I értékek az alacsony koncentrációtartományban a legnagyobbak és a középső tartományban a legkisebbek. Ez hasonló a többi érzékszervnél megfigyelt jelenséghez..

A szagérzékelések rendellenességei

— hipozmia: a szagérzékenység általános csökkenése, — merozmia: a szagérzékenység csökkenése egyes szagokkal szemben (főleg férfiaknál fordul elő), — perozmia: az általánostól eltérő szagérzékelés, ami elég gyakori, így pl. Európában kb. 1 %-os gyakorisággal fordul elő, — hiperozmia: a szagérzékenység növekedése egyes szagok iránt (ez a túlérzékenység elsősorban nőknél fordul elő pl. a terhesség első időszakában), — autozmia: szaganyag nélküli szagérzet (ezt a viszonylag ritka anomáliát is főleg nőknél tapasztalták), — anozmia: a szagérzékenység teljes hiánya (egyes agysérüléses baleseteknél és ritkán nagyon idős — 80 éven felüli embereknél — fordul elő).

A szagérzékelések rendellenességei

Szagintenzív vegyületek a szaglást időlegesen és különböző mértékben befolyásolhatják. Például a tömény ammónia kb. 50%-ra csökkenti az általános szagérzékenységet, ami 24 órás időtartamig is eltarthat (toxikus). Időlegesen a dohányfüst is csökkenti a szagérzékenységet. Megemlítendő még a szaglóképesség gyors kifáradása és különböző időtartamú regenerálódása, amit a szagvizsgálatok során figyelembe kell venni.

Közismert az adaptáció jelensége, amit például egy szaganyaggal telített levegőjű helyiségben tapasztalunk rövid bent tartózkodás után.

A szaglóképesség ellenőrzésére szolgáló vegyületek

A szagok érzékelése – Élelmiszerek tipikus aromái

Élelmiszer

Tipikus aromaanyag

Vanília Szegfűszeg

vanillin

Alma (Golden delicious)

eugenol

Körte (Bartlett)

2-metil-etil-butirát

Őszibarack

transz-2-dsz-4-dekadiensav-etilészter

Málna

g-undekalakton

Szamóca

4-[4-hidroxi-fenil]-2-butanon

Citrom

3-fenilglicidsav-etilészter

Ananász

citrál és 2-nonanon

Gomba

2,5-dimetil-4-hidroxi-2,3-dihidro-3-furanon

Fokhagyma

l-oktén-3-ol

Friss kenyér

diallil-diszulfid

Almalé

1,4,5,6-tetrahidro-2-acetil-piridin 2-metil-etil-butirát

Keserűmandula

benzaldehid – pálinkákban lényeges

A szagok érzékelése – Érzékszervi vizsgálatok

Az érzékszervi bírálók szag-azonosító képességét fel kell mérni a szag intenzitásának becslését is ellenőrizzük! Koncentráció

Oldószer

Ammónia (istállószag)

1% v/v

Víz

Benzaldehid (keserű mandula)

1% v/v

60 v/v % etanol

Vajsav (izzadtság)

10 % v/v

víz

Ecetsav (ecet)

8 % v/v

Víz

Amilacetát (körömlakk)

10 % v/v

60 v/v % etanol

Kámfor (kámfor)

3 g/100 cm3

60 v/v % etanol

Fenol (kórház)

10 g/100 cm3

30 v/v % etanol

Vanilin (vanília)

10 g/100 cm3

30 v/v % etanol

Acetofenon (narancs)

1 g/100 cm3

60 v/v % etanol

Anetol (kömény)

1 g/100 cm3

60 v/v % etanol

Szaganyag

Dévényi Tibor és az elektronikus orr

Alapízek – Az édes íz

Alapízek – az édes íz

A tipikusan édes ízérzetet a szacharidokhoz tartozó cukrok keltik (érzékenységünk az édesre a legnagyobb) A legjelentősebbek a természetben is előforduló diszacharidok, melyek közül a szacharóz (nád- vagy répacukor) a legismertebb. Fontos cukor még a laktóz (tejcukor), a glükóz (szőlőcukor) és a fruktóz gyümölcscukor). Közös jellemzőjük, hogy polialkoholként legalább két szomszédos hidroxilcsoportjuk van. Ez a szerkezet valószínűleg összefüggésben áll az édes ízérzettel, mert a hasonló molekuláris felépítésű glikolok: az 1,2-etándiol és az 1,2,3-propántriol (glicerin) szintén édesek. E vegyületek édes ízüket elvesztik, ha OH-csoportjukat savval észteresítjük. Így a keserű szacharóz-oktaacetáttal keserű ízű alkoholmentes üdítőitalokat állítanak elő.

