Kutatók Éjszakája Bay Zoltán Alapítvány

Átírás

1 Kutatók Éjszakája Bay Zoltán Alapítvány

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

3 Érzékszervi vizsgálatok - jelentőségük

4 Érzékszervi vizsgálatok lélektana Dr. Molnár P. nyomán Az emberi érzékelés befolyásoló fontosabb tényezők: érzések, törekvések, szándékok, hajlamok, kívánságok, vágyak, más szubjektív tényezők;

5 Érzékszervi vizsgálatok lélektana Dr. Molnár P. nyomán Megfigyelések Élelmiszer - Környezet Szag Szín Íz Forma Szerkezet Külső Hőmérséklet Receptorok (fény szem, szag orr, íz - nyelv, tapintás hámrétegek) Érzékszervi információ-tárolás (érzékszervi ismeretek) Kódolás és transzformáció (átalakítás), kiválasztó szűrés Indítékok Elvárások Rövid idejű emlékezés érzékelés Nagymértékű szelekció Képzés Kedveltség Előírások Tartós emlékezés Értékelés Választás: Igen/Nem, Skálaérték, összehasonlítás,

6 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. ].

7

8

9 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.

10 Érzékszerveink részvétele az érzékelésben- Érzékszervek Szem Orr Nyelv és szájüreg Az ujjak bőrfelülete Fül Érzékszervi tulajdonságok Szín X Felület X X X Alak, forma X X Alapízek (édes, sós stb.) X íz X X Szag X Aroma 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

11

12 Az emberi agy régióinak vázlatos térképe Frontális kéreg Homloklebeny Motorikus kéreg Testérzések Tarkólebeny Látókéreg Beszédközpont Látási asszociáció Halántéklebeny Hallóközpont Nyúltagy Hallási asszociáció

13 Néhány adat a központi idegrendszerről Az emberi érzékszervek több mint (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.).

14 Néhány adat a központi idegrendszerről Női agy átlagosan 1245 gramm; Férfi agy átlagosan 1375 gramm tömegű; Az agy: a testsúly 2%-át teszi ki Vérellátás igénybe vétele: 20% (O 2 és glükóz ellátás, CO 2 elszállítása)

15 Néhány adat a központi idegrendszerről Agyunkban összesen 100 milliárd (10 11 ) idegsejt (neuron: soma+dendrit+axon) van, amelyek egymással kb. 100 billió (10 14 ) 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

16 Ingerületvezetés az idegrendszerben Dendrit Sejtplazma Axon Idegvégződés Sejtmag Velőshüvely Végfácska

17 Ingerületvezetés az idegrendszerben Érzet ( m/s), majd érzékelés Ingerlés

18 Ingerületvezetés az idegrendszerben Posztszinaptikus idegsejt Preszinaptikus idegsejt Kolin Acetát gyök Acetil-kolin Acetil-kolin-észteráz Acetil-kolin (az elsőként felfedezett neurotranszmitter)

19 Ingerületvezetés az idegrendszerben Preszinaptikus idegsejt Ca 2+ Na + K + Ingerület Na + Kolin Acetát gyök Acetil-kolin Ca 2+ Acetil-kolin-észteráz Posztszinaptikus idegsejt

20 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.

21 Agyműködés és akciós potenciál Feszültség (mv) Küszöbfeszültség Stimulus Idő (ms) Az idegi stimulusok lefutási görbéje (terjedés: 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).

