301. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUMON füzet

Átírás

1 AZ MTA ÉLELMISZERTUDOMÁNYI KOMPLEX BIZOTTSÁGA A MAGYAR ÉLELMEZÉSIPARI TUDOMÁNYOS EGYESÜLET és az FVM KÖZPONTI ÉLELMISZERIPARI KUTATÓ INTÉZET által február 23-án tartandó 301. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUMON elhangzó elõadások rövid kivonata 274. füzet FVM KÖZPONTI ÉLELMISZERIPARI KUTATÓ INTÉZET Budapest

2 2 TARTALOMJEGYZÉK Dr. Õrsi Ferenc - Frojda Szilvia - Dr. Kovács Istvánné* (Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Biokémiai és Élelmiszertechnológiai Tanszék, *VAN MELLE FUNDY Kft, Budapest) Egyes zselécukorkák viselkedése a tárolás során 3. Teleki Levente Gábor (Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Vegyipari és Élelmiszeripari Gépek Tanszék) A fagyasztva szárítás az élelmiszeriparban 4. Weglárzné dr. Gasztonyi Katalin (Fogyasztóvédelmi Fõfelügyelõség, Budapest) Szalmonella meghatározása ELFA (Enzyme Linked Fluorescent Assay) módszerrel 5. Kádár Zsófia - Dr. Réczey Istvánné (Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Mezõgazdasági Kémia Technológia Tanszék) Etanol elõállítása egyidejû hidrolízissel és fermentációval 6. Varga Enikõ - Dr. Réczey Istvánné (Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Mezõgazdasági Kémia Technológia Tanszék) Kukoricaszár kémiai elõkezelése az enzimes bonthatóság elõsegítése érdekében 8. Kis Balázs - Dr. Réczey Istvánné (Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Mezõgazdasági Kémia Technológia Tanszék) A papíriszap összetételének és enzimes hidrolizálhatóságának vizsgálata 9.

3 3 EGYES ZSELÉCUKORKÁK VISELKEDÉSE A TÁROLÁS SORÁN Háromféle zselécukorka viselkedését vizsgálták szoba hõmérsékleten 60% páratartalmú és 30 C fokon 100 % páratartalmú térben, csomagolt állapotban. A vizsgált cukorkák: Zselé cukorka Félhabos gumicukorka Extra savanyú gumicukorka Mindhárom a Fundy Kft. terméke. Vizsgálták a termékek becsomagolása elõtti tárolásának hatását, valamint a tárolás alatt bekövetkezõ változásokat a nedvességtartalomban, az érzékszervi tulajdonságokban valamint a cukorkák állományának változását, amelyet penetrométeres méréssel követtek. Az érzékszervi tulajdonságokat pontozásos súlyzófaktoros módszerrel határozták meg. A nedvességtartalom meghatározására gravimetriás, refraktometriás és NIR eljárást próbáltak ki. Megvizsgálták a cukorkák abszorpciós izotermáit is és egyensúlyi páratartalmát szobahõmérsékleten. Összefüggést kerestek a cukorkák fizikai és érzékszervi tulajdonságai, valamint a víztartalom és egyensúlyi páratartalom változásai között. A vizsgálatokkal a cukorkák becsomagolás elõtti pihentetésének hatását kívánták vizsgálni a termék tulajdonságaira és tárolás során megfigyelhetõ változásaira. A vizsgálatokból megállapítható, hogy a pihentetés során a cukorkák nedvességtartalma és ezzel együtt egyensúlyi relatív páratartalma a kiindulási 70%-ról 60%-ra csökken. Ez együtt jár a határfeszültség és ezzel összefüggõ keménység növekedésével. Az alkalmazott biorientált polipropilén fólia megfelelõ védelmet biztosított a nedvességváltozásokkal szemben. Dr. Õrsi Ferenc egyetemi tanár Frjoda Szilva vegyészmérnök Dr. Kovács Istvánné* minõségügyi igazgató Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Biokémiai és Élelmiszertechnológiai Tanszék *VAN MELLE FUNDY Kft, Budapest

