Kutatási témák

A tanszék munkatársai elsősorban az élelmiszer-tudomány területén végeznek kutatói munkát, kutatási projektek lebonyolításában vesznek részt, valamint számos belső kutatási témán is dolgoznak. A kutatási tevékenység alapkutatást és alkalmazó kutatást egyaránt magába foglal. 
Az élelmiszer-kémiai kutatások két területre összpontosulnak: az élelmiszerek összetételét határozzuk meg és új analitikai kémiai módszereket fejlesztünk. A fejlesztés során olyan módszereket találunk ki, amit mások talán még nem alkalmaztak, ami nem annyira elterjedt, amire nincsenek szabványok, nincsenek ajánlások, de nagyon fontos lehet az ember számára mérni valamilyen komponenst. Ahogy ezek a módszerek fejlődnek, az élelmiszerekből mindig újabb és újabb vegyületeket tudunk kimutatni. Régen csak nagyobb koncentrációkat tudtak elemezni, ma már mikro mennyiségeket is ki tudunk mutatni, sőt ma már arra kell vigyázni, nehogy az ember váljon korlátozó tényezőjévé a vizsgálatoknak. Az analitikai-kémiai kutatások terén új analitikai módszereket dolgoztunk ki a fehérjék aminosavak összetételének és a zsír zsírsav-összetételének meghatározására, ezen belül talán egyedüli módon foglalkozunk a konjugált linolsavak meghatározásával. Vizsgáljuk különféle tejtermékek, sajtok zsírsav-összetételét, konjugáltlinolsav-, szabad aminosav-, illetve aminosav-tartalmát, a fehérje biológiai értékét, a Székelyföldön termesztett búzák, búzanövények és a búzából készült kenyér szelén- és szeleno-aminosav-tartalmát, a csíkszeredai és Csíkszereda környékén élő édesanyák tejösszetételét, és foglalkozunk a különböző étkezési csírák összetételének megállapításával, emberi táplálkozás szempontból való minősítésével.
A vegyi elemzések mellett a tanszéken élelmiszer-mikrobiológiai vizsgálatok is folynak, melyek elsősorban az allochton mikroorganizmusok tanulmányozására irányulnak különféle víz és élelmiszerminták esetén. Továbbá más kutatási témák mint a  kinázgátló heterociklusos vegyületek szintézise, mikotoxinok fotokémiai lebontása, konvekciós szárítás kinetikai vizsgálata,  porkeverők fejlesztése az élelmiszeradalék gyártásra, különböző víz-forralási módszerek hatásának becslése a termék tulajdonságaira, bioaktív anyagok kivonása növényekből szuperkritikus állapotú szén-dioxiddal, a szuperkritikus állapotú szén-dioxid baktericid hatásának molekuláris biológiai magyarázata, illóolajok kinyerése mikrohullámú vízgőzdesztillációval, életveszélyes medúzacsípés kezelésének lehetősége kúpcsigából származó conotoxinnal - a tanszéken folyó tudományos munka sokszínűségét tükrözik.

A tej és tejtermékek előállítási körülményeinek hatása a zsírsav összetételre és a konjugált linolsav tartalomra – Dr. Salamon Rozália, Dr. Csapó János

Az utóbbi időben különböző probiotikus, illetve prebiotikus termékeket kutatunk, és keresünk olyan komponenseket, amelyek hasznosak az emberi szervezet számára. Tej és tejtermékek zsírsav-összetételét, konjugált linolsav-tartalmát azért kutatjuk, mert ez egy olyan komponens, ami ha bekerül az ember szervezetébe, többek között akár rákellenes hatást is kifejthet, tehát nagyon jó az, hogy ha konjugált linolsavban gazdag tej és tejtermékeket tudunk előállítani. Különböző technológiai fogásokkal próbáljuk növelni a joghurt és a kefír, valamint különféle sajtok konjugált linolsav-tartalmát, nézve azt, hogy a sajtokban, a különböző tejtermékekben hogyan változik ennek az értékes élelmiszer-komponensnek a mennyisége.

