Udvardi Edit1 – Fodor Marietta2 – Papp Nóra3 – Stefanovits-Bányai Éva4
Polifenolokban gazdag élelmiszeripari melléktermékek hatása a tojás beltartalmi paramétereire The effect of polyphenol rich byproducts on the nutritional values of eggs
[email protected] István Egyetem, Élelmiszertudományi Kar, hallgató 2 Szent István Egyetem, Élelmiszertudományi Kar, egyetemi docens 3 Szent István Egyetem, Élelmiszertudományi Kar, egyetemi adjunktus 4 Szent István Egyetem, Élelmiszertudományi Kar, egyetemi tanár 1Szent
Bevezetés A változatos és egészséges étrend egyik alapanyaga a tojás, ami sok, a szervezetnek fontos tápanyagot tartalmaz. A legújabb kutatások bizonyítják, hogy nincs összefüggés a rendszeres tojásfogyasztás (6 tojás/hét) és a magas koleszterinszint között, viszont az emberek tudatában a túlzott tojás fogyasztása ezt vonja maga után (EUFIC, 2011). Emiatt jó marketingfogás lehet, a kisebb koleszterintartalmú tojás árusítása, amire magasabb ára ellenére is reményeink szerint lenne kereslet. Mivel élelmiszeriparban sok értékes összetevőben gazdag melléktermék keletkezik, amiket nem hasznosítanak, ezért ezeket fel lehetne használni az állatok takarmányozásánál, remélve, hogy pozitívan módosítják például az állat egészségi állapotát, húsának minőségét, esetenként tojásának hozamát és annak beltartalmát. Irodalmi áttekintés A tojás az emberiség számára a legfontosabb táplálékforrás. A tojássárgájában található zeaxantin és lutein karotionidoknak az időskori vakság megelőzésében lehet szerepük, hiszen a makuláris pigment sűrűségét növelik, ami segít mérsékelni a szemben a fotostresszt (EUFIC, 2011). A tojássárgája színét a karotionidok adják. A lutein citromsárgára, a zeaxantin aranysárgájára festi a tojást, melyek például a kukoricatápból fel tudnak szívódni. A tojás tulajdonságait nem befolyásolja, de a tojássárgája színét takarmányozással módosíthatják, így a fogyasztó számára vonzóbbá tehetik, ezért ezt a takarmánygyártó cégek alkalmazzák (Gippert és Szigeti, 1998) A tojás mérete fajonként eltérő, de a fehérjéjének, sárgájának és egyéb összetevőinek aránya hasonló. Nagysága fordítottan arányos az állat testsúlyával, tehát ha a testsúly növekszik a tojás mérete csökken. Viszont ugyanazon egyed kisebb tojásaiban nagyobb a sárgája, így a zsírtartalom is. A tojás mérete függ az állat korától, fajtájától, tartási körülményektől és a takarmányozástól (Szőllősi, 2014). A tojásokat héjjal együtt, grammban adott súlyuk szerint osztályozzák. A tojás árát befolyásoló tényezők a méret, vagy különleges tartalom, például nagyobb E-vitamin tartalom. Hogy minél értékesebbek legyenek, több kísérletet is végeztek már arra, hogy mi befolyásolja a tulajdonságait. Különleges tápokkal módosítani lehet beltartalmi értékeket és külső tulajdonságokat. A halliszttel dúsított tápok növelik a többszörösen telítetlen zsírsavak mennyiségét. A takarmányt manipulálták már ultraibolya besugárzással, amivel növelték a tojás természetes vitamintartalmát, kb. 2000-szeresre növelték a Dvitamint (Légrádi, 2003). Kísérleteztek likopin tojásba való beépülésére a fürj és a tyúktojásban egyaránt, aminek hatására az összkarotinoid értékek szignifikánsan különböztek és a tojássárgáját a likopin intenzív sárgára színezte (Gregorits, 2011). A paradicsomsűrítmény jól alkalmazható a baromfi-takarmányozásban, mint tojást színező természetes karotinforrás (Papócsi-Réthy et al., 2011). A ß-karotin felszívódásának vizsgálata során megállapították, hogy 50.000 NE A-vitaminnal ekvivalens ß -karotin kiegészítés, a tojás karotin tartalmát növeli, a koleszterin egyidejű mérsékelt csökkenése mellett (Ágota, 2000).
