DOI

Érkezett: 2022. október – Elfogadva: 2022. november

¹ Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

Kulcsszavak

élelmiszeripari fejlesztések, gabonaipar, gabonakémia, ‘Sigmond Elek, Binder Kotrba Géza, Sándor Zoltán, Holló János, Fodor Lajos, Sevella Béla, Vuk Mihály, Telegdy Kováts László, Lásztity Radomír, Salgó András, Vértessy Beáta

A XIX. század vége XX. század eleje a magyar mezőgazdaság és mezőgazdasági ipari feldolgozás tekintetében a hazai fejlődés egyik aranykorának tekinthető.

Nagy számban, jelentős kapacitásokkal cukorgyárak épültek, keményítő- és szeszgyárak létesültek, világhírnevet szerzett magának a magyar gabona-, malom- és söripar és az élelmiszeripar számos más ágazata.

Az ipari mikrobiológia fejlődése átalakítóan hatott az addig csak tapasztalatokon alapuló élesztőgyártásra, sörgyártásra, szeszgyártásra és a biológiai iparok számos más ágára.

Erre az időszakra tehetőek a világszínvonalú gabonaipari innovációk és méréstechnikai fejlesztések, amelyek közül kiemelhető:

• Mechwart András (1837-1907) kéregöntésű, rovátkolt hengerszékének megalkotása és Ganz Ábrahám általi gyártása,
• Haggenmacher Károly (1835-1921) síksziták és daratisztítókra vonatkozó 15 malomipari találmánya,
• Kosutány Tamás (1848-1915) tésztavizsgálatok, szakítási tesztek kidolgozása,
• Pekár Imre (1838-1923) pekározás néven ismertté lett, liszt szín meghatározása,
• Liebermann Leo (1852-1926) sikérminőség mérő berendezése,
• Hankóczy Jenő (1879-1939) lisztek vízfelvételét és minőségét mérő, farinográfja,
• Grúzl Ferenc (1897-1972) tészta nyújthatóság mérő un. laborográf berendezése,
• Vuk Mihály (1876-1952) gabona- és lisztkémiai módszer fejlesztései.

Erre az időszakra tehető a biotechnológia, mint új tudomány terület megteremtése, ami Ereky Károly (1878-1952) gépészmérnök nevéhez kapcsolható, aki a Friedrich kormány közélelmezési minisztereként definiálta a biotechnológia fogalmát, az alábbi meghatározásokkal:

• „Biotechnológia - (1918) minden munka, amellyel alapanyagokból termékeket állítunk elő élő organizmusok segítségével.”
• „Élő munkagép, biotechnológiai munkagép”

A mindennapi gyakorlat mellett az oktatásban is egyre növekvő mértékben jelenik meg az élelmiszer- feldolgozóipari, biotechnológiai ismeretek iránti igény:

A Műegyetem alapító intézményében az Institutum Geometricum-Hydrotechnicumban Mitterpacher Lajos „Általános természetrajz és gazdaságtan” címen erdő-, mező- és szőlőgazdaságon kívül a kender- és len termelést, a bor-, ecet- és szeszgyártást, a selyemgyártást és a mezőgazdasági technológiát adja elő. Wartha Vince, 1871-ben „Erjedési vegytan’’ előadásokat tart. 1873-tól Wartha Vince “Mezőgazdasági kémia”, majd Klein Gyula a növénytan tanára, „Technikai mikroszkópia’’ c. tárgyat oktatja. Később Wartha „Borászati kémia elemei”, és Klein: „Borászati mikroszkópia” tárgyai szerepelnek a tananyagban.

Wartha Vince és Ilosvay Lajos javaslatára hívják meg a Műegyetemre 1908-ban a Mezőgazdasági Kémiai Technológiai Tanszék megszervezésére az akkor Magyaróvári Országos Növénytermelési Kísérleti Intézetben tevékenykedő ‘Sigmond Eleket (1873-1939) a talajtan és mezőgazdasági kémiai technológia neves professzorát. ‘Sigmond Elek a kor és az ipar igényeit kielégítő oktatói stábot szervez, az alábbi oktatók és tematikák bevonásával: Szilágyi Gyula az „Erjedés” és „Szesz-, sör- és ecetgyártás››, Vázsony Lajos „Az erjesztő szervezetek”, László Ede Dezső „Borászati kémia”, Tuzson János „Technikai mikológia”, Vuk Mihály „Hamisított élelmi- és élvezetiszerek ellenőrzése”, Telegdy Kováts László „Protozoológia”.

‘Sigmond Elek felismerte Vuk Mihály tehetségét az élelmiszervizsgálati módszerek, mennyiségi és minőségi elemzések terén és 1919-ben javaslatot tesz egy Kémiai Analízis Tanszék alapítására a Műegyetemen, az alábbi indoklással:

„A magyar mérnökségnek az eddiginél bővebb alkalom nyújtassék a mezőgazdasági-chemiai s technológiai és élelmiszer-chemiai tárgykörben való alapos kiképzésre”.

A fenti javaslat alapján az Élelmiszerkémia Tanszék alapítása 1921. szeptember 22-én megvalósul.

Vuk Mihály (1876-1952) alapító professzor Zürichben végzett vegyészmérnök (1898), doktori címe megszerzése után tanársegéd a BME-n, majd Kosutány Tamás és ’Sigmond Elek kollégája Magyaróváron. 1903-1904 között a Budapesti Kazeingyár vezetője és 1905-től az Országos Chemiai Intézet munkatársa. 1911-ben a Magyar Mérnök és Építészegylet Kossuth pályadíjjal ismeri el szakmai tevékenységét.

A Vuk korszak jellemző kutatási területei (1921-1948): Borászati kémia és technológia, Liszt összetétel és lisztjavítási módszerek, Élelmiszerkémiai vizsgálati módszerek (Kémiai konzerváló szerek, a tejcukor termikus bomlása, zsírok avasodása, hamisítások kimutatása). Vuk Mihály 1928-29 között a Vegyészmérnöki és Egyetemes Osztály dékánja, 1952-ben a TMB a kémiai tudományok doktora címet adományozza neki.

A Tanszék második vezetője 1950-1971 között Telegdy Kováts László (1902-1987), aki 1923–tól hallgatja Vuk Mihály előadásait, 1927-ben szerez doktori címet és kerül az Országos Chemiai Intézetbe. 1942-től a Magyar Cukor Rt. Központ igazgatója és tanszékvezetői kinevezése (1950) után 1952–től dékánhelyettes majd 1952-55 és 1957-ben a Vegyészmérnöki Kar dékánja.

A nehéz háborús körülmények után meginduló kutatások fő irányai az alábbiak voltak: Nyersanyag minősítési módszerek fejlesztése (Tanszéki munkaközösség), barnulási reakciók vizsgálata (Telegdy Kováts L., Örsi F.), vitamin analitika és antioxidáns hatások kutatása (Berndorferné Kraszner Éva), gabonakutatások (Lásztity R., Varga J.), csomagolástechnika és csomagolóanyag vizsgálat (Szilasné Kelemen M., Örsi F.), reológiai vizsgálati technikák (Major J., Varga J.), bor vizsgálatok (Törley D., Nedelkovits J.), gomba összetétel és biokémiai kutatások (Törley D.), toxikológiai kutatások (Kovács J.), műszer és metodikai fejlesztések (Tanszéki munkaközösség)

Lásztity Radomír (1929-2018) 1971-ben 42 évesen veszi át a Tanszék vezetését Telegdy Kováts Lászlótól. A tehetséges új vezető gyorsan jut el az egyetemi tanári címig (1951 tanársegéd, 1961 kandidátus, 1968 kémiai tudomány doktora, 1969 egyetemi tanár) és a tanszék vezetése mellett fontos kari és egyetemi funkciókat is betölt (1966-70 oktatási dékánhelyettes, 1970-76 a BME oktatási rektorhelyettese).

Tevékenységét számtalan oktatási jellegű innováció jellemzi, többek között: a szervező mérnök képzés elindítása, az angol nyelvű képzés kezdeményezése, de közöttük is a legfontosabb a biológusmérnök képzés megalapozása és elindítása.

Ezt a képzési formát és tantervet Nyeste László professzorral, Holló János dékáni vezetése alatt alapítják meg, felismerve a kémiai és mérnöki ismeretek mellett a biológiai tudományok és ismeretek egyre növekvő fontosságát és az integrált ismeretek jelentőségét. Ezen gondolatok mentén a tanszék neve is megváltozik (Biokémiai és Élelmiszertechnológiai Tanszék).

A Tanszék kutatási profiljában a korábbi erős gabonakémiai orientáció mellett; lisztjavító szerek hatásmechanizmusára vonatkozó elméletek továbbfejlesztése (Telegdy – Kováts L. – Lásztity R.), nem kovalens kölcsönhatások szerepe a sikér komplexben (Lásztity R.), az avenotionin izolálása és aminosav szekvenciájának meghatározása (Békés F. – Lásztity R.), búza proteázok heterogenitásának és szabályozó funkcióinak kimutatása (Salgó A.),

új kutatási irányok jelentek meg:

• Fehérje – szénhidrát, fehérje – lipid, fehérje-fehérje kölcsönhatások: Barna színanyag képződés kinetikája, metil-glioxál képződés és szerep (Örsi F)., lipoproteinek szerkezete és szerepe a gabonákban (Békés F., Smied I.), kölcsönhatás jellemzések (Lásztity R. – Nagy J.);
• Új fehérje források kutatása, biológiai érték növelés: Izolálás, tisztítás, aminosav összetétel, hiányok, emészthetőség (bioavailability), biológiai érték (in vitro), techno-funkcionális sajátságok, receptura optimálás (Tanszéki munkaközösség);
• Analitikai vizsgáló módszerek fejlesztései: Aminosav analízis és biogén aminok (Zsigmond A., Sarkadi L., Ungár Erika), Mikotoxin vizsgálati módszerek fejlesztése (Bata Á), fehérjék funkcionális tulajdoságainak meghatározása (Tömösközi S., – Nagy J.), áramlásos analitikai módszerek fejlesztése (Varga J., Tömösközi S.), elektoforézis módszerek fejlesztése (Györey E., Kárpáti M.);

A Tanszék vezetését Lásztity professzortól 1993-ban Salgó András (1951) veszi át, aki 1974-től végigjárva az egyetemi és tudományos lépcsőket 1995-ben lett egyetemi tanár és gazdasági dékán helyettes (1993-1999).

A rendszerváltozást követő, a felsőoktatást érő negatív folyamatok (Bokros csomag) kezelése, a tanszéki infrastruktúra fejlesztése, átépítések, felújítások jelentik ezen időszak fő feladatait. Kezdetét veszi a bolognai folyamatra való felkészülés, az oktatási rendszer teljes átalakítása. Elindulnak az ipar és az egyetemi szféra kapcsolatát erősíteni szándékozó projektek, a Tanszék fokozatosan kapcsolódik be nemzetközi, főleg Európai Uniós kutatási keretprogramokba, projektekbe.

A hagyományos kutatási irányok mellett új tematikák jelennek meg:

• Fehérjék funkcionális tulajdonságainak vizsgálata: Konduktometriás emulgeáló és habtulajdonságok vizsgálata, módszer fejlesztések (Tömösközi S. és mtsai), Mikro–méretű vizsgáló eljárások és műszerfejlesztés (Varga J., Tömösközi S., Salgó A., Békés F.);
• Növényfiziológiai (érésdinamika, csírázás fiziológia, stressz) kutatások: Búza érésdinamikai és csírázás fiziológiai folyamatok biokémiai és roncsolás-mentes spektroszkópiai vizsgálata (Salgó A., - Gergely Sz.);
  Post–harvest folyamatok elemzése gyümölcsök esetén (Merész P., Lovász T., Salgó A.),
  Szárazság, hideg és só stressz biokémiai és kromoszomális hátterének vizsgálata gabonákban, biogén amin analitika fejlesztése (Sarkadi L.);
• Fehérje alapú fajtaazonosítási módszerek fejlesztése: Fajtaazonosítás gélelektroforézises módszerekkel, hazai katalógus (Kemény S.-né, Kárpáti M., Örsi F., Békés F.);
  HPLC alapú fajtaazonosítási módszerek (Baticz O., Örsi F.), Kapilláris elektroforézises fajtaazonosítás (Scholz É.);
• Infravörös spektroszkópiai és képalkotó (NIR/MIR/FT-IR) eljárások alkalmazásai: Élelmiszer fehérjék kvalitatív és kvantitatív kimutatása, összetétel, minőség és fiziológiai állapot elemzés, hálózati mérési módszerek fejlesztése, Ipari folyamatok követése, hamisítás (Salgó A. – Gergely Sz.);
• Molekuláris biológiai módszerek fejlesztése és alkalmazásai a fehérje minősítésben: A sikérfehérjék képződése genetikai hátterének vizsgálata, a sikérfehérjékkel való „szennyezettség” kimutatása, GM szervezetek kimutatása, aptamerekkel kapcsolatos fejlesztések (Gaugecz J., - Révay T.,-Szarka A., Mészáros T.);
• Technológiai fejlesztések egészségtámogató gabonaipari termékek előállítására (Tömösközi S. és mtsai);
• C-vitamin anyagcsere kutatások (Szarka A. és mtsai);

A Tanszék életében és működésében alapvető változást hoz a Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar belső integrációja (2007), aminek célja nagyobb, integrált szervezeti egységek kialakítása, az oktatási és kutatási hatékonyság növelése, s ennek következtében 10 tanszék helyett 5 jön létre.

A Biokémiai és Élelmiszertechnológiai (korábban Élelmiszerkémia) Tanszék és a Mezőgazdasági Kémiai Technológia tanszék integrációjával kialakul az Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék. Az új szervezeti egység átlagosan 25 oktató-kutató, 20 technikai személyzet és kb. 20-25 doktoráns munkájának színtere, hatalmas oktatási terheléssel és jelentős hazai és nemzetközi pályázati bevételekkel és ipari kutatási megbízásokkal.

Az integrált tanszék kutatási profilját a benne működő kutató csoportok alakították/alakítják szinte folyamatosan a tudományos körülmények és ipari igényeknek megfelelően. A kilenc csoport, az integrációkor kialakított tematikai spektruma alább követhető:

1. A szárazság, só és oxidatív stresszek biokémiai, molekuláris hátterének vizsgálata növényi anyagokban (gabonák, gumósok);
2. Gabonakémiai és technológiai kutatások, új termékek, funkcionális élelmiszerek fejlesztése;
3. Módszer és műszerfejlesztések a gyorsvizsgálati és dedikált analitikai eljárások területén;
4. Roncsolásmentes módszerek fejlesztése és alkalmazása biorendszerek és biofolyamatok monitorozásában;
5. Mezőgazdasági és egyéb hulladékok non-food hasznosítása;
6. Elméleti biológiai és ipari mikrobiológiai projektek;
7. Fermentációs up-stream és down-stream műveletek és folyamatok fejlesztése;
8. Célzott biodegradációs folyamatok és műveletek fejlesztése és alkalmazása;
9. Környezet menedzsment mérnöki eszközrendszerének fejlesztése;

Az integrációs folyamatok eredményeképp megőriztük a két korábbi tanszék kutatási-tematikai tradicióit, erősítettük a belső szinergikus hatásokat az új innovációk területén és növeltük a hallgatói részvételt K+F+I projektjeinkben.

Az integrált tanszék vezetését 2015-ben Vértessy Beáta veszi át, aki az MTA Enzimológiai Intézet igazgató helyettese majd az ELKH-TTK Enzimológiai Intézet, Genom metabolizmus kutatócsoport vezetője. Tudományos karrierjét az MTA Biológiai Osztályán szerzett tudomány kandidátusa (1991), majd az MTA doktora (2001) címek fémjelzik.

Az Élelmiszerkémia Tanszék története szervesen összefügg a korábban alakított Mezőgazdasági Kémiai Technológia Tanszék történetével, így az összesen több mint 113 év már tudománytörténeti szempontból is jelentős szolgálatot jelent a széleskörűen értelmezett élelmiszertudomány számára.

Végezetül álljanak itt az élelmiszerkémiával és -technológiával kapcsolatos képzést végző tanszékek vezetőinek nevei (az évszámok a tanszék névváltozásainak időpontjait jelölik):

• Mezőgazdasági Kémiai Technológia (1908)
  • ‘Sigmond Elek
  • Binder Kotrba Géza
  • Sándor Zoltán
  • Holló János
  • Fodor Lajos
  • Sevella Béla
• Élelmiszerkémia (1921) később Biokémia és Élelmiszertechnológia
  • Vuk Mihály
  • Telegdy Kováts László
  • Lásztity Radomír
  • Salgó András
• Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszer-tudományi Tanszék (2007-)
  • Salgó András
  • Vértessy Beáta

DOI

Érkezett: 2022. szeptember – Elfogadva: 2022. november

¹ Az MTA külső tagja, FBFD PTY LTD NSW Australia

Kulcsszavak

a búza glutenin modellje, tioninok, arabodoxán, aktiván

2. Bevezetés

Ezen visszaemlékezés szokatlan cime némi magyarázatra szorul: irója ötödéves vegyészménök-hallgatóként 51 éve kapott demonstrátori állást az akkor Telegdy-Kováts professzor által vezetett Biomémia Tanszéken, 1972 júliusában, két héttel a tanszékvezetőváltás után kezdett ott dolgozni, mint ösztöndijas gyakornok, Lásztity professzor mellett. Itt oktatott és kutatott, az egyetemi szamárlétra fokait megmászva, egyetemi doktori és kandidátusi fokozatot szerezve 1987-ig, amikor is meghivást kapott az ausztráliai állami kutatóhálózat (CSIRO) búzakutató intézetébe. Ott tevékenykedve állandó és folyamatos együttműködésben a Tanszék kutatóival, tanúja/részese volt az itt bemutatandó eseményeknek, ugyanakkor személyesen érzékelhette ezeknek hirét, hatását a szakma nemzetközi platformján.

3. Előzmények

A tanszék gabonakémiai munkásságának ismertetése elött érdemes egy, a Tanszék születését jó 50 évvel megelőző magyar vonatkozású eseményt megemliteni, amely napjainkban is hat az ott folyó kutatások szellemére, stratégiájára.

A XIX. század utolsó negyede a magyar malomipar sikerkorszaka, amikor Ganz Ábrahám gyárában új módszerrel gyártott, rovátkolt felületű, kéregöntésű öntöttvas hengerekkel dolgozó malmok világviszonylatban is elterjedtek.

Ebben az időszakban jutott el ausztrál földre egy, a Ganz-féle őrlési technika akkor forradalmian új technológiai megoldásainak bemutatására készített, miniatűr őrlőhengereket és szitaberendezést tartalmazó modellmalom [1]. Ez kis mennyiségű, néhány kilogrammnyi gabonaminta tájékoztató őrlésére és vizsgálati célú liszt előállítására szolgált. Ez a berendezés nem csak a XIX. századi magyar ipar egyik csúcsteljesítményének kicsinyített másaként és a kibontakozó ausztrál gabona-feldolgozó ipar szimbólumaként lett értékes ipartörténeti ereklye, hanem fontos szerepet kapott a gabonatudomány megszületésében is.

Az 1890-es évek elején az ausztrál búzanemesítő, William Farrer és a mellette dolgozó vegyész, Fredrick Guthrie jutottak először arra a gondolatra, hogy a búzanemesítés folyamatában a szelekció egyik fontos kritériuma – a terméshozam mellett – a búza minősége legyen. A gabona minőségének meghatározása céljából Guthrie koncepciója az volt, hogy a laboratóriumban az őrlés, a tésztakészítés és a sütés folyamatát a malmi és sütőipariberendezésekkel azonos elvű, de arányosan lekicsinyített modellekkel vizsgálják meg [2].

Guthrie-nak, meglátogatván az egyik frissen épült malmot, véletlenül jutott tudomására a későbbi cikkeiben csak „játékmalom”-nak nevezett Ganz-féle próbamalom létezése, amelyet kölcsönkapott, és ezzel elkezdte a Farrer által nemesített búzafajták vizsgálatát. Így született meg a ma gabonakémiaként ismert szaktudomány, amelyben a kis Ganz-hengerszékes próbamalom volt az első laboratóriumi vizsgáló eszköz.

A “játékmalom” hosszú hányattatás után, egy lomtárból előkerülvén 2011-ben visszakerült Magyarországra és ma a budapesti Öntödei Múzeum állandó kiállításának értékes darabja [3].

4. Kezdetek

A Tanszék születése óta a gabonatudomány az ott folyó kutatómunka egyik legfontosabb területe. A 20-as években - amikor a Tanszék Vuk Mihály vezetése alatt létrejött – a hazai gabonakutatás nemzetközileg elismert, fontos tényező volt. Karácsony alapvető eredményeit a kenyér kiszáradás témájában az akkor indult amerikai folyóiratban, a Cereal Chemistry-ben publikálta [4, 5], széleskörben alkalmazták Pekár színmérési metodikáját [6], világviszonylatban elsők között jelent meg részletés információ a magyar búza és búzaliszt összetételéről [7]. Ebben az időben születtek meg Hankóczy tészta-reológiai műszerei, amelyek forradalmasították a búzakémiát. 1905-ben találta fel a farinométert, az első olyan műszert, amellyel a tészta, ill. a sikér nyújthatóságát meg lehetett állapítani. Ezt továbbfejlesztve 1912-ben megalkotta a Farinográf lisztvizsgáló és minősítő műszert, amely egyidejűleg meghatározza a liszt vízfelvevő képességét, a sikér minőségét, a tésztakialakulás idejét stb. [8, 9]. Módszere és találmánya az egész világon elterjedt. Kezdeményezésére indult meg az országos búzakataszter felvétele és a minőségi búzatermesztés elterjesztése [10, 11].

A tanszék Vuk Mihály vezetése alatt fontos szerepet játszott a magyar élelmiszeranalitika, élelmiszer-ellenőrzés területén, különös tekintettel a gabonaipari és borászati alapanyag- és végtermékminősités módszereinek kidolgozásában és terjesztésében Tanszéki munkatársaival, Sándor Zoltánnal és Vas Károllyal irták meg az első magyar élelmiszerkémia szakkönyvet [12], Vuk nevéhez fűződik az első magyar nyelvű búzakémiai könyv publikálása [13].

5. Lásztity Radomír, a “magyar Pomeranz”

Az 1951-es tanszékvezető-váltást követően, Lásztity Radomirnak a tanszékre kerülésével, de különösen 1972-től, amikor Lásztity átvette a Tanszék vezetését, a gabonakémiai és technológiai kutatás új, nemzetközi elismerést kiváltó korszaka kezdődött. A tanszék létszáma megduplázódott, az átlag életkor 30 évvel csökkent, Lásztity kutatási tevékenysége mellett igen fontos szerepet játszott a Vegyészmérnöki Kar oktatási struktúrájának alakításában.A biomérnöki képzés megteremtésének élharcosaként, a Tanszék oktató és kutatóállomány tagjaiból valóságos iskolát teremtett a hazai és a nemzetközi gabonatudomány számára. Oktatói szenvedélyét mi sem illusztrálja jobban, hogy egész pályafutása során talált időt nagyszámú hézagpótló magyar és angol nyelvű kézikönyv és hallgatói jegyzet megírására gyakran tanszéki és egyéb kollegák társszerzősége mellett. A CRC Press-nél 1984-ben, “The Chemistry of cereal proteins” cimen megjelent könyve, publikálása óta a szakirodalom egyik leggyakrabban forgatott kézikönyve világszerte. Lásztity Radomír ide vonatkozó, fontosabb munkáit az 1. ábra mutatja be a teljesség igénye nélkül.

Lásztity új iránti nyitottságát mi sem bizonyítja jobban, mint az a tény, hogy a világon elsőként a Tanszéken került az oktatási anyagba a Gánti által kidolgozott Chemoton elmélet a Tanszékvezető neve alatt, a biológus mérnök hallgatók számára fakultatív tárgyként meghirdetett “Válogatott fejezetek a biokémiából” tárgy keretében. E témakörből számos díjnyertes tudományos diákköri dolgozat és diploma született, egy, a MTESZ által felkarolt, “Kinetikai klub” elnevezésű önképzőkör keretében a műegyetemi hallgatók mellett a SOTE-ból és az ELTE-ből is aktívan dolgoztak brebiológiai evolúciós témákon.

Lásztity professzor személyes kutatásainak középpontjában már a kezdetektől a sikér szerkezetének és reológiai tulajdonságainak vizsgálata, új, ezen feladatra alkalmas készülékek és módszerek kifejlesztése állt [14, 15, 16, 17, 18]. Munkásságának legfontosabb, korszakalkotó eredménye a búza glutenin lineáris szerkezeti modelljének kidolgozása [19], (2. ábra) amely nevét a korszak legnagyobbjai (Bloksma, Evans, Ewart, Pomeranz) közé emelte.

Lásztity helyét, szerepét a világ gabonatudományi panteonjában legpregnánsabban Colin Wrigley, a szakma világhírű ausztrál reprezentánsa fogalmazta meg, amikor a 90-es években az évenként megrendezett ausztrál gabona konferencián meghívott előadóként jelenlévő Lásztityt előadása elött a “magyar Pomeranz”-ként mutatta be (Pomeranz szakmánk minden idők legnagyobb alakja, aki saját kutatásai mellett tudományszervezőként, generációkat oktatva/nevelve az USA több egyetemén, 500-on felüli publikácóval gazdagitotta a gabonatudományt. Bekes F.).

6. Kiemelt kutatási irányok

Lásztitytól származik a búzasikér azon definíciója, amely napjaikig a legprecízebb leírása ennek a rendkívül összetett bonyolult szerkezetű élelmiszer-alkotónak: “A búzasikér a búzaliszt hidratált fehérjéiből és egyéb komponenseiből, a dagasztás során, a dagasztási energia-input hatására létrejövő, specifikus kovalens és nem kovalens kötések által stabilizált, fehérje-lipid-szénhidrát komplex.” Ez a definició szemléletesen mutatja Lásztity egész pályafutásán végivonuló érdeklődését az élelmiszerek komplex szerkezeti anyagai iránt, amely végső soron napjainkig meghatározta a Tanszék gabonakémiai kutatásainak egyik leggyakoribb területét, a fehérje-lipid és fehérje-szénhidrát kölcsönhatások összetételének, szerkezetének tanulmányozását, valamint ezek és a tészta funkciós tulajdonságai közötti viszony kutatását.

6.1. A búza összetett fehérjéinek kutatása

A Tanszék nagyszámú, e témakörben írott publikációja [20, 21, 22, 23, 24] és nem utolsósorban azok a sütőipari minőség becslésére kidolgozott módszerek, amelyek ezen komplex kémiai kölcsönhatásokon alapulnak [25, 26] komoly nemzetközi visszhangot váltottak ki, a Tanszéket ezen tématerület kutatásának egyik legfontosabb alkotóműhelyévé avatták. Ezen tématerülethez sorolható a gabonák különös összetételű, kis molekulatömegű, lipidkötő fehérjéinek, a tioninoknak a kutatása [27, 28] is, amelynek keretében két, a nemzetközi szakirodalom által több mint százszor idézett publikáció született, az egyik a búza purotionin lipidkomplexének részletes szerkezeti modelljét tárgyalja [29], másikuk a zab tionin, az avenontionin aminosav-szekvenciáját közli [30]. Az összetett búzafehérjék kutatása napjainkban is aktivan, nemzetközi együttműködések által művelt kutatási terület a tanszéken, különös tekintettel a búza raktározási fehérjéinek arabinoxilánnal alkotott termékeivel kapcsolatosan [31, 32, 33, 34, 35, 36].

6.2. Gabonaipari műszerfejlesztés, a LaborMIM kapcsolat

A Tanszék Lásztity által megindított nagyon fontos másik kutatási területe a gabona-ipari vizsgálati készülékek és metodikák fejlesztése, új berendezések és eljárások kidolgozása. Ez a tevékenység a Tanszék és a Labor Műszeripari Művek (LaborMIM) mérnökei között kialakult több évtizedes együttműködés keretében történt [16, 17, 18]. Idézve a BME Vegyészmérnöki Kar 1971-72 -es évkönyvét: “A Tanszék új laboratóriumi gabona és lisztvizsgáló műszerek tervezéséhez szükséges paraméterek megállapítását, valamint komplett laboratóriumokhoz készült berendezések és műszerek bemérését és szakvéleményezését végzi rendszeresen. Az 1970. évi ilyen irányú tevékenység keretében a Tanszék mikrosütő—kemence és nedvességmérő műszer kialakításával kapcsolatos tanulmányt, elasztigráf, kenyérbél—porozitás mérő készülék és hidrolizáló berendezéssel kapcsolatos tanulmányt, valamint gyors fehérjemeghatározó készülék tervcéltanulmányát készítette el. Megbízó: Labor Műszeripari Művek.“

A számos gabonavizsgáló készülék megteremtésében való közreműködés amellett, hogy nagyszámú tudományos publikációt és szabadalmat eredményezett, mind belföldön mind külföldön szignifikánsan növelte a Tanszék hírnevét. Magyarországon a gabonaátvétel alapját évtizedekig a Valorigráfos értékszám képezte, igy a műszerrel kapcsolatos szakértői szintű ismeretek közvetlen kapcsolatot teremtettek az iparral, nevezetesen a Gabona Tröszt Kézdy Pál által vezetett Minőségi Osztályával, illetve a két érintett iparági kutatóintézet (Gabona Kutatóintézet, Sütőipari Kutatóintézet) dolgozóival. Ezen kapcsolatok révén a Tanszék elsőkézből jutott információhoz a gabonaipar fejlesztési elképzeléseiről, közreműködhetett a felmerülő problémák megoldásában. Utóbbira érdemes itt két példát felhozni, mert mindkét, eredetileg ipari problémaként jelentkező témakör, melynek megoldása során a Tanszék többéves nemzetközi visszhangot kiváltó alapkutatási projektjére nőtte ki magát: A tanszék a gaboniparban jelentkező mikotoxin-fertőzések kapcsán kezdett a kérdéskör analitikájával foglalkozni, amely később a detoxifikálás irányába is kiszélesedett [37, 38, 39, 40]. A Gabona Tröszt takarmány-receptúra kidolgozó tevékenységével kapcsolatos szaktanácsadásból fejlődött ki a tanszéken az in vitro biológiai érték kutatása, amelynek eredményeképpen új típusú kémiai indexeket [41, 42] célfüggvényeként alkalmazó nemlineáris optimalizációs metodika kidolgozására került sor mind a humán élelmiszerek (például bébiételek) mind a keveréktakarmányok receptúráinak kidolgozásához [43, 44, 45].

A LaborMIM gabonavizsgáló készülékei a belföldi alkalmazások mellett a vasfüggöny mögötti országokban terjedtek el széles körben: vásárlásuk, - ellentétben a nyugati országok összehasonlítható készülékeivel, - nem igényelt “kemény valutát” ezekben az országokban. Többek közt ennek kapcsán alakult ki szoros együttműködés a Tanszék és néhány környező ország, elsősorban az egykori Jugoszlávia és Csehszlovákia kutatói között.

A LaborMIM-kapcsolat tartalmilag messze túlnőtte az évtizedek során a gabonaipari műszereken alapuló együttműködést, a Tanszék aktív részt vállalt a vállalat egyéb termékeinek fejlesztésében, igy például folyadék-kromatográf, elektroforetikus berendezések kidolgozásában vet részt. Ezen tevékenység egyik sikerdarabja a BNV nagydíjat nyert komplex vetőmagvizsgáló laboratórium volt, amelyben egy világszínvonalú gélelektroforézis készülék-együttes és egy fajtaazonosítási feladatokra kifejlesztett, mintázat-felismerő algoritmus alapú számitógépes, DOS környezetre írott programcsomag született a Tanszéken [46]. A programcsomag továbbfejlesztett, Windows-ra átírt változata PatMatch néven napjainkban is használatban van számos kutató- illetve nemesitő intézményben világszerte [47].

7. Glutén workshop

A Tanszék kutatói 1980-ban meghívást kaptak egy zártkörű, az INRA (Nantes, Franciaország) által szervezett Nemzetközi Sikér Munkaértekezletre, ahol a világ vezető búzakutató intézményei vettek részt. Az „International Workshop on Gluten Proteins” a szakma legmagasabb színvonalú szakmai fórumává vált, melyet 1980-t követően hagyományosan 3 évente rendeznek meg. A tanszék mind a 13, eddig megrendezett Gluten Workshop-on képviseltette magát, sőt, a 3. Workshop-ot Budapesten mi szerveztük meg 1987-ben. A budapesti 3. Gluten Workshop-ot a napjainkig az egyik legmagasabb színvonalú, legjobban szervezett találkozóként értékeli a szakma [48].

8. A 80-as évek, a válaszút elött a búzafehérje-kutatás

Az 1984-es, Wageningenben megrendezett 2. Workshop fontos mérföldkő a szaktudomány történetében: Itt zajlott le egy Lásztity-Shewry polémia a prolamin szó használatáról, amely ennél sokkal általánosabb kérdéseket vetett fel. A gabonakémia mindaddig a klasszikus Osborne által lefektetett nomenklatúra alapján osztályozta a gabonafehérjéket, amelynek alapja azok oldhatósága volt. A 80-as évek elején jutott el a növényi molekuláris biológia és genetika odáig, hogy ezen komplex vegyületcsoport genetikáját értelmezni tudja, aminek alapján a Miflin által vezetett angol kutatócsoport megalkotta a búzafehérjék genetikai alapokon nyugvó csoportosítását és új nevezéktanát [49], (3.ábra). Ez minden vonatkozásban egzaktabb módon jelöli/definiálja a különféle fehérjecsoportokat, de egy – tartalmi szempontjából egyáltalán nem lényeges – de következményei miatt súlyos problémát tartalmaz: az Osborne nomenklatúra alkohol-oldható fehérjéinek prolamin-elnevezését teljesen új tartalommal, más fogalom jelölésére használja, ezzel az elmúlt 50 évben publikált szakirodalomban számtalan bonyodalmat okoz.

Shewry előadását követően, Lásztity felismerve a problémát, jelezte észrevételét, amiből hosszú, érdemi vita kerekedett, rámutatva a gabonakémia adott korszakának nagy dilemmájára – mindaddig a gabonakémia a búzát, illetve a búzalisztet, mint a kenyérgyártás alapanyagát tekintett vizsgálatainak célpontjának, a molekuláris biológia/genetika előretörésével a búza, mint biológiai objektum került előtérbe. Ez maga után vonta azt, hogy míg az előbbi szemlélet a liszt, de különösen a tészta bonyolult kölcsönhatásokon alapuló tulajdonságait vizsgálta, addig az utóbbi teljes mértékben az alkotóelemekre, tehát az egyes, a búzanövény genetikus állományát reprezentáló génekre koncentrált, teljesen figyelmen kívül hagyva a tényt, hogy ezen gének termékei csak egymással kölcsönhatásba kerülve képesek a szerepüket a technofunkcionális tulajdonságok kialakitásában kifejteni.

A Workshop-ról egy „Válaszút elött a búzafehérje kémia?” cimű cikkben számoltunk be az Élelmezési Ipar hasábjain [50]. Sajnálatos módon a szakmaterület fejlődése a következő 10 évben egyértelműen bebizonyította félelmünk megalapozott voltát, sőt a kettészakadás jeleit. Bár mindkét irányzat korszakalkotó eredményeket ért el – ez az a korszak amikor a biokémiai majd molekuláris markerek nemesítésbeli alkalmazása tért hódított, a NIR technika bevonult a gabonaminősités eszköztárába, amikor MacRitchie és munkatársai kidolgozták a rekonstrukciós technikát, egyedi búzafehérjék előállítása valósult meg bakteriális expresszióval, a biotechnológia alkalmassá vált a sikérfehérje gének módosítására.Ugyanakkor érezhetően megnőtt a rés a gabonakémiai alapkutatás és a gyakorlati alkalmazásokat közvetlen módon kiszolgálni képes alkalmazott kutatás között. A biotechnológia eredményei kapcsán, különösen a búza transzformáció sikeres megoldását követően, tekintélyes szakemberek kezdtek arról cikkezni, hogy a közeljövőben a növénynemesítés funkcióját a genetic engineering teljesen átveszi és a gabonaipari technológiák különböző igényeit tökéletesen kielégítő, genetikailag módositott új fajták születnek. Természetesen, jóslatuk egyáltalán nem vált be.

Nem véletlen, hogy a molekuláris biológia gabonatudományi alkalmazásának legkiválóbb úttörői, Peter Shewry, Olin Anderson és Rudi Appels voltak azok, akik elsőként döbbentek arra rá, hogy a molekuláris szemlélet és eszköztár beláthatatlan lehetősége csak akkor aknázható ki maradéktalanul, ha nem csak a gént tudjuk manipulálni, annak termékét a búzában kimutatni, de – a hagyományos gabonatudomány eszköztárával és tapasztalatával - képesek vagyunk követni és értelmezni azoknak hatását a búza-alapú termékekben, elsősorban a tésztában. Ezen felismerés nyitotta meg a gabonatudomány új fejezetét, amelyben a Tanszék kulcsszerepet vállált.

9. A kis- és mikroméretű gabonaipari vizgálati berendezések és módszerek kifejlesztése és alkalmazásaik

A 80-as, 90-es évek fordulóján angol és amerikai kutatók megoldották különféle gliadin- és glutenin-fehérjék génjeinek izolációját és a kódolt fehérjék mg-méretű termelését bakteriális expresszióval. Körülbelül ugyanabban az időben az eredetileg a nemesités korai szakaszában történő szelekció céljára kifejlesztett első mikorméretű tésztavizsgáló berendezésről, a 2 g Mixograph-ról kiderült, hogy az kiválóan alkalmazható alapkutatási eszközként is: a dagasztandó liszthez néhány milligrammnyi fehérjét adagolva, annak a dagasztási jellemzőkre való hatását érzékenyen és reprodukálható módon követni, regisztrálni lehet [51]. A dagasztást közvetlenül a dagasztó-perselyben végrehajtott redox reakciósor segítségével az így adagolt glutenin alegység szerkezetű fehérjéket be lehetett építeni a glutenin polimerbe,és vizsgálni lehetett azok hatását a tészta reológiai sajátosságaira [52]. Ezen új típusú vizsgálati módszerek utat nyitottak a tészta sajátságai és az adagolt/beépített természetes és genetikailag módosított fehérjék szerkezete közötti összefüggések vizsgálatához [53, 54].

A búzatranszformációval előállított módosított búzák jellemzésének [55] és a fenti in vitro metodikáknak két alapvető hiányossága volt: nem rendelkeztünk olyan eszközökkel, amelyekkel grammnyi mennyiségű transzgenikus magtermésből lisztet lehet őrölni, másrészt a rendelkezésre álló mikro-berendezések nem adtak felvilágositást a búzaliszt egyik alapvető tulajdonságára, a vízfelvevő képességre, amelyet makro méretekben a Hankóczy-féle Farinográf segítségével szokás mérni.