Alapízek – az édes íz – szacharóz (fruktóz+glükóz)

A cukor-összetevőknek legalább két szomszédos OHcsoportja van.

Alapízek – az édes íz – cukorhelyettesítők

Édes ízük alapján cukorhelyettesítőként használják a cukoralkoholokat, melyek közül az ismertebbek: - szorbit, - xilit, - maltit A élelmiszerek előállításához egyéb cukorhelyettesítőket is használnak. Az édesítőszerek közé tartoznak többek között a különböző aminosavak és származékaik, a ketonok és észterek, a benzolderivátok és más heterociklikus vegyületek (pl. triazolderivátok), valamint közismerten a - szacharin - aszpartám - ciklamátok (Adalékanyagok - új szabályok az EU-ban!)

Édesítő szerek – Szorbit, mannit és az E-900-asok E 420 E 421 E 950 E 951 E 952 E 953 E 954 E 955 E 957 E 959 E 960 E 961 E 962 E 964 E 965 E 966 E 967 E 968

Szorbit Mannit Aceszulfám K Aszpartám Ciklamátok Izomalt Szacharinok Szukralóz Taumatin Neoheszperidin DC Szteviol glikozidok Neotám Aszpartám-aceszulfámsó Poliglucitszirup Maltitok Laktit Xilit (xillitol) Eritrit

Édesítő szerek

Mannit E-421

Szorbit E-420

Szacharin E-954

Aceszulfam-K E-950

Ciklaminsav E-952

Édesítő szerek (az aszpartám fenil-alanin forrás!)

Fenil-alanin

Aszpartám E-951

Természetes édesítő szerek – Stivia (Szteviol glikozid)

Természetes édesítő szerek – Stivia vegyületei (E-960)

Szteviozid

Rebaudozid

Természetes (?) édesítő szerek – Nyírfacukor (xillit)

Xilit (főként kukoricából állítják elő xilózon keresztül)

Xilitol, nyírfacukor; Aldopentózból származó cukoralkohol

Xilit (főként kukoricából állítják elő xilózon keresztül)

Xillit (xillitol)

D-xilóz

L-xilóz

Xilitol, nyírfacukor; Aldopentózból származó cukoralkohol


Elméleti feltevések szerint az édes ízt kiváltó glikolcsoport egy protondonorból (D-H+) és egy protonakceptorból (A) áll, ami egy bifunkcionális egységet képez. A cukormolekula egy hidrogénhídon keresztül a receptorral kerül kölcsönhatásba:

D-H+ A +D H A Cukor

Receptor Hidrogén-hidak


1. Homológ sorokon belül az édes íz intenzitása növekvő vízoldhatósággal növekszik. 2. A fenilgyök bevitele a molekulába az édes ízt íztelenre vagy keserűre változtatja. 3. Mértani és optikai izometria is az édes íz megváltozásához vezethet. 4. Aszimmetrikusan felépített molekulák szimmetrikussá tétele esetén az édes íz gyakran keserűvé alakul át.

Alapízek – az ízek függése a geometriai szerkezettől

CH3

Az ízhatás bizonyos esetekben a kémiailag egységes, de szerkezettüket követve különböző izomérek esetében is lehet különböző

NH CO NH2 o-toluil-karbamid: íztelen

CH3

CH3

NH CO NH2 m-toluil-karbamid: keserű

NH CO NH2 p-toluil-karbamid: édeskés

Alapízek – Édesítő hatás összehasonlítása

Az édesítő hatás azt adja meg, hogy az édes ízű vegyület hányszor édesebb a szacharóznál, ha mindkét vegyület azonos mennyiségét ugyanannyi vízben feloldjuk.

A szacharóz édesítő ereje az összehasonlításnál mindig 1. A molekuláris édesítő hatás azt adja meg, hogy egy édes ízű vegyület grammmólnyi mennyisége hányszor édesebb egy gramm-mól szacharóznál. Az édesítés egységét az édes ízű vegyület azon mennyisége adja meg, amely ugyanannyi vízben oldva 1 kg szacharóz édesítő hatását helyettesíti. Koncentráció-függés!