22 Agyműködés és akciós potenciál Feszültség (mv) +40 Az akciós potenciál kialakulása ingerületvezetés 1 start Küszöbfeszültség Stimulus Idő (ms) Na + Cl - Cl - Na + Na + Na + Cl - Cl - + K + K + K + K + -

23 Agyműködés és akciós potenciál Feszültség (mv) +40 Az akciós potenciál kialakulása ingerületvezetés 2 jel nő Küszöbfeszültség Stimulus Idő (ms) Na + Cl - Cl - Na + Na + Cl - Na + Cl - Na + K + K + Na + K + K + Na + Na

24 Agyműködés és akciós potenciál Feszültség (mv) Idő (ms) Az idegi stimulusok erősségére a frekvencia a jellemző Kis intenzitású ingerület (érzet)

25 Agyműködés és akciós potenciál Feszültség (mv) Idő (ms) Az idegi stimulusok erősségére a frekvencia a jellemző Kis intenzitású ingerület (érzet)

26 Agyműködés és akciós potenciál Feszültség (mv) Idő (ms) Az idegi stimulusok erősségére a frekvencia a jellemző Nagy intenzitású ingerület (érzet)

27 Agyműködés és akciós potenciál Feszültség (mv) Idő (ms) Az idegi stimulusok erősségére a frekvencia a jellemző Nagy intenzitású ingerület (érzet)

28 Agyműködés és akciós potenciál 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.

29 Agyműködés és akciós potenciál 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.

30 Információsűrűság és -áramlás

31 Információsűrűség és -áramlás Szem: Az összes információ 87%-át küldi: 10 9 számú receptorából bit/s. A központi idegrendszer: bit/s-ot képes felvenni, ebből: bit/s jut vissza az effektorokhoz (filterfunkció). Agy: milliárd idegsejtje 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.

32 Információsűrűség és -áramlás Érzékelés típusa bit/s Látás Hallás (a frekvenciától függően) Tapintás, nyomás Hideg, meleg érzékelése Szag 50 Íz 10 Fájdalom 100 Beszéd Olvasás Fülöp Géza: Az információ. 2. bővített és átdolgozott kiadás, Budapest, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Könyvtártudományi - Informatikai Tanszék

33 Az érzékelés fiziológiájának vázlatos áttekintése Az emberi érzékelés fiziológiáját a látáson keresztül tekintjük át kissé részletesebben. A szem ablak az agyhoz

34 Íz, ízlelés, tudatos ízlelés

35 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".

36 Íz, ízlelés, tudatos ízlelés 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.

37 Az ízlelés és az emberi nyelv

38 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

39 Íz és ízlelés az emberi szájüreg metszete Mandulák Nyelvgyök Nagy ízlelőbimbók: cetpapillák Kis ízlelőbimbók: levélpapillák Nyelvhegy: gomba alakú papillák

40 Íz és ízlelés a nyelv íz-térképe a négy alapízzel Kreserű Savanyú Sós Édes

41 Íz és ízlelés a nyelv íz-térképe a négy alapízzel Érzékenysé g Savanyú Sós Édes Keserű Nyelvhegy Nyelvszélek Nyelvgyök

42 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

43 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.

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

45 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).

46 Az ízérzet keletkezésére egyelőre nem teljesen ismert A B C D E F B +E

47 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.

48 Neurotranszmitterek Szerotonin (tudatállapot, tudatosság szabályzása) Noradrenalin (pozitív izgalmi állapotokért, függőségért felelős katekolamin származék) Gamma-aminovajsav: GABA (gátló neuro-transzmitter)

49 Adenozin-trifoszfát (ATP)

50 Az ízérzet keletkezésére, idegrendszeri feldolgozása 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.

51 Az ízérzet keletkezésére, idegrendszeri feldolgozása 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.

52 Az ízérzet keletkezésére, idegrendszeri feldolgozása AZ ÉRZET: VEKTOROK ÖSSZEGE B+E B E Később: egyes ízek egymásra hatása

53 Az ízérzet keletkezésére, idegrendszeri feldolgozása 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.

54 Az ízérzet keletkezésére, idegrendszeri feldolgozása 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.

55 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): Továbbá: 1. Édes, 2. Savanyú, 3. Sós 4. Keserű Elektromos Fémes Umami Régebben többek között alapíznek tekintették az aromás, erős, égett és gyantás ízeket is (Molnár Pál).

