A KÖZPONTI ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI KUTATÓINTÉZET AZ MTA ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI KOMPLEX BIZOTTSÁGA és a MAGYAR ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI ÉS TECHNOLÓGIAI EGYESÜLET közös rendezésében 2010. szeptember 24-én tartandó 340. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM előadásainak rövid kivonata 313. füzet Budapest
340. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM Az MTA Élelmiszer-tudományi Komplex Bizottsága a Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet és a Magyar Élelmiszer-tudományi és Technológiai Egyesület közös rendezésében Helyszín: KÉKI, Tanácsterem 1022, Budapest, Herman O. út 15. 2010. szeptember 24-én, pénteken, 9.30 órakor Elnök: Lásztity Radomir 9.30-10.00 Tóth Klára, Gyurcsányi E. Róbert, Torma Ferenc, Kádár Mihály, Mészáros Tamás Szintetikus receptor-alapú kémiai szenzorok: fejlesztési irányok és az érzékelők néhány élelmiszeranalitikai alkalmazása 10.00-10.30 Vértessy G. Beáta Nagyfelbontású szerkezetmeghatározás a makromolekulák világában: a röntgenkrisztallográfiai alkalmazások jelen helyzete és élelmiszertechnológiai alkalmazásai 10.30-11.00 SZÜNET 11.00-11.20 Szabó András, Fébel Hedvig, Viski Anna, Locsmándi László, Romvári Róbert Mangalica és hússertés szövetek elkülönítése lipid analitikai és szövettani módszertannal 11.20-11.40 Bugyi Zsuzsanna, Török Kitti, Hajas Lívia, Adonyi Zsanett, Tömösközi Sándor Allergénanalitikai módszerek fejlesztése és érvényesítése K+F együttműködés nemzetközi kiválóság-hálózatban 11.40-12.00 Juhász Réka, Zeke Ildikó, Nótin Beatrix, Németh Csaba, Stégerné Máté Mónika, Barta József, Balla Csaba Rotációs és oszcillációs viszkozimetria alkalmazása az élelmiszervizsgálatokban További információ: Cserhalmi Zsuzsanna (214-1248, zs.cserhalmi@cfri.hu) Salgó András (salgo@mail.bme.hu) 1
Szintetikus receptor-alapú kémiai szenzorok: fejlesztési irányok és az érzékelők néhány élelmiszeranalitikai alkalmazása A kémiai szenzorok kutatása az analitikai kémia egyik legdinamikusabban fejlődő, legváltozatosabb interdiszciplináris tudományterülete. A kémiai szenzor egy integrált analitikai eszköz, mely két részegységből áll: egy molekuláris felismerést biztosító anyagot (receptort) tartalmazó felismerő-, és egy fizikai kémia jelátvivő egységből. A felismerő egység funkciója kettős: a szenzor szelektivitásának biztosítása, és a kémia paraméter (általában koncentráció) analitikailag mérhető, hasznos jellé való átalakítása, melyre a jelátvivő egység reagál. Ennek az integrációnak több fontos vonzata is van, amiért, annak ellenére, hogy a detektálási elvek (elektrokémiai, optikai, mikro-tömegmérésre visszavezetett, stb.) nem térnek el a többi analitikai eszközétől, a szenzorok külön fejezetét képezik az analitikai kémiának. A kémiai szenzorok hagyományos előnyei között említendő a nagy szelektivitás, a minimális vagy minta-előkészítés nélküli gyors mérések lehetősége és az eszközelőállítás alacsony költsége. Az élő szervezetben (in vivo) vagy a természetben (infield), terepviszonyok közötti mérésre való alkalmazhatóságuk magában hordozza az azonnali információszerzés és ezáltal az azonnali beavatkozás lehetőségét. A kémiai és bioszenzorok fejlesztését kedvezően befolyásolja a fizikai tudományok területén érvényesülő, méretcsökkentésre irányuló trend. Egyre inkább előtérbe kerülnek a mikro- és nanoelektród kutatások, a mikrotechnológiai eljárások bevezetése a szenzorkészítésbe. A szenzorok integrálása mikroanalitikai rendszerekbe a szenzor-alapú technológiák automatizálása irányában hat. Fontos irányzat új típusú felismerő anyagok (receptor molekulák) alkalmazása a szupramolekuláris kémia, polimer kémia és a biológiai kutatások eredményei alapján. Az előadás a fenti tendenciák érvényesülését az ionszelektív elektródok, a kémiailag módosított elektródokra épülő stripping voltammetria és az affinitás szenzorok példáján mutatja be. Rámutatunk a szenzorok élelmiszeranalitikai alkalmazásának problémáira és néhány példán keresztül a potenciális alkalmazási lehetőségekre. Releváns közlemények: 1. Sokalski T., Ceresa A., Zwickel T., Pretsch E., J. Am. Chem. Soc. (1997) 119, 11347-11348, 2. Szigeti Z., Bitter I., Tóth K., Latkoczy C., Fliegel DJ., Günther D., Pretsch E., Anal. Chim. Acta (2005) 532, 129-136, 3. Torma M., Kádár M., Tóth K., Tatár E., Anal. Chim. Acta (2008) 619, 173-182, 4. Szűcs J., Pretsch E., Gyurcsányi RE., Analyst (2009) 134, 1601-1607. 