angol-magyar
kétnyelvű tudományos folyóirat
HUN / ENG

2022. 2. szám


A feniltiokarbamid érzékenység összefüggései a testösszetétellel, valamint a kávé- és teafogyasztással

Cikk letöltése PDF formátumban

A feniltiokarbamid érzékenység összefüggései a testösszetétellel, valamint a kávé- és teafogyasztással

DOI: https://doi.org/10.52091/EVIK-2022/2-1-HUN

Érkezett: 2022. január – Elfogadva: 2022. március

Szerzők

1 Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem
2 Pécsi Sörfőzde Zrt.
3 Dietetikai és Táplálkozástudományi Tanszék, Semmelweis Egyetem, Egészségtudományi Kar

Kulcsszavak

ízérzékelés, egypontos nukleotid polimorfizmus, bioelektromos impedancia, testtömegindex, élelmiszer preferenciák

1. Összefoglalás

A TAS2R38 keserű íz érzékeléséért felelős receptor-gén polimorfizmusai bimodális receptor választ váltanak ki a populációban a feniltiokarbamid, illetve a 6-n-propiltiouracil érzékelése során. A feniltiokarbamiddal és a 6-n-propiltiouracillal szembeni érzékenység genetikai eltérései irodalmi adatok alapján befolyásolhatják a testösszetételt, az élelmiszer preferenciákat és az élelmiszerek fogyasztási gyakoriságát. Hazánkban eddig ezeknek a faktoroknak az együttes vizsgálatával kapcsolatban még nem született publikáció.

Jelen kutatás célja összefüggések keresése a feniltiokarbamid taster státusz és a testösszetétel, valamint a különböző keserű ízű élelmiszerek fogyasztási gyakorisága között.

A vizsgálat során elvégeztük a résztvevők taster státusz felmérését (n = 170), bioelektromos impedancia alapú testösszetétel-meghatározását (n = 96). A résztvevők ezen túlmenően kitöltöttek egy keserű élelmiszerekre vonatkozó fogyasztási gyakorisági kérdőívet (n = 170). Az adatelemzéshez leíró statisztikai módszereket, kereszttábla-elemzést, többszörös korrespondencia-analízist (Multiple Correspondence Analysis), valamint Mann-Whitney próbát használtunk, 5%-os szignifikanciaszinten.

A taster és non-taster kategóriák arányai megegyeznek a nemzetközi szakirodalom-ban közölt adatokkal (rendre 70%/30%). A taster státusz és a többi vizsgált paraméter között nem adódott szignifikáns összefüggés, azonban a többszörös korrespondencia analízis alapján a nemzetközi szakirodalommal egybevágó tendenciák figyelhetők meg. A nemek és a testösszetétel, valamint az élelmiszerpreferenciák egyes változói között szignifikáns összefüggés mutatható ki.

A szakirodalmi adatok, és saját eredményeink alapján nem zárható ki, hogy összefüggés áll fenn a genotípus és a testösszetétel, valamint az élelmiszerválasztás között. További, nagymintás, reprezentatív kutatások eredményei szükségesek a feltételezések igazolásához.

Rövidítések: PROP: propiltiouracil; PTC: feniltiokarbamid; SNP: Single Nucleotid Polymorphism (egypontos nukleotid polimorfizmus); GPCR: G Protein Coupled Receptor (G-protein kapcsolt receptor); PAV: Prolin-Alanin-Valin; AVI: Alanin-Valin-Izoleucin; AAI: Alanin-Alanin- Izoleucin; PAI: Prolin-Alanin -Izoleucin; PVI: Prolin-Valin-Izoleucin; AAV: Alanin-Alanin- Valin; FFQ: Food Frequency Questionnaire (élelmiszerfogyasztási gyakorisági kérdőív); BIA: bioelektromos impedancia; BMI: Body Mass Index (testtömegindex); PBF: Percent Body Fat (testzsírszázalék); VFA: Visceral Fat Area (viszcerális zsír kiterjedése); MCA: Multiple Correspondence Analysis (többszörös korrespondencia analízis)

2. Bevezetés

A körülöttünk lévő világot, illetve abban önmagunkat érzékszerveinken és érzékeinken keresztül észleljük. Az emberek esetében öt alap érzéket különböztetünk meg: a látást, a hallást, a tapintást, a szaglást és az ízlelést. Ezeken kívül más érzékeket is ismerünk, ide tartozik pl. az egyensúly, az éhség, a szomjúság, a fájdalom vagy a rossz közérzet [1]. Az ízek érzékelése – a szaglással és az általános (trigeminális) kemoszenzoros rendszerrel együtt – a szájhoz és az orrhoz kötődik, és az ún. kémiai érzőfolyamatok közé tartozik, melyek feladata a környezetünkben található vegyületek érzékelése. Az ízek érzékeléséért felelős receptorok az elfogyasztott vegyületeket detektálják, melyeket ízanyagoknak nevezünk. Ezek többnyire vízben oldódó molekulák, melyek a táplálék minőségéről és biztonságosságáról szolgáltatnak információkat [2].

Az ízérzékelés közvetlen kontaktfolyamat, melynek kizárólagos helye a szájüreg. Az érzékelésért felelős receptorok a nyelv felszínén, a garatban, a lágy szájpadon és a nyelőcső felső részén, az ún. ízlelőszemölcsökön elhelyezkedő ízlelőbimbókon találhatóak meg. Az ezek által közvetített információ a VII; IX. és X. agyidegeken, majd az agytörzsi és agyalapi magvakon keresztül a frontális operculum és az insula ízlelőkérgébe érkezik. Ezek a kérgi területek, valamint az agytörzsben a tractus solitarius magvai összeköttetésben állnak a hypothalamussal és az amygdalával, melyek valószínűleg befolyásolják az éhséget és a jóllakottságot (telítettséget), az étkezéssel kapcsolatos egyéb homeosztatikus válaszokat, valamint az étkezéssel kapcsolatos érzelmi reakciókat [2, 3].

A keserű íz gyakran elutasítást vált ki, mely egy veleszületett emberi reakció. Ez az averzív válasz annak köszönhető, hogy számos keserű ízű vegyület (szekunder növényi metabolitok, pl. alkaloidák, egyes szervetlen és szintetikus vegyületek, élelmiszerek esetében pl. az avas zsírok) toxikus, ezek elfogyasztása egészségkárosító, vagy akár életet veszélyeztető is lehet [4]. Ugyanakkor, megannyi olyan keserű ízű vegyület is ismert, mely gyógyszerészeti és táplálkozástudományi szempontból előnyös. Ilyen vegyületek pl. a Brassicaceae családba tartozó káposzta, brokkoli, vagy bimbós kel glükozinolátjai, és ezek bomlástermékei, az izocianátok; a kávé, a tea és a kakaó metilált xantinszármazékai, a koffein, a teofillin és a teobromin; vagy a sörök keserűségét adó komló-eredetű alfa-savak. Míg a zöldségfélék esetében általában elutasítást váltanak ki ezek a vegyületek, az utóbb említett élvezeti termékek esetében a keserű íz kívánt tulajdonság [5, 6, 7].

Az ízek érzékelése során öt alapízt különböztetünk meg: az édeset, a sósat, a savanyút, a keserűt és az umamit. Utóbbi az érzékeléséért felelős receptor felfedezése után, 2002-ben került hivatalosan az alapízek közé [8]. Az öt alapíz közül a keserű íz detektálása a legkomplexebb, ennek szabályozásért a TAS2R géncsalád felelős, mely 25 funkcionális génből áll. Ezek a gének kódolják a TAS2Rs receptorokat, melyek strukturálisan kötődnek egyes keserű ízt kiváltó vegyületekhez (ligandok), azonban számos receptor ligandját még nem sikerült azonosítani [7].

A feniltiokarbamid (PTC, más néven 1-fenil-2-tiourea), illetve a 6-n-propiltiouracil (PROP) színtelen vagy fehér színű, kristályos, keserű ízű szerves vegyületek: mindkettő kéntartalmú (SCN) funkciós csoportot tartalmaz. Kémiai szerkezetüket az 1. ábra mutatja be. Felhasználásuk eltérő: a a feniltiokarbamidot ipari adalékanyagként, színanyagként használják, míg propiltiouracilt antitireoid ágensként alkalmazzák pajzsmirigy-túlműködésben [9, 10].

1. ábra. A 1-fenil-2-tiourea (PTC) és a 6-n-propiltiouracil (PROP) szerkezete

A két vegyület különlegessége, hogy az emberekben ún. bimodális választ váltanak ki: a populáció egy része képes érzékelni ezek keserű ízét, egy része pedig nem. Ennek felfedezése Arthur Fox vegyész nevéhez fűződik. 1931-ben a DuPont vegyipari vállalat laboratóriumában dolgozó Fox véletlenül a laboratórium légterébe engedett kis mennyiségű finom kristályos PTC-t, mire egy kollégája panaszkodni kezdett annak keserű ízére. Fox ezt annak ellenére nem érezte, hogy közvetlenül érintkezett a porfelhővel. Ez után családját és barátait is tesztelte, mely során „taster” (érző) és „non-taster” (nem érző) státuszba sorolta az egyéneket. Eredményeit még ugyanazon évben alátámasztotta Laurence Hasbrouck Snyder genetikus, aki megállapította, hogy a non-taster státusz a Mendeli genetika szerint egy recesszív jelleg [11].

A kutatáshoz használt PTC lecserélése a rokon vegyületre, a PROP-ra az 1960-as években merült fel először, a PTC erős kénes illata miatt. Az 1980-as években azonban toxikológiai szempontból is kérdésessé vált a PTC, így a kutatók a két vegyület hatásainak összehasonlítása, és a PROP küszöbkoncentrációjának megállapítása után a PROP-ot is használatba vették [12].

Bartoshuk és munkatársai 1991-ben felfedezték, hogy a non-tasterek viszonylag homogén válaszreakciókat adtak, viszont a tasterek reakciói különbözőbbek voltak, egy alcsoportjuk pedig kifejezetten intenzívebbnek érezte a PROP keserű ízét. Az alcsoportba tartozókat „supertastereknek” nevezték el. A supertaster státuszt nem befolyásolja a taster státuszért felelős genotípus, azonban ez a felfedezés magával vonzotta az új klasszifikációs szint, a „medium taster” kifejezés használatát [13].

A taster státuszt a genetikai állomány bizonyos változatai, ebben az esetben egypontos nukleotid polimorfizmusok (Single Nucleotid Polymorphism, SNP) határozzák meg. Az SNP-k a genom egy nukleotidját érintő DNS szekvencia variációk, ugyanahhoz a fajhoz tartozó két egyed genetikai állománya között egyetlen bázis eltérései, ugyanabban a pozícióban. Minden ember genomja egyedi SNP mintázattal rendelkezik, azonban az ilyen változások akkor nevezhetők SNP-nek, ha a populáció legalább 1%-ban megjelennek. Az SNP-k általában a DNS osztódásakor (replikáció) bekövetkező hiba vagy DNS károsodás révén jöhetnek létre. Elhelyezkedhetnek génekben (kódoló és nem kódoló szakaszokban egyaránt), valamint gének között (intergenikusan) is, így okozhatnak szerkezet- és funkcióváltozást is [14].

Az SNP-ket gyűjtő dbSNP adatbázist az amerikai National Center for Biotechnology Information, és a National Human Genome Research Institute közösen hozta létre 1999-ben. A teljes emberi genomot 2003-ban sikeresen feltérképező Human Genome Project ugrásszerűen megnövelte a felfedezett SNP-k számát, mai napig több mint 650 millió egypontos nukleotid variációt térképeztek fel és gyűjtöttek össze az adatbázisban (weblap: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/) [15].

A PTC- és PROP-érzékenység esetében a TAS2R38 keserű íz detektálásáért felelős gén SNP-i határozzák meg, hogy az egyén képes-e a vegyület keserű ízének érzékelésére. A gén egy, hét transzmembrán doménnel rendelkező (heptahelikális) G-protein kapcsolt (Gene Protein Connected Receptor, GPCR) keserűíz-érzékelő receptort kódol, amely a vegyületek N-C=S csoportjához kötődik. Ebben az esetben 1002 nukleotidból álló gén 3 funkcionális missense-coding SNP-t tartalmaz, melyek nem szinonim változásokat eredményeznek, tehát megváltoztatják a kódolt fehérje szerkezetét. A kérdéses fehérje esetében az aminosav-sorrend az 1. táblázatban bemutatottak szerint alakulhat.

1. táblázat. A TAS2R38 gén polimorfizmusai, és a kódolt fehérje aminosavai [16, 17] alapján

A két leggyakoribb haplotípus a PAV, valamit az AVI. A domináns PAV/PAV, vagy PAV/AVI diplotípussal rendelkezők általában taster státuszúak, míg a recesszív AVI/AVI diplotípusúak non-tasterek. Kis gyakorisággal (1-5%), de egyes etnikumok és kisebb populációk esetében előfordulnak AAI, PAI, PVI és AAV haplotípust hordozók is, utóbbi esetében a két státusz nagyjából egyenlő eloszlást mutat. Az eddigi vizsgálatok alapján összességében elmondható, hogy a taster státusz gyakorisága nagyobb, a vizsgált populációtól függően 55-85% [16, 17, 18].

Magyarországon taster státuszt felmérő kutatást 1967-ben, 7-15 éves budapesti gyermekeken végzett Dr. Forrai György gyermekgyógyász és Bánkövi György matematikus. Munkájuk során Harris és Kalmus módszere alapján, PTC oldatokkal meghatározták az ízküszöbértéket az egyes gyermekek esetében, majd ebből következtettek a taster státuszra. Eredményeik alapján a gyermekek 67,8%-a taster státuszú volt, azonban a nem és a státusz között nem találtak szignifikáns összefüggést. Munkájukat az Orvosi Hetilapban publikálták [19].

Anatómiai szempontból a polimorfizmus az ízlelőbimbók számával van összefüggésben: a tasterek több fungiform papillával és ízlelőpórussal rendelkeznek [12].

A PTC és PROP érzékenység más faktorokra gyakorolt hatásának kutatását az 1960-as években kezdték el. A magyarországi születésű pszichofarmakológus-kutató, Roland Fischer volt az első, aki úgy gondolta, összefüggés állhat fenn az ízek érzékelése és az élelmiszerek kedveltsége között [20]. A mai napig számos kutató foglalkozik a taster státusz (és az azt meghatározó haplo- és diplotípusok) és a testtömegindex [17, 21], egyes élelmiszerek kedveltsége és fogyasztási gyakorisága (pl. alkoholos italok [22, 23], zöldségek – különösen a keresztesvirágúak [24, 25], kávé, tea [26], édesítőszerek [27]), valamint egyes megbetegedések (pl. Parkinson kór, gasztrointesztinális daganatok, krónikus rhinosinusitis) és azok tünetei közötti összefüggések felderítésével [28, 29, 30].

3. Célkitűzés

Jelen kutatás célja összefüggések keresése a taster státusz és a testösszetétel, és a különböző keserű ízű élelmiszerek fogyasztási gyakorisága között. Ehhez PTC taster-státusz felmérést, bioimpedancia alapú testösszetétel-meghatározást, valamint egy keserű élelmiszerekre vonatkozó fogyasztási gyakorisági kérdőívet használtunk.

4. Módszer

Az adatfelvételt 2019 februárjában és márciusában végeztük el. A résztvevők a Szent István Egyetem Élelmiszertudományi Karának, valamint a Semmelweis Egyetem Egészségtudományi Karának magyar-országi hallgatói és munkatársai voltak, összesen 170 fő. A taster státusz meghatározásában 170 fő, az testösszetétel-vizsgálatban 96 fő vett részt, az az élelmiszerválasztás gyakorisági kérdőívet (Food Frequency Questionnaire, FFQ) 170 fő töltötte ki. Az adatszolgáltatás minden vizsgálat esetében anonim módon történt. Az egyes adatok összekapcsolásához a résztvevőket kódszámokkal láttuk el. A résztvevőket az általános adatvédelmi rendelet (2016/679 EU rendelet) szerint tájékoztattuk a felvett adatok kezeléséről.

A taster státuszt PTC-vel átitatott papírcsíkokkal határoztuk meg (Precision Europe, Northampton, Egyesült Királyság). A PTC mennyisége csíkonként 20 µg volt. A résztvevőket a papírcsíkok ízlelése után taster és non-taster kategóriákba soroltuk.

A testösszetétel-meghatározást bioelektromos impedancia (BIA) alapú módszerrel, InBody 770 (InBody USA, Cerritos, California) készülékkel végeztük. A módszer az emberi test elektromos tulajdonságain, a különböző szövettípusok vezetőképességén alapul. Egyszerű, noninvazív műszeres módszer, mely igen pontos adatokkal szolgál több antropometriai paraméter, pl. a testzsír százalékos aránya, illetve annak eloszlása esetében is [31]. A felvett adatok közül a testtömegindexet (BMI, kg/m2), a testzsírszázalékot (PBF, %), valamint a viszcerális zsír kiterjedését (VFA, cm2) használtuk fel az elemzésekhez [32, 33, 34].

Az FFQ tartalmaz egy specifikus élelmiszerekből vagy élelmiszertípusokból összeállított listát, melyek esetében a kitöltőknek meg kell jelölniük, milyen gyakran fogyasztják az adott élelmiszert, vagy élelmiszer-típust [35]. A kérdőívet keserű ízű élelmiszereket is tartalmazó élelmiszercsoportokból állítottuk össze, a fogyasztási gyakoriságot kategóriákkal jelöltük. A kérdőívet Google Űrlapok segítségével hoztuk létre, az adatfelvétel online történt. A felvett adatok közül a kávé- és a teafogyasztás adatait közöljük, melyek esetében nem csak a fogyasztási gyakoriságot, hanem fajtát, illetve a leggyakrabban alkalmazott ízesítési módot is meg kellett adniuk a kitöltőknek. Az eredmények átláthatósága érdekében az FFQ gyakorisági kategóriáit három fő kategóriába vontuk össze, melyet a 2. táblázat szemléltet.

2. táblázat. A fogyasztási gyakorisági kérdőív kategóriáinak csoportosítása

5. Statisztikai elemzések

A résztvevők adatainak elemzéséhez leíró statisztikai módszereket (átlag, szórás, százalék), valamint a felvett adatok kategóriaváltozókká való átalakítását követően kereszttábla-elemzést, többszörös korrespondencia-analízist (Multiple Correspondence Analysis, MCA), valamint Mann-Whitney próbát használtunk, 5%-os szignifikanciaszinten [36]. Az elemzésekhez XLSTAT 2020.1.3; Microsoft® Office Excel® 2016 szoftvereket használtunk.

6. Eredmények

6.1. Demográfiai adatok

A kutatásban 55 férfi és 115 nő vett részt, így a nemek megoszlása 32,35 % férfi és 67,65 % nő. Az adatfelvételkor legfiatalabb résztvevő 19, a legidősebb 40 éves, az átlagéletkor pedig 23,85±3,05 év volt. Állandó lakhely szerint 44,70 % budapesti, 55,30 % vidéki lakos. A vidékiek 24,46 %-a pest megyei, ez az összes résztvevő 13,53 %-át teszi ki. Zala és Csongrád-Csanád megyét egy résztvevő sem jelölte meg állandó lakhelyként.

6.1.1. Taster státusz

A taster státusz megoszlása (3. táblázat) szerint a résztvevők 72,94 %-a taster, míg 27,06 %-a non-taster. A non-tasterek aránya a férfiak között 23,63 %, míg a nők között 28,69 % volt. A kereszttábla-elemzés alapján nincs szignifikáns összefüggés a nem és a taster státusz között (χ2(1, n=170)=0,483, p=0,48).

3. táblázat. A taster státusz felmérés eredménye nemek szerint és összesen (fő, n = 170)
6.1.1.1. A testösszetétel-meghatározás eredményei, és annak összefüggései a taster státusszal

A testösszetétel-meghatározást 23 férfi és 73 nő, összesen 96 fő esetében végeztük el. Az elemzéshez használt adatok átlagait a 4. táblázat tartalmazza.

4. táblázat. A testösszetétel-meghatározás során felvett adatok (átlag ± szórás, n = 96)

A férfiak között a BMI alapján 11 fő túlsúlyos (BMI 25,0-29,9) és 3 fő elhízott (BMI > 30,0) volt. A testzsírszázalék-értékek alapján 6 fő volt elhízott (PBF > 27 %), míg a viszcerális zsír kiterjedése 5 fő esetében volt magasabb, mint a 100 cm2-es felső határérték.

A nők között a BMI szerint 5 fő alultáplált (BMI<18,5), 7 fő túlsúlyos, valamint 3 fő elhízott volt. A testzsírszázalék-értékek alapján 18 fő volt elhízott (PBF > 32 %), a viszcerális zsír kiterjedése pedig 15 fő esetében haladta meg a 100 cm2-t.

A statisztikai elemzések alapján nem találtunk szignifikáns összefüggést egyik obezitást jelző paraméter és a taster státusz között sem (BMI: χ2(3, n=96)=0,42, p=0,93; PBF: χ2(1, n=96)=0,45, p=0,50; VFA: χ2(1, n=96)=0,01, p=0,90). A 2. ábrán látható többszörös korrespondenciaelemzés eredményei alapján elmondható, hogy az egyes jelző paraméterek egymással összefüggenek. A 2. ábrán látható mintázat alapján a non-tasterek közelebb helyezkednek el a normál testösszetételt és testtömeget jelző kategóriákhoz. A kereszttábla-elemzés alapján BMI alapján a nőkhöz képest a férfiak esetében szignifikánsan magasabb volt a túlsúlyosak aránya, mint a normál kategóriába tartozóké (χ2(3, n=96)=21,52, p<0,0001).

2. ábra. A többszörös korrespondenciaelemzés eredményei a taster státusz, a nem, és a testösszetételt jellemző paraméterek esetében (n = 96, p=0,05) Rövidítések: BMI = Body Mass Index (testtömegindex); PBF = Percent Body Fat (testzsírszázalék); VFA = Visceral Fat Area (viszcerális zsír kiterjedése)
6.1.1.2. A kávéfogyasztás és a taster státusz összefüggései

Az FFQ-t kitöltők közül 27 ember nem fogyaszt kávét, így az ő adataik az elemzésbe nem kerültek bele. A „Tejjel” kategória a tejjel, tejpótlóval, tejtermékkel való ízesítést, az „Édesítéssel” kategória a bármilyen édesítőszerrel (cukor, mesterséges és természetes édesítőszerek) való fogyasztást jelöli. A „Vegyes” kávéfajta az Arabica és a Robusta felváltva, vagy blend-ként való fogyasztását jelöli. 143 kávéfogyasztó közül 24 feketén (édesítés és tej, vagy tejpótló nélkül) fogyasztja az italt.

A kereszttábla-elemzés alapján nem áll fenn szignifikáns összefüggés a taster státusz és a kávéfogyasztás (χ2(1, n=170)=0,02, p=0,88), a fogyasztási gyakoriság (χ2(1, n=143)=2,57, p=0,10), és a fogyasztott kávéfajta (χ2(3, n=143)=4,21, p=0,24) között. Szintén nem találtunk szignifikáns összefüggést a feketén (χ2(1, n=143)=0,60, p=0,43), tejjel (χ2(1, n=143)=0,28, p=0,59), valamint az édesítve (χ2(1, n=143)=0,17, p=0,67) való fogyasztás, és a taster státusz között. A többszörös korrespondencia analízis mintázata (3. ábra) alapján azonban megfigyelhető, hogy a non-tasterek kevésbé gyakran fogyasztanak kávét, mint a tasterek, és a kávéfajtát sem tudják pontosan megnevezni. Amikor kávét fogyasztanak, édesítik azt. A tasterekhez az Arabica fajta áll a legközelebb, és általában nem édesítik a kávét. A tejjel való ízesítés nem feltétlenül jár együtt az édesítéssel. A nemek szempontjából egyértelmű különbség látszik: a nők között szignifikánsan több volt a kávéfogyasztó (χ2(1, n=143)=3,65, p=0,05), valamint a nők inkább tejjel és édesítve, míg a férfiak tej nélkül, feketén preferálják a kávét. Ezt a kereszttábla elemzés is alátámasztotta (Feketén fogyasztás: χ2(1, n=143)=3,46, p=0,05; Tejjel fogyasztás: χ2(1, n=143)=6,51, p=0,01).