56 Az ízlelés és a szaglás modellvegyületei

57 Az ízlelés küszöbértékei (mol/dm 3 ) Ízanyag Képlet Molekula-tömeg Küszöb Szacharóz C12H22O11 342,2 0,017 Glukóz C6H12O6 180,1 0,08 Nátrium-szacharinát H 4 C 6 -CO-NNa. 2H 2 0 SO 2 241,1 0, Sósav HCl 36,5 0,0009 Hangyasav HCOOH 46,0 0,0018 Ecetsav CH3COOH 60,1 0,0018 Vajsav CH 3 (CH 2 ) 2 COOH 88,1 0,0020 Tejsav CH3CHOHCOOH 90,1 0,0016 Borkősav HOOC(CHOH) 2 COOH. H ,1 0,0012 Citromsav (COOH)CH 2 C(OH) (OOH) CH 2 COOH 192,1 0,0023 Nátrium-klorid NaCl 58,5 0,03 Kálium-klorid KCl 74,6 0,017 Magnézium-klorid MgCl 2 95,2 0,015 Nikotin C5H4NC4H7NCH3 162,2 0, Koffein C 8 H 10 N 4 O 2 194,1 0,0007 Magnézium-szulfát MgS0 4.7H20 246,5 0,0046 Kinin-hidroklorid C 2 oh 24 N 2 02.HCl 360,9 0,00003 Kinin-szulfát (C 20 H 24 N 2 O 2 ).H 2 SO 4 746,9 0, Sztrichnin-monoklorid C 21 H 2 2N HCl 370,8 0,

58 Az ízlelés küszöbértékei (mol/dm 3 ) 1 Küszöb mol/dm 3 0,1 0,01 0,001 0,0001 0, , Sztrichnin-monoklorid Kinin-szulfát Nikotin Nátriumszacharinát Kinin-hidroklorid Koffein Sósav Borkősav Tejsav Hangyasav Ecetsav Vajsav Citromsav Magnézium-szulfát Magnézium-klorid Szacharóz Kálium-klorid Nátrium-bromid Nátrium-jodid Nátrium-klorid Glukóz Vegyületek érzékenységi sorrendben

59 Az ízküszöb-értékek tanulással javíthatók Ízküszöb-értékek javulása (csökkenése) a gyakorlás függvényében (érzékszervi tréningek útján) Ízanyag (g/100 cm 3 ) 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

60 Az ízküszöb-értékek tanulással javíthatók Sötétebb oszlopok:hatodik próba világosabb oszlopok: 1. próba Ízküszöb-értékek g/100 cm 3 1 0,1 0,01 0,001 Szacharóz Citromsav Nátrium-klorid Koffein Vegyületek Az érzékenység javulásának ábrázolása logaritmikus skálán

61 A szagok érzékelése

62 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.

63 A szagok érzékelése 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 ( ) számú szaglósejtből (receptorból) áll.

64 A szagok érzékelése - Szaglóhám Alakfelismerő rendszer Limbikus rendszer Szaglóhám Mintavételi rendszer

65 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 ( ) számú szaglósejtből (receptorból) áll. Megoszlás szilárd fázisú extrakció purge and trap

66 A szagok érzékelése - Szaglóhám 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.

67 A szagok érzékelése - Szaglóhám Az orr nyálkahártyájában található receptorok különböző fizikai-kémiai affinitással rendelkeznek az egyes szaganyagokhoz. Ha eltörünk egy parfümös edényt e - e - e - e - e - e -

68 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 - e - e - e - e - e -

69 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.

70 A szagok érzékelése Élelmiszerek aromaanyagai Élelmiszer Savak Észterek és laktózok Bázisok Azonosított aromaanyagok Szénhidrogének Alkoholok Karbonilvegyületek Kénvegyületek Alma Citrusfélék Banán Paradicsom Káposzta Hagyma Kenyér Svájci sajt Baromfihús Marhahús Hal Sör Bor Whisky Kávé Tea

71 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 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..

