Ph.D.-tézisek a Budapesti Műszaki Egyetemen
Doktori összefoglalók

Biacs Péter

Természetes élelmiszerszínezékek vizsgálata
Budapesti Műszaki Egyetem, 1998

 

Az élelmiszerek alapvető fizikai tulajdonságai közé tartozó szín a fogyasztók egyik lényeges, érzékszervileg megítélhető minőségi kritériuma. A színváltozás értékelése és mérése ugyanakkor része az alapanyag minősítésének, feldolgozására alkalmasságának, majd az élelmiszer termékként piacra vitelének is. A feldolgozás során a legtöbb élelmiszer eredeti, természetes színe elhalványul, ezért a technológusok a szín stabilizálására, az eredeti szín megvédésére törekszenek. A színváltozás többnyire oxidációs folyamatok következménye, így a színt adó vegyületek átalakulása, majd bomlása megelőzhető az oxigén (levegő) kizárásával. Jelentős különbségek figyelhetők meg a vízben és a zsírban oldódó színanyagok reakcióképességében, szerkezetük átrendeződésében.

A szín mérésére több vizsgálati módszert alkalmaznak, melyek egy része fizikai tulajdonságokon (fényáteresztés, fényvisszaverés) alapul, míg mások fizikai-kémiai eszközökkel (kromatográfia, spektroszkópia) tanulmányozhatóak. Ezek a módszerek nem egységesek, ami megnehezíti a kutatási eredmények összehasonlítását. Mivel legtöbbjük ipari körülmények között nem alkalmazható, az élelmiszerek rutinszerű ellenőrzésére még nem használják, de a kutató-fejlesztő munkában értékes eredményeket szolgáltathatnak.

A színváltozást érzékelő gyors vizsgálati és referencia módszerek iránt fokozódik az érdeklődés, mivel a műszeres minősítés az élelmiszerfeldolgozás fontos részévé vált. Az alapanyagok technológiai célú válogatása és értékelése szintén része a színmeghatározáson és színmérésen alapuló minősítésnek. A gyors módszerek mellett a többi felületvizsgálatra is szükség van a referencia módszerek kiválasztása és szabványosítása céljából. A színvizsgálatok bizonytalansága abból is adódik, hogy nem elég szoros a színmérés és a színhatást adó vegyületek tulajdonságai közötti összefüggés, ezáltal nem elég jól definiáltak a szerkezet átalakulások következményei.

Doktori értekezésemben a természetes színanyagok vizsgálatával, műszeres analitikájával és technológiai stabilizálásával foglalkozom, különös tekintettel a színváltozások és színvesztések okaira és következményeire. A kísérleti munka nagyobb részét kutatóintézetekben (KÉKI, CRN) végeztem, ahol a növényi alapanyagok feldolgozására és a mérésekre megfelelő speciális berendezések álltak a rendelkezésemre. A műszeres analitikai méréseket a BME valamint a KÉE laboratóriumaiban végeztem. Az általam felhasznált zöldségek (fűszerpaprika, paradicsom) és gyümölcsök (kékszőlő, meggy, málna, ribizli, szeder) összehasonlítást kívántam tenni a vízben oldódó antocianin és a zsírban oldódó karotinoid színanyagok között, a színanyag kinyerése és a stabilitás szempontjából. A szakirodalom áttekintésével rendszerbe foglaltam a karotinoidokra és az antocianinokra vonatkozó ismereteket és az Élelmezési Ipar hasábjain közöltem ennek összefoglalását. A műszeres mérések eredményeit hazai magyar és angol nyelvű ill. külföldi szaklapokban publikáltam, előzetesen szimpóziumokon, tudományos konferenciákon ismertettem őket. Eredményeimmel a természetes színagyagok élelmiszerekben való felhasználhatóságára, stabilizálására kívántam újabb tudományos ismereteket közölni.

Az élelmiszerekben lévő természetes eredetű színanyagok többsége bonyolult, soklépcsős reakció eredménye, ezért a szín kialakításában sok összetevő vesz részt. A főbb színalkotó komponense elválasztása és meghatározása időigényes folyamat, így a megbízható adatok érdekében műszeres-analitikai vizsgálatokra van szükség. A nemzetközi szakirodalomból és a hazai tudományos műhelyek tapasztalataiból a következő módszereket választottam ki kutató munkámhoz:

A vizsgált élelmiszerek kivétel nélkül mind növényi termékek, zöldségek és gyümölcsök. A fűszerpaprika őrleményeket a Szegedi Paprika Rt. Bocsátotta rendelkezésemre, nemesített kísérleti táblákról szedve. A kereskedelmi fűszerpaprikákat, amelyek jól reprezentálták a teljes magyar paprikapiacot, a Központi Élelmiszeripari Kutató Intézet kutatócsoportja biztosította számomra. A paprikahamisítási vizsgálatokhoz szárított kalocsai fűszerpaprikát használtam fel, amelynek a szárát, héját és magját a laboratóriumban különítettem el. A paradicsom vizsgálatához spanyol fajtaazonos, érett és ép paradicsomokat használtam fel, amelyekből pürét készítettem a magház, a kocsány és a magok eltávolítása után. Antioxidáns adalékanyagként friss és szárított zöld fűszernövényeket használtam fel, amelyeket a svájci Central Research Nestlé biztosított számomra. A kékszőlő mintákat a Pécsi és Egri Szőlészeti és Borászati Kutatóintézet kísérleti telepein szüretelt, fajtaazonos egységekből kaptam. A szeder, málna, meggy és ribizli beszerzését a lokális termelők segítségével oldottam meg. Az antocianin tartalmú gyümölcsök kocsányát és magját eltávolítottam és csak a tiszta gyümölcshéjat ill. húst dolgoztam fel folyékony nitrogénes őrléssel és extrahálással. Kiegészítésként a paradicsom és paprika minták hasonló extrakcióját is elvégeztem. A színanyag extraktumokból különböző stabilizálási eljárásokkal porterméket készítettem és a későbbiek során ezt vizsgáltam.
Kutatómunkám során a következő eredményeket értem el:
  1. A fűszerpaprika őrlemények fotoakusztikus spektrumainak elemzésével, többváltozós algoritmusok alkalmazásával kalibrációs és minősítő modellt fejlesztettem ki.
  2. A fotoakusztikus technika segítségével véghezvittem a paprika húshoz kevert szárrész kimutatását 5 % felett főkomponens regresszióval.
  3. A fotoakusztikus spektrumokból kapott információk alapján főkomponens analízissel elkülönítettem a magyar és spanyol fűszerpaprikák ill. a keresztezésükkel kapott hibrid csoportjait.
  4. A HPLC vizsgálatokkal igazoltam, hogy a magyar és spanyol fűszerpaprika fajták keresztezésével nagyobb kapszintin és kapszorubin tartalmú utódok érhetőek el.
  5. Bebizonyítottam, hogy paradicsompüré fagyasztva tárolása nem akadályozza meg a karotinoid színanyagok bomlását, de lassítja az enzimatikus és oxidációs folyamatokat.
  6. Kimutattam, hogy ha fény vagy levegő oxigénje éri fagyasztott paradicsompürében a pigmenteket, akkor azok degradációja jelentősen felgyorsul. A vákuumcsomagolás és a fénytől elzárt tárolás viszont jelentős védőhatást fejt ki a karotinoid színanyagokra.
  7. Bebizonyítottam, hogy antioxidánsokat tartalmazó fűszerek 0,02 %-os hozzáadása szignifikánsan gátolja a paradicsompüré színanyagainak degradációját.
  8. Kimutattam, hogy őrölt paradicsommagok 5 %-ban adagolva a paradicsompüréhez hosszabb idejű tárolás során stabilizáló hatást fejtenek ki a karotinoid pigmentekre.
  9. Antocianin tartalmú gyümölcsök kíméletes extrakciójával, tisztításával, besűrítésével és mikrokapszulázó anyagokkal történt szárításával nagy festőképességű, vörös színű, vízoldható természetes színanyag granulátumot állítottam elő.
  10. A fénynek és hőhatásnak kitett antocianin színanyag granulátumok eltarthatósági vizsgálata alapján bebizonyítottam, hogy az újonnan alkalmazott mikrokapszulázó anyag keverék jelentősen növelte a termék stabilitását.
  11. Az eltarthatósági vizsgálattal világossá tettem, hogy a szárítási eljárások közül a porlasztva szárítás adja a legtökéletesebb védelmet a pigmentmolekuláknak, amint az elektronmikroszkópos felvételek alapján sejteni is lehetett.
  12. Kimutattam, hogy az antocianin színanyagporok közül a legjobb színerősséggel és színstabilitással a szederből és a kékszőlőből, a kékszőlők közül pedig a Kékfrankos és a Cabernet Franc fajtákból készült granulátum rendelkezik.
  13. Fűszerpaprika és paradicsom extrakciójával, tisztításával, besűrűsítésével és mikrokapszulázó anyagokkal történt szárításával vízben nem oldódó, narancsvörös színű természetes eredetű színanyag granulátumot állítottam elő.
  14. A karotinoid színanyag granulátum eltarthatósági vizsgálatával bebizonyítottam, hogy az újonnan alkalmazott mikrokapszulázó eljárással megfelelő színstabilitású természetes eredetű karotinoid színanyag por állítható elő.
Vissza a lap tetejére