A KÖZPONTI ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI KUTATÓINTÉZET AZ MTA ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI KOMPLEX BIZOTTSÁGA és a MAGYAR ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI ÉS TECHNOLÓGIAI EGYESÜLET közös rendezésében 2009. november 27-én tartandó 337. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM előadásainak rövid kivonata 310. füzet Budapest
A Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet szerepe a nemzetközi tudományos életben A Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézetet 1959-ben alapították az élelmiszeripar egészét érintő élelmiszer-tudományi és élelmiszer-technológiai kutatási feladatok ellátására, korszerű élelmiszer előállítás tudományos megalapozására. Az elmúlt 50 év tudományos tevékenysége, az Intézet főigazgatóinak nevével fémjelzett, négy nagy korszakra osztható. A KÉKI alapító igazgatója Dr. Török Gábor, magas szinten elismert széles tudományos érdeklődéssel és nagy gyakorlati tapasztalattal rendelkező vegyész, a modern élelmiszer gyorsfagyasztási technológia hazai vezető szakértője, illetve magyarországi megalapítója. A 60-as években a KÉKI fő feladata olyan technológiák létrehozása volt, amelyek széleskörűen alkalmazhatóak a hazai élelmiszeriparban. Az alapés alkalmazott kutatások mellett az Intézet országos ügyekben fontos koordinátori szerepet látott el. Dr. Török Gábor 1966-ban bekövetkezett hírtelen halála után Dr. Vas Károlyt nevezték ki az Intézet igazgatójának. Nevéhez fűződik az antimikrobás fizikai és kémiai tényezők hatásmechanizmusának feltárása, az élelmiszeranalitika, a mikroba eredetű enzimkészítmények előállítása és élelmiszeripari alkalmazása, továbbá egyes élelmiszermikrobiológiai vizsgálati metodikák fejlesztése. Múlhatatlan érdemeket szerzett a KÉKI nemzetközi kapcsolatainak erősítésével, az élelmiszer-tudományi tevékenység elismertetésével valamint országos kutatási programok megszervezésével. Dr. Vas Károly halála után, 1981-ben Dr. Biacs Péter lett az intézet igazgatója. Vezetése alatt jött létre az Élelmiszer Biológiai osztály és kezdődtek meg az élelmiszerekben egészségügyi kockázatot jelentő tényezők, pl. allergének kutatása. Ugyancsak ekkor indult a bioszenzorok kutatása, a nagy biológiai értékű gyümölcs- és zöldségporok fejlesztése, a biológiailag aktív vegyületek fermentációs előállítása. Folytatódtak a membrán szeparációs kutatások, a membránok fejlesztése, valamint a dielektromos technikák alkalmazási lehetőségeinek bővítésére szolgáló kutatások. A Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet vezetését 2000-ben Dr. Bánáti Diána vette át. Az EU csatlakozás előtt álló ország élelmiszeriparának átalakulása, privatizációja, a XXI. század élelmiszer-tudományának új kihívásai, az élelmiszer-biztonság jelentőségének felismerése arra késztette az intézetet, hogy a jelentősen megváltozott feltételekhez igazodva szerkezetében és szellemében teljesen megújult intézetté alakuljon át. A XXI. században a KÉKI kutatási tevékenységét két főosztályon, az Élelmiszer-biztonsági valamint az Élelmiszer-technológiai Főosztályon végzi. Az élelmiszer-biztonsági kutatások során az egyes kockázati tényezők kimutatására és nyomon követésére alkalmas új módszerek adaptációja, fejlesztése, illetve a kockázatot csökkentő eljárások fejlesztése és hatékonyságuk értékelése történik. Kiemelt feladat az új élelmiszerek és az eddig nem ellenőrzött technológiákban rejlő veszélyek feltárása. A köztermesztésben lévő növény és állatfajták azonosításával, információs alapadatok gyűjtésével valamint az alkalmazott technológiák hatásának értékelésével lehetőség nyílik a főbb tápanyaghordozókban és biológiailag aktív komponensekben történő funkcionális változások