Ezen a ponton léptek be a Tanszék tagjai és az akkor már megszűnt LaborMIM mérnökeiből alakult két magyar kisvállalat munkatársai, és az ausztrál CSIRO kutatóival közösen [56] megalkották a világ legkisebb, akár egy búzaszem őrlésére is alkalmas mikromalmot [3, 57] és a Hankóczy féle Farninográph négy gramm liszt dagasztására alkalmas változatát (mikro Z-karú dagasztó) [58, 59, 60]. Ezek a fejlesztések a Tanszék ilyen irányú tevékenységének szerves folytatásai, amellyel a Guthrie által használt Ganz próbamalom szellemében, a LaborMIM-el folytatott több évtizedes fejlesztési tevékenységre tették fel a koronát. A mikro- Z-karú dagasztóa BME, a CSIRO és a résztvevő magyar vállalkozások közös szellemi terméke, gyártási joga a Newport Scientific-hez, majd annak utódjaként a Perten céghez került, és továbbfejlesztést követően Micro DoughLAB néven gyártották és forgalmazták azt 2020ig. Több mint 200 készülék dolgozik a világ 41 országában. Napjainkban a kutatási célú búzatranszformáció, a búzafehérjék szerkezete és in vitro funkcionális tulajdonságainak kutatása, a nagy populációk jellemzőinek QTL analízis céljára, molekuláris markerek kidolgozására végrehajtott kísérleti munka, minden olyan alap- és alkalmazott kutatási terület, ahol a vizsgálandó mintamennyiség limitált, elképzelhetetlen a Z-karú mikro-dagasztó és társai alkalmazása nélkül.

A tanszék mikroméretű tesztkészülékei alkalmazásával nagyszámú, a gabonatudomány különböző területét érintő nemzetközi kollaborációban vett/vesz részt [61, 62, 63, 64, 65, 66]. A műszerfejlesztés, újabb mikroméretű berendezések és metodikák kidolgozása manapság is fontos területe a tanszéki kutatásoknak. Az utóbbi években kifejlesztett darabjai a mikro Zeleny szedimentációs készülék [26, 65, 66], a mikro sikér-mosó- és keményitő izoláló berendezés [67] valamint egy komplett mikromértű próbasütésre alkalmas műszer-együttes és metodika [68, 69, 70].

A magyar-ausztrál együttműködés jelentőségét talán legpregnánsabban Harry Sapirstein, kanadai kutató fogalmazta meg, ilyetén szavakkal mutatván be egy mikroméretű tésztavizsgálatokról szóló, előadás szerzőit (Tömösközi, Gras, Varga, Rath, Nánási, Salgó, Békés) egy USA-beli konferencián: „Ők voltak a hagyományos gabonatudomány azon árulói, akik elsőként lepaktálva a gene-jokie-kkal, új fejezetet nyitottak a gabona-tudományban”.

10. További nemzetközi kapcsolatok

A Tanszék nemzetközi kapcsolatainak ezen áttekintése nem lenne teljes a tanszéki állomány különféle nemzetközi egyesületekben kifejtett tevékenységének említése nélkül. Telegdy Kováts professzor már a 60-as években tagja lett az ICC (a bécsi székhelyű Nemzetközi Gabonakémiai Egyesület) végrehajtó bizottságának, helyét 1978-tól Lásztity Professzor vette át, sőt egy választási ciklusban az ICC elnöke volt. A tanszék Törley Dezső majd Salgó András révén aktivan résztvett a FAO/WHO Codex Alimentarius valamint az Európai Kémiai Szervezet Élelmiszeripari Bizottságának a munkájában. Budapest több nagysikerű ICC rendezvény színhelye volt a Tanszék szerezésében, ezek egyikén, 2002-ben Salgó András vette át az ICC rangos kitüntetését, a Harold Perten dijat, a közeli infravörös technika (NIR) gabonatudományi alkalmazása területén kifejtett munkásságáért [71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 84].

Számos, az ICC illetve az EU által szervezett nagyvolumenű együttműködés, többek között a MoniQA [81, 82, 83] illetve a HealthGrain [84, 85, 86] projektek tagjaként a tanszék oktatói Európa számos országának kutatóival dolgoztak együtt. Ezen kapcsolatok között különleges helyet foglal el a bécsi BOKU egyetem testvér-tanszékével kialakított több évtizedes, a kutatás mellett a vegyészmérnök-képzést is magába foglaló együttműködés egy sor kutatási téma keretében [33, 34, 87, 88, 89, 90, 91, 92].

11. Konklúzió

A gabona minőség fogalom kiszélesedése – például a nutritív és egészséggel kapcsolatos tulajdonságok vizsgálatával kapcsolatos igények – folyamatosan erősitik az élelmiszertudomány interdiszciplináris jellegét. Új diszciplínák, új metodikák épülnek be a hagyományos kutatási/fejlesztési folyamatokba.

Amint ezt a fentiek illusztrálják, a tanszék kutatási palettája ennek megfelelően új színekkel gazdagodott. A nagyműszeres technikák, az online vezérlésre alkalmas indirekt módszerek ugyanúgy megjelentek a kutatási témákban, mint az élelmi anyagok – többek közt a gabonák – allergén/toxikus komponenseinek vizsgálata.

Ezek – a tanszék sok évtizedes tradíciójára épülve - nemzetközi színvonalon, gyakran nemzetközi kooperáció keretében történnek.

12. Irodalom

[1] Jones W.L. (1984): ‘Where have all the flour mills gone?’ Flour Millers Council of Victoria. Melbourne, Australia.

[2] Guthrie F.B. (1895): Notes on the milling qualities of different varieties of wheat. Agric. Gazette NSW 6: pp.159–180.

[3] Wrigley C.W., Tömösközi S., Békés F. (2011): Hungarian-Australian collaborations in flour milling and test milling over 120 years. Cereal Res. Commun. 39 (2) pp.216–225. DOI

[4] Karácsony L. (1928): Stailing and Hydrogen-ion concentration. Cereal Chem 5:417-420

[5] Karácsony L, Bailey CH. (1931): Effect of overgrinding of flour upon the keeping qualitz of bread. Cereal Chem 8: pp. 44-50.

[6] Lásztity R, (1996): 75 years in the service of the Hungarian Food Industrz. Periodica Polytechnica 40: pp. 9-16

[7] Kosutány T, (1907): Der ungarische Weizen und das ungarische Mehl. (Budapest, 1907).

[8] Hankóczy J., (1914): Evaluation of wheat flour. I, II. Magyar Mérnök- és Épitész-Egylet Közlönye 18 (16), 307–311, 18 (17), pp. 321–331.

[9] Wrigley C.W., Tömösközi S., Békés F., Bason, M., (2022): The Farinograph: Its origins. In: The Chapter 1, Farinograph Handbook.4th Edition. Eds: Bock JE, Don C, Elsevier

[10] Annon (2012): Hankóczy Jenő.

[11] Törley D. (1996): A brief history of the Department of Biochemistry and Food Technology. Periodica Polytechnica 40: pp. 3-7.

[12] Vuk M., Sándor Z., Vas K. (1949): Élelmiszerek vizsgálata

[13] Vuk M. (1929): A magyar búza és búzaliszt összetétele. Budapest.

[14] Lásztity R. (1958): Néhány adat és megjegyzés a neolaborográf lisztminősitő készülékekkel kapcsolatban. Élelmiszervizsgálati Közlemények (Journal of Food Investigation) 3: pp. 48-51

[15] Lásztity R., Bárány A.. (1959): A tészta relaxációjának vizsgálata laborográffal. Élelmiszervizsgálati Közlemények (Journal of Food Investigation) 4: pp.14-18.

[16] Telegdy-Kováts L., Lásztity R. (1967): Valorigraf, a novel Hungarian instrument for dough investigation and flour evaluation. Élelmiszervizsgálati Közlemények (Journal of Food Investigation) 13: 5–9

[17] Lásztity R. (1960): A tészta feszültségrelaxációjának vizsgálata. Élelmiszervizsgálati Közlemények (Journal of Food Investigation) 6: pp.120-124.

[18] Lásztity R. (1967): Investigation of the rheological properties of gluten. Acta chimica 53: pp. 139-145

[19] Lásztity R. (1968) Recent results in the investigation of the structure of the gluten. Die Nahrung 12: pp. 1-11.

[20] Lásztity R., Békés F., Nedelkovits J., Varga J. (1979): Investigation of the complex proteins of wheat. Acta Chim.101: pp. 281-296.

[21] Békés, F., Őrsi, F., Kárpáti, M., Smied, I. and Mosonyi, A. (1986): A nagy molekulatomegu gliadin alegysegek lipidkomplexei es szerepuk a sutoipari minoseg kialakitasaban. Biokemia 10. pp. 159-161

[22] Lásztity R., Békés F., Kárpáti M. and Smied I. (1987): A buzalipidek valamint a feherje-lipid komplexek hatasa a sutoipari minosegre.I. Sutoipar 34. pp. 150-161.

[23] Lásztity R., Békés F., Őrsi F., Smied I., Kárpáti M. (1988): Protein-lipid and protein- carbohydrate interactions in the gluten complex. Proc.3. Int.Workshop of Gluten Proteins. Eds: Lásztity R., Békés F. pp: 343-363.World Publ.Comp., Singapore

[24] Lásztity, R., Békés, F., Örsi, F., Smied, I., Ember-Kárpáti, M. (1996): Protein-lipid and protein-carbohydrate interactions in the gluten complex. Periodica Polytechn. 40. pp. 29-40.

[25] Kárpáti, M., Békés, F., Smied, I., Lásztity, R., Mosony, A., and Őrsi, F. (1990): Investigation of the relationships between wheat lipids and baking properties. Acta Alim. 19. pp. 237-260.

[26] Rakszegi M., Balázs G., Békés F., Harasztos A., Kovács A., Láng L., Bedő Z., Tömösközi S. (2014): Modelling Water Absorption of Wheat Flour by Taking into Consideration of the Soluble Protein and Arabinoxylan ComponentsCereal Research Communications 42: pp. 629–639

[27] Lásztity R., Monori S., Kovács A. (1969): Hazai búzák lipoproteinjeinek vizsgálata. 5: pp. 257-262

[28] Békés F. (1977): A study of purothionin isolated from the petroleum ether extract of wheat flour. Acta Alim. 6: pp. 39-57

[29] Békés F., Smied, I. (1981): A study of petroleum ether soluble protein complexes of wheat flour. Acta Alim.10: pp. 229-253

[30] Békés F, Lásztity, R. (1981): Isolation and determination of amino acid sequence of Avenothionin, a new purothionin analogue from oat. Cereal Chem. 58: pp. 360-361

[31] Bagdi A., Tömösközi S., Nyström L. (2016): Hydroxyl radical oxidation of feruloylated arabinoxylan. Carbohydrate Polymers, 152: pp. 263-270.

[32] Bagdi A., Tömösközi S., Nyström L. (2017): Structural and functional characterization of oxidized feruloylated arabinoxylan from wheat. Food Hydrocolloids, 63: pp. 219-225.

[33] Bender D., Nemeth R., Cavazzi G., Turoczi F., Schall E., D’Amico S., Török K., Lucisano M., Tömösközi S., Schoenlechner, R. (2018): Characterization of rheological properties of rye arabinoxylans in buckwheat model systems Food Hydrocolloids 80: pp. 33-41.

[34] Farkas A., Szepesvári P., Németh R., Bender D., Schoenlechner R., Tömösközi S. (2021): Comparative study on the rheological and baking behaviour of enzyme-treated and arabinoxylan-enriched gluten-free straight dough and sourdough small-scale systems. Journal of Cereal Science 101,103292

[35] Wang X., Appels R., Zhang X., Békés F., Török K., Tömösközi S., Diepeveen D., Ma W., Islam S. (2017): Protein-transitions in and out of the dough matrix in wheat flour mixing. Food Chemistry 217: pp. 542–551.

[36] Wang X., Appels R., Zhang X., Diepeveen D., Török K., Tömösközi S., Békés F., Ma M, Islam S. (2017): Protein interactions during flour mixing using wheat flour with altered starch. Food Chemistry, 231: pp. 247-257

[37] Békés, F., Zsigmond A., Salgó, A., and Smied I. (1979): Az aflatoxinnal fertőzött földimogyoró dara toxintartalmának meghatarozásával kapcsolatos néhány analitikai probléma. In: Hazai mikotoxin vizsgálatok.Ed.Incze, K, pp: 95-119.,MÉTE Kiskönyvtár ,Budapest

[38] Bata A., Harrach B., Ujszászi K., Kis-Tamás A., Lásztity R. (1985): Macrocyclic Trichothecene Toxins Produced by Stachybotrys atra Strains Isolated in Middle Europe. Appl. Envir. Microbiol. 1985: pp. 678-681

[39] Bata Á., Palyusik M., Lásztity R. (1989): Investigation of the distribution of zearalenone and its metabolites in the pigs fed with feed contaminated by zearalenone. Period Polytech 33: pp. 203-209.

[40] Bata Á., Lásztity R. (1999): Detoxification of mycotoxin-contaminated food and feed by microorganisms. Trends Food Sci Technol10: pp. 223-228.

[41] Wöller, L., Békés, F., and Lásztity, R. (1977): A taplalekfeherjek minositese a kemiai indexek alapjan. I. Aminosav-adatok szamitogepes feldolgozasa. Elelmezesi Ipar 31. pp. 15-26.

[42] Hidvégi M. and Békés F. (1985): Mathematical modeling of protein nutritional quality from amino acid composition. In: Proc.ICC Symp.Amino Acid Comp.Biol.Value Cereal Proteins, Ed.:Lásztity, R.and Hidvégi, M. pp. 205-286.Akademiai Kiado,Budapest

[43] Békés, F., Hidvégi ,M., Zsigmond, A, and Lásztity, R.(1983): A novel mathematical method for determining in vitro biological value of proteins and its applications. In: Progress in Cereal Chem. Technol. Eds.: Holas, J., and Kratochvil, J. pp.1213-1218. Elsevier Amsterdam.

[44] Békés, F., Hidvégi, M., Zsigmond, A., and Lásztity, R. (1984): Studies on the evaluation of the in vitro biological value of food proteins. Acta Alim. 13. pp. 135-158.

[45] Békés, F., Hidvégi, M., Lásztity, R., and Tóth, A. (1985): Moglichkeiten der Optimierung von Futterungskosten unter Berucksichtigung der biologischen Beurfnisse. Muhle + Mischfutter. 122. pp. 628-630.

[46] Békés, F., Kemény, A., Kemény, S., Merész, P., Demeter, L. and Varga, J. (1988): Gelelektroforezis-kiserletek szamitogepes mennyisegi kiertekelese I. Relativ mobilitas skalak osszehasonlito vizsgalata. Elelmezesi Ipar 42. pp. 121-129.

[47] Wrigley C.W., Batey I.L., Békés F., Gore P.J. and Margolis J. (1992): Rapid and automated characterisation of seed genotype using. Micrograd electrophoresis and pattern- matching software. Appl. Theor. Electrophoresis 3. pp. 69-72.

[48] Lásztity R., Békés F. (1980): Proceeding of the 3rd International Workshop of Gluten Proteins. World Publ. Comp., Singapore

[49] Shewry P.R., Tatham A.S., Forde J., Miflin B.J., Kasarda D.D. (1980): The primary structures, conformations and aggregation properties of wheat gluten proteins. In: Proceedings of 2nd Workshop on gluten proteins, Eds: Graveland A, Moonen JHE, pp. 51-58, TNO, Wageningen, The Netherlands

[50] Lásztity R., Békés F., Kemény, A. (1986): Valaszút elött a búzafehérje kémia? Élelmezési Ipar 140: pp. 121-122.

[51] Békés F. and Gras P.W. (1992): Demonstration of the 2-gram Mixograph as a research tool. Cereal Chem. 69. pp. 229-230.

[52] Békés, F., Gras, P.W., and Gupta, R.B. (1994): Mixing properties as a measure of reversible reduction/ oxidation of doughs. Cereal Chem. 71. pp. 44-50.

[53] Anderson, O.D., Békés, F. Incorporation of high-molecular-weight glutenin subunits into doughs using 2 gramm mixograph and extensigraph. J. Cer. Sci.54. pp. 288-295.

[54] Anderson, O.D., Békés, F. D’Ovidio, R. Effects of specific domains of high-molecular-weight glutenin subunits’ on dough properties by an in vitro assay. J. Cer. Sci. 54. pp. 280-287.

[55] Barro, F., Barcelo, P., Rooke, L, Tatham, A.S., Békés , F., Shewry, P.R.and Lazzeri, P. (1997): Improvement of the processing properties of wheat by transformation with HMW subunits of glutenin. Nature Bio/Technology, 15. pp. 1295-1299

[56] Bason M. (2007): The Hungarian connection. In: Proc. 57th Australian Cereal Chemistry Conference, Eds.: Panozzo, J.F., Wootton, M., Wrigley, C.W. pp: 45, RACI Melbourne Australia

[57] Békés F., Southan M.S., Tömösközi S., Nánási J., Gras P.W., Varga J., McCorquodale J., Osborne B.G. (2000): Comparative studies on a new micro scale laboratory mill. Proc. 49th RACI Conference, Eds Panozzo J.F., Ratcliffe M., Wootton M., Wrigley C.W. pp. 483-487., RACI, Melbourne.

[58] Haraszi R., Gras P.W., Tömösközi S., Salgó A., Békés F. (2004): The application of a micro Z-arm mixer to characterize mixing properties and water absorption of wheat flour. Cereal Chem. 81: pp. 555-560.

[59] Bason, M.I., Dang, J.M.C., Blakeney, J.L., Tömösközi S, Haraszi, R., and Békés, F. (2004): Dough mixing on a micro Z-arm mixer compared to the standard Brabender Farinograph. In: Proc. 53rd Australian Cer. Chem. Conf. Eds: C.K.Black, and J.F., Panozzo, pp. 123-126.., RACI, Melbourne

[60] Haraszi, R., Békés, F., Bason, M.L., Tömösközi, S, Varga J, Salgó A, Dang., J.M.C., Blakeney, J.L.: Dough mixing studies on the micro Z-arm mixer. pp. 219-222. In: ‘The gluten proteins’, Proc. 8th Gluten Workshop, Eds.: Lafiandra, D., Masci, S. and D’Ovidio, R., RS-C. Chambridge, UK.

[61] Uthayakumaran, S.,Tömösközi, S., Savage, A. W. J., Tatham, A., Gianibelli, M. C., Stoddard, F.L., and F. Békés. (2001): Effects of gliadin fractions on the functional properties of wheat dough depend on molecular size and hydrophobicity. Cereal Chem. 78. pp. 138-141

[62] Tömösközi, S., Békés, F., Haraszi, R., Gras, P.W., Varga, J., and Salgó, A. 2002. Application of Micro Z-arm mixer in wheat research – Effects of protein addition on mixing properties of wheat dough. Periodica Polytechnica 46. pp. 11-28.

[63] Morgounov, A.I., Belan, I., Zelensky, Y., Roseeva, L., Tömösközi, S., Békés, F., Abugalieva, A., Cakmak, I., Vargas, M., Crossa, J. 2012. Historical changes in grain yield and quality of spring wheat varieties cultivated in Siberia from 1900 to 2010 Can. J. Plant Sci. 93. pp. 425- 433.

[64] Oszvald, M., Balázs, G., Pólya, S. Tömösközi, S., Appels, R., Békés, F., Tamás., L. 2013. Wheat Storage Proteins in Transgenic Rice Endosperm. J. Agric. Food Chem. 61, pp. 7606−7614.

[65] Cavanagh, C.R., Taylor, J., Larroque, O., Coombes, N., Verbyla, A.P., Nath, Z., Kutty, I., Ramplin, L., Butow, B., Ral, J.P., Tömösközi, S., Balázs, G., Békés, F.,Mann, G.,. Quail, K., Southan, M., . Morell, M. K. Newberry, M. (2010): Sponge and Dough Bread Making: Genetic and Phenotypic Relationships with Wheat Quality Traits. Theor. Appl. Gen. 121: pp. 815-828

[66] Roy N., Shahidul I., Ma J., Lu M., Török K., Tömösközi S., Békés F., Lafiandra D., Appels R., Ma W. (2018): Expressed Ay HMW glutenin subunit in Australian wheat cultivars indicates a positive effect on wheat quality. Journal of Cereal Science 79: pp. 494-500

[67] Tömösközi S., Szendi Sz., Bagdi A., Harasztos A., Balázs G., Appels R., Békés F. (2013): New possibilities in micro-scale wheat quality characterisation: micro-gluten determination and starch isolation Proc. 11th Internat. Gluten Workshop, Beijing, Eds.:He, Z., and Wangm D., pp. 123-126. CIMMYT, Mexico City

[68] Németh R., Bánfalvi A., Csendes A., Kemény S., Tömösközi S. (2018): Investigation of scale reduction in a laboratory bread-making procedure: Comparative analysis and method development. Journal of Cereal Science 79: pp. 267-275

[69] Németh R., Farkas A., Tömösközi S. (2019): Investigation of the possibility of combined macro and micro test baking instrumentation methodology in wheat research. Journal of Cereal Science 87: pp. 239-247

[70] Langó B., Jaiswal S., Bóna L, Tömösközi S., Ács E., Chibbar R.N. (2018): Grain constituents and starch characteristics influencing in vitro enzymatic starch hydrolysis in Hungarian triticale genotypes developed for food consumption. Cereal Chemistry 95: pp. 861-871

[71] Gergely S., Salgó A., (2003): Changes in Moisture Content during Wheat Maturation—What is Measured by near Infrared Spectroscopy? J. Near Infrared Spectrosc. 11: pp. 17-26

[72] Gergely S., Salgó A. (2005): Changes in carbohydrate content during wheat-maturation-what is measured by near infrared spectroscopy? J. Near Infrared Spec. 13: pp. 9–17.

[73] Juhász R., Gergely S., Gelencsér T., Salgó A. (2005): Relationship Between NIR Spectra and RVA Parameters During Wheat Germination. Cereal Chem. 82: pp. 488-493

[74] Gergely S., Salgó A. (2007): Changes in protein content during wheat maturation—what is measured by near infrared spectroscopy? Journal of Near Infrared Spectroscopy 15: pp. 49-58

[75] Scholz É., Prieto-Linde M.L., Gergely S., Salgó A., Johansson E (2007): Possibilities of using near infrared reflectance/transmittance spectroscopy for determination of polymeric protein in wheat. Journal of the Science of Food and Agriculture 87 (8), pp. 1523-153

[76] Juhász, R., Gergely S., Szabóki Á., Salgó A. (2007): Correlation between NIR spectra and RVA parameters during germination of maize. Cereal chemistry 84 (1), pp. 97-101

[77] Juhász R., Salgó A. (2008): Pasting behavior of amylose, amylopectin and their mixtures as determined by RVA curves and first derivatives. Starch-Stärke 60 (2), pp. 70-78

[78] Schmidt J., Gergely S., Schönlechner R., Grausgruber H., Tömösközi S., Salgó A., Berghofer E. (2009): Comparison of Different Types of NIR Instruments in Ability to Measure β-Glucan Content in Naked Barley. Cereal chemistry 86 (4), pp. 398-404

[79] Hódsági M., Gergely S., Gelencsér T., Salgó A. (2012): Investigations of native and resistant starches and their mixtures using near infrared spectroscopy. Food Bioprocess Technol. 5: pp. 401–407.

[80] Salgó A., Gergely S. (2012): Analysis of wheat grain development using NIR spectroscopy. Journal of Cereal Science 56: pp. 31-38

[81] Bugyi Zs., Nagy J., Török K., Hajas L., Tömösközi S. (2010): Towards development of incurred materials for quality assurance purposes in the analysis of food allergens. Anal. Chim. Acta, 672: pp. 25–29.8

[82] Bugyi Zs., Török K., Hajas L., Adonyi Z., Diaz-Zmigo C., Popping B., Poms R., Kerbach S., Tömösközi S. (2012): Development of incurred reference material for improving conditions of gluten quantification. J. AOAC Int., 95: pp. 382–387.

[83] Hajas L, Scherf K.A., Bugyi Zs., Török K., Schall E., Köhler P., Tömösközi S. (2017): Response and gliadin composition of different wheat cultivars grown in multiple harvest years. Acta Alimentaria, 46: pp. 187–195.

[84] Shewry P.R., Charmet G., Branlard G., Lafiandra D., Gergely Sz., Salgó A., Saulnie, L., Bedő Z., Mills E.N.C., Ward J.L. (2012): Developing new types of wheat with enhanced health benefits. Trends In Food Science & Technology. 25: pp. 70-77.

[85] Tremmel-Bede K., Szentmiklóssy M., Tömösközi S., Török K., Lovegrove A., Shewry P.R., Láng L., Bedő Z., Vida G., Rakszegi M. (2020): Stability analysis of wheat lines with increased level of arabinoxylan. PLoS ONE 15(5): e0232892.

[86] Tremmel-Bede K., Láng L., Török K., Tömösközi S., Vida G., Shewry P.R., Bedő Z., Rakszegi M. (2017): Development and characterization of wheat lines with increased levels of arabinoxylan. Euphytica. 213, pp. 291. DOI

[87] Schall E., Scherf K.A., Bugyi Zs., Török K., Koehler P., Schoenlechner R. and Tömösközi S. (2020): Further Steps Toward the Development of Gluten Reference Materials – Wheat Flours or Protein Isolates? Front. Plant Sci. 11:906. doi: 10.3389/ fpls.2020.00906

[88] D’Amico S., Mäschle J., Jekle M., Tömösközi S., Langó B., Schoenlechner R. (2015): Effect of high temperature drying on gluten-free pasta properties. LWT - Food Science and Technology 63: pp. 391-399

[89] Bagdi A., Balázs G., Schmidt J., Szatmári M., Schoenlechne R., Berghofer E., Tömösközi S. (2011): Protein characterization and nutrient composition of Hungarian proso millet varieties and the effect of decortication Acta Alimentaria 40: pp. 128-141

[90] Schoenlechner R., Szatmari M., Bagdi A., Tömösközi S. (2013): Optimisation of bread quality produced from wheat and proso millet (Panicum miliaceum L.): by adding emulsifiers, transglutaminase and xylanase. LWT-Food Science and Technology 51: pp. 361-366

[91] Bender D, Fraberger V, Szepesvári P., D’Amico S., Tömösközi S., Cavazzi G., Jäger G., Domig K.J.,·Schoenlechner R. (2017): Effects of selected lactobacilli on the functional properties and stability of gluten-free sourdough bread European Food Research and Technology 244: pp. 1037-1046

[92] Békés F., Schoenlechner R., Tömösközi S. (2016): Ancient wheats and pseudocereals for possible use in cereal-grain dietary intolerances. In: Wrigley, C.W., Batey I., and Miskelly D. (Eds) Cereal Grains Assessing and Managing Quality (2nd Edition) pp. 353-393, Elsevier, Amsterdam

DOI

Érkezett: 2022. október – Elfogadva: 2022. november

¹ Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Gabonatudományi és Élelmiszerminőség Kutatócsoport

Kulcsszavak

gabona, fehérje, mikromalom, búzaminősítés, glutén, gabonaminőség, FODMAP, Pannonbúza-minőségi kritériumok

2. Kis mennyiségű minták vizsgálatára alkalmas gabonaminősítő műszerek és módszerek fejlesztése

A gabonaminőség fogalma és tartalma gyakorlatilag a 20. század elejéig elsősorban a termesztési mutatók alakulására, esetleg tisztaságra és a termésből készült élelmiszerek minőségének érzékszervi megítélésére korlátozódott. A malmászat, majd később a sütőipar közép-, majd nagyüzemi méretűvé válásával a minőség, ezen belül is elsősorban a búzaminőség kritikus kérdéssé vált [2]. A 19. század végén, 20. század elején megindultak a technológiai fejlesztéseket elősegítő, majd a technológiai minőség befolyásolását célzó, illetve az összetétel és minőség közötti összefüggéseket vizsgáló kutatások. A terület fejlődésében kulcskérdéssé vált a technológiai minőség (malmi viselkedés, őrleményekből készült tészták reológiai tulajdonságai stb.) meghatározására alkalmas, objektív eredményt szolgáltató módszerek és műszerek (pl. sikértartalom, sikérerősség, dagasztási tulajdonságok meghatározása) kialakítása, melyben a magyar kutatók a kezdetektől világviszonylatban is úttörő szerepet játszottak [3].

A 20. század utolsó negyedére világossá vált, hogy az összetétel és a minőség kapcsolatának vizsgálatához, az egyedi reológiai, vagy összetett végtermék minőséget befolyásoló tényezők megértéséhez nem elegendő az „analitikai szemlélet” alkalmazása, vagyis a makro- (pl. fehérje vagy sikértartalom) és a mikro-összetétel (pl. aminosav vagy fehérjék alegységösszetételének, méreteloszlásának) ismerete. Az egyedi fehérjemolekulák tulajdonságainak meghatározása jelentette a következő lépést mind a minőség megértésében, mind pedig annak javításában. Az egyedi fehérjemolekulák, csoportok hagyományosabb szeparációs módszerekkel is előállíthatók, ám a múlt század utolsó évtizedeinek biotechnológiai fejlődése lehetővé tette a molekuláris biológiai módszerek alkalmazását, egyedi sikérfehérjék expresszálását is [4, 5].

A fehérje és általában a makromolekulák egyedi szerepének vizsgálati lehetősége új igényt is teremtett olyan módszerek és mérőeszközök fejlesztése iránt, melyek alkalmasak kis mennyiségű minták komplex reológiai és végtermékminőségének tanulmányozására. Nem sokkal később a mikromódszerek iránti igény megjelent a hagyományos, vagy biotechnológiai módszereket alkalmazó nemesítési (pl. minősítés lehetősége a nemesítés korábbi fázisaiban), majd a különböző célú kutatás-fejlesztési (pl. makromolekulák szerepének, adalékanyagok vagy kezelések hatásának vizsgálata) területeken és részben a rutinanalitikában is.

Elsőként a meghatározóan amerikai és ausztrál területeken szabványosított, tűs keverőelemeket tartalmazó dagasztócsészével működő Mixograph 2 g-os változata készült el [6], melyet forradalmian új kutatási eszköz-ként sikerrel alkalmaztak többek között expresszált fehérjék szerepének azonosítására [5, 7], inkorporációs kísérletekben [8], vagy éppen nemesítési vonalak tesztelésénél [9]. A mikromódszerek alkalmazási sikereinek hatására, illetve ezekkel párhuzamosan a normál dagasztási tulajdonságok mellett megjelentek más paraméterek (pl. egydimenziós nyújthatóság [8,10], többdimenziós extenzibilitás [11], intenzív dagasztás [12]) vizsgálatára is alkalmas mérőberendezések és módszerek is. Erre a folyamatra tekinthetünk úgy, hogy a kis mintaigényű vizsgálati technikák ebben az időszakban bizonyították létjogosultságukat és egyre szélesebb körben elfogadottá váltak [13,14].

Ehhez a fantasztikusan izgalmas területhez szinte már a kezdetektől sikerült tanszékünk munkatársainak kapcsolódniuk. A 2 g-os Mixograph alkalmazásának sikere ellenére az ausztrál fejlesztők és a módszert alkalmazó nemzetközi kutatók számára is szükségessé vált a továbblépés. Kétségtelen szakmai tény, hogy a tűs és a Z-karos (farinográfos, illetve valorigráfos) dagasztás fizikai-kémiai hatásai részben eltérőek [15, 16]. Másrészt vitathatatlan, hogy a szabványos Z-karos keverőkön alapuló minősítési módszerek használata – beleértve az mono- és biaxiális extenzibilitási vizsgálatok mintaelőkészítését is – lényegesen gyakoribb, elterjedtebb, mint a mixográfos módszereké [17, 18]. Ezért felmerült a lehetősége annak, hogy az ausztrál CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) intézetnél és partnereinél, az akkorra már a mikroextenzográfos [8,19] és mikrosütési [20] eljárásokra is kiterjedő műszer- és módszerfejlesztést a valorigráfos méréstechnikában jártas magyar szakemberekkel közösen folytassuk.

A közös munkához szükséges forrás egy részét a Magyarországon elnyert, akkor jelentős összegűnek mondható OMFB (Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság) pályázati támogatás biztosította. Az együttműködésben a CSIRO és a BME munkatársai mellett magyar részről a Metefém Szövetkezet és a Lab-Intern Kft., ausztrál oldalról a gyors viszkoanalizátorok (RVA) fejlesztője és gyártója, a Newport Scientific Pty Ltd. munkatársai vettek részt. A konzorciális munka jelentősebb része a munkanéven csak „mikro-valorigráfnak” nevezett, 4 g liszt dagasztási tulajdonságainak meghatározására alkalmas mikro-Z-karú dagasztó (micro Z-arm mixer) hardverének, szoftverének és a kapcsolódó mérési módszerek kidolgozására irányult. Ugyanakkor a kis anyagmennyiség vizsgálati lehetőségét, főleg a nemesítés területén csak akkor tudjuk kihasználni, ha megfelelő mintaelőkészítési (őrlési és szeparálási) eljárással is rendelkezünk. Ezért magyar részről a pályázat egy olyan mikromalom és szitagép kialakítását is tartalmazta, mely alkalmas akár szemenkénti őrlés kivitelezésére is.

A tudományos cikkek általában a műszerfejlesztés részleteit, lépéseit nem tartalmazzák. Ennek alighanem részben kereskedelmi, esetleg szellemi tulajdonvédelmi okai is lehetnek, illetve a kutatók és a kutatási munkát értékelő rendszerek ilyen fejlesztéseket ritkán kezelnek a helyükön. A gabonatudományi kutatásokban is - mint mindenütt másutt - a mérőeszközök használatával kapott eredményeknek van igazán tudományos értéke, és ma már szó esik a módszerek alkalmazásának megbízhatóságáról, validálásáról, teljesítményjellemzőiről is. Természetesen itt most mi sem térünk ki a technikai részletkérdésekre. Azt azonban szeretnénk kiemelni, hogy nagyon hosszú út és kemény munka vezet a gondolat megszületésétől a megvalósulásig. Rengeteg fejtörés, konzultáció, laboratóriumi kísérlet szükséges a megfelelő méretarányok kitalálásához, hosszadalmas tervező és gépészeti munka szükséges a kisméretű alkatrészek elkészítéséhez, a meghajtómű miniatürizálásához, a termosztálás vagy az akkor újdonságnak számító automatikus vízadagolás megoldásához, az analitikai jel feldolgozásának megoldásához, a vezérlő és értékelő szoftver létrehozásához, majd a prototípus elkészítésétől a sorozatgyártás feltételeinek megteremtéséhez. Ezt az utat valamennyi műszerfejlesztésnél végig jártuk, de közülük a tanulási folyamat miatt értelemszerűen a mikro-Z karos dagasztóegység fejlesztéséhez vezető út volt a legrögösebb. Kemény, de - főleg utólag - hihetetlenül izgalmas, hasznos tudás- és tapasztalatszerzést jelentett az a több mint 5 év, mely alatt a gondolatból megszülettek az első, részben hazai közreműködéssel készült működőképes mikroberendezések prototípusai. A cikkekben nevesített munkatársak mellett szoftver- és hardverfejlesztő kollégák, a kísérleti munkában és a tesztelésben számos hallgatónk vett rész, akiket szintén hatalmas köszönet illet. A mikrovalorigráf és mikromalom fejlesztésének, ha szakmai szempontból nem is legjelentősebb, de mindenképpen szimbolikus mérföldköve a 2001. április 21-28. között rendezett Hannoveri Ipari Vásár, ahol először sikerült a nemzetközi nagyközönségnek is bemutatni a működőképes berendezéseket (1. ábra).

Visszatérve a gabonatudományi irányvonalhoz: az első időben természetesen a műszer- és módszerfejlesz-tések létjogosultságának igazolása, a szabványos, nagy mennyiségű mintákat alkalmazó módszerek eredményeivel történő összehasonlításokra fókuszáltunk. Megszülettek az első tudományos publikációk, előbb konferenciacikkek és előadások, később tudományos magyar és angol nyelvű írások formájában [21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30].

A mikrovalorigráf prototípusából később a Newport Scientific Pty Ltd. piacra dobta a prototípus továbbfej-lesztett és rutin vizsgálati célokra is alkalmas változatát micro-doughLab néven, melyet a Perten cég egészen 2020-ig forgalmazott. Emellett a METEFÉM Szövetkezet gyártásában készülő mikromalom is számos országba és kutatóhelyre eljutott. A mikrovalorigráf és a malom fejlesztési és alkalmazási eredményeivel kapcsolatban sok információ található az Élelmiszervizsgálati Közlemények jelenlegi és korábbi [31] lapszámában, Békés Ferenc írásaiban. Ezért a továbbiakban inkább a későbbi műszer- és módszerfejlesztésekről, illetve azok kutatásban eddig betöltött szerepéről adunk rövid áttekintést, említünk néhány példát.

A későbbi műszerfejlesztések már jórészt magyar tevékenységhez kötődnek, elsősorban a BME-ABÉT Gabonatudományi és Élelmiszerminőség Kutatócsoport és a Lab-Intern Kft. együttműködéséből születtek, részben szintén pályázati források bevonásával. A műszercsalád második tagja a szabványos Zeleny szedimentációs teszt automatizált és kis mintamennyiségű (0,4 g liszt) mérésekre is alkalmas műszere (SediCom System®) volt. A szedimentációs teszt segítségével a lisztek poliszacharidjainak és fehérjéinek duzzadási folyamatát követjük, amely a búza egyes minőségi tulajdonságaival hozható kapcsolatba. A módszert a világon elterjedten alkalmazzák, a szedimentációs érték általános átvételi és minőségi osztályba sorolási paraméternek számít [32, 33]. A műszerfejlesztés eredményeként nemzetközi viszonylatban is először egy moduláris, automatikus, digitális jelfeldolgozást tartalmazó, makro- és mikro tesztcsöveket is kezelni képes kombinált méréstechnikát és hozzá feldolgozó szoftvert alakítottunk ki, majd a méréseket kidolgoztuk és validáltuk. A készülék prototípusa az ICC 2005-ben Bécsben tartott konferenciáján innovációs díjat is kapott [34, 35, 36].

A sikértartalom meghatározása az egyik legrégibb és ma is leggyakrabban alkalmazott búzaminősítési módszer [37]. Ezen a területen is megfogalmazódott az igény – főként a nemesítő szakemberek részéről – a szabványosnál lényegesen kisebb mintaigényű módszer fejlesztésére, mely lehetővé teszi a vonalak szűrését lényegesen korábbi nemesítési fázisokban. Gabonakémiai megközelítéssel pedig lehetővé válik az izolált sikér további tanulmányozása is. Nem mellékesen a hidratációs, tésztaképződési folyamatok másik főszereplője a keményítő, mely tulajdonságainak és szerepének vizsgálata új lendületet kapott pl. a különleges szénhidrát-összetételű (alacsony amilóztartalmú vagy waxy) fajták előtérbe kerülésével. Korábban nem állt rendelkezésre olyan sikérmosó berendezés, mely egyszerre alkalmas a szabványosnál kisebb mintamennyiség vizsgálatára és a kimosott keményítő szeparálására. Ebből a megfontolásból indítottuk útnak szintén a Lab-Intern Kft.-vel közösen a később GluStar® System névre keresztelt kombinált makro- és mikro sikérmosó berendezésünk fejlesztését, mely 2011-ben a Kínában rendezett 13. Gluten Workshop-on debütált [38].