3. ábra. A kávéfogyasztás összefüggései a taster státusszal és a nemmel (n = 143, p=0,05) Rövidítések: ’Tejjel’ = tejjel, tejpótlóval, tejtermékkel való ízesítés, ’Édesítéssel’ = bármilyen édesítőszerrel (cukor, mesterséges és természetes édesítőszerek) való ízesítés, ’Kávéfajta – Vegyes’: Arabica és a Robusta felváltva, vagy blend-ként (keverékként) való fogyasztás
6.1.1.3. A teafogyasztás és a taster-státusz összefüggései

A kitöltők közül 14 fő jelölte, hogy nem fogyaszt teát, így adataikat nem elemeztük. A „Fekete vegyes” kategória több teafajta, köztük fekete tea rendszeres fogyasztását jelenti. A „Zöld vegyes” a fekete teán kívül több más teafajta rendszeres fogyasztását jelenti. Az „Édesítve” kategória a bármilyen édesítőszerrel (cukor, mesterséges és természetes édesítőszerek) való teafogyasztást jelöli. Az „Ízesítés - Vegyesen” kategória az alkalmanként eltérő ízesítést (egyszer édesítve, és/vagy citrommal, egyszer ízesítés nélkül stb.), az „Ízesítés - Mindennel” pedig a cukorral és citrommal való fogyasztást jelöli. 156 teafogyasztó közül 57 fő ízesítés nélkül (édesítőszer, citrom hozzáadása nélkül) fogyasztja az italt.

Elemzéseink során nem találtunk szignifikáns összefüggést a taster státusz és a teafogyasztás (χ2(1, n=170)=1,26, p=0,26), annak gyakorisága (χ2(1, n=156)=0,95, p=0,32), a fogyasztott teafajták (χ2(5, n=156)=2,57, p=0,76) és az ital ízesítési módjai (χ2(4, n=156)=5,13, p=0,27) között. A nemek esetében szintén nem találtunk szignifikáns összefüggést.

A többszörös korrespondencia-analízis ábráján (4. ábra) látható mintázat alapján a nők és a taster-ek gyakrabban fogyasztanak teát, azon belül is fekete- és gyógynövényteákat, ízesítés nélkül, vagy édesítve. A férfiak és a non-taster-ek ritkábban fogyasztanak teát, valamint a zöld teákat részesítik előnyben, citrommal ízesítve és édesítve, vagy csak citrommal. Kizárólag gyümölcstea fogyasztása, illetve alkalmanként eltérő ízesítés alkalmazása a kitöltők körében nem jellemző.

4. ábra. A teafogyasztás összefüggései a taster státusszal és a nemmel (n = 156, p=0,05) Rövidítések: ’Teafajta - Fekete vegyes’ = több teafajta, köztük fekete tea rendszeres fogyasztása, ’Teafajta - Zöld vegyes’: a fekete teán kívül több más teafajta rendszeres fogyasztása, ’Édesítve’: bármilyen édesítőszerrel (cukor, mesterséges és természetes édesítőszerek) való ízesítés, ’Ízesítés – Vegyesen’: alkalmanként eltérő ízesítés (egyszer édesítve, és/vagy citrommal, egyszer ízesítés nélkül stb.), ’Ízesítés – Mindennel’: cukorral és citrommal való ízesítés

7. Megbeszélés

A taster és non-taster kategóriák arányai megegyeznek a nemzetközi szakirodalomban közölt adatokkal, melyek szerint amerikai és kaukázusi populációban 70 % / 30 % az eloszlás [6, 37].

A taster státusz és a BMI között nem találtunk szignifikáns összefüggést, hasonlóan korábbi kutatásokhoz [17, 38]. Ezzel szemben más kutatók kimutattak szignifikáns összefüggéseket a paraméterek között [39]. A szakirodalmi adatok ez alapján ellentmondásosak, nincs konszenzus a kutatók között. Új eredményeink alapján nem találtunk összefüggést a taster státusz és a testzsírszázalék, a viszcerális zsír kiterjedése között sem.

Vizsgálataink során a túlsúlyos BMI kategórián belül szignifikáns különbséget találtunk a két nem között. Ennek oka a két nem eltérő izomtömege: a BMI nem tesz különbséget a zsírszövet és a zsírmentes szövetek között, valamint nem kalkulál a testzsír eloszlásával sem, így, bár specifitása nagy, érzékenysége alacsonynak tekinthető [40]. A résztvevő férfiak esetében a vázizomtömeg szignifikánsan magasabb volt (Mann–Whitney U=1664, n1 =23, n2 = 73, p<0,0001, kétoldalú), így közülük többen kerültek a túlsúlyos kategóriába.

Noha a kávéfogyasztás esetében nem találtunk szignifikáns összefüggéseket, a többszörös korrespondenciaelemzés alapján azonban tendenciák figyelhetőek meg. A non-tasterek kevésbé gyakran fogyasztanak kávét, és nem is tudják megnevezni a fogyasztott kávé fajtáját. Ezek valószínűleg összefüggenek egymással, hiszen a kávéfogyasztás iránt kevésbé érdeklődők a kávé fajtája iránt is kisebb érdeklődést mutathatnak. Amikor kávét fogyasztanak, édesítik azt, ez a tasterek esetében kevésbé jellemző, melyet szakirodalmi adatok is alátámasztanak [41]. A nemek esetében a kávé eltérő ízesítéssel, illetve ízesítés nélkül („Feketén”) való preferálása esetleg egy-egy társadalmi elvárásból fakadó magatartásnak tulajdonítható, mely szerint a rövid eszpresszó kávé (espresso shot) fogyasztása férfiasabb, míg a tejjel-édesítéssel készült kávéitaloké (pl. milk espresso) nőiesebb [42].

A teafogyasztás esetében sem találtunk szignifikáns összefüggéseket, azonban tendenciózus eredményeink összhangban vannak a nemzetközi szakirodalommal, miszerint a tasterek kevésbé preferálják a zöld teákat [43, 44].

A kutatás limitációja, hogy demográfiai szempontból nem volt reprezentatív. A vizsgálatok során kereskedelmi forgalomban kapható tesztcsíkokkal dolgoztunk, melyeknél pontosabb eredményekkel szolgálhatnak PTC vagy PROP oldatsorokkal végzett tesztek.

8. Következtetés

A szakirodalmi adatok, és saját eredményeink alapján nem zárható ki, hogy összefüggés áll fenn a genotípus és a testösszetétel, valamint az élelmiszerválasztás között. Valószínűleg azonban nem a genotípus, hanem a fenotípus (taster – non-taster) az, ami közvetetten, a preferenciákon és az élelmiszerválasztáson keresztül hozzájárulhat az elhízáshoz, és az ahhoz köthető betegségek kialakulásához. Mivel azonban az étkezési szokásokat és az élelmiszerpreferenciákat más, pl. szociodemográfiai és pszichológiai faktorok is befolyásolják, ezek hatása felülírhatja a fenotípus alapján „törvényszerűnek” vélt következményeket (keserű íz kedvelése/kerülése). További, nagymintás, reprezentatív kutatások eredményei szükségesek a feltételezések igazolásához.

9. Nyilatkozatok

Anyagi támogatás: A projekt az EFOP-3.6.3-VEKOP-16-2017-00005 számú pályázat támogatásával készült. Az Innovációs és Technológiai Minisztérium ÚNKP-19-3-I-SZIE-65 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának szakmai támogatásával készült. A szerzők köszönik a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal támogatását (FK 137577).

Szerzői munkamegosztás: Kísérlettervezés: BB, LA, VBM, GA; Adatgyűjtés: BB, KD, LA, VBM, KZ; Adatelemzés: BB, GA; Kézirat elkészítése: BB, GA, KZ; Kézirat felülvizsgálata, jóváhagyása: BB, GA, KD, LA, VBM, KZ.

Érdekeltségek: A szerzőknek nincsenek érdekeltségeik.

Köszönetnyilvánítás: Biró Barbara köszöni a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem Élelmiszertudományi Doktori Iskola támogatását. Gere Attila köszöni a Prémium Posztdoktori Program és az NKFIH K134260 számú projektjének támogatását. A szerzők köszönik a kutatásban részt vevők közreműködését.

10. Irodalom

[1] Miller-Keane, O’Toole M. (2003): Miller-Keane Encyclopedia & Dictionary of Medicine, Nursing & Allied Health, 7th ed. Saunders, Philadelphia.

[2] Purves D; Augustine G. J; Fitzpatrick D; et al. (2004): Neuroscience, 3rd ed. Sinauer Associates, Sunderland.

[3] Gottfried J. A. (2011): Neurobiology of Sensation and Reward, 1st ed. CRC Press, Boca Raton. DOI

[4] Meyerhof W; Behrens M; Brockhoff A; et al. (2005): Human bitter taste perception. Chemical Senses, 30 (Suppl 1) pp. 14-15. DOI

[5] Wieczorek M. N; Walczak M; Skrzypczak-Zielińska M; et al. (2017): Bitter taste of Brassica vegetables: the role of genetic factors, receptors, isothiocyanates, glucosinolates and flavor context. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 58 (18) pp. 3130-3140. DOI

[6] Tepper B. J. (2008): Nutritional Implications of Genetic Taste Variation: The Role of PROP Sensitivity and Other Taste Phenotypes. Annual Review of Nutrition, 28 pp. 367-388. DOI

[7] Beckett E. L; Martin C; Yates Z; et al. (2014): Bitter taste genetics - the relationship to tasting, liking, consumption and health. Food and Function, 5 (12) pp. 3040-3054. DOI

[8] Kurihara K. (2009): Glutamate: From discovery as a food flavor to role as a basic taste (umami). American Journal of Clinical Nutrition, 90 (3) pp. 1-3. DOI

[9] National Center for Biotechnology Information, PubChem Database. Phenylthiourea, CID=676454. (Hozzáférés: 2020. 05. 20.)

[10] National Center for Biotechnology Information, PubChem Database. Propylthiouracil, CID=657298. (Hozzáférés: 2020. 05. 20.)

[11] Trivedi B. P. (2012): The finer points of taste. Nature, 486 S2-S3. DOI

[12] Bartoshuk L. M; Duffy V. B; Miller I. J. (1994): PTC/PROP Tasting: Anatomy, Psychophysics, and Sex Effects. Physiology and Behavior, 56 (6) pp. 1165-1171. DOI

[13] Hayes J. E; Keast R. S. J. (2011): Two decades of supertasting: Where do we stand? Physiology and Behavior, 104 (5) pp. 1072-1074. DOI

[14] Brookes A. J. (1999): The essence of SNPs. Gene, 234 (2) pp. 177-186. DOI

[15] National Center for Biotechnology Information and U.S. National Library of Medicine Database of Single Nucleotide Polymorphisms (dbSNP). (Hozzáférés: 2020. 05. 20.)

[16] Kim U. K; Drayna D. (2005): Genetics of individual differences in bitter taste perception: Lessons from the PTC gene. Clinical Genetics, 67 (4) pp. 275-280. DOI

[17] Deshaware S; Singhal R. (2017): Genetic variation in bitter taste receptor gene TAS2R38, PROP taster status and their association with body mass index and food preferences in Indian population. Gene, 627 pp. 363-368. DOI

[18] Campbell M. C; Ranciaro A; Froment A; et al. (2012): Evolution of functionally diverse alleles associated with PTC bitter taste sensitivity in Africa. Molecular Biology and Evolution, 29 (4) pp. 1141-1153. DOI

[19] Forrai Gy; Bánkövi Gy. (1967): Phenylthiocarbamid-ízlelőképesség vizsgálata budapesti gyermekpopulációban. Orvosi Hetilap, 108 (36) pp. 1681-1687. DOI

[20] Fischer R; Griffin F; England S; et al. (1961): Taste Thresholds and Food Dislikes. Nature, 191 pp. 1328. DOI

[21] Carta G; Melis M; Pintus S; et al. (2017): Participants with Normal Weight or with Obesity Show Different Relationships of 6-n-Propylthiouracil (PROP) Taster Status with BMI and Plasma Endocannabinoids. Scientific Reports, 7 (1) pp. 1-12. DOI

[22] Choi J. H; Lee J; Yang S; et al. (2017): Genetic variations in taste perception modify alcohol drinking behavior in Koreans. Appetite, 113 pp. 178-186. DOI

[23] Yang Q; Dorado R; Chaya C; et al. (2018): The impact of PROP and thermal taster status on the emotional response to beer. Food Quality and Preference, 68 pp. 420-430. DOI

[24] Shen Y; Kennedy O. B; Methven L. (2016): Exploring the effects of genotypical and phenotypical variations in bitter taste sensitivity on perception, liking and intake of brassica vegetables in the UK. Food Quality and Preference, 50 pp. 71-81. DOI

[25] Mezzavilla M; Notarangelo M; Concas M. P; et al. (2018): Investigation of the link between PROP taste perception and vegetables consumption using FAOSTAT data. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 70 (4) pp. 484-490. DOI

[26] De Toffoli A; Spinelli S; Monteleone E; et al. (2019): Influences of Psychological Traits and PROP Taster Status on Familiarity with and Choice of Phenol-Rich Foods and Beverages. Nutrients, 11 (6) pp. 1329. DOI

[27] Yang Q; Kraft M; Shen Y; et al. (2019): Sweet Liking Status and PROP Taster Status impact emotional response to sweetened beverage. Food Quality Preference, 75 pp. 133-144. DOI

[28] Cossu G; Melis M; Sarchioto M; et al. (2018): 6-n-propylthiouracil taste disruption and TAS2R38 nontasting form in Parkinson’s disease. Movement Disorders, 33 (8) pp. 1331-1339. DOI

[29] Choi J; Kim J. (2019): TAS2R38 Bitterness Receptor Genetic Variation and Risk of Gastrointestinal Neoplasm: A Meta-Analysis. Nutrition and Cancer - An International Journal, 71 (4) pp. 585-593. DOI

[30] Dżaman K; Zagor M; Sarnowska E; et al. (2016): The correlation of TAS2R38 gene variants with higher risk for chronic rhinosinusitis in Polish patients. Otolaryngologia Polska - The Polish Otolaryngology, 70 (5) pp. 13-18. DOI

[31] Dubiel A. (2019): Bioelectrical impedance analysis in medicine. World Scientific News, 125 pp. 127-138.

[32] WHO (2000): Obesity: Preventing and managing the global epidemic. WHO Technical Report Series 894, Geneva.

[33] American Council on Exercise (2020): Percent Body Fat Norms for Men and Women. ACE - Tools & Calculators. Hozzáférés: 2020. 06. 18.

[34] InBody USA. InBody 770 Result Sheet Interpretation. (Hozzáférés: 2020. 06. 18.)

[35] Welch A. A. (2013): Dietary intake measurement: Methodology. In: Caballero B. (ed.): Encyclopedia of Human Nutrition, 3rd ed; vol. 2. Academic Press, Oxford, pp. 65-73. DOI

[36] Greenacre M. (2017): Correspondence Analysis in Practice, 3rd ed. Chapman and Hall/CRC, New York. DOI

[37] Tepper B. J. (1999): Does genetic taste sensitivity to PROP influence food preferences and body weight? Appetite, 32 (3) pp. 422. DOI

[38] Yackinous C. A; Guinard J. (2002): Relation between PROP (6-n-propylthiouracil) taster status, taste anatomy and dietary intake measures for young men and women. Appetite, 38 (3) pp. 201-209. DOI

[39] Choi S. E; Chan J. (2015): Relationship of 6-n-propylthiouracil taste intensity and chili pepper use with body mass index, energy intake, and fat intake within an ethnically diverse population. Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics, 115 (3) pp. 389-396. DOI

[40] Adab P; Pallan M; Whincup P. H. (2018): Is BMI the best measure of obesity? BMJ, 360 pp. 15-16. DOI

[41] Masi C; Dinnella C; Monteleone E; et al. (2015): The impact of individual variations in taste sensitivity on coffee perceptions and preferences. Physiology and Behavior, 138 pp. 219-226. DOI

[42] Reitz J. K. (2007): Espresso. Food, Culture and Sociology, 10 (1) pp. 7-21. DOI

[43] Chamoun E; Mutch D. M, Allen-Vercoe E; et al. (2018): A review of the associations between single nucleotide polymorphisms in taste receptors, eating behaviors, and health. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 58 (2) pp. 194-207. DOI

[44] Pasquet P; Oberti B; El Ati J; et al. (2002): Relationships between threshold-based PROP sensitivity and food preferences of Tunisians. Appetite, 39 (2) pp. 167-173. DOI

Tovább a cikk olvasásához


Egysejt-fehérje előállítása állati takarmányozáshoz fermentációs biotechnológiával

Cikk letöltése PDF formátumban

Egysejt-fehérje előállítása állati takarmányozáshoz fermentációs biotechnológiával

DOI: https://doi.org/10.52091/EVIK-2022/2-3-HUN

Érkezett: 2021. október - Elfogadva: 2022. március

Szerzők

1 Széchenyi István Egyetem, Agrártudományi és Élelmiszertudományi Kar, Víz- és Környezettudományi tanszék
2 SISAF Nanotechnology Drug Delivery, Ulster University
* Levelező szerző: Széchenyi István Egyetem, Agrártudományi és Élelmiszertudományi Kar, Víz- és Környezettudományi tanszék

Kulcsszavak

Kwashiorkor, egysejtes fehérje, élelmiszer-melléktermékek, takarmányozás, fermentáció, biotechnológia

1. Összefoglalás

Háttérinformáció: A fermentáció egyfajta biotechnológia, amely mikroorganizmusok kémiai folyamatait használ állati táplálék előállítására. A régi időkben a hulladékokat vegyszerekkel kezelték, napjainkban viszont a vállalkozások a hulladékokat értékes élelmiszerekké, élelmiszer-összetevőkké vagy takarmánytermékekké például egysejt-olajokká, vagy egysejtfehérjékké alakítják át. A leggyakrabban használt szubsztrátum a melasz és a kukoricaáztató lúg, amelyek a fermentációs folyamat részei.

Cél: Kéziratunk megírásának célja az, hogy áttekintést adjon az egysejt-fehérjék (single cell proteins – SCP) fermentációs eljárással történő előállításához felhasznált élesztőtörzsekről és élelmiszer-melléktermékekről. Ezen túlmenően a dolgozat összefoglalja az egysejt-fehérjék szerepét az állati takarmányban.

Módszerek: A cikk anyagához a Google Scholar Medline és PubMed adatbázisában elektronikus keresést végeztünk. További keresést végeztünk az Élelmiszer- és Mezőgazdasági Világszervezet, a FAO kutatási cikkadatbázisában.

Eredmények: A fentebb említett szubsztrátok és a különböző mikroorganizmusok (algák, élesztő, baktériumok) által termelt egysejt-fehérjék fontos szerepet játszanak az állati takarmányozásban. Ezenkívül az SCP-k kiváló minőségű fehérje-, telítetlen zsírsav-, vitamin- és ásványianyag-források az állatok számára.

Következtetés: Az egysejt-fehérje fermentációval történő előállítása számos jelentős előnnyel jár, beleértve a fenntarthatóságot, az egészséget és a termelési hatékonyságot.

2. Bevezetés

A régebbi évtizedekben a különböző élelmiszeripari hulladékokat különféle vegyszerekkel kezelték, amely nem volt a legjobbnak tekinthető hulladékkezelési megoldás. Ahogy a világ népessége növekszik, az elmúlt évtizedekben az állat- és tejtermelés is folyamatosan növekszik. A világ jelenleg több mint 350 millió tonna állati eredetű fehérjét termel, és ez az érték 2050-re várhatóan 1250 millió tonnára fog emelkedni, hogy kielégítse az állati eredetű fehérje iránti globális keresletet [1]. Manapság sok cég alakít át a különféle hulladékokat hasznos élelmiszerekké, élelmiszer-összetevőkké vagy takarmánytermékekké emberi táplálkozásra és az állatok takarmányozása céljából. Ezek a termékek környezetbarátnak és egészségügyi szempontból is kedvezőknek tekinthetők, mint például a biogáz, a bioüzemanyagok és az egyéb bioenergiák. A rendelkezésre álló módszerek és technikák lehetőséget adnak arra, hogy ezeket a termékeket egysejt-olajokként, egysejt-fehérjékként, vegyi anyagokként, enzimekként és sok más hasznos anyaggá alakítsuk át.

A szénhidrátok és a zsírok után a fehérjék a legfontosabb makrotápanyagok, amelyekre a szervezetnek nagy mennyiségben szüksége van. Fogyasztásuk elengedhetetlen tényező a növekedéshez, a test helyreállításához és az egészség megőrzéséhez. Valamennyi fehérje 20 aminosavból áll, és ezek határozzák meg a fehérje tápértékét. Az aminosavak egy részét az ember nem tudja szintetizálni, de mégis esszenciálisak (valin, leucin, izoleucin, fenilalanin, triptofán, lizin, hisztidin, metionin és treonin), és ezeket étrendünkből kell bevinni. Az aminosavak általános szerkezetét az 1. ábra mutatja be.

A fehérjék emésztése a gyomorban kezdődik és a bél lumenében folytatódik, ahol a fehérjék mono- és diaminosavakká bomlanak le. Ezeket az aminosavakat a belekben specifikus transzporterek kötik meg, majd a vérbe juttatják, hogy a szervezet egyéb szöveteinek nitrogénalapú vázát képezhessék. Ezek között neurotranszmitterek, enzimek és hormonok is vannak [2, 3]. Bár mind a növényi, mind az állati fehérjék összetevőikben hasonlóak, mindkettő fehérjecsoport közel ugyanazokat az aminosavakat tartalmazza, de az összes esszenciális aminosavat az állati fehérjék tartalmazzák [4].

Általánosságban elmondható, hogy az emberi szervezetnek testtömeg-kilogrammonként 1,0-1,5 g fehérjére van szüksége úgy a felnőttek, mint a gyermekek esetében [5]. Ha az étrend hosszú ideig fehérjehiányos, a kwashiorkor nevű betegséget okozhatja, amely az alultápláltság súlyos formája [6].

1. ábra. Az aminosavak általános szerkezeti képlete: aminocsoport (-NH2), karboxilcsoport (-COOH) és cserélhető csoport (-R) [7]

Az egysejt-fehérje (SCP) a hulladékokból származó egyik kiváló minőségű és értékes diétás termék [8, 9, 10, 11, 12]. Az SCP egy biomassza, amelyet különböző mikroorganizmusok állítanak elő, így bioproteinnek, mikrobiális fehérjének vagy biomasszának is nevezhetjük. Ezek a mikroorganizmusok fehérjében gazdag összetevőként emberi táplálékban és állati takarmányban is felhasználhatók [8]. Ezen túlmenően az SCP-k növényi fehérjeforrások hasznos alternatívája lehet, egész évben előállíthatók és nem bocsátanak ki üvegházhatású gázokat. A fehérje előállításához legfontosabb az olcsó és megfelelő szubsztrátok vagy agráripari melléktermékek és értékes mikroorganizmusok kiválasztása az egysejt-fehérjék előállítási költségének csökkentéséhez [8, 13, 14, 15, 16, 17]. Ennek elérése érdekében különféle szubsztrátumokat használtak, mint például almatörköly, jamsz-héj (Dioscorea sp. Szerk), citruspép, burgonya héja, ananászhulladék, papayahulladék [8]. A leggyakrabban használt melléktermékek azonban a melasz és a kukoricaáztató lé. A mikroorganizmusok kutatási és ipari célokra való helyes kiválasztása is fontos.