feltárására. Az élelmiszer-technológiai kutatások jelenleg az újabb, korszerű, kíméletes technológiák, az élelmiszer minőségét, az egészség megőrzését, a biztonságot és a környezetvédelmet szolgáló eljárások, műveletek, gyártmányok fejlesztését alapozzák meg. Az Intézet kiemelkedően sikeresen vesz részt az EU 6. K+F (FP6) és EU 7. K+F (FP7) programokban, valamint jelentős feladatot vállal a hazai egyetemi oktatásban is. Az Intézetben található két kihelyezett tanszéken is jelentős oktatói tevékenység és szakmai utánpótlás nevelés folyik. Bánáti Diána, Farkas József Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet 3
Élelmiszer-technológiai kutatások az ipar és a fogyasztók egészségének szolgálatában A Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet (KÉKI) jogelődjét, a Központi Élelmiszeripari Kutató Intézetet 1959-ben a magyar élelmiszeripar működésének segítésére alapították. Ennek megfelelően az élelmiszeripari technológiák kutatásfejlesztése már a kezdetektől jelentős szerepet játszott az intézet életében. Az akkori KÉKI fő feladata olyan technológiák létrehozása volt, amelyek széleskörűen alkalmazhatóak a hazai élelmiszeriparban, valamint azoknak az új technológiáknak a tanulmányozása, amelyek hosszú távú és/vagy interdiszciplináris tevékenységeket igényeltek kialakítva ezáltal a fejlett élelmiszer-feldolgozás tudományos bázisát. Az intézet alapító igazgatója Dr. Török Gábor, a későbbi igazgatók Dr. Vas Károly, Dr. Biacs Péter és az intézet jelenlegi főigazgatója Dr. Bánáti Diána mindig nagy hangsúlyt fektettek az élelmiszer-technológiai kutatások fejlesztésére. Az intézettel szembeni, folyamatosan változó elvárásoknak eleget téve a technológiai kutató-fejlesztő tevékenységet folytató egységek különböző néven és szervezettségben végezték tevékenységüket. Az intézet jelenlegi szervezeti formájának kialakulása előtt az élelmiszer-technológiai kutatások a Technológiafejlesztési Főosztály keretében folytak. 2001-től a szellemében, vezetésében és nevében is megújult intézetben az élelmiszer-technológiai kutatásokkal foglalkozó osztályok már megújult névvel és tevékenységgel Élelmiszer-technológiai Főosztály, mint fő szervezeti egységben végzik tevékenységüket. Az Élelmiszer-technológiai Főosztály által végzett alap-, alapozó- és alkalmazott kutatások az élelmiszeripari technológiákhoz, környezetvédelemhez és az élelmiszer-biztonsági feladatokon belül a kockázat-kezelés és -kommunikáció területéhez kapcsolódnak. A technológiai kutatások fő célja környezetkímélő, energiatakarékos élelmiszeripari technológiák fejlesztése és ipari alkalmazásának elősegítése. Az élelmiszeripari környezetvédelemhez kötődő feladatok biomérnöki eljárások kutatását, fejlesztését, környezetvédelmi felmérések, hatástanulmányok készítését foglalják magukba. Ezekhez a feladatokhoz társulnak a növekvő élelmiszer-biztonsági követelmények teljesítését segítő kutatások a kockázat-kezelés és -kommunikáció területén a fogyasztók érdekvédelmének és egészségének szolgálata érdekében a fogyasztó tájékoztatásán, információval való jobb ellátásán, megalapozott döntéshozóként való felkészítésén keresztül. A főosztály további feladatai közé tartozik a nemzeti Élelmiszer-biztonsági Stratégia és Program megalapozásának és gyakorlati megvalósításának támogatása gazdasági és társadalmi elemzésekkel. A Főosztály három tudományos osztályból Élelmiszeripari Környezetvédelmi Osztály, Élelmiszergazdasági és Minőségügyi Osztály, Technológiai Osztály, valamint két szőlészeti, borászati telephelyből áll. Az előadás keretében bemutatásra kerül az egyes osztályok tudományos tevékenysége, hazai és nemzetközi kapcsolatrendszere, hazai és nemzetközi pályázatokban való részvétele, publikációs és oktatási tevékenysége. Cserhalmi Zsuzsanna, Pándi Ferenc, Szabó Erzsébet Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet, Élelmiszer-technológiai Főosztály 4