5. Lautner G., Balogh Z., Bardóczy V., Mészáros M., Gyurcsányi RE, Analyst (2010) 135, 918-926 Tóth Klára 1, Gyurcsányi E. Róbert 1, Torma Ferenc 1, Kádár Mihály 1, Mészáros Tamás 2 1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, MTA-BME Műszaki Analitikai Kémiai Kutatócsoport, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék, 2 Semmelweis Egyetem, Orvosi Vegytani, Molekuláris Biológiai és Patokémiai Intézet 2
Nagyfelbontású szerkezetmeghatározás a makromolekulák világában: a röntgenkrisztallográfiai alkalmazások jelen helyzete és élelmiszertechnológiai alkalmazása Az élő szervezetek makromolekulái a sejten belül egyaránt felelősek az egyes élettani funkciók folyamatainak irányításáért, szabályozásáért és egyben ezen folyamatok kivitelezéséért is. Mindezen funkciókon belül a fehérjék és komplexeik meghatározó szerepet játszanak. Az életfolyamatok megértéséhez, azok megfelelő célú módosításához ezen komplexek működését kell megértenünk. Ez az állítás már több évtizede nyilvánvaló igazságot hordoz, és nagyarányú törekvések fémjelzik a megismerési folyamatot. Az elmúlt évek technológiai újításai olyan új eszközöket adtak kezünkbe a megismerési folyamathoz, melyek egyrészt teljesen újszerűek, másrészt már régebb óta ismert módszerek újításai. Az előadás a röntgenkrisztallográfia közelmúltbeli fejlesztései révén megvalósuló kutatásokat ismerteti majd, különös tekintettel a humán vonatkozású eredményekre. Vértessy G. Beáta MTA Szegedi Biológiai Központ Enzimológiai Intézet, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 3
Mangalica és hússertés szövetek elkülönítése lipid analitikai és szövettani módszertannal Munkánk során azt vizsgáltuk, hogy fennáll-e eltérés a hazánkban elterjedt, két jelentős sertésfajta, a magyar nagy fehér és a mangalica szöveti trigliceridjeinek felépítésében, illetve a hátszalonna szövettani tulajdonságaiban. Jól ismert ugyanis, hogy a depózsírok trigliceridjeinek szintézisében jelentősebb faj- és zsírsavspecificitás áll fenn, elsősorban a zsírsav-anyagcsere enzimei esetében. Mindezek elemzése érdekében a két fajta 6-6 egyedének szívizom, vázizom, vese, máj, tüdő, lép és hátszalonna mintáit vizsgáltuk. Meghatároztuk a tisztított, natív trigliceridek zsírsavösszetételét, majd hasnyál lipázos hidrolízist követően a keletkezett 2-monogliceridekét is, gázkromatográfiával. Kiszámítottuk az 1,3 helyzetben acilező zsírsavak gyakoriságát, majd vizsgáltuk a 2-es és az 1,3-as helyzetekben előforduló relatív zsírsav gyakoriságot, az ún. helyzeti megoszlási faktor segítségével (HMF=log (1,3%/2%)). Csak a hátszalonna minták (n=3-3) esetében fixálást követően szövettani feldolgozást végeztünk. Azt tapasztaltuk, hogy a két sertés genotípus minden, májon kívüli szervének trigliceridjeiben centrálisan (2-es helyzet) gyakori a palmitinsav, melynek előfordulási gyakorisága a szalonna esetében mangalicánál 100%, míg MNF mintákban ca. 95%- a volt. A dokozapentaénsav jelenlététét csak a mangalica szívizomban, ott is csak a 2-es helyzetben sikerült igazolni. A fennálló, minimális eltérések mellett közös pontként igazoltuk, hogy a 18 feletti lánchosszúságú telített zsírsavak kizárólag 1,3 helyzetben fordultak elő minden extrahepatikus szervben. Ezen szervekben szignifikánsan magasabb volt a 1,3 helyzet telítetlensége, mint a 2MG-eké és a TGeké. A szövettani képek feldolgozása során azt találtuk, hogy a mangalica szalonnában a