A búzaőrlemények hidratációját követően kialakuló tésztaszerkezet reológiai viselkedése (vízfelvétel, termékfüggő optimális konzisztencia, tésztakialakulás folyamata, ideje, stabilitás, stb.) önmagában is rendkívül összetett folyamat, sokat tudunk és még többet nem tudunk, értünk mindebből. Ez az oka annak is, hogy csak számos reológiai vizsgálat (dagasztási vizsgálatok, mono- és biaxiális nyújthatóság, viszkozitás, esésszám stb.) összessége nyújthat részletesebb információt a tésztatulajdonságokról [39]. Közvetlen fogyasztásra azonban mégiscsak a végtermékek kerülnek, melyek minőségének alakulása még sokkal bonyolultabb, egymástól nem független tényezők eredőjeként jelenik meg. Az alapanyag minőség és összetétel, a kelesztés (fermentáció) és a sütés (hőkezelés), majd a hűlés és a tárolás (öregedés) során lejátszódó biokémiai és fizikai-kémiai folyamatok részben ismert, részben jelenleg is kutatás tárgyát képező módon befolyásolják a végtermékminőséget. Különösen izgalmassá válik a kérdés, hogy ha nem fehér őrlemények, hanem a héjrészeket is tartalmazó, pl. teljes őrlemények sajátságait vizsgáljuk. Itt ugyanis a fehérje és a keményítő mellett a (bio)kémiailag sokkal kevésbé reakcióképes rostok, a hidrofób lipidek, sőt az eltérő ionerősség, pH, stb. is belép a szerkezetformáló tényezők közé [40]. Ahhoz, hogy az alapanyag minőség és a végtermék minőség közötti összehasonlító vizsgálatok elvégezhetők legyenek, illetve a befolyásoló tényezők vizsgálata lehetővé váljon, reprodukálható laboratóriumi sütőipari tesztekre van szükség. Ilyen szabványos teszteket a hazai és a nemzetközi gyakorlat is régóta használ [41, 42, 43]. A legnagyobb problémát azonban éppen a módszerek végrehajtásának precizitása (ismételhetősége, reprodukálhatósága) jelenti. A jelenleg alkalmazott szabványos módszerek manuális kivitelezésen alapulnak, ennek minden „szépségével” és megbízhatósági problémáival együtt. A módszerek reprodukálhatóságának javítását a véletlenszerű hibák előfordulásának csökkentésével, elsősorban az emberi tényező legalább részleges kiküszöbölésével lehet elérni. Kézenfekvő megoldásnak tűnik a próbacipó előállítás műveleteinek (dagasztás, formázás, kelesztés, sütés, hűlés) és az értékelés módszereinek (térfogat, magasság, állomány stb.) legalább részleges automatizálása. Témánk szempontjából fontos, hogy a hagyományos sütőipari tesztek szükséges mintamennyisége is nagy, ami a kutatás-fejlesztés és a nemesítés szempontjából is problémás lehet. Műszerezésre [44] illetve méretcsökkentésre [10, 13, 45, 46, 47] természetesen korábban is történtek fejlesztések. Azonban összetett, részben automatizált, hagyományos szabványos és csökkentett mintamennyiségű laborvizsgálat lehetősége hiányzott a gabonakutatás eszköztárából. Ezen megfontolások alapján, valamint a korábbi műszerfejlesztések eredményiből merített bátorsággal fogtunk hozzá az automatizált makro és mikro sütési teszt végrehajtására alkalmas módszer- és műszerfejlesztéshez, szintén a Lab-Intern Kft. munkatársainak segítségével.

A méretcsökkentés lehetséges mértékének meghatározását [46] követően és több műszaki elképzelés elvetése után 2017-ben készült el a számítógépes vezérléssel és adatgyűjtéssel működő műszerváltozat, mely alkalmas a dagasztást követő kelesztés és sütés kontrollált körülmények között történő kivitelezésére [48]. Kidolgozott mérési módszerünk a standardizált farinográfos tésztakészítést, dagasztást, kelesztést, majd az elkészült próbacipók méretarányainak lézeres letapogatáson alapuló értékelését, a bélzet póruseloszlásának digitális képfeldolgozáson alapuló értékelését, valamint állagának műszeres állományvizsgáló módszerrel történő jellemzését is tartalmazza [49, 50].

A BME közreműködésével megépített saját műszereket más gyártók berendezéseivel kiegészítve, nemzetközi léptékben is ritkaságszámba menő búza és gabonavizsgálati kapacitást sikerült kialakítanunk a kis mennyiségű minták reológiai és végterméktulajdonságainak jellemzésére (2. ábra). A következőkben a mikroműszerek és -módszerek alkalmazásával kapott kutatási eredményekből szemlézünk.

A kis mintaigényű műszerek és módszerek fejlesztésével párhuzamosan természetesen megindult ezek alkalmazása is a különböző kutatási területeken. Kezdetben, a műszerfejlesztések eredeti célkitűzéseinek megfelelően, búzasikérfehérjék szerepének vizsgálata került előtérbe fajta összehasonlító kísérletekkel, expresszált fehérjék adagolásával, vagy éppen genetikailag módosított minták tanulmányozásával. Ezeket a kísérleteket részben búzamátrix alkalmazásával végeztük [16, 51, 52, 53, 54]. Később a búzafehérjék egyedi szerepét sikérmentes rizstészta mátrix reológiai tulajdonságainak adagolás vagy kísérleti genetikai módosítás hatására bekövetkező változásának követésével tanulmányoztuk [55, 56, 57].

A gabonafehérjék mellett más növényi fehérjék tulajdonságait is vizsgáltuk a mikroműszerek segítségével. Ezen kutatások iránya például a gabonacsíra, vagy az álgabona fehérjék esetében az volt, hogy a tápérték növelés céljából búzaliszthez adagolt, magas fehérjeértékű izolátumok milyen mértékben és irányban módosítják a búzalisztek technológia viselkedését. A kísérleti elképzelések mögött azonban alapkutatási gondolat is meghúzódott. Többek között azt próbáltuk megérteni, hogyan magyarázható az elsősorban albuminokat és globulinokat tartalmazó, kevésbé hidrofób, jobb felületaktív tulajdonsággal rendelkező izolált csíra, hüvelyes és álgabona (pl. amaránt) fehérjék sikértulajdonságokat módosító hatása [25, 58, 59].

Sok tekintetben (pl. biodiverzitás, tápérték növelés, termékkínálat bővítés, élelmiszerbiztonsági problémák kezelése, stb.) fontos és izgalmas kutatási iránynak tartjuk a jelenleg kis mennyiségben termelt gabonák (pl. tönkölybúza, tritikálé, rozs, zab, köles), illetve álgabonák (amaránt, hajdina) technológiai minősítésének eddiginél részletesebb kidolgozását, ezen szemtermések genetikai és környezeti változékonyságának megismerését és a tulajdonságok mögött álló makromolekuláris összefüggések megértését. Ebben is nagy segítséget nyújt és nem mellékesen költséghatékonyságot is javít a kis mintamennyiséget igénylő berendezések használata. A teljesség igénye nélkül itt példaként a tritikálé fajták komplex technológiai minősítését célzó kutatások [60], illetve a gluténmentes, hajdina és köleslisztekből készült tésztamátrixok dagasztási tulajdonságainak javítására irányuló kísérleteink [61, 62] eredményeit említjük. (3. ábra)

A sütőipari és egyéb, közvetlen fogyasztásra készülő termékek minőségét a fehérjéken kívül a másik két makromolekula csoport, a keményítő és a nem keményítő szénhidrátok (élelmi rostok) is alapvetően befolyásolják. Különösen élessé válik a kérdés az egészségtudatos táplálkozás lassú, de örvendetes terjedése esetén, ahol a teljes kiőrlésű, rostdús gabonák fogyasztása folyamatosan növekszik. A rostösszetevők szerkezetalakító tulajdonságairól azonban viszonylag keveset tudunk. Ezek megismerését célzó kutatásainkban is nagy segítséget nyújtanak a kis mintaigényű berendezéseink. A közelmúlt és a jelen kutatási témáinak egy része a búzalisztek meghatározó rostösszetevői, az arabinoxilánok, búzalisztekben és sikérmentes mátrixokban betöltött szerepének vizsgálatára irányultak [63, 64, 65, 66]. Nemrégiben olyan alapkutatási irányt is indítottunk, amely a korábban Békés és munkatársai által fehérjékre kidolgozott redukciós és reoxidációs beépítési (inkorporációs) technika rostösszetevőkre történő kiterjesztését célozza [67] (4.ábra). Szintén érdekes lehet a rostdús őrlemények tésztaképző tulajdonságainak hőhatására bekövetkező változásait vizsgálni [68]. A hőkezelés jól ismert eljárás búzalisztek technológiai tulajdonságainak változtatása, vagy pl. zabőrlemények eltarthatóságának növelése céljából, azonban rostban gazdag minták esetében a lejátszódó molekuláris folyamatokról, illetve ezek technológiai viselkedést befolyásoló hatásairól keveset tudunk.

A több évtizedes szakmai történetből természetesen minden alkalmazási példát kiemelni, említeni egy ilyen áttekintő írásban lehetetlen. Ezúton is elnézést kérünk azoktól a munkatársaktól, együttműködő partnerektől, akikkel végzett munkáinkra és elért eredményeinkre itt most terjedelmi okokból nem tudtunk kitérni. De talán a fentiek adhatnak némi áttekintést a gabonavizsgáló mikromódszerek alkalmazásának lehetőségeiről, a fejlesztés lehetséges irányairól és az eddig elért eredményekről.

3. Gabonaminőség és minősítés fejlesztésének lehetőségei

Az elmúlt évtizedekben hazai és külföldi kutatóintézetekkel, egyetemekkel, gazdasági vállalkozásokkal, társadalmi szervezetekkel közösen számos nagyobb lélegzetű K+F programban vettünk részt, illetve kezdeményeztünk, melyek célkitűzései között szerepelt a gabona, kiemelten a búza minősítési rendszerének modernizálása, harmonizálása, illetve az új minősítési módszerek és műszerek alkalmazási lehetőségeinek feltárása. Talán az egyik legnagyobb hatású a Pannon Búza programok elindítása volt. Ezek keretében az 1990-es és 2000-es években a hazai köztermesztésben és nemesítési programokban meghatározó szerepet játszó búzafajták részletes összetételi és technológiai tulajdonságait határoztuk meg és vetettük össze részben a hazai szabványos, részben a nemzetközi kereskedelemben, intervencióban, tőzsdén megjelenő minőségi követelményekkel. Egyértelműen bebizonyosodott, hogy bár a hazai búzafajták többsége kifejezetten jól teljesít a hagyományos magyar és részben középeurópai minősítési rendszerekben, az exportkövetelményekben szereplő pl. alveográfos vagy extenzográfos paraméterek elérése nehezebben teljesíthető. Ezzel összefüggő probléma, hogy a búzaátvétel és minősítés, sőt ebből következően a nemesítési gyakorlatban itthon az önmagában teljesen koherens, szakmailag megalapozott, sikérminőség és farinográfos érték centrikus hazai búzaszabvány volt a meghatározó. Ebben az exportbúza új követelményei nem jelentek meg. Ugyanakkor a hazai búzatermés jelentős részét (30-50%) nemzetközi kereskedelmi forgalomban értékesítik. Külön nehézség az EU csatlakozás jogi következménye a módszerek harmonizálásának kötelezettsége. Márpedig például a máig is használt és a hazai gyakorlatba - szakmailag teljesen indokolható módon - beivódott farinográfos vagy valorigráfos értékszám nem szerepelt a nemzetközi szabványokban, illetve a görbék értékelése is részben eltért.

Mindezek megoldási kísérleteként először a Pannon Búza Védjegy minőségi követelményrendszerét dolgoztuk ki két kategóriában (5. ábra) [69, 70]. Bár ezt az akkori gazdasági valóság nem fogadta be, az eredményeket és a szemléletet sikerült átvinnünk a hazai étkezési búzára vonatkozó szabvány megújításának folyamatába. Hosszú viták, egyeztetések eredményeként megszületett a jelenleg is érvényben lévő, és nemzetközi szinten az egyik legrészletesebb követelményeket tartalmazó új búzaszabvány [71]. Legfontosabb újdonságának tartjuk az alternatív szempontok (farinográfos, extenzográfos, alveográfos) szerinti minősítés lehetőségét, valamint a kapcsolódó vizsgálati szabványok aktualizálását és harmonizálását egyrészt a nemzetközi szabályozással, másrészt a Magyar Élelmiszerkönyv kapcsolódó fejezetével [72]. Szeretnénk hinni, hogy ezzel a megoldással a magyar fajtaválaszték minőségi előnyeit érvényesíteni képes, ugyanakkor az értékesítési követelményekhez jobban igazodó, minőségi búzatermesztésre ösztönző rendszert sikerült kialakítanunk [73, 74].

A búza és más gabonák táplálkozási szerepének megítélése az utóbbi évtizedekben jelentősen változott. Korábban a jórészt magbelsőt tartalmazó fehérlisztek előállítása és a belőlük készülő sütő-, édes-, tésztaipari és egyéb élelmiszerek előállítása meghatározó volt. Ezért az összetételi és technológiai minőség jellemzésére alkalmas módszerek többsége is ezt a (sikér)fehérje és keményítő „központú szemléletet” szolgálta ki (lásd fent). Az élelmi rostok, bioaktív összetevők szerepének mind teljesebb megismerése, a tudatos táplálkozás terjedése a teljes kiőrlésű, illetve rostokban, nem keményítő szénhidrátokban gazdagabb őrlemények, illetve gabonaalapú élelmiszerek térnyerését eredményezte. Az élelmi rost definíciója azonban csak a kétezres évek elejére alakult ki [75] és a meghatározásukra alkalmas módszerek is ekkor váltak szabványos, rutin eljárásokká. Azonban az is egyértelmű, hogy a különböző rostösszetevők (cellulóz, hemicellulózok, pentozánok, pektinek, lignin, más csoportosításban oldható és nem oldható rostok) táplálkozásélettani tulajdonságait és technológiai viselkedést befolyásoló funkciója eltérő, ezek tisztázása számos módszertani fejlesztést, illetve új vizsgálati technikák adaptálását teszi szükségessé. Az egészségtámogató gabonaalapú termékek fejlesztésére irányuló, cégekkel és kutatóintézetekkel közös programjainkban alkalmaztuk először például az elsősorban fehérjefüggő dagasztási és a főleg keményítő/nem keményítő szénhidrátoktól függő viszkózus tulajdonságok meghatározására egyaránt alkalmas mixolabos méréstechnikát többek között új típusú, aleuron rétegben gazdag malomipari búzafrakciók reológiai viselkedésének jellemzésére, a rostok funkciójának vizsgálatára (6. ábra), [76, 77]. Szintén ezek a kutatások tették szükségessé az egyedi rostösszetevők, először az arabinoxilánok (AX), majd a β-glükánok és jelenleg az arabinogalaktán (peptidek) mennyiségi és később minőségi (pl. molekulaméret, oldhatóság) meghatározására, összehasonlítására alkalmas, meghatározóan elválasztástechnikán alapuló módszerek adaptálását, majd továbbfejlesztését [78, 79, 80].

A magyar búzatermesztés és a minőség évszázados jó hírét előbb a tudatos szelekció, a termesztési körülményekhez igazodó tájfajták, majd később, a nemesítési módszerek fejlődésével a genetikailag stabil, kiváló sütőipari minőségű búzafajták megalkotása alapozta meg. Ebben a folyamatban mérföldkőnek tekinthető a közismerten kiváló sütőipari minőségű Bánkúti fajták nemesítése [81], melyek minőségi jellemzése és a jó minőség mögött álló molekuláris háttér feltárása részben megtörtént [82, 83, 84]. Az elmúlt évtizedekben ezek a fajták a köztermesztésben - elsősorban agrotechnológiai tulajdonságaik miatt - elvesztették jelentőségüket. Ugyanakkor a nemesítési programokban a kiváló technológiai minőség okán jelenleg is fontos szerepük van, illetve lehet. A régi fajták, vonalak, illetve az ősi búzafajták (pl. tönköly, tönke) összetételi és technológiai potenciáljának feltárása modern szemlélet és vizsgálati módszerek alkalmazásával azonban még kevésbé művelt terület. Ilyen megfontolások alapján indítottuk el nemesítőházakkal és gazdasági vállalkozásokkal közösen a régi búza genotípusok új szemléletű jellemzésére és felhasználásának javítására irányuló K+F programunkat, illetve ezt kiegészítő alapkutatásainkat is. Ezekben is felhasználtuk és továbbfejlesztettük az új reológiai és szénhidrát (rost) összetétel meghatározására alkalmas módszereinket. Megállapítottuk például, hogy míg a Bánkúti fajták és vonalak dagasztási jellemzői néhány kivételtől eltekintve hasonlóak, addig a viszkózus viselkedésben jelentős eltérések mutatkoznak (7a. ábra), [54]. Szintén új információként jegyeztük, hogy a Bánkúti vonalak fehér lisztjei jelentősen eltérő oldható arabinoxilán tartalommal rendelkeznek, bizonyos esetekben AX tartalmuk a nemzetközi összehasonlító fajtákét is meghaladják (7b. ábra), [85, 86].

4. Kis- és álgabonák hasznosítási lehetőségeinek javítása – két példa

A nagygabonák, ezen belül is elsősorban a búza, jelentős hagyományon és tudásbázison alapuló minősítő szempontrendszerrel és az ezt kiszolgáló, széleskörben elfogadott, szabványosított módszer- és eszközháttérrel rendelkezik. A jelenleg lényegesen kisebb mennyiségben termelt, de speciális táplálkozási szükségletek, választékbővítés vagy éppen divat miatt növekvő jelentőségű gabonák (mint például a rozs, zab, cirok, köles, tritikálé) vagy álgabonák (amaránt, quinoa, hajdina) viszont részletes minősítő eljárással nem rendelkeznek. Keveset tudunk a fajok és ezen belül a fajták közötti eltérésekről, az összetételi és technológiai minőségbeli különbségekről, a termőhelyhatásokról, a minőségstabilitásról. Sok esetben az adott felhasználási célnak megfelelő minőségi követelmények meghatározása is hiányos. Ezért hazai és külföldi kutatóhelyekkel, munkatársakkal közösen több alap és alkalmazott kutatás-fejlesztési programot indítottunk egyrészt a kisgabonák minősítési módszereinek fejlesztésére, másrészt a hasznosításuk szélesítését elősegítő termékfejlesztések irányában, valamint a technológia viselkedésük javítását célzó molekuláris háttér megismerésére. Terjedelmi korlátok miatt itt csak két példa segítségével mutatjuk be ezen területek kutatás-fejlesztési potenciálját, lehetőségeit.

A közelmúltban záródott projektünk keretében hazai termesztésű és részben hazai nemesítésű zab és rozsfajták minősítési módszereit fejlesztettük tovább és ezek alkalmazásával vizsgáltuk a fajták összetételi és technológiai tulajdonságbeli változékonyságát. Malomipari kísérletekben, 54 frakció vizsgálatával „megrajzoltuk” az őrlés frakciótérképét és azonosítottunk néhány olyan új rozsőrleményt, melyek tápérték, egészségtámogató összetétel szempontjából a hagyományos őrleményeknél kedvezőbb tulajdonságokkal rendelkeztek. Részletesen jellemeztük az új őrleményekből készült tészták reológiai és sütőipari végtermék minőségét, mely eredmények segítségével lehetővé vált új típusú, összetételi és érzékszervi szempontból egyaránt kedvező termékek előállítása (8. ábra) [87].

Másik példánk a gluténmentes tésztamátrixok táplálkozási és technológiai tulajdonságainak javítási lehetőségét mutatja be. A gluténmentes alapanyagok (pl. köles vagy hajdina) tésztaképző tulajdonsága viszonylag gyenge, a szerkezetépítő makromoleklulák (sikérfehérjék) hiányában a tésztamátrixok termékelőállításhoz szükséges viszkózus szerkezetét a szénhidrátok és sok esetben adalékolt hidrokolloidok biztosítják. Ennek a „sérülékeny” molekuláris rendszernek a technológia viselkedését a rostok jelenléte kedvezőtlenül befolyásolja. Többek között ez az oka annak, hogy a gluténmentes sütő és tésztaipari termékek tápértéke is sok esetben kedvezőtlenebb a sikértartalmú változathoz képest. Ugyanakkor ismert például, hogy a rostalkotó arabinoxilánok oxidatív közegben oldalláncaik összekapcsolódásával képesek a sikérszerkezethez részben hasonló makromolekuláris hálózat kialakítására. Kísérleteinkben sikerült bizonyítani, hogy enzimreakciókban keletkező hidrogénperoxid megfelelő koncentrációban képes a sikérmentes tésztamátrixokhoz adagolt arabinoxilánok polimerizációját indukálni és ezzel a tészta dagasztási tulajdonságait és a sütőipari végtermékek komplex minőségét javítani, miközben a rostadagolással a táplálkozási érték is növekszik (9. ábra) [62, 66].

5. Szemelvények az élelmiszerbiztonsággal kapcsolatos kutatási tevékenységből

A gabonaminőség komplex megítélést tovább árnyalja egyes fogyasztói csoportoknál jelentkező emésztőrendszeri rendellenességekből (cöliákia, allergia, irritábilis bélszindróma) adódó speciális elvárások, élelmiszerbiztonsági követelmények – pl. gluténmentesség, alacsony fermentálható oligo-, di- és monoszacharidok és poliolok (FODMAP - Fermentábilis Oligoszacharidok, Diszacharidok, Monoszacharidok és Poliolok) tartalom, stb. – megjelenése is.

A cöliákiás, vagy másnéven lisztérzékeny egyének életminősége gluténmentes táplálkozás fenntartásával biztosítható. A jelenlegi jogszabályok szerint a gluténmentes termékekben a gluténtartalom nem haladhatja meg a 20 mg/kg értéket. A gyártási folyamat, a termékminősítés, az élelmiszerbiztonság fenntartása analitikai módszerek alkalmazása nélkül nem lehetséges. A leginkább elterjedt rutinmódszernek az immunanalitikai elven működő ELISA tesztek tekinthetők, de molekuláris biológiai (DNS meghatározásán alapuló), tömegspektrometriás detektort önállóan (MALDI-TOF) illetve elválasztástechnikával kapcsolt (HPLC-MS) megoldással működő méréstechnikák alkalmazása is lehetséges. A különböző ELISA kitek, illetve a más elveken működő módszerek általában jelentősen eltérő eredményeket szolgáltatnak. A módszerek harmonizálását, érvényesítését hátráltatja, hogy sem referencia módszer, sem referencia anyag nem áll rendelkezésre. Ezt felismerve, kutatócsoportunk a módszerek összehasonlítását, az eredmények közötti eltérés okainak feltárását, a termékgyártás során előforduló hatások vizsgálatát, majd natív búzaliszt, illetve izolált fehérje alapú referencia anyag jelölt modelltermékek előállítását célzó kutatómunkát indított. A több, mint tíz éve megkezdett kutatómunka nemzetközi együttműködésben, először európai keretprogram alprogramjaként, majd önállóan fenntartott közös munkával valósult meg. Legfontosabb eredményként említhetjük, hogy először sikerült olyan búzaliszt alapú mátrixot előállítani, mely nagy eséllyel teljesítheti a referenciaanyagokkal szemben támasztott követelményeket [88, 89, 90, 91]. A munka jelenleg is folyik más gluténtartalmú gabonák (rozs, árpa és zab) bevonásával.

A FODMAP összetétel szempontjából a gabonák többsége kedvezőtlen megítélés alá esik. Külön problémát jelent, hogy a tápérték szempontjából kedvező, rostokban gazdag őrlemények FODMAP tartalma is általában magasabb. Ugyanakkor szinte alig található információ a gabonafajok és -fajták közötti változékonyságról, az alacsonyabb FODMAP tartalmú variánsok technológiai tulajdonságairól, az őrleményfrakciók FODMAP tartalmának és rostösszetétel változásának együttes alakulásáról, illetve a technológiai folyamatok során alkalmazott műveletek (fermentáció, hőkezelés, pH változás, stb.) hatásáról. A nem keményítő szénhidrát (rost) összetétel és a FODMAP-okat is tartalmazó rövidláncú szénhidrát tartalom és összetétel együttes vizsgálatára indítottunk szintén másokkal együttműködve a közelmúltban átfogó kutatást. Itt ismét szükségessé vált többlépcsős módszertani fejlesztés megvalósítása (10. ábra), melyek alkalmazásával lehetőség nyílt többek között rozs- és zabfajták, őrlemény frakciók, hőkezelt termékek és sütőipari végtermékek összehasonlító vizsgálatára [92, 93].

6. Összegzés

Ilyen nagyobb ívű, több évtized kutatómunkáját áttekintő, a terjedelmi korlátokat szégyentelenül meghaladó írás végére nehéz rövid összegzést írni. Szeretnénk hinni abban, hogy a példaként bemutatott eredmények hozzátesznek valamit a gabonavizsgálati módszertan fejlődéséhez, használatukkal közelebb juthatunk a bonyolult tészta- és termékmátrixok viselkedésének megértéséhez és hozzájárulhatunk a gabonák és álgabonák felhasználásának szélesítéséhez, értéknövelt hasznosításuk fejlesztéséhez. Emellett szeretnénk sokszorosan kiemelni az egyéni és intézményi szintű együttműködés jelentőségét. Az egyetemi, kutatóintézeti, ipari partnereink nélkül lehetetlen ezt az intenzív alkotó folyamatot megvalósítani. Minden partnerünknek hálásan köszönjük az eddigi és reményeink szerint a jövőbeli együttműködés lehetőségét.

7. Köszönetnyilvánítás

Külön és kiemelt köszönet Szűcsné Makay Erika kolléganőnknek a több évtizede tartó szakmai és emberi együttműködésért. Hálásan köszönjük elődeinknek az iránymutatást, támogatást, a kutatócsoport és a tanszék korábbi tagjainak a fantasztikus közös alkotás lehetőségét és eredményeit, a szakmai partnereinknek a közös munka élményét és gyümölcseit, támogatóinknak pedig a - reményeink szerint jó célra fordított – forrásokat.

8. Irodalom

[1] Tömösközi S; Lásztity R; Salgó A; Vértessy G. B. (2021): 100 +10 év a felsőfokú élelmiszertudományi oktatás és a kutatás szolgálatában. Magyar Kémikusok Lapja, LXXVI. évfolyam, 10. szám DOI

[2] Tömösközi S; Németh R; Farkas A; Rakszegi M. (2022): Hungarian history of cereal cultivation, processing and sourdough making. in: Traditional European Breads - An Illustrative Compendium of Ancestral Knowledge and Cultural Heritage (Eds: Garcia-Vaquero M; Rocha J.M; McElhatton A; Pastor K; Orhun G.E), Springer Nature (megjelenés alatt)

[3] Wrigley, C. W; Tömösközi S; Békés F; Bason M. (2022) : The Farinograph: Its origins. in: The Farinograph Handbook (eds: Bock J.E; Don C.), Cereals & Grains Association. Published by Elsevier Inc. ISBN: 978-0-12-819546-8 (print), ISBN: 978-0-12-819571-0 (online)

[4] Anderson, O. (1996). Molecular approaches to cereal quality improvement. In: Henry, R.J., Kettlewell, P.S. (eds) Cereal Grain Quality. Springer, Dordrecht. DOI

[5] Bekes, F; Anderson, O; Gras, P.W; Gupta, R.B; Tarn, A; Wrigley, C.W; Appels, R. (1994): The Contributions To Mixing Properties of 1D HMW Glutenin Subunits Expressed in a Bacterial System. In: Henry, R.J., Ronalds, J.A. (eds) Improvement of Cereal Quality by Genetic Engineering. Springer, Boston, MA. DOI: DOI

[6] Békés F. and Gras P.W. (1992): Demonstration of the 2-gram Mixograph as a research tool. Cereal Chem. 69. 229-230.

[7] Bekes, F; Gras, P.W; Gupta R.B; Hickman D.R; Tatham A.S. (1994): Effects of a high Mr Glutenin Subunit (1Bx20) on the Dough Mixing Properties of Wheat Flour. Journal of Cereal Science, 19, pp. 3–7. DOI: DOI

[8] Anderson O.D; Békés F. (2011): Incorporation of high-molecular-weight glutenin subunits into doughs using 2 gram mixograph and extensigraphs. Journal of Cereal Science, Volume 54, Issue 3, pp. 288-295. DOI: DOI

[9] Gras P.W; O’Brien L. (1992): Application of a 2-Gram Mixograph to Early Generation Selection for Dough Strength. Cereal Chem. 69(3):254-257.

[10] Kieffer R; Wieser H; Henderson M.H; Graveland A. (1998): Correlations of the Breadmaking Performance of Wheat Flour with Rheological Measurements on a Micro-scale. Journal of Cereal Science, Volume 27, Issue 1, pp. Pages 53-60. DOI: DOI

[11] Dobraszczyk B; Salmanowicz B.P. (2008): Comparison of predictions of baking volume using large deformation rheological properties. Journal of Cereal Science 47(2), pp. 292-301. DOI

[12] Melnyk J. P; Dreisoerner J; Marcone M.F; Seetharaman K. (2012): Using the Gluten Peak Tester as a tool to measure physical properties of gluten. Journal of Cereal Science, Volume 56, Issue 3, pp. 561-567. DOI

[13] Békés F; Gras P. W; Anderssen R.S; Appels R. (2001): Quality traits of wheat determined by small-scale dough testing methods. Australian Journal of Agricultural Research 52(12) pp. 1325 – 1338. DOI

[14] Békés F., Lokow O.M., Uthayakumaran S., Mann G. (2003): Small-scale Quality measuerements. in: Wheat Gluten Protein Analysis . ShewryP., Lookhart G. (eds), American Association of Cereal Chemists (AACC), St Paul, MN, ISBN 978-1891127328, pp. 173-198.

[15] Mani K; Eliasson A-Ch; Lindhal L; Tragardh Ch. (1992): Rheological properties and breadmaking quality of wheat flour doughs made with different dough mixers. Cereal Chemistry, 69 (2) (1992), pp. 222-225.

[16] Haraszi R; Larroque O.R; Butow B.J; Galeb K.R; Bekes F. (2008): Differential mixing action effects on functional properties and polymeric protein size distribution of wheat dough. Journal of Cereal Science, Volume 47, Issue 1, pp. 41-51. DOI

[17] MSZ EN ISO 5530-1:2015: Búzaliszt. A tészta fizikai jellemzői. 1. rész: A vízfelvevő képesség és a reológiai tulajdonságok meghatározása farinográffal. (Wheat flour. Physical characteristics of doughs. Part 1: Determination of water absorption and rheological properties using a farinograph. This part of ISO 5530 is based on ICC 115/1 and AACC Method 54-21.2.)

[18] ISO 5530-3:1988: Wheat flour — Physical characteristics of doughs — Part 3: Determination of water absorption and rheological properties using a valorigraph (This part of ISO 5530 is based on ICC 115.)

[19] Rath, C.R; Gras, P.W; Zhonglin, Z; Appels, R; Békés, F; Wrigley, C.W. (1995): A Prototype Extension Tester for Two-gram Dough Samples.Proc. 44. Annual RACI Conference, Ballarat, Eds.: Panozzo, J.F. Downie, P.G., pp.: 122-126, RACI, Melbourne

[20] Uthayakumaran S; Gras P. W; Stoddard, F. L; Bekes F. (1999) Effect of Varying Protein Content and Glutenin-to-Gliadin Ratio on the Functional Properties of Wheat Dough. Cereal Chemistry Volume76, Issue3, pp. 389-394. DOI

[21] Békés F., Southan M.S., Tomoskozi S., Nanasi J., Gras P.W., Varga J., McCorquodale J., Osborne B.G. (2000): Comparative studies on a new micro scale laboratory mill. In: Panozzo, J., Radcliffe, M., Wootton, M., Wrigley, C.W. (eds), Cereals 1999. Proc. 49th Aust. Cereal Chem. Conf. Royal Aust. Chem. Instit., Melbourne, Australia, pp. 483–487.

[22] Tömösközi S., Varga J., Gras, C.W., Rath C., Salgó A., Nanasi J., Fodor D., Békés F. (2001): Scale Down Possibilities in Development of Dough Testing Methods. In: Shewry, P.R., Tatham, A.S. (eds), Wheat Gluten. Royal Soc. Chem., Chambridge, UK, pp. 321–325.

[23] Salgó A., Varga, J., Tömösközi S., Gras P., Rath C., Békés F., Nanasi J., Fodor D., Southan M. (2001): Novel lab micro mill – a tool for small scale testing. In: Cereals 2000. Proc. 11th ICC Cereal and Bread Congress. Royal Aust. Chem. Inst., Melbourne, pp. 35–40.

[24] Tömösközi S.; Varga J.; Gras P.; Rath C.; Fodor D.; Nánási J.; Salgó A.; Békés F. (2002): Micro scale instruments for wheat testing. In: Novel Raw Materials, Technologies and Products - New Challenge for the Quality Control, A.Salgó, S.Tömösközi and R.Lásztity (eds), Proceedings ICC (Budapest, Hungary, 26-29 May, 2002), pp. 193-195. DOI

[25] Tömösközi S., Békés, F., Haraszi, R., Gras, P.W., Varga, J., Salgó, A. (2002): Application of Micro Z-arm Mixer in Wheat Research – Effects of Protein Addition on Mixing Properties of Wheat Dough. Periodica Polytechnica 46. pp. 11-28

[26] Tömösközi S., Kindler Á., Varga J., Rakszegi M., Láng L., Bedő Z., Baticz O., Haraszi R., Békés F. (2004): Determination of Breadmaking Quality of Wheat Flour Dough with Different Macro and Micro Mixers. in: The Gluten proteins, eds: D. Lafiandra D., Masci, D’Ovidio R., The Proceedings of the 8th Gluten Workshop held on 8-10 September in Viterbo, Italy. ISBN 0-85404-633-X. pp.267 – 270. DOI

[27] Haraszi R., Bekes F., Bason M.L., Dang J.M.C., Blakeney J.L. (2004): Dough Mixing Studies on the Micro Z-Arm Mixer. in: The Gluten proteins, eds: D. Lafiandra D., Masci, D’Ovidio R., The Proceedings of the 8th Gluten Workshop held on 8-10 September in Viterbo, Italy. ISBN 0-85404-633-X. pp. 219 – 222.

[28] Haraszi, R; Gras, P.W; Tömösközi, S; Salgó, A; Békés, F. (2004): The Application of a Micro Z-Arm Mixer to Characterize Mixing Properties and Water Absorption of Wheat Flour. Cereal Chem. 81. p. 555-560. DOI

[29] Tömösközi S., Nádosi M., Ercsey K., Haraszi R., Békés F., Salgó A. (2007) Determination of wheat and breadmaking quality with small-scale methods – an overall comparison study. In: Lookhart, G.L., Ng, P.K. (eds), Gluten Workshop 2006, San Francisco. AACCI, St Paul, MN, USA, pp. 243–248.

[30] Wrigley C.W., Tömösközi S., Békés F. (2011): Hungarian-Australian Collaborations in Flour Milling and Test Milling over 120 Years. Cereal Research Communications 39. p. 216–225.

[31] Békés F. (2014): A búza „sütőipari minőség” fogalmának alakulása a kezdetektől napjainkig a gabonavegyés szemével – akadémiai székfoglaló előadás részletei. Élelmiszervizsgálati közlemények – 2014. LX. évf. 3. szám. pp. 4-27.

[32] MSZ EN ISO 5529:2010: Búza. A szedimentációs index meghatározása. Zeleny-teszt (ISO 5529:2007).

[33] ICC Standard No 116/1: 116/1 Determination of the Sedimentation Value (according to Zeleny) as an Approximate Measure of Baking Quality.

[34] Tömösközi S., Nádosi M., Ercsey K., Nánási J., Varga J. (2005): Development of small-scale methods for measuring wheat quality – A new instrument for determination of sedimentation value, 50 YEARS ICC-JUBILEE CONFERENCE 1955-2005 „Cereals – the Future Challenge” Vienna, AUSTRIA.

[35] Tömösközi S., Nádosi M., Nánási J., Bor G., Ercsei K, Varga J. (2008): Automation of methods for cereal qualification: Development and validation of macro- and micro-scale sedimentation-tests, in: C&E Spring Meeting 2007 Proceedings, AACC International. pp. 169-172. DOI

[36] Tömösközi, S.; Nádosi, M.; Balázs, G.; Cavanagh, C.; Morgunov, A.; Salgó, A.; Békés, F. Revival of sedimentation value—Method development, quality prediction and molecular background. In Proceedings of the 10th International Gluten Workshop. Branlard G. (ed.) INRA, Clermont-Ferrand, France, 7–9 September 2009; pp. 104–108.

[37] MSZ EN ISO 21415-1: Búza és búzaliszt. Sikértartalom. 1. rész: A nedves sikér meghatározása kézi módszerrel (ISO 21415-1:2006).

[38] Tömösközi S., Szendi SZ., Bagdi A., Harasztos A., Balázs G., Diepeveen D., Appels R. Békés F. (2013): New possibilities in micro-scale wheat quality characterization: Micro-gluten determination and starch isolation. in: Proceedings: 11th International Gluten Workshop, He Z., Wang D.(eds.). Beijing, China, August 12–15, 2012. Mexico, D.F.: International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). ISBN: 978-607-8263-30-1; URI: http://hdl.handle.net/10883/3226. pp.123-127.

[39] Tömösközi S., Békés F. (2016): Bread: Dough Mixing and Testing Operations. Encyclopedia of Food and Health, pp. 490-499. DOI

[40] Hemdane S., Jacobs P. J., Dornez E., Verspreet J., Delcour J. A., M. Christophe C. M. (2016): Wheat (Triticum aestivum L .) Bran in Bread Making: A Critical Review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, Volume 15, Issue 1, pp. 28-42. DOI

[41] AACC 10-09.01: Basic Straight-Dough Bread-Baking Method—Long Fermentation.

[42] ICC Nr. 131: Method for Test Baking of Wheat Flours.

[43] ISO 6820:1985: Wheat flour and rye flour — General guidance on the drafting of bread-making tests.

[44] Hruskova M., Skvrnova J. (2003): Use of Maturograph and Spring Oven for the Dermination of Wheat Flour Baking Characteristics. Czech J. Food Sci., 21: 71–77.

