Egészségtámogató és élelmiszerbiztonsági kockázatot jelentő összetevők meghatározására alkalmas analitikai módszerek fejlesztése

Átírás

1 Egészségtámogató és élelmiszerbiztonsági kockázatot jelentő összetevők meghatározására alkalmas analitikai módszerek fejlesztése Tömösközi Sándor, Bucsella Blanka, Bugyi Zsuzsanna, Hajas Lívia, Harasztos Anna, Szendi Szilvia, Török Kitti, Bagdi Attila, Balázs Gábor és hallgatóink Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék HUNGALIMENTARIA 2013 Kockázatbecslés, önellenőrzés, élelmiszerbiztonság tudományos konferencia április

2 Előadásvázlat Rövid bevezető búza és gabonaminősítésről A gabonák újra felfedezett komponensei egészségtámogató makro- és mikrokomponensek élelmiszerbiztonsági kockázatot jelentő összetevők allergia és cöliákia Analitikai módszerfejlesztése Néhány alkalmazási példa

3 Jellemző nagyipari gabonafeldolgozás ma Teljes kiőrlésű liszt Forrás: Molnár Dóra 2012 Finomliszt

4 Mit tud a búza? Először: technológiai szempontból az igazi unikum a fehérlisztből készített tészta minősége Gyúrhatóság (mindenféle tésztánál) Nyújthatóság (pl. rétes vagy pizza) Gázvisszatartás (pl. kenyér, péksütemény, piskóta) Hidratáció, vízfelvétel (pl. száraztészta)

5 Mit tud a búza? A technológia tulajdonság alakulásának fő felelőse a sikérfehérje + = Glutenin polipeptidalegységekből felépült makro-polimer ELASZTIKUS Gliadin monomer, hidrofób fehérjék PLASZTIKUS Sikér KOMPLEX REOLOGIAI TULAJDONSÁG

6 Mit tud a búza? A fehérjeösszetételt és a technológiai minőséget befolyásoló tényezők Gének HMW 10-15% 1A 1B 1D LMW 30-35% 6A 6B 6D Gliadin 35-40% Nemesítés Termesztés Feldolgozás Genetikai potenciál Környezeti hatások Technológiai fejlesztések Glutenin polimerek Gliadin monomerek Sikér További komponensek (fehérje-szénhidrát-lipid komplex) Feldolgozás Hidratáció Dagasztás Végtermék Agrotechnológia Talaj minősége Időjárás Kártevők Oldható fehérjék Keményítő Nem keményítő jellegű szénhidrátok Lipidek Antioxidánsok

7 Mit tud a búza? A technológiai minőséget befolyásoló tényezők is igénylik a módszerfejlesztéseket BW@PR MBW BW@BD TMBW PR RBD MT nrev2gm Time (s) RVA

8 Mit tud a búza? Másodszor: táplálkozástani szempontból többet, mint amit ma hasznosítunk

9 Analitikai fejlesztések azok a bizonyos élelmi rostok Sample preparation Weighing of duplicate samples Incubation 1, gelatinization and degradation of starch. Incubation 2, degradation of proteins. Incubation 3, final degradation of starch. Total Dietary Fibre Precipitation with alcohol Insoluble and Soluble Dietary Fibre Filtration and washing with water Filtration and washing with alcohol Washing with acetone Drying ashing and weighing IDF in residue Drying and weighing IDF Washing with acetone SDF in filtrate Precipitation with alcohol Filtration and washing with alcohol TDF Washing with acetone Drying ashing and weighing Forrás: Foss IDF + SDF =TDF SDF

10 Analitikai fejlesztések azok a bizonyos élelmi rostok Sample preparation Weighing of duplicate samples Incubation 1, gelatinization and degradation of starch. Incubation 2, degradation of proteins. Incubation 3, final degradation of starch. Total Dietary Fibre Precipitation with alcohol Insoluble and Soluble Dietary Fibre Filtration and washing with water Filtration and washing with alcohol Washing with acetone Drying ashing and weighing IDF in residue Drying and weighing IDF Washing with acetone SDF in filtrate Precipitation with alcohol Filtration and washing with alcohol TDF Washing with acetone Drying ashing and weighing Forrás: Foss IDF + SDF =TDF SDF

11 Analitikai fejlesztések Rostkomponensek meghatározása Rostkomponensek: elsősorban sejtfal alkotók A célkeresztben lévő molekulák mindig bonyolult mátrixban helyezkednek el, akár kovalensen kapcsolódva egyéb komponensekhez Forrás: consumers/diagram_kernel.html Forrás: Saulnier L Guillon F Sado PE Ruoau X 2007 Elsevier Forrás: IiyamaK Lam TBT StoneBA 1994 Covalent crosslinks in the cell wall PlantPhysiol ures