Dolgozatunk a mikroorganizmusok (algák, élesztő, baktériumok) által termelt egysejt-fehérjékre, mint alternatív fehérjeforrásokra összpontosít. Az erjesztéssel előállított egysejt-fehérje kedvező beltartalmi értékeinek köszönhetően (fehérjék, vitaminok, ásványi anyagok) jól emészthető formában felhasználható emberi táplálkozásra, mint élelmiszer. Vitamin-kiegészítéssel különösen, mint funkcionális élelmiszer-összetevő, hozzájárul az alultápláltság megelőzéséhez, kezeléséhez is [10].

3. Anyag és módszer

Az áttekintő dolgozat elkészítéséhez elektronikus kereséseket végeztünk a Google Scholar adatbázison, a Medline-on és a PubMed-en. További keresést végeztünk az interneten is. A keresési elemek a következők voltak: táplálkozás, étrend, fehérje, egysejt-fehérje, immunrendszer. Ezt az áttekintést a legújabb irodalom elemzésére végeztük, abból a célból, hogy bemutassuk a táplálkozási szokások és az egysejt-fehérjék étrendi hatását.

4. Eredmények

4.1. Egysejt-fehérjék előállítása fermentációval

Az egysejt-fehérje (SCP) egy, termesztett mikrobiális biomasszából származó fehérje, amely az étrendben fehérje-kiegészítésre használható. Az SCP fermentációs folyamata a 2. ábrán látható. Az SCP-k előállításához mezőgazdasági és ipari hulladékok szolgálnak szubsztrátként. Az algák, gombák és baktériumok a mikrobiális fehérje fő forrásai, amelyek SCP-ként hasznosíthatók (1. táblázat) [18]. A fajok élelmiszerként való felhasználhatósága függ a növekedési sebességtől, a felhasznált szubsztráttól, annak szennyeződéseitől, toxintartalmától. Az előállított biomassza fehérjében, aminosavakban, például lizinben és metioninban, telítetlen zsírsavakban, vitaminokban és ásványi anyagokban gazdag. Az ilyen biomasszát élelmiszerként, étrend-kiegészítőként [18] és takarmányként világszerte használják.

2. ábra. Egysejt-fehérje előállítása fermentációs eljárással (Módosított vázlat [8])
1. táblázat. Különböző táptalajok és mikroorganizmusok egysejt-fehérje (biomassza) termelésére

4.2. Élelmiszer melléktermékek, főként melasz és kukoricaáztató lé felhasználása biomassza előállítására

A termelési költségek csökkentésének, az élelmiszerrendszer kapacitásának növelése és a környezeti fenntarthatósági kampányhoz való csatlakozás fontos feltétele az élelmiszer-veszteség és -pazarlás csökkentése. Az élelmiszer-hulladék számos biológiailag lebomló komponenst tartalmaz a kórokozó mikroorganizmusok számára, amelyek fertőző betegségeket okozhatnak. Így az élelmiszer-veszteség és a hulladékcsökkentés szintén kedvező hatással van a fogyasztók egészségére és jólétére.

Az Európai Unió ennek szellemében is támogatja az élelmiszer-pazarlás csökkentését, amelyek zöldségekből, gyümölcsökből, italokból, cukorból, húsból, akvakultúrából és tenger gyümölcseiből származó élelmiszer-melléktermékek funkcionális vagy bioaktív összetevőit is tartalmazzák. Az élelmiszer-melléktermékek felhasználhatók a táplálék- vagy gyógyszeriparban. Ezek fermentációs biotechnológiával állati takarmánytermékekké alakíthatók [30]. Az egyik leggyakrabban használt élelmiszer-melléktermék a melasz és a kukoricapehely. A melasz (M) a cukornád mellékterméke, és számos fermentációs vegyületet tartalmaz, például vitaminokat, ásványi anyagokat, szacharózt és szerves vegyületeket. Ezenkívül a kukorica áztatólúg (CSL) a kukorica nedves őrlési iparának mellékterméke, és számos összetevőben gazdag, például vitaminokban, ásványi anyagokban, aminosavakban és fehérjékben. Ezenkívül a CSL fontos nitrogénforrás is [31]. A fermentációs folyamatban szubsztrátként használt melasszal és kukoricaáztató lével kapcsolatos irodalmi adatokat a 2. táblázatban foglaltuk össze.

2. táblázat. A melasz és a kukorica áztatólé kedvező hatásait összefoglaló irodalmi hivatkozások

4.3. A fermentációval előállított egysejt-fehérje szerepe az állati takarmányozásban

A jó minőségű és magas fehérjében gazdag emberi élelmiszerek és állati takarmányok, amelyeket fontos növelni a globális népesség növekedésével. A mikrobiális biomasszán alapuló, egysejtű fehérje (SCP) termékek potenciális összetevője ennek az igénynek [42]. Az SCP kiváló minőségű omega-3 zsírsavakat, vitaminokat, mikrotápanyagokat, fehérjét és egyéb, az állati szervezet számára hasznos összetevőket tartalmaz. Ezeket az értékes összetevőket a 3. táblázatban foglaltuk össze.

3. táblázat. Különböző mikroorganizmusokból származó egysejt-fehérjék különböző, értékes komponensei [42]

Az egysejt-fehérjék az állati takarmányban kedvezően egészítik ki a fehérjeszükségletet a hagyományos takarmányok mellett. Ez az állati eredetű termékek minőségét is befolyásolhatja. Az egysejt-fehérjék állati takarmányban betöltött szerepét számos kézirat igazolja, melyeket a 4. táblázat mutat be.

4. táblázat. Az egysejt-fehérjék szerepe a takarmányban

7. Irodalom

[1] Ritala A., Häkkinen Suvi T., Toivari M., Wiebe Marilyn G. (2017) Single Cell Protein State of the Art, Industrial Landscape and Patents 2001–2016. Frontiers in Microbiology. 8:1-18. DOI

[2] Dallas D. C., Sanctuary M. R., Qu Y., Khajavi S. H., Van Zandt A. E., Dyandra M., Frese S. A., Barile D., Germal J. B. (2017): Personalizing protein nourishment. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 57(15):3313-3331. DOI

[3] Berg J. M., Tymoczko J. L., Stryer L. (2002): Biochemistry. 5th edition. New York: W H Freeman Section 23.1, Proteins Are Degraded to Amino Acids.

[4] Lopez M. J, Mohiuddin S. S. (2021): Biochemistry, Essential Amino Acids. [Updated 2021 Mar 26]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL)

[5] Delimaris I. (2013): Adverse Effects Associated with Protein Intake above the Recommended Dietary Allowance for Adults. ISRN Nutrition. 2013:1-6. DOI

[6] Benjamin O, Lappin S. L. (2021): Kwashiorkor. Treasure Island (FL): Stat Pearls Publishing, 2021 Jan.

[7] Ahmed M., Ahmed W., Byrne J. (2013): Adsorption of Amino Acids Onto Diamond for Biomedical Applications: Deposition, Characterization and the Adsorption Behaviour of Amino Acids on Doped Diamond. KS Omniscriptum Publishing.296. ISBN: 365947360X, 9783659473609

[8] Sharif M., Zafar M. H., Aqid A. I., Saeed M., Farag M. R., Alagawany M. (2021): Single cell protein: Sources, mechanism of production, nutritional value and its uses in aquaculture nutrition. Aquaculture.531:1-8. DOI

[9] Spalvins K., Zihare L., Blumberga D. (2018): Single cell protein production from waste biomass: comparison of various industrial by-products. Energy Procedia. 147:409-418. DOI

[10] Reihani S. F. S., Khosravi-Darani K. (2019): Influencing factors on single-cell protein production by submerged fermentation: A review. Electronic Journal of Biotechnology. 37:34-40. DOI

[11] Baidhe E., Kigozi J., Mukisa I., Muyanja C., Namubiru L., Kitarikawe B. (2021): Unearthing the potential of solid waste generated along the pineapple drying process line in Uganda: A review. Environmental Challenges. 2:1-11. DOI

[12] Allegue L. D., Puyol D., Melero J. A. (2020): Novel approach for the treatment of the organic fraction of municipal solid waste: Coupling thermal hydrolysis with anaerobic digestion and photo-fermentation. Science of the Total Environment. 714. pp. 1-10. DOI

[13] Buitrago Mora H. M., Pineros M. A., Espinosa Moreno D., Restrepo Restrepo S., Jaramillo Cardona J. E. C., Álvarez Salano Ó. A., Fernandez-Nino M., González Barrios A. F. (2019): Multiscale design of a dairy beverage model composed of Candida utilis single cell protein supplemented with oleic acid. Journal of Dairy Science. 102. pp. 9749-9762. DOI

[14] Lo C.-A., Chen B. E. (2019): Parental allele-specific protein expression in single cells In vivo. Developmental Biology. 454:66-73. DOI

[15] Mahmoud M. M., Kosikowski F. V. (1982): Alcohol and single Cell Protein Production by Kluyveromyces in Concentrated Whey Permeates with Reduced Ash. Journal of Dairy Science. 65. pp. 2082-2087. DOI

[16] Daghir N. J., Sell J. L. (1981): Amino Acid Limitations of Yeast Single-Cell Protein for Growing Chickens. Poultry Science. 61. pp. 337-344. DOI

[17] El-Samragy Y. A., Zall R. R. (1987): The Influence of Sodium Chloride on the Activity of Yeast in the Production of Single Cell Protein in Whey Permeate. Journal of Dairy Science. 71. pp. 1135-1140. DOI

[18] Anupama, Ravindra P. (2000): Value-added food: Single cell protein. Biotechnology Advances.18. pp. 459-479. DOI

[19] Patelski P., Berlowska J., Dziugan P., Pielechprzybylska K., Balcerek M., Dziekonska U., Kalinowska H. (2015): Utilisation of sugar beet bagasse for the biosynthesis of yeast SCP. Journal of Food Engineering. 167. pp. 32-37. DOI

[20] Lee B., Kim J. K. (2001): Production of Candida utilis biomass on molasses in different culture types. Aquacultural Engineering. 25. pp. 111-124. DOI

[21] Kim J. K., Tak K., Moon J. (1998): A continuous fermentation of Kluyveromyces fragilis for the production of a highly nutritious protein diet. Aquacultural Engineering. 18. pp. 41-49. DOI

[22] Coca M., Barrocal V. M., Lucas S., Gonzálezbenito G., García-Cubero M. T. (2015): Protein production in Spirulina platensis biomass using beet vinasse-supplemented culture media. Food and Bioproducts Processing. 94. pp. 306-312. DOI

[23] Hanh V., Kim K. (2009): High-Cell-Density Fed-Batch Culture of Saccharomyces cerevisiae KV-25 Using Molasses and Corn Steep Liquor. Journal of Microbiology and biotechnology.19. pp. 1603-1611. DOI: DOI

[24] Zepka L. Q., Jacob-Lopes E., Goldbeck R., Souzasoares L. A., Queiroz M. I. (2010): Nutritional evaluation of single-cell protein produced by Aphanothece microscopica Nägeli. Bioresource Technology. 101. pp. 7107-7111. DOI: DOI

[25] Rajoka M. I., Khan S. H., Jabbar M. A., Awan M. S., Hashmi A. S. (2006): Kinetics of batch single cell protein production from rice polishings with Candida utilis in continuously aerated tank reactors. Bioresource Technology. 97. pp. 1934-1941. DOI: DOI

[26] Yadav J. S. S., Bezawada J., Ajila C. M., Yan S., Tyagi R. D., Surampalli R. Y. (2014): Mixed culture of Kluyveromyces marxianus and Candida krusei for single-cell protein production and organic load removal from whey. Bioresource Technology. 164. pp. 119-127. DOI

[27] De Gregorio, A., Mandalari, G., Arena, N., Nucita, F., Tripodo, M. M., Lo Curto, R. B. (2002): SCP and crude pectinase production by slurry-state fermentation of lemon pulps. Bioresource Technology. 83. pp. 89-94. DOI

[28] Lo Curto, R. B., Tripodo M. M. (2001): Yeast production from virgin grape marc. Bioresource Technology. 78. pp. 5-9. DOI

[29] Fontana J. D., Czeczuga B., Bonfim T. M. B., Chociai M. B., Oliveira B. H., Guimaraes M. F., Baron M. (1996): Bioproduction of carotenoids: the comparative use of raw sugarcane juice and depolymerized bagasse by Phaffia Rhodozyma. Bioresource Technology. 58. pp. 121-125. DOI

[30] Socas-Rodríguez B., Álvarez-Rivera G., Valdés A., Ibánez E. (2021): Food by-products and food wastes: are they safe enough for their valorization? Trends in Food Science & Technology. 114. pp. 133-147. DOI

[31] Amado I. R., Vázquez J. A., Pastrana L., Teixeira J. A. (2017): Microbial production of hyaluronic acid from agro-industrial by-products: Molasses and corn steep liquor. Biochemical Engineering Journal. 117. pp. 181-187. DOI

[32] Palmonari A., Cavallini D., Sniffen C. J., Fernandes L., Holder P., Fagioli L., Fusaro I., Biagi G., Formigoni A., Mammi L. (2020): Short communication: Characterization of molasses chemical composition. Journal of Dairy Science. 103. pp. 6244-6249. DOI

[33] Wang J., Chen L., Yuan X.-J., Guo G., Li J.-F., Bai Y.-F., Shao T. (2017): Effects of molasses on the fermentation characteristics of mixed silage prepared with rice straw, local vegetable by-products and alfalfa in Southeast China. Journal of Integrative Agriculture. 16. pp. 664-670. DOI

[34] Sarka E., Bubnik Z., Hinkova A., Gebler J., Kadlec P. (2012): Molasses as a by-product of sugar crystallization and a perspective raw material. Procedia Engineering. 42. pp. 1219-1228. DOI

[35] Chooyok P., Pumijumnog N., Ussawarujikulchai A. (2013): The Water Footprint Assessment of Ethanol Production from Molasses in Kanchanaburi and Supanburi Province of Thailand. APCBEE Procedia. 5. pp. 283-287. DOI

[36] Siverson A., Vargas-Rodriguez C. F., Bradford B. J. (2014): Short communication: Effects of molasses products on productivity and milk fatty acid profile of cows fed diets high in dried distillers grains with solubles. Journal of dairy Science. 97. pp. 3860-3865. DOI

[37] Karigidi K. O., Olaiya C. O. (2020): Antidiabetic activity of corn steep liquor extract of Curculigo pilosa and its solvent fractions in streptozotocin-induced diabetic rats. Journal of Traditional and Complementery Medicine. 10. pp. 555-564. DOI

[38] Li X., Xu W., Yang J., Zhao H., Xin H., Zhang Y. (2016): Effect of different levels of corn steep liquor addition on fermentation characteristics and aerobic stability of fresh rice straw silage. Animal Nutrition. 2. pp. 345-350. DOI

[39] Waldroup P. W., Hazen K. R. (1979): Examination of Corn Dried Steep Liquor Concentrate and Various Feed Additives as Potential Sources of a Haugh Unit Improvement Factor for Laying Hens. Poultry Science. 58. pp. 580-586. DOI

[40] Kennedy H. E., Speck M. L. (1955): Studies on Corn Steep Liquor in the Nutrition of Certain Lactic Acid Bacteria. Journal of Dairy Science. 38. DOI

[41] Cardinal B. E. V., Hedrick L. R. (1948): Microbiological assay of corn steep liquor for amino acid content. Journal of Biological Chemistry. pp. 609-612. (https://www.jbc.org/article/S0021-9258(19)52747-8/pdf)">DOI

[42] Jones S. W., Karpol A., Friedman S., Maru B. T., Tracy B. P. (2020): Recent advances in single cell protein use as a feed ingredient in aquaculture. Current opinion in Biotechnology. 61. pp. 189-197. DOI

[43] Yang P., Li X., Song B., He M., Wu C., Leng X. (2021): The potential of Clostridium autoethanogenum, a new single cell protein, in substituting fish meal in the diet of largemouth bass (Micropterus salmoides): Growth, feed utilization and intestinal histology. Aquaculture and Fisheries. pp. 1-9. DOI

[44] Claypool D. W., Church D. C. (1984): Single Cell Protein from Wood Pulp Waste as a Feed Supplement for Lactating Cows. Journal of Dairy Science. 67:216-218. DOI

[45] Waldroup P. W., Payne J. R. (1974): Feeding Value of Methanol-Derived Single Cell Protein for Broiler Chicks. Poultry Science. 53:1039-1042. DOI: DOI

[46] Olsen M. A., Vhile S. G., Porcellato D., Kidane A., Skeie S. B. (2021): Feeding concentrates with different protein sources to high-yielding, mid-lactation Norwegian Red cows: Effect on cheese ripening. Journal of Dairy Science. 104: 4062-4073. DOI

[47] Jin S.-E., Lee S. J., Kim Y., Park C.-Y. (2020): Spirulina powder as a feed supplement to enhance abalone growth. Aquaculture Reports. 17:1-8. DOI

Tovább a cikk olvasásához


Kisüzemi gyümölcsös sör termékfejlesztésének kezdeti mikrobiológiai tapasztalatai

Cikk letöltése PDF formátumban

Kisüzemi gyümölcsös sör termékfejlesztésének kezdeti mikrobiológiai tapasztalatai

DOI: https://doi.org/10.52091/EVIK-2022/2-2-HUN

Érkezett: 2021. december - Elfogadva: 2022. március

Szerzők

1 Novel Food Kft.
2 Eurofins Food Analytica Kft.

Kulcsszavak

Sör, palackozógép higiéniai állapota, kisüzemi sörfőzés, tejsavbaktériumok, Entero-bacteriaceae, Bacillus, Pectinatus, Megasphera, vadélesztő, gombák, CIP tisztító rendszer, alfasavak

1. Összefoglalás

A kisüzemi sörfőzdék piaci részesedése a teljes magyar sörpiacon 2020-ban 3 szá-zalékot tett ki [1]. A kisüzemi sörök értékesítését befolyásoló törvény („sörtörvény”, amely 2020. december 11-én jelent meg a Magyar Közlöny 2020. évi 275. számában) célja, hogy lehetőséget teremtsen a kisüzemi sörfőzdék számára, hogy jobb piaci helyzetbe kerüljenek [2]. Az intézkedés várhatóan előnyösen befolyásolja a Magyarországon évek óta tartó tendenciákat, mint a piaci szereplők számának növekedése, a termékkínálat bővülése, a fogyasztói érdeklődés fokozódása.

A fenti bíztató tendenciák mellett fogyasztóként azt tapasztaljuk, hogy a kisüzemi sörfőzdék folytonos minőség előállításában, valamint a kiszerelt sörök stabilitásának és minőségmegőrzési idejének biztosításában átlagosan elmaradnak a nagyüzemi gyártás színvonalától. Az említett minőségi deficitet elsősorban a kisüzemek minőségirányítási rendszereinek hiányosságai, a rendelkezésre álló szaktudás nem megfelelő szintje és az értékesítés körülményeinek sajátosságai okozzák.

Cikkünkben egy olyan gyümölcsös sör kisüzemi termékfejlesztését mutatjuk be, amely alacsony alkoholtartalma és egyidejűleg magas cukortartaloma révén a kiszerelt termék stabilitásának szempontjából az egyik legérzékenyebb termékkategóriát képviseli. A dolgozat elsősorban a mikrobiológiai stabilitás elérésével kapcsolatos tapasztalatokat összegzi, foglalkozik a gyártási környezet kiépítésével, összegzi a legfontosabb veszélyforrásokat és hibalehetőségeket, valamint felhívja a meglévő és leendő gyártók figyelmét annak a lehetőségére, hogy a sörfőzdei berendezések gyártói megfelelőségi igazolásai nem minden esetben jelentenek garanciát azok megfelelő működésére, sok esetben azok felülvizsgálata és átalakítása lehet szükséges. A kéziratunkban említett mikrobiológiai összefüggések saját megfigyeléseinkent alapulnak. A projekt során alkalmazott termékspecifikus mikrobiológiai vizsgálati módszereket is részletesen bemutatjuk.

2. Bevezetés

2.1. Kisüzemi sörgyártás

Magyarországon 2017 óta jogilag azt a főzdét nevezik kisüzemi sörfőzdének, ahol kevesebb mint évi 200.000 hektoliter sört állítanak elő. A 2017 előtti szabályozás még 8000 hektoliternél húzta meg a vonalat, mely alatt 50% jövedéki adókedvezménnyel támogatottak a főzdék [3].

2.2. Gyümölcsös sör

A gyümülcsös sör kategóriába azok a sörök tartoznak amiket valamilyen gyümölccsel, vagy több gyümölcs kombinálásával készítenek. A gyümölcs szót itt konyhai, nem pedig botanikai értelemben használják – húsos, magra asszociáló növényi struktúrák amelyek édesek, vagy savanyúak, és nyersen ehetők. Ide tartoznak például az almatermésűek (alma, körte, birs), a csonthéjasok (cseresznye, szilva, őszibarack, sárgabarack, mango stb.), továbbá amelyek angol nevében megtalálható a “berry” szó (eper, málna, áfonya), ribizlik, citrusfélék, aszalt gyümölcsök (datolya, aszalt szilva, mazsola stb.), trópusi gyümölcsök (banán, ananász, guava, papaya, füge, gránátalma, fügekaktusz stb.). [7]

Ízesített sör: Olyan sör, amelyhez az ízhatás kialakításához a komló helyett, vagy mellett egyéb ízesítőanyagot is felhasználhatnak. Ezen termékek részletes jellemzőit a gyártmánylap rögzíti.

Ízesített sörök esetében az ízesítőanyagot a sörgyártás műveletei – legkésőbb az érlelés vagy szűrés – során adagolják a sörléhez vagy a sörhöz Az érlelés, szűrés folyamán hozzáadott ízesítőanyag következtében a kész sör eredeti extrakttartalma nem növekedhet annak 1/3-ánál nagyobb mértékben. [8]

2.3. Kisüzemi sörfőzdei gyártásindítás

A kisüzemi sörfőzdei gyártásindítás főbb részfolyamatai ideális sorrendben a kövtekezők:

  1. Hatósági engedélyezési eljárások lefolytatása
  2. A gyártóüzem és segédlétesítmények épületeinek kiépítése
  3. Termékfejlesztés
  4. A sörfőzdei technológia telepítése
  5. Termékgyártás
  6. Termékértékesítés

Fontos hangsúlyozni, hogy a hatékony és költségoptimalizált gyártásindítás során a termékfejlesztés megelőzi a sörfőzdei technológia beszerzését, amely részfolyamat kifejezetten az előbbi tapasztalatain alapul. Ez a sorrendiség egy termékfejlesztésre szakosodott szolgáltató szervezet bevonásával oldható meg, amely rendelkezik a folyamathoz szükséges szakmai és technológiai háttérrel.

2.4. A projektünkhöz kapcsolódó technológiai berendezések

A kisüzemi gyümölcsös sör gyártásához az alábbi főbb technológiai berendezéseket telepítettük:

  • Malátaroppantó berendezés
  • Főzőházi berendezések
  • Kombinált cefréző-szűrőkád
  • Univerzális komlóforraló - Whirlpool kád
  • Elektromos vezérlőpult a sörlégyártás folyamatához
  • Sörlé hűtő és rekuperációs berendezések
  • Hőellátó berendezések
  • Főzőházi kiegészítő berendezések
  • Fermentációs tér berendezései
  • Hordómosás és töltés berendezései
  • Kovaföldes szűrő
  • Sörpasztőr
  • Palackozógép
  • Sűrített levegő ellátó berendezés
  • Hűtéstechnológiai berendezések
  • Sörüzemi kiegészítő berendezések

A fenti listában kiemelten szerepelnek azok a berendezések, amelyek kifejezetten a sör mikrobiológiai stabilitásának biztosítására, vagy javítására használatosak, vagy azt átlagon felüli mértékben befolyásolják.

