ÉVES BESZÁMOLÓ 2008 Eszterházy Károly Főiskola EGERFOOD Regionális Tudásközpont Fogyasztóközpontú, komplex nyomonkövetési rendszerek, új élelmiszerbiztonsági paraméterek és eszközök újszerű info-kommunikációs rendszerrel" RET 09/2005. 2007. november 1. 2008. október 31.
Tartalomjegyzék Küldetésnyilatkozat és a RET átfogó céljai...3 Vezetői összefoglaló...4 Ipari partnerek...8 Kutatási programok beszámolói...9 I. Mikrobiológiai és biotechnológiai kutatási program...9 II. Analitikai fejlesztési program...13 III. Bioszenzor-fejlesztési program...26 IV. Információs technológiai fejlesztési program...32 Együttműködés az ipari partnerekkel, technológiatranszferek...34 Megvalósult technológiatranszferek...34 A kutatási eredmények hasznosítása...40 Új szabadalmak...40 Know-how-k...43 Kísérleti fejlesztések, gyakorlatban alkalmazható kutatási eredmények...45 Innováció-menedzsment...48 Oktatási és képzési program...54 Oktatók és kutatók, adminisztráció munkaidő-ráfordítása (FTE)...56 Publikációk...57 A RET külső és belső kommunikációja, médiaszereplései...65 Teljesítményindikátorok...70 Piaci innovációs stratégia...72
Küldetésnyilatkozat és a RET átfogó céljai A 2006-ban alakult EGERFOOD Regionális Tudásközpont nem csupán a régió, hanem az ország meghatározó szakmaspecifikus klaszterjeként működik az élelmiszertudományok, élelmiszerbiztonsági technológiák és a bioanalitika vonatkozásában. A tudásközpontnak helyt adó Eszterházy Károly Főiskola az Észak-Magyarországi régió legnagyobb hagyományokkal rendelkező felsőoktatási intézményeként kiváló szellemi bázist és dinamikusan bővülő infrastrukturális hátteret biztosít az Észak- Magyarországi Innovációs Stratégia élelmiszeripart érintő fejlesztéseinek a megvalósításában. A főiskola és a klaszter erőforrásainak kiaknázásában kulcsszerepet játszik az a céltudatos, rugalmas és innovatív kutatói team, mely a tudásközpont körül kialakult. A tudásközpont kutatási kapacitásának célirányos kiaknázása nagyban segíti a klasztertagok innovációs képességének fejlesztését, illetve az ipari partnereink K+F potenciáljának bővülését. Mivel a régióban az országos átlagnál nagyobb az élelmiszeripari szektor fontossága, különös jelentőséggel bírnak az ágazat fejlődését elősegítő innovációk és a szegregált kutatási tevékenységeket integráló és koordináló, alkalmazásorientált koncepcionális fejlesztések. Ezen szerepkör minél teljesebb betöltése az EGERFOOD RET működésének elsődleges prioritása. Innovációs tevékenységeink fókuszában alkalmazásorientált élelmiszeranalitikai, élelmiszer-biztonsági és technológiai fejlesztések állnak. Olyan új eljárások kidolgozására helyezzük a legfőbb hangsúlyt, melyek az élelmiszertermelő vállalkozásoknál értéknövelő tényezőként, illetve gazdasági haszonként jelennek meg az alábbi tényezők következtében: költséghatékonyság növekedése, transzparens és lekérdezhető, fogyasztóbarát nyomonkövetési rendszer működtetése, az alapanyagok és termékek biztonságának a fokozása, az energiafelhasználás hatékonyságának javulása, a gyártási folyamatok optimálisabb és biztonságosabb működése. Alapvető célunk, hogy az ipari partnereink konkrét igényeihez alkalmazkodva gazdasági értelemben is kiaknázható eredményekkel járuljunk hozzá az agrárélelmiszeripari ágazat versenyképességének növeléséhez. A tudásközpont által létrehozott új szabadalmak és termékek, valamint a megvalósított technológiatranszferek az ipari partnereink gazdasági potenciáljának a növekedéséhez vezetnek. Az EGERFOOD RET működésében meghatározóvá váltak a speciális termékfejlesztések és műszaki-bioanalitikai fejlesztések. A termékfejlesztések elsődlegesen új funkcionális élelmiszerek kifejlesztésére irányuló kutatásokat jelentenek, melyek nem kizárólag tudományosinnovációs jelentőséggel bírnak, hanem jelentékeny potenciális gazdasági értékkel is. Ezen szabadalmi oltalom alá helyezett funkcionális élelmiszerek gazdasági hasznosítása két szempontból is elősegíti a tudásközpont fenntarthatóságát, és források biztosítását: a licenszdíjak értékesítése, a folyamatos gyártásból származó bevétel. A műszerfejlesztéseink elsődlegesen speciális, egyedi és új bioszenzorok és analizátorok, illetve multifunkciós, hordozható műszerek prototípusainak kidolgozására irányulnak. E fejlesztések jelentős innovációként jelennek meg a piacon, így a licenszjogok értékesítése hozzájárulhat addicionális források biztosításához. A piaci lehetőségek kiaknázására kiváló kiindulási pontot szolgáltat az az élelmiszeripari klaszter, mely az EGERFOOD Regionális Tudásközpont körül kialakult. Az info-kommunikációs újításokra, sokrétű szoftverfejlesztésekre és a mobil telefonok wap-felelületének kihasználásra épülő fogyasztóközpontú nyomonkövetési rendszer túljutott a tesztüzemen, és alkalmassá vált új vállalatok rendszerbe történő integrációjára. A projekt átfogó céljai: piacképes, új szabadalmak kifejlesztése, új vizsgálati módszerek, új élelmiszerbiztonsági paraméterek kidolgozása, teljeskörű, fogyasztóbarát, digitális nyomonkövetési modellrendszerek létrehozása, tesztelése; az élelmiszerbiztonság fokozása érdekében élelmiszeripari technológiai innovációk létrehozása, a technológiatranszfer felgyorsítása; gyakorlatias, hordozható, új műszerek kifejlesztése és gazdasági hasznosításuk előkészítése; az élelmiszerbiztonsági kutatások eredményeinek széles körre kiterjedő disszeminációja; innovatív technikák, új eljárások kidolgozásával az ágazati működtetési költségek csökkentése; a hazai vállalkozások gazdasági potenciáljának fokozása. 3
Az Egerfood Regionális Tudásközpont tevékenysége fókuszában, immár az előző évek munkájához viszonyítva is letisztultabb és céltudatosabb módon az élelmiszerfejlesztések, a technológiai fejlesztések és a műszaki-bioanalitikai fejlesztések állnak 35 különböző kutatási programra építve. Napjainkban a funkcionális élelmiszerek az iparág húzótermékei, hiszen piaci részesedésük folyamatosan és dinamikusan növekszik. A jelenleg kirajzolódó társadalmi és demográfiai folyamatok is egyértelműen jelzik, hogy az egészséges életmódra való törekvés fokozódása következtében bővülő igény fog mutatkozni az egészségvédő hatású, funkcionális élelmiszerek iránt. Ezen jelenlegi piaci űr részbeni betöltésére vállalkozik az egri tudásközpont a klinikai és laboratóriumi tesztekkel igazoltan pozitív élettani hatású EGERFOOD-termékcsalád kifejlesztésével, melynek az alábbiak a főbb csoportjai: Bioaktív anyagokkal (prebiotikumokkal és antioxidánsokkal) gazdagított édesipari termékek (4 szabadalmaztatott élelmiszer), melyek már túljutottak a próbagyártáson. Antioxidánsokban gazdag, természetes alapanyagú étrendkiegészítő tablettacsalád kifejlesztése