Élelmiszer-tudományi kutatások a biztonságos élelmiszerekért A Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet (KÉKI) jogelődjénél, a Központi Élelmiszeripari Kutató Intézetben már kezdetben megindultak a hosszú távú és/vagy interdiszciplinális alap és alkalmazott kutatások az élelmiszertudomány szolgálatában. A biztonságos élelmiszer-előállítást szolgálta az élelmiszertartósítás tudományos megalapozása, melyet országos középtávú élelmiszer-tudományi programok megszervezése követett elsősorban a fehérjekutatásban, majd a biológiai és biotechnológiai kutatásokban. Az élelmiszer-tudomány új kihívásai az élelmiszer-biztonságban, a hazai központi és az európai kutatási térségbe történő bekapcsolódás érdekében vállalt nemzetközi szerepvállalás már a struktúrájában és feladataiban megújult intézetre hárult. Az Élelmiszer-biztonsági Főosztály, a fogyasztói bizalom erősítése érdekében, a meglévő és újonnan felismert kémiai és biológiai kockázatot jelentő tényezők viselkedésének és a túlélés esélyeinek megismerését és az adott termékpályán való nyomon követését (pl. romlást okozó és patogén mikrobák, mikotoxinok, élelmiszer allergének, GMOk, hamisításból eredő kockázat) tartja fő célkitűzésének. A Főosztály céljai között szerepel még a hagyományos vagy új élelmiszerek és technológiák táplálkozási előnyeinek megismerésén túl a lehetséges élelmiszerbiztonsági kockázatok feltárása (GMOk, funkcionális élelmiszerek, bio-élelmiszerek, stb.). A Főosztály széleskörű nemzetközi aktivitás mellett, három tudományos osztály keretében valósítja meg célkitűzéseit, melyek az előadásban bemutatásra kerülnek. A Mikrobiológiai Osztály fő kutatási feladata a mikrobiológiai veszélyek feltárására irányul az élelmiszerláncban. A Biológiai Osztály főbb feladatai között szerepel az élelmiszerek allergén kockázatának megismerése, illetve a DNS alapú faj-specifikus meghatározási módszerek fejlesztése a hústermékek ellenőrzése céljából. Az Analitikai Osztály elsősorban a biomarkerek, biológiailag aktív élelmiszer-összetevők nyomon követését vizsgálja korszerű analitikai eljárásokkal, különös tekintettel az élelmiszerellenőrzés és az élelmiszerbiztonság követelményeire. Gelencsér Éva, Beczner Judit, Daood Hussein Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet, Élelmiszer-biztonsági Főosztály 5
Főbb gabona allergének immunanalitikai kimutatása A gabonafélék ősidőktől fogva nagy szerepet játszanak a humán táplálkozásban. Kedvező élettani hatásuk mellett, mégis az egyik leggyakoribb allergénforrásnak számítanak a cöliákiás és a gabonaallergiás betegek körében egyaránt. A kétféle érzékenység hátterében alapvetően más immunológiai folyamatok húzódnak, és kiváltásukban is más allergének játszanak szerepet. Éppen ezért ezen allergének megismerése, aktivitásuk -, epitópjaik - és hatásmechanizmusuk meghatározása megkívánja, hogy módszereket dolgozzunk ki alapanyagokban és élelmiszermátrixokban való jelenlétük detektálására, illetve koncentrációjuk meghatározására. Vizsgálataink célja elsősorban a cöliákia és a gabonaallergia szempontjából jelentős táplálék allergének összehasonlító vizsgálata volt a hazai köztermesztésben lévő gabonák és pszeudocereáliák bázisán. A mintákat alkohol és só/víz oldható frakcióikon keresztül vizsgáltuk. A fehérjék SDS-PAGE-val történő egymástól való elválasztása után immunblot technikát alkalmaztunk klinikailag igazolt gabonaallergiás és cöliákiás humánszérumok segítségével az allergének IgE- illetve IgA reaktív epitópjainak -, illetve az allergének egymás közötti immunológiai keresztreakciójának monitorozására. Az ismétlődő vizsgálatok során a gabonaallergiás szérumokkal leggyakrabban felismert fehérjéket adatbázisban azonosítottuk. Takács Krisztina 1, Szamos Jenő 1, Janáky Tamás 2, Kovács Erzsébet T. 3, Polgár Marianne 4, Gelencsér Éva 1 1 Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet, Biológiai Osztály 2 Szegedi Tudomány Egyetem Orvosi Vegytani Intézet 3 Szegedi Tudomány Egyetem, Mérnöki Kar 4 Heim Pál Gyermekkórház, Madarász utcai Kórháza 6