3. Mikrobiológiai szempontú gyártásellenőrzés

3.1. A sör mikrobiológiai stabilitása

A sör biológiai stabilitását minden olyan mikroorganizmus veszélyezteti, amely képes a sörben szaporodni, zavarosodást, vagy fenéküledéket képezni és az anyagcseretermékei révén a sört károsítani. E mikroorganizmusok száma csekély, mivel a sör alkoholtartalma, szénsav- és keserűanyag-tartalma és kis pH-ja következtében az adott anaerob feltételek között csak a tejsavbaktériumok és az élesztők képesek fejlődni. E mikroorganizmusok okozta fertőzés és zavarosodás, illetve a fenéküledék megjelenése között egy bizonyos idő telik el, amelynek hossza a fertőzés mértékétől, az organizmusok virulenciájától, a sör minőségétől, az oxigénhez való hozzáféréstől és a tárolás hőmérsékletétől függ.

A mikrobiológiai stabilitás biztosítható biológiailag kifogástalan, erős erjesztőképességű beállítóélesztők alkalmazásával, amelyeknek tömény kultúráját és a tartályok, vezetékek és készülékek hiánytalan mosását, tisztítását és fertőtlenítését ellenőrizték.

Az automatikus tisztítóberendezések különös figyelmet érdemelnek. Az éles szűrés a környezeti levegőtől elzárt fejtéssel együtt és a kellő alapossággal tisztított edények esetén lehetővé teszi, hogy a sört pasztőrőzés nélkül is kiadhassák. Az egyes stádiumokban, mint az erjesztés, ászokolás, szűrés és fejtés, tüzetes mikrobiológiai ellenőrzésre van szükség. [4]

3.2. A sör mikrobiológiai stabilitását befolyásoló tényezők

A sör mikrobiológiailag viszonylag stabil italnak számít. Ehhez a stabilitáshoz hozzájáruló sörparaméterek a következők:

  • Etanoltartalom (akár 10% - néha még magasabb is): kimutatták, hogy az 5%-os etanolnak való kitettség növeli a sejtmembrán permeabilitását, és így zavarja a membrán feletti protonmozgató erőt (az energiatermelés szempontjából fontos). Ez azt jelenti, hogy a legtöbb mikroba nem éli túl vagy nem szaporodik a sörben ilyen alkoholszint mellett.
  • Szén-dioxid-tartalom (~0,5% v/v): az oldott CO2 anaerob környezetet hoz létre, megakadályozva az aerob romlást okozó mikroorganizmusok növekedését.
  • Alacsony pH (pH 3,8-4,7): sok mikroorganizmus nem képes alacsony pH-n (pH<5) növekedni, mivel ezeken az alacsony pH-értékeken nem tudja fenntartani az intracelluláris pH-homeosztázist.
  • Izo-alfa savak (15-100 µg/L, a koncentráció ettől eltérő is lehet): az izo-alfa savak antimikrobiális hatást fejtenek ki azáltal, hogy megnövelik a bakteriális sejtmembránok permeabilitását.
  • A tápanyagok elérhetőségének csökkenése (a legtöbb fermentálható cukrot az élesztő metabolizálja): sok fontos tápanyag, például szénhidrátok, aminosavak és néhány B-vitamin nagyon alacsony koncentrációban van jelen a sörben, mivel az élesztő ezeket az erjedés során elfogyasztja. Bármilyen megnövekedett tápanyagszint (pl. szénhidrát alacsony alkoholtartalmú sörökben) a romlást okozó mikroorganizmusok elszaporodásának kockázatát jelenti.
  • Alacsony oxigéntartalom (lehetőleg 0,1 µg/L alatt): az anaerob körülmények csökkentik az aerob romlást okozó mikroorganizmusok potenciális növekedésének kockázatát.

A modern sörgyártás során számos technikát alkalmaznak, hogy megakadályozzák a mikrobiológiai szennyeződések bejutását vagy túlélését a főzési folyamat, valamint a töltés/csomagolás során, hogy növeljék a mikrobiológiai stabilitást. Néhány példa:

  • A cefre forralása, pasztőrözés, vagy steril szűrés a kiszerelés előtt.
  • Jól megtervezett sörfőző berendezés, amely ellenáll az agresszív higiéniai eljárásoknak, például a CIP (Clean-In-Place) rendszerű tisztításnak.
  • A számos hagyományos (és mikrobiológiailag kockázatos) gyártási eljárás (pl. spontán erjesztés vagy nyitott fermentációs edények) megszüntetése.

3.3. A fertőzési okok

  • A „sörszacharina” (Pediococcus cerevisiae) mono- és diplococcusok, vagy tetracoccusok formájában a sört zavarosítják és annak savas, vajra emlékeztető diacetilízt kölcsönöznek.
  • A tejsavbaktériumok tejsavat, hangyasavat és ecetsavat termelnek. Zavarosodást, részben pedig fenéküledéket is képeznek.
  • A vadélesztők ritkák. A sört zavarossá teszik, leveses fenéküledéket képeznek és többnyire aromás, eltérő, részben durván keserű ízt is kölcsönöznek.
  • A kultúrélesztők a lefejtett sörben zavarososdást, fenéküledéket, vagy csak különálló élesztőtelep-képződést idéznek elő. Ha szűrésnél csak tökéletlenül maradnak is vissza, a fejtés alatti gazdag oxigénfelvétel után elszaporodhatnak, elsősorban akkor, ha a sör végerjedésfoka és kiadási erjedésfoka között nagy a különbség. [4]

3.4. Romlást okozó mikroorganizmusok

3.4.1. A sörgyártáshoz és a sörhöz leggyakrabban kapcsolódó mikroorganizmusok

Minden alapanyag (pl. maláta, komló, víz, vagy adalékanyagok) saját specifikus mikroorganizmusokat hordoz. Ezen mikroorganizmusok elszaporodása valamelyik főzési lépés során mellékízeket okozó metabolitok képződését vonja maga után. Abban az esetben, ha ezek a mikroorganizmusok túlélik a sörfőzési folyamat összes lépését - beleértve a pasztőrözést is, amennyiben alkalmazzák – potenciális sörrontóként a kiszerelt sörbe kerülhetnek. A fermentációhoz használt élesztő szintén szennyeződés forrása lehet.

Megfigyeltük, hogy a beélesztőzés során az élesztő kis mennyiségben baktériummal és vadélesztővel szennyeződhet. Ennek elkerülésére az sörélesztő megfelelő kezelésére van szükség.

A szennyeződések további forrásai a sörfőzdei berendezések (edények, csövek) lehetnek, amennyiben nincsenek megfelelően tisztítva és karbantartva. A kiszerelési egység lezárásáig a gyártási folyamat utolsó lépései (erjedés után) is hajlamosak lehetnek a levegőben szálló, vagy a töltőberendezésen lévő mikroorganizmusok általi szennyeződésre (pl. magas páratartalom miatt).

Az 1. ábra a sörfőzdében és a sörben leggyakrabban előforduló romlást okozó mikroorganizmusokat sorolja fel.

1. ábra. Leggyakrabban előforduló sörrontó mikroorganizmusok a főzési folyamat különböző lépései során és a késztermékben. A narancssárga nyilak a gyártási folyamat azon lépéseire utalnak, ahol hőkezelés (sörlé forralás és pasztőrözés) hatására csökken a mikrobaterhelés. [2]

A sörben található szennyező baktériumok többnyire a Lactobacillus és a Pediococcus nemzetségbe tartozó tejsavbaktériumok (a sör bakteriális fertőzéseinek több mint 80%-a), de a romlott sörben időnként más anaerob baktériumok, mint például a Pectinatus és a Megasphaera is megtalálhatók. [2]

3.4.1.1. Tejsavbaktériumok [6]

A tejsavbaktériumok olyan szigorúan fermentatív, fakultatív anaerob Gram-pozitív, nem spóraképző pálcák vagy coccusok, amelyek a Lactobacillales rendjébe tartoznak. A legtöbb Gram-pozitív baktériumot gátolják az izo-alfa-savak, azonban néhányuk rezisztenciát mutat ezekkel az antibakteriális vegyületekkel szemben. A két leggyakrabban előforduló tejsavbaktérium a sörben a Lactobacillus brevis és a Pediococcus damnosus. Ezek a baktériumok ecetsavat és tejsavat, valamint különféle mellékízeket, például diacetilt (“vajas” ízt) termelnek. Különösen a Pediococcus-ról ismert, hogy nagy mennyiségű vicinális diketont termel. A Pediococcus alkohol-tűrőképessége is reltíve magas: Még 10% feletti etanolkoncentráción is képes szaporodni. Mindezek mellett a tejsavbaktériumok exopoliszacharidokat (EPS) is termelnek, amelyek a sörben a megnövekedett viszkozitás és a nyálkás megjelenés miatt ún. selymes zavarosságot okoznak.

A legfontosabb Lactobacillus fajok a L. brevis és a L. lindneri; kevésbé gyakoriak a L. rossiae, L. buchneri, L. coryniformis, L. casei és L. backii. A L. brevis gyakran hosszabb, párhuzamos falú, egy- vagy páros, kerek végű pálcát fejleszt (0,7 × 4 μm), a kettős pálcák gyakran hajlítottak. Sejtláncokat nem képez, de a sörben esetenként rendkívül hosszú pálcák (akár 50 μm) is megtalálhatók. A L. brevis általános jellemzője a gázképzés (hetero-fermentatív), a pentózok és melibiózok fermentációja, valamint az arginin hasításának képessége. Ez a leggyakoribb sörrontó zavarosságot és üledéket okoz a sörben, valamint érzékelhetően csökkenti a pH-értéket, ami pedig savas ízt kölcsönöz a sörnek. Diacetilt azonban nem termel. Gyakran másodlagos szennyeződésként jelenik meg.

A L. bucherni a melizitóz erjesztésére képes, ebben különbözve a L. brevis-től. A L. lindneri rövid, enyhén szabálytalan, vagy coccoid sejteket képez, amelyek hosszabb láncokba rendeződnek. Időnként hosszú pálcák alakulnak ki. A heterofermentatív fajok főleg glükózt és maltózt fermentálnak és nem hasítják az arginint. Enyhe üledékesség és zavarosság lehet megfigyelhető a sörben, ennek ellenére ízbeli hibák általában nem fordulnak elő. Ez egy tipikus elsődleges szennyeződés, amely gyakran megtalálható az élesztőüzemben, vagy az erjesztőtérben, de a nagyon kis méretű sejtek révén a szűrőkön keresztül tovább is juthat.

A L. rossiae is hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, és nyálkaképző. A fakultatív hetero-erjesztő fajok: L. casei, L. coryniformis és L. plantarum rövidebb pálcákat alkotnak, amelyek gyakran láncokba rendeződnek. Többnyire gyengébben komlózott sörben (pl. búzasör) fordulnak elő, és a diacetilképződés következtében nyilvánvaló ízhibát okoznak. Gyakran másodlagos szennyeződésként jelennek csak meg. Az obligát homofermentatív, sörromlást okozó L. backii mannózt, mannitot és szorbitot erjeszt. A többi fajtól a maltóz és a glükonát fermentációjának hiányában is különbözik.

A P. damnosus-ra jellemző a tetrádok képzése. Tipikusan elsődleges szennyeződések, amelyek gyakran előfordulnak a kultúrélesztőben és a szűretlen sörben. A sejtek a szűrőn keresztül a fejtett sörökbe is átvihetőek. Szennyeződés esetén erős diacetilképződés (vajas íz) és pH-érték csökkenés lép fel, a sörök gyakran enyhén zavarosak és észrevehető üledékképződést mutatnak. Két másik sörromlást okozó Pediococcus faj, a P. inopinatus és a P. claussenii is hasonlóan viselkedik, bár mindkét faj kevésbé elterjedt. Utóbbi nyálkásodást okoz a sörben.

3.4.1.2. Enterobacteriaceae [6]

Az Enterobacteriaceae fakultatív anaerob Gram-negatív baktériumcsalád. A sörfőzéshez általában kapcsolódó két nemzetség a Citrobacter és a Rahnella (a legvalószínűbb, hogy a sörfőzésnél használt víz által jutnak be). Ezek a baktériumok számos olyan mellékíz termelődésért felelősek, mint a VDK-k (pl. diacetil), a 2,3-butándiol, a DMS, az acetaldehid és a tejsav. Ezeket a vegyületeket az erjesztés kezdetén termelik.

3.4.1.3. Bacillus [6]

Gram-pozitív, fakultatív anaerob, spóraképző baktériumok. A spóraképződésnek köszönhetően túlélik a hőkezelést, beleértve a pasztőrözést is. A Bacillus azért is jelent kockázatot, mert képes a nitrátot nitritté redukálni, ami N-nitrózaminok képződését eredményezheti (rákkeltő, teratogén és mutagén anyagok közé sorolják). Mivel egyes Bacillus fajok nagy mennyiségű tejsavat képesek termelni, ezek is savasodást okozhatnak. A legtöbb Bacillus faj (de a spóráik nem) érzékeny a komlóból származó izo-alfa savakra.

3.4.1.4. Pectinatus [6]

Ezek a Gram-negatív, szigorúan anaerob baktériumok nagy mennyiségű ecetsavat és acetoint tudnak termelni, valamint esetükben hidrogén-szulfid termelésről (rothadt tojás aroma) is beszámoltak már.

A Pectinatus cerevisiiphilus és a P. frisingensis szintén szigorú anaerob, kataláz-negatív, Gram-negatív baktériumok, és hasonló negatív hatásokkal bírnak, mint az eddig fesorolt fajok. A sejtek karcsúak (0,8×4 μm), párhuzamos falúak, hegyes végűek, enyhén hajlítottak vagy kígyószerűek, illetve dugóhúzószerűek, valamint egyik oldalukon egy sorosan flagelláltak. A M. cerevisiae-hoz hasonlóan 15-40 °C (optimum: 28-32 °C) tartományban nőnek. Különböző cukrokat, cukoralkoholokat és szerves savakat (főleg piruvát és laktát) fermentálnak. Az elsődleges metabolitok a propionsav, az ecetsav, a piroszőlősav, az acetoin és a CO2. A általuk szennyezett sörök (pH 4,3 felett, alkoholtartalom 5 térfogat% alatt) nem csak súlyos ülepedési és zavarosodási problémát, hanem kellemetlen szag- és ízhibákat is (szennyvíz szag) mutatnak. A M. cerevisiae-hez hasonlóan ezek is tipikus másodlagos szennyeződések, amelyek elsősorban a palackozótérben fordulnak elő.

3.4.1.5. Megasphaera

A Megasphaera fajok Gram-negatív, szigorúan anaerob szennyeződésként jelenhetnek meg mind a sörlé, mind a kész sör esetében. A sörben zavarosodást okoznak, és nagy mennyiségű hidrogén-szulfidot és számos rövid szénláncú zsírsavat (“sajtos” aroma) termelnek. [2]

A kataláz-negatív, szigorúan anaerob, Gramm-negatív Megasphaera cerevisiae nagy méretű ovális vagy kerek sejteket (1,2-1,6 μm) képez, amelyek diplococcusok és rövid láncok formájában léteznek. Különösen a fruktózt, a piroszőlősavat és a tejsavat erjesztik [6].

Az elsődleges metabolitok a vajsav, az ecetsav, a propionsav, a valeriánsav, valamint a CO2 és a hidrogéngáz. A sörben csak enyhe zavarosság képződik; a fent említett metabolitok következtében azonban jelentős szag- és ízhibák (szennyvíz szag) tapasztalhatóak. A faj alkoholérzékeny (5 V/V% alatt), és kedveli a magasabb pH-értéket (4,4 felett). Tipikusan másodlagos szennyeződések kedvezőek számára, amelyek elsősorban a palackozó berendezés környezetében vannak jelen [6].

3.4.1.6. Vadélesztő

Bármely élesztőtörzs, kivéve a kiválasztott Saccharomyces élesztőt, szennyező. A sörfőzők többnyire vadélesztőnek nevezik ezeket az élesztőszennyezéseket, amelyek lehetnek Saccharomyces cerevisiae vagy nem Saccharomyces törzsek, például Brettanomyces bruxellensis, Candida vagy Pichia. A vad élesztő szaporodása biztonsági kockázatokat hordozhat magában: az alkoholtartalom megemelkedhet a fertőző élesztő anyagcseréje miatt. Ezek a vad élesztők néha képesek dextrineket és keményítőt etanollá erjeszteni (úgynevezett szuperattenuáció). Az etanol előállításával együtt nő a CO2-tartalom és ezáltal a palacknyomás, ami biztonsági kockázatot jelenthet a palackok szétrobbanása miatt. Ezenkívül a vad élesztő tönkreteheti a sört az észter vagy fenolos mellékíz (pl. 4-vinil-gvajakol) előállítása, valamint zavarosodás vagy üledékképződés révén. Fontos megjegyezni, hogy az elvett élesztősejtek savas mosása nem távolítja el ezeket a vadélesztő szennyeződéseket [5].

3.4.1.7. Gombák

A Fusarium gombák által okozott termőföldi fertőzés komoly élelmiszerbiztonsági veszélyt okoz a gabonáknál. A növénynek szinte minden része (a csíranövény, a gyökér, a szártő, a szár, a levélhüvely, a levél, a kalász és a szemek) megbetegedhet. A súlyosan fertőzött növények kevesebb és gyengébb minőségű termést hoznak, a beteg szemekben méreganyagok (toxinok) képződnek, csírázási erélyük csökken. A betegség kórokozói a különféle Fusarium fajok amelyek fertőzőképessége és méreganyag (toxin) termelése eltérő, amely nagyban összefüggésbe hozható olyan környezeti tényezőkkel is, mint a hőmérséklet vagy a páratartalom. A toxinok jelen lehetnek a sörgyártás teljes folyamatában egészen a palackozott végtermékig. Egyes Aspergillus fajok szintén termelhetnek mikotoxinokat. A Fusarium és az Aspergillus fajok is termelnek hidrofób vegyületeket, kis felületaktív fehérjéket, amelyek kihabzást okoznak [6].

4. Tisztítás, fertőtlenítés

A csövek, tartályok és gépek tisztítása és fertőtlenítése kulcsfontosságú egy sörfőzdében. Minden felületnek és berendezésnek tisztának kell lennie, szennyező baktériumok, élesztőgombák és gombák jelenlétét ki kell zárni.

Példák a sörfőzdében előforduló lehetséges szennyeződésekre:

  • Előző főzésből visszamaradó sör
  • Mikrobiológiai szennyeződések (élesztők, baktériumok, gombák)
  • Komlómaradványok
  • Kalcium-oxalát (sörkő, amely savakkal eltávolítható)
  • Lipidek, fehérjék (eltávolítás bázisokkal)
  • Ásványi lerakódások a vízkörben

Ebben a tekintetben fontos különbséget tenni a tisztítószerek és a fertőtlenítőszerek között.

A tisztítószerek eltávolítják a termékmaradványokat és lerakódásokat, például a lipideket és a fehérjéket. A pH-értéküktől függően ezek a tisztítószerek lúgos, savas vagy semleges tisztítószerek közé sorolhatók. A tisztítási kapacitás további növelése érdekében adalékanyagok, pl. tenzidek adagolhatók. Ezek olyan vízben oldódó molekulák, amelyek csökkentik a víz felületi feszültségét, ezáltal könnyebben eltávolíthatók a szennyeződések.

Fertőtlenítő szereket használnak a legtöbb mikrobiális szennyeződés elpusztítására. Itt ismét fontos kiemelni, hogy a baktériumspórákat nagyon nehéz elpusztítani – ezért is hívják ezt a folyamatot nem sterilizálásnak, hanem fertőtlenítésnek. Példák a fertőtlenítőszerekre:

  • Halogéntartalmú fertőtlenítőszerek, például NaOCl (nátrium-hipoklorit). A NaOCl általánosan használt termék, de 40 °C feletti hőmérsékleten instabil (megnövekedett korróziós kockázattal).
  • Oxidálószerek, például H2O2.
  • Kvaterner ammóniumvegyületek (gyakran kvatoknak nevezik). A kvatok kationos tenzidek. Jó tulajdonságai ellenére a kvatokat nem használják olyan gyakran sörfőzdékben, mert jellemzően habképzők és nehezen öblíthetők, ami miatt veszélyeztetik a sör minőségét, pl. ronthatják a habtartósságot.
  • Fertőtlenítés gőzzel.
  • A kritikus pontok az ún. holtterek (csonkok, ágak a vezetékekben, mintavételi helyek, rossz hegesztés stb.). A csöveket és a tartályokat legjobban egy integrált CIP rendszerrel lehet tisztítani.

5. Laboratóriumi vizsgálatok

5.1. Általános tapasztalatok

A meggyes sör minták, illetve a meggysűrítmények mikrobiológiai vizsgálata során a következőket tapasztaltuk:

  • A meggyes sör minták szűrése a magas rosttartalom miatt nem oldható meg.
  • Szintén a sörök vizsgálatakor lemezöntéses eljárás esetén nagyméretű Petri-csészében (140x14,8 mm) 10 ml mintát megfelelő 3-5 mm rétegvastagsággal leöntve PCA (mikrobaszám vizsgálat esetén), illetve DRBC (élesztőgomba szám vizsgálatesetén) táptalajjal, az agar a minta alacsony pH-ja miatt nem gélesedik. Emiatt ezen vizsgálatok során először a vizsgálati mennyiséget 10 ml-ről 1 ml-re csökkentettük.
  • Ezután megkezdtük a meggysűrítmények mikrobiológiai vizsgálatait is - az alapanyag elvárt sterilitása miatt - egy saját módszerű jelenlét/hiány kimutatással.
  • Ezt a módszert tovább módosítva kiterjesztettük a sörök vizsgálatára is. Mivel a kérdés nem a sör sterilitása, hanem a gyakorlati eltarthatósága volt, ezért a végső, módosított megoldásként mindkét vizsgálati irányban dúsításos módszerrel végeztük a szaporodásra képes mikoorganizmusok jelenlét/hiány vizsgálatát, a kész sör receptúrájában lévő azonos mennyiségű gátlóanyagtartalom mellett (0,02 g/L kálium-szorbát). Így gyakorlatilag azt modelleztük, hogy magas tápanyagtartalom mellett a sörben esetlegesen jelenlévő mikroorganizmusok képesek-e szaporodni.

5.2. A meggyes sörök vizsgálati módszereinek leirata

5.2.1. Mikrobaszám, lemezöntés, telepszámlálás (MSZ EN ISO 4833-1:2014, akkreditált módszer)

A mintából az MSZ EN ISO 6887 nemzetközi szabvány szerint elkészítjük az alapszuszpenziót és a decimális hígításokat. Két Petri-csészébe steril pipettával 1 ml mintát (folyadék esetén), vagy alapszuszpenziót adagolunk. Szükség szerint ismételjük meg az eljárást további hígításokkal. Töltsünk 12-15 ml 44-47 °C-os PCA agart minden Petri-csészébe. Fordítsuk meg a Petri-csészéket és inkubáljuk azokat 30 °C-os termosztátban 72±3 órán keresztül.

5.2.2. Élesztőgomba szám, felületi szélesztés, telepszámlálás, vízaktivitás >0,95 (MSZ EN ISO 21527-1:2013, akkreditált módszer)

A mintából az MSZ EN ISO 6887 nemzetközi szabvány szerint elkészítjük az alapszuszpenziót és a decimális hígításokat. Petri-csészékbe töltött DRBC agar felületére 1 ml mintát (folyadék esetén), vagy alapszuszpenziót egyenletesen 3 felé adagolunk, és a mintarészt az agar felületén szélesztjük. Ismételjük meg az eljárást egy további hígítási fokkal, illetve szükség szerint további hígításokkal is. Negyed óra elteltével fordítsuk meg a csészéket és inkubáljuk azokat 25 °C-os termosztátban 3-5 napon keresztül.