jelenleg a szabadalmaztatás szakaszában vannak. A peciális, prebiotikus hatású és nyomelemekkel dúsított funkcionális tejipari készítmények kifejlesztésére irányuló kutatások folyamatban vannak. Vezetői összefoglaló Az általunk kifejlesztett, szabadalmaztatott bioszenzorikus műszerprototípusok és eredetvédelmi eljárások iránt növekvő igény prognosztizálható az alábbi társadalmi elvárások alapján: A biztonságos élelmiszerek, ill. a fenntartható környezet iránti elvárás kielégítéséhez gyors, helyszíni mérésékre képes, nagy specifikusságának köszönhetően kis koncentrációkat is kimutatni képes, hordozható méretű, multifunkciós mérőműszerek szükségesek. A helyszíni elemzéseknek költséghatékony, környezetkímélő, általánosan képzett szakember által is végrehajtható eljárásokra kell épülnie. Innovációs munkánk fontos sarokkövét jelentik azon technológiai fejlesztések, és gyorsanalitikai eljárások, melyek kidolgozását a gazdasági partnereink igényei, a piaci környezet sajátságai, illetve az eredetiség megbízható igazolására, valamint a költséghatékonyság és az élelmiszerbiztonság fokozására irányuló igény vezérli. Csak 2008-ban 5 új szabadalmi eljárást indítottunk el, 10 különböző technológiatranszfert hajtottunk végre, 11 új know-how-t dolgoztunk ki, és 22 technológiai újítást/kísérleti fejlesztést valósítottunk meg. K+F programunk egyik leglátványosabb eleme az a digitális, új info-kommunikációs fejlesztésekre épülő nyomonkövetési rendszer létrehozása, mely a termelők és a fogyasztók számára is gyors és hatékony hozzáférést biztosít az élelmiszerbiztonsági és gyártási adatokhoz, az eredetvédelem kulcsfontosságú eszközeként funkcionálhat, valamint kapcsolt marketingszolgáltatások lehetőségét is tartalmazza. Mivel a nyomonkövetési rendszerek bevezetése törvényben rögzített kötelezettsége valamennyi vállalkozásnak, és számos gyártó még csak az egyszerű, bevezethető papír alapú rendszerrel rendelkezik, az általunk kifejlesztett rendszert, a tesztüzemek lefolytatását követően alkalmassá tettük új vállalkozások integrálására. Egy részletes adaptációs protokoll kidolgozásával lehetővé tettük új termékpályák és termelők rugalmas és gyors beléptetését, illetve a rendszer korlát nélküli bővíthetőségét. Az elmúlt 3 év alatt létrejött eredményeink közül mára számos kifejlesztett termékünk, szabadalmunk, illetve szolgáltatásunk érte el a piaci hasznosíthatóság szintjét, amely a jövedelemtermelő képesség és a kutatási kapacitás fenntarthatósága szempontjából súlyponti kérdés. A K+F+I kapacitásunk gazdasági partnerek irányában való hasznosítása fokozatosan növekvő tendenciát mutat, mivel a régióban hasonlóan sokrétű, piacorientált innovációs tevékenységet végző intézmény nem található. Az újonnan kifejlesztett termékeink piaci bevezetését elősegíti, hogy ezek unikális jellegükből adódóan reális piaci űrt töltenek be, illetve az egyedi jelleget és műszaki/biológiai hatékonyságot tudományos vizsgálatok eredményei igazolják. Jelentős előnyt jelent a gazdasági hasznosítás folyamatában az a tény, hogy a termékek piacra vitelében érdekelt konzorciumi partnercégeink a régió vezető gyártói közé tartoznak, és igen jelentős, illetve tovább is bővíthető gyártókapacitást képviselnek. A piaci hasznosítást sokrétű innovációmenedzsment tevékenységekkel alapoztuk meg, melynek az alábbiak a főbb pillérei: 3 új spin-off vállalkozást alapítottunk. 5 különböző (4 hazai és 1 nemzetközi) szakipari vásásáron, expón, szakkiállításon mutattuk be a saját termékeinket. 4 szakmai tanulmány (Quick Look Report, iparági helyzetelemzés és piackutatás) készült. 9 új pályázatot nyújtottunk be kutatás-fejlesztési, innovációs és klaszterépítési tevékenységekre. Az Egerfood Regionális Tudásközpont elmúlt három éves szakmai munkáját számokban az alábbiak szerint foglalhatjuk össze: 13 új szabadalom létrehozása; 4
27 különböző technológiatranszfert hajtottunk végre; 22 új know-how-t dolgoztunk ki; 37 technológiai újítást/kísérleti fejlesztést valósítottunk meg. A fokozatosan 35-re növekvő számú kutatási program eddigi eredményeiből következően, a már létrehozott innovációs kapacitásra építve, az Egerfood Regionális Tudásközpont stratégiai céljai a közeljövőben az alábbiak: a K+F+I munka eredményeként létrejött, hasznosítható termékek és szolgáltatások piaci bevezetése, illetve a már bevezetettek jelenlétének erősítése, a kutatás-fejlesztési szolgáltatási kapacitás bővítése, az ipari-gazdasági kapcsolatok kiterjesztése, regionális és országos szakmaspecifikus klaszterek működésének koordinálása. A projekt harmadik évére vállalt K+F eredmények Részfeladat sorszáma 2.3. 2.4. 2.5. 3.3. 3.4. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 6.1. 6.2..6.3. 6.4. Vállalt eredmények Teljesített eredmények Készültség Szabványosítható, költséghatékony vizsgáló módszerek. Szabvány-, ill. technológiamódosítási javaslatok. Új élelmiszerbiztonsági és környezeti kockázati paraméterek és adatbázisaik. Bővített élelmiszerbiztonsági adatbázis. Bioszenzorokból integrált műszer megvalósíthatósági tanulmánya. Kialakított architektúrájú új bioszenzorok Folyamatosan működtetett projekt honlap és dokumentációs rendszer. A nyomonkövetési rendszer kialakított hardveres és szoftveres háttere. A tesztüzem során véglegesített kiépítésű nyomonkövetési rendszer. A nyomonkövetési rendszer bővítési protokollja. Az MSc szintű Élelmiszeranalitikus szak akkreditációs dokumentumának elkészítése és benyújtása. Élelmiszertermelő és -forgalmazó cégek szakemberei számára kidolgozott továbbképzési kurzusok. Középiskolás tanuló számára megtartott élelmiszerbiztonsági és környezettudatos fogyasztói magatartásra nevelő képzés és tanulmányi verseny. Publikációk szakmai folyóiratokban magyar és angol nyelven. Jelentés a hasznosítás iránt érdeklődő vállalkozók fejlesztési igényeiről. Megkötött hasznosítási szerződések. A projekt eredményeinek legalább egy regionális szakkiállításon való bemutatása. A fejlesztések jogi oltalom alá helyezéséhez szükséges dokumentáció benyújtása. Kidolgozott üzleti terv és megalapított spin-off cég a projekt eredményeinek hosszú távú hasznosítására. Összesen 35 módszer, technológiafejlesztés, hasznosítható ipari innováció 18 új élelmiszerbiztonsági paraméter és mért adatok Frissített, bővített adatbázis. Az integrált műszer megvalósult prototípusa 5 újonnan kifejlesztett bioszenzor prottotípusa www.ektf.hu/ret; www.egerfood.eu Kialakított hardveres és szoftveres háttér. Tesztüzemben véglegesített rendszer és 134 oldalas leírása. Kidolgozott bővítési protokoll Joint Master nemzetközi MSc. képzés szakindítási dokumentuma 4 alkalommal megtartott képzés összesen 24 szakembernek. Összesen 220 tanuló részvételével harmadik alkalommal megtartott Egerfood Foodteszt Élelmiszerbiztonsági Tanulmányiverseny. Összesen 99 írott, ill. szóbeli publikáció Elvégzett regionális felmérés a vállalkozások fejlesztési igényeiről. Összesen 36 teljesített, ill. folyamatban lévő szerződése munka. 4 regionális és 1 nemzetközi szakkiállításon való szereplés. 5 új beadott szabadalom 3 spin-off cég, kidolgozott üzleti terv a hosszú távú hasznosításra. 5