[45] DOI

[46] Selmair P.L., Koehler P. (2008): Baking performance of synthetic glycolipids in comparison to commercial surfactants. J Agric Food Chem. 13; 56(15), pp.6691-700. DOI

[47] Gamero A., Ingoglia C., De Jong C. (2013): Microbread: use of a micro-scale screening bread-baking platform for high-throughput screening of new ingredients and formulations in baked goods. Proceedings of the 10th Wartburg SymposiumAt: EisenachVolume: Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie, Freising, ISBN 978-3-938896-79-2, pp. 359-362.

[48] Németh, R., Bánfalvi, Á., Csendes, A., Kemény, S., Tömösközi, S., 2018. Investigation of scale reduction in a laboratory bread-making procedure: comparative analysis and method development. J. Cereal Sci. 79, pp. 267–275. DOI

[49] Tömösközi S., Németh R., Farkas A., Szepesvári P. (2018): Development of semi-automated macro- and micro-scale baking test. in: LACC/IGW. 13th International Gluten Workshop Gusman C. (ed).

[50] ISBN: 978-84-9927-493-5, pp. 56-59.

[51] Németh R., Farkas A., Tömösközi S. (2019): Investigation of the possibility of combined macro and micro test baking instrumentation methodology in wheat research. Journal of Cereal Science Volume 87, May 2019, pp. 239-247. DOI

[52] Németh R., Szendi Sz., Bánfalvi Á., Csendes A. Tömösközi S. (2015): Sütőipari végtermék teszt mintamennyiségének csökkentése - módszerfejlesztés, összehasonlító vizsgálatok ÉLELMISZER TUDOMÁNY TECHNOLÓGIA 69 : 3 pp. 20-26.

[53] Király I., Baticz O., Larroque O., Juhász A., Tömösközi S., Békés F., Gouth A., Abonyi T., Bedő Z. (2004) :Relationship between functional properties of wheat dough and the relative proportion of the polymeric fraction. in: Proceedings of The gluten proteins. Lafiandra D., Masci S., DOvidio, R. (eds.) Cambridge, Egyesült Királyság / Anglia : Royal Society of Chemistry (RCS) pp. 323-326.

[54] RoyaN., Shahidul I., Mab J., Luc M., Török K., Tömösközi, S., Békés F., Lafiandra D., Appels R., Maa W. (2018): Expressed Ay HMW glutenin subunit in Australian wheat cultivars indicates a positive effect on wheat quality. Journal of Cereal Science, Volume 79, pp. 494-500. DOI

[55] Cavanagh C., Taylor J., et al. (2010): Sponge and dough bread making: genetic and phenotypic relationships with wheat quality traits. Theor Appl Genet. 121, pp. 815–828. DOI

[56] Bánfalvi Á., Németh R., Bagdi A. Gergely Sz., Rakszegi M., Bedő Z., Láng L., Vida Gy., Tömösközi S. (2020): A novel approach to the characterization of old wheat (Triticum aestivum L.) varieties by complex rheological analysis. J Sci Food Agric 100, pp. 4409–4417. DOI

[57] Oszvald M., Tömösközi S., Tamas, L., Bekes F. (2008): Role of rice and added wheat protein in the mixing properties of different rice flours - (a preliminary study). ACTA ALIMENTARIA: AN INTERNATIONAL JOURNAL OF FOOD SCIENCE 37 : 3 pp. 399-408. , 10 p. DOI

[58] Oszvald M., Balázs G., Tömösközi S., Békés F., Tamás L. (2011) Comparative study of the effect of incorporated individual wheat storage proteins on mixing properties of rice and wheat doughs, J. Agric. Food Chem. 2011, 59, 17, pp. 9664-9672. DOI

[59] Oszvald M., Balázs G., Pólya S., Tömösközi S., Appels R., Békés F., Tamás. L. (2013): Wheat storage proteins in transgenic rice endosperm. J. Agric. Food Chem. 2013, 61, 31, pp. 7606–7614. DOI

[60] Tömösközi S., Gyenge L.m Pelcéder Á., Abonyi T., Schönlechner, R., Lásztity R. (2011): Effects of Flour and Protein Preparations from Amaranth and Quinoa Seeds on the Rheological Properties of Wheat-Flour Dough and Bread Crumb. Czech J. Food Sci. Vol. 29, No. 2, pp. 109–116.

[61] OszvaldM., Tamás C., Rakszegi M., Tömösközi S., Békés F., Tamás L. (2009): Effects of incorporated amaranth albumins on the functional properties of wheat dough. Journal of the Science of Food and Agriculture, Volume89, Issue5, pp. 882-889. DOI

[62] Langó B., Bóna L., NG P.K.W., Ács E., Török K., Tömösközi S. (2018): Evaluation of carbohydrate properties and end-use quality of hexaploid triticale and its relationship to solvent retention capacity. Journal of Cereal Science, Volume 84, pp. 95-102. DOI

[63] Tömösközi S., Németh R., Petra R., Bender D., Jaksics E., Túróczy F., Török K., Schönlechner R. (2018): A sikérfehérjéket nem tartalmazó (gluténmentes) termékek táplálkozási és technológiai minőségének fejlesztése. Magyar Kémiai Folyóirat, 124. évfolyam, 3. szám, pp. 101-105. DOI

[64] Farkas A., Szepesvári P., Németh R., Bender D., Schoenlechner R., Tömösközi S. (2021): Comparative study on the rheological and baking behaviour of enzyme-treated and arabinoxylan-enriched gluten-free straight dough and sourdough small-scale systems, JOURNAL OF CEREAL SCIENCE 101 Paper: 103292 , 10 p. DOI

[65] Bagdi A., Tomoskozi S., Nystrorm L. (2017): Structural and functional characterization of oxidized feruloylated arabinoxylan from wheat. FOOD HYDROCOLLOIDS 63 pp. 219-225. DOI

[66] Rakszegi M., Balazs G., Bekes F., Harasztos A., Kovacs A., Lang L. Bedo Z., Tomoskozi S. (2014): Modelling Water Absorption of Wheat Flour by Taking into Consideration of the Soluble Protein and Arabinoxylan Components, CEREAL RESEARCH COMMUNICATIONS 42 : 4 pp. 629-639. DOI

[67] Bender D., Németh R., Cavazzi G., Túróczi F., Schall E., D’Amico S., Török K., Lucisano M., Tömösközi S., Schönlechner R. (2018): Characterization of rheological properties of rye arabinoxylans in buckwheat model systems. Food Hydrocolloids, Volume 80, pp. 33-41. DOI

[68] Németh R., Bender D., Jaksics E., Calicchio M., Langó B., D’Amico S., Török K., Schoenlechner R., Tömösközi S. (2019): Investigation of the effect of pentosan addition and enzyme treatment on the rheological properties of millet flour based model dough systems. FOOD HYDROCOLLOIDS 94 pp. 381-390. DOI

[69] Németh R., Fekete-Papp R., Orosz K., Jaksics E., Szentmiklóssy M., Török K., Tömösközi S. (2022): Investigation of the Role of Arabinoxylan on Dough Mixing Properties in Native and Model Wheat Dough Systems. Periodica Polytechnica Chemical Engineering, 66(3), pp. 437–447. DOI

[70] Bucsella B., Takács Á., Vizer V., Schwendener U., Tömösközi S. (2016): Comparison of the effects of different heat treatment processes on rheological properties of cake and bread wheat flours. Food Chem. 2016 Jan 1;190, pp. 990-996. DOI

[71] Tömösközi S., Nádosi M., Búvár G., Láng L., Salgó A. Bedő Z. (2008): A Pannon búza minőségi kritériumrendszere. in: Bedő, Z (szerk.) A Pannon minőségű búza nemesítése és termesztése, Budapest, Magyarország Agroinform Kiadó pp. 11-34.

[72] Rakszegi M., Láng L., Bedő Z., Szendi Sz., Gergely Sz., Tömösközi S., Salgó A., Tóth B., Búvár., Osvay Gy. (2012): Pannon búzafajták nemesítése, termesztési és élelmiszeripari feldolgozási rendszerének fejlesztése. MARTONVÁSÁR 24, pp. 18-21.

[73] MSZ 6383: Búza és durumbúza élelmezési célra

[74] MAGYAR ÉLELMISZERKÖNYV (Codex Alimentarius Hungaricus) (2020): 2-201 számú irányelv, Malomipari termékek.

[75] Tömösközi S. (2012): Az új búzaszabványról. Martonvásár 24, pp 24-25.

[76] Tömösközi S. (2013): Az új magyar búzaszabvány szerepe a minőségszemlélet formálásában. AGROFÓRUM EXTRA 24:50. pp. 46-47.

[77] Codex Alimentarius 2010. Guidelines on nutrition labelling CAC/GL 2-1985 as last amended 2010. Joint FAO/WHO Food Standards Programme, Secretariat of the Codex Alimentarius Commission, FAORome.

[78] Lőrincz R., Bagdi A., Szendi Sz., Bucsella B., Tömösközi S. (2012): Új típusú, funkcionális komponensekben gazdag búzaőrlemény összetételi és reológiai jellemzése. ÉLELMISZER TUDOMÁNY TECHNOLÓGIA 66: 3 pp. 5-11.

[79] Bucsella B., Molnár D., Harasztos A., Tömösközi S. (2016): Comparison of the rheological and end-product properties of an industrial aleurone-rich wheat flour, whole grain wheat and rye flour, JOURNAL OF CEREAL SCIENCE 69 pp. 40-48. DOI

[80] Rakszegi M., Balazs G., Bekes F., Harasztos A., Kovacs A., Lang L. Bedo Z., Tomoskozi S. (2014): Modelling Water Absorption of Wheat Flour by Taking into Consideration of the Soluble Protein and Arabinoxylan Components, CEREAL RESEARCH COMMUNICATIONS 42 : 4 pp. 629-639. DOI

[81] Török K., Szentmiklóssy M., Tremmel-Bede K., Rakszegi M., Tömösközi S. (2019): Possibilities and barriers in fibre-targeted breeding: Characterisation of arabinoxylans in wheat varieties and their breeding lines. JOURNAL OF CEREAL SCIENCE 86, pp. 117-123. DOI

[82] Harasztos A., Balázs G., Csőke P. N., D’Amico S., Schönlechner R., Tömösközi S. (2016) :How Arabinoxylans Modify Gluten and Starch Related Wheat Flour Characteristics. Acta Alimentaria, 45:2 pp. 215-223. DOI

[83] Hankóczy J., Surányi J., Takách Gy. (1938): A magyar búzatermesztés átszervezése, 1931-1937. Bp., Pátria Irodalmi Vállalat és Nyomdai Részvénytársaság

[84] Bedő Z., Kárpáti M., Vida G., Láng L. (1995): Good breadmaking quality wheat (Triticum aestivumL.) genotypes with 2+12 subunit composi-tion at the Glu-D1 locus. Cereal Res Commun23: pp. 283–289.

[85] Juhász A., Larroque OR., Tamás L., Hsam SLK., Zeller FJ., Békés F. et al. (2003): Bánkúti 1201 - an old Hungarian wheat variety with special storage protein composition. Theor Appl Genet107. pp. 697–704. DOI

[86] Rakszegi M., Batey IL., Vida G., Juhasz A., Bedő Z., Morell MK. (2003): Starch properties in different lines of an old Hungarian wheat variety, Bánkúti 1201. Starch/Staerke 55. pp. 397–402. DOI

[87] Török K., Tremmel-Bede K., Szentmiklóssy M., Gergely Sz., Rakszegi M., Tömösközi S. (2017): Arabinoxylans as main dietary fibre components in old Hungarian wheat landraces and in new lines In: EuroFoodChem XIX Conference: Central Role of Food Chemistry within the Food Science, Budapest, Magyarország : Hungarian Chemical Society (2017) pp. 43-43.

[88] Török K., Szentmiklóssy M., Tremmel-Bede K., Rakszegi M., Tömösközi S. (2019):Possibilities and barriers in fibre-targeted breeding: Characterisation of arabinoxylans in wheat varieties and their breeding lines JOURNAL OF CEREAL SCIENCE 86 pp. 117-123. DOI

[89] Jaksics E., Németh R., Farkas A., Horvath R., Duzs D., Drozdik A., Csányi B., Bidló G., Simon K., Tömösközi S. (2022): Comparative compositional and functional characterisation of rye varieties and novel industrial milling fractions, International Journal of Food Science and Technology 2022, 57, pp. 4463–447. DOI

[90] Bugyi Zs., Török K., Hajas L., Adonyi Zs., Poms R.E., Popping B., Diaz-Amigo C., Kerbach S., Tömösközi S. (2012): Development of incurred reference material for improving conditions of gluten quantification. JOURNAL OF AOAC INTERNATIONAL 95, pp. 382-387. DOI

[91] Török K., Hajas L., Bugyi Zs., Balázs G., Tömösközi S. (2015): Investigation of the effects of food processing and matrix components on the analytical results of ELISA using and incurred gliadin reference material candidate. ACTA ALIMENTARIA 44 : 3 pp. 390-399. DOI

[92] Hajas L., Scherf K.A., Török K., Bugyi Zs., Schall E., Poms R. E., Koehler P., Tömösközi S. (2018): Variation in protein composition among wheat (Triticum aestivum L.) cultivars to identify cultivars suitable as reference material for wheat gluten analysis. FOOD CHEMISTRY 267 pp. 387-394. DOI

[93] Schall E., Scherf K. A., Bugyi Zs., Török K., Koehler P., Schoenlechner R.,Tömösközi S. (2020): Further Steps Toward the Development of Gluten Reference Materials - Wheat Flours or Protein Isolates? FRONTIERS IN PLANT SCIENCE 11 Paper: 906 , 17 p. DOI

[94] Szentmiklóssy M., Jaksics E., Farkas A., Bidló G., Simon K, Németh R., Tömösközi S. (2022): Dietary fiber and short-chain carbohydrates composition of rye varieties and newly developed industrial milling fractions. In: Book of Abstracts of 7th Cereals & Europe Spring Meeting, Thessaloniki, Greece.

[95] Pauk, J. Lantos Cs., Ács K., Gell Gy., Tömösközi S., Búza Hajdú K, Békés F. (2019). Spelt (Triticum spelta L.) In Vitro Androgenesis Breeding for Special Food Quality Parameters. In: Al-Khayri, J., Jain, S., Johnson, D. (eds) Advances in Plant Breeding Strategies: Cereals, pp. 525–557 Springer, Cham. DOI

9. Alap és alkalmazott projektek listája

2020-2024 National project‚ Exploring of the genetic, compositional and processing potentials of spelt’ (Project ID: OTKA K 135343)

2017 – 2021 National project (GalgaGabona), “Developments to improve the conditions of human utilization of oats and rye in terms of food safety, agrotechniques, processing technology and nutritional value“ (Project ID: 2017-1.3.1-VKE-2017-00004)

2015 – 2019 “Consortional assoc. New aspects in wheat breeding: improvement of the bioactive component composition and its effects“ (Project ID: OTKA K112179)

2015 – 2018 Austrian - Hungarian bilateral project, “Improving gluten-free dough by a novel hemicellulose network“ (Project ID: OTKA ANN 114554)

2016 – 2018 Austrian - Hungarian bilateral project, “Fundamental study on the structure, rheological and functional properties of model gluten-free dough and products based on modified carbohydrate systems“ (Project ID: TÉT_15-1-2016-0066)

2013 – 2016 National project, “Quality characterization and applicability study in market-oriented breeding of old wheat genotypes“ (Project ID: AGR_PIAC-13- 2013-0074)

2012 – 2014 Austrian - Hungarian bilateral project, “Improvement and optimisation of the nutritional value and technological properties of gluten-free products – study on the effect of newly developed food additives and alternative crops“ (Project ID: TÉT_10-1-2011-0731)

2009 – 2013 National Project - “Development of breeding, agricultural production and food industrial processing system of Pannon wheat varieties” (Tech_09-A3-2009-0221)

2010 – 2012 National Project - “Development of quality-oriented and harmonized R+D+I strategy and functional model at BME” (Project ID: TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0002)

2009-2012 National project - “Development of R+D environment and tools for improvement the technology- and knowledge transfer activity at Budapest University of Technology and Economics” (Project ID: TÁMOP-4.2.1-08/1/KMR-2008-000)

2009 - 2012 Hungarian Scientific Research Fund - „The relationships of breadmaking quality properties of wheat with the composition of gluten and pentosan” (Project ID: OTKA CK 80334)

2009 – 2012 National Project - “Health Promotion and Tradition: Development of raw materials, functional foods and technologies in cereal-based food chain” (Project ID: TECH_08_A3/2-2008-0425)

2010 – 2011 Austrian – Hungarian Action Fund - Use of pentosans for the production of bread, bakery goods and gluten-free bread of enhanced nutritional value (Project ID: 77öu12)

2009-2011 EU-supported national program “Development of curriculum for MSc education on the area of Food safety and quality” (Project ID: TÁMOP-4.1.2-08/2/A/KMR-2009-0011)

2009 – 2011 Hungarian – Turkish bilateral project – “Improvement of quality and safety of cereals and cereal based food products” (Project ID: TR-16/2008)

2007 – 2011 EU FP6 - MoniQA Network of Excellence (Monitoring and Quality Assurance in the Food Supply Chain (Project ID: FOOD-CT-2006-036337)

2008 – 2009 Austrian – Hungarian Bilateral project - “Functional foods from underutilized cereals and pseudocereal; optimisation of processing parameters and evaluation of its health promoting properties” (Project ID: AT-12/2007)

2003 – 2008 Hungarian Scientific Research Fund - “The effect of low molecular weight polypeptides on the polymerization degree distribution of polymeric glutenin” (Project ID: OTKA K 42703)

2004-2007 National R+D Program - „Scientific program for development of Pannon wheat quality - (Project ID: GAK-ALAP-00126/2004)

2004 – 2005 Scientific-technical cooperation, Austria – Hungary - „Comparison of different amaranth species (regarding chemical composition, functional and sensory properties) for the production of amaranth beverages and amaranth bread” (TéT Program, Project ID: A-20/03)

2001-2005 National R+D Program - „Improvement the utilisation of basic materials in cereal industry” (Project ID: NKFP (4/035/2001)

2001 – 2005 Hungarian Scientific Research Fund – “Development of micro-scale methods for determination of cereal quality” (Project ID: OTKA K 34486)

2003 – 2004 Scientific-technical cooperation, Poland – Hungary “Study of functional, rheological and surface properties of mixed protein systems containing wheat and other plant protein fractions” (TéT Program, Project ID: Pl 05/99)

2001 – 2004 Hungarian Economic Competitiveness Program – “Pannon Wheat Program” (Project ID: ALAP1-00126/2004)

2000 – 2003 Hungarian Scientific Research Fund - “Investigation of nutritional and functional properties of pseudo cereals” (Project ID: OTKA T-032650)

1996-2000 National Committee for Technical Development (OMFB) Program – “Development of micro-scale Z-arm mixer and laboratory mill” (Project ID: 96-97-68-1354)

1994 – 1998 PHARE-PMU Program – “An educational, retraining and continuing education project in the field of food and pharmaceutical industries and environmental protection” (Project ID: HU-94.05 0101-L015/20)

DOI

Érkezett: 2022. október – Elfogadva: 2022. december

¹ Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Gabonatudományi és Élelmiszerminőség Kutatócsoport, Magyarország
² Karlsruhe Institute of Technology, Institute of Applied Biosciences, Department of Bioactive and Functional Food Chemistry, Németország
³ Biotask AG, Németország
⁴ University of Natural Resources and Life Sciences, Ausztria
⁵ AGES, Ausztria
⁶ MoniQA Association

Kulcsszavak

glutén, cöliákia, immunanalitika, validálás, referencia anyag

2. Bevezetés

A búza és más gabonák, mint pl. a rozs, az árpa és a zab régóta az emberi étrend alapélelmiszerei közé tartoznak, mivel jelentősen hozzájárulnak a napi energia-, fehérje- és rostbevitelhez, emellett kiváló forrásai számos vitaminnak és bioaktív fitokemikáliának [1]. A búzában, rozsban és árpában (valamint keresztezett változataikban, pl. tritikáléban) található, összefoglaló néven gluténnek (sikérnek) nevezett fehérjefrakció központi szerepet tölt be ezen gabonák sütőipari minőségének kialakításában [2]. Ugyanakkor ezek a fehérjék (bizonyos esetekben más típusú fehérjékkel együtt) különböző túlérzékenységi reakciókat váltanak ki az arra érzékeny egyénekben. Ezek közül, 1%-os becsült globális prevalenciájával, a legjelentősebb a lisztérzékenység vagy cöliákia. A cöliákia krónikus autoimmun betegség, mely genetikailag fogékony emberekben alakul ki glutén fogyasztásakor. A vékonybél gyulladásának és a bélbolyhok sorvadásának eredményeként a betegség tünetek széles körében nyilvánul meg, mint pl. felszívódási zavar miatti hiányállapotok, vérszegénység, gasztrointesztinális és egyéb atípusos jelenségek (pl. neurológiai zavarok, meddőség, stb.). Jelenleg a cöliákia nem gyógyítható, egyetlen kezelési módja az élethosszig tartó gluténmentes diéta [3, 4].

A diéta betartásának elősegítésére az élelmiszergyártók kötelesek jelölni termékeiken a glutén jelenlétét vagy annak hiányát, amennyiben a terméket kifejezetten a cöliákiás fogyasztók speciális igényeinek kielégítése érdekében hozták létre. A jelenlegi EU jogszabályok értelmében, a Codex Alimentarius ajánlásával összehangban, azok a termékek tekinthetők gluténmentesnek, melyek gluténtartalma legfeljebb 20 mg/kg [5, 6, 7]. A jogszabály szerint a glutén az alábbi definícióval írható le: „búzában, rozsban, árpában, zabban és ezek keresztezett változataiban, valamint származékaiban megtalálható fehérjefrakció, amellyel szemben bizonyos személyek intoleranciát mutatnak, és amely vízben és 0,5 M nátrium-klorid-oldatban egyaránt oldhatatlan” [6]. Ez a meghatározás azonban nem tükrözi hűen a glutén rendkívül összetett természetét. Ez a komplexitás egyrészt a glutént alkotó fehérjefrakciók magas számára, másrészt a genetikai és környezeti faktorokból eredő változékonyságra vezethető vissza. A glutén két fő alkotóelem-csoportját az alkohololdható prolaminok (búza gliadinok, rozs szekalinok, árpa hordeinek és zab aveninek), valamint az alkoholban oldhatatlan glutelinek (búzában: gluteninek) képzik. Míg a gliadinok monomer fehérjék, a glutelinek nagyméretű, aggregált biopolimerek [2, 8, 9]. Mindkét fehérjecsoportban azonosítottak különböző mértékű immunogenitással rendelkező cöliákia-toxikus epitópokat, a legmagasabb toxicitást egyes gliadin epitópok mutatják. In vitro és in silico módszerek segítségével igen nagyszámú potenciálisan toxikus epitóp azonosítható, de a betegekben kiváltott immunreakciók 90%-áért mindössze néhány, ún. immundomináns epitóp tehető felelőssé. A toxicitás becslését az epitópok nagy száma mellett tovább nehezíti, hogy azok mennyisége egy gabonafajon belül és gabonafajok között is változékonyságot mutat [10, 11, 12].

Annak ellenőrzésére, hogy a gluténmentesként értékesített termékek megfelelnek-e a jogszabályban rögzített 20 mg/kg-os glutén határértéknek, olyan analitikai módszerekre van szükség, melyek képesek pontos és megbízható mennyiségi meghatározásra ilyen alacsony koncentráció-tartományban is. A feladat megoldásához különböző módszerek érhetők el, mint pl. a PCR (polimeráz-láncreakció) vagy tömegspektrométerrel kapcsolt folyadékkromatográfiás eljárások. Rutinmódszerként azonban a specifikus antigén-antitest komplex kialakulásán és detektálásán alapuló ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) terjedt el. A módszer előnyei közé tartozik a specifikusság, a megfelelő érzékenység, az egyszerű kivitelezhetőség és a relatív alacsony költség. Bár a glutén meghatározásnak nincs referencia módszere, a Codex Alimentarius is az ELISA-t jelöli meg, mint a glutén mennyiségi meghatározásának ajánlott módszerét [5, 13].

Referencia módszer hiányában a piacon egyre több glutén ELISA kit jelent meg, és a módszer térhódításával párhuzamosan több olyan tanulmány látott napvilágot, mely arra hívta fel a figyelmet, hogy a különböző ELISA módszerek eltérő eredményeket szolgáltathatnak ugyanazon minta analízise során. Ez fontos kérdéseket vet fel a módszerek megbízhatóságával kapcsolatban [14, 15, 16].

3. gluténanalitika specifikus problémái

A glutén ELISA-k eredményeinek változékonysága mögött több, egymással összefüggő, a módszerfejlesztést és -validálást jelentősen befolyásoló tényező áll, melyeket az 1. ábra szemléltet.

A probléma gyökere részben a cöliákia patomechanizmusára és a glutén fehérjék komplexitására vezethető vissza. Mint a bevezetőben leírtuk, a cöliákiát számos glutén fehérje alegységen elhelyezkedő sokféle epitóp kiválthatja. Ezeknek az epitópoknak a különböző gabona fajokban és fajtákban megjelenő mennyisége erősen függ genetikai és környezeti tényezőktől. Részben ez az oka a referencia módszerek és referencia anyagok hiányának, ami nagyban megnehezíti a módszerek fejlesztését és érvényesítését. Ezek együttesen vezetnek az analitikai módszerek változékonyságához, mely végül az analitikai eredményekben megfigyelt eltérésekben csúcsosodik ki. A módszertani változékonyság főbb elemei az alkalmazott antitestek és célepitópok, a mintaelőkészítési lépések, valamint a kalibráló anyagok különbségei. Mindezek mellett nem szabad megfeledkezni az összetett mátrixok és az élelmiszer-feldolgozási folyamatok fehérjeszerkezetre és –oldhatóságra gyakorolt hatásáról sem, melyek a fehérjék extrahálhatóságának és immunaffinitásának módosításán keresztül tovább növelhetik a mérések bizonytalanságát. A tapasztalt nehézségek minél hatékonyabb kiküszöbölése érdekében a gluténanalitika módszertanának harmonizálása halaszthatatlan feladat, egyik kulcseleme pedig megfelelő referencia anyagok fejlesztése [17, 18, 19, 20, 21].

4. Referencia anyag fejlesztési törekvések a glutén mennyiségi meghatározásához

A glutén referencia anyag fejlesztésének kérdése több mint 20 éve foglalkoztatja a terület kutatóit, de általánosan elfogadott, tanúsítással rendelkező referencia anyag egyelőre nem áll rendelkezésre [17, 22]. A referencia anyag fejlesztés egyik legfontosabb mérföldköve az ún. PWG (Prolamin Working Group)-gliadin kidolgozása volt. A PWG-gliadint a 28 leggyakoribb európai búzafajta keverékéből készült lisztből izolálták, az anyag nagy tisztaságú és igen jól karakterizált, a mai napig előszeretettel alkalmazzák glutén ELISA kitek kalibráló anyagaként. Tanúsított referencia anyag státuszt azonban nem tudott szerezni, mivel kétségek merültek fel előállításának reprodukálhatóságával és hosszútávú elérhetőségével kapcsolatban [17, 23].

A referencia anyag fejlesztési munkába kutatócsoportunk 2008-ban, az EU 6. Keretprogramjában zajló MoniQA Kiválósághálózat (FOOD-CT-2006-036337) Allergén Munkacsoportjának tagjaként kapcsolódott be. Munkánk első fázisában olyan referencia anyag jelöltet állítottunk elő, mely ismert mennyiségű glutént feldolgozott élelmiszermátrixban tartalmaz (2. ábra). Gluténforrásként a már említett PWG-gliadint alkalmaztuk [24, 25]. Ezt az anyagot a későbbiekben felhasználtuk számos olyan kísérlethez, melyek segítségével igyekeztünk azonosítani azokat a tényezőket, melyek hibaforrást jelentenek az ELISA mérések során és hozzájárulnak az analitikai bizonytalansághoz [14, 19, 26, 27, 28].

Azonban, a PWG-gliadin hátrányaival kapcsolatos felvetések kapcsán a MoniQA Kiválósághálózat jogutódja, a MoniQA Association (https://www.moniqa.org) keretein belül továbbra is nemzetközi formában működő, a kutatócsoportunk által koordinált Referencia Anyag Munkacsoportban felmerült az igény egy új referencia anyag fejlesztésére. A Munkacsoport úgy határozott, hogy teljesen elölről, az alapoktól indulva gondolja újra a glutén referencia anyag fejlesztés problémakörét. Ehhez két alapvető kérdésre kerestük a választ. Az egyik, hogy a genetikai és környezeti változékonyság figyelembevételével melyik búzafajta vagy -fajták a legígéretesebbek egy globális mintapopuláció megfelelő reprezentálására. A másik pedig, hogy a glutént liszt, glutén izolátum vagy gliadin izolátum formájában tartalmazza-e az új referencia anyag. Ezen kérdések megválaszolására a Munkacsoport több kontinens számos országából összegyűjtött 23 köztermesztésben lévő búzafajtát, melyeket komplex analitikai módszertan (beltartalmi paraméterek, többféle glutén ELISA, elválasztástechnikai módszerek) alkalmazásával részletes jellemzésnek vetett alá. Az eredmények alapján egy olyan, kvalitatív és kvantitatív elemekre épülő kritériumrendszer jött létre, melynek segítségével kiválasztottunk 5 olyan búzafajtát, melyet alkalmasnak ítéltünk referencia anyagként történő felhasználásra [29, 30]. Ezt követően az 5 fajtából és keverékükből készített liszteket, glutén és gliadin izolátumokat vizsgáltuk meg fehérje-összetétel szempontjából, mely során jelentős eltéréseket nem tapasztaltunk. Így a munka konklúziójaként az 5 fajta keverékéből készült lisztet választottuk, mint új glutén referencia anyag. Alkalmazása mellett szól, hogy előállítása egyszerű, félüzemi léptékben is minőségi változás nélkül megvalósítható, és a gliadinok mellett minden egyéb fehérjetípust is tartalmaz [31, 32]. Ez különösen előnyös abból a szempontból, hogy a glutén ELISA módszerekkel szemben megfogalmazott egyik kritikai észrevétel, hogy többnyire gliadin egységben adják meg eredményeiket, melyeket egy kétszeres szorzó alkalmazásával váltanak át glutén egységre. Ez az eljárás abból a feltételezésből indul ki, hogy a gluténban a prolamin/glutelin arány 1:1. Azonban egyre több bizonyíték támasztja alá, hogy ez az arány ettől jelentősen eltérhet, mely pontatlanságot okozhat az eredmények megadásakor [33]. Részben ennek köszönhetően a legújabb módszerfejlesztések is abba az irányba haladnak, hogy egyidőben több antitest alkalmazásával ne csak prolaminokat, hanem glutelineket is detektáljanak [34]. Ehhez a megközelítéshez pedig jól alkalmazható a liszt referencia anyag, mely a MoniQA Association égisze alatt elérhető analitikai hasznosításra.

A búza esetében tehát jelentősnek mondható előrelépések történtek a referencia anyag fejlesztés területén. Ugyanakkor a búza mellett a rozs és az árpa is igazoltan kiváltják a cöliákiát. Bár ezekről a gabonákról ebben a kontextusban jóval kevesebb információ áll rendelkezésre, az eddig ezen a területen született kutatások rámutatnak, hogy a glutén antitestek eltérő affinitással rendelkeznek a rozs és az árpa prolaminok felé. Ez végső soron a rozs vagy árpa kontaminációt tartalmazó minták gluténtartalmának alá- vagy túlbecsléséhez vezethet, ami felveti az igényt olyan új referencia anyagokra, melyeket kifejezetten rozsra és árpára fejlesztettek ki [35, 36].

Ezt az igényt felismerve nemzetközi kutatócsoportunk jelenleg azon dolgozik, hogy a fentebb búzára bemutatott kísérleteket és fejlesztő munkát megismételje rozs és árpa esetében is. Az eddig elvégzett munka során megtörtént egy több mint 120 árpa- és több mint 50 rozsmintából álló nemzetközi mintaszortiment begyűjtése és elsődleges analízise beltartalmi paraméterek, ELISA-val meghatározott gluténtartalom, és elválasztástechnikai módszerekkel meghatározott fehérjetartalom és -összetétel szempontjából. Az eredmények alapján ebben az esetben is szelekciós kritériumrendszert állítottunk fel.

Az ennek segítségével kiválasztott 7 rozs és 8 árpa fajta további vizsgálatai jelenleg zajlanak [publikáció folyamatban]. A munka várt kimenetele új rozs és árpa referencia anyagok létrehozása, melyek önállóan, vagy egymással és a búza referencia anyaggal kombinálva alkalmasak lehetnek a gluténanalitika feltételrendszerének javításához.

5. Egy rövid, de lényeges kitérő: zab és a gluténmentes diéta

A korábbi fejezetekben sok szó esett a búzát, rozst és árpát érintő analitikai kérdésekről. Ugyanakkor a cöliákia kontextusában nem feledkezhetünk meg a zabról sem, melynek gluténmentes diétában betöltött szerepe régóta tartó szakmai vita tárgyát képezi. A gondatlanul összeállított gluténmentes diéta olyan táplálkozásélettani hátrányokkal járhat, mint a csökkent rost-, vitamin- és ásványianyag-bevitel, valamint a megnövekedett telített zsírsav bevitel és magasabb glikémiás terhelés [37]. Ezen hátrányok kiegyensúlyozásának kiváló eszköze lehetne a zab magas rost- és antioxidáns- és relatív magas telítetlen zsírsav-tartalmával [38].

A zabot alapvetően biztonságosként tartják számon a cöliákiás betegek számára, mivel a búzánál jelentősen kevesebb prolamint tartalmaz, és a búza analóg fehérjéivel ellentétben a zab aveninek kevésbé állnak ellen az emésztőenzimeknek [39]. A zab cöliákia kiváltásában betöltött szerepére irányuló klinikai vizsgálatok túlnyomó többsége is arra a következtetésre jutott, hogy mérsékelt mennyiségben (gyerekeknek 20-25 g/nap, felnőtteknek 50-70 g/nap) a zabfogyasztás biztonságos remisszióban lévő cöliákiás betegek számára [40, 41]. Ugyanakkor néhány más klinikai tanulmány következtetése az, hogy bizonyos esetekben a zabfogyasztás kockázatot jelenthet a cöliákiás fogyasztók számára, és bár kis számban, de azonosítottak olyan zab avenin epitópokat, melyek kiválthatják a betegséget. Fontos továbbá, hogy a zab esetében is jelentős genetikai-környezeti változékonyság figyelhető meg, mely befolyásolhatja a potenciálisan toxikus epitópok jelenlétét, vagyis fontossá válik annak ellenőrzése, hogy a toxikus epitópok mely zabfajtákban vannak jelen és milyen mértékben [42, 43, 44, 45].

Ezt a kettősséget tükrözi a nemzetközi jogi szabályozás is. Míg Ausztrália és Új-Zéland kifejezetten tiltja a zab gluténmentes diétában történő alkalmazását [46], addig az EU-ban, az Egyesült Államokban és Kanadában engedélyezik a speciálisan cöliákiások számára készült ún. tiszta zab („pure oats”) bevezetését a diétába [6, 47, 48]. A tiszta zab előállításának kérdése kardinális jelentőségű, ugyanis különböző vizsgálatok rámutattak, hogy a kereskedelmi forgalomban kapható zabtermékek 13-88 %-a szennyezett gluténnel különböző mértékben. A kontamináció az előállítási lánc bármely pontján bekövetkezhet [49, 50].

A tiszta zab előállítása tehát igen nagy körültekintést igényel, és két pillérre épül. Egyrészt gondoskodni kell arról, hogy a vetőmagként használt zabfajta ne tartalmazzon toxikus epitópokat, mely szükségessé teszi a zabfajták előszűrését és az erre alkalmas analitikai módszertan kidolgozását [51]. Az erre irányuló munkákban az utóbbi években kutatócsoportunk is részt vett [52, 53]. Másrészt biztosítani kell a glutén kontamináció elkerülését a teljes előállítási folyamat során. Ez komoly erőfeszítéseket igényel és olyan speciális protokollok betartását, melyek célja, hogy teljesen kiküszöböljék a gluténnel való szennyeződés lehetőségét (pl. vetőmagok tisztaságának biztosítása, termőföld parcellák közötti biztonsági sáv, kifejezetten csak erre a célra használt gépek, eszközök, elkülönített tárolás és feldolgozás, stb.) (3. ábra) [54]. A nemkívánatos glutén jelenlétének zabban történő kimutatása újabb analitikai kihívások elé állít minket. Bár az R5 antitesttel működő ELISA tesztek jó eszközök erre a célra, mivel zab fehérjékkel nem keresztreagálnak, míg búzával, rozzsal és árpával igen (a fentebb bemutatott korlátok figyelembevételével), a zab esetében külön nehézséget jelent, hogy már néhány, egyéb gabonából származó maggal való szennyeződés is problémát okozhat. Hogy ennek a kockázatát minimálisra csökkentsék, kifejezetten tiszta zabok vizsgálatára tervezett speciális mintavételezési protokollokat hoztak létre [55, 56].

A zab gluténmentes diétában betöltött szerepe tehát a mai napig vitatott. Bár a zabfogyasztás táplálkozási előnyei egyértelműek, a zabok biztonságosságának tisztázása további klinikai vizsgálatokat igényel. Emellett tovább kell fejleszteni a tiszta zabok előállításának metódusait is, valamint a kapcsolódó analitikai módszereket.

6. Összefoglalás

A glutén (sikér) fehérjék a gabonafogyasztás révén évezredek óta táplálkozásunk részét képezik, rendkívül fontos szerepet töltenek be számos alapélelmiszer minőségének kialakításában, így méltán szerepelnek hosszú ideje a gabonatudományi kutatások középpontjában. Az utóbbi években-évtizedekben azonban egy másik szerepük is előtérbe került azáltal, hogy olyan betegségekkel való kapcsolatuk bizonyosodott be, mint többek között a cöliákia, a nem-cöliákiás glutén-érzékenység vagy a búzaallergia. Cikkünkben a gluténmentes diétával kezelhető kórállapotok, elsősorban a cöliákia szempontjából kívántuk szemléltetni a glutén által képviselt speciális élelmiszerbiztonsági problémát és analitikai kihívásokat.

Látható, hogy bár az analitikai módszerek viszonylag széles repertoárjával rendelkezünk, nagyon fontos ismerni a módszerek nyújtotta lehetőségeket és a jelentkező korlátokat, különösen a rutinmódszernek számító ELISA esetében. Utóbbiak egy része a fehérjekémiai, immunológiai, klinikai ismeretek fejlődésével legalább részben kiküszöbölhető vagy javítható, ami indokolja a cikkben vázolt kutatási irányok folytatását. Más részük viszont a módszertan veleszületett adottságai miatt bizonyos szinten mindig jelen lesz, ami szükségessé teszi új módszertani megoldások létrehozását, melyre jó példa a proteomikai módszerek gyors fejlődése [58].