12 Analitikai fejlesztések Rostkomponensek meghatározása Arabinoxilánok gázkromatográfiás meghatározása Az alditol acetát képzésen alapuló módszert Englyst és Cummings (1984) dolgozta ki először összes NSP (nem keményítő jellegű poliszaccharid, elsősorban AX és AG) tartalom meghatározására. Ennek továbbfejlesztett változatát alkalmazzuk kutatásban fajtaminőítésben, és a gyakorlatban liszt, korpa vizsgálatára malmi frakciók, valamint termékek kenyér, reggeli cereáliák- WE-AX és TOT-AX tartalmának meghatározására.

13 Analitikai fejlesztések Rostkomponensek meghatározása Arabinoxilánok gázkromatográfiás meghatározása Analitikai teljesítményjellemzők Analitikai jellemző Minta RSD% (két minta esetén különbség%) Ismételhetőség TOT-AX % Teljes őrlemény (2009) 2,60 Teljes őrlemény (2008) 4,14 Száraz tészta 6,14 Malmi frakciók 1,31 WE-AX % Teljes őrlemény (2009) 6,32 Teljes őrlemény (2008) 6,66 Száraz tészta 5,90 Malmi frakciók 9,91 Szűkített reprodukálhatóság TOT-AX % Teljes őrlemény (2008) 23,20 Teljes őrlemény (2009) 15,00 WE-AX % Teljes őrlemény (2008) 20,83 Teljes őrlemény (2009) 9,48

14 Analitikai fejlesztések Rostkomponensek meghatározása ß-glükánok

15 Analitikai fejlesztések Rostkomponensek meghatározása ß-glükánok mérésére alkalmas enzimes módszer Elv: Megazyme Ltd

16 m/m % sz.a BME -Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék Analitikai fejlesztések Rostkomponensek meghatározása Alkalmazási példa ß-glükánok mérésére 2 1,5 1 0,5 0 Búza finomliszt BKL Teljes kiőrlésű búzaliszt Teljes kiőrlésű zabliszt Rozs finomliszt

17 Analitikai fejlesztések Egészségtámogató mikrokomponensek analízise: fenolos savak Hidroxilezett fahéj- és benzoesav származékok. Növényi szekunder metabolitok: a fenilalanin és a tirozin lebontási útvonalának (sikiminsav út) intermedierjei. Előfordulási formái: szabad, konjugált, kötött. Gabonákban a fő komponens a ferulasav (~70%) Antioxidatív hatás: a bélrendszer teljes védelme az oxidatív stressztől; más antioxidánsok transzkripciójának stimulálása az Antioxidant Response Element aktiválásával Koleszterin szint csökkentő hatás. Antivirális, antimikrobiális hatás.

18 Analitikai fejlesztések Egészségtámogató mikrokomponensek analízise: fenolos savak

19 Analitikai fejlesztések Egészségtámogató mikrokomponensek analízise: fenolos savak Végtermékek (kísérleti tészta és pékáruk fenolossav tartalma, megj.: a fenolossav-tartalom erősen korrelációt mutat az össz. Antioxidáns kapacitással)

20 Analitikai fejlesztések Egészségtámogató mikrokomponensek analízise: alkilrezorcinok A bioaktív komponensek egyik fajtája a fenolos lipidek csoportjába tartozó, 1,3-dihidroxi benzol származékok, az alkilrezorcinok. Az AR molekula gerincét a rezorcinol gyűrű adja, melynek 5-ös pozíciójában főként telített alkil-csoport helyezkedik el, melynek szénatom száma 15 és 25 között változik. Hatás, szerep: Biomarker, lehetséges antikarcinogén (?), gammatokoferol szintézist növeli (?). Módszer Előny Hátrány Kolorimetriás homológ meghatározás nagy munka- és időigény olcsóbb veszélyes vegyszer használat Vékonyréteg kromatográfia az egyes homológok egymás melletti kimutatására alkalmas nem alkalmazható kvantitatív kimutatásra olcsóbb nagy munka- és időigény Folyadék kvantitatív meghatározásra alkalmas nem lehet homológokat kromatográfia megfelelő detektorral összekapcsolva jó a elkülöníteni szelektivitása Gázkromatográfia kvantitatív meghatározásra alkalmas nagy munka- és időigény a homológok egymás mellet meghatározhatóak a telítetlen homológok is vizsgálhatóak