A projekt eredményeinek fenntarthatóságát megalapozó tevékenységek áttekintése EGERFOOD REGIONÁLIS TUDÁSKÖZPONT Egerfood Kft. Étrendkiegészítő gyártók, -forgalmazók: Crystal Intstitute Kft. Champex Kft. Bio-föld 2006 Bt. Húsipar: Pásztor-Hús kft. Zemplén-hús Kft. Apci Hús Kft. Élelmiszerbiztonságot fokozó, költséghatékonyságot növelő új technológiák Új bioszenzorikus, multifunkciós hordozható műszerek Sütőipar: HESI kft. Numan Kft. Kurdi Pékség Kft. Édesipar: Detki Keksz kft. Rádi Kft. Special Candy Kft. Új eredetvédelmi és termékazonosítási módszerek Saját fejlesztésű, szabadalmaztatott funkcionális élelmiszercsalád Innovatív gyorsanalitikai eljárások Konzeripar: Fish&Food kft. Quality Champ. Kft. Tejipar: Egertej Kft. Instantpack Kft. Instant Prod. Kft. Y-Food Kft. Fogyasztóközpontú nyomonkövetési rendszer Szolgáltató jellegű analitikai és mikrobiológiai vizsgálatok Borászat: Egri Bormíves Kft. Gál Bor Kft. Kőporos Kft. EPABO Kft. Biztonságosabb élelmiszerek Tájékozottabb, tudatos fogyasztók Know-how-k, hatékonyabb minőségellenőr-zési rendszerek Innovációmenedzsment Termékszabadalmak (licenszdíjak) Prognosztizálható piacosítható eredmények Társadalmi hasznosítás Dinamikusan szélesedő cégklaszter K+F szolgáltatási tevékenységek Hosszú távú fenntarthatóság 6
A RET szervezeti felépítése és a menedzsment Felügyelő Bizottság PIAC Igazgató Egerfood Kft. Eger Innovations Nonprofit Kft. Koordinátor és adminisztráció Marketing és Termékértékesítési Bizottság Tudományos Bizottság Informatikai és Technológiai Bizottság Innovációs Iroda 1. munkacsoport ANALITIKAI K+F módszerfejlesztés 2. munkacsoport PROTOTÍPUS- FEJLESZTÉS I. nyomonkövethetőségi modellrendszer 3. munkacsoport PROTOTÍPUS- FEJLESZTÉS II. bioszenzor alapú hordozható műszer 4. munkacsoport INFORMÁCIÓS TECHNOLÓGIAI FEJLESZTÉS 5. munkacsoport DISSZEMINÁCIÓ MARKETING Multidiszciplináris K+F tevékenységek 15 agrár-mérnök, élelmiszermérnök 26 vegyész, analitikus 18 biológus 12 mérnök 16 PR szakember, szociológus, jogász, közgazdász Mélyreható természettudományos kutatással megalapozott, működő integrált nyomonkövetési modellrendszer több termékpályára vonatkozóan, valamint nemzetközileg is új szabadalmak, új élelmiszerbiztonsági paraméterek és élelmiszeranalitikai műszer prototípusok 7
Szinva Net Informatikai Kft. A Szinva Net Informatikai Kft. 1988-ban alakult, a magyar informatikai piac egyik legnagyobb, 100%-ban magyar tulajdonú, független cégévé vált. A munkatársak létszáma 46 fő. Tevékenységi köre PC-k, notebookok, szerverek forgalmazása, IT biztonság, Radix, Boot safe, Aladin, outsourcing, hálózatépítés, rendszerintegrálás, szerviz szolgáltatás. Hesi Rt. A HESI Kft. Heves megye tradicionális sütő- és édesipari termékgyártója, amely 2004-ben mintegy 725 millió forintos árbevételt ér el, 160 fő foglalkoztatása mellett. Termékválasztékát mintegy 150-féle gyártmány adja, ebből 45-féle kenyér és közel 100 pék- és finomsütemény, félkész piskóták, gyorsfagyasztott félkész tészták és a morzsafélék mellett. A legfontosabb termék a friss és a mélyhűtött réteslap, amely jelentős mértékben nyugat-európai exportra készül, évek óta Ausztria, Németország és Svájc a legfontosabb felvevő piacok, idehaza pedig a TESCO, METRO és a Penny Market a legnagyobb vásárlók. Egri Bormíves Kft. Az Egri Bormíves Kft-t a 9 legnevesebb egri borász (Bakondi György, Gál Tibor, Pók Tamás, Simkó Zoltán Simon József, Thummerer Vilmos, Tóth Ferenc, Tóth István, Vincze Béla,) hozta létre 2000-ben kifejezetten az egri borok minőségének növelését, versenyképességének fokozását célzó kutatás-fejlesztési feladatok végzésére. E cég fogja össze az alapítók K+F jellegű tevékenységét, melyet közös finanszírozásban valósítanak meg. Detki Keksz Kft. Az 1982-ben alakult cég 1992-től működik Detki Keksz Kft. néven, jelenleg teljesen magyar magántulajdonban van. A cég második hazai édesipari lisztesárugyártók között a Danone által tulajdonolt Győri Keksz Kft. mögött. A 120 fő alkalmazottal dolgozó vállalat majd nagyobb áruházláncok részére márkatermékeket is előállít, Folyamatosan bővítik a hagyományosan a Háztartási Kekszre épülő termékkört. Ennek érdekében folyamatos gyártás- és minőségfejlesztést végeznek, és elkötelezettek a biztonságos, korszerű beltartalmú élelmiszerek előállítása mellett. Ipari partnerek Fish and Food Kft. A Fish and Food Élelmiszeripari és Kereskedelmi Kftt 1995-ben alapította a 100 %-ban magyar tulajdonosú kör. A halfeldolgozói főprofil mellett, melegüzemi konzervgyártás kialakítása kisvállalkozási nagyságrendben, intenzív kutatás-fejlesztési és up-to-date piaci megjelenés formájában. Jelenleg 40-féle zöldség és húsalapú készétel, 8-féle pástétom, 4-féle halkonzerv gyártása folyik. Fő vásárlói kör a multinacionális láncok mellett (Auchan, Spar, Tesco, Plus, Interfuct) a vezető magyar kereskedelmi és beszerzési társaságok ( CBA, COOP Hungary). Jelenleg 40 fő alkalmazotti létszámmal, 2500 m 2 gyártási, 4000 m 2 hűtött és száraz raktér, 5 éve működő ISO 9001 és HACCP rendszer, EU minősítésű gyártói engedély biztosítja a minőségi termékgyártást. Quality Champignons Kft. A cég az Országos Korona Gombaipari Egyesülés tagja, mely országosan közel 100.000 m 2 termesztő felülettel rendelkezik. A kft. a gombaipari teljes vertikumán végzi tevékenységét. A Kft. országszerte több gombaipari, kertészeti és borászati vállalkozás kutatásfejlesztési munkáját végzi el. Az ország különböző pontjairól beérkező minták feldolgozását, az eredmények értékelését a több részlegből álló laboratóriumban végezik. Pásztor-Hús Kft. A Pásztor-Hús Kft. 1999. májusában alakult egyéni cégből egyszemélyes kft-vé, majd 2000. májusában a Tóth Sándor Húsfeldolgozó Kft. beolvadásával és nevének megváltoztatásával nyerte el mai formáját. A társaság fő tevékenysége a húsfeldolgozás és tartósítás mellett a hústermékek forgalmazása. A 113 fős létszámmal működő cégtől a térség legnagyobb élőállatfelvásárlójaként széles állattenyésztői réteg gazdálkodása függ. Heves Megyei Kereskedelmi és Iparkamara A regionális szakamispecifikus céghálózatok kialakítása, a klaszterképzés és a disszeminációs tevékenységek elősegítése mellett az iparjogvédelmi stratégia kialakításának kulcsintézménye. 8