Penésznövekedés modellezése A prediktív mikrobiológiai modellek a romlást okozó és patogén baktériumok növekedését írják le, segítségükkel a különböző élelmiszerek eltarthatósági ideje előre jelezhető. A széles körben alkalmazott Baranyi-, a Gompertz- és a módosított Gompertz-modellek a baktériumok szaporodását olyan matematikai összefüggésekkel írják le, amelyek figyelembe veszik a baktérium-szaporodás jellemzőit (lag-fázis, exponenciális és stacioner szakasz). A prediktív mikrobiológia kevéssé foglalkozik a penészek szaporodásának matematikai leírásával. A penészek szaporodására elsődlegesen a hozzáférhető tápanyag mellett - ugyanaz a két fontos környezeti paraméter van hatással, mint a baktériumokra: a hőmérséklet és a vízaktivitás. Célunk a penészek szaporodásának jellemzése, baktérium szaporodási modellek felhasználásával. Két penészgombát (Penicillium vermiculatum, Aspergillus niger) maláta agarra (MEA, ph 7) oltottunk és különböző hőmérsékleteken (10, 15, 25, 30, 35 C), 0,90 és 0,98-as vízaktivitás mellett szaporítottuk. Két különböző inokulálási technikát: szúrás oltótűvel és a hagyományos agardiffuziós módszert alkalmaztuk. Az egyedi és a kevert tenyészetek növekedését a telepátmérő növekedésének mérésével jellemeztük. A szaporodás matematikai leírásához a Gompertz- és a Baranyi-féle modelleket használtuk. Az agardiffuziós módszer megbízhatóbb mérési eredményeket adott, mint az oltótűs. A Baranyi-modell illeszkedése jobbnak bizonyult, így az ezzel az egyenletrendszerrel végzett számítások eredményeit mutatjuk be. A P. vermiculatum 35 0 C- on egyik vízaktivitási érték mellett sem növekedett, míg az A. niger 10 0 C-on egyáltalán nem, 15 0 C-on csak a v =0,98-nál növekedett. A 0,98-as vízaktivitás esetén a lag-fázis szignifikánsan rövidebb volt, mint a v = 0,90-nél, mindegyik hőmérséklet és penészfaj esetében. A P. vermiculatum telepnövekedése minden esetben limitált volt, míg az A. niger-é csak egy esetben (35 0 C, a v =0,90). A kevert konidiumos beoltások esetén nem egyetlen esetben sem tapasztaltunk együtt-növekedést, mindig az a faj szaporodott el, amelyik számára a növekedési körülmények optimálisak voltak. A kutatást támogatta: a GAK 2005 (CPPAPR05) és a Jedlik OM 00045/08 kutatási projekt. Korbász Margit, Beczner Judit, Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet, Mikrobiológiai Osztály 7
Probiotikus baktériumtörzsek alkalmazása zöldség alapú funkcionális élelmiszerek előállításában A tejsavbaktériumok több ezer éve részt vesznek egyes élelmiszereink kialakításában, melynek fő oka, hogy ezen, a természetben széles körben előforduló mikroorganizmusok a tápanyagban gazdag szubsztrátumon spontán módon is képesek elszaporodni, miközben aktivitásuk révén növelik a termék emészthetőségét, gátolják a romlást okozó, esetlegesen patogén mikroorganizmusok szaporodását, növelve így a termék eltarthatóságát, s nem utolsó sorban az ilyen típusú élelmiszer ízének kialakításában is fontos szerepet játszanak. A tejsavbaktériumok emberi egészségre kifejtett jótékony hatását azonban csak 100 éve ismerték fel, s a szervezetünk működésében betöltött fontos szerepük is csak pár évtizede ismert, azonban napjainkra ezen probiotikus baktériumok a figyelem középpontjába kerültek. A probiotikus tejsavbaktérium törzseket tartalmazó, annak aktív