21 Analitikai fejlesztések Egészségtámogató mikrokomponensek analízise: alkilrezorcinok Mintaelőkészítés: etilacetát +metil-behenát (belső standard) 24 órás folyamatos rázatásra a felülúszót bepároljuk visszaoldjuk etil-acetátban, újra bepároljuk. az egyesített fázisokat visszaoldjuk 10 l etil-acetátban Mérés GC-vel (módszerfejlesztés folyamatban, cél a szelektivitás javítása)

22 Analitikai fejlesztések Egészségtámogató mikrokomponensek analízise: alkilrezorcinok mennyisége gabonatermékekben

23 Mit tud a búza? Harmadszor: egyes fogyasztói csoportoknak a technológia szempontból fontos sikér (és egyéb gabona-) fehérjék élelmiszerbiztonsági kockázatot jelentenek

24 Az élelmiszerallergiát és intoleranciát kiváltó komponensek az élelmiszerek természetes alkotói a módszerek érvényesítése több problémát felvet

25 Az élelmiszerallergiát és intoleranciát kiváltó komponensek az analitikájának fejlesztésével kapcsolatos kutatások a BME-ABÉT-en Anyagfejlesztés JÖVŐ Bugyi Zsuzsanna és munkatársainak előadása holnap: Élelmiszer-allergének mennyiségi meghatározása immunanalitikai módszerekkel- Lehetőségek és korlátok

26 Összegzés helyett a lehetőségekről - Tipikusan interdiszciplináris területeket művelünk, amely a szakterületek (agrárkutatás és termesztés, kémia, analitika, biotechnológia, élelmiszerfejlesztés, klinikum ) együttműködése nélkül nem működőképes - A vázolt területeken van talán esélyünk arra, hogy mind alapkutatásban, mind az eredmények alkalmazásában újdonságokat tudjunk felmutatni és azokat értékesíteni. - A hallgatók bekapcsolódódása óriási érték és lehetőség. - A szakmai eredményeket igyekszünk azonnal beépíteni a graduális és posztgraduális képzésekbe és az analitikai szolgáltatásokba.

27 Köszönet Közvetlen kollégáinknak, akik folyamatosan részt vesznek a fejlesztésekben Bucsella Blankának Hajas Líviának Harasztos Annának Kormosné Bugyi Zsuzsannának Szendi Szilviának Szűcsné Makay Erikának Török Kittinek Bagdi Attilának Balázs Gábornal Gergely Szilveszternek Salgó Andrásnak Lelkes hallgatóinknak A Tanszék és a Kar résztvevő munkatársainak Együttműködő partnereinknek: AboMill, BOKU (Bécs), ICC, Debreceni Egyetem, Gyermely zrt, MTA-MgKI, KÉKI, KITE, Lipóti Pékség, Szerencsi Mg zrt ( A felsorolás nem teljes )

28 Köszönet Közvetlen kollégáinknak, akik folyamatosan részt vesznek a fejlesztésekben Bucsella Blankának Hajas Líviának Harasztos Annának Kormosné Bugyi Zsuzsannának Szendi Szilviának Szűcsné Makay Erikának Török Kittinek Bagdi Attilának Balázs Gábornal Gergely Szilveszternek Salgó Andrásnak Lelkes hallgatóinknak A Tanszék és a Kar résztvevő munkatársainak Együttműködő partnereinknek: AboMill, BOKU (Bécs), ICC, Debreceni Egyetem, Gyermely zrt, MTA-MgKI, KÉKI, KITE, Lipóti Pékség, Szerencsi Mg zrt ( A felsorolás nem teljes )

29 Köszönet a projektek támogatásáért Pannon minőségű búza kialakítása a nemesítés, a termesztési és feldolgozási technológia fejlesztésén keresztül (TECH 20096A3) Cukorcirok nemesítésének, tárolásának és feldolgozásának fejlesztése (TECH_08_A3/ ) Egészségmegőrzés és hagyomány: alapanyag-, termék- és technológiafejlesztés a gabonavertikumban (TECH_08_A3/ ) A sikér és pentozán összetétel sütési minőségre gyakorolt hatásainak vizsgálata (CK-80334) MoniQA Analitikai módszerek harmonizálása az élelmiszer ellátó láncban az élelmiszer minőség és biztonság monitorozása céljából (Fp6) Healthgrain - Exploiting Bioactivity of European Cereal Grains for Improved Nutrition and Health Benefits (Fp6) Minőségorientált, összehangolt oktatási és K+F+I stratégia, valamint működési modell kidolgozása a Műegyetemen (TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR )

30 Köszönöm, hogy meghallgattak!