5.2.3. Szaporodóképes mikroba, jelenlét-hiány kimutatás, dúsításos technika (saját módszer)

0,33 literes üveges sör kiszerelése esetén a mintát 3 egyenlő részre osztva a mintarészeket 3x100 ml, 0,02 g/liter kálium-szorbát tartalmú alaplevesbe bemérve 72 órán keresztül 30 C°-on inkubáljuk. A tenyésztés végén a dúsításból mintarészenként 1 - 1 db PCA lemezre 1 µl mintarészt kioltunk, majd a lemezeket 72 órán keresztül 30 C°-on inkubáljuk. Amennyiben a lemezen telepnövekedést nem tapasztalunk, az eredményt ‘negatív/100 ml’, telepek kialakulása esetén pedig ‘pozitív/100 ml’ formában adjuk meg.

PCA - Plate Count Agar (agar táptalaj mikrobaszám meghatározáshoz) összetétele:

  • tripton 5 g/l
  • élesztőkivonat 2,5 g/l
  • glükóz 1 g/l
  • agar 9 g/l
  • pH: 7,0±0,2 (25 °C)

5.2.4. Szaporodóképes élesztőgomba, jelenlét-hiány kimutatás, dúsításos technika (saját módszer)

0,33 literes üveges sör kiszerelése esetén a mintát 3 egyenlő részre osztva a mintarészeket 3 x 100 ml, 0,02 g/liter kálium-szorbát tartalmú malátalevesbe bemérve 72 órán keresztül 25 C°-on inkubáltuk. A tenyésztés végén a dúsításból mintarészenként 1-1 db DRBC agar lemezre 1 µl mintarészt olttounk, majd a lemezeket 72 órán keresztül 25 C°-on inkubáltuk. Amennyiben a lemezen telepnövekedést nem tapasztaltunk, az eredményt ‘negatív/100 ml’, telepek kialakulása esetén pedig ‘pozitív/100 ml’ kifejezéssel adtuk meg.

A DRBC - Dichloran Rose-Bengal Chloramphenicol agar (bengálrózsa diklorán agar) összetétele:

  • enzimatikusan emésztett állati és növényi szövetek 5 g/l
  • glükóz 10 g/l
  • kálium-dihidrogén foszfát 1 g/l
  • magnézium szulfát 0,5 g/l
  • diklorán (2,6-diklór-4-nitroanilin) 0,002 g/l
  • bengálrózsa 0,025 g/l
  • agar 15.0 g/l
  • pH: 75,6±0,2 (25 °C)

A Takács-féle alapleves (MSZ 3640/13-76) összetétele:

  • tripton 4 g/l
  • húskivonat 4 g/l
  • élesztőkivonat 2 g/l
  • nátrium klorid 2 g/l
  • dinátrium-hidrogén foszfát 2 g/l
  • pH 7,2-7,4 (25 °C)

A laboratóriumi vizsgálatokat az EUROFINS Food Analytica Kft. laboratóriuma végezte.

6. A késztermék és a palackozógép mikrobiológiai állapotának összefüggései

A termékfejlesztés, majd az azt követő gyártás során alkalmazott ellenőrző vizsgálatokat minden esetben kiterjesztettük a technológiai berendezések mikrobiológiai állapotának vizsgálatára. Ezzel egyidejűleg feltártuk a berendezések mikrobiológiai állapotának a termékminőségre gyakorolt lehetséges hatásait.

A projekt során a palackozógépet vizsgálva a készülék olyan gyártási hibáira derítettünk fényt, amelyeket a gyártó a vizsgálataink eredménye alapján később elismert és kiküszöbölt.

  • A csapok pneumatikus ágvezetékein a gyártói CIP (Cleaning-In-Place) tisztító és fertőtlenítő program elégtelen hatásidővel volt beállítva
  • A kihabosító vízvezeték nem volt bekötve a CIP rendszerbe
  • A sörös druck tartály nem volt megfelelően tisztítható a benne található holtterek miatt
  • A sörös druck tartály CO2 bevezető ágvezeték nem volt bekötve a CIP rendszerbe

A projektünkben használt palackozógép átalakítás előtti átfogó mikrobiológiai vizsgálatának eredményeit az 1. táblázatban, a palackozógépen töltött sör mikrobiológiai vizsgálatának eredményeit pedig a 2. táblázatban foglaltuk össze. A mikrobiológiai vizsgálatokat az EUROFINS Food Analytica Kft. Laboratórium. A NAH által NAH-1-1582/2021 számon akkreditált vizsgálólaboratórium végezte. A táblázatokban a kifogásolható eredményeket piros színnel emeltük ki.

1. táblázat. Palackozógép átfogó mikrobiológiai vizsgálata az átalakítás előtt

Vizsgálati módszer - élesztőgomba szám: MSZ ISO 21527-1:2013 [9]
Vizsgálati módszer - mikrobaszám: MSZ EN ISO 4833-1:2014 [10]

2. táblázat. Kisüzemi gyümölcsös sör mikrobiológiai vizsgálata az átalakítás előtt

Vizsgálati módszer - élesztőgomba szám: MSZ ISO 21527-1:2013 [9]
Vizsgálati módszer - mikrobaszám: MSZ EN ISO 4833-1:2014 [10]

Az átalakítást megelőzően a palackozott gyümölcsös sör annak mikrobiológiai állapotával összefüggésbe hozható minőségi hibái: ízhibák (észteres mellékíz), CO2 tartalom és ezáltal palacknyomás növekedés, gushing (a söröspalack felnyitásakor spriccelő habos sör).

Javaslatunkra a gyártó a palackozógépen az alábbi átalakításokat végezte el:

  • A csapok pneumatikus ágvezetékein megnövelte a CIP program hatásidejét
  • A kihabosító vízvezetéket bekötötte a CIP rendszerbe
  • Megszüntette a sörös druck tartály holttereit
  • A sörös druck tartály CO2 bevezető ágvezetéket bekötötte a CIP rendszerbe

A projektünkben használt palackozógép átalakítás utáni átfogó mikrobiológiai vizsgálatának eredményeit az 3. táblázatban, a palackozógépen töltött sör mikrobiológiai vizsgálatának eredményeit pedig a 4. táblázatban foglaltuk össze.

3. táblázat. Palackozógép átfogó mikrobiológiai vizsgálata az átalakítás után

Vizsgálati módszer - élesztőgomba szám: MSZ ISO 21527-1:2013 [9]
Vizsgálati módszer - mikrobaszám: MSZ EN ISO 4833-1:2014 [10]

4. táblázat. Kisüzemi gyümölcsös sör mikrobiológiai vizsgálata az átalakítás után

Vizsgálati módszer - élesztőgomba szám: MSZ ISO 21527-1:2013 [9]
Vizsgálati módszer - mikrobaszám: MSZ EN ISO 4833-1:2014 [10]

Az átalakítást követően a palackozógép higiéniai állapota megfelelő lett (3. táblázat), és palackozott gyümölcsös sör korábban tapasztalható, annak mikrobiológiai állapotával összefüggésbe hozható minőségi hibái is megszűntek a 4. táblázatban látható vizsgálati eredmények tanúsága szerint. Az elért mikrobiológiai stabilitás révén a trermék minőségmegőrzése biztosíthatóvá vált.

7. Irodalom

[1] Növekedes.hu (2020): A kisüzemi sörfőzdék piaci részesedése 5-6 százalékra nőhet az új törvény hatására. (Hozzáférés: 2021. 10.16.)

[2] 2020. évi CXL. törvény a kereskedelemről szóló 2005. évi CLXIV. törvény módosításáról

[3] A Tanács 92/83/EGK Irányelve (1992. október 19.) az alkohol és az alkoholtartalmú italok jövedéki adója szerkezetének összehangolásáról. 1. szakasz, 4. cikk

[4] Ludwig Narziss (1981): A sörgyártás. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest.

[5] KULeuvenX (2021): Beer: the science of brewing. BrewingX. KU Leuven, Leuven, Belgium

[6] Hans Michael Eßlinger (2009): Handbook of Brewing: Processes, Technology, Markets. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

[7] Beer Judge Certification Program, Inc. (BJCP) (2015): 2015 Style Guidelines

[8] Magyar Élelmiszerkönyv Bizottság (2013): 2-702 számú irányelv (régi 2-96 számú irányelv) Sör. Magyar Élelmiszerkönyv - Codex Alimentarius Hungaricus. Magyar Élelmiszerkönyv Bizottság, Budapest

[9] MSZ ISO 21527-1:2013 Élelmiszerek és takarmányok mikrobiológiája. Horizontális módszer az élesztők és a penészek számlálására. 1. rész: Telepszámlálásos technika a 0,95-nél nagyobb vízaktivitású termékekre (Microbiology of food and animal fedding stuffs. Horizontal method for teh enumeration of yeasts and moulds. Part 1: Colony count technique in products with water activity greater than 0,95)

[10] MSZ EN ISO 4833-1:2014 Az élelmiszerlánc mikrobiológiája. Horizontális módszer a mikroorganiz-musok számlálására. 1. rész: Telepszámlálás 30 °C-on lemezöntéses módszerrel (ISO 4833-1:2013) (Microbiology of the food chain. Horizontal method for the enumeration of microorganisms. Part 1: Colony count at 30 degrees C by the pour plate technique (ISO 4833-1:2013)

Tovább a cikk olvasásához


In vitro tesztrendszer alkalmazása probiotikus baktériumtörzsek szelektálására

Cikk letöltése PDF formátumban

In vitro tesztrendszer alkalmazása probiotikus baktériumtörzsek szelektálására

DOI: https://doi.org/10.52091/EVIK-2022/2-4-HUN

Érkezett: 2022. március - Elfogadva: 2022. május

Szerzők

1 Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet Kft.
2 Széchenyi István Egyetem, Mezőgazdaság- és Élelmiszer-tudományi Kar, Élelmiszer-tudományi Tanszék
3 Széchenyi István Egyetem, Wittmann Antal Növény-, Állat- és Élelmiszer-tudományi Multidiszciplináris Doktori Iskola

Kulcsszavak

probiotikum, Lactobacillus, epesav, gyomorsav, RAPD-PCR, autoaggregáció

1. Összefoglalás

Vizsgálataink célja olyan in vitro módszerek értékelése volt, amelyekkel egyszerűen és hatékonyan lehet feltételezetten probiotikus baktériumtörzseket szelektálni. A szóba jöhető eljárások közül a következőket teszteltük: szelektív táptalajon való tenyésztés, Gram-festés, kataláz-próba, hemolízis-, klonalitás-, aggregációs képesség-, gyomorsavtűrés- és epesavtűrés-vizsgálat. Kísérleteinkbe Erdélyben előállított nyers juhtej-, aludttej- és juhsajt-mintákból izolált, összesen 217 db baktériumtörzset vontunk be. A hemolizáló és a probiotikumokra nem jellemző Gram-negatív, valamint kataláz-pozitív fenotípust mutató izolátumokat kizártuk a vizsgálatokból. Az egyed szintű polimorfizmusok feltárására alkalmas RAPD-PCR vizsgálatok eredményei alapján összesen 34 klónosztályt és 57 egyedi RAPD mintázattal rendelkező törzset különböztettünk meg. Az így leszűkített 34 klónosztályból egy-egy törzset kiválasztottunk, majd teszteltük azok aggregációs képességét, továbbá sav-, és epesav-tűrését. Összesen hat izolátumnál mértük a probiotikus törzsekre jellemzően magas, 70% feletti aggregációs értéket. A savval vagy epesavval kiegészített szilárd táptalaj felületén végzett jelenlét–hiány vizsgálatok során sikerült több, kimondottan sav- és epesav-tűrő törzset is szelektálnunk. Eredményeink alapján kiválasztottuk a további tesztekbe – pl. antibiotikum-rezisztencia és antimikrobiális aktivitás vizsgálatokba – bevonandó izolátumokat.

2. Bevezetés

A probiotikumok élő mikroorganizmusok, amelyek megfelelő mennyiségben alkalmazva jótékonyan befolyásolják a gazdaszervezet egészségét [1, 2]. Számos feltételnek kell eleget tenniük ahhoz, hogy a probiotikus jelzőt viselhessék. Egyebek mellett fokozott tűrőképességgel szükséges rendelkezniük a különféle testfolyadékokkal (gyomorsav, epesavak, emésztőenzimek) szemben és adhéziós képességük révén, a bélhámszövet sejtjeihez kötődve stabilizálniuk kell a bélmikrobiotát [3].

Az egészségre jótékony hatást kifejtő probiotikus termékek iránt világszerte növekvő igény mutatkozik, legyen szó akár humán táplálkozásról akár haszonállatok takarmányozásáról. Az Európai Unió 2006-tól betiltotta az antibiotikumok hozamfokozó célból történő alkalmazását [4], ezt követően kerültek még inkább a figyelem középpontjába a probiotikumok.

Évről-évre nagyszámú baktériumtörzset izolálnak azzal a céllal, hogy egészségre gyakorolt előnyös hatásaikat kiaknázzák. A komplex és költséges állatkísérleteket meg kell előznie egy in vitro vizsgálatokból álló szelekciós rendszernek, amellyel egyszerűen, gyorsan és költséghatékonyan kiválaszthatók azok a törzsek – a több száz vagy akár több ezer izolátum közül –, amelyek remélhetőleg probiotikusnak bizonyulnak majd az in vivo kísérletek során [5, 6, 7].

Az elmondottak alapján, munkánk célja olyan in vitro mérési módszerek kidolgozása és értékelése volt, amelyekkel gyorsan és hatékonyan lehet baktériumtörzsek klasszikus mikrobiológiai jellemzőit, klonalitását, aggregációs képességét, valamint gyomorsavval és epesavval szembeni ellenállóságát vizsgálni. Arra a kérdésre kerestük a választ, hogy az általunk vizsgált nagyszámú izolátum között találhatók-e klónok és potenciálisan előnyös (akár probiotikus) tulajdonságokkal rendelkező törzsek, melyeket érdemes további in vitro vizsgálatokba bevonni. Azt is vizsgáltuk, hogy a tesztrendszer jól működik-e, avagy az egyes lépéseket esetleg szükséges optimalizálni, továbbá, hogy milyen sav- és epesav-koncentrációkat képesek az egyes törzsek tolerálni, ill. az aggregáció-vizsgálat, a sav- és epesav-tűrés eredményei között van-e bármiféle összefüggés. Ennek megfelelően, az in vitro tesztek közül az alábbi vizsgálati módszerekkel kapott eredményeket mutatjuk be közleményünkben:

  • Klasszikus mikrobiológiai vizsgálatok (szelektív táptalajon történő tenyésztés és telepmorfológia megállapítása, Gram-festés és azt követő mikroszkópos vizsgálat, kataláz-próba, hemolízis-vizsgálat)
  • Klonalitásvizsgálat RAPD-PCR módszerrel
  • Autoaggregáció-vizsgálat
  • Savval vagy epesavval kiegészített szilárd táptalaj felületén végzett jelenlét–hiány vizsgálat

3. Anyagok és módszerek

3.1 Baktériumtörzsek izolálása, tenyésztése, tartósítása és tárolása

Vizsgálatainkat Erdélyben előállított nyers juhtej-, aludttej- és juhsajt-mintákból izolált baktériumtörzsekkel végeztük. A termékek természetes mikrobiotával rendelkeztek, gyártásukhoz nem használtak fel kereskedelmi forgalomból származó starterkultúrákat. A sajtok előállításához borjúgyomorból készítettek oltót a juhászok. A cél olyan, nagyhatékonyságú probiotikus törzsek izolálása volt, amelyek később felhasználhatók lesznek probiotikus termékek fejlesztéséhez. A 217 db izolátum és a kontroll törzsek felélesztése, ill. tenyésztése az 1. táblázatban közölt paraméterek szerint történt.

1. táblázat. A kísérletekbe bevont saját izolálású és kontroll baktériumtörzsek felélesztésének és tenyésztésének körülményei

* Clindamycinnel és ciprofloxacinnal kiegészített De Man–Rogosa–Sharpe agar

Az izolátumok tartósítása és tárolása glicerines törzsoldatban történt. 3 ml táplevesbe belemostunk egy oltókaccsal, MRS–CC agar, ill. MRS pH 5,4 agar felületéről levett törzset, majd inkubáltuk a törzs igényeinek megfelelően. A felszaporított tenyészetből krio (fagyasztó) csőbe adagoltunk 300 µl-t, 900 µl 60%-os glicerinoldatot adtunk hozzá, vortexeltük és cseppfolyós nitrogénben fagyasztottuk kb. 30 mp-ig. A tárolás -80 °C-on történt, ultramély-fagyasztóban.

3.2. A szelektív tenyésztés körülményei, tápközegei és elkészítésük

3.2.1. Fiziológiás sóoldat

A decimális hígítási sor előállításához használt hígítófolyadékhoz 8,5 g NaCl-ot és 1 g triptont mértünk be, majd 1 L desztillált vízben feloldottuk. A kémcsövekbe 9,3 ml-t adagoltunk, majd 121 °C-on 15 percig autoklávban sterileztük.

3.2.2. Foszfát-puffer (PBS) oldat

Egy liter desztillált vízhez analitikai mérlegen mértük be az alábbi anyagokat: 80 g nátrium-kloridot, 2 g kálium-kloridot, 14,4 g dinátrium-hidrogén-foszfát-12-hidrátot és 2,4 g kálium-dihidrogén-foszfátot. Mágneses keverővel segítettük az oldódást, majd, amikor az oldat szemcsementessé vált, 121 °C-on, 15 percen át autoklávban sterileztük. Az így elkészült oldat tízszeres töménységű PBS-nek felelt meg, vagyis a további felhasználáshoz hígítani kellett az alábbiak szerint: 900 ml desztillált vízhez adunk 100 ml 10 × PBS oldatot. Megfelelő elegyítést követően használatra kész volt az 1 × PBS oldat.

3.2.3. De Man–Rogosa–Sharpe (MRS) agar és leves (pH = 6,2)

Kereskedelmi forgalomban kapható MRS levesből (VWR, Radnor, PA, USA), ill. MRS agarból (VWR) a gyártó által ajánlott mennyiséget analitikai pontossággal bemértük, majd desztillált vízben feloldottuk, mágneses keverővel oldódásig kevertettük. A kívánt pH-értéket (6,2 ± 0,2) 1 M HCl-oldattal állítottuk be. Ezt követően a tápközegeket autoklávban, 121˚C-on, 15 percig sterileztük.

3.2.4. MRS agar (pH = 5,4)

Az MRS agart (VWR) a gyártó utasításait követve előkészítettük, majd a pH-értékét 1 M HCl-oldattal beállítottuk 5,4-re, végül autoklávban sterileztük standard paraméterek mellett (121 °C, 15 perc).

3.2.5. Clindamycinnel és ciprofloxacinnal kiegészített MRS agar (MRS–CC)

Az MRS‒CC agar az alap MRS agaron kívül két, autoklávban nem sterilezhető antibiotikum-törzsoldatot is tartalmazott. Az egyik törzsoldat elkészítéséhez 10 ml desztillált vízben 2,0 mg clindamycin-hydrocloridot (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA), a másikhoz pedig 10 ml mennyiségű desztillált vízben 20,0 mg ciprofloxacin-hydrocloridot (Sigma Aldrich) oldottunk fel. Ezután 0,22 μm pórusátmérőjű membránszűrőn (Millipore, Burlington, MA, USA) átszűrtük az antibiotikum-törzsoldatokat steril, csavaros kupakkal ellátott Erlenmeyer lombikokba. A 45 °C-ra lehűtött MRS agarhoz aszeptikus körülmények között 0,1 ml clindamycin- és 1,0 ml ciprofloxacin-törzsoldatot adtunk steril, egyszer használatos pipettával (Greiner Bio-One Hungary, Mosonmagyaróvár, Magyarország). Így a clindamycin végleges koncentrációja az alap MRS agarban 0,1 mg/l, a ciprofloxaciné pedig 10,0 mg/l lett.

3.2.6. CASO agar

A CASO-agart (VWR) és CASO-levest (VWR) a gyártó utasításait követve készítettük el. A sterilezés standard paraméterek mellett, 121 °C-on 15 percig, autoklávban történt.

3.2.7. Anaerob tenyésztés

Az anaerob körülményeket a következőképpen biztosítottuk a vizsgálatok során: AnaeroPack Rectangular tégelyben (Merck, Darmstadt, Németország), GENbox anaer anaerob só (bioMériux, Marcy-l’Étoile, Franciaország) hozzáadásával inkubáltuk az agarlemezeket. Az anaerob körülmények fennállásáról a Microbiologic Aerotest indikátor (Merck) fehérről kék színre való változása adott tájékoztatást.

3.3. Klasszikus mikrobiológiai vizsgálatok

3.3.1. Telepmorfológia vizsgálata

A felélesztett törzsek makromorfológiai jellemzőit feljegyeztük. Megfigyeltük többek között a telepek méretét, színét, felületi tulajdonságait (fényes, matt) és a telepek szélének kialakítását (szabályos, szabálytalan, csipkézett).

3.3.2. Gram-festés

Zsírtalanított tárgylemezre egy csepp desztillált vizet cseppentettünk, amiben egy szoliter telepet elszuszpendáltunk. A megszáradt kenetet 2 percig kristályibolya oldattal festettük, majd 1 percig lugol-oldattal kezeltük. Ezt követően desztillált vízzel öblítettük, majd fél percig dekolorizáló oldattal kezeltük a mintát, amely a Gram-negatív sejtekből kivonta a festéket a Gram-pozitívokból viszont nem. Ismét desztillált vizes öblítés következett, majd szafraninnal kontrasztfestést végeztünk 1 percen keresztül. Azután desztillált vizes öblítés következett és hagytuk megszáradni a keneteket, melyeket fénymikroszkóppal (Axio Scope, Carl Zeiss, Oberkochen, Németország), különböző nagyításokban vizsgáltunk meg. A Gram-festés elvégzése azért fontos, mert a potenciális probiotikus tulajdonságokkal bíró tejsavbaktérium törzsek a Gram-pozitív mikrobák közé tartoznak.

3.3.3. Kataláz-próba

Vannak kataláz enzimet termelő mikroorganizmusok, amelyek a mérgező hatású hidrogén-peroxidot vízre és oxigénre képesek bontani (2 H2O2 = 2 H2O + O2). Annak érdekében, hogy megbizonyosodjunk izolátumaink kataláz-termeléséről, a tárgylemezekre egy kacsnyit tettünk az egy telepre szélesztett friss tenyészetekből, és ezekre 3%-os H2O2-t cseppentettünk. Pozitív esetben a telepek elkezdtek jól láthatóan pezsegni. Pozitív kontrollnak S. aureus ATCC 49775 törzset használtunk, amely erős pezsgéssel jelezte a kataláz működését. A kataláz-pozitív törzsek biztosan nem alkalmas probiotikumnak.

3.3.4. Hemolízis-vizsgálat

A hemolízis-vizsgálatok során a frissen felélesztett törzsekből egy-egy telepet vittünk tovább Columbia véres agarra (Biolab Zrt., Budapest, Magyarország). 37 °C-on végzett 24 órás anaerob inkubáció után értékeltük az eredményeket. Pozitív kontrollnak ebben az esetben is S. aureus-t használtunk, amely 5% juhvéres táptalajon β-hemolízist mutat.