közreműködésével kialakított termékek az élelmiszerek alapvető tulajdonságán túl - azaz hogy a fogyasztó éhségét és szervezetének tápanyagszükségleteit kielégítse - betegségek megelőzésére, az egészség megőrzésére, a fogyasztó fizikai jólétének kialakítására is szolgálnak, azaz eredeti szerepükön túlmutatva további funkcióval rendelkező, funkcionális élelmiszerekké váltak. Bizonyos esetekben a nyersanyag spontán tejsavas fermentációjával is megfelelő minőségű, gyakran egyedi karakterű termékeket lehet előállítani, mindazonáltal az állandó minőség és a mikrobiológiai biztonság érdekében hasznos a starter kultúrák alkalmazása. A probiotikus funkcionális élelmiszer kialakításához alkalmazható starter kultúra kiválasztásához azonban kettős szelekció szükséges. Egyrészt, hogy az adott baktériumtörzs megfelelő mértékben szaporodva, kellő számban, életképességgel rendelkezzen, az íz kialakításhoz megfelelő savakat termeljen és egyéb metabolit termékeivel gátolja a romlást okozók elszaporodását, másrészt hogy ugyanez a törzs pozitív hatást fejtsen ki a fogyasztó bélflórájára, immunrendszerének működésére, így az egész szervezetére. Kutatócsoportunk már több mint 10 éve foglalkozik tejsavbaktériumok különböző szubsztrátumon történő szaporíthatóságának, metabolit termelésének, enzimaktivitásának vizsgálatával, mely kutatásban fontos szerepet játszik a különböző zöldség-szubsztrátumok alkalmazása. Előadásomban Lactobacillus törzsek szerves sav-, hidrogén-peroxid-, biogén amin-, bakteriocin-termelése és romlást okozó mikroorganizmusok gátlása alapján történő szelekciós folyamatot mutatok be, zöldség alapú termék előállításához, amely eredményeként olyan laktofermentált, hozzáadott értékű termék kialakítására van lehetőség, amely a zöldségekben található vitaminok, ásványi-, és rostanyagok táplálkozás-élettani előnyeit a tejsavbaktériumok bélflórára kifejtett pozitív hatásaival ötvözi, amellett, hogy egy könnyebben emészthető, ízletesebb, élelmiszer-mikrobiológiailag biztonságosabb terméket kapunk. Zalán Zsolt, Halász Anna, Baráth Ágnes Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet, Biológiai Osztály 8
Probiotikus baktériumtörzsek alkalmazása az immunválasz befolyásolásában Kutatások igazolták, hogy az orális adjuvánsok segítik a T-sejt függő antigénnel szembeni védőválasz kialakulását. Kísérleteinkben in vivo állatmodellben tanulmányoztuk, hogy a jó fermentációs illetve mikroba gátló tulajdonsággal rendelkező szelektált Lactobacillus törzsek orális adjuvánsként történő alkalmazása lehetővé teszi-e a tápcsatornához kapcsolt immunválasz modulálását, melyet egy T-sejt függő marker antigénre (ovalbumin, OVA) adott immunválasz vizsgálatával jellemeztük. Az orális tolerancia kiváltására OVA-mentes diétát fogyasztó hím ivarú patkányokat (Wistar), Lactobacillus törzsek adása mellet vagy nélküle OVA-val orálisan érzékenyítettük, míg a kontroll állatokat fiziológiás sóoldattal kezeltük. Az érzékenyítést követő 7. és 14. napon az állatokat ovalbuminnal subcutan immunizáltuk Freud adjuváns hozzáadása mellett. Egy héttel később a tolerancia kialakulását vagy áttörését az ovalbumin specifikus ellenanyagok szintjének monitorozásával ELISA módszer segítségével vizsgáltuk. Kísérleteinket kiterjesztettük a hőkezelt LAB törzsekre is. Az eredményeink alapján megállapíthatjuk, hogy a LAB törzsek orális adjuvánsként történő alkalmazásával lehetőség nyílik a tápcsatorna immunitás modulálására. A LAB törzsekkel érzékenyített csoportokban a vakcina antigénnel szembeni OVA-IgG 1 mértéke csökkent, amit a tolerancia visszaállításának és a Th 2 út elnyomásának tulajdonítottunk. Nagy András, Zalán Zsolt, Baráth Ágnes, Halász Anna, Gelencsér Éva Központi Élelmiszer-tudományi Kutatóintézet, Biológiai Osztály 9