Alapízek – Édesítő hatás összehasonlítása

Az édesítő hatás relatív szélső értékei, 0,2 és 22.000. L-aszpartil-aminomalonsavfenil-alkil-diészter

Raffinóz

Ez azt jelenti, hogy például 10%-os szacharózoldatra vonatkoztatva a 10%-os raffinóz-oldat édesítő hatása az előbbi 1/5-e, az aminosav-származék édesítő hatása pedig 22.000-szer édesebb a szacharóznál.

Alapízek – A savanyú íz


A legtöbb szerves és szervetlen sav savanyú ízérzetet vált ki (kivétel: édes ízű aminosavak és a savanyú-keserű pikrinsav). Az ember érzékenysége a savanyú ízre az alapízek között a harmadik helyen áll. A savak anionokra és hidrogénionra disszociálnak:

-

S

S +H

+

Három alapvető tulajdonság határozza meg a savanyú ízérzetet: 1. Koncentráció 2. Diszociációs állandó 3. pH


Élelmiszerekben a savanyú íz érzetének intenzitása sokkal összetettebb hatásokon keresztül alakul ki, mint vizes oldatokban. A pH-értéken, a savkoncentráción és disszociációs állandón kívül további befolyásoló kölcsönhatások: - Sók - Cukrok (az édes íz erősen befolyásolja) - Alkoholok (köztük a glicerin) - Tannin (csersav) - Hő: mérhetően nem befolyásolja! A vízzel hígított bor közel teljesen azonos pH mellett kevésbé savanyú. Gyenge sav után a desztillált víz édesnek tűnik. Keserű ízérzet után általában nő a savanyú íz iránti érzékenység.

Alapízek – A sós íz

Alapízek – Az igazi sós ízt csak a nátrim-klorid adja

Alapízek – A sós íz

A tipikus sós ízt csak a nátrium-klorid (konyhasó) vizes oldata váltja ki a közepes koncentrációtartományban. Egyéb sók közepes a koncentráció tartományban más ízűek: • • • • • • • •

magnézium-klorid: sós-keserű ammónium-klorid: savanyú-sós nátrium-hidrogén-karbonát: édes-sós magnézium-szulfát: édes-keserű az ólom-acetát (ólomcukor): édes kálium-szulfát: savanyú-keserű berillium-szulfát: édes-savanyú nehézfémek (pl. higany) sói: fémes íz

Alapízek – A sós íz koncentráció függése

Koncentráció (g/100 cm3)

NaCl

KCl

0,02

íztelen

édeskés

0,03

édeskés

édes

0,04

édeskés

erősen édes, kissé keserű

0,05

édeskés

keserű

0,08

kissé sós, kissé édes

keserű

0,10

sós

keserű, sós

0,20

sós

keserű, sós

0,30

erősen sós

sós, keserű, savanyú

Alapízek – A sós íz sózó hatása - Sóhányados

Sóhányados (sóegyenérték)

CNaCl ESó = C Só A „sóhányados" az a nátrium-klorid-koncentráció (CNaCl), amely — minden más íz-jelleget elhanyagolva — ugyanolyan erősen sós ízérzetet kelt, mint a megadott koncentrációjú só (CSó). Minél nagyobb a sóhányados számértéke, annál nagyobb az illető só íz-erőssége.

Alapízek – Sóhányadosok összehasonlítása

Sóhányadosok összehasonlító táblázata CNaCl/CSó -

-

-

-

-

Br

SO42

2,44

1,83

1,26

1,03

-

1,36

0,54

1,16

0,26

0,14

0,23

Ca2+

1,23

-

-

-

-

-

Na+

1,00

0,77

0,91

1,25

0,17

0,21

Li+

0,44

0,57

0,79

-

0,23

-

Mg2+

0,20

-

-

0,01

-

-

Kation

Cl

NH4+

2,83

K+

I

+

HCO3

-

K > Ca2+ > Na+ > Li+ > Mg2+ 2Anionok Na-sói: SO4 > Cl > Br > I > HCO3 > NO3

Kationok kloridjai: NH4

+>

NO3

Alapízek – Sóhányadosok összehasonlítása

Sóhányadosok összehasonlító táblázata CNaCl/CSó -

-

-

-

-

Br

SO42

2,44

1,83

1,26

1,03

-

1,36

0,54

1,16

0,26

0,14

0,23

Ca2+

1,23

-

-

-

-

-

Na+

1,00

0,77

0,91

1,25

0,17

0,21

Li+

0,44

0,57

0,79

-

0,23

-

Mg2+

0,20

-

-

0,01

-

-

Kation

Cl

NH4+

2,83

K+

I

+

HCO3

-

K > Ca2+ > Na+ > Li+ > Mg2+ 2Anionok Na-sói: SO4 > Cl > Br > I > HCO3 > NO3

Kationok kloridjai: NH4

+>

NO3

Alapízek – A sós íz erőssége az életmódtól is függ

A kationok kloridjainak sóhányadosa az ember, a rágcsálókra és a húsevők esetében nem azonos: +

