Enzimek hatásmechanizmusának vizsgálata nem hagyományos tészta rendszerekben

ENZIMEK HATÁSMECHANIZMUSÁNAK VIZSGÁLATA NEM HAGYOMÁNYOS TÉSZTA

RENDSZEREKBEN

Barna Emília

III. évfolyamos élelmiszermérnök (BsC) SZTE Mérnöki Kar ÉMI

Szeged, 2011. november 10

Tésztaipari termékek

*Európában: T. durum liszt

*Magyarország:T. aestivum liszt+

tojás Nem hagyományos alapú tészták

*Liszt érzékenyek

*Gabona allergiában szenvedők

Oka: a gliadinnal és azzal kereszt- reagáló fehérjekomponensek okozzák

(búzaliszt, árpa, rozs, zab )

Lehetséges alapanyagok

*Pszeudo-cereáliák – amaránt és quinoa

*Hüvelyesek: sárga borsó

*Rizsliszt

Gliadint nem tartalmaznak, ezért szerkezet kialakítása:

*technológia: magas hőm. + extruzió

*adalékanyagok : emulgeátorok

napjainkban - enzimek

Borsó globulinok sematikus ábrája

( EN Tzitzikas, 2005)

Fehérje típusa Fehérje

mennyisége, %

Albumin (víz oldékony) 10,8

Globulin (só oldékony) 9,7

Prolamin(70%-etanol oldható) 2,2

Glutelin 77,3

Rizs fehérjék összetétele

(Tada et al, 1996)

H₂N – (CH₂)₄ – CH – COOH O═C – CH₂ ─ CH₂ ─ CH ─COOH | + | |

NH₂ NH₂ NH₂

lizin glutamin

*Transzglutamináz (EC.2.3.2.13)

acil csoport átvitele - direkt kovalens kötés

peptid kötés

*Glükóz-oxidáz (EC 1.1.3.4)

O O H

H O H H

H O H O H

H

C H₂ O H

O H

O H H

H O H O H

H

C H₂ O H

O H O

+ H₂O₂ g lü k ó z o x id á z

O₂

S H f e h é r je H S

f e h é r je H₂O₂

f e h é r je

f e h é r je

S S

O H H O

f e h é r je

f e h é r je

p e r o x id á z H₂O₂

O H

f e h é r je H O

f e h é r je

f e n o lo s e lá g a z á s d itir o z il k ö té s

(Vemulapalli et al., 1998 ; Ameille et al. , 2000 )

SS kötés és ditirozil kötés

* Lakkáz (EC. 1.10.3.2)

4

O

O O H

O H

O

O H

4 4

4 e - 4 e -

O2 O H

2 O

2 O H

2

p o lim e r iz á c ió

Harald et al., 2004 Polimerizátum illetve SS is keletkezhet

Kísérletek célja

* borsó- és rizs alapú tészták

előállítása transzglutamináz (TG), gkükóz-oxidáz(GO) és lakkáz(LA) valamint enzim keverékek

felhasználásával

* a fehérje szerkezetben bekövetkező változások vizsgálata, SH csoportok meghatározásával a SS kötések

szerepe a tészta főzési tulajdonságai szempontjából

* optimális összetétel meghatározása

ENZIMEK

Rövidítése Enzim Gyártó Jellemző

TG ACTIVA®STGM Ajinomoto Co. USA,

Hamburg, Germany

fehér por Activitás 20-

30 U/g

GO Gluzyme ●1000 BG

Novozymes, Denmark

halvány sárga por

LA ^{Lakkáz Tegaferm}

Holding GmbH, Austria

halvány sárga por

Anyag Száraza- nyag, %

Fehérje,

szárazanyag

%

Szénhidrát, szárazanyag

%

Sárgabor -só liszt Barna rizsliszt

89,05±0,70 89,18±1,10

19,08±0,54 8,29±1,05

51,34±1,34 77,79±1,22

ALAPANYAGOK

Sárgaborsó, barna rizs

(40%víz) + TG,GO,LA és keveréke

Keverés

10perc

60 perc enzim hatás 40 °C GO és LA

25 °C TG

Szárítás

(5 perc 70 °C, inaktiválás ) 39°C, 24 óra

87% nedvesség

Minták előállítása

100-300 mgkg^-1 - szerkezet kialakítására

Tészta formázása

MÓDSZEREK

Főzési jellemzők:

Felvett víz,% ; főzési veszteség,% (főzési idő 5 és 10 perc, víz : tészta = 25 : 1, csap víz pH=6,80

elektromos főzőlap, 1200 Watt)

