Dr. Kiss Attila Dr. Naár Zoltán. Bioaktív anyagok alkalmazása funkcionális élelmiszerekben és azok

Átírás

1 Dr. Kiss Attila Dr. Naár Zoltán Bioaktív anyagok alkalmazása funkcionális élelmiszerekben és azok élettani hatását jellemző in vitro emésztési modellek fejlesztésére irányuló kutatások Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet Nemzeti Agrárkutatási és Innovációs Központ

2 Big business and increasing

3 Az ígéret szép szó A funkcionális termékek 95 %-ánál nincsenek közvetlen élettani (klinikai) adatok az adott termékre vonatkozó állítások mögött! Valóban funkcionálisak a funkcionális(nak hirdetett) élelmiszerek? Teljesítik a fogyasztók felé a termékkel kapcsolatosan tett ígéreteket?

4 Megközelítésünk: tudományos bizonyítékok minden fejlesztési lépésnél Hatóanyag-források kiválasztása Extrakciós módszerek fejlesztése Bioaktív összetevők stabilitásának vizsgálata Gyártási folyamatok optimalizálása a funkcionalitás megőrzésére Csomagolási és felhasználási technikák fejlesztése

5 Hatóanyag-források kiválasztása Gyümölcskivonatok: feketeribizli, áfonya, bodza meggy, eper Gyógynövények: macskamenta (Nepeta catariae) citromfű (Melissa officinalis) kakukkfű (Thymus vulgaris)

6 Extrakciós eljárások fejlesztése Oldószer Minta oldószer arány Víz 1:15 Etanol 1:15 Etil-cetát 1:15 Aceton 1:15 1-butanol 1:15 Extrakciósidő Berendezések Hőmérséklet( C) (óra) Laboratóriumi rázógép (GFL 1086, 3 60 Germany) 120 rpm, és szűrés , Kioldás és szűrés 0, Forralás és szűrés 3 30 Laboratóriumi rázógép és szűrés Extrakció: 2 78 Büchi extractor 3 78 (B-811, Germany)

7 Polifenol-tartalom és antioxidáns aktivitás vizsgálata Gyümölcskoncentrátumok Összes polifenol mg/kg GA DPPH mm/kg Tr FRAP mm/kg Fe(II) ABTS mm/kg Tr átlag szórás átlag szórás átlag szórás átlag szórás Berry Mix 26, ,07 18,35 424,84 18,95 231,96 10,69 feketeribizli 20, ,34 1,55 188,49 10,84 167,33 11,30 áfonya 8, ,83 0,67 127,53 3,69 55,89 3,38 bodza 10, ,23 0,87 133,14 11,35 169,47 4,74 meggy 2, ,85 0,44 34,01 2,51 14,14 1,85 eper 11, ,28 1,57 141,37 16,51 133,79 4,26 macskamenta 4, ,65 1,39 44,39 1,72 24,32 2,03 citromfű 36, ,71 22,25 747,82 17,81 241,80 9,92 kakukkfű 30, ,72 9,87 483,46 28,99 221,72 21,76

8 Bioaktív összetevők stabilitásának vizsgálata: antioxidáns kapacitás 3,5 DPPH (Tr, mmo ol/l 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 A B C D E Változók: rázás (igen nem) napfény (igen nem) hőmérséklet (5 és 25 C) 0,5 0, Days

9 Az emésztési modellek alkalmazásának indokai A klinikai vizsgálatok költség- és időigényesek Emésztési modellek kedvező tulajdonságai sorozatvizsgálatokra való alkalmasság, mérsékelt költség- és időigény egyre jobb megbízhatóság,

10 Az emésztési modellek felállítása és alkalmazása Célcsoportot jellemző emésztési modell felállítása Emésztőnedvek összetétele Táplálék aprítottsága Tranzitidő hossza Bélmikrobiota összetétele Bioaktív anyagok technológiai hatásokra való érzékenysége Anyagkombinációk emésztéssel való kölcsönhatása Mátrixhatás Funkcionális adalék(ok) sorozatvizsgálata Termékváltozatok értékelése Bioaktív összetevő felvehetősége Csomagolási mód Funkcionalitás tárolás alatti megőrzése Klinikai vizsgálatra alkalmas termék