Ember: NH4+ > K > Ca2+ > Na+ > Li+ > Mg2+ Carnivora: NH4

+>

+ + 2 Ca > K >

Mg2+ > Na+ > Li+ +

Rodentia: Li+ > Na+ > NH4+ > Ca2+ > K > Mg2+ Az embernél a sós íz iránti érzékenység a kinin által kiváltott keserű íz után általában nő. A hőmérséklet emelkedésével a sós íz iránti érzékenység csökken.

Alapízek – A keserű íz

Alapízek – A keserű íz – modellvegyülete a kinin

Cinchona succirubra (Dél-Amerika, 1817.)

Kinin


A keserű íz a természetben általában a mérgeket jelzi, ezért ennek érzékelése megóvhatja az embert a mérgezéstől. Ezt a tulajdonságot tehát fenntartotta a természetes kiválogatódás. Ma már ennek a jelentősége eltűnt, viszont azok, akik érzik a keserű ízt, másképpen válogatják meg kedvenc ízeiket, ételeiket. A vékony testalkatú egyének jobban érzik az ízeket. Az amerikai Rutgers University kutatói szerint az összefüggés különösen a keserű íz érzékelése esetében szignifikáns. A közel 50, 40-es éveikben járó nő bevonásával végzett vizsgálat eredményei szerint a szuper ízlelésű személyek 20 százalékkal vékonyabbak voltak a keserű ízre érzéketlen nőknél. Megállapították, hogy a kevésbé érzékeny személyek általában zsírosabb, édesebb és fűszeresebb ételeket kedvelnek, ami hosszútávon elhízáshoz vezethet. http://drinfo.hu/netdoktor/erzekszervek/a-vekonyak-jobban-erzik-az-izeket


A keserű íz érzékelése még komplikáltabbnak tűnik, mint az édes ízé, ezért eddig még semmilyen összefüggést nem sikerült találni a molekuláris struktúra és a keserű ízérzet kiváltása között. Az egymástól igen eltérő szerkezetű vegyületek tartoznak a keserű ízű anyagokhoz.


Keserű ízű alkaloidák: heterociklusosán kötött nitrogénnel rendelkeznek. Kémhatásuk általában lúgos. Néhány példa:

— koffein (kávé, tea, kakaó kóladió) — kinin (a kínafa kérgéből nyerik) — rodein és morfin (a mákban) — nikotin (a dohányban) Néhány keserű ízű alkaloida egyben toxikus hatású, ilyen a közismert sztrichnin és brucin. Az egykori hiedelem:

keserű íz  mérgező hatás Nem igaz! Nem minden méreg keserű, és nem minden keserű anyag méreg.


Vegyületcsoportok: • nitrogénvegyületek (pl. amidok, hidracinok, izocianidok, nitrilek, nitrovegyületek, uretánok) • a-L-aminosavak • ketonok, • szervetlen sók Kémiai csoportok: • N02 =N =N=S • SH —S— —S—S— —C— Egyes homológ sorok (ízt is válthatnak): • • • • •

Glikol édes hexametilénglikol keserű fenil-karbamid keserű p-topil-karbamid édes. szervetlen sóknál növekvő molekulasúly keserű íz erősebb.

Alapízek – A keserű íz – A sör alapanyagai

Komló

Árpa

Alapízek – A keserű íz – A sör alapanyagai

A komlóban előforduló savak: pl. humulon és lupulon, a felelősek a sör keserű ízének kialakításában. Egyben nyugtató, altató hatásúak is.

Alapízek – A keserű íz – Kávé

A keserű ízek másik népszerű képviselője: a kávé (Coffea arabica) pörkölt terméséből készült ördögi ital.

A feketekávé pörköléssel beállított keserű íze kb. 600 komponenst tartalmaz.