Kutatási programok beszámolói I. Mikrobiológiai és biotechnológiai kutatási program Kulcsszavak: Technológia fejlesztések megalapozása, új, DNS-alapú eredetazonosítási eljárások, biológiai hatás modellezése, mikotoxinszennyezés előrejelzése. Dr. Naár Zoltán platformvezető A kutatásban résztvevők: Koncz Zsuzsanna, Szécsi Árpád A kutatás célja és rövid áttekintése Célunk gyors és megbízható molekuláris-diagnosztikai módszer kidolgozása volt, mellyel kimutatható a különböző búzaminták fuzárium szennyezettsége, továbbá azonosíthatók a búzaszem mikotoxin-szennyezése tekintetében veszélyesebb fajok (pl. F. graminearum), valamint megállapítható, hogy ezen fajok potenciális mikotoxin (DON, 3-ADON, 15-ADON, NIV, ENs) termelők-e. A munka innovatív tartalma Molekuláris technikával (PCR) még nem ellenőrizték a magyar gabonát szennyező Fusarium fajok potenciális trichotecén- és enniatintermelő képességét. Eredményeink új információkat adnak a hazai fuzáriumok mikotoxinjainak, illetve másodlagos anyagcseretermékeinek megismeréséhez. Elvégzett tevékenység - A búzaszemből származó fuzáriumok potenciális trichotecén-termelőképességének vizsgálata során hazai búzaszem-mintákból izolált, morfológiailag meghatározott, majd fajspecifikus indító szekvencia párokkal azonosított Fusarium graminearum (95 izolátum), F. poae (78 izolátum) és F. sporotrichioides (42 izolátum) fajok trichotecéntermelő képességét ellenőriztük polimerázláncreakcióval (PCR), trichotecén-termelésért (DON, 3A-DON, 15A-DON) felelős génekre tervezett indítószekvenciák segítségével. - PCR-technikával kimutattuk az enniatin-termelő képességet hazai búzaszem-mintákból izolált morfológiailag meghatározott, majd fajspecifikus indító szekvencia párokkal azonosított Fusarium avenaceum (21 izolátum), F. poae (78 izolátum) és F. sporotrichioides (42 izolátum) fajoknál. Az enniatinok gombák által termelt másodlagos anyagcsere termékek, gyűrűs hexadepszipeptidek, amelyeknek antimikrobás, fitotoxikus és rovarölő hatása van. Fontosabb eredmények - A búzaszemből azonosított 5 faj és egy faji szinten nem azonosított csoport (Fusarium sp.) megoszlása látható az alábbi ábrán. Figyelemre méltó, hogy a mikotoxin-termelés tekintetében legveszélyesebbnek tartott F. graminearum fordult elő a legnagyobb gyakorisággal. Magyar búzából izolált fuzárium ok faj szerinti eloszlása 1. Búzaszemből izolált fuzáriumok potenciális mikotoxin-termelő képességének vizsgálata molekuláris genetikai módszerrel F. grami. 33% Fusarium sp. F. poae 27% 11% F. acuminatu F. m 7% avenaceum 7% F. sporotrich. 15% - A potenciális mikotoxin-termelési képességre vizsgált összesen 255 izolátum között 95 izolátummal a legnagyobb részt képviselő F. graminearum 99 %-ban képes volt DON- és 15-ADON-termelésre, míg a 3- ADON és nivalenol termeléshez szükséges kulcsgén ugyanilyen arányban hiányzott belőlük. - A F. avenaceum izolátumok mindegyike enniatintermelőnek bizonyult, de más mikotoxint nem termeltek. A 78 F. poae izolátumból 76 volt képes enniatint termelni, és mindegyik izolátumot nivalenol termelőnek találtunk. A F. sporotricioides izoltáumok a F. avenaceumhoz hasonlóan termeltek enniatint, de más mikotoxin termelésére való képességet nem sikerült kimutatni. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság - A vizsgálati módszerek lehetővé teszik a betárolás előtt közvetlenül, ill. a betárolás utáni szárítási időszakban a mikotoxin-termelésre képes gombák mennyiségének megbízható meghatározását. Ezzel előrejelezhető, hogy az adott búzatétel milyen mértékben van kitéve a szennyeződés veszélyének egy hosszabb tartamú tárolás vagy tengeri szállítás során. 9
- Az akár egy búzaszemből is elvégezhető vizsgálati eljárás, így hatékonyan alkalmazható növénynemesítési munkák során a kis mennyiségben rendelkezésre álló vonalak, fajtajelöltek szemfertőzésre való hajlamának értékelésére. 2. Fusarium fajok azonosítása HRM (High Resolution Melt) módszerrel A kutatásban résztvevők: Hócza-Huszti Katalin, Szécsi Árpád A kutatás célja és rövid áttekintése Célunk új, egyszerű és hatékony fajazonosítási technika kidolgozása volt, mely alkalmas a legfontosabb és leggyakoribb mikotoxin-termelő, illetve ártalmatlan gombák közötti különbségtételre. HRM (High Resolution Melting) kísérleteket Fusarium izolátumokon végeztünk, fajspecifikus azonosítás céljából. A HRM módszer előnye, hogy a PCR termékben 1 bp változást képes azonosítani, a minta és a referencia olvadási görbéjének összehasonlításával. A munka innovatív tartalma Eddig nemzetközi viszonylatban sem alkalmazták a HRM-technikát Fusarium fajok azonosítására. Elvégzett tevékenység - DNS-preparálást végeztünk a búzaszemből izolált, morfológiailag azonosított Fusarium izolátumok liofilezett micéliumporából 5 különböző Fusarium faj esetében. - A PCR amplifikációt Corbett Research RotoGene 6000 típusú gépben végeztük el. - Real-Time PCR vizsgálatokat követően a HRMgrafikonok alapján elvégezhető az egyes izolátumok fajszintű azonosítása. - Az olvadási görbékből kiválasztottuk a sokkal érzékenyebb high-resolution melt analízisnek megfelelő hőmérsékleti tartományt, és megfigyeltük 5 faj DNSének olvadási tulajdonságait. Fontosabb eredmények - A Fusarium fajok DNS olvadási összehasonlítva azt tapasztaltuk, hogy a F. graminearum, a F. poae, a F. sporotrichioides és az F. avenaceum csak egy csúcsot adott, az F. acuminatum viszont jellegzetes kettős olvadási csúccsal rendelkezett. - A kísérletünk igazolta, hogy HRM-technika alkalmas Fusarium fajok megkülönböztetésére. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság Az újonnan kidolgozott módszer alkalmazásával mód nyílik a legfrekventáltabb és legnagyobb potenciális kártételt magában hordozó gombafajok kevésbé káros gombafajoktól történő egyszerű, gyors és költséghatékony megkülönböztetése, az egyes fajok azonosítása által. 