72 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).

73 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.

74 A szaglóképesség ellenőrzésére szolgáló vegyületek

75 A szagok érzékelése Élelmiszerek tipikus aromái Élelmiszer Vanília Szegfűszeg Alma (Golden delicious) Körte (Bartlett) Őszibarack Málna Szamóca Citrom Ananász Gomba Fokhagyma Friss kenyér Almalé Keserűmandula Tipikus aromaanyag vanillin eugenol 2-metil-etil-butirát transz-2-dsz-4-dekadiensav-etilészter g-undekalakton 4-[4-hidroxi-fenil]-2-butanon 3-fenilglicidsav-etilészter citrál és 2-nonanon 2,5-dimetil-4-hidroxi-2,3-dihidro-3-furanon l-oktén-3-ol diallil-diszulfid 1,4,5,6-tetrahidro-2-acetil-piridin 2-metil-etil-butirát benzaldehid pálinkákban lényeges

76 A szagok érzékelése Érzékszervi vizsgálatok Az érzékszervi bírálók szag-azonosító képességét fel kell mérni a szag intenzitásának becslését is ellenőrizzük! Szaganyag 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 cm 3 60 v/v % etanol Fenol (kórház) 10 g/100 cm 3 30 v/v % etanol Vanilin (vanília) 10 g/100 cm 3 30 v/v % etanol Acetofenon (narancs) 1 g/100 cm 3 60 v/v % etanol Anetol (kömény) 1 g/100 cm 3 60 v/v % etanol

77 Dévényi Tibor és az elektronikus orr

78 Alapízek Az édes íz

79 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.

80 Alapízek az édes íz szacharóz (fruktóz+glükóz) A cukor-összetevőknek legalább két szomszédos OHcsoportja van.

81 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!)

82 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

83 Édesítő szerek Szorbit E-420 Mannit E-421 Szacharin E-954 Aceszulfam-K E-950 Ciklaminsav E-952

84 Édesítő szerek (az aszpartám fenil-alanin forrás!) Fenil-alanin Aszpartám E-951

85 Természetes édesítő szerek Stivia (Szteviol glikozid)

86 Természetes édesítő szerek Stivia vegyületei (E-960) Szteviozid Rebaudozid

87 Természetes (?) édesítő szerek Nyírfacukor (xillit)

88 Xilit (főként kukoricából állítják elő xilózon keresztül) Xilitol, nyírfacukor; Aldopentózból származó cukoralkohol

89 Xilit (főként kukoricából állítják elő xilózon keresztül) Xillit (xillitol) D-xilóz L-xilóz Xilitol, nyírfacukor; Aldopentózból származó cukoralkohol

90 Alapízek az édes íz 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 A H + D Cukor Receptor Hidrogén-hidak

91 Alapízek az édes íz 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.

92 Alapízek az ízek függése a geometriai szerkezettől CH 3 Az ízhatás bizonyos esetekben a kémiailag egységes, de szerkezettüket követve különböző izomérek esetében is lehet különböző NH CO NH 2 o-toluil-karbamid: íztelen CH 3 CH 3 NH CO NH 2 m-toluil-karbamid: keserű NH CO NH 2 p-toluil-karbamid: édeskés

93 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!

94 Alapízek Édesítő hatás összehasonlítása Az édesítő hatás relatív szélső értékei, 0,2 és 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 szer édesebb a szacharóznál.

95 Alapízek A savanyú íz

96 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

97 Alapízek A savanyú íz 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.

98 Alapízek A sós íz

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

100 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

101 Alapízek A sós íz koncentráció függése Koncentráció (g/100 cm 3 ) 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

102 Alapízek A sós íz sózó hatása - Sóhányados Sóhányados (sóegyenérték) E Só = C NaCl C Só A sóhányados" az a nátrium-klorid-koncentráció (C NaCl ), amely minden más íz-jelleget elhanyagolva ugyanolyan erősen sós ízérzetet kelt, mint a megadott koncentrációjú só (C Só ). Minél nagyobb a sóhányados számértéke, annál nagyobb az illető só íz-erőssége.