zsírsejtek átmérője, keresztmetszeti felszíne és számított sejttérfogata jelentősen magasabb, azonos vágási súly mellett. Hússertések zsírszövetében orsó formájú, kötőszövettel körülvett, éretlen adipocitákat is találtunk, melyek az elzsírosodás korai fázisára utaltak. A hátszalonna kémiai összetételében azonos vágósúly mellett a mangalica mintákban ca. 10%-kal több zsírt és szárazanyagot, valamint ca. 6x kevesebb kötöszövetet igazoltunk. Vizsgálatunk szerint a két sertésfajta szöveteinek trigliceridjei kevéssé, míg szalonna mintái jelentősebben eltérnek, ugyanakkor nem a zsírsavösszetételben, hanem inkább a mikorszkópos és kémiai összetételi paraméterkeben. A kutatást az MTA (Bolyai János kutatási ösztöndíj, BO_00108/2007) támogatta. Szabó András 1, Fébel Hedvig 2, Viski Anna 3, Locsmándi László 1, Romvári Róbert 1 1 Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Állatitermék Minősítő Laboratórium 2 Állattenyésztési és Takarmányozási Kutatóintézet 3 Kaposi Mór Oktató Kórház 4
Allergénanalitikai módszerek fejlesztése és érvényesítése K+F együttműködés nemzetközi kiválóság-hálózatban Az élelmiszerekben előforduló egyes fehérjék az azokra érzékeny emberek szervezetében kedvezőtlen reakciókat válthatnak ki. Ezen betegségeket két csoportba sorolhatjuk: allergiák (immunológiai folyamatok) és intoleranciák (nem immunológiai eredetűek). Kiváltásukért nagyrészt 8 élelmiszertípus felelős (tej, tojás, halak, rákfélék, földimogyoró, szója, diófélék és búza). A betegek védelme érdekében az Európai Unióban 14 élelmiszer-komponens jelölése kötelező a termékek csomagolásán (az előbbi ún. Big Eight, valamint zeller, mustár, szezámmag, kén-dioxid, csillagfürt és puhatestűek). Az érintett speciális fogyasztói rétegek élelmiszerbiztonsági helyzetének fenntartásához elengedhetetlenül szükséges a teljes élelmiszer-láncra kiterjedő rendszer kialakítása. Ezen rendszer meghatározó elemeinek (törvényi szabályozás, élelmiszerbiztonsági folyamatok kézbentartása, ellenőrzés, stb.) működtetése nem képzelhető el megbízható (érvényesített, validált), hozzáférhető és rutinszerűen alkalmazható analitikai módszerek nélkül. Azonban jelenleg számos hiányosság, megoldandó feladat azonosítható ezen a területen. A szabályozás egyik kritikus pontja, hogy a sikér (glutén) tartalmon kívül nincsenek rögzített határértékek, melyek a kérdéses komponensek jelölésének alapjául szolgálnának. Az analitikai módszerek validálásának alapvető követelményei, a referencia (döntő) módszerek és anyagok nem állnak rendelkezésre. Viszonylag keveset tudunk a fehérjék technológiai folyamatok alatt lejátszódó denaturálódásának immunkémiai/analitikai hatásáról. A leggyakrabban alkalmazott immunanalitikai (ELISA) módszerek egyes kérdései mint például a meghatározandó fehérjekomponensek/epitópok és ellenanyagok kiválasztása, helyes minta-előkészítési lépések (homogenizálás, extrakció) kialakítása- szintén fejlesztésre várnak. Enélkül általánosan alkalmazható validálási protokoll kidolgozása nem lehetséges. A kérdéskör egyes elemeinek tisztázását több nemzetközi kutatócsoport is célul tűzte ki. Tanszékünk az EU FP6 keretprogramja által létrehozott MoniQA Kiválóság-hálózat (Monitoring and Quality Assurance in the Food Supply Chain) Allergén Munkacsoportjának tevékenységébe kapcsolódott be. Kutatásunk jelenlegi fázisának célja olyan referencia anyagok előállítása, melyek a kérdéses fehérjét adott mennyiségben, feldolgozott élelmiszermátrixban tartalmazzák. Eddig tej-, tojásés sikérfehérjét (gliadint) tartalmazó sütőipari modelltermékeket állítottunk elő. Mindhárom esetben olyan kísérlettervet állítottunk össze, melyben a mérési adatok statisztikai feldolgozása mellett a feldolgozási folyamatok (tésztaképződés, hőkezelés) analitikai eredményekre gyakorolt hatásai is értékelhetőek. Mérési eredményeink az általunk továbbfejlesztett modelltermék-előállítási módszer helyességét igazolták. Megállapítottuk továbbá a különböző allergének