3. Emésztési modellrendszer összeállítása és működési paramétereinek megállapítása A kutatásban résztvevők: Pál Károly, Lénárt Boglárka, Naár Zoltán A kutatás célja és rövid áttekintése A munka célja az volt, hogy egy egyszerű, könnyen reprodukálható, költséghatékony módszert és berendezést fejlesszünk ki funkcionális élelmiszerek bioaktív hatóanyagai (döntően prebiotikumok) és bélbaktériumok kölcsönhatásainak tanulmányozásához, és így információt nyerjünk az aktív komponensek lehetséges stabilitásáról, illetve biológiai hasznosulásának mértékéről. A munka innovatív tartalma Eddig nem végeztek olyan emésztési modellvizsgálatokat, melyek négy különböző élettani tulajdonságokkal rendelkező bélbaktériumfaj és funkcionális élelmiszerek hatóanyagai között végbemenő kölcsönhatások in vitro tanulmányozására irányultak volna. A mesterséges, leegyszerűsített, de egyedi emésztési modellben a kevert tenyészetekkel végzett vizsgálatot molekuláris biológiai értékelési módszerrel is kombináltuk. Az elvégzett tevékenység - A hatóanyagot tartalmazó készítményt (pl: inulinnal dúsított keksz) előkezeltük az emberi nyálat és gyomorsavat szimuláló oldatokkal. - A bélbaktériumok tiszta tenyészeteit is tartalmazó minták inkubálása anaerob körülmények között 37 C-on történt. Inkubálást követően az egyes baktériumokat szelektív táptalajon tenyésztettük, mely eredményeket molekuláris biológiai elemzésekkel is megerősítettünk. - A munka során 26 különféle prebiotikus és feltételezetten prebiotikus anyagot vizsgáltunk: A. Sütőipari alapanyagok vizsgálata emésztő modellben: Sütőipari alapanyagok: Lenmagcsíra, cikória, cikória dara, hajdina liszt, hajdina töret, bio lenmag 1., bio lenmag 2., köles pehely, kölesliszt, szezámmag héj, zellerpor, csicsókapor, céklapor, maltóz szirup, glükóz szirup, bio tönkölybúza 1., bio tönkölybúza 2., bio tönkölybúza 3., zab. B. Prebiotikumok vizsgálata élelmiszer mátrixban, mesterséges emésztő modellben: Prebiotikumok: Inulin-A, inulin-b, raffinóz, laktulóz, főzhető rezisztens keményítő, süthető rezisztens keményítő. Fontosabb eredmények - A hat sütőipari alapanyag pozitív hatással volt a probiotikus mikrobák szaporodására az emésztési 10
modellrendszerben. Egyedül a lenmag 2. mintánál adódott magas E. coli szám, de ez akár a minta eredeti szennyezettségéből is származtatható. - Az inulin-a és -B prebiotikumokat is tartalmazó és a prebiotikum mentes kontroll készítményen hasonló mértékben szaporodtak a probiotikus baktériumok. Ennek oka a sütési hőmérséklet, amely alig lépi át az inulin 178 C-os olvadáspontját, ezért az inulin prebiotikus hatásának hőbomlás során mutatkozó növekedése itt még nem figyelhető meg. - A rezisztens keményítők két formája serkentő hatást gyakorolt a Lactobacillus és Bifidobacterium törzsek szaporodására és gátolta az E. coli-t. Ezzel ellentétben a raffinóz és a laktulóz nem mutatott pozitív hatást ebben a vizsgálatban. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság Az EGERFOOD Regionális Tudásközpontban kifejlesztendő prebiotikus élelmiszerekhez felhasználható funkcionális hatóanyagok összehasonlító vizsgálatával kiválasztható az adott termékben optimális hatású öszszetevő, valamint a modellrendszer alkalmazásával képet kapunk a termék humánkísérletekben várható hatásáról és a biológiai hasznosulás, elletve élettani hatás várható mértékéről. 4. Probiotikus baktériumok kimutatása gradiens PCR-technikával A kutatásban résztvevők: Pál Károly A kutatás célja és rövid áttekintése Célunk olyan PCR-alapú módszer kifejlesztése volt, amely alkalmas biológiai, illetve élelmiszermintákban található probiotikus baktériumok megbízható azonosítására és mennyiségi meghatározására, illetve a probiotikumok átalakulási folyamatainak és biológiai hasznosulásának követésére. A munka innovatív tartalma - A szakirodalomban fellelhető probiotikus baktériumok azonosítására alkalmazott primereket adaptáltuk a hazai viszonyokra, és alkalmassá tettük az általunk folytatott emésztési kísérletek kiértékeléséhez. - Emésztés-mikrobiológiai vizsgálatokhoz eddig nem alkalmaztak ilyen, molekuláris genetikai technikára épülő mennyiségi vizsgálati megközelítést. - Az általunk előállított teljes eszköztár nem áll rendelkezésre máshol a Bifidobacterium és Lactobacillus nemzetségek, valamint a Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum, Enterococcus faecium, Escherichia coli, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei és Streptococcus thermophilus baktérium fajok kimutatására. Az elvégzett tevékenység - Optimalizáltuk a primerek működéséhez szükséges körülményeket a Corbett gyártmányú, hőmérséklet grádienst előállítani képes PCR készüléken. - A baktériumok azonosítása a saját tenyészetekből (kevert és tiszta kultúrákból) történt, valamint ellenőriztük két, kereskedelmi forgalomban is kapható termék probiotikum tartalmát. Fontosabb eredmények - A primerek saját kísérleteinkhez történt adaptációja révén megbízható kvalitatív és kvantitatív analízist tudunk végrehajtani probiotikumokra biológiai, illetve élelmiszerminták esetében. - Az in vitro emésztési modellkísérletek eredményei kiértékeléséhez hatékony eszközként tudtuk a módszert alkalmazni. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság - A prebiotikus hatású élelmiszerek funkcionális hatásvizsgálata (probiotikus baktériumpopulációk mennyiségi jellemzése) jelentősen rövidebb idő alatt és kisebb költséggel végezhető el a, mint hagyományos tenyésztéses eljárással. - A rendszer hatékonyan alkalmazható biológiai modellkísérleteknél, emésztési kísérletek analízisénél, illetve biológiai minták vizsgálatánál. 5. Probiotikus és nem probiotikus modellszervezetek mennyiségi analízise TaqMan-próbával és interkalálódó festékkel A kutatásban résztvevők: Hócza-Huszti Katalin, Pál Károly A kutatás célja és rövid áttekintése Kísérleteink célja annak megállapítása volt, hogy különböző, feltételezhetően prebiotikus vegyületek milyen hatást gyakorolnak probiotikus baktériumokra, illetve egyéb modellszervezetekre: serkentik vagy gátolják szaporodásukat, avagy közömbös hatásúak. 11
A munka innovatív tatalma A baktériumok ezen kombinációjára, valamint a kísérletekben általunk alkalmazott anyagokra vonatkozó kísérletek eredményeket még nem publikáltak. Elvégzett tevékenység - Kutatásunkban az alábbi prebiotikus vegyületek hatását vizsgáltuk: inulin, rezisztens keményítő, laktulóz, raffinóz. - A következő baktérium törzseket használtuk tiszta és kevert tenyészeteikben: Bifidobacterium bifidum, Enterococcus faecium, Lactobacillus acidophilus, E. coli. - A prebiotikus vegyületek hatását in vitro rendszerben vizsgáltuk, probiotikus modellszervezetek jelenlétében. A vegyületek hatékonyságát, az egyes baktériumok szaporodásának mértékét DNS-ük mennyisége alapján vizsgáltuk, valós idejű polimeráz láncreakcióban (real-time PCR). - A szükséges reakció optimalizálását (fajspecifikus indítószekvenciák feltapadási hőmérséklete, stb.) gradiens PCR segítségével végeztük. - A mennyiségi analízist real-time PCR alapú interkaláló festéssel (EvaGreen) és TaqMan próbával végeztük Corbett RotorGene 6000 típusú realtime PCR készülékben. Fontosabb eredmények - Mind az interkalálódó festékkel, mind a TaqMan próbákkal nyert eredmények alapján jól elkülöníthetőek az egyes baktériumtörzsek. - A TaqMan próbákhoz tartozó standard DNS-ek alapján a saját mintáinkban található baktériumok közül háromnak lehetséges a kvantifikálása is (Bifidobacterium bifidum, Enterococcus faecium, Escherichia coli). - Az új eljárás alkalmazása a TaqMan-próbák nagyobb specifikusságának köszönhetően szennyezett (nem gnotobiotikus) mintákban is megbízható eredményt ad. Lactobacillus acidophilus interkaláló festékkel történt fajspecifikus kimutatása. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság - A kifejlesztett eljárás kiválóan alkalmas bélbaktériumok mennyiségének in vitro meghatározására, így biológiai- emésztési modellkísérletek követésére, értékelésére. - Prebiotikus élelmiszerek funkcionális hatóanyagainak értékelése, illetve biológiai minták specifikus elemzése egyaránt véghezvihető az új eljárás segítségével a mátrixhatás hatékony kizárásával. 12