4 4 A FAGYASZTVA SZÁRÍTÁS AZ ÉLELMISZERIPARBAN A laboratóriumi és az ipari mûveleteknél gyakran szükséges a szárító-eljárások alkalmazása. Ezek az eljárások részben a mûveletek közbülsõ folyamataiként szerepelnek, részben a végtermék állandósítására szolgálnak. Igen sok kémiai anyag vizes oldata ugyanis nem állandó. A vizes oldatok egyrészt könnyen fertõzõdnek, másrészt azonban olyan anyagok is vannak, melyek steril körülmények között nem tarthatók el hosszabb ideig. Ezen kívül pedig maga a víz gyakran felesleges súlytöbbletet is jelent. Ezzel szemben szárított állapotban az anyagok nagy része jól eltartható és hosszú ideig tárolható. Általában a biológiai eredetû anyagok szárítás során fokozott követelményeket támasztanak. Ezek ugyanis a lepárlásnál felhabzanak, kérgesednek, a lepárló edény fenekére kerülnek, kozmásodnak, elvesztik biológiai aktivitásukat is. Ennek az inaktiválódásnak az oka a legtöbb esetben a fehérjék denaturálásában keresendõ. Az ilyen anyagok szárításánál különleges eljárások szükségesek. Jelenleg a legkorszerûbb eljárás az oldódóképesség és a biológiai aktivitás megtartására a fagyasztva szárított állapotban való szárítás, más néven liofilizálás. Ez az eljárás lényegében a megfagyasztott oldat nedvességtartalmának vákuumtérben való elszívásából áll. Az elõadás a fagyasztva szárítás jellemzõ tulajdonságait ismerteti, majd pedig kávéoldat liofilezésének leírását, diagrammokkal ábrázolva a tömegcsökkenést illetve az anyag hõmérsékletének változását szárítás közben, végül pedig röviden a liofilezett termékek végsõ állapotát, kezelését, csomagolását. Teleki Levente Gábor PhD hallgató Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Vegyipari és Élelmiszeripari Gépek Tanszék

5 5 SZALMONELLA MEGHATÁROZÁSA ELFA (Enzyme Linked Fluorescent Assay) MÓDSZERREL Napjainkban még mindig az egyik legjelentõsebb feladat az élelmiszermikrobiológiában a kórokozó szalmonellák kimutatása. Ezt támasztja alá az a tény, hogy a szalmonellák okozta ételfertõzések száma évrõl-évre növekszik, s a vezetõ szerepet a S.enteritidis okozza a szalmonellózisban megbetegedettek között. A szalmonella meghatározás a legtöbb laboratóriumban a hagyományos tenyésztéses módszerrel (MSZ EN ISO ) történik, amely igen munkaigényes, sok táptalajt, üvegeszközt és energiát igénylõ folyamat, s a vizsgálati eredmény is csak 5 nap után áll a szakemberek rendelkezésére. Mindez szükségessé teszi olyan eljárások bevezetését, melyekkel a szalmonella meghatározás folyamata leegyszerûsíthetõ és lerövidíthetõ. Az ilyen úgynevezett gyors-meghatározási módszerek között szerepelnek az immunológiai eljáráson alapuló vizsgálati módszerek is. Az in vitro szerológiai reakciók attól függõen, hogy a lezajlott reakció szabad szemmel látható-e, két nagy csoportra oszthatók. Az I. csoportban az antigén-antitest kapcsolat során egy - a megfelelõ közegben szabad szemmel is látható - térháló, háromdimenziós rácsszerkezet alakul ki. A mikrobiológiai gyakorlatban ebbe a csoportba tartoznak például az agglutinációs reakciók. A II. csoportban a nem térháló kialakulásán alapuló reakciók esetén, az antigén-antitest komplex kialakulását valamilyen jelzõ rendszer beiktatásával tesszük láthatóvá. Ez történhet egy megfelelõ molekulának (pl. fluoreszkáló anyagnak, izotópnak, enzimnek) a reakció egyik komponenséhez, - de az esetek többségében az immunglobulinhoz - való kötésével. Ide tartoznak a FIA (Fluorescent Immunoassay), a RIA (Radioimmunoassay) és az ELISA vagy EIA (Enzyme Linked Fluorescent Assay) eljárások. A mikrobiológiai gyakorlatban szalmonella meghatározására a legelterjedtebb az enzimhez kapcsolt immunológiai meghatározás, melynek egyik legkorszerûbb változata az ELFA (Enzymae Linked Fluorescent Assay) módszer. Ennél az eljárásnál a szalmonella meghatározás olyan immunológiai eljáráson alapul, amelyben a szalmonella antigéneket egy enzim-szubsztrát komplex fluoreszcenciás mérésével határozzák meg a minividas készülék segítségével. A vizsgálat egy teljesen automatizált rendszerben történik. Az elõdúsított, hõkezelt mintát a mérõcsík (Reagent strip) 1. cellájába pipettázzák s ezt követõen 45 perc után rendelkezésre áll a negatív, illetve feltehetõen pozitív vizsgálati eredmény. (Pozitív