A tej és tejtermékek szabadaminosav-tartalmának elemzése, különös tekintettel a D-aminosavakra – Dr. Albert Csilla, Dr. Csapó János

Vizsgáljuk különböző csíraszámú tejből készült tejtermékek minőségét, mert Székelyföldön a tej csíraszáma meglehetősen magas, ezért azt próbáljuk kideríteni, hogy ebből a magas csíraszámú tejből lehet-e jó minőségű tejterméket gyártani, illetve, hogy milyen lesz annak a tejterméknek a minősége, amit ebből a relatíve gyöngébb minőségű tejből kénytelenek a tejterméket előállítók produkálni. E vizsgálatok során tej és tejtermékek szabadaminosav-tartalmát elemezzük, különös tekintettel D-aminosavakra.

Anyatej összetételének vizsgálata és annak változása különböző befolyásoló tényezők hatására – Salamon Szidónia, Dr. Csapó János

Anyatej minták összetételét vizsgálva szeretnénk összehasonlítani azon anyák tejét, akik jobbára növényi eredetű fehérjéket vagy az állati eredetű fehérjék közül a gyöngébb minőségűeket fogyasztják azokkal, akik jó minőségű, kiváló biológiai értékű állati eredetű fehérjét, elsősorban sok tejet, tojást, illetve húst fogyasztanak. Ugyancsak vizsgáljuk ezekből a mintákból a makro- és mikroelem-tartalmat, azokat a fontos elemeket, amelyek a csecsemő szervezete számára esszenciálisak, szükségesek ahhoz, hogy normálisan tudjon fejlődni.

A Székelyföldön termesztett búzák, búzanövények és a búzából készült kenyér szelén- és szeleno-aminosav-tartalmának vizsgálata – Tamás Melinda, Dr. Csapó János

Vizsgáljuk a búzanövény, a búza, illetve a belőle készült kenyér szeléntartalmát, mert a szelén esszenciális mikroelem, ami az emberi szervezet számára feltétlenül szükséges bizonyos koncentrációban. Nem tudjuk azt, hogy Székelyföldön mi a helyzet a szelénstátusszal, hisz senki nem analizálta előttünk. Vizsgáljuk a különböző helyekről származó talajminták, azon a talajon nőtt búzanövény és az ott termett mag összetételét, majd nézzük azt, hogy ebből a magból milyen kenyeret lehet sütni, és a szeléntartalom vajon hogyan változott a talaj, növény, mag, illetve kenyér viszonylatban.

Víz és élelmiszer-mintákból kimutatott allochton mikroorganizmusok vizsgálata – Dr. György Éva

Székelyföldön előforduló ásványvízforrások és kútak vizének mikrobiológiai vizsgálatát végezzük, kimutatva az allochton mikrobákat és vizsgáljuk azok ellenállóképességét különböző fertőtlenítőszerekkel szemben. A különféle fertőtlenítőszerek antimikrobiális hatását a vízmintákból izolált mikroorganizmusok (például Escherichia coli, mikotoxintermelő penészgombák) esetében végezzük, az egészségvédelmi szempontból is elfogadható, valamint megfelelően antimikrobiális hatású fertőtlenítőszer koncentráció meghatározása céljából, valamint szinergikus hatás vizsgálata fertőtlenítőszer kombináció alkalmazása esetén.
Különféle friss és szárított fűszernövények, friss zöldségek, kenyér, hidegkonyhai készítmények mikrobiális szennyezettségét is vizsgáljuk. Az allochton mikroorganizmusok kimutatása nemcsak a szabványban előírt mikrobákra korlátozódik, hanem a szennyező források figyelembe vételével, más egészségvédelmi szempontból jelentős baktériumok és mikroszkópikus penészgombák kimutatására is, növelve a vizsgálatok jelentőségét élelmiszer-biztonsági szempontból. Csíraszámcsökkentő eljárások hatékonyságát, valamint az enterális úton ható mikrobák túlélését vizsgáljuk a tápcsatornában lévő körülmények szimulálása által.