Végeredményben a glutén, mint élelmiszerbiztonsági probléma kezelése multidiszciplináris megközelítést igénylő feladat. Együttműködést igényel a klinikum, a jogalkotás, az élelmiszer-előállítás, az élelmiszer-analitika és egy sor egyéb terület részéről. Kutatócsoportunk a gluténanalitika feltételrendszerének fejlesztésén keresztül kapcsolódik ebbe a rendszerbe azzal a céllal, hogy a glutén mennyiségi meghatározás megbízhatóbbá tételével járuljon hozzá a cöliákiával élő fogyasztók biztonságához, életminőségének javításához.

7. Köszönetnyilvánítás

Bár jelen cikk elsősorban összefoglaló jellegű munka, benne említésre kerül számos olyan kutatási eredmény, mely a BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék Gabonatudományi és Élelmiszerminőség Kutatócsoport, valamint számos hazai és külföldi partnerintézmény együttműködése nyomán keletkezett az elmúlt körülbelül 15 évben. A cikk szerzői ezúton szeretnék köszönetüket kifejezni minden olyan projektnek, intézménynek és kollégának, akik a bemutatott munkákhoz bármilyen módon hozzájárultak. Külön köszönjük továbbá azon közel 40 hallgatónk lelkiismeretes munkáját, akik szakdolgozatuk, diplomamunkájuk, TDK munkájuk vagy doktori értekezésük elkészítése során vették ki a részüket a kutatómunkából.

A cikkben bemutatott rozs és árpa referencia anyag fejlesztést célzó kutatás kapcsolódik az Innovációs és Technológiai Minisztérium Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból támogatott TKP2021 pályázati program, BME-EGA-02 számú projekt szakmai célkitűzéseinek megvalósításához.

8. Irodalom

[1] Shewry P.R., Hey S.J. (2015): The contribution of wheat to human diet and health. Food and Energy Security 4 (3) pp. 178-202. DOI

[2] Wieser H. (2007): Chemistry of gluten proteins. Food Microbiology 24 pp. 115-119. DOI

[3] Lionetti E., Gatti S., Pulvirenti A., Catassi C. (2015): Celiac disease from a global perspective. Best Practice& Research Clinical Gastroenterology. 29 pp. 365-379. DOI

[4] Nasr I., Nasr I., Al Shekeili L., Al Wahsi H.A., Nasr M.H., Ciclitira P.J. (2016): Celiac disease, wheat allergy and non celiac gluten sensitivity. Integrative Food, Nutrition and Metabolism. 3 (4) pp. 336-340. DOI

[5] Codex Alimentarius (2008): Codex Standard for Foods for Special Dietary Use for Persons Intolerant to Gluten. Codex Stan 118-1979 rev. 2008.

[6] European Commission (2014): Commission Implementing Regulation (EU) No 828/2014 on the requirements for the provision of information to consumers on the absence or reduced presence of gluten in food. Official Journal of the European Union. 57 pp. 5-9.

[7] European Parliament (2011): Regulation (EU) No 1169/2011 of the European Parliament and of the Council on the provision of food information to consumers. Official Journal of the European Union. 54 pp. L304/18-63.

[8] Koning F. (2015): Adverse effects of wheat gluten. Annals of Nutrition& Metabolism. 67 (suppl. 2) pp. 8-14. DOI

[9] Schalk K., Lexhaller B., Koehler P., Scherf K.A. (2017): Isolation and characterization of gluten protein types from wheat, rye, barley and oats for use as reference materials. PloS ONE. 12 (2) pp. e0172819. DOI

[10] Tye-Din J.A., Stewart J.A., Dromey J.A., Beissbarth T., van Heel D.A., Tatham A., Henderson K., Mannering S.I., Gianfrani C., Jewell D.P., Hill A.V.S., McCluskey J., Rossjohn J., Anderson R.P. (2010): Comprehensive mapping of T cell epitopes in gluten in celiac disease. Science Translational Medicine. 2 pp. 41-51. DOI

[11] Juhász A., Gell Gy., Békés F., Balázs E. (2012): The epitopes in wheat proteins for defining toxic units relevant to human health. Functional& Integrative Genomics. 12 pp. 585-598. DOI

[12] Sollid L.M., Qiao S-W., Anderson R.P., Gianfrani C., Koning F. (2012): Nomenclature and listing of celiac disease relevant to gluten T cell epitopes restricted by HLA-DQ molecules. Immunogenetics. 64 pp. 455-460. DOI

[13] Scherf, K.A., Poms, R.E. (2016): Recent developments in analytical methods for tracing gluten. Journal of Cereal Science. 67 pp: 112-122. DOI

[14] Bugyi, Zs., Török, K., Hajas, L., Adonyi, Zs., Popping, B., Tömösközi, S. (2013): Comparative study of commercially available gluten ELISA kits using an incurred reference material. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods. 5 (1) pp. 79-87. DOI

[15] Alvarez, P.A., Boye, J. (2013): Comparison of gluten recovery in gluten-incurred buckwheat flour using different commercial test kits. Food and Agricultural Immunology. 25 (2) pp. 200-208. DOI

[16] Bruins Slot, I.D., Bremer, M.G.E.G., van der Fels-Klerx, I., Hamer, R.J. (2015): Evaluating the performance of gluten ELISA test kits: The numbers do not tell the tale. Cereal Chemistry. 92 (5) pp. 513-521. DOI

[17] Diaz-Amigo, C., Popping, B. (2013): Accuracy of ELISA Detection Methods for Gluten and Reference Materials: A Realistic Assessment. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 61 (24) pp. 5681-5688. DOI

[18] Pahlavan, A., Sharma, G.M., Pereira, M., Williams, K.M. (2016): Effects of grain species and cultivar, thermal processing, and enzymatic hydrolysis on gluten quantitation. Food Chemistry, 208, 264-271. DOI

[19] Török K., Hajas L., Horváth V., Schall E., Bugyi Zs., Kemény S., Tömösközi S. (2015): Identification of the factors affecting the analytical results of food allergen ELISA methods. European Food Research&Technology. 241 (1) pp. 127-136. DOI

[20] Lacorn, M., Lindeke, S., Siebeneicher, S., Weiss, T. (2018): Commercial ELISA measurement of allergens and gluten: What we can learn from case studies. Journal of AOAC International. 101 (1) pp. 102-107. DOI

[21] Rzychon, M., Brohée, M., Cordeiro, F., Haraszi, R., Ulberth, F., O’Connor, G. (2017): The feasibility of harmonizing gluten ELISA measurements. Food Chemistry. 234 pp. 144-154. DOI

[22] Chambers, S.J., Brett, G.M., Mills, E.N.C., Morgan, M.R.A. (2001): Multiantigenic peptides as standards in immunoassays for complex proteins: use of LGQQQPFPPQQPY in an enzyme-linked immunosorbent assay for gluten. Analytical Biochemistry. 292 pp. 301-305. DOI

[23] van Eckert, R., Berghofer, E., Ciclitira, P.J.,..., & Wieser, H. (2006): Towards a new gliadin reference material–isolation and characterisation. Journal of Cereal Science. 43 (3) pp. 331-341. DOI

[24] Bugyi Zs., Török K., Hajas L., Adonyi Zs., Diaz-Amigo C., Popping B., Poms R., Kerbach S., Tömösközi S. (2012): Development of incurred reference material for improving conditions of gluten quantification. Journal of AOAC International. 95 (2) pp. 382-387. DOI

[25] Bugyi Zs., Nagy J., Török K., Hajas L., Tömösközi S. (2010): Towards development of incurred materials for quality assurance purposes in the analysis of food allergens. Analytica Chimica Acta. 672 pp. 25-29. DOI (IF: 4.311)

[26] Török K., Hajas L., Bugyi Zs., Balázs G., Tömösközi S. (2015): Investigation of the effects of food processing and matrix components on the analytical results of ELISA using and incurred gliadin reference material candidate. Acta Alimentaria. 44 (3) pp. 390-399. DOI

[27] Török K., Horváth V., Horváth á., Hajas L., Bugyi Zs., Tömösközi S. (2014): Investigation of incurred single- and multi-component model food matrices for the determination of food proteins triggering allergy and coeliac disease. European Food Research&Technology. 239 (6) pp. 923-932. DOI

[28] Török K., Hajas L., Horváth V., Schall E., Bugyi Zs., Tömösközi S. (2016): Identification of key effects causing weak performance of allergen analysis in processed food matrices. Acta Alimentaria. 45 (1) pp. 45-53. DOI

[29] Hajas L., Scherf K. A., Török K., Bugyi Zs., Schall E., Poms R. E., Koehler P., Tömösközi S. (2018): Variation in protein composition among wheat (Triticum aestivum L.) cultivars to identify cultivars suitable as reference material for wheat gluten analysis. Food Chemistry. 267 pp. 387-394. DOI

[30] Hajas L, Scherf K, Bugyi Zs, Török K, Schall E, Köhler P, Tömösközi S. ELISA response and gliadin composition of different wheat cultivars grown in multiple harvest years. Acta Alimentaria. 2017. 46 (2): 187-195. DOI

[31] Schall E., Scherf K. A., Bugyi Zs., Török K., Koehler P., Schoenlechner R., Tömösközi S. (2020): Further Steps Toward the Development of Gluten Reference Materials - Wheat Flours or Protein Isolates? Frontiers in Plant Science. 11 pp. 906. DOI

[32] Schall E., Scherf K. A., Bugyi Zs., Hajas L., Török K., Koehler P., Poms R. E., D’Amico S., Schoenlechner R., Tömösközi S. (2020): Characterisation and comparison of selected wheat (Triticum aestivum L.) cultivars and their blends to develop a gluten reference material. Food Chemistry. 313 pp. 126049 DOI

[33] Wieser, H., Kohler, P. (2009): Is the calculation of the gluten content by multiplying the prolamin content by a factor of 2 valid? European Food Research and Technology. 229 pp. 9-13. DOI

[34] Lacorn, M., Weiss, T., Wehling, P., Arlinghaus, M., Scherf, K. (2019): Quantification of Wheat, Rye, and Barley Gluten in Oat and Oat Products by ELISA RIDASCREEN® Total Gluten: Collaborative Study, First Action 2018.15. Journal of AOAC International. 102 (5) pp. 1535-1543. DOI

[35] Lexhaller, B., Tompos, C., & Scherf, K.A. (2016): Comparative analysis of prolamin and glutelin fractions from wheat, rye, and barley with five sandwich ELISA test kits. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 408 pp. 6093-6104. DOI

[36] Tanner, G.J., Blundell, M.J., Colgrave, M.L., & Howitt, C.A. (2013): Quantification of Hordeins by ELISA: The Correct Standard Makes a Magnitude of Difference. Plos One. 8 (2) pp. e56456. DOI

[37] Vici, G., Belli, L., Biondi, M., Polzonetti, V. (2016): Gluten Free Diet and Nutrition Deficiencies: A Review. Clinical Nutrition. 35 (6) pp. 1236-1241. DOI

[38] Smulders, M.J.M., van de Wiel, C.C.M., van den Broeck, H.C., van der Meer. I.M., Israel-Hoevelaken, T.P.M., Timmer, R.D., … Gillisen, L.J.W.J. (2018): Oats in healthy gluten-free and regular diets: A perspective. Food Research International. 110 pp. 3-10. DOI

[39] Hoffmanová, I., Sánchez, D., Szczepanková, A., & Tlaskalová-Hogenová, H. (2019): The pros and cons of using oat in a gluten-free diet for celiac patients. Nutrients. 11 (10) pp. 2345. DOI

[40] Pinto-Sánchez, M.I., Causada-Calo, N., Bercik, P., Ford, A.C., Murray, J.A., Armstrong, D., … Green, P. (2017): Safety of adding oats to a gluten-free diet for patients with celiac disease: Systematic review and meta-analysis of clinical and observational studies. Gastroenterology. 153 pp. 395-409. DOI

[41] Cohen, I.S., Day, A.S., Shaoul, R. (2019): To be oats or not to be? An update on the ongoing debate on oats for patients with celiac disease. Froniters in Pediatrics. 7 pp. 384. DOI

[42] Silano, M., Di Benedetto, R., Maialetti, F., De Vincenzi, A., Calcaterra, R., Cornell, H.J., & De Vincenzi, M. (2007): Avenins from different cultivars of oats elicit response by coeliac peripheral lymphocytes. Scandinavian Journal of Gastroenterology. 42 pp. 1302-1305. DOI

[43] Comino, I., Bernardo, D., Bancel E., Moreno, M.L., Sánchez, B., Barro, F., … Sousa, C. (2016): Identification and molecular characterization of oat peptides implicated on coeliac immune response. Food & Nutrition Research. 60 pp. 30324. DOI

[44] Hardy, M.Y., Tye-Din, J.A., Stewart, J.A., Schmitz, F., Dudek, N.L., Hanchapola, I., … Anderson, K.P. (2015): Ingestion of oats and barley in patients with celiac disease mobilizes cross-reactive T-cells activated by avenin peptides and immuno-dominant hordein peptides. Journal of Autoimmunity. 56 pp. 56-65. DOI

[45] Lundin, K.E.A., Nilsen, E.M., Scott, H.G., Løberg, E.M., Gjøen, A., Bratlie, J., … Kett, K. (2003): Oats induced villous atrophy in coeliac disease. Gut. 52 pp. 1649-1652. DOI

[46] Australia New Zealand Food Standards Code. Standard 1.2.8. F2021C00668.

[47] The Federal Register. Food Labeling; Gluten-Free Labeling of Foods. 2013 Fall. 21 CFR 101.91

[48] La Vieille, S., Pulido, O.M., Abbott, M., Koerner, T.B., Godefroy, S. (2016): Celiac disease and gluten-free oats: A Canadian position based on a literautre review. Canadian Journal of Gastroenterology and Hepatology. 2016 pp. 1870305. DOI

[49] Koerner, T.B., Cléroux, C., Poirier, C., Cantin, I., Alimkulov, A., Elemparo, H. (2011): Contamination in the Canadian commercial oat supply. Food Additives and Contaminants. 28 (6) pp. 705-710. DOI

[50] Størsrud, S., Malmehden Yman, I., Lerner, R.A. (2003): Gluten contamination in oat products and products naturally free from gluten. European Food Research & Technology. 217 pp. 481-485. DOI

[51] Giménez, M.J., Real, A., García-Molina, M.D., Sousa, C., Barro, F. (2017): Characterization of celiac disease related oat proteins: bases for the development of high quality oat varieties suitable for celiac patients. Nature Scientific Reports. 7 pp. 42588. DOI

[52] Gell Gy., Bugyi Zs., Florides C. G., Birinyi Zs., Réder D., Szegő Zs., Mucsi E., Schall E., Ács K., Langó B., Purgel Sz., Simon K., Varga B., Vida Gy., Veisz O., Tömösközi S., Békés F. (2021): Investigation of protein and epitope characteristics of oats and its implications for celiac disease. Frontiers in Nutrition. 8 pp. 702352. DOI

[53] Mucsi E., Szegő Zs. (2019): Fajtaszelekciós módszertan kidolgozása gluténmentes diétába illeszthető zabfajták azonosításához. TDK dolgozat, BME-VBK

[54] Allred, L.K., Kupper, C., Iverson, G., Perry, T.B., Smith, S., Stephen, R. (2017): Definition of the “Purity Protocol” for producing gluten-free oats. Cereal Chemistry. 94 (3) pp. 377-379. DOI

[55] Fritz, R.D., Chen, Y. (2017): Kernel-based gluten contamination of gluten-free oatmeal complicates gluten assessment as it causes binary-like test outcomes. International Journal of Food Science and Technology. 52 pp. 359-365. DOI

[56] Chen, Y., Fritz, R.D., Kock, L., Garg, D., Davis, R.M., Kasturi, P. (2018): A stepwise, ‘test-all-positives’ methodology to assess gluten-kernel contamination at the serving-size level in gluten-free (GF) oat production. Food Chemistry. 240 pp. 391-395.DOI

[57] Váradi V. (2020): Tiszta zab és a gluténmentes diéta: nemzetközi jó gyakorlatok és hazai ajánlások. Szakdolgozat, BME-VBK

[58] Alves, T.O., D’Almeida, C.T.S., Scherf, K.A., Ferreira, M.S.L. (2019): Modern approaches in the identification and quantification of immunogenic peptides in cereals by LC-MS / MS. Frontiers in Plant Science. 10 pp. 1470. DOI

DOI

Érkezett: 2022. október – Elfogadva: 2022. november

¹ Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Gabonatudományi és Élelmiszerminőség Kutatócsoport

Kulcsszavak

szénhidrátok, FODMAP, keményítő, HPLC, polimer, rosttartalom, alapanyagjellemzés, növényi fehérjék

2. Bevezetés

Növényi alapú élelmiszereink tárháza rendkívül széles, melyek fogyasztása szükséges az energiabevitelünk fedezésére, fehérje és rostforrásunkat is részben biztosítják, de emellett számos, szervezetünkre jótékony hatást gyakorló összetevővel is rendelkeznek. Sajnos emellett tartalmazhatnak olyan molekulákat, melyek összefüggésbe hozhatók emésztőrendszert érintő rendellenességgel (pl. allergia, cöliákia, irritábilis bélszindróma).

Az élelmiszeranalitika területén számos módszer áll rendelkezésünkre az élelmiszerek adott szempontú jellemzésére, viszont nehéz feladattal állunk szemben, amikor olyan bonyolult, ”sokszereplős” anyagi rendszereket próbálunk analizálni és ezen keresztül megérteni, mint pl. a gabonaalapú tészta, vagy sütőipari termékek. Hiszen a célzott mintaelőkészítés, a mintaelőkészítés során a natív szerkezet megtartása, a különböző összetevők szelektív elválasztása, vagy a komponensek detektálása is komoly kihívást jelenthet.

A BME ABÉT Gabonatudományi és Élelmiszerminőség kutatócsoportban az elválasztástechnikán belül főként a fehérjék és szénhidrátok vizsgálatával foglalkozunk, mely kiterjed az alapanyagok jellemzésére vagy például a reológiai és technológiai viselkedés során tapasztalt jelenségek értelmezésére. A kutatási céljainkat és feladatainkat három nagy csoportra, a táplálkozástani érték, egészségtámogató összetevők mennyiségének meghatározására, a technológiai viselkedést alapvetően meghatározó szénhidrátok és fehérjék jellemzésére és az élelmiszerbiztonsági szempontból kritikus egyes összetevők vizsgálatára oszthatjuk.

3. Szénhidrátok jellemzése

A növényi szénhidrátok közül alapvető jelentőségű a keményítő, mely táplálkozástani szempontból energiaszükségletünk fedezése miatt fontos, technológiailag pedig például a gabonákból készülő termékek minőségét befolyásolja, továbbá számos esetben, natív vagy módosított formában állományjavító segédanyagként funkcionál. A nem keményítő szénhidrátok esetében az élelmi rostok mind táplálkozástanilag, mint technológiailag fontos szerepet tölthetnek be minőségüktől függően, melyek közül a gabonák esetében a legkiemelkedőbb képviselők az arabinoxilán, a β-glükán és az arabinogalaktán-peptidek. A kis molekulaméretű szénhidrátok szintén fontosak az energiabevitelben (pl. cukrok), emellett pedig a termékek érzékszervi tulajdonságait határozhatják meg. Viszont e csoport egyes tagjai (FODMAP - fermentálható oligo-, di-, monoszacharidok és cukoralkoholok) élelmiszerbiztonsági szempontból problémát jelenthetnek bizonyos fogyasztók számára. [1, 2]

A keményítő szerkezete, amilóz/amilopektin aránya, mérete szolgálhat információval annak technológiai tulajdonságairól. A keményítőszemcsék mérete a vízfelvétellel van összefüggésben, mely tészta-rendszerekben a tészta nyújthatóságát, nyújtással szembeni ellenállását határozza meg. A keményítő alkotók közül az amilóz szilárdabb gélt eredményez. Viszont az amilóz az öregedési folyamatokban nagyobb mértékben érintett, mint az amilopektin, így magas aránya csökkenti a termékek eltarthatóságát. [1, 3]

A keményítő és alkotóinak mennyiségi meghatározása és molekuláris tulajdonságainak jellemzése komoly kihívást jelent. Ugyanis a molekula szelektív oldatba vitele és specifikus, csak rá és alkotóira jellemző meghatározása alig lehetséges. Elérhetők enzimes kitek a keményítő teljes mennyiségének és az amilóz/amilopektin arányának (amilóz tartalmának) meghatározására [4, 5], de ezek megbízhatósága a fent említett okok miatt kérdéses. Mi a kutatásainkhoz a keményítő jellemzést méretkizárásos nagyhatékonyságú folyadékkromatográfiával (HPLC) valósítjuk meg, amivel a keményítő méretéről és az amilóz/amilopektin arányról kaphatunk információt. Ezt számos kutatási projektben alkalmaztuk, például növénynemesítéssel előállított magas amilóz és magas amilopektin arányú minták vizsgálatára. Emellett búza alapú keményítő előállítás technológiai megvalósításában is részt vettünk, mely esetben főként az alapanyagok változékonyságának vizsgálatát, illetve a keményítő előállítás monitorozását oldottuk meg ilyen módon. [6, 7] (Kapcsolódó pályázatok: GINOP-2.1.1-15-2016-00855; OTKA K112179)

A rostok szerepet játszanak a gabonákból készült termékek technológiai tulajdonságainak alakításában, de szervezetünkre gyakorolt pozitív hatásai is döntő jelentőségűek. A rostalkotók táplálkozási és technológiai viselkedést alakító szerepének megítélése szempontjából fontos azok több szempontból történő jellemzése. Elválasztástechnikai módszerekkel részletesen jelenleg az arabinoxilánokat jellemezzük, melyek összetétele és mérete értékes információkkal szolgál. A molekula gerincét jelentő xilózok, és az oldalláncokat alkotó arabinózok aránya alapvetően meghatározza a polimer tulajdonságait, pl. oldhatóságát és méretét [8]. A polimert felépítő monomerek összetételéről és arányáról, továbbá abszolút mennyiségéről gázkromatográfiás módszer segítségével kapunk információt. Az összetétel mellett viszont a rost molekulák méretének feltérképezése is fontos a technológiai tulajdonságokat befolyásoló hatásuk vizsgálatához. Ehhez azonban a polimer szerkezetet változatlanul hagyjuk, és méretkizárásos folyadékkromatográfiával vizsgálhatjuk a méreteloszlást. Jelenleg nem megoldott probléma, hogy így azonban csak az oldható rostok tulajdonságainak meghatározása lehetséges.

Továbbra is kérdéses, hogy a gabonák jelentős részében túlnyomó többségben jelen lévő oldhatatlan rostok jellemzése hogyan történjen. Hasonló módszertani problémákkal találkozunk pl. a HMW gluteninek (nagy molekulaméretű sikérfehérjék) vizsgálatánál is.

A teljes rosttartalom alakulásáról az irodalomban számos publikáció érhető el, viszont az egyes rostalkotók mennyiségéről már sokkal kevesebb. Csoportunkban számos projekt kötődik az arabinoxilánok meghatározásához, melyek során főként a genetikai és környezeti tényezők hatását, így ezen molekulák változékonyságát térképeztük, illetve térképezzük fel (1. ábra) [9, 10, 11]. (Kapcsolódó pályázat: OTKA K112179)

Az alapanyagjellemzés mellett a rostalkotók technológiai viselkedést befolyásoló hatását is vizsgáltuk. Az elmúlt évek egyik meghatározó kutatási feladata volt csoportunkban a gluténmentes termékek fejlesztésénél a sikértartalmú gabonákhoz hasonló tésztaszerkezet kialakítása. Mivel a gluténmentes alapanyagokból pont a megfelelő tésztaszerkezetet adó sikérfehérjék hiányoznak, ezért ezt valahogy pótolni kell. Kutatásunk során ezt szénhidrátokkal, méghozzá arabinoxilán hálózat kialakításával kíséreltük meg legalább részlegesen pótolni (2. ábra). Ennek nyomonkövetésére, a hálózat kialakulásának bizonyítására és a polimerek enzimkezelés hatására kialakuló változására a folyadékkromatográfiás módszerünk alkalmasnak bizonyult (3. ábra). [12, 13, 14] (Kapcsolódó pályázatok: OTKA ANN-114554; TÉT_15-1-2016-0066)

Az emésztőrendszert érintő rendellenességek közé sorolható irritábilis bélszindróma összefüggésbe hozható rövid szénláncú szénhidrátok fogyasztásával, melyek összefoglaló neve a FODMAP [16]. Ezek feltérképezésére fókuszáltunk az elmúlt időszakban, melyek minőségi és mennyiségi vizsgálatát folyadékkromatográfiás módszerekkel tudjuk megoldani.

Számos olyan növényi alapú élelmiszer sorolható fel, mely FODMAP tartalom tekintetében magas kockázatúnak tekinthető. A gabonák többsége ide sorolható, ugyanakkor a szemtermések FODMAP tartalmának fajta és környezet függő változékonyságáról szinte semmit sem tudunk. Az elmúlt években nemesítő és malomipari partnereinkkel közösen végzett kutatásaink során ezen összetevők meghatározására alkalmas analitikai módszerek fejlesztésén dolgoztunk. Ennek eredményeképpen adaptált és továbbfejlesztett módszerekkel ma már lehetőségünk van különböző gabona fajok és fajták, illetve különböző őrlemények kis molekulaméretű szénhidrát összetételéről információt szolgáltatni, ami lehetővé teszi ezen összetevők mennyiségi és minőségi változékonyságának a feltérképezését. (Kapcsolódó pályázat: 2017-1.3.1-VKE-2017-000)

4. Növényi fehérjék vizsgálati módszerei

A növényi fehérjék felosztása hagyományosan az Osborne frakcionáláshoz köthető, mely oldhatóság alapján különböztetni meg az egyes fehérjéket. Habár ez funkció, méret és összetétel tekintetében nem mindig jelent homogén csoportokat, így például a gabonafehérjék esetében más szempontokat is tartalmazó csoportosítást is kidolgoztak. [17, 18]

Csoportunkban főként a különböző minőségű fehérjék technofunkcionális tulajdonságainak megértésével, és az élelmiszerbiztonsági szempontból kritikus fehérjék jellemzésével, analitikai környezetének fejlesztésével foglalkozunk. A fehérjeösszetétel vizsgálatára főként méretkizáráson és fordított fázisú elválasztáson alapuló folyadékkromatográfiás módszereket alkalmazunk.

A búza esetében a fehérjeösszetétellel kapcsolatos irodalmi források száma nagy, viszont érdekesség, hogy a nagyon hasonló, és közeli rokonsági kapcsolatban lévő gabonákról (pl. rozs, árpa, zab) ez a tudásanyag sokkal kisebb. Ezért utóbbiakkal kapcsolatos kutatási feladataink végrehajtásába sokkal nehezebb dolgunk van, mert kevésbé támaszkodhatunk az irodalomban leírt módszerekre és adatokra. Így az eredmények értelmezése, a kapott kromatográfiás csúcsok azonosítása a hiányos ismeretanyag miatt sokszor nehéz. Ebből adódóan sokat foglalkozunk a zab és rozs részletes összetételi és reológiai, technológiai viselkedésének feltérképezésével párhuzamosan a folyadékkromatográfiás módszerek fejlesztésével és alkalmazásával, melynek eredményeképpen az eddigieknél részletesebb képet kaphatunk ezen gabonák fehérjeösszetételéről, illetve annak változékonyságáról (4. ábra). [19] (Kapcsolódó pályázat: 2017-1.3.1-VKE-2017-000)

Ezeket a módszereket viszont nem csak az alapanyagok jellemzésénél tudjuk a szolgálatunkba állítani. A megfelelő technológiai jellemzőkkel rendelkező termékek fejlesztésénél alapvető fontosságú, hogy megértsük a tésztarendszert alkotó összetevő között fellépő kölcsönhatásokat. A tanszékünkön folyó kutatások komoly eredményekkel járultak hozzá a sikér komplex kialakulásának megértésében [20], azonban még nagyon sok kérdés merül fel a fehérjék és szénhidrátok kapcsolatáról, a rostok szerepéről és a külső forrásból adagolt molekulák tésztarendszerbe való beépüléséről. A minőségi javítást célzó termékfejlesztések során a pontos mechanizmusok megértése nélkülözhetetlen, aminek jó eszköze lehet a kromatográfiás módszerek nyújtotta lehetőségek. Ugyanis a termékfejlesztéseknél a különböző technológiai kezelések hatásának nyomonkövetésére is jól alkalmazhatók. Erre példa a szintén a gluténmentes termékfejlesztéseknél a dagasztási, kelesztési és sütési lépések, illetve az arabinoxilán adagolások hatásának vizsgálata a fehérjeösszetétel tekintetében. [21] (Kapcsolódó pályázat: OTKA ANN-114554)

Végül, de nem utolsó sorban az elválasztástechnikai módszerek segítségével az élelmiszerbiztonsági szempontból kritikus összetevők (pl. cöliákiát kiváltók fehérjék) is vizsgálhatók. A glutén szennyezettség kimutatására/meghatározására alkalmas analitikai módszerek megbízhatóságával kapcsolatban komoly problémaként merül fel a referencia anyagok hiánya. Ennek megoldásán már több éve foglalkozunk immunanalitikai gyorsteszteket gyártó cégekkel és külföldi partner kutatócsoportokkal. A fejlesztés elengedhetetlen része a cöliákiát kiváltó fehérjék genetikai és környezeti változékonyságának feltérképezése, továbbá a fehérjék fizikai-kémiai tulajdonságainak megváltozása az élelmiszerek előállítása során. Előbbit főleg fordított fázisú HPLC, míg utóbbit méretkizárásos folyadékkromatográfia segítségével vizsgáltuk.

A fehérjék részletesebb elemzését első körben a búzával kapcsolatban végeztük, azonban a rozs és árpa fehérjék is érintettek a rendellenesség kiváltásában, melyek vizsgálata jelenleg is folyik a kutató-csoportunkban. [22, 23, 24, 25] (Kapcsolódó pályázat: FOODCT-2006-036337)

5. Köszönetnyilvánítás

Ezúton szeretnénk köszönetet mondani minden volt és jelenlegi munkatársnak, PhD hallgatónak és egyetemi hallgatónak, akik munkájukkal hozzájárultak a kutatócsoportunk elválasztástechnikai tudásanyagának bővítéséhez. Külön köszönet Balázs Gábornak és Harasztos Annának, akik hosszú ideig voltak meghatározó tagjai a csoportnak, és akiknek számos, ma is alkalmazott módszer fejlesztésének elindítását köszönhetjük.

A munkák finanszírozását számos kutatási projekt és támogatás segítségével tudjunk fenntartani, melyek közül az elmúlt évek legmeghatározóbb projektjei a következők:

• „A tönkölybúzában rejlő genetikai, összetételi és feldolgozóipari lehetőségek feltárása” című OTKA 135211 pályázat
• TKP2021 pályázati program, BME-EGA-02 és BME TKP-BIO 2020 projektek
• „GalgaGabona projekt: Élelmiszerbiztonsági, agrotechnikai, feldolgozástechnológiai és táplálkozási érték növelését célzó fejlesztések a zab és rozs humán célú hasznosítási feltételeinek javítása érdekében” című projekt (2017-1.3.1-VKE-2017-00004)
• „Gluténmentes tészta minőségének javítása hemicellulóz hálózat kialakításával” (OTKA ANN 114554) (FWF I1842-N28)
• „Módosított szénhidrátrendszereken alapuló gluténmentes és végtermék modellek szerkezeti, reológiai és funkcionális tulajdonságainak vizsgálata” (TÉT_15-1-2016-006)
• „Új szempontok a búzanemesítésben: a bioaktív komponens-összetétel javítása és annak hatásai” (OTKA 11279)(FWF-I1842-N28)
• „Vállalatok K+F+I tevékenységének támogatása: Minőségorientált komplex ipari termelési rendszer és modell kifejlesztése, új módosított keményítő kialakítása, illetve új rostalapú feldolgozott termék hasznosításának kutatása” című projekt (GINOP-2.1.1-15)
• „Egészségmegőrzés és hagyomány: alapanyag-, termék- és technológiafejlesztés a gabonavertikumban” (TECH_08_A/2-2008-0425)
• „Minőségorientált, összehangolt oktatási és K+F+I stratégia, valamint működési modell kidolgozása a Műegyetemen” (TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0002)
• EU 6. Keretprogramja által támogatott MoniQA Kiválósághálózat (FOOD-CT-2006-036337)

6. Irodalom

[1] Goesaert H., Brijs K., Veraverbeke W.S., Courtin C.M., Gebruers K., Delcour J.A. (2005): Wheat flour constituents: how they impact bread quality, and how to impact their functionality. Trends in Food Science & Technology 16 (1-3) pp. 12-30. DOI

[2] Khan K., Shewry P.R. (2009): Wheat: Chemistry and Technology. 4th ed. AACC International, Inc.

[3] Gray J.A., Bemiller J.N. (2003): Bread Staling: Molecular Basis and Control. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2 (1) pp. 1-21. DOI

[4] McCleary B.V., Charnock S.J., Rossiter P.C., O’Shea M.F., Power A.M., Lloyd R.M. (2006): Measurement of carbohydrates in grain, feed and food. Journal of the Science of Food and Agriculture 86 (11) pp. 1648-1661. DOI

[5] McCleary B.V., Charmier L.M.J., McKie V.A. (2018): Measurement of Starch: Critical Evaluation of Current Methodology. Starch – Stärke 71 (1-2) 1800146. DOI

[6] Jaksics E., Paszerbovics B., Egri B., Rakszegi M., Tremmel_Bede K., Vida Gy., Gergely Sz., Németh R., Tömösközi S. (2020): Complex rheological characterization of normal, waxy and high-amylose wheat lines. Journal of Cereal Science 93 102982 pp. 1-11. DOI

[7] Fekete D. (2021): A fajtahatás vizsgálata a búzakeményítő előállítás laboratóriumi modellezése során nyert termékekben. MSc Diplomamunka. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Budapest.

[8] Saulnier L., Sado P.-E., Branlard G., Charmet G., Guillon F. (2007). Wheat arabinoxylans: Exploiting variation in amount and composition to develop enhanced varieties. Journal of Cereal Science 46 (3) pp. 261-281. DOI

[9] Török K., Szentmiklóssy M., Tremmel-Bede K., Rakszegi M. Tömösközi, S. (2019): Possibilities and barriers in fibre-targeted breeding: Characterisation of arabinoxylans in wheat varieties and their breeding lines. Journal of Cereal Science 86 pp. 117–123. DOI

[10] Tremmel-Bede K., Szentmiklóssy M., Tömösközi S., Török K., Lovegrove A., Shewry P.R., Láng L., Bedő Z., Vida Gy., Rakszegi M. (2020): Stability analysis of wheat lines with increased level of arabinoxylan. PLoS ONE 15 (5) pp. 1–15. DOI

[11] Szentmiklóssy M., Török K., Pusztai É., Kemény S., Tremmel-Bede K., Rakszegi M., Tömösközi S. (2020): Variability and cluster analysis of arabinoxylan content and its molecular profile in crossed wheat lines. Journal of Cereal Science 95 103074 pp. 1-8. DOI

[12] Bender D., Nemeth R., Cavazzi G., Turoczi F., Schall E., D’Amico S., Török K., Lucisano M., Tömösközi S., Schoenlechner, R. (2018): Characterization of rheological properties of rye arabinoxylans in buckwheat model systems. Food Hydrocolloids 80 pp. 33-41. DOI

[13] Németh R., Bender D., Jaksics E., Calicchio M., Langó B., D’Amico S., Török K., Schoenlechner R., Tömösközi S. (2019): Investigation of the effect of pentosan addition and enzyme treatment on the rheological properties of millet flour based model dough systems. Food Hydrocolloids 94 pp. 381–390. DOI

[14] Farkas A., Szepesvári P., Németh R., Bender D., Schoenlechner R., Tömösközi, S. (2021): Comparative study on the rheological and baking behaviour of enzyme-treated and arabinoxylan-enriched gluten-free straight dough and sourdough small-scale systems. Journal of Cereal Science 101 103292. DOI

[15] Németh R., Bender D., Jaksics E., Calicchio M., Langó B., D’Amico S., Török K., Schoenlechner R., Tömösközi S. (2019): Investigation of the effect of pentosan addition and enzyme treatment on the rheological properties of millet flour based model dough systems. Food Hydrocolloids 94 pp. 381-390. DOI

[16] Ispiryan L., Zannini E., Arendt E.K. (2020): Characterization of the FODMAP-profile in cereal-product ingredients. Journal of Cereal Science 92 102916. DOI

[17] Osborne, T. B. (1907): The protein of the wheat kernel. Publication No. 84. Carnegie Institute: Washington, DC

[18] Shewry P.R., Halford N.G., Lafiandra D. (2003): Genetics of wheat gluten proteins, Advances in Genetics 49 pp. 111–184. DOI

[19] Járó K. (2021): Különböző zab minták fehérjeösszetételének jellemzése nagyhatékonyságú folyadékkromatográfiás módszerekkel. MSc Diplomamunka. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Budapest.

[20] Lásztity R., Békés F., Örsi F., Smied I., Ember-Kárpáti M. (1996). protein-lipid and protein-carbohydrate interactions in the gluten complex. Periodica Polytechnica Chemical Engineering 44 (1-2) pp. 29-40.

[21] Németh R. (2019): Sütőipari minőség meghatározására alkalmas műszer- és módszerfejlesztések és alkalmazásuk búzaalapú és gluténmentes modelltermékek vizsgálatára. Doktori értekezés. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Budapest.

[22] Török K., Hajas L., Bugyi Z., Balázs G., Tömösközi S. (2015). Investigation of the effects of food processing and matrix components on the analytical results of ELISA using an incurred gliadin reference material candidate. Acta Alimentaria 44 (3) pp. 390–399. DOI

[23] Hajas L., Scherf K.A., Török K., Bugyi Z., Schall E., Poms R.E., Koehler P., Tömösközi, S. (2018): Variation in protein composition among wheat (Triticum aestivum L.) cultivars to identify cultivars suitable as reference material for wheat gluten analysis. Food Chemistry 267 pp. 387–394. DOI

[24] Schall E., Scherf K.A., Bugyi Z., Hajas L., Török K., Koehler P., Poms R.E., D’Amico S., Schoenlechner R., Tömösközi, S. (2020): Characterisation and comparison of selected wheat (Triticum aestivum L.) cultivars and their blends to develop a gluten reference material. Food Chemistry 313 126049. DOI

[25] Schall E., Scherf K.A., Bugyi Z., Török K., Koehler P., Schoenlechner R., Tömösközi S. (2020): Further Steps Toward the Development of Gluten Reference Materials – Wheat Flours or Protein Isolates? Frontiers in Plant Science 11 906. DOI

DOI

Érkezett: 2022. október – Elfogadva: 2022. november

¹ Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, NIR Spektroszkópia Csoport

Kulcsszavak

infravörös spektroszkópia, sokváltozós adatelemzés, képalkotás

2. Bevezetés

Fiatal felnőttként a győri „fényírok fesztiválja” [1] sok-sok jó emléket hagyott bennem. A közeg fényekből, hangokból – azaz hullámokból – állt, keltett érzetet, és nyitott ablakot egy-egy addig új, ismeretlen világra, jobban megértve azt. Kis kutatócsoportunkban mi is efelé törekszünk: az elektromágneses sugárzás infravörös tartományának segítségével – mint Sir William Herschel [2, 3] óta annyian [4, 5] – igyekszünk megérteni a vizsgált anyag kémiai (és sokszor fizikai [6, 7, 8]) történetét a hullámok és a vizsgált matéria kölcsönhatásán keresztül.