6 6 eredmény után a hagyományos biokémiai és szerológiai megerõsítõ vizsgálatokat is elvégzik.) A készülék egy kettõs funkciót betöltõ pipettázó egységgel (SPR - Solid Phase Receptacle) rendelkezik, amely egyrészt a minta illetve a reagense, mosó oldatok adagolását és a rendszerben meghatározott ideig történõ cirkuláltatását végzi el, másrészt a szalmonella specifikus monoklonális antitesttel bevont felületén megköti a mintában lévõ szalmonella antigéneket. A következõ lépésben, mosási mûveletek után az alkálikus-foszfatázzal jelzett poliklonális antitest a pipettázó egység falán elõzõleg megkötött valamennyi antigénnel reakcióba lép és egy "szendvics" komplex keletkezik. Az utolsó lépésben az enzim kromogén szubsztrátja, a 4-metilumbelliferil-foszfát cirkulál a pipettázó rendszerben, s a hidrolizált szubsztrátból egy fluoreszkáló vegyület, a 4-metil-umbelliferon keletkezik. A készülék optikai egysége a keletkezett vegyület fluoreszcenciáját 450 mm-en méri. A vizsgálati eredményt úgy kapják, hogy a minta relatív fluorescencia értékét (RFV) összehasonlítja a készülék a standard minta RFV értékével, s a kapott eredményt egy elõzetesen meghatározott küszöbértékhez viszonyítja. Amennyiben az így kapott érték eléri vagy meghaladja a küszöbértéket, a mintát klinikailag pozitívnak tekinti. A fent említett módszerrel a Fogyasztóvédelmi Fõfelügyelõség laboratóriumában elvégezték 60 húsminta, 60 száraztészta minta és 40 fagylat minta szalmonella vizsgálatát. A vizsgálati eredmények alapján a húsok 28 %-a, a száraztészták 5 %-a volt szalmonella pozitív. A módszer jelentõs mértékben megkönnyíti a mikrobiológus munkáját, mivel kevesebb üvegeszköz, biokémiai sor felhasználására van szükség s lényegesen rövidebb idõ alatt (48 óra) eredményt szolgáltat. A vizsgálatok során egyszer sem volt tapasztalható fals negatív, illetve fals pozitív eredmény, amely a minividas készülék megbízhatóságát igazolja. Veglárzné dr. Gasztonyi Katalin tanácsos, okl. mikrobiológus szakmérnök Fogyasztóvédelmi Fõfelügyelõség, Budapest