Mikotoxinok fotokémiai lebontása – Dr. Gombos Sándor

Egy kísérlet-sorozatban bentonit került felhasználásra, amely fotokatalizátor szerepet játszott, elősegítve a mikotoxinok lebomlását napraforgóolajban UV-megvilágítás által. A cél az, hogy vizsgáljuk és értékeljük a hatékonyságát a bentonit hozzáadásának a B1, B2, G2 aflatoxinok és a T-2 toxin esetén, és az eljárás által növelni a növényi olaj minőségét. A folyamat sajátosságait matematikai modellel is értelmeztük.
További kutatásokban vizsgáljuk a mikotoxinok fotodegradációját különféle peroxid-index értékek mellett annak érdekében, hogy értékeljük a hatékonyságát az UV fény besugárzásnak. A fotodegradációs folyamatok hatékonyságának fokozottsága a napraforgóolaj nagyobb peroxid indexei mellet vannak.  A megfigyelt sebességi állandók növelhetők, és a visszamaradó mikotoxin koncentráció csökken. A kidolgozott modell segítségével meg lehet állapítani a mikotoxinok visszamaradó koncentrációját különböző körülmények mellett.
Napraforgó olajban található aflatoxin B1-et lebontó PFR fotoreaktor modellezését is végeztük, aflatoxin B1 és aflatoxin B2 lebontását vizsgáltuk napraforgó olajban UV-sugárzás hatására. Az UV-kezelés időtartamának előrehaladtával az aflatoxin-tartalom jelentősen csökken.

Kinázgátló heterociklusos vegyületek szintézise – Miklós Edina

Kutatásunk a sejten belüli jelátviteli folyamatok gátlását célzó, a sejtmembránon áthatolni képes heterociklusos kismolekulák létrehozása, tumorgátló hatású gyógyszer fejlesztése céljából. Miután a folyamatos sejtosztodási jelet generáló onkogének és növekedési faktor receptorok, valamint a virusos és gyulladásos betegségek közvetitőinek jelentős része proteinkináz ezért a figyelem elsősorban ezek gátlására irányul.
A gyakorlati munka során újfajta gyógyszerhatóanyag kutatásban veszünk részt, melynek során a szakirodalomban ismert nagy aktivitású kináz gátló vezérmolekulákat állítunk elő a célmolekula validálása céljából. Vezérmolekuláknak azokat a hatóanyag molekulákat tekintjük, amelyek gátolnak egy adott validált célmolekulát, vagy gátolják egy adott sejtvonal növekedését. A szubsztituenseket megváltoztatva, új molekularész bevezetésével, vagy adott molekularész megváltoztatásával hatékonyabb biológiai aktivitású valamint a szakirodalomban eddig nem ismert, szabadalmaztatható szerkezetű vegyületek állíthatók elő.

Bioaktív anyagok kivonása növényekből szuperkritikus állapotú szén-dioxiddal – András Csaba Dezső

A növényi hatóanyagok nagy jelentőségűek az élelmiszer- és gyógyszerkutatásban. Mindkét esetben szigorú minőségi előírások szabályozzák a kivonat tisztaságát. Az oldószermaradék jelenléte a termékben nem kívánatos. A szuperkritikus szén-dioxid kivonó oldószerként történő alkalmazásával nem marad oldószer az extraktumban. A szuperkritikus szén-dioxid a víz mellett a leginkább környezetbarát oldószer és ipari rendszerben teljes mértékben visszaforgatható a folyamatba. Emellet az alkalmazott viszonylag alacsony hőmérséklet kíméletes kivonást biztosít. Az oldószer polaritása függ a műveleti paraméterektől (nyomás és hőmérséklet). Ezek megfelelő megválasztásával (az extraktorban és a szeparátorokban) nagyobb tisztaságú kivonatok nyerhetők mivel frakcionált extrakció valósítható meg. A kutatás célja a paraméterek hatásának vizsgálata a kivonatok összetétele, valamint a célkomponensek kihozatalának maximálása.

A szuperkritikus állapotú szén-dioxid baktericid hatásának molekuláris biológiai magyarázata – András Csaba Dezső