3.4. Klonalitásvizsgálat

A baktériumtörzsekből Chelex 100 Resin (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) felhasználásával bakteriális DNS-t izoláltunk, a gyártó által megadott protokoll alapján. A polimeráz-láncreakcióhoz 1,5 ml-es Eppendorf-csőbe összemértük a reakcióelegyet, amely tartalmazta a Red Taq 2 mM MgCl2 Master Mixet (VWR), az általunk választott, 1254 nevű primert (Bio-Science, Budapest, Magyarország), a molekuláris biológiai tisztaságú AccuGENE vizet (Lonza, Basel, Svájc) és a mintát (baktériumtörzsek DNS templátja). A minták vizsgálatát RAPD-PCR módszerrel végeztük, Mastercycler PCR (Eppendorf, Hamburg, Németország) berendezés RAPD_03 programjával, melynek paraméterei a 2. táblázatban láthatók.

2. táblázat. A RAPD-PCR módszer paraméterei

A 2. és a 4. lépés közötti folyamat 40 alkalommal játszódott le. A program lefutását követően, a felsokszorozott DNS-molekulákat gélelektroforézissel tettük láthatóvá és értékelhetővé. A gélelektroforézishez 1%-os agarózgélt készítettünk. Bemértünk 0,6 g agarózt (VWR) és 60 ml 1×TBE TRIS-bórecetsav-oldatban feloldottuk. Az oldatot a teljes elegyedésig forraltuk. Kézmelegre hűtöttük és hozzáadtunk 6 µl DNS ECO Safe festékoldatot (Pacific Image Electronics, Torrance, CA, USA). Közben mágneses keverőn kevertettük, majd gélt öntöttünk. A visszahűlt és festékkel ellátott gélt a tálcába öntöttük. Megszilárdulás után a tálcát belehelyeztük az elektroforézis tankba, amelyet előzőleg feltöltöttünk gélelektroforézis pufferrel (1×TBE-oldat), majd eltávolítottuk a gélfésűt. Az egyes zsebekbe vittük fel a RAPD-PCR reakciótermékeket.

3.5. Autoaggregáció vizsgálata

Az alkalmazott vizsgálati módszer Del Re és mtsai [8] kutatásain alapult, kisebb módosításokkal. A saját izolátumokat és a kontroll törzseket 37 °C-on, 18 óráig, anaerob körülmények között inkubáltuk, 6,2 pH-értékű MRS levesben. Ezután a mintákat centrifugáltuk (Eppendorf Centrifuge 5804 R) 2426 × g-n, 6 percig.

A felülúszót leöntöttük, 1×PBS-oldatból 50 ml-t mértünk a baktériumpelletekre, majd vortexeltük őket (10 sec). Ismét centrifugálás, a felülúszó leöntése és a pellet visszavétele következett 1×PBS-oldatba. Vortexelés után szűkített (semi-micro) küvettákba (Greiner Bio-One Hungary) mértünk 900 µl 1×PBS-t és 100 µl sejtszuszpenziót. Az optikai denzitást 600 nm-es hullámhosszon mértük, BioMate 160 UV-Vis spektrofotométerrel (Thermo Fisher Scientific; Waltham, MA, USA), majd az OD600 értékeket standardizáltuk, 0,2-re állítottuk minden egyes mintánál, hogy a mérési eredmények összehasonlíthatóak legyenek. A beállított értékeket OD600 méréssel visszaellenőriztük. Megfelelő értékek esetén 4–4 ml baktériumszuszpenziót adagoltunk ki steril Wassermann-csövekbe, melyeket mintánként A, B és C jellel láttunk el annak érdekében, hogy a három technikai ismétlés biztosítva legyen. Az így elkészített mintákat Wassermann-csövekben, szobahőmérsékleten, aerob módon inkubáltuk a vizsgálat ideje alatt. Az optikai denzitás méréseket a 0., az 5. és a 24. órában végeztük. Az egyes mérési időpontokban 200–200 µl-t vettünk ki a baktériumszuszpenzió felső részéből széles végű pipettaheggyel (Axygen, Union City, CA, USA), majd 800 µl 1×PBS-oldattal hígítottuk, szűkített küvettában. Mindhárom mérési időpontban mindegyik betűjellel ellátott minta OD600 értékét háromszor mértük, majd ezekből számoltunk aggregációs százalékot, a García-Cayuela és mtsai [9] által megadott képlet alapján:

[1 − (Amérési időpont / A0) × 100],

ahol: Amérési időpont: a sejtszuszpenzió abszorbancia-értéke az adott mérési időpontban (5 h, 24 h); A0: a sejtszuszpenzió abszorbancia-értéke 0 h időpontban.

Az autoaggregáció értékelésére jelenleg nincs egységesen kialakított rendszer. Del Re és mtsai [8] vizsgálataik során a >80% aggregációs értékkel rendelkező törzseket jól aggregálódó izolátumoknak minősítették, míg a <10% értéket mutató törzseket nem aggregálódónak tekintették.

3.6. Sav- és epesav-tűrés vizsgálata

3.6.1. A vizsgálathoz szükséges savas és epés táptalajok

A savtűrés vizsgálatához az MRS táptalajt (VWR) előírás szerint előkészítettük, majd 121 °C-on, 15 percig, autoklávban sterileztük. Ezt követően, aszeptikus körülmények között, 1 M HCl-oldattal a következő értékekre állítottuk be a pH-t: 6,0; 5,5; 5,0; 4,0; 3,0. A 45 °C-ra visszahűtött steril táptalajokkal négyzet alakú Petri-csészékbe (Greiner Bio-One Hungary) lemezeket öntöttünk. A 6,0-os pH-értékű MRS táptalaj töltötte be a kezelés nélküli tápközeg szerepét.

Az epesavtűrés teszteléséhez az MRS táptalajt (VWR) a gyártó utasításai alapján készítettük elő. A sterilezés (121 °C-on, 15 perc) után 45 °C-ra visszahűtött alap agarokhoz a sertésepét (Sigma Aldrich) 0,45 μm pórusátmérőjű membránszűrővel (Thermo Fisher Scientific) sterilre szűrve adagoltuk. A kiegészítést úgy hajtottuk végre, hogy a táptalajban az epe végleges koncentrációja 0%, 0,1%; 0,2% és 0,5% legyen. Az epét nem tartalmazó MRS agar töltötte be a negatív kontroll szerepét.

3.6.2. Törzsélesztés és optikai denzitás (OD) mérés

A baktériumtörzseket 6,2-es pH-értékű MRS levesben élesztettük fel, 37 °C-os, 18 órás, anaerob inkubáció eredményeként. A felszaporodott tenyészetek a Falcon cső alján több-kevesebb pelletet képeztek, mindezt értékeltük. A tenyészeteket centrifugáltuk (2426 × g, 6 perc, szobahőmérséklet) (Eppendorf Centrifuge 5804 R). A felülúszót leöntöttük és 1×PBS-oldatba vettük vissza a mintákat. Rövid (10 sec) vortexelés után újra centrifugálás és a felülúszó ismételt leöntése következett. Az 1×PBS oldatba való visszavétel után 10 sec vortexelés következett, majd a szuszpenzió tízszeres hígításának optikai denzitás értékét mértük meg BioMate 160 UV-Vis spektrofotométerrel (Thermo Fisher Scientific), 600 nm-en. A mérést követően egységesen 0,5-es OD600 értékű szuszpenziókat készítettünk. A pontosság érdekében visszamértük a beállított sejtsűrűségű szuszpenziók OD600 értékeit.

3.6.3. Jelenlét–hiány vizsgálat

Az OD600 = 0,5 értékű sejtszuszpenziókból 18 (9 technikai × 2 biológiai ismétlés) × 10 µl-t cseppentettünk az eltérő pH-értékű és epesav-tartalmú táptalajok felületére, majd a 3.2.7. alfejezetben ismertetettek szerint 37°C-on, 48 óráig inkubáltuk a lemezeket.

3.6.4. Epesav- és sósavkezelés folyamata

A vizsgált baktériumtörzseket a táptalajhoz hozzáadott ágensek alapján epesav- és sósav-kezelésnek vetettük alá. Negatív kontrollként epét és sósavat sem tartalmazó, 6,0-os pH-értékű MRS táptalajok szolgáltak. A vizsgálatok menetét az 1. ábra szemlélteti.

1. ábra. Epesav- és sósavkezelés folyamatábrája

3.6.5. Leoltás és élősejtszám-meghatározás

A saját izolátumok és a kontroll baktériumtörzsek tenyészeteiből is decimális hígítási sort készítettünk, majd az egyes hígítási tagokból 100–100 µl-t szélesztettünk el 6,0-os pH-értékű MRS agarlemezek felületén. Az így elkészített lemezeket 37 °C-on, 72 óráig, anaerob körülmények között inkubáltuk. Az inkubációs idő letelte után telepszámlálást végeztünk.

4. Eredmények és értékelésük

4.1. Klasszikus mikrobiológiai vizsgálatok

A klasszikus mikrobiológiai vizsgálatok célja az volt, hogy a Gram-negatív, a kataláz-pozitív és a hemolizáló törzseket kiszelektáljuk. E módszerek alkalmazásával a 217 db izolátumból ki tudtunk szűrni olyanokat, amelyek nem feleltek meg a probiotikumok kritériumainak. A teljesség igénye nélkül, a 3. táblázatban látható a klasszikus mikrobiológiai vizsgálatok eredményei alapján megfelelő jellemzőkkel rendelkező néhány törzs, melyeket a későbbi vizsgálatokba (aggregáció, savtűrés és epesavtűrés vizsgálata) is bevontunk.

3. táblázat. Törzsek főbb jellemzői, klasszikus mikrobiológiai vizsgálatok eredményei alapján

*A telepmorfológia vizsgálata 6,2-es pH-értékre beállított MRS agaron kifejlődött törzsekkel történt.

A 217 db izolátum közül 25 db kataláz-pozitív és 29 db Gram-negatív törzset azonosítottunk. Ezeket a klonalitásvizsgálat után a klónosztályokból és a klónosztályba nem illő egyedi törzsek közül is kizártuk. Egyetlen törzs sem hemolizált véresagaron, így jóllehet ez a vizsgálat nem segített szűkíteni a nagy mintaszámot, a probiotikus törzsek biztonságosságának megítéléshez feltétlenül szükséges volt elvégezni.

Sedlačková és mtsai [10] a mi munkacsoportunk gyakorlata szerint szintén csak a Gram-pozitív, pálcika alakú és kataláz-negatív izolátumokat vonták be további in vitro vizsgálataikba. Tanulmányukban összesen 59 db Gram-pozitív és kataláz-negatív törzset különítettek el, melyek közül 7 db-ot nyerstejből, 12 db-ot pedig nyers tehéntejből készített sajtból izoláltak. A telepmorfológia hasonlónak bizonyult a L. acidophilus LA-5 alkotta telepekéhez.

4.2. Klonalitásvizsgálat

A RAPD-PCR vizsgálatok párhuzamosan zajlottak a klasszikus mikrobiológiai vizsgálatokkal. Az egyedi RAPD mintázatok alapján a 217 db törzset 34 klónosztályba soroltuk, ezek közül a 34. klónosztály gélfotója látható a 2. ábrán; a 3. ábrán pedig több klónosztályt és egyedi törzseket is bemutatunk.

2. ábra. A 34. klónosztály tagjainak klonalitásvizsgálata (minták: E211–E217, pozitív kontroll: Lactobacillus acidophilus LA-5, negatív kontroll: desztillált víz, molekuláris marker: WM; Gene Ruler 1 kb Plus DNA Ladder)
3. ábra. Több klónosztály és egyedi törzsek gélfotója (minták: E149–E194, pozitív kontroll: E31, negatív kontroll: desztillált víz, molekuláris marker: WM; Gene Ruler 1 kb Plus DNA Ladder)

A vizsgálatok során 57 db egyedi törzset találtunk, amelyek nem voltak klónosztályokba sorolhatók, így az izolátumok köre 91 db-ra szűkült a klonalitásvizsgálatok eredményei alapján. A klasszikus mikrobiológiai vizsgálati módszerekkel kizártuk a Gram-negatív és a kataláz-pozitív izolátumokat, így összesen 34 db klónosztály és 37 db klónosztályba nem sorolható, egyedi törzs maradt, összesen 71 db izolátumra szűkítve a kiindulási elemszámot. Ez nagyban segítette a preszelekciót, hiszen a törzseknek csak kevesebb mint a harmada (32,7%) maradt fenn a szűrőn. Mivel a RAPD-PCR vizsgálatok eredményei erősen függenek a laboratóriumi körülményektől, a módszer precíz kivitelezése kiemelt fontosságú az eredmények reprodukálhatósága szempontjából [11]. Az alkalmazott 1254-es primer lehetővé tette a RAPD-PCR vizsgálatok során a hasonló mintázatú izolátumok összehasonlítását. Ez egybecseng Torriani és mtsai [12] állításával, miszerint az 1254-es primer kiválóan alkalmazható L. delbrueckii törzsek közötti polimorfizmusok felderítésére.

4.3. Autoaggregáció vizsgálata

A további vizsgálatok során a klónosztályba nem sorolható egyedi törzsekkel (37 db) nem foglalkoztunk, ezért az aggregáció-vizsgálathoz a 34 db klónosztály mindegyikéből egy-egy baktériumtörzset kiválasztva folytattuk az in vitro tesztsorozatot. Célunk az volt, hogy jól aggregálódó (5 órás inkubáció után: >70%, ill. 24 órás inkubációt követően: >80%) és nem aggregálódó (<25%) törzseket találjunk, melyeket a további sav- és epesav-tűrési kísérletekbe be tudunk vonni. Azt feltételeztük, hogy a jól aggregálódó törzsek nagyobb valószínűséggel lehetnek probiotikusak, így esetlegesen a sav- és epesav-kezelést is jobban tolerálják.

Az aggregációs vizsgálat méréseit 0, 5 és 24 óra elteltével végeztük. Az 5. óra utáni vizsgálat mellett Kos és mtsainak [13] eredményei alapján döntöttünk, akik azt tapasztalták, hogy már 5 óra elteltével erősen autoaggregálódott a L. acidophilus M92. A szerzők MRS-levesben tenyésztették teszttörzsüket, mert így megmaradtak az aggregációt lehetővé tevő egyes sejtfelszíni fehérjék [13].

A 34 db törzset két biológiai ismétléssel vizsgáltuk. Találtunk a kezelés 5. órájában 70% feletti aggregációs értéket mutató izolátumokat, szám szerint 6 db-ot (E15, E66, E92, E173, E198, E216). A pozitív kontrollként alkalmazott L. acidophilus LA-5 és ATCC 4356 törzsek szintén jól aggregálódtak (rendre 78,2%, ill. 72,1%) (4. ábra).

Említést érdemel, hogy a jól aggregálódó törzsek szabad szemmel is tisztán látható pelletet képeztek a Wassermann-csövek alján, a szuszpenzió felső része pedig kitisztult. Ugyanerre a megállapításra jutottak García-Cayuela és mtsai [9], akik 126 db L. plantarum törzset izoláltak nyerstejből készített sajtmintákból, és MRS levesben előzetesen szabad szemmel értékelték a törzsek aggregációs (szedimentációs) képességét, melynek alapján hópehelyszerű aggregátumok megjelenéséről számoltak be. Az autoaggregációs vizsgálatba 14 db törzset vontak be, az optikai denzitás méréseket 2, 6, 20 és 24 óra után végezték. A legnagyobb autoaggregációs értékeket (28,5–59,5%) 1 nap elteltével észlelték. Az értékek az idő előrehaladtával növekedtek, azonban törzsenként eltérő módon. Az általuk közölt aggregációs százalékokhoz képest mi nagyobb értékéket (>75%) mértünk 5 órás inkubálás után.

Xu és mtsai [14] probiotikus és patogén törzsek önaggregációs képességét tesztelték. A 2 órás inkubáció után kapott eredmények arról tanúskodtak, hogy három törzs (Bifidobacterium longum B6, L. rhamnosus GG és L. brevis KACC 10553) teljesített jól, 40-50% közötti aggregációs százalékokkal. Tuo és mtsai [15] 22 db Lactobacillus törzs aggregációs képességét vizsgálták 5 órás, 37 °C-os inkubációt követően, és 24,2-41,4%-os értékeket kaptak. Pozitív kontrollként L. rhamnosus GG-t használtak, amely 41,4%-os aggregációs értékével a legjobban teljesítő törzs volt.

Az erdélyi és a kontroll törzsek autoaggregációs vizsgálatának összesített (5 és 24 órás inkubálás utáni) eredményeit a 5. ábra szemlélteti. Megállapítottuk, hogy 24 órás inkubálás után minden egyes törzs nagyobb értéket ért el az 5 órás eredményéhez képest. A kontrollként használt probiotikus L. acidophilus LA-5 és a jól aggregálódó fenotípussal rendelkező L. acidophilus ATCC 4356, szakirodalmi adatokkal egyezően, 24 óra után is kiválóan teljesített (94,1% ill. 93,5%). A 34 db klónosztályba tartozó törzsek közül 19 db 80% felett aggregálódott. A beállított módszerünk tehát alkalmasnak bizonyult a jól és a nem jól aggregálódó izolátumok elkülönítésére. Prabhurajeshwar és Chandrakanth [16] joghurtokból izolált laktobacillusz törzsek 24 órás autoaggregációs vizsgálata során a mi eredményeinknél kisebb értékeket (39,4-52,0%) mértek.

4. ábra. A saját izolátumok és a kontroll törzsek autoaggregáció-vizsgálatának eredménye, 5 órás inkubálás után [Az adatok 2 biológiai × 3 technikai ismétlés átlag ± szórás értékeit jelölik; a vízszintes piros vonal a jól aggregálódó (>70%) törzsek kiszűrését teszi lehetővé]
5. ábra. A saját izolátumok és a kontroll törzsek autoaggregáció-vizsgálatának eredménye, 5 órás és 24 órás inkubálás után [Az adatok 2 biológiai × 3 technikai ismétlés átlagértékeit jelölik; a vízszintes piros vonal a jól aggregálódó (>80%) törzsek kiszűrését teszi lehetővé]

4.4. Sav- és epesav-tűrés vizsgálata

A sav- és epesav-tűrés vizsgálatához az 5 óra inkubáció után jól aggregálódó 6 db törzset (E15, E66, E92, E173, E198, E216) használtuk, pozitív kontrollként pedig a L. acidophilus LA-5 szolgált, mely utóbbi törzs probiotikus, megfelelőek az aggregációs mutatói és korábban hasonló vizsgálatokban már jól szerepelt [17]. Ezen kívül, a saját izolátumok közül az E10-es, kevésbé jó aggregációs képességgel (22,7%) rendelkező törzset is bevontunk vizsgálatainkba, hogy megállapíthassuk, van-e összefüggés a jó aggregálódás, ill. a sav- és epesav-tűrés között.

Az eredményeket 48 órás inkubálást követően olvastuk le. A táptalaj felületére inokulált 10 µL térfogatú baktériumszuszpenzió-cseppek helyén telepek növekedését vagy a szaporodás hiányát észleltük. Azt bíráltuk el szabad szemmel, hogy a törzsek képesek voltak-e a savval, ill. epével kiegészített és a kontroll táptalajok felületén jól látható mértékben elszaporodni (jelenlét–hiány vizsgálat). Arra kerestük a választ, hogy egyrészt mekkora sav- és epesav-koncentrációt képesek tolerálni az egyes törzsek, másrészt van-e összefüggés az aggregálódó képesség és a sav-, ill. epesav-tűrés között. Eredményeinket a 4. és az 5. táblázatban szemléltetjük.

4. táblázat. Savval kiegészített szilárd tápközeg felületén végzett jelenlét-hiány vizsgálat eredményei*

* n = 18 (9 párhuzamos × 2 ismétlés).
0: nincs szaporodás, +: gyenge szaporodás, ++: közepes mértékű szaporodás, +++: jól látható, erőteljes szaporodás.

5. táblázat. Epesavval kiegészített szilárd tápközeg felületén végzett jelenlét–hiány vizsgálat eredményei*

* n = 18 (9 párhuzamos × 2 ismétlés).
0: nincs szaporodás, +: gyenge szaporodás, ++: közepes mértékű szaporodás, +++: jól látható, erőteljes szaporodás.

Látható, hogy a L. acidophilus LA-5 a 6,0-os, 5,5-es, 5,0-ös és 4,0-es pH-értékű MRS táptalajokon és a 0,1%, valamint 0,2% epesav-tartalmú MRS táptalajokon megfelelően szaporodott, tehát jó sav- és közepes epesav-tűrőnek bizonyult. A 0,5% epét tartalmazó táptalajon már gyenge növekedést mutatott a kontrolltörzs. A legsavasabb (pH = 3,0) MRS tápközegen se a kontroll, se a vizsgált erdélyi törzsek nem képeztek telepeket, előszelekcióra tehát a 4,0-es és a 3,0-as pH-értékű szilárd tápközegek bizonyultak megfelelőnek.

Pan és mtsai [18] csecsemők székletéből izolált L. acidophilus NIT törzset tartottak glicin–sósav pufferben (pH: 2,0; 3,0; 4,0) 1, 2, ill. 3 órán keresztül. A kezelés után a baktériumpelletet reszuszpendálták és a megfelelő hígítási tagokból MRS agarlemezek felületén 20 µL szuszpenziót szélesztettek el. Azt tapasztalták, hogy 3 óra kezelés után a L. acidophilus-sejteknek mindössze 10%-a maradt életben. Jóllehet a mi vizsgálataink nem ugyanebben a kísérleti elrendezésben zajlottak, az eredmények magyarázatul szolgálhatnak arra, hogy a L. acidophilus a 3,0-as pH-értékű táptalajunkon miért nem képzett telepeket. Vargas és mtsai [19] 3% savófehérje-izolátum adagolásával érték el, hogy a Streptococcus thermophilus ST-M5 és a L. delbrueckii subsp. bulgaricus LB-12 maximális számban élje túl a savkezelést. Valente és mtsai [20] célja az volt, hogy felmérjék tradicionális brazil sajtokból izolált tejsavbaktérium-törzsek (L. plantarum B7 és L. rhamnosus D1) in vitro és in vivo probiotikus potenciálját. Mindkét törzs közepes mértékben tolerálta a 0,3% ökörepét 12 óra inkubáció elteltével. A mesterséges emésztőnedvekkel (pH: 2,0 és 3 g/L pepszin) szemben a B7 és a D1 izolátum is ellenállónak bizonyult [20].

Az epesavas sók fiziológiás koncentrációja 0,3% és 0,5% között változik az emésztőtraktusban [21], ezért választottuk legnagyobb epekoncentrációnak a 0,5%-ot. A nevezett szerző szintén hozzáadott táptalajához 0,3, 0,5, 1,0, ill. 2,0% epesavas sót, majd a törzskultúra 10 µL-ét juttatta a tápközeg felületére. Ugyan nem Lactobacillus, hanem nyers tehén- és kecsketejből, valamint tradicionális kefirből izolált Lactococcus törzsekkel dolgozott, vizsgálati rendszere mégis hasonlított a miénkhez. A Lactococcus lactis törzsek nem tolerálták az alkalmazott epesav-koncentrációk egyikét sem.

Eredményeink alapján megállapítottuk, hogy a kiválasztott izolátumok többnyire jól tolerálták a 0,5%-os epesav-jelenlétet, ami viszont nem volt igaz az E10 jelű törzsre, amely még a legkisebb (0,1%) epekoncentráció mellett is csak alig szaporodott. Az E10 izolátum gyenge aggregációs képessége jó savtűréssel és gyenge epesavtűréssel társult. A L. acidophilus LA-5 kontrolltörzs gyengén ugyan, de még a 0,5% epét tartalmazó táptalajon is szaporodott. Az alkalmazott eljárás során a törzsek nemcsak pár óráig voltak kitéve a pusztító hatású összetevőknek, hanem 48 órán keresztül érintkeztek azokkal. Említést érdemel, hogy a destruktív ágensek negatív hatásait a tápközeghez adagolt savófehérjeporral lehet mérsékelni [19]. A savval és epesavval kiegészített szilárd táptalaj felületén végzett jelenlét–hiány vizsgálat viszonylag gyors módszernek tekinthető, mert a szükséges táptalajok könnyen elkészíthetők, a táptalaj felületére történő cseppentés gyorsan kivitelezhető, így az eredmények rövid időn belül rendelkezésre állnak.