* Érzékszervi minősítés, Magyar Szabvány(1986)

*Tészta főzési teszt, Karácsonyi (1970)

Súlyozott átlag (Σ) =

külső • 1,1  illat • 0,7 íz • 0,9  konzisztencia• 1,3 Főzési minőség (Σ ) =

ragadósság ^• 33, 33 + alaktartósság ^• 33,33 + keménység ^• 33,33 (AACC,1988)

S N O

2

C O O

N O2

C O O O S

2N

C O O - -

O2N S S R

R S

p H = 8 , 0

O O C -

- - S

DTNB +

TNB Szabad SH csoport meghatározása

(Shiyi Ou et al., 2004)

A módszer alkalmas zavaros fehérje oldatok SH meghatározására

---SH tartalmú vegyület + 5,5’-dithio-2-nitrobenzoát (DTNB)

5 perc, abszorbancia A _412nm

Fehérje frakciók vizsgálata

Sárgaborsó barnarizs tészta

őrlemény

0,5 M NaCl frakció

Ju, Z.Y. et al., 2001 5% NaCl: só oldékony,

0,1 M NaOH glutenin

1 g tészta % 4,00 cm³ O,5 M NaCl

Extrakció, centrifugálás, felülúszó:

só oldékony: 5,00 cm³ törzsoldat

1,00 cm³ aliquot + 1,00 cm³ puffer I. + 20 µl Ellman reages 5 perc A_412nm Vak oldat: 1,00 cm³ 0,5M NaCl+ 1,00 cm³ puffer I. 5 perc A_412nm

*só oldékony- sárgaborsó vak: 0,5 M NaCl

*só oldékony illetve glutenin barna rizsliszt tészta vak: 5%NaCl ill.

0,1M NaOH

*Fehérje meghatározása,Kjeldahl

* Szabad SH meghatározása

Bemért higított

oldat, µl

SH mennyisé-

ge, µmol

A ₄₁₂

5,0 0,02 0,091

10,0 0,04 0,154

15,0 0,06 0,248

20,0 0,08 0,304

25,0 0,10 0,402

Cisztein kalibráció

y = 3,9718x

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 L-cisztein (mikromol)

Abszorbancia

Kalibráció:

cisztein törzsoldat + kalibrációs

egyenes

5 párhuzamos

EREDMÉNYEK

Szárítás után

LA 100 mgkg^-1 GO:LA =1 :1 GO:LA = 2 : 1 TG : LA = 1:1 100 mgkg^-1 100 mgkg^-1 100 mgkg^-1

Szárítás után

LA 100 mgkg^-1 LA 200 mgkg^-1

Főzés után

Sárgaborsó lisztből készített GO, TG és LA enzimekkel készített tészták jellemzői

Érzékszervi, Σ

Főzési veszteség, %

Vízfelvétel, %

0 50 100 150 200 250

liszt 100 200 300 100 150 200 100 200

Albumin + globulin %* (összes fehérje vonatkoztatva) AACC

GO enzim TG enzim LA enzim, mgkg^-1

Optimum

Optimum

0 50 100 150 200 250

liszt 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1

Sárgaborsóból készült tészták jellemzői különböző enzim keverékek GO, TG és LA kombinációk esetében

Érzékszervi, Σ

Főzési veszteség, %

GO : LA TG : GO TG : GO : LA 100 mgkg^-1

Felvett víz, % AACC

Albumin + globulin %* (fehérjére vonatkoztatva)

Borsós tésztákban az SH csoport mennyiségének alakulása az adagolt enzimek függvényében

SH µmol/g tészta

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

liszt

LA100

LA200

TG100

TG150

TG200 GO100

GO200 GO300

GO:LA=1:1

GO_LA=2:1

GO:LA=1:2

TG:GO=1:1 TG:LA=1:1

TG:GO:LA=1:1:1

liszt LA100 LA200 TG100

TG150 TG200 GO100 GO200

GO300 GO:LA=1:1 GO_LA=2:1 GO:LA=1:2

TG:GO=1:1 TG:LA=1:1 TG:GO:LA=1:1:1

Enzimek mennyisége

TG és LA kevésbé csökkenti, mint GO

Tészták GO-al készítve

Tészták TG-al készítve

nyers szárított főzés után

150 mgkg^-1 200 mgkg^-1

400 mgkg^-1 200 mgkg^-1

Barna rizslisztből TG, GO és LA enzimekkel illetve ezek kombinációjával előállított tészták jellemzői