6. Csökkentett biogén amin tartalmú, és redukált csíraszámú füstölt szárazkolbász előállítására irányuló modellkísérletek kitozán, almasav és tejsavbaktériumok együttes alkalmazásával A kutatásban résztvevők Fejes Zsuzsanna, Naár Zoltán Célok és rövid áttekintés A munka célja a nem kívánatos, immunrendszert károsan módosító hatású biogén aminok kolbász érlelése során való termelődésének visszaszorítása. A munka során a kitozán, almasav és tejsavbaktériumok együttes hatását modelleztük laboratóriumi körülmények között a biogén amin termelő mikrobákra gyakorolt gátló hatás vizsgálatával. A munka innovatív tartalma Eddig nem vizsgálták a kitozán, az almasav és a biogén amin termelést visszaszorítani képes starter kultúra együttes hatását az érlelés során történő biogén amint termelést végző spontán mikrobiotára. Elsőként értékeltük azt is, hogy a kolbász zsírtartalma korlátozza-e a kitozán ilyen irányú alkalmazhatóságát, valamint az antimikrobás ágensként használni tervezett kitozán és almasav gátolja-e a tejsavbaktériumok szaporodását és savtermelését. Elvégzett tevékenység - Reprezentatív (70 tagú) mikrobaizolátumgyűjtemény létrehozása. - A biogén amin termelési képesség felmérése a mikrobagyűjteményben. - A kitozán és almasav különböző koncentrációinak, ill. a leghatékonyabbnak talált dózisok kombinációinak alkalmazása ipari darált húshoz keverve. - A biogén amin termelésére képes baktériumok csíraszámának követése. - Tejsavbaktérium preparátumok darált húsban, provokatív körülmények között termelődő biogén amin tartalomra gyakorolt hatásának felmérése, a 3 leghatékonyabb preparátum kiválasztása. - A három, technológiailag megfelelő kitozán-almasav koncentráció-arány tejsavbaktériumok szaporodására gyakorolt hatásának felmérése, a biogén amin termelő baktériumok gátlására legalkalmasabb hármas kombináció modellvizsgálata. Fontosabb eredmények - A kitozán önmagában alkalmazva 2 nagyságrenddel csökkentette a Gram-negatív baktériumok csíraszámát, 50 %-kal a biogén amin termelésre képes baktériumokét a kolbászmodellben. A biogén amin tartalom 28 %-kal csökkent a leghatásosabb kezelésben. - Az almasav önmagában alkalmazva enyhébb, egy nagyságrenddel való Gram-negatív csíraszám és 35 %-os biogén amin termelő baktériumszám csökkenést okozott. - A kitozán és az almasav hatása additívnak bizonyult: optimális kombinációjuk mintegy 3 nagyságrenddel csökkentette a Gram-negatív csíraszámot, mintegy 80 %-kal a biogén amint termelőkét, míg a biogén amin koncentráció 55 %-kal csökkent. - A szelektált tejsavbaktériummal kiegészített hármas kombinációban 4 nagyságrenddel csökkent a Gramnegatív baktériumok, 96 %/-kal a biogén amint termelők száma, és kevesebb, mint 1/5-ére csökkent a biogén amin tartalom a kolbászmodellben. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság - A kitozán és az almasav egyaránt eredményesen alkalmazható biogén amin termelődésre érzékeny húskészítményekben. A kitozán hatása azonban jelentősen csökken a zsírtartalom növekedésével. - E kémiai ágensek jól kombinálhatóak erre a célra szelektált tejsavbaktériumokkal. - A hármas kombináció alkalmazásával igen nagy mértékben lehet csökkenteni az érlelt hústermékek biogén amin tartalmát, így hosszabb ideig is biztonságosan tárolható változatok állíthatóak elő. II. Analitikai fejlesztési program Kulcsszavak: funkcionális élelmiszer hatóanyagok, mikroszennyezők, új fejlett műszeres eljárások, új gyorsanalitikai minőség-, és eredetvédelmi módszerek, hatékony agrogazdálkodás. Dr. Murányi Zoltán platformvezető 7. Új módszer kifejlesztése antioxidánsok kromatográfiás elválasztására és antioxidáns aktivitásuk elkülönített meghatározására származékképzéssel A kutatásban résztvevők: Virág Diána, Kiss Attila, Murányi Zoltán A kutatás célja és rövid áttekintése A növényi kivonatokban és egyéb természetes forrásokban található bioaktív komponensek szétválasztása és azonosítása különösen indokolt, mivel csak ezen tudás birtokában lehet megállapítani azt, hogy mely konkrét vegyületek felelősek a pozitív élettani hatásokért. Mód- 13
szerünk alkalmas elegyek (pl. növényi kivonatok) egyedi komponensei antioxidáns aktivitásának azonnali és pontos mérésére. A munka innovatív tartalma A korábbi vizsgálatok növényi és egyéb természetes forrásból valamint élelmiszerekből kivont extraktumok antioxidáns aktivitásának mérése szorítkoztak. Az oszlop utáni származékképzéssel kombinált elválasztási módszer lehetővé teszi az egyes komponensek elkülönített vizsgálatát és egyedi aktivitásának mérését közvetlenül az elválasztási folyamatot követően. Elvégzett tevékenység - Modellként különböző koncentrációjú galluszsavoldatokat alkalmazva optimáltuk a FRAP reagens összetételét, valamint a kísérleti körülményeket. - Megállapítottuk a módszer validálásához szükséges analitikai paramétereket. - Reális mintákon igazoltuk a módszer alkalmazhatóságát. Fontosabb eredmények A galluszsav koncentrációval arányosan változott az egyedi, elkülönített komponensek antioxidáns aktivitása. A módszer alkalmas HPLC-sen szétválasztható komponensek egyedi antioxidáns aktivitásának mérésére. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság - Természetes források egyedi bioaktív komponenseinek szeparálásával hatóanyag koncentrátumok előállítása - A hatóanyagok elkülönített vizsgálata révén a biológiai hatás kiváltásáért felelős komponens azonosítása, és azok felhasználásának előkészítése a gyógyszeripari készítményekben, kozmetikumokban és funkcionális élelmiszerekben. 