A szuperkritikus szén-dioxid spóraölő és baktericid hatású, így a kivonatok sterilnek tekinthetők. Ez a hatás alkalmazható az élelmiszeriparban gyümölcslevek kíméletes hőkezelés mentes tartósítására. Az antimikrobiális hatás molekuláris mechanizmusa nem teljesen ismert. Egyes esetekben a sejtfal sérülése figyelhető meg, más esetekben enzimek inaktiválódása figyelhető meg. Minden esetben a megnövekedett diffúzió miatt nagyon megnő a sejten belüli CO2 koncentráció, és a sejtfolyadék savassá válik. Elméletünk szerint a szén-dioxid a fehérjeszintézis gátlásával fejti ki hatását, azáltal, hogy a riboszómakomplex képződésénél kulcsszerepet játszó IF-2 fehérje leválását gátolja, a lánckezdő aminosavval, a metioninnal karbamoil-metionint képezve, amely erősebben kötődik az iniciációs-faktorhoz, mint a természetes formil-metionin. A kutatásnak fontos szerepe lehet egy új hatásmechanizmusú antibiotikumcsoport kifejlesztésében, amelynél nehezen alakulhat ki az antibiotikum-rezisztencia.

Illóolajok kinyerése mikrohullámú vízgőzdesztillációval – András Csaba Dezső

Az illóolajok fontos növényi eredetű kozmetikai és élelmiszeripari alap- illetve adalékanyagok. Legelterjedtebb kinyerési technológia a vízgőzdesztilláció. Sok esetben a kivonandó összetevők részlegesen elbomlanak, mivel a hőmérséklet 100 °C körüli, és a fűtési idő több óra lehet. Kutatásunk során egy olyan mikrohullám-fűtésű laboratóriumi készüléket fejlesztettünk ki, amely gyorsabb, alacsonyabb energiaigényű és kíméletesebb kinyerési módszer, mint a hagyományos, amely alkalmas laboratóriumi alkalmazásra.

Életveszélyes medúzacsípés kezelésének lehetősége kúpcsigából származó conotoxinnal – András Csaba Dezső

Az Irukandji-méreg (IVE) a Carukia barnesi medúza által termelt nátrium-csatorna agonista. A csípés sokszor opioidrezisztens akut, de hosszantartó intenzív vázizom-fájdalommal és kardiovaszkuláris tünetekkel (tachycardia, hypertónia) jár. A perifériás vazokonstrikció a indukált magas noradrenalin-szintnek, a fájdalom az érzőidegekben a Na+-beáramlást követő fokozott neurontranszmitter-kibocsájtás következménye. A halál közvetlen oka myokardiális infarktus vagy stroke, amit a fellépő katekolamin-viharnak tulajdonítanak. Az általunk javasolt hatásmód szerint a toxin közvetlen és közvetett módon is befolyásolja a cardiomyociták Na+ és Ca2+ homeosztázisát. Valószínűsíthető, hogy nem kizárólag az idegsejtek, hanem a szívizomsejtek tetrodotoxin-érzékeny nátrium-csatornáihoz (~10%) is kötődik. A megnövekedett intracelluláris Na+-koncentráció a Na+/Ca2+ csatornák fordított működését eredményezi, ami tovább súlyosbítja a β-adrenerg-indukált Ca2+-influx hatását. A MVIIA ω-conotoxin (ωCTx) N-típusú Ca2+-csatorna szelektív blokkoló, a Prialt® (intratekális krónikus fájdalomcsillapító) hatóanyaga. Intravénás adagolása nem lehetséges, kardiovaszkuláris (bradycardia, hypotónia) mellékhatásai miatt. Felvetődik a Prialt® IVE okozta fájdalom elleni intravénás alkalmazhatósága, kihasználva a kardiovaszkuláris mellékhatásait is, mivel ezek ellensúlyozhatják a IVE legveszélyesebb hatásait. Az IVE in vitro (patkány cardiomyociták) és az ωCTx in vivo (intravénás patkánykísérletek) dózis-hatás görbéi alapján kiszámítottuk a két toxin Hill-paramétereit. Eltérő receptor-kötődésük alapján feltételezhető az additív hatás, így a válaszfelület módszerrel elméletileg előrejelezhető együttes in vivo szívritmus-módosító hatásuk. Az általunk kifejlesztett modell segítségével meghatároztuk a patkánykísérletekben alkalmazandó méreg- és gyógyszerkoncentrációk intervallumait, számszerűsítve a kombinált várható hatásintenzitást. Eredményeink azt mutatják, hogy a Prialt® nem klasszikus, intravénás, szokásosnál nagyobb dózisban történő adagolása alkalmas lehet az Irukandji-szindróma kezelésére. Javasoljuk továbbá három forgalomban lévő gyógyszer alkalmazásának megfontolását, mivel ezek egyrészt az agyvérzés kialakulásának kockázatát csökkentik (Cavinton, Flunarazin), illetve a szívritmus normalizálásában és a fájdalom enyhítésében lehet szerepük (Renexa).