11 A laboratóriumi emésztési modell felépítése 5 perc 2 óra SZÁJ GYOMOR ph 6,8 α-amiláz, mucin ph 2-3 pepszin, HCl, mucin, BSA 2 óra 36 óra VÉKONYBÉL VASTAGBÉL ph 6,5-7,0 pankreatin, lipáz, kolipáz, ionok (HCO 3-, Cl - ), Ca, epesók ph 6.8 Vizsgálatok, hasznosítható eredmények Antioxidáns kapacitás meghatározása Model mikrobiota: Bifidobacterium longum Lactobacillus casei Clostridium perfringens Bacteroidesfragilis Escherichia coli Enterococcus faecium Bélmikrobiota összetételének vizsgálata prebiotikus index meghatározása Mikrokapszulák stabilitása, hatóanyag-tartalom felszabadulása, felvehetősége

12 Az emésztő nedvek összetétele - egészséges felnőtt modell Szervetlen oldatok Nyál Gyomornedv Bélnedv Epe 10 ml KCl89,6g/l 15,7 ml NaCl 175,3g/l 40 ml NaCl 175,3 g/l 30 ml NaCl 175,3 g/l 10ml KSCN 20g/l 10ml NaH 2 PO 4 88g/l 3 ml NaH 2 PO 4 88,8g/l 9,2ml KCl 89,6g/l 40 ml NaHCO 3 84,7g/l 10 ml KH 2 PO 4 8g/l 68,3ml NaHCO 3 84,7 g/l 4,2 ml KCl 89,6 g/l 10ml NaSO 4 57g/l 18 ml CaCl 2 x2h 2 O 22,2g/l 6,3ml KCl 89,6 g/l 150 µl HCl 37% g/g 1,7ml NaCl 175,3g/l 20ml NaHCO 3 10 ml NH 4 Cl 30,6 g/l 6,5 ml HCl37% g/g 10 ml MgCl 2 5 g/l 180µl HCl 37% g/g Szerves oldatok 8ml urea 10 ml glükuronsav 2g/l 3,4 ml urea 25g/l 4 ml urea 10 ml urea 25g/l 10 ml glükózamin hidroklorid 33g/l Enzimek, aktivátorok 290mg α-amiláz 15 mg uronsav 25mg mucin 1g BSA 2,5g pepszin 3g mucin 9 ml CaCl2x2H2O 1g BSA 9g pankreatin 1,5g lipáz ph 6,8 1,3 8,1 8,2 10 ml CaCl 2 x2h 2 O 22,2 g/l 1,8g BSA 20g epe

13 A nyál mennyiségének és a rágás intenzitásának hatása derelye emésztésére 100% 80% 60% 40% 20% 2 mm > > 1 mm > 2 mm < 1mm 300 rpm, 11 sec 2000 rpm, 3 sec 0% 6 ml 5 ml 4 ml 3 ml 2 ml 1 ml Nyál mennyisége / 5 g minta NAIK ÉKI Arány a mikrobiotán bellül (%) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Bifidobacterium longum Clostridium perfringens Lactobacillus casei Escherichia coli 0% 2000 rpm, 3 sec 2000 rpm, 5 sec 2000 rpm, 8 sec 2000 rpm, 11 sec 3000 rpm, 3sec 3000 rpm, 5 sec 3000 rpm, 8 sec 3000 rpm, 11 sec 4000 rpm, 3 sec 4000 rpm, 5 sec 4000 rpm, 8 sec 4000 rpm, 11 sec Rágási kezelések

14 Példa: Funkcionális kekszek kifejlesztése

15 cfu 1,40E+08 1,20E+08 1,00E+08 8,00E+07 6,00E+07 4,00E+07 2,00E+07 0,00E+00 Tisztatenyészet-kísérletek Frutafit HD inulin 2,00E+09 Beoltás 24h 48h 1,50E+09 idő cfu 1,00E+09 Glükóz cfu C. perfr. B. frag. Bif. long. L. acid. 1,50E+09 1,00E+09 5,00E+08 5,00E+08 0,00E+00 Beoltás 24h 48h idő E. coli C. perfr. B. frag. Bif. long. L. acid. 0,00E+00 Beoltás 24h 48h idő E. coli C. perfr. B. frag. Bif. bif. L. acid. Synergie 1 inulin