2.1. Jellemző NIR elnyelési sávok

A roncsolásmentes, mintaelőkészítést nem, vagy csak kismértékben igénylő molekula- (avagy rezgési) spektroszkópia vöröshöz közelebb eső, úgynevezett közeli infravörös (near-infrared, NIR) szeletében majd minden jelet ad, ami egy biológiai rendszer vizsgálatához szükségeltetik (1. ábra). Az éltető víz az O–H csoportjai; a szerkezeti vagy tartalék fehérjék az aminosavak közti peptidkötések C=O és N–H csoportjai, illetve az oldalláncaik; a lipidek a telített (C–C) vagy telítetlen (C=C) szénkötéseik, illetve nagyszámú metil (–CH₃) és metilén (–CH₂–) csoportjaik C–H rezgésein keresztül „jelelnek”, elnyelve a rájuk jellemző hullámhosszú fotonokat, így kerülve magasabb energiaszintre. A szénhidrátok, mint polihidroxi-oxovegyuletek kicsit öszvérek: az előzőekben felsorolt csoportok rezgései (O–H, C=O, C–H) együttesen szólalnak meg.

2.2. Sokváltozós adatelemzés a NIR technikában

És ezzel el is jutottunk interdiszciplinális tudományunk területei közül a (N)IR spektroszkópia után a sokváltozós adatelemzéshez (multivariate (data) analysis, MV(D)A), a kemometria, a statisztika (azaz közös nevezőként a matematika) varázslatos világához – amit jó papként folyamatosan tanulunk Kemény Sándor és Héberger Károly tanár uraktól, még mindig ámulva tudásukon, tapasztalataikon, pedagógiai érzékükön (a BME tanárai. A Szerk.) [9, 10]. Ezen tudományok szükségessége területünkön két fő forrásból eredeztethető.

Először is, az előzőekben felsorolt makrokomponensek (a mikrokomponensekkel kiegészülve) adják az egészet, az élőt. Tanszékünk profilját tekintve főként ezeket az összetett (növényi, állati, humán) rendszereket „as is” („ahogy van”) vagy feldolgozott formában (termények, élelmiszerek, szövetek) vizsgálva mindig összetett, burkológörbe jellegű spektrumokat kapunk. Ezek elemzése (például a spektrumok csúcsainak azonosítása, avagy asszignációja) elképzelhetetlen mozgó átlagokkal való simítások, deriváltakkal érzékenyített csúcsfelbontások, vagy normálásokkal kiküszöbölt alapvonal-eltolódások nélkül. Egy másik szakterületről példaként említem a SARS-CoV-2 vírus okozta pandémia esetszámainak diagramját, ahol a járvány adatainak változása a mozgóátlagok ábrázolásával jól követhető információt nyújtott az aktuális járványhelyzetről (2. ábra).

Másodszor, a spektrumalapú azonosítás, vagy a minőségi, illetve mennyiségi modellek építése is igénybe veszi a matematikai eszközparkot: esetenként csak egy-egy korrelációszámításra, máskor komolyabb vektoralgebrára, vagy mátrixokkal való műveletekre van szükség.

Talán az előzőekből is kiviláglik: az Ipar 4.0 (3. ábra), a körforgásos gazdaság korát élve [13], akár a precíziós mezőgazdaság, akar a tudásalapú technológiákat felhasználó élelmiszeripar, akár a PAT és QbD szemléletben formálódó gyógyszeripar fő eszközeiként a roncsolásmentes spektroszkópiai szenzorsorok (non-destructive spectroscopic sensors, NDSS) kerülnek előtérbe – legyen szó csövekbe építhető száloptikás mérőfejekről (4. ábra), vagy futószalagok fölé szerelhető, UV/Vis/NIR tartományokban mérő kamerákról.

Az infravörös technikák alkalmazásai a Tanszéken

Az élelmiszer – gyógyszer átmenet (akár oda, akár vissza) lépten-nyomon fellelhető munkáinkban, különösen, ha a ’90-es évek óta eltelt több évtized távlatában szemléljük pályafutásunkat. Például a borok, pezsgők, likőrök, égetett szeszes italok [19], sörök, pálinkák [20] mérése során nyert tapasztalatok kamatoztathatóak voltak a monoklonális antitestek fermentációs folyamatainak valósidejű monitorozására kidolgozott technikák fejlesztése során. [21, 22] Ha már a termékképzésben, azaz az upstreamben dolgoztunk, akkor már a tisztításban, azaz a downstreamben is segítettünk, például a preparatív kromatográfiában használatos oszloptöltetek minősítésében. [23] Minden esetben a cél – mint ahogy a (bennünk élő) világ örök harcában – a jó és rossz közötti különbség felismerése (tapasztalatok = adatok alapján (data-driven), a hiba okának felderítése (hibaanalitika), megszűntetésével a jó útra (golden batch) terelése. De tán a legokosabb, ha a „jobb félni” jegyében még a rossz eljövetele előtt a figyelmeztető jelek alapján megelőző lépéseket teszünk (predicitve maintenance). Sokszor már ez utóbbi sokat segít: ekkor nem feltétlenül a konkrét mérőszám pontossága, precizitása, hanem változása, dinamikája, trendje kerül fókuszba.

Hibás lenne feltételezni, hogy a helyszíni (in situ), azonnali (just-in-time) mérések csak a nagy hozzáadott értékű biotechnológiai termékek előállítóinak kiváltságai: a mezőgazdasági szenzorsorok ugyanolyan hálózatot alkothatnak, mint az IoT (internet of things) eszközök egy okos otthonban: a hozzáadott érték kisebb, de az anyagáramok nagyságrendekkel nagyobbak lehetnek – és mint tudjuk, sok kicsi sokra megy. Akár egy szakaszos, tétel (batch) szemléletben, dedikált receptúrákkal dolgozó takarmánykeverőben, [24] akár egy folyamatos üzemű, állandó minőségre törekvő bioetanol üzemben jelen vannak a mozgó optikai elemet nem tartalmazó (így a rezgésektől, rázkódásoktól mentes) NIR eszközök. Mindkét említett példa kukorica és/vagy búzaalapú – ami a NIR spektroszkópia fejlődését tekintve nem csoda: ezek az alap élelmi anyagok azok, melyek vizsgálatával az amerikai Karl Norris és a kanadai Phill Williams a ’60-as, ’70-es években megteremtették a szilárd anyagok diffúz reflexiós NIR vizsgálatát. [5] Kicsit távolabb tekintve talán itt érdemes idézni Harari gondolatait Hahner Péter előszavát idézve: „[...] nem az ember háziasította a búzát, hanem inkább a búza az embert, hiszen a homo sapiens azóta lakik házakban, mióta áttért a gabonatermelésre.” [25]

Nemcsak az emberiség, hanem tanszéki csoportunk életében is fontos szerepet tölt be a búza: az első NIR spektrométerek is főként ennek mérésére került a tanszékre Varga Jánosnak, majd Salgó Andrásnak köszönhetően, [26, 27] illetve Tömösközi Sándor Gabona Csoportja is állandó munícióval látott el minket a gabonakutatás területén. [28, 29] A búza érésdinamikája során a fő alkotók (nedvesség, fehérjék, szénhidrátok) idősoros változását követtük nyomon NIR spektroszkópiával, [30, 31, 32] majd Scholz Éva kolléganőnk segítségével kapilláris elektroforézissel, majd folyadékkromatográfiával [33]

A növényi mag élete sokszor a malomban folytatódik, kompaktsága, intaktsága megszűnésével, elemeire való szétválasztásával, különböző formákban való újjászületésével. Elválasztunk ocsút a búzától, héjat, csírát a magbelsőtől, darát a liszttől – őrlemények, frakciók mindennapi kenyerünkhöz, vagy épp tartalékaink képzéséhez (5. ábra).

A növénynemesítők által támasztott igény az, hogy a klasszikus, nedveskémiai vizsgálatokhoz szükséges 200 g búzamag őrlését 10 g anyag feldolgozása váltsa ki: a kezdeti lépésekben pár kalásznyi szemtermés áll csak rendelkezésre, így az analitikai felhasználás erősen korlátozott. Ennek kapcsán született meg – hazai fejlesztéseknek köszönhetően [35] – az a mikromalom, melynek őrlési tulajdonságait a már meglévő, 200 g búzát őrölni képes laboratóriumi malom tulajdonságaival vetettük össze a malmi frakciók NIR spektrumain keresztül. [36] Két dekád elteltével is hasonló kérdések foglalkoztatnak minket: az őrlés, darálás milyen formán befolyásolja a szemcseméret okozta fényszóródáson keresztül a NIR spektrumokat, ami alapján különböző laboratóriumi darálókat profilozhatunk, segítve a felhasználó döntését váltás esetén, [8] vagy hogyan monitorozható egy nagyipari őrlési folyamat, követve a tésztaliszt kihozatalát, [37] vagy épp a kapott frakciók hőkezelése. [38]

A gyakran felmerülő „Mi van a mintában?” kérdésre a még roncsolásmentes, de már a megfelelő behatolóképességhez (penetrációhoz) megfelelő energiájú NIR fotonok sokszor segítettek: akár csomagolóanyagokon keresztül történő vizsgálatokhoz, akár kisebb-nagyobb méretű, zöld mintákba (görögdinnyébe, algába) való betekintéshez. Előbbire azért van szükség, mert számos helyen dolgoznak olyan egészségkárosító anyagokkal, melyeket a felhasználásuk előtti azonosításához, minősítéshez a csomagolóanyagból ki kell venni. Emiatt olyan modellrendszereket hoztunk létre, ahol a műanyagok elnyelésének mértéke detektálható, majd változó-szelekcióval és/vagy matematikai kezelésekkel hatásuk csökkenthető. [39] Természetesen kollégáinknak is segítünk, ahol tudunk, szakterületünkön. Maák Pál (BME TTK, Fizikai Intézet, Atomfizika Tanszék) és kollégái olyan prototípust építettek (6. ábra), melyben NIR lézerekkel mérhető a görögdinnye cukortartalma – amely külföldi kutatók alma, kivi és narancs elemzési módszereihez képest a mérés érzékenységét tekintve nagyságrendi ugrás. Itt a cukor abszorpciós csúcsainak kimérésében, a hullámhosszak – közvetve a lézerek kiválasztásában – nyújtottunk támogatást. [40] Németh Áron (BME VBK ABÉT, Fermentációs Kísérletiüzemi Laboratórium) és munkatársainak pedig algafajok kiválasztásában, a kis léptékű tenyésztések körülményeire adott termékkihozatalokra (azaz fajlagos lipidmennyiségekre, mint biodízelek forrásaira) tudtunk közép- (azaz analitikai) infravörös tartományban megoldást kínálni. [41] Az integrációt nem csak tanszéken és egyetemen belüli kutatócsoportok szintjén, de hazai és nemzetközi egyetemek, kutatóintézetek közt is igyekszünk fenntartani szakmai és pályázati tevékenységeinken keresztül, keresve az általunk használt spektroszkópiai technikák újabb felhasználási lehetőségeit. [42]

Az integráció nemcsak ember-, de adatcsoportok közt is létrejöhet. Ahogy 2005-6-ban bemutattuk, hogyan lehet optikai NIR spektrumokat és reológiai viszkozitás görbéket összefésülni, [44, 45] úgy 15 év múltán is dolgozunk az adategyesítés (data-fusion) újabb megoldásain Hanzelik Pál Péterrel – ki a nagyipari hátteret (MOL Nyrt.) képviseli koordinációjával és aktív részvételével [46] – és Nagy Zsombor Kristóffal – ki a BME-FIEK keretén belüli kapcsolódást lehetővé teszi, és kutatócsoportunkat emellett a Pharmatech Gyógyszertechnológiai Laboratórium munkáiba is bevonja. Hasonlóan több évre visszatekintő, gyümölcsöző együttműködés alakult ki Bredács Mártonnal – ki a Leobeni Egyetemmel szorosan együttműködő polimer kiválósági központ (PCCL) oszlopos tagja – a műanyaghulladékok multiszenzoriális – azaz több spektroszkópiai érzékelőt (Vis, NIR, Raman) alkalmazó – szelekciójában, minősítésében. [47]

A tanszéki csoport életében jelentős mérföldkő volt a képalkotó (imaging) technika megjelenése. A 2000-es évek elejétől nemzetközi konferenciák előadásai, kiállítói és a területen szaporodó publikációk mutatták, hogy a „kommercializálódás” (azaz a prototípusok, kis szériák után a sorozatgyártás, szélesebb spektrumú kereskedelmi forgalomba kerülés) megkezdődött. Maradva korábbi kutatási irányaink mellett vizsgáltunk növényi magvakat is, [48] de emellett egy klasszikusabb humán vonal is körvonalazódott Kontsek Endre és Pesti Adrián (egykori tanítványaink, ma az SE Patológiai, Igazságügyi és Biztosítási Orvostani Intézet munkatársai) kitartó munkájával. A vese- és epekövek vizsgálata után [49] orvosi javaslatra a lágy szövetek, tumorok, rákos sejtvonalak vizsgálata felé fordultunk, [50, 51] bízva abban, hogy a digitális patológia, vagy – távlati célként – az operációk közbeni, valósidejű daganatazonosítás fejlődéséhez hozzájárulhatunk. Sokat köszönhetünk Kállay-Menyhárd Alfrédnek és kollégáinak (időbeli sorrendben Müller Péternek, Tátraaljai Dórának, Hári Józsefnek, Kirschweng Balázsnak) a társ-intézetből (BME VBK FKAT Műanyag és Gumiipari Laboratórium), akiktől kapott feladataink a műanyagokkal kapcsolatos mikroszkópos kutatásainkhoz járultak hozzá, legyen szó biológiailag lebontható (azaz biodegradábilis) politejsav – termoplasztikus keményítő (PLA-TPS) keverékekről (7. ábra), vagy különböző termékek (ragasztók, fóliák, orvosi eszközök, elektromotor bevonatok) hibaanalitikájáról vagy az úgynevezett fordított mérnökségéről (reverse engineering).

A hibaanalitika területén Gordon Péter és lelkes csapata (BME VIK ETT EFI-labs) megkerülhetetlen tényező: minta-előkészítéseik, dokumentációik nem csak az előzőekben felsorolt képalkotói feladatainkat, hanem például a rétegelt csomagolóanyagok keresztmetszeti vizsgálatait (8. ábra) is nagymértékben segíti.

Még mindig a műanyagoknál maradva: napjainkban környezetvédelmi vonatkozásuk kapcsán a mikroműanyagok úgy a hétköznapi, mint a tudományos hírek gyakori szereplői. Az élettelen környezet szennyezésén keresztül a táplálékláncba bejutó mikroműanyagok (és az általuk megkötött kémiai anyagok) egészségkárosítók is lehetnek. Bordós Gáborral és kollégáival (Wessling Hungary Kft.) együttműködve metodikát dolgoztunk ki az infravörös tartomány ez irányú alkalmazásaira is, amellyel különböző típusú vizeink monitorozhatók. [55, 56]

Ahogy az előző példában is, mindig visszajutunk az emberhez. És ha a betegség bekövetkezett, a nyugati orvoslásban jön a gyógyszerek alkalmazása. A tablettát – és mint minden hasznos dolgot –, a gyógyszereket is hamisítják. Horgos Józseffel (Wessling Hungary Kft.) kezdtük el ezt a területet feltérképezni, [57, 58] később a hatósági részről Lohner Szilviától (OGYÉI) kaptunk vizsgálati anyagok formájában támogatást. De nem csak a hamisítást, hanem a technológiai eredetű meg(nem)felelőséget, illetve a formulálás fejlesztéseihez kialakított modellrendszereket is vizsgálhatjuk az összetevők megléte, eloszlása tekintetében. Cél egy olyan gépi látás, ami az UV és a Vis mellet a NIR tartományban is minősít, modellek alapján hatóanyag-kioldódást becsül. [59, 60]

A becslés tekintetében az egyik legszebb kihívás a földrengések előrejelzése. Ha visszaemlékezünk az 1763. június 28-i, Komáromot, Győrt, Zsámbékot megrengető, 6,3 magnitúdójú, 63 fő életét követelő földrengésre, aminek hatására elrendelték Szent László hermájának Győr városában körbe vitelét a további földrengések elkerülése végett (9. ábra), akkor a kontextus világosabb. [61] Hálásan tekintek Kovács István János és kollégáival való együttműködésre, kik az ELKH Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézetének, illetve az ELTE TTK Litoszféra Fluidum Kutató Laboratóriumának tagjai.

Szilárd anyagokat és folyadékokat keverék, oldat vagy épp kolloid formában, gyakran élővé szerveződve, komplex biológia rendszerek képében – ahogy az eddigi példákban ez idáig is olvasható volt – sokszor és sokat mérünk, de a gázok („mozgékony illók”) eddig kimaradtak. Most sem miénk a mérés érdeme: geológus kollégák alkották meg az ún. litoszféra-fizika egységet (Közép-Európa első integrált geodinamikai állomását), [62] mellyel mért IR spektrumok (és egyéb adatok) idősoros elemzése rendkívül izgalmas. Azonban a megválaszolandó kérdést se feledjük: mi látszik a talaj CO₂-szintjének változásaiban, amely fluidumként ár-apály mozgást is mutat – és tán hirtelen felpezsdül a lemezmozgásoknak köszönhetően. Esetleg előjele lehet az afrikai és európai lemezek egymásnak feszüléséből kipattanó földmozgásoknak? A nagy „kirakósjáték” része a kőzetek által csapdázott fluidumok elemzése is, amelyek vizsgálatában mikroszkópos hátterünkkel tudunk segíteni. [63]

A Tanszékünkön folyó munkáról alkotott kép nem lenne teljes, ha nem ejtenék néhány szót a lineáris és nem-lineáris összefüggések kutatásáról. Ami az életben: az érzékszerveinkkel (mint perifériákkal) ellátott idegrendszerünk tanulás útján nemlineáris megoldásokkal segít túlélni a mindennapok kihívásait. A gépek nyelvén: multiszenzorsorokkal ellátott mesterséges idegrendszer (artificial neural network, ANN) gépi tanulás (machine learning, ML) útján nemlineáris megoldásokkal működtet döntési fákat.

Mit szólna mindezekhez Telegdy-Kováts László (Galgóc, 1902. december 5. – † Budapest, 1987. május 11., vegyészmérnök, egyetemi tanár) (10. ábra), kiről így emlékezik meg a CSEMADOK: „A nyitrai gimnáziumban érettségizett 1919-ben. A budapesti Műszaki Egyetem Vegyészmérnöki Karán 1925-ben szerzett mérnöki oklevelet. Sigmond Elek (1873–1939) vegyészmérnök és agrogeológus professzor tanársegéde lett a műegyetemen, ahol kezdetben talajbiológiával foglalkozott. Az 1920-as évek végén hosszabb ideig Angliában dolgozott, ahol megismerkedett a matematikai-statisztika és kísérlettervezés modern módszereivel is. 1935-ben érdeklődése az élelmiszerkémia felé fordult, kutatóként és minisztériumi tisztviselőként is az élelmiszeripari technológia irányítása és fejlesztése lett tevékenységének a fő tárgya. 1950-ben a budapesti Műszaki Egyetem Vegyészmérnöki Karának Élelmiszerkémiai Tanszékére nevezték ki professzornak. Mérnökök nemzedékeit nevelte fel. Az élelmiszerminőség elméleti és gyakorlati kérdéseiről írt dolgozatai mindmáig aktuális gondolatokat fogalmaznak meg. Újszerű élelmiszeranalitikai eljárások kidolgozása is fűződik a nevéhez. Figyelme kiterjedt az élelmiszerek csomagolástechnikájára is. Fontos feladatának tartotta a tudományos ismeretterjesztést, éveken át a Tudományos Ismeretterjesztő Társulat (TIT) elnöke volt” [66]. Reméljük, egyetértően bólintana [67]. A 10. ábrán azt kívánjuk szemléltetni, hogy az optika területén milyen technikai lehetőségekre nyílik lehetőség a mesterséges intelligencia alkalmazása révén [67].

4. Zárszó és köszönetnyilvánítás

Kutatócsoportunk felfedező biomérnök természetében ötvöződnek szakirányaink (az alkalmazott biotechnológia, az egészségvédelmi, az élelmiszerminősítő és a környezetvédelmi specializációk) attribútumai, amelyekről e cikk keretein belül egy-egy képet fel tudtunk villantani. Reméljük, hogy jó érzetet keltettünk egy-egy ablakot kinyitva, miközben a film forog tovább...

* * *

Mindenek előtt köszönet illeti Salgó Andrást, a NIR Spektroszkópiai Csoport atyját: ha ő nincs, mi sem vagyunk. Ahogy azok nélkül sem, kik éveken keresztül doktoránsként és/vagy kollégaként léptek be anno a K.II.3. vagy mostanság a Ch 165 ajtaján, nevesül (tán időrendben) Sárossy Gábor, Juhász Réka, Gelencsér Tímea, Hódsági Mária, Izsó Eszter, Berceli Mónika, Párta László, Szabó Éva, Kozma Bence, Besenyő Gabriella, Slezsák János. Az elmúlt 25 évben sok-sok erőt, bíztatást, példát kaptam még a „csoportalkotókon” túl Tömösközi Sándortól – utóbbi megértő türelmével és bennem való bizodalmával készülhetett el eme számvetés, pillanatkép is. Remélem, a csoportunkban megfordult kollégák, hallgatók is olyan jó szívvel gondolnak ránk vissza, ahogy mi is rájuk – köszönjük a munkával közösen eltöltött időt, mi is sokat tanultunk.

Köszönetet mondok Nógrádi Sándornak és Tóth Gézának (†) (Servitec Kft.), akikkel megtapasztalhattuk a mezőgazdasági és élelmiszeripari felhasználások mellett a NIR spektrométerek hálózatépítési lehetőségeit, és betekintést kaphattunk a gyógyszeripar alkalmazásokba, valamint Lipták Miklósnak és Varju Sándornak (PER-FORM Hungária Kft.), hogy az analitikai IR és a mikroszkópos technikák elérése révén tágították szemléletünket és lehetőségeinket, ezzel megnyitva az utat számos akadémiai, kutatóintézeti és ipari partneri együttműködés felé.

Keresztapám emlékének

5. Irodalom

[1] Nemzetközi Vizuális Művészeti Alapítvány: MEDIAWAVE ARCHÍVUM – 1991-2019. mediawavefestival.hu

[2] Davies, A.M.C.: William Herschel and the discovery of near infrared energy. NIR news 11(2) 3, 5 (2000). DOI

[3] Millman, P.M.: The Herschel Dynasty - Part I: William Herschel. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada 74(3) 134–146 (1980).

[4] Norris, K.H.: History of NIR. Journal of Near Infrared Spectroscopy 4(1) 31–37 (1996). DOI

[5] McClure, W.F.: 204 Years of near infrared technology: 1800–2003. Journal of Near Infrared Spectroscopy 11(6) 487–518 (2003). DOI

[6] Murray, I.: Scattered information: philosophy and practice of near infrared spectroscopy. In Near Infrared Spectroscopy: Proceedings of the 11th International Conference. Edited by Davies, A.M.C. & Garrido-Varo, A., NIR Publications, Chichester, ISBN 0 952866 4 1, pp. 1–12 (2004).

[7] Dahm, D.J. & Dahm, K.D.: The Physics of Near-Infrared Scattering. In Near-Infrared Technology in the Agriculture and Food Industries, Edited by Williams, P. & Norris, K., American Association of Cereal Chemists, Inc., St. Paul, Minnesota, ISBN 1-891127-24-1, pp. 1–17 (2004).

[8] Gergely, S.; Slezsák, J.; Salgó, A.: Monitoring the change in particle size of dried egg-pasta due to different grinding parameters by diffuse reflection near-infrared spectroscopic techniques. In 1st sensorFINT International Conference: Non-Destructive Spectral Sensors Advances and Future Trends. Book of Abstracts. Edited by Sandak, A., Sajinčič, N., Fábián, G. & Pérez-Marin, L., Innorenew CoE, Izola, Slovenia, ISBN 978-961-293-153-7, pp. 50–51 (2022). DOI

[9] Borosy, A.P., Héberger, K., Horvai Gy., Kolossváry, I., Lengyel, A., Paksy, L., Rajkó, R. & Szepesváry, P.: Sokváltozós adatelemzés (kemometria). Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, ISBN 963 19 2114X (2001).

[10] Kemény, S., Pusztai, É., Lakné Komka, K., Deák, A., Mihalovits, M., Bodnár-Kemény, K.: A 6 szigma statisztikai eszközei. Typotex Kiadó, Budapest, ISBN 978-963-4931-23-2 (2021).

[11] Google Ireland Limited: Koronavírus-betegség 2019.

[12] Dong, E., Du, H. & Gardner, L.: An interactive web-based dashboard to track COVID-19 in real time. The Lancet Infectious Diseases 20(5) 533–534 (2020). DOI

[13] Király, O.: Ipar 4.0 avagy beléptünk a jövőbe – 5 fogalom, ami segít az eligazodásban. (2017)

[14] Lengyel, A.: A Győri Gyufagyár (Várostörténeti puzzle, 8. rész). (2015)

[15] FORTEPAN / id. Konok Tamás: Magyarország, Győr – képszám: 43348. (1951)

[16] FORTEPAN / Bauer Sándor: Magyarország, Győr, vasútállomás – képszám: 109843. (1975)

[17] Stefan Warter / Audi AG: The 6th Model from Győr: Audi Q4 Manufactured by Audi Hungaria. (2017)

[18] Gergely, Sz.: Személyes közlés. (2013)

[19] Gergely, S.; Farkas, K., Forgács, A. & Salgó, A.: Quantitative and qualitative differentiations of alcoholic beverages by near infrared spectroscopy. In Near Infrared Spectroscopy: Proceedings of the 11th International Conference. Edited by Davies, A.M.C. & Garrido-Varo, A., NIR Publications, Chichester, ISBN 0 952866 4 1, pp. 569–572 (2004).

[20] Besenyő, G., Lenkovics, B., Slezsák, J., Szabó, É., Salgó, A, Lugasi, A. & Gergely, S.: Determination of ethanol and methanol content of Hungarian pálinka products by mid- and near-infrared methods. Acta Alimentaria, AALIM-S-21-00292 (in progress) (2022).

[21] Kozma, B., Salgó, A. & Gergely, S.: Comparison of multivariate data analysis techniques to improve glucose concentration prediction in mammalian cell cultivations by Raman spectroscopy. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 158 269–279 (2018). DOI

[22] Kozma, B., Salgó, A. & Gergely, S.: On-line glucose monitoring by near infrared spectroscopy during the scale up steps of mammalian cell cultivation process development. Bioprocess and Biosystems Engineering 42(11) 921–932 (2019). DOI

[23] Szabó, É., Baranyai, L.Z., Sütő, Z., Salgó, A. & Gergely, S.: Attenuated total reflection fourier transform infrared spectroscopy based methods for identification of chromatography media formulations used in downstream processes. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 180 113060 (2020). DOI

[24] Bonafarm-Bábolna Takarmány Kft.: NIR – a minőségi takarmánygyártás szolgálatában. (2019)

[25] Harari, Y.N.: Sapiens. Az emberiség rövid története. Animus Könyvek, Budapest, ISBN 978 963 324 237 7 (2015).

[26] Varga, J., Billes, F. & Bartók, Zs.: Rostos és szemcsés élelmiszerek transzmissziós NIR színképe. (poszter) In Szakmai hírek II., Élelmiszervizsgálati Közlemények 34(2) 123 (1988).

[27] Downey, G.: NIR in Budapest. NIR news 7(1) 7 (1996). DOI

[28] Salgó, A.: NIR spektroszkópiai alapú gyorsvizsgálati módszerek és azok beillesztése a Pannon búza átvételi rendszerébe. In A Pannon minőségű búza nemesítése és termesztése. Edited by Bedő, Z, Agroinform Kiadó és Nyomda Kft., Budapest, ISBN 978-963-502-881-8, pp. 95–102 (2008).

[29] Schmidt, J., Gergely, S., Schönlechner,R., Grausgruber, H., Tömösközi, S., Salgó, A. & Berghofer, E.: Comparison of Different Types of NIR Instruments in Ability to Measure β-Glucan Content in Naked Barley. Cereal Chemistry 86(4) 398–404 (2009). DOI

[30] Gergely, S. & Salgó, A.: Changes in moisture content during wheat naturation—what is measured by near infrared spectroscopy? Journal of Near Infrared Spectroscopy 11(1) 17–26 (2003). DOI

[31] Gergely, S. & Salgó, A.: Changes in carbohydrate content during wheat naturation—what is measured by near infrared spectroscopy? Journal of Near Infrared Spectroscopy 13(1) 9–17 (2005). DOI

[32] Gergely, S. & Salgó, A.: Changes in protein content during wheat naturation—what is measured by near infrared spectroscopy? Journal of Near Infrared Spectroscopy 15(1) 49–58 (2007). DOI

[33] Scholz, É., Prieto-Linde,M.L., Gergely, S., Salgó, A. & Johansson, E.: Possibilities of using near infrared reflectance/transmittance spectroscopy for determination of polymeric protein in wheat. Journal of the Science of Food and Agriculture 87(8) 1523–1532 (2007). DOI

[34] Gergely, Sz.: Személyes közlés. (2012)

[35] Wrigley, C.W., Tömösközi, S. & Békés, F.: Hungarian-Australian collaborations in flour milling and test milling over 120 years. Cereal Research Communications 39 215–224 (2011). DOI

[36] Gergely, S., Handzel, L., Zoltán, A. & Salgó, A.: Near infrared spectroscopy—a tool for the evaluation of milling procedures. In Near Infrared Spectroscopy: Proceedings of the 10th International Conference. Edited by Davies, A.M.C. & Cho, R.K., NIR Publications, Chichester, ISBN 978-1-906715-22-9, pp. 33–37 (2002).

[37] Izsó, E., Bartalné-Berceli, M., Salgó, A. & Gergely, S.: Off-line detection of milling processes of Pannon wheat classes by near infrared spectroscopic methods. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods 10(2) 207–214 (2018). DOI

[38] Izsó, E., Bartalné-Berceli, M., Salgó, A. & Gergely, S.: Monitoring of heat-treated wheat milling fractions by near infrared spectroscopic method. Quality Assurance and Safety of Crops & Foods 10(1) 93–102 (2018). DOI

[39] Slezsák, J., Szabó, É., Gergely, S. & Salgó, A.: Measuring of food additives via polyethylene foils by NIR spectrophotometers using different optical arrangements. Acta Alimentaria 47(1) 104–112 (2018). DOI

[40] Maák, P., Péter, M., Gergely, S. & Richter, P.: Evaluation of NIR Absorption Spectra of Water-Melon Juices for Sugar Content. (2012)

[41] Kiss, B., Gergely, S.. Salgó, A. & Németh, Á.: Investigation of Differences in the Cultivation of Nannochloropsis and Chlorella species by Fourier-transform Infrared Spectroscopy. Periodica Polytechnica Chemical Engineering, 62(4) 388–395 (2018). DOI

[42] CA19145 - European Network for assuring food integrity using non-destructive spectral sensors (SensorFINT).

[43] Maák, P.: Személyes közlés. (2015)

[44] Juhász, R., Gergely, S., Gelencsér, T., Salgó, A.: Relationship Between NIR Spectra and RVA Parameters During Wheat Germination. Cereal Chemistry 82(5) 488–493 (2005). DOI

[45] Salgó, A., Gergely, Sz. & Juhász, R.: Kémiai és fizikai ujjlenyomatok. In KÖZPONTI ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI KUTATÓINTÉZET, AZ MTA ÉLELMISZERTUDOMÁNYI KOMPLEX BIZOTTSÁGA és a MAGYAR ÉLELMEZÉSIPARI TUDOMÁNYOS EGYESÜLET közös rendezésében 2006. március 2-án tartandó 323. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM előadásainak rövid kivonata. 295. füzet. Budapest, p. 7 (2006).

[46] Hanzelik, P.P., Gergely, S., Gáspár, C. & Győry, L.: Machine learning methods to predict solubilities of rock samples. Journal of Chemometrics 34(2) e3198 (2020). DOI

[47] Bredács, M., Barretta, C., Castillon, L.F., Frank, A., Oreski, G., Pinter, G. & Gergely, S.: Prediction of polyethylene density from FTIR and Raman spectroscopy using multivariate data analysis. Polymer Testing 104 107406 (2021). DOI

[48] Gergely Sz.: A sárkány és a spektrumok – fejtörők az infravörös spektroszkópia világából (Bruckner-termi előadások). Magyar Kémikusok Lapja 71(6) 182–184.

[49] Gergely, Sz. & Salgó, A.: (Kép)pontról (kép)pontra: az infravörös képalkotás alapjai és biomérnöki alkalmazásai. In KÖZPONTI KÖRNYEZET- ÉS ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI KUTATÓINTÉZET, AZ MTA ÉLELMISZERTUDOMÁNYI TUDOMÁNYOS BIZOTTSÁGA és a MAGYAR ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI ÉS TECHNOLÓGIAI EGYESÜLET közös rendezésében 2013. november 29-én tartandó 353. TUDOMÁNYOS KOLLOKVIUM előadásainak rövid kivonata. 326. füzet. Budapest, p. 2 (2013).

[50] Kontsek, E., Pesti, A., Björnstedt, M., Üveges, T., Szabó, E., Garay, T., Gordon, P., Gergely, S. & Kiss A.: Mid-Infrared Imaging Is Able to Characterize and Separate Cancer Cell Lines. Pathology & Oncology Research 26(4) 2401–2407 (2020). DOI

[51] Kontsek, E., Pesti, A. Slezsák, J., Gordon, P., Tornóczki, T., Smuk, G. & Gergely, S. & Kiss, A.: Mid-Infrared Imaging Characterization to Differentiate Lung Cancer Subtypes. Pathology & Oncology Research 28 1610439 (2022). DOI

[52] Gergely, Sz.: Személyes közlés. (2014)

[53] Gordon, P.: Személyes közlés. (2014)

[54] Gergely, Sz.: Személyes közlés. (2014)

[55] Bordós, G., Gergely, S., Háhn, J., Palotai, Z., Szabó, É., Besenyő, G., Salgó, A., Harkai, P., Kriszt, B. & Szoboszlay, S.: Validation of pressurized fractionated filtration microplastic sampling in controlled test environment. Water Research 189 116572 (2021). DOI

[56] Mári, Á., Bordós, G., Gergely, S., Büki, M., Háhn, J., Palotai, Z., Besenyő, G., Szabó, É., Salgó, A., Kriszt, B. & Szoboszlay, S.: Validation of microplastic sample preparation method for freshwater samples. Water Research 202 117409 (2021). DOI

[57] Horgos, J.: Infravörös fény a hamis gyógyszerek ellen. (2013)

[58] HKZS: Hamis a pirula? (Vegyérték). National Geographic 12(4) 22 (2014).

[59] Mrad, M.A., Csorba, K., Galata, D.L., Nagy, Z.K. & Nagy, B.: Comparing Spectroscopy Measurements in the Prediction of in Vitro Dissolution Profile using Artificial Neural Networks. In Proceedings of 3rd International Conference on Data Science and Machine Learning (DSML 2022). Edited by Wyld, D.C. & Nagamalai, D., AIRCC Publishing Corporation, Chennai, ISBN 978-1-925953-75-6, pp. 1-11 (2022). DOI

[60] Galata, D.L., Madarász, L. & Nagy Zs.K.: A gépi látás gyógyszer-technológiai alkalmazásai (Továbbképző közlemények). Gyógyszerészet 66(10) (2022).

[61] Antaliné Hujter, Sz.: A „Győr városát végveszéllyel fenyegető földrengés” és más régi földmozgások (Várostörténeti puzzle, 108. rész). (2018)

[62] ELKH: Földfizikai és Űrtudományi Kutatóintézet (FI) Litoszféra-fizika egység. (2021)

[63] Berkesi, M., Czuppon, G., Szabó, C., Kovács, I., Ferrero, S., Boiron, M.-C. & Peiffert, C.: Pargasite in fluid inclusions of mantle xenoliths from northeast Australia (Mt. Quincan): evidence of interaction with asthenospheric fluid. Chemical Geology 508 182–196 (2019). DOI

[64] Varga, P., Győri, E. & Timár, G.: The Most Devastating Earthquake in the Pannonian Basin: 28 June 1763 Komárom. Seismological Research Letters 92(2A) 1168–1180 (2021). DOI

[65] FORTEPAN / id. Konok Tamás: Magyarország, Győr, Káptalandomb, Szent László napi körmenet a Szent László hermával, a Gutenberg tér felől nézve – képszám: 42765. (1939)

[66] Szlovákiai Magyar Művelődési Intézet - Dunaszerdahely: Telegdy-Kováts László. (2019)

[67] Telegdy-Kováts László (1902-1987) Colorized-Enhanced-1-Animated.mp4

[68] Salgó, A.: Tradíciók és megújulások. Az Élelmiszerkémia Tanszék alapításának 100. évfordulója. „100 + 10 év élelmiszertudomány a 240 éves BME-n” jubileumi szakmai rendezvény előadása. (2021)

[69] Gergely, Sz.: Személyes közlés. (2021)

DOI

Érkezett: 2022. október – Elfogadva: 2022. november

¹ Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

Kulcsszavak

programozott sejthalál, harpin fehérjék, akrolein, ferroptózis-szerű sejthalál, hőstressz

2. Bevezetés

A növények védelme a patogének által kiváltott biotikus és a kedvezőtlen környezeti hatások által kiváltott abiotikus stresszel szemben fontos, és egyre nagyobb kihívást jelent a mezőgazdaság számára. Ezért fontossá vált, hogy a molekuláris biológia eszköztárát is felhasználva jobban megismerjük a növények és a növényi sejtek biokémiáját, ezzel elősegítve új, hatékonyabb védekezési módok kidolgozását, és a növények stressztűrő képességének fokozását, ezzel növelve az élelmiszer-ellátás biztonságát.