7 7 ETANOL ELÕÁLLÍTÁSA EGYIDEJÛ HIDROLÍZISSEL ÉS FERMENTÁCIÓVAL Az alternatív motorhajtóanyag kutatások a robbanómotorok feltalálásával egyidõsek. Az etilalkohol elõnyös égési tulajdonságainak és magas oktánszámának köszönhetõen mind tisztán, mind pedig különbözõ arányban benzinhez keverve felhasználható gépjármûvek üzemanyagaként. Az alkoholgyártás legnagyobb költsége - az összes költség 60 %-a - az alapanyag. A nyersanyagköltség csökkentésére több lehetõség is kínálkozik. Ezek közül az olcsó, nagy mennyiségben rendelkezésre álló anyagok felhasználása a legfontosabb. Ilyenek lehetnek például a mezõgazdasági- vagy ipari termeléskor keletkezõ melléktermékek, hulladékok. A magyarországi papírgyárakban évente kb t papíriszap keletkezik, melynek elhelyezése nem megoldott, ugyanakkor magas cellulóztartalma (50-60 %) alkalmassá teheti bioalkohol elõállítására. Az alkohol elõállítási technológiák közül a szimultán hidrolízist és fermentációt (SSF) választották, melyhez kétféle élesztõt (Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus) használtak. A kísérleteket papíriszapon kezdték el. A papíriszapon elért eredmények elmaradtak a várttól - különösen a 6 %-os szuszpenzió esetében. Feltevés szerint a papíriszapban lévõ egyéb komponensek gátolhatják a folyamatot. A kérdés tisztázására egy kétszintes, négyfaktoros kísérletsorozatra került sor, szénforrásként azonban - a kísérlet reprodukálhatósága érdekében - nem papíriszapot (mivel ennek összetétele nem állandó), hanem Solka floc-ot (fenyõfából nyert, ligninmentesített cellulóz) használtak. Az eredményekbõl megállapítható, hogy az SSF eljárás során a konverzió értékek javításához magasabb mint 15 IU/g száraz szubsztrát enzimaktivitásra van szükség. Az enzimaktivitás csökkenése a folyamat ideje alatt nem számottevõ. Mivel ezen a hõmérsékleten (40oC) tiszta cellulóz szénforráson sem volt elérhetõ 50%- nál magasabb konverziós érték és a folyamat végén a cukor koncentráció nõtt, ezért elképzelhetõ, hogy ez az eredmény az élesztõ pusztulással magyarázható. Élõ sejtszám mérések ezt a hipotézist a K. marxianus esetében megerõsítik, mivel az élõ sejtszám a 24. órától kezdve folyamatosan csökkent. A S. cerevisiae esetében az élõ sejtszámban csökkenés nem volt megfigyelhetõ, tehát itt még további vizsgálatokat igényel annak kiderítése, hogy mi befolyásolja negatívan az élesztõ erjesztõképességét. Kádár Zsófia PhD hallgató Dr. Réczey Istvánné egyetemi docens Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Mezõgazdasági Kémiai Technológiai Tanszék