esetében a denaturációból adódó mérhető fehérjetartalomban tapasztalható változások mértéket, melyek értelemszerűen különböző arányokat mutatnak. Ezek kémiai/szerkezeti hátterének feltárása, az analitikai módszerfejlesztésben felhasználható értelmezés megadása további célkitűzéseink között szerepel. A modelltermékek kidolgozása hozzájárulhat az allergénanalitikai módszerek, valamint érvényesítésük módszertanának továbbfejlesztéséhez, továbbá a betartható, a gyártót és az ellenőrzőt egyaránt segítő törvényi szabályozás finomításához, pontosításához. Kutatómunkánkat az EU FP-6 keretében a MoniQA Kiválósághálózat (FOOD-CT-2006-036337) támogatja. Az ELISA mérések gyakorlati kivitelezésének elsajátításában Dr. Gelencsér Éva (KÉKI), Valentin Éva (KÉKI), Dr. Bert Popping (Eurofins, Hamburg) és Dr. Sandra Kerbach (Eurofins, Hamburg) nyújtott segítséget. Bugyi Zsuzsanna, Török Kitti, Hajas Lívia, Adonyi Zsanett, Tömösközi Sándor Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 5
Rotációs és oszcillációs viszkozimetria alkalmazása az élelmiszervizsgálatokban A reológia az anyagok erőhatásra mutatott alakváltozásával foglalkozó tudományág. Az élelmiszeripari nyersanyagok és termékek a reológai viselkedés szempontjából rendkívül sokoldalúak: newtoni folyadékok, emulziók, kenhető krémek és szilárd anyagok is előfordulnak közöttük. A különböző elveken alapuló reológiai módszerek széles skálája lehetőséget biztosít a különböző halmazállapotú, eltérő szerkezetű élelmiszerek objektív minősítésére. A rotációs elven működő módszerek az anyagok viszkózus (folyási) tulajdonságainak vizsgálatára alkalmasak. Az oszcillációs elven alapuló módszerekkel a viszkoleasztikus folyadékok és a viszkoelasztikus szilárd anyagok viszkózus és elasztikus (rugalmas) tulajdonságai is meghatározhatók. A Physica MCR 51 típusú rotációs és oszcillációs üzemmódban is működtethető viszkoziméter koncentrikus henger, illetve lap-lap mérőrendszerek, valamint speciális alakú mérőtestek segítségével számos élelmiszeripari minta objektív minősítésére alkalmas. A Peltier elemes hőmérsékletszabályozás lehetővé teszi, hogy -20 C és + 200 C közötti hőfokon végezzünk reológiai méréseket. Rotációs üzemmódban gyümölcslevek, különböző állománykialakítókkal készült zöldségkrémek, illetve különböző almafajtákból készült almapürék viszkozitását, folyáshatárát határoztuk meg. A különböző cukrok (glükóz, fruktóz, szacharóz), illetve állománykialakítók (CMC, xantán, zselatin) viszkozitásnövelő hatásának hőmérsékletfüggését vízben 20-90 C között vizsgáltuk. A technológiai lépések is hatással lehetnek egyes élelmiszertermékek reológiai tulajdonságaira, így pl. a különböző technológiával készült tojásfehérjelevek folyásgörbéi egymástól jól megkülönböztethetők. Oszcillációs üzemmódban, amplitúdó söprés módszerével különböző technológiával készült savanyított tejtermékek (kefír, joghurt, aludttej, probiotikus tej) és különböző zsírtartalmú sajtkrémek lineáris viszkoelasztikus tartományát, folyáshatárát határoztuk meg. Az oszcillációs reogramok alapján a cukrászati vajkrémek technológiai felhasználhatóságának optimális hőmérséklet tartománya meghatározható. A vajkrémek állományának stabilitását a fagyasztva tárolás során egy hőmérsékletprogram (+20 C, -18 C, +20 C) mellett, állandó amplitúdó és szögsebesség mellett vizsgáltuk. A különböző tejtermékekkel kiegészített fagylaltok reogramja alapján azok állománya a fogyasztási (-7 C) és tárolási (-10 C) hőmérsékleten is összehasonlítható. A rotációs és oszcillációs reométerrel az élelmiszeripar számos területén, széles hőmérséklet tartományban, jól reprodukálható reológiai mérések végezhetők. Juhász Réka 1, Zeke Ildikó 2, Nótin Beatrix 1, Németh Csaba 2, Stégerné Máté Mónika 1, Barta József 1, Balla Csaba 2 1 Budapesti Corvinus Egyetem, Élelmiszertudományi Kar Konzervtechnológiai Tanszék 2 Budapesti Corvinus Egyetem, Élelmiszertudományi Kar, Hűtő- és Állatitermék Technológiai Tanszék 6