Az elektronikus orr technológia bemutatása

Az aromaanyagok vizsgálatával foglalkozó első tanulmányok az 1920-as években készültek Zwaardemaker és Hogewind munkássága nyomán. Tisztított vízpermet elektromos töltöttségét vizsgálva úgy találták, hogy illékony anyagok adagolása ezen mutató változását eredményezte. 1982-ben Parsaud és Dodd, valamint Ikegami és Kaneyasu nyomán felmerült az aromaklasszifikációt végző intelligens szenzorsor, az elektromos orr ötlete. A kifejezés megalkotója 1988-ban Bartlett és Gardner, akik a következő definíciót adták: „az elektronikus orr olyan eszköz, amely elektromos kémiai szenzorok sorát tartalmazza, részben specifikus, de adekvát minta-felismerő rendszerrel, mely képes az egyszerű és a komplex aroma anyagok felismerésére.” Az elektromos orra alapozott szagelemzés bizonyos értelemben a biológiai érzékeléssel analóg módon történik. A biológiai receptorok által rögzített jelek az idegrendszerben ingerületté alakulnak, melyek komplex folyamatok révén, ösztönös vagy tanult reakciókat váltanak ki, döntési mechanizmusokat indítanak el. A napjainkban elérhető e-orr eszközök jellemzően gázérzékelő szenzorok, vagy az illékony komponensek szétválasztására alkalmas oszlopok érzékelőképességére épülnek. A műszeres aromaelemzés során a különféle hardveres megoldások valamelyikének segítségével elektromos jelekké alakítjuk a szagokat, majd a jeleket sokváltozós elemzésekkel, olykor komplex tanítási algoritmusokkal elemezzük, hogy végül azok alapján a vizsgált anyagokra vonatkozó következtetéseket vonjunk le. A vizsgálatok eszköztől függően automatizálhatóak és standardizálhatóak, amely természetesen befolyásolja a mérések megbízhatóságát, ugyanakkor a gyakorlati felhasználhatóságot is. Általános, hogy a vizsgált szilárd, folyékony, vagy gáznemű mintákat zárt mintatartókban inkubáljuk, majd a kialakult gőztérből vett gázmintát az analizáló egységbe juttatjuk, ahol az illatkomponensek elektromos jeleket generálnak, amelyek a továbbiakban a minta illatprofiljaként értékelhetők (1. ábra). Mezőgazdasági vonatkozást tekintve ezen technológiával egyrészt a takarmányok aromajellemzői vizsgálhatóak objektív, akár minőségbiztosítási folyamatokba is illeszthető protokoll szerint, lehetővé téve a kívánt íz és illat megtartását vagy kialakítását egy, a termékhez újonnan hozzáadott, esetleg kellemetlen érzékszervi tulajdonságokkal bíró összetevő használata során. Másrészről lehetőség nyílik arra, hogy egy kiegészítő takarmányozás esetleges aromamódosító hatását a végtermék élelmiszerekben jól leírható módon vizsgáljuk. A műszeres elemzés mellett a legtöbb esetben szükséges a biológiai elemzés is – mely állatokkal végzett, vagy humán preferenciavizsgálatot, érzékszervi bírálatot jelent –, ugyanis ezek a vizsgálatok adhatnak választ arra, hogy az egyes illatok komplex hatása kedvező válaszreakciót vált-e ki a fogyasztóból. A műszeres elemzés ezekre a tapasztalatokra alapozva a későbbiekben jelentős számú mintán, akár automatizáltan is elvégezhető.

Tejminták illatelemzése

A májusi lapszámban röviden tárgyaltuk a tehéntej zsírsavösszetételének takarmányozás útján történő módosítási lehetőségét. Bemutatott kísérleteink során tejelő tehenek takarmányadagjának n-3 zsírsavakban gazdag takarmánnyal történő kiegészítése a tejzsír zsírsavösszetételének kedvező irányú változását eredményezte, vagyis a tejben is megnőtt az n-3 zsírsavak aránya. Felmerül a kérdés, hogy a megváltozott zsírsavösszetételű, magas hozzáadott értékkel bíró termékeket az illékony komponensek változására alapozva lehet-e azonosítani a piacon. Ugyanakkor, ha a bendővédett halolajra és lenmagdarára alapozott kiegészítő takarmány hatására túlzott aromaváltozás megy végbe, az annak veszélyét hordozhatja magában, hogy esetleges mellékíze és -szaga miatt a fogyasztók kedvező táplálkozásélettani tulajdonságai ellenére hátrányban részesítik a terméket a hagyományos tejjel szemben, ezért az esetleges változás mértékét is szem előtt kell tartani. A kísérlethez kapcsolódóan műszeres aromaelemző rendszer és humán érzékszervi panel segítségével vetettük össze az n-3 zsírsavakban gazdag kiegészítővel takarmányozott tehenek tejét alaptakarmányt fogyasztó tehenek kontroll tejével. Mindkét terméket UHT-kezelést követően vizsgáltuk. Az alkalmazott tejipari technológia a kontroll és kezelt tejek vonatkozásában megegyezett.

A 2. ábrán összefoglalt eredmények alapján a takarmányozás hatására bekövetkező illatváltozás elektronikus orr technikával kimutatható, azonban ez a változás nem volt olyan mértékű, hogy a fogyasztói megítélést negatívan befolyásolta volna. Az elektronikus orr alkalmas arra, hogy a kiegészítő takarmányozás termékre gyakorolt hatását igazolja, illetve a hatás mértékét leírja.

Tömegtakarmányok illatelemzése

Különböző módon előállított rozs- és lucernaszenázsok illatának műszeres vizsgálata során nem tudtunk különbséget tenni az eltérő növényi alapanyagból készült, átlagos beltartalmi paraméterekkel rendelkező minták között. A lucernaminták esetében a fonnyasztás, a rozsminták esetében a betakarítás időpontja okozott illatanyagokban bekövetkező, és elektronikus szenzorsorokkal detektálható különbségeket. Az eltérő agrotechnikával előkészített (fonnyasztott, nem fonnyasztott) lucerna alapú tömegtakarmányok illatuk alapján jól elkülönültek, a rozsminták pedig a betakarításkori fenofázis szerint (kalászhányás előtti illetve kalászhányáskori betakarítás) mutattak eltérő illatprofilt. A pH-érték és a tejsav/ecetsav arány változása mindkét termék vonatkozásában leírhatónak bizonyult az illat alapján. A minták pH és tejsav/ecetsav arány alapján kialakított csoportjainak illatra alapozott osztályozási vizsgálata során közepes megbízhatósággal sikerült azonosítani az egyes csoportokat. Ez a megbízhatóság az adatbázis bővítésével feltehetően javítható lesz.

A bemutatott eredmények alapján az élelmiszerek és takarmányok műszeres aromaelemzése egyrészről automatizálható, gyártási és minőségellenőrzési protokollokba illeszthető megoldást jelent az illatanyagok jelenlétének mérésére, másrészt referenciamódszerek adataira támaszkodva információt szolgáltat az egyes termékek illat által befolyásolt kedveltségére vonatkozóan.

A cikk szerzője: Dr. Bázár György