3. Harpinek a növényvédelemben

Problémát jelent, hogy a biotikus stresszel szemben jelenleg főleg kémiai növényvédő szerekkel védekezünk, amelyek egy része hosszútávú és súlyos környezeti hatásokat okozhat. Ezért több törekvés irányul arra, hogy ezeket környezetbarát biopeszticidekre cseréljük. A biopeszticidek fejlesztésének egyik ígéretes vonala lehet az elicitor (aktivációs szignál) hatású harpin fehérjék alkalmazása. A harpinek olyan savas, hőstabil, cisztein szegény, de glicinben és leucinban gazdag fehérjék, amelyeket a III-as típusú szekréciós rendszerrel rendelkező baktériumok, mint pl. a Pseudomonas syringae és az Erwinia amylovora termelnek [1, 2, 3]. A termelő törzsből kinyert, tisztított harpin fehérjék kis koncentrációban alkalmazva (~100 nM), vagy a növényi sejtekben expresszálva fokozzák az immunválasz-gének expresszióját, amelyek hatására a növény ellenállóbbá válik a patogénekkel szemben. Ezen felül a harpinekkel kezelt növényekben további előnyös hatásokat figyeltek meg, úgy mint a nagyobb terméshozam és az intenzívebb növekedés [4].

A harpinek jótékony hatásainak pontos oka jelenleg még nem ismert, azonban kutatócsoportunk korábbi eredményei arra utalnak, hogy Arabidopsis thaliana szuszpenziós sejtkultúrákban harpin kezeléssel biotikus stressz váltható ki. Ennek során úgynevezett oxidatív kitörés következik be a sejtekben, amely a reaktív oxigénvegyületek (ROS) mennyiségének ugrásszerű és jelentős megnövekedésével jár, és ennek hatására indukálódik az antioxidáns rendszerük. Eredményeink alapján az aszkorbinsav bioszintézisének sebességmeghatározó lépését katalizáló VTC2 és 5 enzimek expressziója, valamint a bioszintézis utolsó lépését katalizáló L-galaktono-1,4-lakton-dehidrogenáz (GLDH) enzim expressziója és aktivitása megnő, és –feltehetően az előzőek miatt– a sejtek aszkorbinsav tartalma is fokozódik. Kimutattuk továbbá, hogy a növényi antioxidáns-rendszer központi elemét képző aszkorbát-glutation ciklus enzimeinek aktivitása is fokozódik [5]. Ezek alapján tehát a harpin fehérjékkel valódi patogén fertőzés nélkül váltható ki biotikus stressz a növényekben, amely –többek között– indukálja a növényi antioxidáns rendszert, ezzel fokozva a valódi patogénekkel szembeni ellenállóképességet.

4. A ferroptózis-szerű sejthalál

A harpinek magasabb (>250 nM) koncentrációban ún. hiperszenzitív sejthalált váltanak ki a kezelt növényekben [3–5]. Hiperszenzitív sejthalál a természetben akkor következik be, amikor egy növény rezisztens az adott patogénre (inkompatibilis interakció). Ilyenkor a növényi immunrendszer felismeri a patogént, és gyorsan, programozott módon elpusztítja a saját megtámadott sejtjeit annak érdekében, hogy a növény egészét megvédje. 2019-ben Dangol és munkatársai leírták, hogy a rizs (Oryza sativa) és Magnaporthe oryzae gomba inkompatibilis reakciója során bekövetkező hiperszenzitív sejthalálra lipidperoxidáció, valamint a ROS és vas(III)-ionok akkumulációja jellemző. A vaskelátor deferoxaminnal és a lipofil antioxidáns ferrostatin-1-gyel kezelve a sejteket azonban megakadályozható volt a vasfüggő ROS akkumuláció és a lipidperoxidáció, amely a hiperszenzitív reakció teljes megszüntetéséhez vezetett. Ezek alapján Dangol és munkatársai azt feltételezik, hogy az inkompatibilis növény-patogén interakció során szerepet játszik ún. ferroptózis-szerű sejthalál is [6].

A ferroptózis emlőssejtek vasfüggő, kaszpáz-független programozott sejthalálformája, amelyet először 2012-ben írtak le [7]. A ferroptózis egyedi, a többi sejthalálformától eltérő morfológiai és biokémiai markerekkel bír, továbbá specifikus induktorait (pl. erastin és RSL3), valamint gátlószereit (pl. ferrostatin-1) is azonosították már. A sejthalálfolyamat a celluláris glutation erastin általi depléciójával, vagy a lipidperoxidok eliminációjában kulcsszerepet játszó glutation peroxidáz 4 (GPX4) enzim gátlásával váltható ki. A beinduló folyamatra – az indukció módjától függetlenül – fokozott ROS termelés, nagyfokú lipidperoxidáció és az intracelluláris szabad vas megemelkedése jellemző. Ezen tulajdonságainak köszönhetően a ferroptózis folyamata lipofil antioxidánsokkal (pl.: ferrostatin-1, liproxstatin-1, α-tokoferol) és vaskelátorokkal (pl.: deferoxamin) is felfüggeszthető [8].

Distéfano és munkatársai 2017-ben egy, a ferroptózishoz nagyon hasonló sejthalálfolyamatot írtak le növényeken [9]. A kutatók 10 percig tartó 55 °C-os hőkezelésnek vetettek alá Arabidopsis thaliana gyökérszőröket, és azt találták, hogy a hőkezelés hatására sejtpusztulás következik be, valamint a glutation-szint csökkenését és a mitokondriumok zsugorodását figyelték meg, amely a ferroptózis egyedi morfológiai markere emlőssejtekben. A szerzők azt is kimutatták, hogy a hőstressz által kiváltott sejthalál mértéke a ferroptózis gátlószer ferrostatin-1-gyel vagy ciklopirox olaminnal (vaskelátor) előkezelt gyökérszőrök esetében szignifikánsan csökkent.

Ugyanezen inhibitoroknak azonban nem volt hatása erősebb, 77 °C-os hőstressz, H2O2 kezelés vagy sóstressz esetén. Nem volt hatása az inhibitoroknak a vaszkuláris differenciáció és a fejlődés során bekövetkező további programozott sejthalálfolyamatokra sem. Ezek alapján arra következtetnek a szerzők, hogy a közepes mértékű hőstressz által kiváltott sejthalál egyedi folyamat a növényekben, és a ferroptózishoz mutatott nagyfokú hasonlósága alapján ferroptózis-szerű sejthalálnak nevezték el azt. Fontos azonban kiemelni, hogy a ferroptózis-szerű sejthalál, szemben az emlőssejtek kaszpáz-független ferroptózisával, minden jel szerint egy kaszpáz-szerű proteázfüggő folyamat (1. ábra) [9, 10, 11].

Az 1. ábrán látható, hogy a ferroptózis-szerű sejthalál fontos eleme a nagymértékű lipidperoxidáció, amely bekövetkezhet lipoxigenáz (LOX) enzimek által katalizált módon, vagy nem enzimes módon. A nem enzimes lipipdperoxidációért a nagyreaktivitású hidroxilgyök (HO•) felelős, amely a biotikus vagy abiotikus stressz hatására keletkező hidrogén-peroxid (H2O2) és az intracelluláris szabad vas reakciójából (Fenton reakció) keletkezik. Az említett tulajdonságok miatt a ferroptózis-szerű sejthalál felfüggeszthető vaskelátorokkal (pl. ciklopirox olamin (CPX); deferoxamin (DFO)), lipofil antioxidánsokkal (pl. liproxstatin-1 (Lip-1); ferrostatin-1 (fer-1)), valamint lehetséges, hogy lipoxigenáz gátlószerekkel (pl. nordihidro-gvajarétsav (NDGA)) is. Ferroptózis-szerű sejthalál kiváltható még a – fiziológiás körülmények között is termelődő – lipidperoxidok eliminációjában szerepet játszó, feltehetően glutation peroxidáz enzimek RSL3 általi gátlásával is. A sejthalál lipidperoxidációt követő mechanizmusa még nem ismert, lehetséges azonban, hogy a lipidperoxidok fragmentációja révén keletkező reaktív karbonilvegyületek mediátor szereppel bírnak a sejthalálfolyamatban a fehérjék karbonliációja, ezáltal funkciójuk megváltoztatása révén. Az egyik ilyen reaktív karbonilvegyület az akrolein, amelyről ismert, hogy a növényi programozott sejthalálfolyamatokban szerepet játszó kaszpáz-szerű proteázok aktivátora.

A ferroptózis és a ferroptózis-szerű sejthalál lipidperoxidációt követő pontos molekuláris mechanizmusa jelenleg még nem ismert. Ismert azonban, hogy a lipidperoxidok fragmentációja révén reaktív karbonilvegyületek keletkeznek, és lehetséges, hogy ezek részt vesznek a sejthalál kiváltásában a fehérjék karbonilálása és ezáltal funkciójuk megváltoztatása révén. Az egyik ilyen reaktív karbonilvegyület az akrolein, amely BY-2 dohánysejtekben glutation (GSH) depléciót és ROS termelést indukál, aktiválja a kaszpáz-3-szerű proteázokat, majd végül sejthalált okoz [12]. Ezek az eredmények nagyban hasonlítanak a hőkezelés hatására bekövetkező ferroptózis-szerű sejthalál során megfigyeltekhez, így kutatócsoportunkban felmerült, hogy az akrolein mediátor szereppel bírhat a ferroptózis-szerű sejthalálban.

Munkánk során akroleinnel és az ismert ferroptózis induktor RLS3-mal kezeltünk Arabidopsis thaliana szuszpenziós sejtkultúrákat, ferroptózis gátlószerek jelenlétében és azok hiányában is [10]. Eredményeink azt mutatják, hogy az akrolein által kiváltott sejthalál szignifikáns mértékben csökkenthető az olyan ismert ferroptózis gátlószerekkel előkezelve a sejteket, mint a ferrostatin-1, a deferoxamin, az α-tokoferol, vagy a GSH. A ferroptózis induktor RSL3-mal kezelve az Arabidopsis sejteket hasonló inhibitor profilt kaptunk, mint az akrolein esetében, valamint a reaktív karbonilvegyület kötő dipeptid, a karnozin mind az akrolein, mind az RSL3 által kiváltott citotoxicitást szignifikánsan csökkenteni tudta. Mindezekből arra következtethetünk, hogy az akrolein által kiváltott sejthalál legalább részben a ferroptózis-szerű útvonalon történik. Az általános kaszpázinhibitor, a Z-VAD-FMK alkalmazásával pedig kimutattuk, hogy a ferroptózis-szerű sejthalához a kaszpáz-szerű proteázok aktivitására is szükség van, amely fontos különbség az emlőssejtek kaszpázfüggetlen ferroptózisához képest (1. ábra).

5. Kitekintés

A Föld átlaghőmérsékletének emelkedésével feltehetőleg egyre nagyobb szerepet fog játszani a növények életében a hőstressz és a hőstressz hatására beinduló ferroptózis-szerű sejthalál. Ennek a sejthalálfolyamatnak a tanulmányozásával és jobb megértésével lehetőségünk nyílhat az azzal szembeni célzott védekezésre és így haszonnövényeink hőstressz-tűrő képességének növelésére.

Felmerülhet a kérdés, hogy a termotoleráns, sivatagi növények miképpen védekeznek a ferroptózis-szerű sejthalál ellen. Az USA és Mexikó sivatagjaiban élő kreozot bokor (Larrea tridentata) levelei például nagymennyiségű nordihidro-gvajarétsavat (NDGA) tartalmaznak, amely egy általános lipoxigenáz gátló hatású lignán. A ferroptózisról már korábban leírásra került, hogy a lipoxigenázok fontos szerepet játszanak a sejthalálfolyamatban a lipidperoxidáció enzimes katalízise révén, így a lipoxigenáz inhibitoroktól ferroptózis-gátló hatás várható. Emlőssejteken már igazolták is az NDGA ferroptózis-gátló hatását, növényeken azonban még nem végeztek ilyen irányú kísérleteket [13,14].

Ahogy azt fentebb említettük, a ferroptózis-szerű sejthalálnak szerepe van a patogén támadás esetén beinduló hiperszenzitív reakcióban is, így a ferroptózis-szerű sejthalál jobb megértése a hatékonyabb biopeszticidek fejlesztése szempontjából is kiemelt fontosságú lehet, így kutatásunk egyszerre segítheti az abiotikus és a biotikus stresszel szembeni védekezést is.

6. Köszönetnyilvánítás

A szerzők munkáját a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal K 123752, 2018-1.2.1-NKP-2018-00005, RRF-2.3.1-21-2022-00015, és TKP2021-EGA-02. azonosítószámú pályázatai támogatták.

7. Irodalom

[1] Livaja, M.; Zeidler, D.; von Rad, U.; Durner, J. (2008) Transcriptional Responses of Arabidopsis Thaliana to the Bacteria-Derived PAMPs Harpin and Lipopolysaccharide. Immunobiology 213, (3–4), 161–171, DOI

[2] Livaja, M.; Palmieri, M.C.; von Rad, U.; Durner, J. (2008) The Effect of the Bacterial Effector Protein Harpin on Transcriptional Profile and Mitochondrial Proteins of Arabidopsis Thaliana. J. Proteomics 71, (2), 148–159, DOI

[3] Chuang, H. wen; Chang, P.Y.; Syu, Y. yu (2014) Harpin Protein, an Elicitor of Disease Resistance, Acts as a Growth Promoter in Phalaenopsis Orchids. J. Plant Growth Regul. 33, (4), 788–797, DOI

[4] Choi, M.-S.; Kim, W.; Lee, C.; Oh, C.-S. (2013) Harpins, Multifunctional Proteins Secreted by Gram-Negative Plant-Pathogenic Bacteria. Mol. Plant. Microbe. Interact. 26, (10), 1115–1122, DOI

[5] Czobor, Á.; Hajdinák, P.; Szarka, A. (2017) Rapid Ascorbate Response to Bacterial Elicitor Treatment in Arabidopsis Thaliana Cells. Acta Physiol. Plant. 39, (2), 62, DOI

[6] Dangol, S.; Chen, Y.; Hwang, B.K.; Jwa, N. (2019) Iron- and Reactive Oxygen Species-Dependent Ferroptotic Cell Death in Rice- Magnaporthe Oryzae Interactions. Plant Cell 31, (1), 189–209, DOI

[7] Dixon, S.J.; Lemberg, K.M.; Lamprecht, M.R.; Skouta, R.; Zaitsev, E.M.; Gleason, C.E.; Patel, D.N.; Bauer, A.J.; Cantley, A.M.; Yang, W.S.; et al. (2012) Ferroptosis: An Iron-Dependent Form of Nonapoptotic Cell Death. Cell 149, (5), 1060–1072, DOI

[8] Hirschhorn, T.; Stockwell, B.R. (2019) The Development of the Concept of Ferroptosis. Free Radic. Biol. Med. 133, 130–143, DOI

[9] Distéfano, A.M.; Martin, M.V.; Córdoba, J.P.; Bellido, A.M.; D’Ippólito, S.; Colman, S.L.; Soto, D.; Roldán, J.A.; Bartoli, C.G.; Zabaleta, E.J.; et al. (2017) Heat Stress Induces Ferroptosis-like Cell Death in Plants. J. Cell Biol. 216, (2), 463–476, DOI

[10] Hajdinák, P.; Czobor, Á.; Szarka, A. (2019) The Potential Role of Acrolein in Plant Ferroptosis-like Cell Death. PLoS One 14, (12), e0227278, DOI

[11] Distéfano, A.M.; López, G.A.; Bauer, V.; Zabaleta, E.; Pagnussat, G.C. (2022) Ferroptosis in Plants: Regulation of Lipid Peroxidation and Redox Status. Biochem. J. 479, 857–866.

[12] Biswas, M.S.; Mano, J. (2016) Reactive Carbonyl Species Activate Caspase-3-like Protease to Initiate Programmed Cell Death in Plants. Plant Cell Physiol. 57, (7), 1432–1442, DOI

[13] Probst, L.; Dächert, J.; Schenk, B.; Fulda, S. (2017) Lipoxygenase Inhibitors Protect Acute Lymphoblastic Leukemia Cells from Ferroptotic Cell Death. Biochem. Pharmacol. 140, 41–52, DOI

[14] Galluzzi, L.; Vitale, I.; Aaronson, S.A.; Abrams, J.M.; Adam, D.; Agostinis, P.; Alnemri, E.S.; Altucci, L.; Amelio, I.; Andrews, D.W.; et al. (2018) Molecular Mechanisms of Cell Death: Recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2018. Cell Death Differ. 25, (3), 486–541, DOI

DOI

Érkezett: 2022. október – Elfogadva: 2022. november

¹ Agrárminisztérium, Élelmiszergazdasági és -minőségpolitikai Főosztály

Kulcsszavak

élelmiszeripar, magyar élelmiszerkönyv, digitális élelmiszeripari stratégia, szabályozás, származás, magyar termék, FOPNL, imitátumok, GHP

2. Élelmiszeripar rövid története

2.1. Élelmiszeripar rövid története a privatizációig

Ipari jellegű élelmiszer-előállításról a kiegyezés (1867) utáni időszaktól kezdődően érdemes beszélni. Általánosságban az ipar, ezen belül pedig az élelmiszeripar is jelentős fejlődésen ment keresztül a 19. század második felében. A 20. század elején (1913) az összes foglalkoztatott 15 százaléka az élelmiszeriparban dolgozott, míg a termelési értékhez való hozzájárulás mértéke közel 40 százalékot jelentett. A cukoripar, a malomipar lendületet kapott, a szintén jól prosperáló gépiparral összefonódva világszínvonalú technológia volt jellemző ezekben a szakágazatokban Magyarországra. Az I. világháborúig lezajló változásokat a külföldi tőkével épülő üzemek megjelenése, illetve egy-egy nagybirtokhoz kapcsolódó élelmiszeripari fejlődés jellemezte. Az ágazat további fejlődését erősen determinálta (némelyik hatása a mai napig érződik) az infrastruktúra fejlesztése (Budapest központúság), a külföldi tőke jelenléte, a belkereskedelem és a hitelélet modernizációja.

Az I. világháború után elindult egy duális struktúrafejlődés, a termelés közel 80 százaléka nagyipari módszerekkel európai színvonalon valósult meg, a maradék pedig technikailag erősen heterogén kisüzemekben. A nagyüzemek export orientációja már ekkor felfedezhető, míg a kisvállalatok elsősorban a helyi ellátásra koncentráltak. Az élelmiszeripar akkori tevékenységét a különböző termelési folyamatok optimális kombinációjára irányuló törekvés jellemezte, például konzervipari üzem mellé mellékterméket feldolgozó szeszfőzde került, a cukorgyárakban keletkezett gőzzel pedig nemcsak cukorrépalé-besűrítést, hanem paradicsomsűrítmény-előállítást is végeztek. Az 1930-as évek végére a hagyományos magyar exportterméken (bor) kívül olyan ismert és elismert márkák is léteztek már, mint például a Hertz, a Pick, a Zwack Unicum, vagy az Arany Fácán – ezek szintén jó exportcikkek voltak, főként a nyugat-európai piacokra.

Az 1945-ös földreform alapjaiban bontotta le a nagybirtokrendszert, ezáltal olyan agrárstruktúra jött létre, amely korlátozta a korszerű termelés megvalósítását. Azonban sikerült megvalósítani a földtulajdon és a földhasználat egységét. Az 1950-es években megkísérelt szovjet mintájú erőszakos kollektivizálás nem volt eredményes, így egy hazai változat került kialakításra. Az 1960-as években fokozatosan alakult ki a magyar agrármodell, korszerűsödött a mezőgazdaság és bővült a termelés.

Az 1945 és 1968 között fejlődő élelmiszeripart alapvető sajátosságok jellemezték:

• Helyreállították a háborús károkat, a termelés már 1949-ben meghaladta a háború előtti szintet, 1960-ig pedig megkétszereződött: 1959-ben az élelmiszeripar termelési értéke összesen 19,6 milliárd Ft-ot tett ki, az egész ipari termelés értékének kb. 22 százalékát adta. 1959-ben a gyümölcskonzerv-gyártó ipar 53 578 t konzervet, a húsipar 179 834 t nyers húst és 35 246 tonna zsírt, a baromfiipar 21 452 t vágott baromfit és 432 millió db tojást, a tejipar 2 512 000 hl fogyasztói tejet, 16 531 t vajat, 13 732 t sajtot, a cukoripar pedig 320 890 t cukrot állított elő. 1959-ben a minisztériumi élelmiszeripar kb. 75 ezer, a helyi élelmiszeripar 28 ezer dolgozót foglalkoztatott;
• Felszámolták a magántulajdont, az állami tulajdon dominált – szocialista nagyüzemeket hoztak létre, melyek részben félkész élelmiszereket, részben élelmiszerkészítményeket állítottak elő;
• Megszűnt a vállalati gazdálkodás önállósága, beindult a tervgazdálkodás;
• Nőtt a termelés mennyisége;
• Új technológiák jöttek létre, ezáltal új szakágazatok nyertek létjogosultságot;
• Kialakult az élelmiszeripar gyártmány- és gyártásfejlesztési tudományos bázisa szakágazatonként szervezett kutatóintézeti hálózat formájában.

Az 1969-1991 közötti időszakra a magyar élelmiszeriparban az alábbi folyamatok voltak a jellemzőek:

• A magyar mezőgazdaság termelési színvonala jelentősen emelkedett;
• A Szovjetunió tartósan élelmiszerhiánnyal küzdött, így kezdeményezte a termelés szakosítását, vagyis a kétoldalú államközi intézmények révén tartós piacot biztosítottak a magyar termékeknek;
• Gazdasági célkitűzés volt az életszínvonal javítása, a belföldi élelmiszerfogyasztás növelése;
• Változott a gazdaságirányítási rendszer, ennek hatására nőtt a vállalati önállóság, bár a központi költségvetés ugyanúgy elvonta és újraosztotta az eredményeket;
• Az 1980-as évek közepéig az élelmiszeripari termelés mennyisége folyamatosan emelkedett, 35-40 százalék többletet állított elő, amelyet külföldön értékesítettek (állami támogatásban részesült).

Az élelmiszeripar 1980-ig tartó folytonos növekedése gazdaságilag nem volt megalapozott, a fejlesztések pénzügyi alapjainak hiánya mellett a minőségi fejlesztés is hiányzott. A magyar élelmiszeripar extenzív fejlesztésének lehetőségei az 1980-as évek végére végérvényesen kimerültek.

2.2. Az élelmiszeripar a privatizációtól

Az 1980-as évek végén, 1990-es évek elején bekövetkezett gazdasági és társadalmi változások alapjaiban rázták meg az élelmiszeripart. A termelés szintje 10-15 évet esett vissza. A legfőbb problémát az okozta, hogy a vállalatok jelentős része előtte nem volt kitéve a piaci folyamatoknak, az ehhez való alkalmazkodás kényszerének. A legfőbb problémák a tervgazdálkodási előírások miatt az alacsony hatékonyságú mennyiség centrikus termelés és a biztosnak tűnő piacok illúziójából fakadtak.

A privatizáció során szakmai és pénzügyi befektetők egyaránt megjelentek. Mivel a magyar élelmiszeripar jövedelmezősége alacsony volt, főleg szakmai befektetők érdeklődtek. Azokban a szakágazatokban, ahol biztos belföldi piac volt, egyszerű gyártástechnológia állt rendelkezésre vagy könnyen lehetett automatizálni a műveleteket, illetve ahol biztosított volt az alapanyag ellátás, ott könnyen lehetett privatizálni, míg például a szovjet piacra alapozó konzerviparban, vagy a már akkor nagy versennyel működő sütőiparban kevés volt a befektető. A privatizáció teljes mértékig átalakította az élelmiszeripar tulajdoni szerkezetét, az állami vagyon teljesen visszaszorult, helyette a külföldi tőke jelenléte dominált. A foglalkoztatottak létszáma jelentősen esni kezdett, mert:

• az újonnan létrejött vállalatokat már nem kötötte a foglalkoztatási kötelezettség;
• néhány szakágazatban lényegesen csökkent a termelés volumene, azáltal az élőmunka igény is;
• az automatizált szakágazatokban is kevesebb élőmunkára volt igény (édesipar, sörgyártás, cukoripar, olajgyártás, dohányipar);
• némely tevékenységek (karbantartás, étkeztetés, őrzés stb.) „kiszerveződtek”.

A privatizáció időszakát követően az élelmiszeripar folyamatosan veszített jelentőségéből, kibocsátása a nemzetgazdaság egészéhez viszonyítva 1992-ben még 12,5 százalék volt, ez 2003-ra kevesebb, mint 9 százalékra esett vissza. Hasonló tendencia figyelhető meg az élelmiszeripar által értékesített termékek árbevételének nagysága tekintetében is. Az élelmiszeriparban foglalkoztatottak száma is folyamatos csökkenést mutatott, míg az 1990-es évek elején a nemzetgazdaság közel 9 százalékát foglalkoztatta az ágazat, addig 2003-ra már csak 5,8 százaléknak biztosított munkát. A legjelentősebb foglalkoztató szakágazat a sütőipar, a húsipar, a baromfihús feldolgozás és a tejtermék gyártás volt.

A vizsgált időszak jellemzője volt a működő élelmiszeripari vállalkozások aprózódása, míg a létszám folyamatos csökkent, addig a gazdaságok száma ezzel párhuzamosan egyenletesen nőtt. Ennek oka a „szocialista nagyvállalatok” megszűnése, átalakulása, az újonnan létrejövő vállalatok piaci viszonyokhoz történő alkalmazkodása, a mérethatékonyság szem előtt tartása volt.

Az élelmiszeripar teljesítményét, gépesítettségét, exportorientációját meghatározza az adott cégek tulajdonosi relációja. Domináns összetevő jegyzett tőkén belül a külföldi tőke, az állami tulajdon és a belföldi társas vállalkozások tulajdona, azok alakulása. E három tényező adta – évektől függően – a jegyzett tőke 80-90 százalékát. Az állami tulajdon közel 45 százalékról pár százalékra csökkent, így aránya ma már szinte elhanyagolható. Ezzel ellentétben a külföldi tőke, illetve a belföldi társas vállalkozások részesedése folyamatosan emelkedett. A külföldi tőke 1992-ben 31,7 százalékos részesedéssel bírt a jegyzett tőkén belül, 1995-ben meghaladta az 50 százalékot, 1997-ben pedig már a 60 százalékot is. Ezután elkezdődött a csökkenés, ami különösen meredek volt 2002 után [1].

2.3. Aktuális helyzet

Az élelmiszeripar egy rendkívül népes és heterogén ágazat, több mint 4 ezer vállalkozás 33 szakágazatba sorolva folytat termelést. Jellemző a területre a már az 1800-as években megismert duális szerkezet, vagyis egyszerre vannak jelen a mikro- és kisvállalatok, melyeknek a helyi ellátásban, a piaci rések betöltésében van szerepe, illetve a közepes- és nagyvállalatok, melyek képesek homogén és nagy mennyiségű árualapot előállítani, ezáltal a kiskereskedelmi láncok polcain és az exportban megjelenni.

Az ágazatban a vállalatok száma és a foglalkoztatás az elmúlt években folyamatosan csökken, ugyanakkor a hatékonyság növekszik, a teljes ágazati árbevétel meghaladja a 4 ezer milliárd Ft-ot, az élelmiszeripar nyeresége pedig többszörösére növekedett. Az ágazat termékeiknek fontos szerepe van, a hazai fogyasztók jövedelmük 30 százalékát költik élelmiszeripari termékekre és a külpiacok is meghatározóak, az ágazat bevételének több mint harmada exportértékesítésből származik. Az ágazat teljesítményében, eredményeiben történő pozitív elmozdulás egy ígéretes tendencia, ugyanakkor elsősorban saját magához képest tudott növekedést elérni, más feldolgozóipari ágazatokhoz, illetve a nemzetközi élelmiszeriparhoz képest azonban még lemaradásban van.

Egy iparág akkor lehet sikeres, ha a hazai piacokon és a nemzetközi porondon is helyt tud állni. Ehhez elengedhetetlen a terület sajátosságainak ismerete, a kapcsolódó célirányos beavatkozások és fejlesztések. Az élelmiszeripar annak ellenére, hogy a feldolgozóipar része, teljesen más sajátosságokkal rendelkezik, mint más ágazatok. Az agrárium szerves részeként önállóan nehezen értelmezhető, ezért a teljes élelmiszerláncot érdemes elemezni és vizsgálni. Az alapanyagigénye révén szoros szimbiózisban van a mezőgazdasággal, emellett más iparágak teljesítménye (csomagolóanyagok, adalékanyagok stb.) is befolyásolja a kibocsátást. Működése során egyaránt szembesülnek az ágazati szereplők hazai és nemzetközi elvárásokkal is. Itthon a fogyasztók részéről például egyértelmű igény a minőségi, lehetőleg hazai termékek széles kínálatának megléte, amelyhez hozzájárul az is, hogy a szereplők részéről is felmerült az igény a magasabb hozzáadott érték előállítására és a működési hatékonyság fokozására – ami egyben az exportképességet is ösztönzi. Nemzetközi szinten az Európai Uniós elvárások, jelenleg leginkább a Farm to Fork stratéga-F2F (Termőföldtől az Asztalig Stratégia) formálódó elemei azok, melyek hosszú távon fogják befolyásolni az ipar versenyképességét, nemzetközi lehetőségeit. Emellett horizontálisan, a teljes lánc mentén végigkíséri a tevékenységet a szabályozási, a finanszírozási környezet, a tudomány-oktatás eredményei és a hatóság jelenléte [2].

2.4. Nemzetközi környezet – F2F

2020. május 20-án jelent meg az Európai Zöld Megállapodás fenntartható élelmiszerrendszerre történő átállást irányítani hivatott eleme, a Termőföldtől az asztalig stratégia (F2F) bizottsági közlemény. Az Európai Zöld Megállapodás és a Termőföldtől az asztalig stratégia élelmiszerrendszer számos dimenziójával foglalkozik, az állattenyésztéstől és a növénytermesztéstől kezdve az élelmiszer jelölésén át a nemzetközi kereskedelemig.

Az F2F stratégia célja az élelmiszerrendszerek fenntarthatóbbá tétele a környezetre gyakorolt negatív hatások csökkentése.

Annak érdekében, hogy a fogyasztók felelős módon „egészséges” és fenntartható élelmiszereket választhassanak, a Bizottság célul tűzte ki a főlátómezős tápértékjelölés (FOPNL - Front of Pack Nutritional Labelling) harmonizált kötelező bevezetését illetve a származásjelölési előírások kiterjesztésére tesz javaslatot az egységes piacra gyakorolt hatások teljes körű figyelembevétele mellett.

Az EU élelmiszer-környezetének javítása és az „egészségesebb” étrendre való átállás elősegítése érdekében a Bizottság folytatni kívánja továbbá a tápanyagprofilok kidolgozását, amelyek korlátozzák a magas zsír-, cukor- és sótartalmú élelmiszerek népszerűsítését a tápanyag-összetételre vagy az egészségre vonatkozó állítások révén.

A stratégiában kitűzött célok megvalósításához megfelelő eszközökre, támogatásokra, szabályozásra, van szükség a versenyhátrány elkerülése érdekében [3].

2.5. Hazai helyzet

Az élelmiszeripar folyamatosan növekvő hatékonysága és eredményessége egy folyamatos tendencia. Nemcsak nominál értéken, de reáláron is nőttek az eredmények.

Még a COVID első hullámai alatt tapasztalt nehézségek és korlátok ellenére is tudott az ágazat növekedni – ez az exportértékesítésnek volt köszönhető 1. táblázat. A vállalatok mintegy ötöde végez exporttevékenységet, ezek jellemzően közepes és nagyvállalatok, ezért is mondható el az, hogy a foglalkoztatás 80 százaléka, a teljes ágazati árbevétel több mint 90 százaléka ezekhez a cégekhez köthető. Biztos exportalapot termelnek azok a szakágazatok, ahol a jó minőségű, hazai alapanyagra lehet építeni a feldolgozást. Ezek azok, amelyek a termelési értékhez is jelentős mértékben járultak hozzá: húsipar, tejipar és zöldség-gyümölcs feldolgozás az, ami leginkább érintett.

Ugyanakkor az eltérő szakágazatokhoz eltérő alapanyaghelyzet, jövedelmi viszony, tulajdonosi szerkezet és teljesítmény tartozik:

• Az élelmiszeripari keresetek dinamikusan növekedtek az elmúlt években, de a nemzetgazdasági átlagtól egyelőre elmarad. Az iparágon belül pedig jelentős a szórás: vannak olyan szakágazatok, ahol a bruttó 200 ezer Ft összeg körüli fizetés az átlagos és vannak olyanok is (elsősorban a jól gépesített területek), ahol meghaladja a havi bruttó 600 ezer Ft-ot (1. ábra);

• A feldolgozóiparhoz közel 25 ezer vállalkozás tartozik, ezen belül közel 4 ezer az élelmiszeriparhoz. A korábbi évek értékeihez hasonlóan számuk alapján a mikro- és kisvállalkozások dominálnak, együtt a vállalkozások több mint 90 százalékát adják, ugyanakkor az ágazat működése szempontjából a közép- és nagyvállalkozások a meghatározóak. Ennek a két csoportnak a részesedése nem éri el a 10 százalékot (bár arányuk növekszik a csökkenő mikrovállalati szám miatt), ennek ellenére ezek a cégek biztosítják a teljes belföldi árbevétel több mint 80, az exportárbevétel 2020-ban már több mint 90 százalékát – ennek köszönhetően az élelmiszeripari nyereség döntő többségét. Munkát biztosítanak az ágazati dolgozók több mint 70 százalékának, és náluk koncentrálódik az ágazati vagyon közel 80 százaléka;
• A külföldi tőke jelenléte fontos az ágazatban, habár a vállalkozások 91 százaléka 100 százalékban hazai tulajdonban van. A külföldi tőke közepes- és nagyvállalatok esetében jellemző, így export tekintetében, illetve homogén és nagy mennyiségű árualap előállítása során figyelembe kell venni ezeket a kapacitásokat. Tekintettel arra, hogy más és más a vállalati kultúra, az értékesítés iránya és sajátossága, az innovációs hajlandóság, így a szabályozás és a támogatási rendszer kialakításánál ezeket szem előtt kell tartani.

3. Eszközök

3.1. Élelmiszeripar támogatottsága

Az élelmiszeripar támogatása összetett. A 2020. év végén lezárt, 2014-2020 közötti időszakra jellemző, hogy operatív programokból és hazai finanszírozásból is származott forrás az ágazat számára. A vállalkozások méretüktől (pl.: nagyvállalatok számára uniós forrás minimálisan, korlátozással áll rendelkezésre) és az előállított termékük jellegétől (annex, non annex termékek) függően eltérő lehetőségekkel rendelkeznek.

3.1.1. Hazai forrásból finanszírozott támogatások 2014-2020:

• A Pénzügyminisztérium által koordinált Nagyvállalati Beruházási Támogatás (NBT) program azért jött létre, mert szükséges azon tőkehiányos hazai nagyvállalatok, illetve a tervezett beruházás hatására a nagyvállalati méretkategóriát elérő kis- és középvállalkozások beruházásainak támogatása, amelyek jelentős mértékben járulnak hozzá a magyar gazdaság – ezen belül is a feldolgozó- és építőipar – növekedéséhez és modernizációjához. A program 2015-ben indult, minden évben volt élelmiszeripari érintettsége;
• A Külgazdasági és Külügyminisztérium (KKM) által működtetett Beruházás Ösztönzési Célelőirányzat (BÖC) célja a magyar gazdaság versenyképességének javítását eredményező, munkahelyeket teremtő működő tőke bevonását szolgáló projektek támogatása;
• A koronavírus járvány gazdasági hatásainak ellensúlyozása érdekében:
  • A Gazdaságvédelmi Akcióterv részeként, az Agrárminisztérium által kidolgozott 8 mrd Ft-os keretösszegű Nemzeti Élelmiszergazdasági Válságkezelő Programból (NÉVP) 1457 élelmiszer-feldolgozást végző vállalkozás közel 6,8 mrd Ft támogatást kapott;
  • A KKM által meghirdetett, és a HIPA Nemzeti Befektetési Ügynökség Nonprofit Zrt. lebonyolításában megvalósuló versenyképesség-növelő támogatási program (VNT) is adott forrást az ágazatnak.

3.1.2. Operatív programok támogatásai:

• A Gazdaságfejlesztési és Innovációs Operatív Programból (GINOP) több jogcímen is pályázhattak élelmiszeripari vállalatok, például technológiai innovációra, foglalkoztatás ösztönzésre, hatékonyságnövelésre, magasabb hozzáadott értékű termékek előállítására vagy akár kapacitásbővítésre vagy K+F tevékenység fejlesztésére;
• A Vidékfejlesztési Programhoz (VP) az annex terméket előállító mezőgazdasági termelőnek nem minősülő mikro- és kisvállalkozások, valamint a mezőgazdasági termelők kapcsolódnak. Dedikált felhívások segítették az ágazat szereplőinek forráshoz jutását;
• VP és GINOP forrásból származik a támogatások közel háromnegyed része, de az EU-s forrásokból csak mérsékelten támogatható nagyvállalati kör (NBT), illetve a jellemzően közepes- és nagyvállalatokat érintő exportösztönzés (BÖC) támogatási értékei is relevánsak az ágazat számára.

Kettős cél szerepelt a 2021-2027-es forrás tervezésénél:

• Hazai piacok visszaszerzése;
• Exportképesség fokozása.

Ehhez forrás is társul.

A 2014-2020-as támogatási időszakban az ágazat számára több mint 468 mrd Ft forrás megítélésére került sor hazai és EU-s forrásból. Ez a korábbiakhoz képest egy kimagasló összeg volt, ami segítséget is tudott nyújtani az ágazat szereplőinek abban, hogy az életképes vállalkozások növekedési pályára állhassanak. A mostani (2021-2027-es) támogatási időszak még ennél is nagyobb forrással tervez, csak a VP-ből 750 mrd Ft került elkülönítésre az élelmiszeripari fejlesztésekre. A fejlesztési irányok tervezéséhez az ipari szereplőkkel, érdekképviseletekkel történő több körös egyezetés után a következő beavatkozási pontok rajzolódtak ki:

• a robotizáció, modernizáció preferálása révén hatékonyabb, jövedelmezőbb termelési szerkezet alakulhat ki, a magasabb hozzáadott értékű termékek itthoni előállítása révén pedig kedvezően változhat az export-import szerkezete;
• az ipar fejlesztésének akkor van értelme, ha a megtermelt termékek iránt jelentkezik fogyasztói igény. Ehhez nagyon fontos, hogy a fogyasztók jól tájékozottak, tudatosak legyenek, ennek eléréséhez azonban szükség van olyan szemléletformáló kampányokra, vagy védjegyekre, melyek orientálhatják a döntéseket;
• mindemellett megkerülhetetlen az erőforrás-hatékonyság növelése, a környezeti terhelés csökkentése, illetve a munkaerő, szakképzettség kérdéskörének beemelése a preferenciák közé;

A korábbi támogatási időszakoktól eltérően 2021-2027-re az jellemző, hogy az élelmiszeripar támogatása egy helyen, összehangoltan kerül kialakításra. A kimagasló arányú nemzeti forrásnak köszönhetően már 2021-ben megnyílt két dedikált keret az ágazatnak, egy kis értékű tárgyi eszköz beszerzés és egy 320 mrd Ft-os keret, amely komplex fejlesztéseket támogatott és akár 5 mrd Ft vissza nem térítendő támogatásra is lehetett pályázni. A korábbi felhívásokból kimaradt a takarmánygyártás, de mivel az élelmiszeriparhoz tartozik, és jellemzően hazai alapanyagra építő, jelentős exportértéket képviselő alágazatról van szó, így külön a számukra is készült felhívás.