414
A élelmiszeriparban a melléktermékek felhasználása elmarad a lehetőségektől. A Gyümölcslégyártás során fennmaradó szárazanyag hasznosítása még nem teljesen kiforrott. Gyümölcs- és zöldséghulladékok komposztálására lenne lehetőség, de utólagos korrigálásokra szorul, például víztartalom csökkentése, pH optimalizálás. Munkánk során arra voltunk kíváncsiak, hogy a csirkék tápjának polifenolokban gazdag melléktermékekkel való kiegészítése, hogyan befolyásolja a tojás beltartalmi értékeit. A kísérletekhez két, eltérő polifenol-tartalmú meggyet választottunk ki: a nagy antocianin-tartalommal rendelkező ʻFanal’ fajtát és a világos hús és héj színű, de fenolos savakban gazdagabb ʻPipacs 1’ meggyet. Anyag és módszer A tojásokat a Capriovus Kft. szolgáltatta, ahol 3 vizsgálati csoportot különítettek el. Csoportonként 2-2 csirkével zajlott a kísérlet, akik megkapták a normál tápadagjukat, és a kontroll csoporton kívül az adott meggyet kiegészítésként. 9 héten keresztül gyűjtötték a tojásokat. A tojásokat liofilizáltuk (Scanvac CoolSafeTM 110-4, Lynge, Dánia; -110 °C-os jégcsapda, 3-4 nap), a kísérletekben liofilizált tojásporral dolgoztunk tovább.
1. táblázat: A kísérleti elrendezés Csoport
Táp
Kontroll 1 2
Univerzális Árutojó II. Takarmánykeverék
Kiegészítés
Csirke (db)
-
2
Pipacs 1
2
Fanal
2
A kísérlet utolsó hetének minden napján megmértük a tojások tömegét, hosszúságát és szélességét. Az összes polifenol-tartalom meghatározása Singleton és Rossi (1965) módszerével történt. Galluszsav segítségével kalibrációs egyenest vettünk fel. A spektrofotometriás méréseket Nicolet Evolution 300 BB (Thermo Electron Corporation, Cambridge, Egyesült Királyság) típusú spektrofotométeren végeztük. A fényelnyelést λ=760 nm-en mértük. A tojás koleszterintartalmának mérésére a klasszikus módszerrel, a szterintartalom alapján történő koleszterin mennyiség meghatározásával történt, amely eljárást a magyar szabvány is rögzíti (MSZ 20500/4-87). A NIR méréseket a Fourier transzformációs Bruket MPA NIR/NIT (Ettlingen, Németország) készülékkel végeztük, a spektrális kiértékelés OPUS 7.2 programmal (Ettlingen, Németország) történt. A készüléknek 8 cm-1 illetve 16 cm-1 a felbontóképessége, mérési tartománya 12500-4000 cm-1. Méréseinket 8 cm-1 felbontás mellett végeztük. A Kjedahl módszer segítségével határoztuk meg a tojásporok fehérjetartalmát, a meghatározást, Gerhardt (Königswinter, Németország) automata roncsolóval és Vapodest (Königswinter, Németország) vízgőzdesztilláló készüléken végeztük. Eredmények Az utolsó heti tojásadatok alapján megállapítható, hogy a tápkiegészítést kapott tyúkok tojásainak tömege nőtt a kontroll csoport tojásainak tömegéhez képest, amik átlagosan 58,6 g-osak voltak. Az 1-es csoport tojásainak tömege bizonyult a legnagyobbnak, akik a ʻPipacs 1ʼ meggyet kapták, átlagosan 64,5 g-osnak. A 2-es csoport, akik a ʻFanalʼ meggyet kapták ettől kicsit lemaradva, 62,1 g-os volt átlagosan. Az utolsó héten mért tojások hosszúság és szélesség adatai alapján megállapítható, hogy a különleges etetés hatására megnőtt a tojások mérete. A kontroll csoportos tojások hosszúsága átlagosan 5,6 cm volt, szélességük 4,4 cm. Az 1-es csoport tojásainak átlagos mérete lett a legnagyobb, ők kapták a ʻPipacs 1ʼ