8. Élelmiszerek és kozmetikumok vízoldható és zsíroldható vitaminokkal való dúsítása új emulzióképzésen alapuló új technikával A kutatásban résztvevők: Virág Diána, Kiss Attila, Murányi Zoltán A kutatás célja és rövid áttekintése A vízoldható és zsíroldható vitaminok közös oldatban tartásához, a készítmények zavarosodásának megelőzéséhez a két nem elegyedő fázisból stabil emulziót szükséges képezni. A munka innovatív tartalma A kozmetikai felhasználásra is legalkalmasabb emulgeáló vegyületek összehasonlító vizsgálata ilyen megközelítésben korábban nem valósult meg. Elvégzett tevékenység - Hatféle vízoldható vitamin (B1, B2, B3, B6, B12, C) és két zsíroldható vitamin (D, E) oldatainak összehasonlító vizsgálata. - Különféle emulgeátorok alkalmazásával a legalkalmasabb kiválasztása, optimális összetétel (25% glicerin, 25% vitamin-oldat 50% víz és egyéb kozmetikai alapanyagok.) megállapítása. Fontosabb eredmények - A leghatékonyabb emulgeátornak a glicerin bizonyult. - Az eltarthatósági próba során több hét után sem volt zavarosodás megfigyelhető a szobahőmérsékleten tartott emulzióban. - Az egy készítményre jutó folyadék végleges vitamintartalma megegyezik az RDA 100%-ával. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság - Az új technika kozmetikai termékek készítésén túl, az élelmiszergyártás során olyan vitaminozott italok előállításánál is alkalmazható, ahol az oldatok áttetszőségének megőrzése fontos szempont. - Élelmiszeripari felhasználásra engedélyezett emulgeátorok kiváltása természetes eredetű amfipatikus, emulziók stabilizálásra alkalmas molekulákkal. 9. Peszticidek fotoindukált degradációja mechanizmusának feltárása A kutatásban résztvevők: Virág Diána, Kiss Attila. A kutatás célja és rövid áttekintése A peszticidek a környezetbe való kijuttatásukat követően számos környezeti hatásnak vannak kitéve, melynek következtében változik a szerek hatékonysága, kémiai karaktere és biológiai hatása. Az alapvegyület bomlásakor keletkező termékek pontos kémiai szerkezetének és toxicitása mértékének az ismerete elsődleges jelentőséggel bír mind környezetvédelmi, mind élettani szempontból, 14
másodlagosan pedig az adott termőhelyen előállított anyagból gyártott élelmiszerek biztonságának befolyásolásának lehetősége szempontjából. A munka innovatív tartalma A peszticidek bomlási folyamatainak tanulmányozása eddig igen szűk teret kapott. A Diuron és Atrazin bomlástermékei közül korábban már azonosítottak néhányat, de a fotoindukált bomlásukkor keletkező valamennyi termék azonosítása, a teljes degradációs mechanizmus feltárása újdonságnak számít. Elvégzett tevékenység Fotodegradáció kiváltása diuron és atrazin-oldatok UV-besugárzásával. A különböző időközönként kivett mintákban a degradációs termékek elválasztása, majd azonosítása GC-MS technikával. Cl Cl Cl 3. 4. 5. 7. -Cl -Cl -CO NH 2 Cl Cl N N N 1. - N-CH3 C O C O C O Diuron H 3C H 3C CH NH - 2 Cl C O 2. 6. - N-C2H6 - OH - C3H7 N CH 3 CH 3 - N-C2H6 + OH + C3H7 NH NH C O C O A feltárt mechanizmusok Fontosabb eredmények - A diuron rövid idejű (2 órányi) besugárzását követően megjelent valamennyi degradációs termék a mintákban. Két degradációs utat tártunk fel: az egyik végtermékei N-dikloro-fenil-izocianát és benzeneizocianát, a másiké N-(4-izopropil-fenil)-formamid vegyületek. A további besugárzás hatására dekarboxiláció volt megfigyelhető, a bomlás végterméke anilin. - Az atrazin 5 órányi UV besugárzás hatására 2- hidroxi-4,6-(dietilamino)-1,3,5-triazin keletkezett. A további UV-kezelés 2-hidroxi-4,6-diamin-1,3,5- triazint képződött. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság - A peszticidek átalakulási folyamatainak és a keletkezett bomlástermékek ismerete elengedhetetlen a növényvédőszerek gyakorlati alkalmazásának és a kijuttatás módjának tudatos megtervezésében. - A vizsgálati eredmények hozzájárulnak a peszticidek alkalmazásával járó potenciális élettani, biológiai, N OH CH 3 CH 3 Atrazin élelmiszerbiztonsági és környezetvédelmi kockázatok minimalizálásához. 10. Termőtalajok különböző paramétereinek (szervesanyag-tartalom, fémtartalom) peszticidek fotodegradációjára gyakorolt hatásának vizsgálata A kutatásban résztvevők: Virág Diána, Lehotay Terézia, Forgó Péter, Kiss Attila A kutatás célja és rövid áttekintése A termőtalajok eltérő sajátságai különböző módon és mértékben befolyásolják a peszticidek átalakulási folyamatait. Az általunk kitűzött cél az volt, hogy a növényvédőszerek degradációját befolyásoló paraméterek szerepének és hatásuk mértékének tanulmányozása által feltárjuk azok valós környezeti viselkedését és a lehetséges biológiai, élettani, környezetvédelmi és élelmiszerbiztonsági kockázatokat. A munka innovatív tartalma A peszticidekre irányuló eddigi analízisek a szermaradványok növényekben, illetve talajlakó gerinctelen állatokban történt mennyiségi meghatározására, valamint adszorpciós és kimosódási vizsgálatokra terjedtek ki. Vizsgálataink során azonosítottuk a peszticidek bomlása során a környezetben, reális körülmények között keletkező vegyületeket, és értékeltük a környezeti tényezők hatását. Elvégzett tevékenység - Acetoklór fotodegradációjának a talajon kötött fémek mennyiségétől való függésének vizsgálata barna erdőtalaj és homoktalaj esetén, fémmentesített és kezeletlen (fémeket tartalmazó) talajokon. - A fémek (Fe3+, Cu2+, Zn2+, Mn2+) komplexképző tulajdonságának vizsgálata acetoklórral és bomlástermékeivel (Job módszer alkalmazásával). - Acetoklór oldatának UV-besugárzása, bomlástermékek azonosítása 3 féle előkészítés esetén: fémmentes talajokon (0,1 M EDTA oldattal fémkivonás, 0,1M HCl-el visszasavanyítás), szerves anyag-mentes talajon (HNO3-as roncsolás, ph visszaállítás), kezeletlen talajokon. - Kontroll vizsgálatok talajmentes peszticid-oldat besugárzásával, a talajok természetes fémtartalmának megfelelő fémsókat tartalmazó oldatban való besugárzásával valamint sötétkontrollok beállításával. Fontosabb eredmények - A degradáció kinetikája fémes és fémmentes talajon eltérő: fémmentes talajon a kezdeti gyors bomlás lelassul, míg fémek jelenlétében fordított a kép, ami adszorpciós és katalitikus folyamatokkal magyarázható. - Az acetoklór és annak egy órás besugárzást követően kapott termékei sem mutattak komplexképzésre utaló jelet a vizsgált fémoldatokkal. - A különböző módon előkészíttet talaj-szuszpenziók az UV-kezelést követően eltérő arányban tartalmazták az alapvegyület degradációs termékeit. A különböző karakterű talajokban besugárzott peszticidek bomlás- 15