5. Következtetések

A probiotikus baktériumtörzsek szelektálására alkalmas in vitro tesztrendszer néhány elemének kidolgozására irányuló törekvésünk sikeresnek bizonyult. Az itt bemutatott lépéseket nem feltétlenül szükséges tovább finomítani, mert jelenleg is képesek nagy elemszámú izolátumhalmazok előszelektálására. Noha az 1254-es primer jó választásnak bizonyult, a későbbi klonalitásvizsgálatok során érdemes lesz más primerekkel is elvégezni a RAPD-PCR reakciót. Az aggregációs vizsgálatok, valamint a sav- és epesav-tűrés tesztek eredményei között pozitív összefüggés mutatkozott, mindazonáltal az izolált törzsek probiotikus tulajdonságainak tényszerű megállapításához további in vitro vizsgálatokra és in vivo állatkísérletekre van szükség. A jelenleginél is nagyobb szelekció érdekében érdemesnek tűnik a tesztrendszert egyéb elemekkel kiegészíteni, pl. antibiotikumrezisztencia- vagy antimikrobiális aktivitás-vizsgálatokkal.

6. Köszönetnyilvánítás

A szerzők köszönik az EFOP-3.6.3-VEKOP-16-2017-00008 azonosítószámú, „Innovatív tudományos műhelyek a hazai agrár felsőoktatásban” című projekt és az EFOP-3.6.1-16-2016-00024 azonosítószámú, „Intelligens szakosodást szolgáló fejlesztések az Állatorvostudományi Egyetem és a Széchenyi István Egyetem Mezőgazdaság- és Élelmiszer-tudományi Karának együttműködésében” című projekt anyagi támogatását.

7. Irodalom

[1] Hill, C., Guarner, F., Reid, G., Gibson, G.R., Merenstein, D.J., Pot, B., Morelli, L., Canani, R.B., Flint, H.J., Salminen, S., Calder, P.C., Sanders, M.E. (2014): The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology 11 pp. 506-514. DOI

[2] Fijan, S., Frauwallner, A., Varga, L., Langerholc, T., Rogelj, I., Lorber, M., Lewis, P., Povalej-Bržan, P. (2019): Health professionals’ knowledge of probiotics: an international survey. International Journal of Environmental Research and Public Health 16 pp. 3128. DOI

[3] Szakály, S. (2004): Probiotikumok és Humánegészség. Vissza a Természethez! Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet, Mosonmagyaróvár.

[4] European Parliament, Council of the European Union (2003): Regulation (EC) no. 1831/2003 of the European Parliament and of the Council of 22 September 2003 on additives for use in animal nutrition. Official Journal of the European Union L268 pp. 29-43.

[5] Papadimitriou, K., Zoumpopoulou, G., Foligné, B., Alexandraki, V., Kazou, M., Pot, B., Tsakalidou, E. (2015): Discovering probiotic microorganisms: in vitro, in vivo, genetic and omics approaches. Frontiers in Microbiology 6 pp. 58. DOI

[6] Williams, C.F., Walton, G.E., Jiang, L., Plummer, S., Garaiova, I., Gibson, G.R. (2015): Comparative analysis of intestinal tract models. Annual Review of Food Science and Technology 6 pp. 329-350. DOI

[7] Antal, O., Némethné Szerdahelyi, E., Takács, K. (2020): In vitro humán emésztési modellek alkalmazása a táplálkozástudomány területén (Application of in vitro human digestion models in the field of nutrition science). Élelmiszervizsgálati Közlemények - Journal of Food Investigation 66 pp. 3141-3157.

[8] Del Re, B., Sgorbati, B., Miglioli, M., Palenzona, D. (2000): Adhesion, autoaggregation and hydrophobicity of 13 strains of Bifidobacterium longum. Letters in Applied Microbiology 31 pp. 438-442. DOI

[9] García-Cayuela, T., Korany, A.M., Bustos, I., de Cadiñanos, L.P.G., Requena, T., Peláez, C., Martínez-Cuesta, M.C. (2014): Adhesion abilities of dairy Lactobacillus plantarum strains showing an aggregation phenotype. Food Research International 57 pp. 44-50. DOI

[10] Sedláčková, P., Horáčková, Š., Shi, T., Kosová, M., Plocková, M. (2015): Two different methods for screening of bile salt hydrolase activity in Lactobacillus strains. Czech Journal of Food Sciences 33 pp. 13-18. DOI

[11] Pereszlényi, K. (2019): Tejsavbaktériumok genetikai azonosságának vizsgálata molekuláris markerekkel. Szakdolgozat. Széchenyi István Egyetem, Mosonmagyaróvár.

[12] Torriani, S., Zapparoli, G., Dellaglio, F. (1999): Use of PCR-based methods for rapid differentiation of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and L. delbrueckii subsp. lactis. Applied and Environmental Microbiology 65 pp. 4351-4356. DOI

[13] Kos, B., Šušković, J., Vuković, S., Šimpraga, M., Frece, J., Matošić, S. (2003): Adhesion and aggregation ability of probiotic strain Lactobacillus acidophilus M92. Journal of Applied Microbiology 94 pp. 981-987. DOI

[14] Xu, H., Jeong, H.S., Lee, H.Y., Ahn, J. (2009): Assessment of cell surface properties and adhesion potential of selected probiotic strains. Letters in Applied Microbiology 49 pp. 434-442. DOI

[15] Tuo, Y.F., Yu, H.L., Ai, L.Z., Wu, Z.J., Guo, B.H., Chen, W. (2013): Aggregation and adhesion properties of 22 Lactobacillus strains. Journal of Dairy Science 96 pp. 4252-4257. DOI

[16] Prabhurajeshwar, C., Chandrakanth, K. (2019): Evaluation of antimicrobial properties and their substances against pathogenic bacteria in vitro by probiotic lactobacilli strains isolated from commercial yoghurt. Clinical Nutrition Experimental 23 pp. 97-115. DOI

[17] Süle, J., Varga, L., Varga, K., Hatvan, Z., Kerényi, Z. (2022) Probiotikus baktériumtörzsek szelektálására alkalmas kísérleti rendszer egyes elemeinek kidolgozása (Developing basic elements of an experimental system for selection of probiotic bacterial strains). Magyar Állatorvosok Lapja 144 (közlésre benyújtva).

[18] Pan, X.D., Chen, F.Q., Wu, T.X., Tang, H.G., Zhao, Z.Y. (2009): The acid, bile tolerance and antimicrobial property of Lactobacillus acidophilus NIT. Food Control 20 pp. 598-602. DOI

[19] Vargas, L.A., Olson, D.W., Aryana, K.J. (2015): Whey protein isolate improves acid and bile tolerances of Streptococcus thermophilus ST-M5 and Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus LB-12. Journal of Dairy Science 98 pp. 2215-2221. DOI

[20] Valente, G.L.C., Acurcio, L.B., Freitas, L.P.V., Nicoli, J.R., Silva, A.M., Souza, M.R., Penna, C.F.A.M. (2019): Short communication: In vitro and in vivo probiotic potential of Lactobacillus plantarum B7 and Lactobacillus rhamnosus D1 isolated from Minas artisanal cheese. Journal of Dairy Science 102 pp. 5957-5961. DOI

[21] Yerlikaya, O. (2019): Probiotic potential and biochemical and technological properties of Lactococcus lactis ssp. lactis strains isolated from raw milk and kefir grains. Journal of Dairy Science 102 124-134. DOI

Tovább a cikk olvasásához


Összetett bio-tartósítószer hatása a friss sertéskaraj mikrobiológiai mutatóira és eltarthatóságára

Cikk letöltése PDF formátumban

Összetett bio-tartósítószer hatása a friss sertéskaraj mikrobiológiai mutatóira és eltarthatóságára

DOI: https://doi.org/10.52091/EVIK-2022/2-5-HUN

Érkezett: 2022. január – Elfogadva: 2022. március

Szerzők

1 Dél-uráli Állami Egyetem
2 Dél-uráli Állami Agráregyetem
3 Antey Kft.

Kulcsszavak

tartósítószer, antioxidáns, friss húskészítmények, összcsíraszám, élesztő, eltarthatóság, tárolás, mikrobiológia

1. Összefoglalás

Cikkünk egy összetett tartósítószer hatásának vizsgálatával foglalkozik friss sertés-hús termékek mikrobiológiai mutatóira és eltarthatóságára. Vizsgáltuk a különböző tartósítószerek hatását az összcsíraszámra és az élesztőszámra friss húsban tárolás során. Kísérleti tanulmányok azt mutatták, hogy az összetett tartósítószer keverék* aktívan gátolja a mikroorganizmusok növekedését a friss sertéskaraj tárolása során. A kontrollmintában a mikroorganizmusok száma a tárolás hetedik napján 12*104 CFU/g volt, míg a hozzáadott összetett tartósítószer keveréket tartalmazó mintában 0,1*104 CFU/g volt. A felhasználásra kész tartósítószer keverék alkalmazása lehetővé teszi a durvára vágott friss sertéshústermékek hosszú távú (hét napos) tárolása során az élesztő szaporodásának aktív visszaszorítását (250 CFU/g). Meghatároztuk a tartósítószer alkalmazásának optimális módját friss sertéskaraj esetén. A tartósítószer alkalmazásának legkézenfekvőbb módja ennek a minta-típusnak az esetén a durvára vágott friss hússal történő egyszerű összekeverése és masszírozása (fűszerekkel vagy pácokkal együtt). Kísérleteink során figyelembe vettük az elsődleges és másodlagos lipid bomlástermékeket, valamint meghatá-roztuk a friss húskészítmények peroxid- és savszámát a 30 napos tárolás során. A 30 napos tárolás után a kontrollmintában az oxidációs folyamatok érzékelhető növekedése volt megfigyelhető, aminek alapján meghatároztuk a durvára vágott friss sertéshústermékek eltarthatósági idejét.

*A reklámokra vonatkozó törvény értelmében a tartósítószer keverék nevét nem közölhetjük (A szerk.)

2. Bevezetés

Az élelmiszerek és nyersanyagok hatékony tartósításának problémája előállításuk, tárolásuk, szállításuk és kereskedelmük minden szakaszában, beleértve az otthoni élelmiszer-tartósítást is, napjainkban aktuális kérdés. Egyes becslések szerint a világon megtermelt élelmiszer akár 25%-a is érzékeny lehet csak a penész károsító hatásaira [1].

Az élelmiszerek tartósításának és mikrobiológiai romlásuk megelőzésének jelenlegi módszerei három csoportra oszthatók: fizikai, kémiai és biológiai módszerek. A fizikai módszerek közé tartozik a hőmérsékleti expozíció (melegítés és hűtés), a szárítás, a vákuumozás stb. A kémiai módszerek közé tartozik a sózás, a füstölés, a sós vizes kezelés, a tartósítószerek használata stb. A biológiai módszerek a starter és bioprotektív kultúrákkal történő kezelésből, baktericidek és enzimkészítmények alkalmazásából állnak [2, 3]. Ezen módszerek mindegyikének vannak bizonyos korlátai egy adott termék előállítása során az érzékszervi tulajdonságokra és tápértékre gyakorolt hatásuk, valamint műszaki megvalósíthatóságuk miatt (például a szükséges felszerelés igénye, vagy a felhasznált anyagok és készítmények szűkössége). A mikrobiológiai romlás megelőzésének összes ismert módszere közül a kémiai tartósítószereket tartják a legkönnyebben alkalmazhatónak, gyorsan megvalósíthatónak, amelyek nem igényelnek speciális felszerelést és/vagy gyártási módot [4, 5]. A húsipar azonban meglehetősen konzervatív az élelmiszer-adalékanyagok felhasználását illetően, mivel a kémiai tartósítószerek csak korlátozottan engedélyezettek a húskészítmények gyártása során, elsősorban a kocsonyás termékek gyártásában és a felületkezelésben [6]. Emellett a fogyasztók túlnyomó többsége elutasítóan viszonyul a tartósítószert tartalmazó címkézett húshoz. E tekintetben a kémiai tartósítószerek felhasználása a húskészítmények előállítása során jelentősen korlátozott, és nem tekinthető a mikrobiológiai romlás megelőzése univerzális eszközének.

Oroszországban a sertéshús fogyasztási szintje és termelése az utóbbi időben gyorsan növekedett. Elmondható, hogy a sertéshús manapság uralja a húsipart. 2020-ban a sertéshústermelés 23%-kal nőtt.

A sertéshús teljes értékű állati fehérje forrása is, és magas tápértékkel rendelkezik. Ezenkívül a sertéshús az emberi szervezet átfogó fejlődéséhez szükséges vitaminokat, makro- és mikroelemeket tartalmaz [7].

Ahhoz, hogy az egészségre gyakorolt kedvező tulajdonságokat egészében megőrizzük, be kell tartani a hús feldolgozási, szállítási és tárolási szabályait. A Sanitary Rules and Norms SanPiN 2.3.2.1078-01 és a Technical Regulations of the Customs Union TRCU 034/2013 „On the safety of meat and meat products” szerint a sertéshús a romlandó áruk kategóriájába tartozik.

A tárolási körülményeket és feltételek megsértése esetén jelentősen felgyorsul a mikroorganizmusok növekedése és szaporodása a friss sertéshúsban, ami a bakteriális szennyeződés fokozódásához vezet. Kedvező körülmények között a mikroorganizmusok a felületen felhalmozódnak és fokozatosan behatolnak a hús mélyére, ami a termék megromlását okozza. Tárolás során a hús elveszti értékes tulajdonságait, érzékszervi, fizikai és kémiai paraméterei jelentősen romlanak, és a patogén mikrobiális flóra élettevékenysége miatt megnő az emberi egészség károsodásának kockázata. A húsromlásnak többféle típusa van: rothadás, nyálkaképződés, penészképződés, savas erjedés (hússavanyodás) stb. Ezeknek a folyamatoknak az intenzitása a hőmérséklettől, a relatív páratartalomtól, a mikroorganizmus típusától és a hús kezdeti szennyezettségének mértékétől függ [8].

Rothadásos romlás leggyakrabban a helyes tárolási feltételek sérülése esetén fordul elő. A rothasztó mikroflóra a hús romlását okozza. A rothasztó mikroorganizmusok lehetnek akár aerobok, akár anaerobok. Képesek olyan proteáz enzimeket kiválasztani, amelyek lebontják a fehérjéket. Ezen mikroorganizmusok között vannak aerob bacillusok (B. pyocyaneum, B. mesentericus, B. subtilis, B. megatherium), anaerob clostridiumok (Cl. putrificus, Cl. histolyticus, Cl. perfringens, Cl. sporogenes) és fakultatív anaerob coccusok. Az aerob rothadás végtermékei az ammónia, a szén-dioxid, a kén-hidrogén és a merkaptánok. Ezen vegyületek mindegyike károsíthatja az emberi szervezetet, ami súlyos mérgezésben nyilvánulhat meg [9].

A sertéshús anaerob rothadása oxigén nélkül következik be. Emiatt még a vákuumcsomagolás sem védi meg a húst a romlástól, ha a tárolási hőmérsékletre vonatkozó követelményeket megsértik. Az anaerob rothadás végtermékei az aminosavak dekarboxilezésének termékei, amelyek kellemetlen szagú anyagok képződését okozzák, mint például az indol, a szkatol, a fenol, a krezol és a diaminok. Származékaik hullamérgek (kadaverin, putreszcin stb.); mérgezőek az emberre, és halált is okozhatnak [10].

A nyálkaképződés nyálkaképző mikroorganizmusok (tejsavbaktériumok, élesztőgombák és mikrococcusok) elszaporodásának és részleges elhalásának eredménye a sertéshús felületén. A hús 18-25 ºC-on történő tárolása és a magas páratartalom hozzájárul a nyálkaképződéshez. Azonban egyes nyálkaképző mikroorganizmusok akár fagypont alatti hőmérsékleteken is kifejlődhetnek. A nyálkaképződés során a hús felülete ragacsossá válik, szürkés-zöld árnyalatot és visszataszító szagot kap, a hús felületi rétegeinek pH-ja 5,2-5,3 lesz. Fontos különbséget tenni a nyálkaképződés és a rothadás kezdeti szakasza között, mivel ezeket teljesen más mikroflóra okozza [11].

A húsromlás egy másik, hasonlóan veszélyes típusa a penészképződés, amely akkor következik be, amikor a termék hosszan tartó tárolása során mikroszkopikus gombák fejlődnek ki annak felületén. A penészesedés során a hús minősége a fehérjék hidrolízise és az aminosavak dezaminációja miatt romlik. A húsfelületeken leggyakrabban előforduló gombák, a Mucor, a Penicillium, az Aspergillus és a Cladosporium, alacsony hőmérsékleten (hűtőszekrényben) is képesek növekedni. Ezek a gombák mikotoxinokat termelnek, élelmiszerromlást, allergiás reakciókat és különféle betegségeket okoznak az emberi szervezetben [12, 13].

Dolgozatunk célja a tartósítószer keverékben lévő élelmiszer adalékanyagok vegyületei hatásának vizsgálata (részletesebben lásd a 3.1. szakaszt) a friss sertéshús tárolás közbeni mikrobiológiai romlással szembeni ellenálló képességére.

3. Anyagok és módszerek

3.1. A kutatás tárgyai

A cikkben szereplő kutatási tárgyak a következők:

  • Durvára vágott friss sertéshúr (legfeljebb 15 tömegszázalék zsírtartalommal)
  • Egy tartósítószerként alkalmazott élelmiszer-adalékanyag vegyületei. A felhasználásra kész keverék a következőket tartalmazza: kálium-szorbát (E202), nátrium-acetát (E262), nátrium-benzoát (E211), glicerin (E422), karboximetil-cellulóz (E466) és egy antioxidáns (dihidrokvercetin). Az adalékanyagot egy oroszországi kutató és gyártó társulás állítja elő.
  • Tejsav
  • Ecetsav
  • Nátrium-acetát (E262)

3.2. Kutatási módszertan

Az összcsíraszámot és az élesztő mennyiségét úgy határoztuk meg, hogy a terméket táptalajt tartalmazó agarlemezekre szélesztettük, hagytuk a mikroorganizmusokat kinőni, majd megszámoltuk az összes különálló telepet.

A peroxid- és savszámot standard módszerekkel határoztuk meg [14, 15]. A peroxidszám meghatározásának módszere az állati zsírok oxidációs termékeinek (peroxidok és hidroperoxidok) kálium-jodiddal való reakcióján alapul ecetsav és izooktán vagy kloroform oldatában, amit a felszabaduló jód mennyiségi meghatározása követ nátrium-tioszulfát-oldattal titrimetriás módszerrel. A savszám meghatározásának módszere a minta oldószerkeverékben történő feloldásán, és a szabad zsírsavak kálium-hidroxid-oldattal történő titrálásán alapul.

Minden vizsgálatot három párhuzamosban végeztünk el, hacsak másképp nem jelezzük, és kiszámoltuk az átlagértékeket. Az eredményeket átlagérték ± szórás formában fejeztük ki. Az átlagértékek közti szignifikáns különbségeket p < 0,05 szignifikanciaszinten egytényezős varianciaanalízis és Student-teszt segítségével azonosítottuk. Statisztikai elemző szoftverként a Microsoft Excel 2010-es verzióját alkalmaztuk.

4. Eredmények és diszkusszió

A tartósítószer keverék funkcionális tulajdonságainak azonosítására hűtött sertéshúsokon végeztük vizsgálatokat, összehasonlítva kontrollmintákkal és a leggyakoribb tartósító hatású anyagokkal (tejsav, ecetsav és nátrium-acetát). Elvégeztük a húskészítmények mikrobiológiai mutatóinak összehasonlító értékelését, melynek során 7 napon keresztül, 8-10 oC-os hőmérsékleten monitoroztuk a mezofil aerob és a fakultatív anaerob mikroorganizmusok (MAFAM) mennyiségét. A kísérleti eredményeket az 1. ábra mutatja.

1. ábra. Különféle tartósítószerek hatása friss sertéskaraj összcsíraszámára tárolás során

A húsdarabok romlásának leggyakoribb mutatója a természetes savas erjedés. A glikogénben gazdag izomszövetben rendszerint savas fermentáció alakul ki. A folyamat fő jelei a savanyú szag, a szürke vagy zöldes árnyalat, a szövetek rugalmasságának csökkenése, és ennek következtében egy laza konzisztencia. A hiba okozói pszichotróf tejsavbaktériumok és élesztőgombák, amelyek a szénhidrátokat szerves savakká, valamint gázokká (szén-dioxid és esetenként hidrogén) erjesztik. A hús szénhidrátjain kívül az apróra vágott hústermékek olyan szénhidrátokat is tartalmaznak, amelyek hagymából, pácokból és egyéb összetevőkből származnak. Ezek a sertéshúsdarabok közötti sós lében található szénhidrátok kedvező táptalajt jelentenek a savas erjedés kórokozóinak növekedéséhez.

Kísérleti vizsgálataink kimutatták, hogy a kiválasztott tartósítószerek a tárolás során aktívan gátolják a mikrobiális növekedést. Így a hetedik napon a mikróbatartalom a kontrollmintában 12·104 CFU/g volt, a tejsavat tartalmazó mintában 2·104 CFU/g, az ecetsavat tartalmazó mintában 1,8·104 CFU/g, a nátrium-acetátot tartalmazó mintában 0,7·104 CFU/g, a tartósítószer keverék vegyületeit tartalmazó mintában pedig 0,1·104 CFU/g.

Az élesztőgombák kifejlődésének megakadályozása a húsdarabokban a nyershústermékek gyártói sikerének fontos eleme, mivel ez közvetlen kapcsolatban van a termék eltarthatóságával, és garantálja a fogyasztó felé a termék biztonságosságát [16].

A húskészítmények szennyeződése a dolgozók szennyezett kezétől, szennyezett tárolóedényektől, nem sterilizált fűszerektől és hagymától származik. A 2. ábra a különböző tartósítószerek hatását mutatja az élesztő növekedésére nyers húsokban a tárolás során.

2. ábra. Különféle tartósítószerek hatása az élesztő növekedésére friss sertéskarajban a tárolás során

Kutatási eredményeink szerint a klasszikus tartósítószerek (tejsav, ecetsav és nátrium-acetát) gyenge hatással bírnak az élesztő növekedésére és szaporodására a nyers sertéshús tárolása során. Az élesztő gyors szaporodása friss sertéskarajban a 2. napon indul meg, és a 7. napon éri el csúcsértékét, 1.600 CFU/g-ot (kontrollminta). A tartósítószer keverék vegyületeinek alkalmazása azonban lehetővé teszi az élesztő szaporodásának aktív visszaszorítását a friss sertéshúsból készült termékek hosszú távú tárolása során (250 CFU/g).

A kapott adatok megerősítik, hogy a tartósítószer keverék nemcsak hatékonyan gátolja az élesztőgombák szaporodását, hanem egyértelmű antimikrobiális aktivitást is mutat a mikroorganizmusok széles körével szemben.

A durvára vágott friss sertéshús mikrobiológiai mutatóinak tanulmányozása során megállapítottuk, hogy a sós lében áztatott hússzeletek felületén az élesztőtartalom több százszorosa a belső szövetekben mért értékeknek. Ennek ismeretében nyilvánvaló, hogy leginkább a hús felületét, valamint a sós lében lévő összetevőket kell kitenni a tartósítószerek hatásának. Ennek az állításnak az igazolására azonos receptúra szerint készített nyers sertéshúsok mikrobiológiai mutatóit hasonlítottuk össze, amelyek a tartósítószer alkalmazásának módjában különböztek. Az egyik mintában a tartósítószert oldat formájában fecskendővel alkalmazták, egy másikban pedig folyadék formában, összekeverve hagymával és páclével, majd a húsba masszírozva. A kontrollmintát tartósítószer nélkül készítettük el. A kísérleti eredményeket a 3. ábra mutatja.