Mindezek mellett vannak olyan jellegű, mezőgazdasági termelőknek és élelmiszeriparnak szóló felhívások is, melyek egy-egy részterületen keresztül biztosítanak lehetőséget fejlesztésre, fejlődésre. Ilyenek például a minőségrendszerekhez kapcsolódó felhívások. A minőségrendszerek keretében előállított termékek magasabb minőséget képviselnek, mint a jogszabályok által támasztott minimum követelményeknek megfelelő, más, hasonló termékek. A minőségrendeszerekhez tartozó intézkedések célja elősegíteni, hogy az Európai Unió és Magyarország által elismert minőségrendszerek keretei között előállított termékek ismertek és elismertek legyenek a vásárlók körében és az előállítók pedig hatékonyabban tudják értékesíteni azokat.

Az oltalom alatt álló megnevezésekhez kapcsolódó termékek mellett jelenleg egy darab, államilag elismert és az EU által is notifikált minőségrendszer van Magyarországon, a Kiváló Minőségű Élelmiszer védjegyrendszer.

A 2021-ben már meghirdetésre került két felhíváshoz hasonlóan 2023-ban és 2025-ben tervezzük megismételni ezeket, a beérkezett tapasztalatokat figyelembe véve esetlegesen átalakítva a felhívásokat. A cél a magasabb hozzáadott értékű termékek előállítása, jövedelmezőbb és hatékonyabban működő élelmiszeripari vállalatok megléte, az exportképesség növekedése és a mérséklődő import is.

3.2. Aktualitások

3.2.1. Magyar Élelmiszerkönyv

Az iparfejlesztés során legfőbb célunk, hogy biztosítsuk az élelmiszerek kiváló minőségét, ugyanakkor visszaszorítsuk a rossz, gyenge minőségű élelmiszerek piacát. A vásárlói tudatossághoz és felelősség-vállaláshoz hiteles forrásból származó tudnivalók szükségesek, ebben nyújt segítséget a Magyar Élelmiszerkönyv. Ennek egyik fő célja az iránymutatás, mind a gyártók felé, mind a fogyasztók irányában, de így tudjuk hatékonyan biztosítani a nemzetközi kereskedelem zavartalanságát, a piaci verseny tisztaságát, érvényesíteni a nemzeti sajátosságokat. Ezért kiemelt feladatunk a Magyar Élelmiszerkönyv előírásainak és irányelveinek folyamatos felülvizsgálata, módosítása.

A Magyar Élelmiszerkönyv Bizottság és Szakbizottságainak korábbi működési, gyakorlati tapasztalatai és az élelmiszeripari szereplők javaslatai alapján indokolt volt a testület összetételét a működőképesség figyelembevételével olyan módon megváltoztatni, hogy az élelmiszeripari vállalkozások nagyobb arányban legyenek képviselve. Ennek hatására változott az Élelmiszerkönyvi Bizottság és Szakbizottságainak működése, összetétele, átláthatóbbá, gördülékenyebbé tettük a munkát, nagyobb hangsúlyt kapott az ipari jelenlét. Szakmai szempontból elmondható, hogy az új szabályozások kialakítása során a magas minőség került fókuszba.

A 2010-es években jelentős változást hozott a húskészítmények és sütőipari termékek előírásában történt változás, az idei év a tejtermék előírás megújulását hozta, de folyamatban van a húskészítmények esetében további változtatás, valamint a gyorsfagyasztott gyümölcsök és zöldségek élelmiszerkönyvi szabályozásának átfogó módosítása.

3.2.2. Digitális Élelmiszeripari Stratégia

Az élelmiszeripar a termelési értéket tekintve Európában az első, Magyarországon a harmadik legnagyobb ágazat. Szerepe a foglalkoztatásban is meghatározó, egyben a mezőgazdasági eredetű erőforrások jelentős felhasználója. Ezért a termelékenység és a hatékonyság növelése az élelmiszeriparban is rendkívül fontos, és erre az Ipar 4.0 és a digitalizáció alkalmazása számos új lehetőséget kínál. Ezáltal új termékek, új szolgáltatások, új megoldások és megközelítések érhetőek el az erőforrások hatékonyabb felhasználása, a minőségi paraméterek javítása, új képességek és kompetenciák létrehozása által. Mindezek hatására akár javulhat a hazai előállítású élelmiszerek nemzetközi versenyképessége is.

2019-ben megkezdődött a Digitális Élelmiszeripari Stratégia készítése, melyben tárcaközi szintű együttműködéssel, egyetemi és egyéb tudományos szakmai műhelyekkel, érdekképviseletekkel és szakmai szervezetekkel közösen dolgoztunk. Készült egy általános felmérés az ágazat jelenlegi digitális helyzetéről, meghatározásra kerültek a beavatkozási pontok és a cselekvési irányok – ezek hatása a következő években mérhető majd, amelyet 2022 novemberében el is fogadtak.

3.3. Egyebek (kutatások, horizontális szabályozások, részterületek)

3.3.1. Szabályozás, származás, magyar termék

Az élelmiszerjelölés összetett terület, amely az élelmiszer csomagolásán található információkon felül az élelmiszerekhez kapcsolódó reklámokat, a termékek csomagolási módját, megjelenítését, és kiállítási kellékeit is magába foglalja. Az élelmiszerjelölés feladata, hogy objektív, pontos és valósághű tájékoztatást nyújtson a termékről a fogyasztónak.

A származás jelölés kérdése egyre inkább előtérbe kerül, amelyet az is mutat, hogy az elmúlt húsz évben az Európai Uniós harmonizált élelmiszer-szabályozásban, mind pedig a tagállami szabályozásokban egyre több jogszabály jött létre kötelező és önkéntes származás jelölés témakörében.

Számos élelmiszer esetében (pl.: marhahús, borjúhús, hal, zöldség és gyümölcs, méz, olíva olaj stb.) kötelezően előírt a származás jelölés, míg más esetekben a származás jelölés akkor kötelező, ha feltüntetésének elmulasztása félrevezetné a fogyasztókat, vagy ha feltüntetésre kerül az élelmiszer származási országa, azonban ettől az információtól eltér az elsődleges összetevő származása. A származás élelmiszer jelölési szempontból történő meghatározása termék specifikus szabályok vagy ennek hiányában horizontális szabályok által történik.

Az élelmiszerek származás jelölésének szabályozása bizonyos esetekben szorosan összefonódik az Uniós Vámkódexben meghatározottakkal [4].

Magyarországon önkéntes jelölési jogszabály van hatályban az egyes önkéntes megkülönböztető megjelölések élelmiszereken történő használatáról szóló, a Vidékfejlesztési Minisztérium 74/2012. (VII.25.) VM rendelete (továbbiakban: VM rendelet) által meghatározott módon, amely definiálja a „magyar termék”, a „hazai termék” és a „hazai feldolgozású termék” fogalmakat, és a hozzájuk kapcsolódó követelményeket, de nem ír elő védjegy vagy logó használati kötelezettséget. A nevezett három kategória a felhasznált alapanyagok tekintetében információt ad a fogyasztónak arról, hogy a termék kizárólag vagy részben származik-e Magyarországról, vagy csak a feldolgozás történt hazánkban. A VM rendelet a termék átlagosnál magasabb minőségi fokozatára vagy különleges minőségi tulajdonságaira utaló állításokat is szabályozza [5].

A hazai és nemzetközi kutatások azt mutatják, hogy a fogyasztók körében egyik legkeresettebb jelölési elem a származásra vonatkozó információ. A Nemzeti Élelmiszerlánc-biztonsági Hivatal, a magyar lakosság körében végzett felmérése szerint a válaszadók 82,12%-a figyel arra, hogy magyar élelmiszert vásároljon, ebből 56,32% minden vásárlása során szem előtt tartja, a termék származását mielőtt dönt, 25,80% azonban csak bizonyos termékek esetén, a felnőtt korú lakosság 17,88%-ának nem számít a termék származása [6].

3.3.2. Frontoldali tápértékjelölés – FOPNL (Front of Pack Nutritional Labelling)

A fogyasztók élelmiszerekkel kapcsolatos tájékoztatásáról szól az Európai Parlament és Tanács 1169/2011/EU rendelete (továbbiakban: jelölési rendelet) szerint a tápértékjelölés általánosan kötelező (energiatartalom, zsír, telített zsírsavak, szénhidrát, cukor, fehérje, só) 2016.12.13-tól az előre csomagolt élelmiszerek túlnyomó többségénél, annak érdekében, hogy a fogyasztók tájékozott és egészségtudatos döntést hozhassanak. A kötelező tápérték jelölés általában az élelmiszerek csomagolásának hátoldalán találhatóak. A jelölési rendelet értelmében a tápérték jelölés meghatározott elemei ismételhetők a fő látómezőben, két módon: a.) energia vagy b.) energia és zsír, telített zsírsav, cukor, só.

A jelölési rendelet a kötelező megjelenítésen felül, grafikus formák, szimbólumok használatát is megengedi. Az ilyen rendszereknek a legfőbb célja, hogy a fogyasztót segítse az egészségesebb táplálkozás irányába [7, 8].

A csomagolások elején található önkéntes FOPNL EU szinten nem harmonizált, így számos ilyen jelölési rendszer található az EU piacán [8], amelyek megjelenítési formái között különbségek vannak, céljuk is eltérő, így egymással nem összehasonlíthatók, hiszen teljesen más elven alapulnak.

Napjainkban a tápérték jelölésen belül az FOPNL jelöléseket folyamatos és állandó érdeklődés kíséri nemzeti, EU és világviszonylatban is. A táplálkozástudomány évről-évre fejlődik, így szükség van arra is, hogy a jogszabályok ezen változásokhoz igazodjanak.

A FOPNL tápérték jelölés összetett és egyben érzékeny terület, ezért fontos látni, hogy az egyes tag-országokban, alkalmazott rendszerek milyen hatással lehetnek a hazai élelmiszeriparra. Ezen célok megvalósítása érdekében az Agrárminisztérium Élelmiszergazdasági és- minőségpolitikai Főosztály tanulmánya 8 termékkategórián belül 800 termék példáján azt vizsgálta, hogy az EU tagországaiban alkalmazott FOP rendszerek esetleges bevezetése milyen hatással lehet a hazai élelmiszeripar szereplőire és a jellegzetes hazai termékekre.

A felmérés azt mutatta, hogy a NutrInform Battery a magyar termékek szempontjából kiegyensúlyozottnak, objektívnek tekinthető, mivel számszerű adattal jelzi a fogyasztók számára, hogy a termék egy adagja mennyi energiát, zsírt, telített zsírsavat, cukrot és sót biztosít a napi referencia beviteli értékhez képest. A Keyhole nem jelentene erőteljes hátrányos megkülönböztetést, tekintettel, arra, hogy csak pozitív megkülönböztetést alkalmaz. Nutri-Score bevezetése jelentős kockázatot jelent, tekintettel a színek és kategóriák által okozott negatív megkülönböztetésre. Számos hagyományos magyar terméket E, D, C kategóriába sorol, köztük olyanokat is, amelyek egyszeri adagja nem éri el az értékelési alapként meghatározott 100 g-ot.

3.3.3. Imitátumok

Agrárminisztérium Élelmiszergazdasági és- minőségpolitikai Főosztály reprezentatív fogyasztói felmérés keretében megvizsgálta, hogy a tej, tejföl, joghurt, vaj, tejpor, sajt, illetve a töltelékes húskészítmények, húspogácsák termékkörében, a fogyasztók meg tudják-e egyértelműen különböztetni az eredeti és a helyettesítő terméket, illetve, hogy a jelenlegi jogszabályok megfelelő módon szabályozzák-e az imitátumokat, vagy szükséges-e módosítás. A kutatás rámutatott arra, hogy néhány termékkategóriában nem különülnek el kellőképpen a hagyományos és az imitátum termékek, a termékek megjelenése és elnevezése sok esetben megtévesztő lehet. Egyes termékeknél előfordul a jogszabályokban és rendeletekben meghatározottaknak ellentmondó termékelnevezés és nem megfelelő grafikai elemek alkalmazása.

3.3.4. Jó higiéniai gyakorlat – GHP (Good Hygiene Practice)

Az Európai Unió élelmiszerbiztonsággal kapcsolatos jogi szabályozásában fontos szerepe van a helyes gyakorlatról szóló útmutatóknak, amelyeket az élelmiszer-vállalkozók önkéntes alapon használnak. Az utóbbi években gyakran változtak a mikrobiológiai szabályok. Az egyes iparági útmutatók nagy vonalakban, általánosságban kezelik a mikrobiológiai követelményeket, azonban szükség van a témakör részletes, összefoglaló kifejtésére, a mikrobák vizsgálatának és az azt követő eljárásoknak egységes követelmény-rendszerbe foglalására, ezért az élelmiszer- vállalkozások számára útmutató készítését kezdtük meg.

4. Irodalom

[1] Síki J., Tóth-Zsiga I. (1997): A magyar élelmiszeripar története, MezőGazda Kiadó, Budapest

[2] Kapronczai I., Bojtárné Lukácsik M., Felkai B. O., Gáborné Boldog V., Székelyné Raál É., Tóth P., Vágó Sz. (2009): Az élelmiszerfeldolgozó kis- és középvállalkozások helyzete, nemzetgazdasági és regionális szerepe. AGRÁRGAZDASÁGI TANULMÁNYOK, 2009: (9) pp. 129

[3] Farm to Fork Strategy. Hozzáférés/Acquired: 18.07.2022

[4] Kuti B., Fehér O., Szakos D., Kasza Gy. (2022): Country of origin and place of provenance related food labelling regulation in the European Union (Élelmiszerek származási országának és eredethelyének jelölési szabályozása az Európai Unióban) Magyar Állatorvosok Lapja 144: (1) pp. 45-58

[5] 74/2012. (VII. 25.) VM rendelet egyes önkéntes megkülönböztető megjelölések élelmiszereken történő használatáról Hozzáférés/Acquired: 12.07.2022

[6] Szegedyné Fricz Á., Dömölki, M., Kuti, B., Izsó, T., Szakos, D., Bognár, L., Kasza, Gy., (2016): Minőségi magyar termékek nyomában – a Magyar Élelmiszerkönyv működése (Searching for quality Hungarian products-the operation of the Hungarian Food Codex). Élelmiszer Vizsgálati Közlemények 62:(4) pp. 1338-1351.

[7] Az Európai Parlament és a Tanács 1169/2011/EU rendelete a fogyasztók élelmiszerekkel kapcsolatos tájékoztatásáról. Hozzáférés/Acquired: 17.07.2022

[8] European Commission, Nutrition labelling. Hozzáférés/Acquired: 17.07.2022

DOI

Érkezett: 2022. november – Elfogadva: 2022. december

¹ Szegedi Tudományegyetem Mérnöki Kar Élelmiszermérnöki Intézet

Kulcsszavak

növényi alapú húshelyettesítő élelmiszerek, húspótló, hús-analóg, hús-alternatív, hús- imitátum

2. Bevezetés

A növényi alapú étrend egyre fontosabbá válik mind az egészségtudatos, mind pedig a környezettudatos fogyasztók számára, sőt hozzájárul a fenntartható élelmiszer ellátási lánc kialakításához.

Az elmúlt néhány évben a nemzetközi és hazai piacon is egyre nagyobb mennyiségben és választékban jelentek meg különböző növényi alapú élelmiszerek és készételek, amelyeket a hagyományos konyha alapvetően húsos, azaz húst tartalmazó ételként ismer. Ez napjaink egyik legnagyobb élelmiszeripari innovációja, az egyik legnépszerűbb trend.

Sorra jelennek meg a hamburger alternatívák és egyéb új, innovatív termékek, alternatív húspótló termékek (un. „plant-based meat alternatives” direkt/tükör fordításban), például a ’vegán burgerek’, a ’szója steak’, a ’tofu kolbász’ és hasonlók.

A növényi eredetű élelmiszerek fogyasztása soha nem látott ütemben növekszik [1]. Egyre elterjedtebbek a vegetáriánus és a még szigorúbb vegán táplálkozás követőinek, valamint az időnként hús mentes étrendet választó, ún. flexitáriánus fogyasztóknak szánt, ilyen jellegű élelmiszerek.

Az első, csak növényekből származó alapanyagból készült húsanalóg termék, az ImpossibleTM Burger [2], valamint a Beyond Meat [3] után sorra jelentek meg a húsok és húskészítmények színét, állományát, valamint ízét utánzó, csak növényi alapanyagokból előállított élelmiszerek kereskedelmi forgalomban, valamint a gyorséttermi láncokban is.

A flexitariánusok a mindenevők (húsevők) után a legnagyobb táplálkozási csoporttá váltak, jelentős szerepük van a hús és egyéb állati eredetű termékek fogyasztásának hatékony csökkentésében és ezáltal a klímaváltozás elleni küzdelemben [4].

Figyelembe véve mindazokat, akik aktívan csökkentik vagy teljesen elhagyják legalább bizonyos állati eredetű termékek fogyasztását, beleértve a vegetariánusokat, peszkateriánusokat és flexitariánusokat, ez a csoport a teljes lakosság 30,8%-át teszi ki: az európaiak 10-30%-a már nem tartja magát teljes mértékben húsevőnek.

Ahogy a „vegetariánus” (vegetarian), a „flexitariánus” (flexitarian) kifejezéseknek, úgy a „növényi alapú étrend” (plant-based diet) kifejezéseknek sincsen hivatalos definíciója az Európai Unióban. Szintén nem határozták meg az angol szakirodalomban és szaksajtóban leggyakrabban használt „plant-based meat alternatives” szakkifejezés tartalmát.

Egyrészt heves vita bontakozott ki a hús helyettesítő termékek elnevezése körül az Európai Unióban. Kérdésessé vált, hogy az olyan elnevezések, mint ’vegetariánus hamburger’ vagy ’szója kolbász’ nem tévesztik-e meg a fogyasztót. Az Európai Parlament úgy döntött, hogy a ’hús’ lehet növényi alapú, viszont csak az állati eredetű tejet lehet tejnek nevezni. A növényi alapú termékeket nem lehet tejnek, tejszínnek, vajnak, sajtnak vagy joghurtnak nevezni, mert a jogszabályok szerint azok csak állati eredetű élelmiszerek elnevezései lehetnek [5] [6].

Másrészt nem alakult ki egységes szóhasználat a termékcsoport megnevezésére, hiszen a nemzetközi kommunikációban a „plant-based meat alternatives” mellett a „meat analogues” és „meat substitutes” kifejezést is használják. Ráadásul a magyar fordításként használt „növényi alapú hús helyettesítők”, „növényi hús alternatívák” mellett elkezdték használni a „hús imitátum” és egyéb kifejezéseket.

A fogyasztók felé nyilvánvalóan egyszerű, érthető elnevezéseket kell használni, de vajon ezek mennyire elfogadottak a szakmai közvélemény számára?

3. Célkitűzés

Mivel tisztázatlan az ún. „plant-based meat alternatives” termékcsoportra vonatkozóan alkalmilag használt magyar kifejezések tartalma és ezek nem is tekinthetőek egyértelműen szinonimáknak, illetve némelyikük pejoratív értelmű (pl. „imitátum”), ezért az objektív tájékoztatás érdekében szükségesnek láttuk szakmai konszenzus kialakítását a témában.

Az volt a célunk, hogy szélesebb körben elfogadott, a fogyasztók által is könnyen megérthető elnevezések terjedjenek el.

4. Módszer

Hazai szakemberek körében (élelmiszer-tudományi és -technológiai, táplálkozástudományi akadémiai és ipari szakértők bevonásával) felmérést végeztünk a növényi alapanyagokból készült és hústerméknek látszó élelmiszerek elfogadható magyar elnevezéséről.

Kérdőívünkkel személyesen kerestük meg a szakértőket a Magyar Táplálkozástudományi Társaság valamint a TÉT Platform által szervezett 2022. év júniusában és októberében tartott konferenciákon, illetve közvetlen megkereséssel 2022. június-október között. Három nagy hazai egyetem oktatói és kutatói, továbbá élelmiszer-feldolgozó vállalatok közép- és felsővezetői és hatósági élelmiszer-ellenőrző intézmények dolgozói vettek részt a személyes megkérdezésen alapuló kérdőív kitöltésben.

A kérdőív első kérdése spontán kérdés volt, egy hamburgernek látszó, de a leírás szerint kizárólag növényi eredetű alapanyagokból készült termék képe (1. ábra) alapján kellett meghatároznia a válaszadóknak a termék nevét. A személyes megkérdezés során ekkor a válaszadó még nem láthatta az általunk felkínált lehetséges megnevezéseket.

A második kérdéscsoport – ugyanerre a képen megjelenített élelmiszerre vonatkozóan – kínált lehetséges különböző megnevezéseket. Ezek közül kellett kiválasztani, hogy a válaszadó számára

1. melyik „nem megfelelő”,
2. melyik „elfogadható” és
3. melyik volt teljes mértékben megfelelő („teljesen egyetértek vele”).

A harmadik kérdéscsoport általában a növényi alapú, húsnak/húskészítménynek látszó élelmiszerek általános megnevezésére kínált különböző lehetőséget. Ugyanazon három kategória szerint kellett ezeket megítélni. Bár igyekeztünk minél több lehetséges magyar nyelvű válasz lehetőséget felsorakoztatni, de kifejezetten rövid, gyorsan kitölthető és lényegre törő kérdőívet szándékoztunk összeállítani. Így az érdemi kérdések csupán egy oldal terjedelműek voltak, amit néhány demográfiai kérdés követett. A kérdőívet az 1. számú táblázat tartalmazza.

5. Demográfiai adatok

A kérdőívet 58 fővel töltettük ki, személyes megkérdezés formájában. A demográfiai jellegű kérdések esetén is csak a feltétlenül szükséges tényekre terjedt ki kérdőívünk úgy, mint a szakértők neme, szakmai tapasztalata (0-5; 6-15; 16+ év), továbbá a szektor, amelyben dolgoznak (élelmiszer-feldolgozó; akadémiai szféra, azaz egyetem vagy kutatóintézet; hatósági ellenőrzés és egyéb). Szintén rákérdeztünk arra, hogy a válaszadó vegetariánus-e vagy nem.

6. Eredmények

6.1. A termék spontán megnevezése

Az első, spontán kérdésre, hogy hogyan nevezné el a válaszadó a kizárólag növényi alapanyagból készült, az 1. ábrán bemutatott terméket, a válaszadók döntő többsége a „vega burger” kifejezést javasolta. Az 58 válaszadótól összesen 77 lehetséges megnevezést gyűjtöttünk össze, amelyek között 37 féle különböző elnevezés volt elkülöníthető. Egy fő nem tudott magyar nevet javasolni. Húsz válaszadó adott két különböző választ.

A 77 megadott válaszból 23 a „vega burger” (29.87%), 6 a „vegán burger” nevet adta. Tehát a „vega burger” vagy „vegán burger” kifejezés összesen 37.66%-ban szerepelt a 77 válasz között. Továbbá 6 fő a „hamburger” nevet választotta.

Az alábbiakban alfabetikus sorrendben felsoroljuk az összes olyan lehetséges elnevezést, amelyet csak egy-egy válaszadó nevezett meg:

bio burger fake burger, fenntartható, fincsi incsi green burger, hamburger pótló, hamburger-szerű termék, herba szendvics, húsmentes hamburger, műburger, műhamburger, nem burger, növényi alapanyagokból készült élelmiszer, növényi alapanyagokból készült hamburger, növényi alapanyagú burger, növényi burger, növényi hamburger, növényi pogácsa, növényi pogácsa, növi buri, plant burger, plantbi/plantby, szendvics trendi burger, vegán fehérje hambi, vegetariánus szendvics, veggi hambi, zöld burger, zöld buri, zöld pogácsa, zöldség burger, zöldség fasírt, zöldséges burger.

A válaszadók egy része a termék növényi jellegét hangsúlyozta az alábbi kifejezésekkel:

növényi burger, növényi hamburger, növi buri, növényi pogácsa, növényi alapanyagokból készült élelmiszer, növényi alapanyagú burger, zöldség burger, zöldség fasírt, növényi alapanyagokból készült hamburger, növényi pogácsa, herba szendvics, plant burger, plantbi/plantby, vegetariánus szendvics, veggi hambi, vegán fehérje hambi, zöldséges burger.

Mások a növényi alapú termékeknek fenntarthatósággal kapcsolatos elnevezést javasolt: zöld burger, zöld buri, zöld pogácsa, green burger, fenntartható.

A válaszadók egy csoportja pedig a termék nem állati eredetű húsból, nem „valódi” húsból való származását emelte ki: fake burger, műburger, műhamburger, húsmentes hamburger, hamburger pótló, hamburger-szerű termék, nem burger.

Szintén megjelent a termék innovatív jellegére való utalás: trendi burger.

A bio burger, fincsi-incsi és szendvics kifejezések nem illettek bele egyik kategóriába sem.

6.2. Preferált megnevezések

Ugyanezen kép (1. ábra) alapján célzott kérdéseket tettünk fel a termékcsoport lehetséges magyar megnevezéseire vonatkozóan. Tizenhat különböző megnevezést adtunk meg (1. táblázat). Ezek között szerepeltek a szelet, pogácsa (mint húspogácsa), burger és hamburger kifejezések, amelyeket zöldség, növényi és vegetariánus szavakkal variáltunk. Minden válaszadótól azt kértük, hogy döntse el, hogy az elnevezéssel szakértőként teljes mértékben egyetért-e, az elfogadható-e számára vagy egyáltalán nem elfogadható a kifejezés. Szándékosan nem adtunk meg „nem tudom (eldönteni)” válasz lehetőséget.

A „húspogácsa” kifejezést egyöntetűen (98.25%) elutasították a válaszadók. Szintén nem nyerte el a szakértők tetszését a „növényi húspogácsa” kifejezés, amelyet 73%-ban utasítottak el. A szakértők kétharmada (66.66%) elutasította a „hamburger” megnevezést. A „növényi szelet”, „zöldség szelet” és „vegetariánus szelet” kifejezéseket egyöntetűen (60%-ban) elfogadhatatlannak találták.

A legkisebb ellenérzés a „növényi burger” elnevezést kísérte, amelyet mindösszesen 10% utasított el. A „vegetariánus burger” és a „veggie burger” elnevezéseket azonos módon ítélték meg a szakértők, 50%-ban teljesen egyetértettek vele, 36%-ban elfogadhatónak tartották.

Az összes vizsgált kifejezéssel kapcsolatos szakértői véleményt a 2. ábrán mutatjuk be.

6.3. A termékcsoport általános megnevezése

Egyre nagyobb teret hódítanak a kizárólag növényi alapanyagokból előállított olyan élelmiszerek, amelyek állati eredetű húsból készült élelmiszerek kiváltását, helyettesítését szolgálják és megjelenésükben is húskészítményekre hasonlítanak.

A következő kérdésnél arra voltunk kíváncsiak, hogy általánosságban milyen kifejezéseket lehetne használni a hús helyettesítő (angolul gyakran hús alternatívaként (plant-based meat alternatives) vagy hús analógként (meat analogues) emlegett) termékek esetén.

Általánosabb megnevezéseket adtunk meg, mint például „húshelyettesítő”, „húspótló”, „húsanalóg”, „hús jellegű”, „alternatív” vagy „húsimitátum”.

Míg az angol nyelvű szakirodalomban leggyakrabban a plant-based meat alternatives vagy plant-based meat analogues kifejezéseket használják, addig a magyar szakértők a tükörfordítással hús alternatívaként vagy hús analógként leírt neveket elutasították.

A „növényi hús” kifejezést 74%-ban utasították el, a „hús jellegű” (72,7%), az „alternatív hús” (59%), valamint a „hús analóg” (52.7%) megnevezéseket sem tartották megfelelőnek. A „hús imitátum” (imitation meat) megnevezés a válaszadók fele (51%) szerint nem megfelelő.

A „növényi eredetű hús helyettesítő (élelmiszer)” esetében tapasztaltuk a legkisebb mértékű egyet nem értést (16%) és egyidejűleg a legnagyobb mértékű (41%) elfogadottságot. Ezt követte a „hús helyettesítő (élelmiszer)” fogalom, amelynek támogatottsága 35%, elutasítottsága pedig 19.6% volt. Mindkét esetben a „... helyettesítő” szó szerepelt. A „húspótló (élelmiszer)” megnevezést a válaszadók több, mint fele (50.8%) tartotta elfogadhatónak.

Az eredmények összesítését a 3. ábra tartalmazza.

Tehát a szakértők véleménye, a felmérésünk keretében kapott eredményeink alapján a „helyettesítő” és „pótló” kifejezések használatát javasoljuk, szemben a „jellegű”, „alternatív” és „analóg” megnevezésekkel, amelyeket általános elutasítottság övezett.

Kérdőívünk kitöltetése során lehetővé tettük, hogy a válaszadók egyéb általános megnevezéseket is javasoljanak, ezzel a lehetőséggel 17 fő élt. Ezek közül néhány releváns javaslatot megemlítünk, például, hogy „a hús szó ne szerepeljen benne egyáltalán”, a „jobb, ha az alapanyag neve szerepel (pl. gomba) a ’zöldség’ illetve ’növény’ szócskák helyett” valamint a „növényi fehérje készítmény”.

A „növényi” jelzős szerkezet, általánosságban elfogadottabb, mint a „zöldség” jelzős szerkezet. Például mind a „növényi burger” vs. „zöldség burger”, mind pedig a „növényi hamburger” vs. „zöldség hamburger” vonatkozásában a „növényi” termék elnevezés elfogadottabb volt.

A „teljesen egyetértek vele” és az „elfogadható” válaszokat együttesen figyelembe véve, a „növényi hamburger” (76%) és a „növényi burger” (89%) kifejezések támogatottsága mindkét esetben nagyobb volt a „zöldség hamburger” (61%) és a „zöldség burger” (78%) elnevezésekkel szemben.

6.4. Demográfiai adatok bemutatása

A válaszadók jelentős számban a nők (68.4%) közül kerültek ki.

Arra a kérdésre, hogy a kérdőívet kitöltő szakember vegetáriánusnak vallja-e magát, alacsony arányban válaszoltak igennel, mindössze 3,5 %, amely érték alatta marad a hazai populációban élő vegetáriánusok számának, amely becslések szerint mintegy 5 % körüli. Mivel a megkérdezettek egy szűkebb szegmenshez tartoztak, a kapott és a várt arány közötti különbség a hibahatáron belülinek tekinthető.

A szakmai tapasztalatra vonatkozó kérdésekre adott válaszok alapján a többség 16 évnél hosszabb időt töltött el az adott szakterületen, tehát szenior szakértőnek számít.

A munkatapasztalat területe alapján négy lehetséges választ jelölhettek meg a kitöltők és lehetséges volt két opciót is megadni, hiszen életszerű, hogy a szakértők adott esetben kiegészítő tevékenységet is végeznek, vagy karrierjük egy korábbi, jelentős részét egy másik területen töltötték.

Az élelmiszer-feldolgozás területén a válaszadók közel egyharmada (28,6 %) dolgozik.

A szerzők számára sem meglepő módon az akadémiai szféra válaszadóinak túlsúlya (57,9 %) megmutatkozik, itt fontos hangsúlyozni, hogy ide értettük az egyetemi, kutatóintézeti és minden más, köz- vagy magán finanszírozású kutatóhelyet is. De – ahogy említettük –, több lehetséges választ is adhattak a kitöltők.

A hatósági ellenőrzés területén a válaszadók mindössze 8,8 %-a dolgozik.

Tehát az élelmiszerfeldolgozás, az akadémiai és a hatósági ellenőrzés területén összesen 95,3 % válaszadó dolgozik. Tehát a megkérdezettek közel öt százaléka (4,7 %) dolgozik egyéb területen. Közvetlen tapasztalatunk szerint ide tartoznak például a tanácsadók, illetve a kormányzati szférában dolgozók.

7. Köszönetnyilvánítás

Ezúton is köszönjük azon egyetemi, kutatóintézeti, élelmiszeripari, hatósági ellenőrző szervezeteknél dolgozó, élelmiszerekkel foglalkozó szakértő kollégák segítségét, akik kérdőívünk személyes lekérdezése során véleményükkel segítették munkánkat.

8. Melléklet

Ön egy kizárólag növényi alapanyagokból készült élelmiszer képét látja

Hogyan nevezné el a terméket?”

Válasz:

„Az alábbiak közül mely elnevezéseket tartja megfelelőnek?”

„Általánosságban melyik kifejezést tartja megfelelőnek a kizárólag növényi alapanyagból készült élelmiszerek megnevezésére?”

Egyéb, éspedig:

Demográfiai adatok (kizárólag statisztikai elemzés céljára használjuk):

Vegetariánus:

Élelmiszer-tudomány, -technológia, vagy táplálkozástudomány területén szerzett szakmai tapasztalata:

Élelmiszer-feldolgozó iparban dolgozik/dolgozott:

Akadémia szférában dolgozik/dolgozott:

Hatósági ellenőrzés területén dolgozik/dolgozott:

Egyéb területen dolgozik/dolgozott:

Amennyiben részletesebben is kifejtené véleményét a témakörről vagy szeretne értesülni az eredményekről, akkor kérjük, hogy adja meg nevét és elérhetőségét.

A SZTE Élelmiszermérnöki Intézetében folyó kutatáshoz kérjük kb. 6-7 percben a segítségét. A válaszait anonim használjuk fel.

Ön egy kizárólag növényi alapanyagokból készült élelmiszer képét látja:

9. Irodalom

[1] ADM (2020): Top Five Global Trends that will Shape the Food Industry in 2021. Nutraceuticals Now. Wednesday, 28 October, 2020. Hozzáférés: 2022.10. 07.

[2] Y. Jin et al. (2018): Evaluating Potential Risks of Food Allergy and Toxicity of Soy Leghemoglobin Expressed in Pichia pastoris. Mol Nutr Food Res. 2018 Jan; 62(1): 1700297. Published online 2017 Oct 17. DOI

[3] Impossible (2020) Hozzáférés: 2022.10. 06.

[4] Beyond Buzz (2020) Hozzáférés: 2022.10. 07.

[5] Bánáti D. (2020): Flexitarianism – the sustainable food consumption? (Flexitariánus étrend – a fenntartható táplálkozás?) Journal of Food Investigation. Vol. 68, No. 3., (Élelmiszervizsgálati közlemények – 2022. LXVIII. évf. 3. szám) pp: 4058-4091 DOI

[6] Bánáti D. (2020): Veggie burgers, vegan meats? The ruling of the European Parliament paved the way for meat substitutes with meat denominations. (Vega hamburgerek, vegán húsok? Az Európai Parlament döntése a növényi alapú húspótló élelmiszerek elnevezéséről.) Journal of Food Investigation. Vol. 66. No. 4. / LXVI. évf. 4. szám, pp.: 3159-3174.

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. július – 2022. november hónapban bevezetett szabványok

07.100.30 Élelmiszer-mikrobiológia

MSZ EN ISO 4833-1:2013/A1:2022 Az élelmiszerlánc mikrobiológiája. Horizontális módszer a mikroorganizmusok számlálására. 1. rész: Telepszámlálás 30 °C-on lemezöntéses módszerrel. 1. módosítás: Az alkalmazási terület pontosítása (ISO 4833-1:2013/Amd 1:2022) – Az MSZ EN ISO 4833-1:2014 módosítása –

MSZ EN ISO 11133:2014/A2:2020 Élelmiszer, takarmány és víz mikrobiológiája. A tápközegek előkészítése, előállítása, tárolása és teljesítményvizsgálata. 2. módosítás (ISO 11133:2014/Amd 2:2020) – Az MSZ EN ISO 4833-1:2014 módosítása –

MSZ EN 15634-1:2020 Élelmiszerek. Élelmiszer-allergének kimutatása molekuláris biológiai módszerekkel.
1. rész: Általános szempontok – Az MSZ EN 15933:2013 helyett –

MSZ EN 15634-2:2020 Élelmiszerek. Élelmiszer-allergének kimutatása molekuláris biológiai módszerekkel.
2. rész: Zeller (Apium graveolens). Specifikus DNS-szekvencia kimutatása főtt kolbászokban, valós idejű PCR-rel

MSZ EN ISO 23418:2022 Az élelmiszerlánc mikrobiológiája. Teljes genomszekvenálás a baktériumok tipizálására és genomikai jellemzésére. Általános követelmények és útmutatás (ISO 23418:2022)

13.020.55 Bioalapú termékek

MSZ EN 17605:2022 Algák és algából készült termékek. Mintavételi és elemzési módszerek. Mintakezelés

65 Mezőgazdaság

65.120 Takarmányanyagok

MSZ EN 17504:2022 Takarmányok. Mintavételi és elemzési módszerek. A gosszipol meghatározása gyapotmagban és takarmányokban, LC-MS/MS-sel

67 Élelmiszeripar

67.050 Élelmiszertermékek vizsgálatának és elemzésének általános módszerei

MSZ EN 1787:2022 Élelmiszerek. A besugárzottság ESR-spektroszkópiás kimutatása cellulóztartalmú élelmiszerekből – Az MSZ EN 1787:2001 helyett –

MSZ EN 13708:2022 Élelmiszerek. A besugárzottság ESR-spektroszkópiás kimutatása kristálycukrot tartalmazó élelmiszerekből – Az MSZ EN 13708:2002 helyett –

67.100 Tej és tejtermékek

MSZ EN ISO 23319:2022 Sajtok és ömlesztett sajtok, kazeinek és kazeinátok. A zsírtartalom meghatározása. Gravimetriás módszer (ISO 23319:2022) – Az MSZ EN ISO 1735:2004 helyett –

67.140 Tea. Kávé. Kakaó

MSZ ISO 11287:2022 Zöld tea. Fogalommeghatározás és alapvető követelmények

67.200 Étolajok és -zsírok. Olajmagvak

MSZ EN 14111:2022 Zsír- és olajszármazékok. Zsírsav-metil-észterek (FAME). A jódszám meghatározása – Az MSZ EN 14111:2004 helyett –