Érzékszervi,Σ

Főzési veszteség,%

Felvett víz, %

0 50 100 150 200

liszt 100 200 300 400 200 150 100 100 200 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 111

Albumin %*, Globulin %,* Glutenin %* (fehérjére vonatkoztatva) AACC

GO TG LA GO:LA TG:GO TG:GO:LA mgkg^-1 mgkg^-1 mgkg^-1 100 mgkg^-1

Optimum

TG:LA

Barnarizs tésztákban az SH csoport alakulása az adagolt enzimek függvényében a só oldékony

(albumin+globulin frakcióban)

SH µmol/g tészta

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16

Rizsliszt LA100

LA200 GO100

GO200 GO300

GO400 TG

100 TG

150 TG

200

GO:LA=1:1 GO:LA=2:1

GO:LA=1:2 GO:TG

=1:1 TG

:LA=1:1

TG

:GO:LA=1:1:1

Rizsliszt LA100 LA200 GO100

GO200 GO300 GO400 TG 100

TG150 TG200 GO:LA=1:1 GO:LA=2:1

GO:LA=1:2 GO:TG=1:1 TG:LA=1:1 TG:GO:LA=1:1:1

Enzimek mennyisége

TG hat, LA részben, GO hatás nő a koncentráció növekedésével

Barnarizs tésztákban az SH csoport

mennyiségének alakulása az adagolt enzimek függvényében a 0,1 M NaOH glutelin frakcióban

SH µmol/g tészta

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16

Rizsliszt

LA100 LA200

GO100 GO200

GO300 GO400

TG 100

TG 150

TG 200

GO:LA=1:1 GO:LA=2:1

GO:LA=1:2 TG

:GO=1:1 TG

:LA=1:1

TG

:LA:GO=1:1:1

Enzimek mennyisége

legnagyobb GO, kisebb LA, TG nem hat

ÖSSZEFOGLALÁS

* TG, GO és LA enzimek és ezek keveréke alkalmasak minőségi száraztészta

előállítására

* SH csoport meghatározása lehetséges az adott módszerrel

* TG esetében nincs szerepe a SS kötésnek, mind a só oldékony , mind a glutenin

frakcióra hat

* A LA és GO szerkezet módosításában jelentős szerepe van a kialakuló SS

kötésnek, elsősorban a glutenin frakciókra hatnak , kevésbé só oldékonyra,

* Optimális összetételek Sárgaborsó :

150 mgkg^-1 TG, 100 mgkg^-1 GO, 200 mgkg^-1 LA

Barna rizs:

150 mgkg^-1 TG, 200 mgkg^-1 GO, 100 mgkg^-1 LA

Kombinációkban mindkettőnél:

GO : LA =1:1, TG : LA=1:1 100 mgkg^-1

Köszönetemet fejezem ki a dolgozat elkészítésében nyújtott segítségért témavezetőmnek

Prof. Dr. Kovács Erzsébet T.

ny. egyetemi tanárnak valamint

Dr. Pintér Gáborné tanszéki mérnöknek

továbbá

a Tegaferm Holding GmbH, Austria cégnek az enzimekért

SH µmol/g tészta

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

liszt

LA100

LA200 TG

100 TG

150 TG

200

GO100

GO200

GO300

GO:LA=1:1

GO_LA=2:1

GO:LA=1:2 TG

:GO=1:1 TG

:LA=1:1

TG

:GO:LA=1:1:1

SH µmol/g tészta

Enzimek mennyisége

Borsós tésztákban az SH csoport mennyiségének alakulása az adagolt enzimek függvényében

SH µmol/g tészta

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16

Rizsliszt

LA100 LA200

GO100 GO200

GO300 GO400

TG 100

TG 150

TG 200

GO:LA=1:1 GO:LA=2:1

GO:LA=1:2 GO:TG

=1:1 TG

:LA=1:1

TG

:GO:LA=1:1:1

µmol/g tészta

Enzimek mennyisége

Barnarizs tésztákban az SH csoport alakulása az adagolt enzimek függvényében a só oldékony

(albumin+globulin frakcióban)

SH µmol/g tészta

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16

Rizsliszt

LA100

LA200

GO100

GO200

GO300

GO400 TG

100 TG

150 TG

200

GO:LA=1:1

GO:LA=2:1

GO:LA=1:2 TG

:GO=1:1 TG

:LA=1:1

TG

:LA:GO=1:1:1

Enzimek mennyisége

Barnarizs tésztákban az SH csoport

mennyiségének alakulása az adagolt enzimek függvényében a 0,1 M NaOH glutelin frakcióban