Konvekciós szárítás kinetikai vizsgálata – Dr. Szép Sándor, András Csaba Dezső

Gyümölcsök, zöldségek és tésztafélék szárítása nem csak hasznos élelmiszer-komponensek megtartása szempontjából fontos, hanem a berendezés termelékenységét szavatoló kinetikai paraméterek ismerete is mérvadó lehet. Ezen utóbbi szempontból vizsgáljuk a különböző gyümölcs és zöldségek száradását, úgy konvekciós, mint radiációs laboratóriumi berendezésekben. A mérési adatok matematikai modellezése lehetőséget nyújt nem csak a tartózkodási idő becslésére, hanem a berendezések paramétereinek és utólag méreteinek meghatározására.

Porkeverők fejlesztése az élelmiszeradalék gyártásra – Dr. Szép Sándor

Sok esetben az élelmiszeriparban nem csak egy adalékanyaggal oldják meg a technológiai folyamat szempontjából fontos műveletet, hanem szilárd, különböző szemcseméretű, áramlási tulajdonságú szilárd anyagok keverékét használják. Mivel ezeket általában egyedi, élelmiszertisztaságú, szerves vagy szervetlen anyagok keverésével állítják elő, a keverék minőségére és a folyamat hatékonyságára fontos nem csak a keverő paramétere, hanem annak formája, belső szerkezete is. Kutatásunk során, különböző típusú szakaszos keverők segítségével határozzuk meg a különbféle keverékek előállításához szükséges keverési időt, a dőlésszög, fordulatszám, térfogat kihasználás függvényében.

Különböző víz-forralási módszerek hatásának becslése a termék tulajdonságaira – Dr. Szép Sándor, Dr. Salamon Rozália, Dr. Albert Csilla, Dr. Szilágyi József

A közhiedelem sokszor káros hatástól tartva kerüli a modern energia közvetítő rendszereket az élelem elkészítésében. Ahhoz, hogy e magatartáson változtatni tudjunk szükséges megbecsülni, hogy van-e valamilyen hatása az energia közvetítésnek a víz tulajdonságaira. Kísérleteink megtervezésben abból indultunk ki, hogy a tiszta víz, amelyből valamilyen membrántechnikával eltávolítottuk a sajátos szupramolekuláris struktúrát megbontó ionokat, forralás közben megváltoztatja a dipólusok szerveződését, s így lehetséges, hogy valamilyen módon másképp viselkedik egyes folyamatokban. A viselkedés becslésére csiráztatási kísérleteket végeztünk fitotronban- állandó nedvesség, hőmérséklet és fényintenzitáson-, ahol a gyökér és csira fejlődését követve 7 nap leforgása alatt, azt figyeltük, hogy a különböző módón kezelt- forralt és gyorsan lehűtött – víznek van-e befolyása a csira méretére. Eddigi kutatásaink azt igazolják, hogy bár a vízkezelése más-más energia behatással történt- gázláng, elektromos fűtő, mikrohullámú fűtő- a mérési adatok nem mutatnak olyan nagy eltérést, amely igazolná, hogy egyik vagy másik behatás megváltoztatná oly annyira a víz szerkezetét, hogy az másképp viselkedjen. Ezen várt eredmény is azt bizonyítja, hogy a dipólusokból kialakított szupramolekuláris szerveződés bár megbomlik a forralás alatt, a hűtés és a tárolás ideje elégséges ahhoz, hogy újra szerveződéssel felvegye a környezeti paramétereknek -p,T, mágneses, gravitációs térhatás- megfelelő szerkezetet. Ha figyelembe vesszük a víz ionizációs egyensúlyi helyzetéből való kimozdulásának gyors visszaállítását, akkor bizonyosak lehetünk, hogy mindaddig, amíg valamilyen módón nincs akadályozva a dipólus, a forrással megváltoztatott szupramolekuláris szerkezet hamarosan visszakerül egyensúlyi helyzetébe. Így valójában nem tudtunk különbséget felfedezni a különböző körülményeken felforral és lehűtött víz viselkedésében.