Alapízek – A keserű íz – Ízvakság

A keserű ízanyagok általában igen kis koncentrációban viszonylag jól felismerhető ingert keltenek.

A felismerést — különösen a küszöbérték meghatározásánál — gyakran zavarja az oldószerként használt desztillált, illetve kezeletlen vagy előkezelt (forralt) csapvíz saját kesernyés íze. így az oldószerrel és a savanyú alapízzel előforduló tévesztés gyakorisága általában nagyobb. Sajátos jelenség: a fenil-tiokarbamiddal és más hasonló vegyülettel szembeni „ízvakság”. Az örökölhető és viszonylag ritka. Ugyanakkor: az ízlelőképesség a többi alapíznél és más keserű ízű anyagokkal szemben nem csökken.

Alapízek – A keserű íz – Táplálkozás-élettani hatás

A keserű anyagok táplálkozás-élettani hatása: A nyál- és gyomorsavkiválasztást erőteljesen fokozzák. Növelhetik az étványat

Alapízek – Az ötödik „alapíz”: umami

Kikunae Ikoda (1908)

Laminaria japonica

Glutaminsav

Alapízek – Ízfokozók E 600-asok

Glutaminsav

O

O

HO

OH NH2 O

O

HO

Na-Glutamát

ONa NH2

Alapízek – Ízfokozók E 600-asok - Na-glutamát E-621

1909-ben: szabadalmak – a legismertebb ízesítő szer (sülthús) Gyártása ma: gabona- és szójafehérjéből, cukormentesített melaszból történik; Optimális hatás: • pH 5 és 8 között • 0,01 és 0,03% közötti koncentráció Alkalmazás: hús- és zöldségfélék (leveskockák, levesporok) ízesítésére; A glutaminsav serkenti az agyműködést: „intelligencia sav”

Ízfokozók E 600-asok – Glutaminsav E-620 Az ötödik „alapíz”, az umami természetesen fordul elő a paradicsomban, parmezánsajtban és a japán konyhában használt kombu barnamoszatban (Laminaria japonica) is. Kezdetben a kombu barnamoszat főzetéből nyerték ki, ma fermentációs eljárással készül. A glutaminsav kálcium és kálium sói is ízjavító hatásúak. A glutaminsav számos élelmiszer fontos építőköve: • sajtok, • húsok, • gombafélék, • cukorborsó, • tej; Csak a szabad glutaminsav és annak sói rendelkeznek ízjavító tulajdonsággal.

Ízfokozók E 600-asok – A kínai konyha jellegzetes íze


Feltételezés (ízfokozó hatás): A glutaminsav a nyelv ízérző receptorainak ingerküszöbét csökkenti;

Közepesen súlyos alergia az emberek kis százalékában: • • • • •

bőrpír állkapocs és a mellizomzat megfeszülése végtagzsibbadás fejfájás általános gyengeség

A reakció röviddel a glutamát tartalmú étel elfogyasztása után alakul ki. Súlyos anafilaxiás reakciót még nem figyeltek meg;


Az ázsiai konyha úgy használja a nátrium-glutamátot, mint az európaiak a sót és a borsot.

Nem bizonyított gyanú: a Na-glutamát allergián kívül idegi elváltozásokat is kiválthat: • Parkinson-kór • Alzheimer-kór A hagyományos élelmiszerek (főként konzervek, levesporok, fűszerkeverékek, fűszersók) bőségesen tartalmaznak nátrium-glutamátot.

Bio élelmiszerekben tilos a Na-glutamát használata.

Ízfokozók - Ízletesség (Palatability)

Főként a kedvtelésből tartott állatok takarmányában érvényesül

A kifejezés a „szájpadlás” latin nevéből származik. A palatability lényege: A takarmányhoz (élelmiszerhez) adott ízfokozók és/vagy illatanyagok az elfogyasztóban függőséget váltanak ki. Következő ábrán az emberi agy azon területei láthatóak, amelyek az effektus idegrendszeri kialakulásáért felelősek.

Ízfokozók - Ízletesség (Palatability)

Bazális ganglionok Thalamus

Globus pallides (paleo striatum)

Feketeállomány

Kisagy

Magyari Marton – Bor és sajt 1977

Magyari Marton - Erzekszervek allegoriaja 1. 1988

Magyari Marton - Erzekszervek allegoriaja 2. 1988

Köszönöm megtisztelő figyelmüket!

Kutatók Éjszakája Bay Zoltán Alapítvány

Recommend Documents