8 8 KUKORICASZÁR KÉMIAI ELÕKEZELÉSE AZ ENZIMES BONTHATÓSÁG ELÕSEGÍTÉSE ÉRDEKÉBEN Az elsõ energiakrízis indította el azokat a kutatásokat a világ különbözõ pontjain, amelyek a fosszilis tüzelõanyagok helyettesítését tûzték ki célul. A földi környezetben azóta bekövetkezõ globális változások - köztük az üvegház hatás okozta felmelegedés - egyre inkább indokolttá teszik új, alternatív energiaforrások kutatását és alkalmazását., Egy ilyen "CO2-neutrális" energiaforrás lehetne a cellulózból elõállított bioalkohol. A cellulóz, glükóz egységekbõl álló lineáris polimer, a növényi sejtek fõ alkotórésze. A természetben hemicellulózzal és egyéb strukturális poli-szacharidokkal összekapcsolódva, egy ligninnel körülfont, komplex szerkezetet alkot, és ilyen formában lignocellulózként áll rendelkezésre. A lignocellulóz kompakt szerkezete akadályozza az enzimek hozzáférését a cellulóz polimerhez. Az enzimes hidrolízis további akadálya magának a cellulóznak az igen rendezett, tömör struktúrájú kristályos szerkezete, amely szintén igen ellenálló az enzimes hidrolízissel szemben. Az enzimes hidrolízis hatásfokának javítása érdekében tehát elkerülhetetlen a lignocellulózok elõkezelése. Magyarországon a legnagyobb mennyiségben keletkezõ, lignocellulóz tartalmú mezõgazdasági melléktermék a kukoricaszár, amelybõl évente 11*106 t keletkezik. Ennek az óriási mennyiségnek csak igen csekély részét tudják felhasználni állattartásra, illetve a talajerõ pótlására; legnagyobb része a földeken marad, vagy elégetik. Magas - kb. 70 %-os - szénhidráttartalma révén ugyanakkor az alkohol elõállítás potenciális alapanyaga lehetne. A kukoricaszár kémiai elõkezelésére végeztek kísérleteket. Az elõkezeléshez különbözõ vegyszereket, híg savakat és lúgokat használtak egymástól elkülönítve, illetve egymás után alkalmazva. Az elõkezelés eredményességének ellenõrzésére a mintákat kezeletlen kontroll minták mellett 72 órán keresztül enzimesen hidrolizálták. Az elõkezelésekkel a hemicellulóznak, illetve a lignin frakciónak csak egy részét távolították el, ennek ellenére az elõkezelt minták hidrolízisével lényegesen jobb eredményeket értek el, mint kezeletlen kukoricaszárral. 72 órás hidrolízissel a kezeletlen mintáknál a konverzió 16 % - 20 % volt, míg elõkezelés után minden esetben meghaladták az 50 %-ot. Különösen hatékony volt a hidrolízis azokban az esetekben, ahol az elõkezelést szûrés és többszöri vizes mosás követte. Ennek magyarázata lehet, hogy a kezelés hatására feltehetõen olyan anyagok is felszabadultak, amelyek az enzimek mûködését valamilyen mértékben gátolják. Varga Enikõ PhD hallgató Dr. Réczey Istvánné egyetemi docens Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Mezõgazdasági Kémiai Technológia Tanszék

9 9 A PAPÍRISZAP ÖSSZETÉTELÉNEK ÉS ENZIMES HIDROLIZÁLHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA A globális felmelegedés és a légszennyezés csökkentése érdekében mérsékelni kellene a fosszilis tüzelõanyagok energetikai felhasználását, a világ energiaszükséglete azonban folyamatosan növekszik. Ezt az ellentmondást a biológiai eredetû, megújuló üzemanyagok felhasználásával lehetne feloldani. A kísérletek célja volt, meghatározni egy növényi eredetû, ipari hulladék - a papíriszap - összetételét és összetételének változását egy egy hónapos periódus alatt, valamint a papíriszapok enzimes hidrolizálhatóságának megállapítása. Az eredményekbõl korrelációanalízis segítségével választották ki azt a két kulcskomponenst, melynek segítségével a papíriszap minõsíthetõ. A klasszikus analízisek idõ- és munkaigényessége miatt vizsgálták a NIR alkalmazhatóságát a papíriszapok gyors minõsítésére. A vizsgálatokból az a következtetés vonható le, hogy a NIR megfelelõen nagy számú "betanító" mintával alkalmazható a papíriszapok minõsítésére, akár on-line mérésben is. A hamutartalom meghatározásakor az izzítókemence túlfûtésébõl eredõ rendszeres hibát (mely a CaCO3 termikus bomlásából származott) három iszapminta DIG-s analízisével igazolták, majd ennek megfelelõen korrigálták a hamutartalom mérési eredményeket. A papíriszap minõsítésére alkalmas kulcskomponensek a hamutartalom és az összes szénhidrát mennyiség voltak. A legnagyobb száraz szénhidrát- és legkisebb hamutartalma ugyanannak a mintának volt. Ezzel a mintával kísérletileg vizsgáltak egy méretnövelt enzimes hidrolízis rendszert. A méretnövelt rendszerben a száraz szénhidrátra vonatkozó konverzió elérte a 80 %, a szárazanyagra vonatkozó konverzio pedig meghaladta a 35 %-ot. Kis Balázs PhD hallgató Dr. Réczey Istvánné Egyetemi docens Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Mezõgazdasági Kémiai Technológiai Tanszék