16 Prebiotikus hatású anyagok sorozatvizsgálata Prebiotikus Index Hőkezelés nélkül 200 C, 10 perc hőkezelés Vizsgált anyagok Dialízis Dialízissel Dialízis Dialízissel nélkül nélkül Analitikai tisztatású prebiotikumok Cikória inulin (Fluka) 2,20 2,26 3,17 3,07 Cikória frukto-oligoszacharid (Sigma) 2,69 2,82 4,04 4,20 Dália gumó inulin (Fluka) 2,22 2,44 3,61 3,79 Dália gumó inulin (Sigma) 2,60 2,86 3,71 3,49 Laktulóz (Fluka) 2,39 2,80 4,17 4,09 Raffinóz 2,89 2,95 4,13 4,25 Kereskedelmi forgalomban lévő prebiotikum-készítmények Frutafit HD (inulin) 3,98 3,82 5,25 5,82 Frutafit CLR (inuin) 2,66 2,77 3,19 3,11 Fruktán szirup (frukto-oligoszacharid) 2,33 2,74 2,98 3,03 Synergy GR (inulin) 2,30 2,44 2,84 2,79 Synergy 1 (inulin) 2,30 2,14 2,65 2,71 Rezisztens keményítő kereskedelmi termékek Hi-maize 2,06 2,00 2,70 2,97 Novelose 2,25 2,11 2,98 3,04 Ultratex 2,71 2,85 3,22 3,94 Thermflo 2,32 2,42 3,48 3,83

17 A bioaktív anyagok technológiai érzékenységének vizsgálata F G GF GF2 GF3 D-Fructose, D-Glucose, Saccharose, GF2, GF3 standard ,2 1 0,8 0,6 Adott hőmérsékleten sütött, kezeletlen inulint tartalmazó keksz (kontroll) Hőkezelt inulint tartalmazó keksz 220 C 210 C 190 C 170 C 150 C mv Room temperature C 0 Optical density (absorbance) F / 1.91% G / 0.44% GF /9.63% GF2 / 4.26% GF3 / 6.08% GF4 / 7.39% GF5 / 8.06% GF6 / 7.76% GF7 / 7.03% GF8 / 6.54% GF9 / 5.71% GF10 / 5.05% GF11 / 4.41% GF12 / 3.82% GF13 / 3.27% GF14 / 2.77% GF15 / 2.39% GF16 / 1.98% GF17 / 1.69% GF18 / 1.55% GF19 / 1.35% GF20 / 1.27% GF21 / 1.05% GF22 / 0.87% GF23 / 0.85% GF24 / 0.59% GF25 / 0.50% GF26 / 0.45% GF27 / 0.32% GF28 / 0.24% GF29 / 0.30% GF30 / 0.24% GF31 / 0.22% ,4 0, Temperature( C)

18 A klinikai vizsgálat eredményei Debreceni Egyetem Orvostudományi Centrum, Belgyógyászati Intézete, 3. sz. Belklinikájának Immunológiai Tanszéke Egészséges alanyok: 2 hónapon keresztül heti három alkalommal naponta 6 ginulint tartalmazó termék Egészségi állapot felmérése a napon Megállapítások a vizsgált termékre vonatkozóan: szignifikánsan, átlagosan 6 cm-rel (6,5 %-kal) csökkentette a haskörfogatot, Szignifikánsan, %-kal csökkentette a vérnyomást, Jelentős hatással volt az emésztésre, elősegítette az egészséges bélműködést, Különösen az első hónapban megnövelte a székelés gyakoriságát, ami a második hónapra normalizálódott, Növelte a székletben a bifidobaktériumok arányát,

19 Versenyképesség fokozása Hatékonyság növelése Technológiai újítások Tudományos bizonyítékokra alapozott fejlesztés

20 Van, aki élete végéig vár a megfelelő bélmozgásra!