415
meggykiegészítést, 6,1 cm hosszúságú és 4,7 cm szélességű. A 2-es csoport, akik a ʻFanalʼ meggyet kapták, tojásainak átlagos hosszúsága 6,0 cm, szélessége 4,7 cm. A tojások polifenol-tartalmát a 4. naptól mértük az 59. napig. Ez idő alatt ötször vettünk mintát, a 4., 18., 39., 52. és az 59. napon. Általában elmondható, hogy nem változott nagymértékben a polifenol-tartalom. Irodalmak alapján hasonló etetéses kísérletekben is ezt tapasztalták. Némi eltérés megfigyelhető a hetek között, és bár úgy tűnik, az utolsó héten nőtt a polifenol-tartalma az egyes és a kettes csoport tojásainak, de ezt csak a kísérlet folytatásával és statisztikai kiértékeléssel bizonyítható. A tojások koleszterintartalmát a 4. napon kezdtük mérni, és már itt látható eltérés a különböző csoportok között. A kontroll csoporté 11,8 mg/100 g, az 1-es csoporté, akik ʻPipacs 1ʼ meggykiegészítést kaptak 9,9 mg/100 g és a 2-es csoporté, akik ʻFanalʼ meggykiegészítést kaptak 8,6 mg/100 g. Jelentős eltérést tapasztaltunk a csoportok között, de mivel a 4. napon kezdtük a méréseket, tervezzük, hogy a mintákat az etetés megkezdése előtt megvizsgáljuk, hogy kiderítsük, valóban ilyen gyorsan érzékelhető a pozitív változás, vagyis a tojás koleszterinszintjének csökkenése a különböző meggyek hatására. Hasonló trendeket figyelhetünk meg a többi napon vett mintákon. A mérést érdemes kibővíteni, és statisztikai értékelést is elvégezni, hogy lássuk szignifikáns-e az eltérés. A tojások fehérjetartalmának vizsgálatát szintén a 4. napon kezdtük, ahol eltérés még nem látható. A 18. napon némi növekedés tapasztalható a kontroll csoporthoz képest a meggy kiegészítést kapott csoportokban, viszont az azt követő napokon nem látható eltérés. Általánosságban elmondhatjuk, hogy a meggy kiegészítésnek a normál táphoz a tojás fehérjetartalmára nem volt hatással, de további mérésekkel, a kísérlet pontosításával érdemes lenne tovább foglalkozni. Az FT-NIR mérések során a spektrumok rögzítése a teljes 12500 - 4000 cm-1 mérési hullámszám tartományban történt. A kontroll, az 1. és 2. vizsgálati csoportból származó liofilizált tojásporok spektrumai mellett egy tiszta koleszterin spektrumát is feltüntettük (1. ábra).
1. ábra: A spektrum nevezetes részei A koleszterin minta spektruma alapján kerestük és azonosítottuk a mintáinkról felvett spektrumokban a jellegzetes elnyelési tartományokat. Ezeket tüntettük fel az 1. ábrán.
416
A spektrum kezdeti szakasza (12500-9000 cm-1) még olyan nagy energiával rendelkezik, hogy reflexió jelensége itt kevésbé tapasztalható. A jellegzetes elnyelési csúcsok alapvetően 9000 – 4000 cm-1 területen helyezkednek el. A 1. ábrán jelölt területek részletes ismertetését (Jerry, 2000) a 2. táblázatban foglaltuk össze.