termékeinek száma és egymáshoz viszonyított aránya markáns különbségeket mutat % 120 100 80 60 40 20 0 Acetoklór degradációja 1 2.4 5 besugárzási idő (h) fémmentes_talajos fémes_talajos fotodegr Ipari, gazdasági alkalmazhatóság - A peszticidek optimális agrokémiai alkalmazási módját döntő módon befolyásolja a talajok fémtartalma, szerves anyag tartalma és egyéb sajátságai, amire nézve konkrét gyakorlati információ is nyerhető. - Az új bomlástermékek azonosítása által végrehajtható a peszticidek alkalmazásának teljes körű kockázatelemzése élelmiszerbiztonsági, környezetvédelmi és élettani szempontokból. 100% 80% 60% 40% 20% 0% sötét Acetoklór és degradációs termékeinek mennyiségi változása különböző fotodegradációs körülmények között talaj nélkül fémoldat barna erdőtalaj normál barna erdőtalaj szervetlen barna erdőtalaj fémmentes 11.833 11.645 11.451 11.380 11.005 11.227 10.948 10.612 10.721 10.595 10.532 10.488 10.204 9.927 9.808 9.686 9.445 9.492 9.204 9.157 9.021 8.377 8.067 7.857 7.738 7.498 6.936 6.788 6.518 6.347 5.572 5.376 5.234 4.978 4.278 3.891 2.688 1.821 1.549 11. Lizin izocukorral történő reakciója mechanizmusának feltárása, és az antioxidáns sajátságú termékek vizsgálata A kutatásban résztvevők: Virág Diána, Forgó Péter, Kiss Attila A kutatás célja és rövid áttekintése A kutatás célja kiemelkedő antioxidáns aktivitású termékek vizsgálata és előállítása az aminosavak és poliszaharidok reakciójából keletkezett vegyületek azonosítása, és a reakciómechanizmus feltárása által. A munka innovatív tartalma Az antioxidáns-aktivitásért felelős vegyületek pontos azonosítása fontos az egyes élelmiszeripari termékek összetételének és sajátságainak megtervezéséhez, illetve a termék magas antioxidáns-aktivitásának megőrzéséhez. Hasonlóan teljes körű mechanizmust korábban nem tártak fel. Elvégzett tevékenység - Melanoidin tartalmú minta nagy molekulatömegű polimerjeinek eltávolítása szilárd fázisú extrakcióval (SPE), majd a polimert alkotó vegyületek vizsgálata GC-FID, GC-MS és HPLC-MS technikákkal. - Lizin-izocukor reakciótermékek (Maillard reakció) savas és lúgos hidrolízise 7 órán át, majd a minta preparálása oldatfázisban, 20 órás hőkezelés. - Az antioxidáns aktivitás vizsgálata DPPH módszerrel, az antioxidáns aktivitásért felelős komponensek azonosítása, szerkezetük meghatározása GC-MS és HPLC-MS technikával Fontosabb eredmények - A preparált minták antioxidáns aktivitása a hőkezelési idő növekedésével arányosan fokozódott: a 90 perces mintáéhoz képest a 20 órásé közel ötszöröse. - A Maillard reakcióval keletkezett termékek kis moltömegű monomerjei azonosítása GC-MS technikával. - A Maillard reakció 20 óra után képződő 58 különböző termékének azonosítása HPLC-MS technikával, a lehetséges átalakulási mechanizmus főbb útjainak a feltárása. Ipari, gazdasági alkalmazhatóság Antioxidáns hatású, azonosított komponensek sajátságainak pontos ismerete és funkcionális élelmiszerekben való alkalmazásuk módjának, körülményeinek feltárása. A Maillard reakció 12. Emésztési modellvizsgálatok funkcionális élelmiszerek aminosav-tartalma hasznosulásának jellemzésére A kutatásban résztvevők: Virág Diána, Lénárt Boglárka, Kiss Attila, Murányi Zoltán A kutatás célja és rövid áttekintése A kutatás célja olyan mintaelőkészítési és vizsgálati módszer kidolgozása, amely alkalmas élelmiszerek aminosav-tartamának emésztés során bekövetkező változásai követésére. Az emésztési modell alkalmazásával jól megbecsülhető az élelmiszerek aminosav-tartalmának az élő szervezetben hasznosuló, felvehető mennyisége. A munka innovatív tartalma Az emésztési modell alkalmazása újdonság az aminosavak biológiai hasznosulásának felmérése szempontjából. A különböző emésztési szakaszok modellezése lehetővé teszi, hogy megállapítsuk az egyes élelmiszerek amino- 16
sav-tartalmának vékonybélig eljutó aminosav mennyiségét. Elvégzett tevékenység - Szacharózzal és izocukorral készült lizin tartalmú sütőipari termékek lizin-mennyiségének meghatározása különböző technológiai folyamatok és in vitro emésztési modellvizsgálatot követően. A különböző emésztőenzimek az emésztési lépések egyes szakaszait reprezentálják. - A nyál emésztőenzimeinek koncentrációja: amiláz 580 ppm, mucin 50ppm, gyomor emésztőenzimeinek koncentrációja: 2g BSA, 5g pepszin, 6g mucin/l. A nyálas emésztés időtartama 5 perc volt, a gyomros emésztés pedig 2 óra 37ºC-on. - Szaharózos és izocukros kekszek emésztési modell különböző lépéseit követően kivett mintáinak lizintartalmának mérése (115 mérés, 57 minta előkészítése). Fontosabb eredmények - A szaharózzal készült keksz esetében a sütés során bekövetkező átalakulás 13,58%-os, míg az izocukros keksznél 52,48%. A nagyobb mértékű átalakulás a kiemelt antioxidáns aktivitással bíró Maillard-reakció termékek nagyobb mennyiségben való keletkezésének tulajdonítható. A nyálas emésztés során a szaharózzal készült keksz lizintartalmának 6,41%-a, az izocukrosnak 18,42%-a bomlott el, a gyomros emésztés során pedig további 11,07% illetve 13,53%. Az emésztési folyamatokat követően a kiindulási lizin mennyiségének 61,80%-a jut el a vékonybélig, azaz a felszívódás helyszínéig a szaharózzal készült keksznél, az izocukorral készült keksznél pedig 14,95%. Szaharózzal készült lizines keksz lizintartalmának változása a sütés és a szervezetbe való bekerülést követően Izocukorral készült lizines keksz lizintartalmának változása a sütés és a szervezetbe való bekerülést követően 13.58% 14.95% 6.41% 13.53% 11.07% 52.48% 61.80% sütési veszteség nyálas emésztés gyomros emésztés vékonybélig eljut 18.42% sütési veszteség nyálas emésztés gyomros emésztés vékonybélig eljut Ipari, gazdasági alkalmazhatóság Az emésztési modellvizsgálatok a funkcionális élelmiszerek hatóanyagai hasznosulásának, tehát biológiai értékének igen jelentős igazolását jelentik, tehát az ilyen irányú fejlesztéseknél, az összetétel és a gyártási technológia kidolgozásakor elengedhetetlen a figyelembe vétele. Elvégzett tevékenység Peszticiddel különböző mértékben szennyezett talajokon nevelt kukorica növények gyökere és talaj feletti része által tárolt peszticid mennyiségét határoztuk meg GC-MS módszerrel. Pirimikarb növényi felvétele homok talaj esetében 13. Peszticidek biofelvehetőségének vizsgálata kukorica növény esetében A kutatásban résztvevők: Szováti Katalin, Kiss Attila, Murányi Zoltán A kutatás célja A kukorica peszticid-specifitását három jellegzetes magyarországi talajtípuson 5 peszticid tekintetében vizsgáltuk. Célunk az volt, hogy a búzával korábban elvégzett vizsgálatokat követően a kukorica peszticid profiljáról is átfogó képet kapjunk, valamint a két jelentős gazdasági növényünket peszticid tolerancia szempontjából összehasonlítsuk. A munka innovatív tartalma A peszticidek búza és kukorica általi felvehetőségének összehasonlítására eddig nem irányultak vizsgálatok, pedig a felhalmozódás mértéke, ill. helye kiemelkedően fontos élelmiszerbiztonsági szempontból. Pirimikarb extrahált mennyisége (ug/g) ) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 búza kukorica búza kukorica Gyökér Zöld rész 100ppm 50ppm Fontosabb eredmények - A kukorica növény gyökerében és zöld részeiben jelentősen nagyobb mennyiségű növényvédőszert mutattunk ki, mint a búza esetében. - A felvett növényvédőszer mennyisége mindkét növénynél a kijutatott mennyiséggel arányosan változott. 17