3. ábra. A tartósítószer alkalmazási módjának hatása az élesztő növekedésére friss sertéskarajban

A masszírozást „Metat master” húspácoló gépben végeztük, a kiválasztott keverőprogram szerint. A keverési paraméterek az 1. táblázatban láthatók.

1. táblázat. Keverési paraméterek

Így ennél a mintatípusnál a legracionálisabb módszer a tartósítószer alkalmazására a nyers hússzeletekkel történő összekeverés és bemasszírozás (például fűszerekkel vagy pácokkal együtt). Ebben az esetben egyszerre két pozitív hatás érhető el: az élesztő által érintett területeken nő a tartósítószer koncentrációja, és a tartósítószer összmennyisége a termékben csökken, ami mind a fogyasztók egészségére vonatkozó termékbiztonság, mind gazdasági szempontból előnyt jelent.

A tartósítószer keverékkel tartósított termék eltarthatósági ideje növekedésének vizsgálatát különböző időpontokban végeztük el (5-30 nap) úgy, hogy 5 naponta megmértük az elsődleges és másodlagos lipidbomlási termékeket, valamint meghatároztuk a peroxid- és savszámot [17].

Az élelmiszer-adalékanyagot különböző koncentrációkban alkalmaztuk (0,1%, 0,4%, 0,6% és 1%).

A kapott adatok alapján meghatároztuk a minták peroxidszám (PN) értékének függését a termék tárolási időtartamától (4. ábra).

A tartósítószer keverék dózisától függően a PN értékek változnak, de minden esetben az idő múlásával növekvő tendencia figyelhető meg. A legmagasabb mértéket a kontrollmintában mutattuk ki. Az oxidációs folyamatok legalacsonyabb arányát a 0,6% illetve 1% tartósítószert tartalmazó mintákban figyeltük meg, és ezek szignifikáns eltérést mutattak a kontrollmintától.

4. ábra. Elsődleges oxidációs termékek felhalmozódása friss sertéskarajban a tárolás során

A 10. napon minden tartósítószer keveréket tartalmazó minta PN értéke meredek (átlagosan 1,6-szeres) emelkedést mutatott, ami a pácban található ecetsav és az antioxidáns (dihidrokvercetin) kölcsönhatását idézi elő, ami a savasság eltolódásával jár együtt a lúgos tartomány felé. A tárolás 15. napján a PN érték fokozatosan tovább növekszik, és az élelmiszer-adalékanyag hatóanyaga a teljes tárolási idő alatt gátolni kezdi a lipid peroxidációt, szignifikáns eltéréseket mutatva a kontrollmintától. 30 nap tárolás után a kontrollmintában az oxidációs folyamatok észrevehető növekedése figyelhető meg, így ezt választottuk a friss hús eltarthatóságának végpontjául. Az antioxidáns aktivitás azonban lehetővé teszi a termék tárolási stabilitásának növelését.

Hasonló dinamika figyelhető meg a savszám változásában (5. ábra).

5. ábra. A savszám változása a termék teljes eltarthatósága alatt

A túlzott savasságú oxigéntartalmú termékek a nedvességveszteség miatt rontják a hús minőségét. A húskészítmények mérsékelt savassága viszont kisebb mértékben rontja a termék minőségét, így az lédús marad. Ezenkívül a tartósítószer keverékben található antioxidáns lehetővé teszi az eltarthatóság növelését.

5. Következtetések

Kutatásunk újszerűségét elméletileg igazoltuk, és kísérletileg megerősítettük az élelmiszer-adalékanyag tartósítószer keverék vegyületeinek magas teljesítményét a nyers sertéshús gyártása során. Az adalékanyag alkalmazása lehetővé teszi a húskészítmények hőkezelése és tárolása során fellépő veszteségek csökkentését, a hozam növelését és az állag javítását, valamint az előállítási költségek csökkentését és az eltarthatósági idő növelését akár 30 napra. Ezt az eredményt a legújabb, széles spektrumú antimikrobiális tartósítószer keverék alkalmazása biztosítja. A készítmény jelentős baktériumölő hatással rendelkezik, gátolja az élesztőgombák növekedését és fejlődését. A készítmény alkalmazásának legracionálisabb módja egy húsrendszerben az, ha összekeverjük a termékkel, és belemasszírozzuk abba (például fűszerekkel vagy pácokkal). Mivel a tartósítószer tartalmazza a természetes antioxidáns dihidrokvercetint, a készítmény előnyösen alkalmazható magas zsírtartalmú termékek esetén a lipidfrakció tárolás közbeni oxidációjának megelőzésére. A készítmény optimális koncentrációja a húsrendszerben 0,6-1 tömegszázalék. Magasabb koncentrációk a végtermék magasabb árához vezetnek. Ugyanakkor a bio-tartósítószer 0,6 tömegszázaléknál kisebb koncentrációja csökkenti a termék tárolási stabilitását és ellenállást a mikrobiális romlással szemben.

6. Összeférhetetlenség

Kijelentjük, hogy nincsen olyan pénzügyi és személyes kapcsolatunk más személyekkel vagy szervezetekkel, amelyek elfogadhatatlan módon befolyásolhatnák munkánkat, és semmilyen termékhez, szolgáltatáshoz és/vagy céghez nem fűződik semmilyen szakmai vagy egyéb személyes érdekünk, amely befolyásolhatná ennek a cikknek a tartalmát.

7. Köszönetnyilvánítás

A munkát az Oroszországi Föderáció kormányának 211. számú törvénye támogatta, szerződésszám: 02.A03.21.0011.

8. Irodalom

[1] Saucier, L. (2016): Microbial spoilage, quality and safety within the context of meat sustainability. Meat Science, 120, pp. 78–84. DOI

[2] Huffman, R. D. (2002): Current and future technologies for the decontamination of carcasses and fresh meat. Meat Science, 62, pp. 285–294. DOI

[3] Zhang, H. Z., Wu, J., Guo, X. (2015): Effects of antimicrobial and antioxidant activities of spice extracts on raw chicken meat quality. Food Science and Human Wellness, 5, pp. 39-48. DOI

[4] Chen, J. H., Ren, Y., Seow, J., Liu, T., Bang, W. S., Yuk, H. G. (2012): Intervention Technologies for Ensuring Microbiological Safety of Meat: Current and Future Trends. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 11, pp. 119–132.

[5] Naveena, B. M., Sen, A. R., Vaithiyanathan, S., Babji, Y., Kondaiah, N. (2008): Comparative efficacy of pomegranate juice, pomegranate rind powder extract and BHT as antioxidants in cooked chicken patties. Meat Science, 80, pp. 1304–1308, DOI

[6] Aymerich, T., Picouet, P. A., Monfort, J. M. (2008): Meat decontamination technologies for meat products. Meat Science, 78, pp. 114–129. DOI

[7] Lucera, A., Costa, C., Conte, A., Del Nobile, M. A. (2012): Food applications of natural antimicrobial compounds. Frontiers in Microbiology, 3, pp. 1–13. DOI

[8] Russell, S. M. (2009): Understanding poultry spoilage. Last accessed 14th April 2017.

[9] Doulgeraki, A. I., Ercolini, D., Villani, F., Nychas, G. E. (2012): Spoilage microbiota associated to the storage of raw meat in different conditions. The International Journal of Food Microbiology, 157, pp. 130–141. DOI

[10] Soladoye, O. P., Juárez, M. L., Aalhus, J. L., Shand, P., Estévez, M. (2015): Protein oxidation in processed meat: mechanisms and potential implications on human health. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 14, pp. 106–122. DOI

[11] Thomas, C. J., O’Rourke, R. D., McMeekin, T. A. (1987): Bacterial penetration of chicken breast muscle. Food Microbiology, 4(1), pp. 87–95. DOI

[12] Scallan, E., Hoekstra, R. M., Angulo, F. J., Tauxe, R. V., Widdowson, M. A., Roy, S. L., Jones, J. L., Griffin, P. M. (2011): Foodborne illness acquired in the United States-major pathogens. Emerging Infectious Diseases, 17, pp. 7–15. DOI

[13] Waites, W. M. (1998): The microbiology of meat and poultry. Meat Science, 50(1), p. 137. DOI

[14] Antipova, L. V., Glotova, I. A., Rogov, I. A. (2001): Meat and meat products research methods, Moscow, Kolos, pp. 376.

[15] Skurikhin, I. M., Tutelyan, V. A. (1998): Guide to methods for analysis of food quality and safety. Moscow, Brandes, Medicine, pp. 342.

[16] Viljoen, B. C., Geornaras, A., Lamprecht, A., Holy, A. (1998): Yeast populations associated with processed poultry. Food Microbiology, 15, pp. 113-117. DOI

[17] Aminzare, M., Hashemi, M., Ansarian, E., Bimkar, M., Azar, H. H., Mehrasbi, M. R., Daneshamooz, S., Raeisi, M., Jannat, B., Afshari, A. (2019): Using Natural Antioxidants in Meat and Meat Products as Preservatives: A Review. Journal of Animal and Veterinary Advances, 7, pp. 417–426.

Tovább a cikk olvasásához


MTA Élelmiszeranalitika és -minőség Munkabizottság hírei

Cikk letöltése PDF formátumban

MTA Élelmiszeranalitika és -minőség Munkabizottság hírei
2022 II. negyedévi (április 22.) ülésén elhangzott előadások rövid összefoglalói
Téma: Szénhidrátanalitika és -minősítés

Gabonák rost és kismolekulaméretű szénhidrát összetételének jellemzése lehetőségek és kihívások az elválasztástechnika szemszögéből

Schall Eszter, Juhászné Szentmiklóssy Marietta Klaudia, Tömösközi Sándor
(Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Gabonatudományi és Élelmiszerminőség Kutatócsoport)

A növényi alapú élelmiszereinkben a szénhidrátok nem csak táplálkozási (energiaforrás, élelmiszerbiztonság), hanem érzékszervi és technológiai (szerkezet, állag, állomány alakítása, előállítás módja stb.) szempontból is fontos szerepet játszanak. Kutatócsoportunkban intenzíven foglalkozunk a gabonák élelmi rost összetételével, melyek mennyiségi és minőségi jellemzéséről, változékonyságáról, technológiai tulajdonságokban betöltött szerepéről jórészt csak a közönséges búza esetében érhető el részletesebb információ. Emellett a rövid szénláncú szénhidrátok közül a FODMAP-ok (fermentálható oligo-, di-, monoszacharidok és cukoralkoholok) jellemzése is egyre nagyobb hangsúlyt kap a kutatásokban, méghozzá emésztőrendszert érintő rendellenességekben (irritábilis bélszindróma) beöltött szerepük miatt. Mind a rostok, mind a kismolekulaméretű szénhidrátok analízise komoly kihívást jelent, részben változatos szerkezetük, részben kis mennyiségük miatt. Kutatócsoportunkban az elmúlt években főként az arabinoxilánok mennyiségi és minőségi jellemzésével, a β-glükánok mennyiségi meghatározásával, a gabonákban jellemző mennyiségi és minőségi értelembe vett változékonyságukkal és technológiai szerepük megértésével foglalkoztunk. Emellett a FODMAP összetevők mennyiségi jellemzésére adaptáltunk sikeresen kromatográfiás és enzimes módszereket, melyek segítségével a gabonákban jellemző mennyiségéről, fajták, fajok közötti, illetve technológiától függő változékonyságáról és feldolgozás során történő esetleges változásairól tudunk információt szerezni. A közeljövőben a rostalkotó β-glükán és az arabinogalaktán-peptidek mennyiségi és minőségi jellemzésére alkalmas kromatográfiás módszerek adaptálásával és továbbfejlesztésével kívánjuk bővíteni eszközrendszerünket.

Szénre szín, számra szám – új lehetőségek a VIS, NIR és MIR spektroszkópia szénhidrátanalitikai alkalmazásában

Slezsák János, Salgó András, Gergely Szilveszter
(Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék)

Az élelmiszeripari alap- és segédanyagok, illetve közti- és végtermékek vizsgálatára régóta nyújt gyors, roncsolásmentes lehetőséget a rezgési spektroszkópia. Az infravörös spektroszkópia analitikai felhasználása a technika létrejöttekor elsősorban a közép infravörös (mid-infrared, MIR) tartományon alapult. [1] Az elmúlt évtizedekben azonban élelmiszerek vizsgálata esetén (illetve lényegében a teljes mezőgazdasági és élelmiszer vertikumban) a közeli infravörös (near-infrared, NIR) tartomány volt a domináns, mivel nagyobb energiája lévén a MIR-nél jobban alkalmazható komplex, biológiai eredetű mátrixok esetén, a látható (visible, Vis) tartománnyal szemben pedig jelentős kémiai információ nyerhető ki a NIR spektrumokból. Kutatócsoportunk hagyományait [2] követve az elmúlt időszakban a szénhidrát-analitika tárgykörében is végeztünk összehasonlító vizsgálatokat a különböző elektromágneses tartományok (Vis, NIR, MIR) és optikai konfigurációk tekintetében. Ennek része volt a spektrumkönyvtárak építése, melynek során számos tiszta mono-, di- és poliszacharid spektrumát vettük fel diszperziós (dispersive, DS), Fourier-transzformációs (Fourier transform, FT), illetve diódasoros (diode-array, DA) NIR spektrofotométerekkel, hogy a különböző szénhidrátok elnyelési karakterisztikájáról információt kapjunk. Az eredmények alapján a NIR technikák jó lehetőséget nyújtanak a tiszta szénhidrátok azonosítására, több esetben egymáshoz rendkívül hasonló vegyületek megkülönböztetése is lehetséges (pl. vízmentes vagy hidratált szénhidrátok azonosítása, botanikai eredet meghatározása keményítő esetén). A tiszta rendszerek vizsgálatán túlmenően különböző porkeverékek minősítésére is dolgoztunk ki matematikai modelleket, többek között kereskedelmi forgalomban kapható aromaanyagok hordozóinak (pl. maltodextrin) mennyiségi meghatározására. Kutatásaink egyik rendhagyó szegmense a por állagú (akár egynemű, akár keverék formájú) minták minősítése különböző csomagolóanyagokon keresztül, akár azonosítás, akár mennyiségi meghatározás céljából. Ezen kísérletek eredményei alapján több esetben kidolgozhatónak látszanak olyan NIR alapú technikák, melyek a csomagolás megbontása nélkül teszik lehetővé különböző szénhidrátok minőségi vagy mennyiségi meghatározását. [3, 4] A nemzetközi trendek alapján a Vis és MIR tartomány is egyre komolyabb figyelmet kap, köszönhetően a spektrumfeldolgozás és -kiértékelés terén elért fejlődésnek. A számítástudomány kapcsán elért fejlesztések (mesterséges intelligencia alapú technikák, gépi tanulás, adatfúzió) implementálása az analitikai eredmények értékelésébe a következő évek fontos feladata lesz. Célkitűzéseink között szerepel ezen túlmenően a manapság egyre elterjedtebb, ám megkérdőjelezhető reprodukálhatósággal bíró miniatürizált infravörös készülékek összehasonlító vizsgálata is.

Irodalom

[1] Yakov M. Rabkin (1987): Technological Innovation in Science The Adoption of Infrared Spectroscopy by Chemists. Isis 78:1, pp. 31-54.

[2] Tömösközi S., Lásztity R, Salgó A., Vértessy G. B (2021): 100+10 év a felsőfokú élelmiszertudományi oktatás és a kutatás szolgálatában. Magyar Kémikusok Lapja 76: 10, pp. 286-292.

[3] Slezsák J., Szabó É., Gergely S., Salgó A. (2018): Measuring of food industrial raw materials via polyethylene packages by NIR spectrophotometers using different optical arrangements. Acta Alimentaria: An International Journal Of Food Science 47:1 pp. 104-112.

[4] Slezsák J., Szabó É., Besenyő G., Salgó A., Gergely S. (2019): Developing a model system for NIR based identification and quantitative analysis of food additives measured via polyethylene foils [konferencia-előadás]. NIR 2019, Gold Coast, Ausztrália.

Szénhidrátok szerepének azonosítása gabonaalapú élelmiszermátrixok technofunkcionális és érzékszervi tulajdonságainak alakításában

Németh Renáta, Jaksics Edina, Farkas Alexandra, Fekete Dávid, Tömösközi Sándor
(Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Gabonatudományi és Élelmiszerminőség Kutatócsoport)

Táplálkozásunkban évezredek óta különféle gabonák szolgálnak fő energiaforrásként, köszönhetően magas szénhidrát tartalmuknak (60-80%). A gabonákban található szénhidrátok fő alkotói poliszacharidok (70-80%), melyek közül kiemelt jelentőségű a keményítő, mint elsődleges tartaléktápanyag. Emellett számottevő mennyiségben fordulnak elő sejtfal alkotó poliszacharidok, mint arabinoxilánok, béta-glükán, cellulóz stb., melyeket összefoglalóan nem-keményítő poliszacharidoknak is nevezünk, és élelmi rostként funkcionálnak. Technológiai szempontból a keményítő és nem-keményítő poliszacharidok tekinthetők a legjelentősebbnek, ugyanis molekulaméretük és szerkezeti felépítésük nagyban meghatározza az oldhatóságukat hidratációjukat, gélképző tulajdonságaikat és ezáltal a közti- és végtermék tulajdonságait, minőségét. A gabonaszemekben kb. 1-2% mennyiségben kisebb méretű szénhidrátok, oligo-, di- és monoszacharidok is jelen vannak, melyek bizonyos mértékben szintén befolyásolhatják a feldolgozási folyamatokat (pl.: fermentáció). Számos célműszer alkalmazható gabonaőrlemények, elsősorban a búza, technológiai (pl.: dagasztási, nyújthatósági, gélképző) viselkedésének vizsgálatára. Példaként említendő a gyors-viszko analizátoros (RVA) és Mixolabos technika, valamint az amilográfos vizsgálat és az esésszámmérés, melyek jól alkalmazhatók szénhidrát összetevők szerepének azonosítására. Az említett műszerek esetében híg liszt-víz szuszpenzióban vizsgáljuk a csirízesedési és gélképző tulajdonságokat. Kivételt képez a Mixolab, melynél összetett tésztamátrixban, együttesen tanulmányozhatjuk a dagasztási és viszkózus viselkedést. A keményítőtulajdonságok vizsgálatával foglalkozó kutatásaink is alátámasztják, hogy a keményítő összetétele (pl.: amilóz-amilopektin aránya) alapvetően befolyásolja a csirízesedési tulajdonságokat (csirízesedési hőmérséklet, csúcsviszkozitás, elfolyósodás mértéke), valamint a gélképzést (végső viszkozitás). Az is megállapítható, hogy az izolált keményítők némiképp eltérően viselkednek a lisztekhez képest, mely arra utalhat, hogy kölcsönhatás alakulhat ki a lisztalkotók között. A nem-keményítő poliszacharidok, elsősorban arabinoxilánok (AX), tulajdonságait is számos kutatási munkánkban vizsgáltuk. Az arabinoxilán molekulák között, szerkezetükből adódóan, redox körülmények között ferulasav csoportokon keresztül keresztkötések létesülhetnek vagy bomolhatnak fel. Eredményeink azt mutatták, hogy megfelelő oxidatív enzim alkalmazásával (pl.: peroxidáz, piranóz-oxidáz) keresztkötések jöhetnek létre az AX-ok között megnövelve a mátrix (szuszpenzió, tészta) konzisztenciáját és viszkozitását. Mindez alkalmasnak bizonyult például gluténmentes tésztamátrixok állagának javítására. Ezzel szemben hidroxil-gyökös oxidáció az AX-ok depolimerizációjához vezetett, rontva a rendszer technológiai tulajdonságait. A mélyebb összefüggések azonosítására lehetőséget nyújt az egyes alkotók szerepének modell (alkotóira bontott majd újra összeállított) rendszerben történő vizsgálata. Búza alapú rendszerben végzett kísérleteink azt mutatták, hogy sikérháló redukálása majd re-oxidálása során feltételezhető a hozzáadott AX beépülése a sikérvázba, ami fontos információ az AX-ok szerkezetépítő szerepének megértése szempontjából a tészta és végtermék mátrixában.

Számos megválaszolatlan kérdés van még a gabonákban található szénhidrátok összetételi és szerkezeti változékonyságával és az ezzel szorosan összefüggő táplálkozástani és technológiai szerepük megértésével kapcsolatosan. Mindez további vizsgálatok elvégzését és módszertani fejlesztéseket tesz szükségessé annak érdekében, hogy elősegítsük a tudatos élelmiszerfejlesztést és a tudományosan megalapozott, hiteles információk átadást a fogyasztók számára.

Tovább a cikk olvasásához


2022/2 Nemzeti szabványosítási hírek

Cikk letöltése PDF formátumban

Nemzeti szabványosítási hírek

Szerző

  • Szalay Anna1

1 Magyar Szabványügyi Testület (MSZT)

A következő felsorolásban szereplő szabványok megvásárolhatók vagy megrendelhetők az MSZT Szabványboltban (1082 Budapest VIII., Horváth Mihály tér 1., telefon: 456-6893, telefax: 456-6841, e-mail: kiado@mszt.hu; levélcím: Budapest 9., Pf. 24, 1450), illetve elektronikus formában beszerezhetők a www.mszt.hu/webaruhaz címen.

A nemzetközi/európai szabványokat bevezetjük magyar nyelven, valamint magyar nyelvű címoldallal és angol nyelvű tartalommal. A magyar nyelven bevezetett nemzetközi/európai szabványok esetén külön feltüntetjük a magyar nyelvű hozzáférést.

2022. március – 2022. május hónapban bevezetett szabványok:

13.060 Vízminőség

MSZ EN ISO 20236:2022 Vízminőség. Az összes szerves szén (TOC), az oldott szerves szén (DOC), az összes kötött nitrogén (TNb) és az oldott kötött nitrogén (DNb) meghatározása katalitikus, magas hőmérsékletű, oxidatív égetés után (ISO 20236:2018) – Az MSZ EN 12260:2004 helyett –

MSZ EN ISO 16266-2:2022 Vízminőség. A Pseudomonas aeruginosa kimutatása és megszámlálása. 2. rész: A legvalószínűbb szám módszere (ISO 16266-2:2018)

67 Élelmiszeripar

67.040 Élelmiszertermékek általában

MSZ ISO/TS 22002-6:2022 Élelmiszer-biztonsági előfeltételi programok. 6. rész: Takarmány- és állateledel-előállítás

67.050 Élelmiszertermékek vizsgálatának és elemzésének általános módszerei

MSZ EN 15662:2018 Növényi eredetű élelmiszerek. Peszticid szermaradékok meghatározásának multimódszere acetonitriles extrakciót/szétválasztást és diszperziós SPE-tisztítást követő GC- és LC-alapú vizsgálattal. Moduláris QuEChERS-módszer

67.200 Étolajok és -zsírok. Olajmagvak

MSZ EN ISO 665:2020 Olajmagvak. A nedvesség- és az illóanyag-tartalom meghatározása (ISO 665:2020)

67.220 Fűszerek és ízesítők. Élelmiszerek adalékanyagai

MSZ EN ISO 6571:2022 Fűszerek, ízesítők és gyógynövények. Az illóolaj-tartalom meghatározása (hidrodesztillációs módszer) (ISO 6571:2008 + Amd 1:2017) EGYESÍTETT VÁLTOZAT

2022. március – 2022. május hónapban visszavont szabványok

67.100 Tej és tejtermékek

MSZ 2713-5:1988 A vaj kémiai és fizikai vizsgálata. Vízeloszlás meghatározása indikátorpapírral

Tovább a cikk olvasásához


Legfrissebb szám



Támogató és együttműködő partnereink

TÉMAKERESÉS