2. táblázat: A spektrum nevezetes részeinek magyarázata (Jerry, 2000) Sorszám
Hullámhossz (cm-1)
Vegyületcsoport
Jellegzetes rezgések
1 2 3 4 5 6
10100 9700 8300 7100 6700 5800
fehérje zsírok, olajok zsírok zsírok, olajok fehérje fehérje
7
4870
fehérje
8
4600
fehérje
9
4330
zsírok, olajok
10
4260
zsírok, olajok
NH vegyértékrezgés 2. felhang CH kötések kombinációi -CH3 vegyértékrezgés 2. felhang OH vegyértékrezgés 1. felhang NH vegyértékrezgés 1. felhang -CH2- vegyértékrezgés 1. felhang Peptidkötés C=O karbonil cs. vegyértékrezgés 2. felhang Peptidkötésben: NH deformációs- és C=O vegyértékrezgésének kombinációja CH vegyértékrezgés 2. felhang -CH2- vegyértékrezgés 1. felhang és CH deformációs rezgés kombinációja
Szilárd minták spektrumvizsgálatakor érdemes a spektrumok deriváltját is megvizsgálni. Ez a spektrumkezelési művelet alkalmas arra, hogy az eltérő szemcseméretből adódó magasságbeli eltéréseket kiküszöbölje. Az első deriváltak segítségével pontosabb összehasonlítást kapunk ugyanazon napi kontroll, 1. csoport és 2. csoport tojásporai között (2. ábra). Bár az 2. ábra alapján konkrét mennyiségi következtetéseket nem szabad levonni, az azonban egyértelműen látható, hogy a kontroll mintához képest eltérő csúcsmagassággal jellemezhetőek a kezelt csoportok spektrumai. Ezen belül is a 2. vizsgálati csoportból származó tojáspor spektruma jellemezhető nagyobb csúcsokkal.
417
2. ábra: Azonos napi tojáspor minták spektrumainak deriváltja A több héten keresztül kapott kontroll valamint 1. és 2. vizsgálati csoportba tartozó állatok tojásainak a koleszterin tartalmát liofilizált mintából mértük. Csatlakozva egy korábban elkezdett kísérlethez, a korábbi adatokat ezen mérési eredményeimmel kiegészítve 68 minta spektrális és referencia adatait felhasználva próbálkoztunk egy becslési függvényt felépíteni a koleszterin tartalom meghatározására. A spektrális és referencia adatok kiértékelése részleges legkisebb négyzetek módszerén (PLS) alapuló regressziós eljárással történt. Próbálkozásaink eredményeként olyan becslési összefüggéshez jutottunk, amely adatelőkezelésként első derivált és egyenesvonal korrekció (FD+SLS) kombinációs műveletet alkalmaztunk. A becslési függvény ellenőrzésére véletlenszerű 3 faktoros keresztellenőrzést végeztünk. A keresztellenőrzés és a kalibráció statisztikai adatait a 3. táblázatban foglaltuk össze. A spektrális és referencia adatok közötti becslési függvény felállításához a 12500-10700 cm-1 és 71504480 cm-1 tartományokat választottuk. Az adatbázisban megadtuk, hogy kalibráció, tehát illesztett mintákkal dolgozzon a program. A többváltozós regresszió keresése után, a 3. táblázatban található értékeket kaptuk. A PLS regresszió eredményeként kapott összefüggés biztató eredménynek tekinthető. A 4. ábra is jól mutatja, hogy elsősorban a kisebb koncentráció tartományokra jellemző, hogy nagy hibával mérhetők. Ez azonban további minták bevonásával és a mintaszám kellő bővítésével kiküszöbölhető, s a módszer alkalmassá tehető tojásporok koleszterin tartalmának gyors és környezetbarát meghatározására.