103 Alapízek Sóhányadosok összehasonlítása Sóhányadosok összehasonlító táblázata C NaCl /C Só Kation Cl - I - Br - SO 4 2- NO 3 - HCO 3 - NH + 4 2,83 2,44 1,83 1,26 1,03 - K + 1,36 0,54 1,16 0,26 0,14 0,23 Ca 2 + 1, Na + 1,00 0,77 0,91 1,25 0,17 0,21 Li + 0,44 0,57 0,79-0,23 - Mg 2 + 0, , Kationok kloridjai: NH 4 + > K + > Ca 2 + > Na + > Li + > Mg 2 + Anionok Na-sói: SO > Cl - > Br - > I - > HCO 3 - > NO 3 -

104 Alapízek Sóhányadosok összehasonlítása Sóhányadosok összehasonlító táblázata C NaCl /C Só Kation Cl - I - Br - SO 4 2- NO 3 - HCO 3 - NH + 4 2,83 2,44 1,83 1,26 1,03 - K + 1,36 0,54 1,16 0,26 0,14 0,23 Ca 2 + 1, Na + 1,00 0,77 0,91 1,25 0,17 0,21 Li + 0,44 0,57 0,79-0,23 - Mg 2 + 0, , Kationok kloridjai: NH 4 + > K + > Ca 2 + > Na + > Li + > Mg 2 + Anionok Na-sói: SO > Cl - > Br - > I - > HCO 3 - > NO 3 -

105 Alapízek A sós íz erőssége az életmódtól is függ A kationok kloridjainak sóhányadosa az ember, a rágcsálókra és a húsevők esetében nem azonos: Ember: NH 4 + > K + > Ca 2 + > Na + > Li + > Mg 2 + Carnivora: NH 4 + > Ca 2 + > K + > Mg 2 + > Na + > Li + Rodentia: Li + > Na + > NH 4 + > Ca 2 + > K + > Mg 2 + 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.

106 Alapízek A keserű íz

107 Alapízek A keserű íz modellvegyülete a kinin Cinchona succirubra (Dél-Amerika, 1817.) Kinin

108 Alapízek A keserű íz 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.

109 Alapízek A keserű íz 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.

110 Alapízek A keserű íz 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.

111 Alapízek A keserű íz Vegyületcsoportok: nitrogénvegyületek (pl. amidok, hidracinok, izocianidok, nitrilek, nitrovegyületek, uretánok) a-l-aminosavak ketonok, szervetlen sók Kémiai csoportok: N0 2 =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.

112 Alapízek A keserű íz A sör alapanyagai Komló Árpa

113 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.

114 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.

115 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.

116 Alapízek A keserű íz Táplálkozás-élettani hatás A keserű anyagok táplálkozás-élettani hatása: A nyál- és gyomorsavkiválasztást erőteljesen fokozzák. Növelhetik az étványat

117 Alapízek Az ötödik alapíz : umami Kikunae Ikoda (1908) Glutaminsav Laminaria japonica

118 Alapízek Ízfokozók E 600-asok Glutaminsav O O HO NH 2 OH O O Na-Glutamát HO NH 2 ONa

119 Alapízek Ízfokozók E 600-asok - Na-glutamát E 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

120 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.

121 Ízfokozók E 600-asok A kínai konyha jellegzetes íze

122 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;

123 Ízfokozók E 600-asok A kínai konyha jellegzetes íze 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.

124 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.

125 Ízfokozók - Ízletesség (Palatability) Bazális ganglionok Thalamus Globus pallides (paleo striatum) Feketeállomány Kisagy