3. táblázat: PLS modell keresztellenőrzésének és kalibrációjának statisztikai jellemzői
418
illeszkedés mértéke
Q2
86,35
keresztezés hibája
RMSECV
1,33
főcsoportszám
RANK
5
illeszkedés mértéke
R2
92,01
becslés hibája
RMSEE
1,07
főcsoportszám
RANK
5
3. ábra: Validációs összefüggés tojáspor koleszterin tartalmának meghatározására A lineáris diszkriminancia analízis (LDA) megmutatja, hogy elkülöníthetők-e a spektrumok felügyelt csoportosítási módszernél. Az LDA végrehajtásával arra voltunk kíváncsiak, vajon kizárólag a spekrális adatok alapján el tudjuk-e különíteni egy felügyelt statisztikai módszerrel a kontroll valamint az 1. és 2. vizsgálati csoportot. A Statistica 7.8 (Dell Statistic, Tulsa, USA) statisztikai módszerrel végeztük az elemzést, amely eredményét az 4. ábrán mutatjuk be. A 4. ábrán egyértelműen látható, hogy a csoportok két minta kivételével 95%-os konfidencia szinten tökéletesen elkülöníthetők (a 95%-os szintnek megfeleleő ellipsziseket a jobb áttekinthetőség miatt nem tüntettük fel).
4. ábra: A lineáris diszkriminancia analízis eredménye a tojásporoknál
A módszer ellenőrzésére, hogy megtudjuk, valóban elkülönülnek a minták, vagy csak véletlenül, random csoportosítás történt, újabb statisztikai vizsgálatot végeztünk el. Amennyiben ennek eredményeként egy
419
„összekeveredett” képet kapunk, akkor az eredeti csoportosítás nem tekinthető véletlenszerűnek. Az 5. ábrán mutatjuk be az ellenőrzés eredményét, a minták összekeveredtek, tehát a véletlenszerű elrendeződés kizárt.
5. ábra: A lineáris diszkriminancia analízis ellenőrzése a tojásporoknál
Összefoglalás Összegzésként elmondható, hogy a koleszterintartalomra pozitív hatással van a meggykiegészítés, érdemes lenne a kísérletet folytatni. A pontosabb eredmények érdekében szeretnénk növelni a csirkék számát, és kibővíteném a vizsgált csoportok egyedszámát akár különböző meggy dózist kapó csirkékkel is. Köszönetnyilvánítás Ezúton köszönjük a segítséget a Capriovus Kft.-nek és a NTP-HHTDK-16-0082 pályázatnak.
Felhasznált irodalom Ágota G. (2000): A β-karotin felszívódásának, transzportjának és tojásba épülésének vizsgálata, különös tekintettel a koleszterin anyagforgalommal való kölcsönhatására (Japán fürjben és tyúkban végzett kísérletek), Doktori értekezés European Food Information Council (2011): Újra a tojásnál- tápláló és biztonsággal fogyasztható. Food today 05/2011 Gippert T., Szigeti G. (1998): A baromfi termékminőségét befolyásoló takarmányozási tényezők „Agro 21" füzetek, 20. sz. 14-21. Gregosits B. (2011): A természetes eredetű karotinoidok felszívódása és szöveti megoszlása házityúkban, Doktori értekezés Jerry W. JR. (2000): Handbook of organic compounds, 1. kötet Jerry W. JR., Lois W. (2012): Practical guide and spectral atlas for interpretive near-infrared spectroscopy, second edition
420
Papócsi-Réthy K., Kiss Zs., Kerti A., Bárdos L. (2011): A paradicsom, mint likopinforrás alkalmazása japánfürjben, Állattenyésztés és takarmányozás, 429–436. Singleton V. L., Rossi J. A. (1965): Colorometry of total phenolics hit phosphomolybdic-phophotunstic acid reagents Am. J. Enol Vitic 16., 144-158. Szőllősi L. (2014): A hatékonyság szerepe a magyar étkezési tojástermelés jövedelmezőségében. Gazdálkodás 58. évfolyam 5. szám, 427-441.
421
