Az ásványi alapú derítőszerek hatása a bor fém- és fehérjetartalmára

Bódy Péterné:
Az ásványi alapú derítőszerek hatása a bor fém- és fehérjetartalmára
Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem, 1995 - Ph.D összefoglaló

Doktori értekezésemben a borászati analitika két fontos területét, a fémtartalom meghatározási, valamint a mennyiségi fehérjemeghatározási módszereket tanulmányoztam. Ezen túlmenően a borászati technológiai folyamatok közül az ásványi anyagokkal (bentonitokkal) végzett derítések hatását vizsgáltam a bor fémösszetételére és fehérjetartalmára. A fehérjetartalom vizsgálatát az indokolja, hogy a bentonitos derítés egyik célja a termolabilis fehérjék eltávolítása a borból. A fémösszetételben bekövetkező változások ismerete a fémek és fémvegyületek okozta zavarosodások miatt fontos.

A fémösszetétel tanulmányozására az induktív csatolású plazmaemissziós spektrometriát (ICP-AES) választottam, mely alkalmas szimultán multielemes mérésre. A borászati analitikában a módszer újnak számít ezért dolgozatom egyik fontos célkitűzése volt a szabványban rögzített módszerekkel való összehasonlítás, elsősorban a borászati szempontból fontos kálium-, kalcium-, nátrium- és vastartalom esetén. Minden fém esetében három eljárást hasonlítottam össze a kalibrációs egyenesek lineáris tartománya, a lineáris regresszió alkalmazásakor kapott korrelációs koefficiens értékek, valamint standard addíció alkalmazása után kapott statisztikai paraméterek alapján. Vizsgáltam a mátrix hatását a mért paraméterekre. Egyes esetekben a szabványtól eltérő kalibrációs törzsoldatokkal is végeztem összehasonlító méréseket.

A kalcium esetében, az alkalmazott kísérleti körülmények között, analitikai és statisztikai szempontból mindegyik technika megfelelőnek bizonyult. Meg kell azonban jegyezni, hogy a mérést az előírt lantán-klorid koncentrációja nagymértékben befolyásolta. Az optimális lantán-klorid koncentráció kimérése, azaz annak eldöntése, hogy milyen koncentrációban indokolt használni a megfelelő disszociáció mentesítő hatás eléréséhez, további kísérleteket igényel. A zavaró hatás a standard addíció alkalmazásakor additív hibaként jelentkezett a mért koncentráció értékekben, a relatív szórás értékek, visszanyerési százalékok azonban mindhárom vizsgált módszer esetében megfeleltek az általános analitikai követelményeknek. A vizsgált mátrix ( citromsav, cukor, ;glicerin ) zavaró hatása nem jelentkezett a mért koncentráció értékekben, a lángfotometria alkalmazásakor azonban emelkedett relatív szórásértékeket tapasztaltam.

A nátriumtartalom mérési eredményei alapján elmondható, hogy lángfotometria esetén csak a szabvány módszer, ICP-AES esetén csak az egyszerűsített kalibráció, míg AAS esetén mindkét módszer megfelelő eredményt adott a kalibrációs egyenesek értékelése alapján. Ha azonban a standard addíció értékelését is figyelembe vesszük, az AAS-nél is a szabványban leírt, modell oldatos kalibrációt ajánlható a statisztikai értékelés alapján. A mért nátriumtartalmat az ICP-AES és lángfotometria estén különböző mértékben, de csökkentette a vizsgált mátrix, míg az AAS esetében különösen a magas cukortartalom látszólagos koncentráció emelő hatását kell megemlíteni. További vizsgálatokat igényel a mátrix hatás lehetséges kiküszöbölésének megoldása.

A káliumtartalom mérésekor AAS alkalmazásakor a modell oldatos kalibráció, ICP-A.ES és lángfotometria esetén mindkét kalibráció megfelelő volt a vizsgált statisztikai paraméterek alapján, azonban a lángfotometriánál nagy alapértékbeli különbséget tapasztaltam. További vizsgálatok szükségesek annak eldöntésére, hogy a kalibráló oldat összetételének változtatása, a műszer paraméterek módosítása, vagy a mintaelőkészítési eljárások módosítása milyen hatással van a fent említett paraméterekre. A mátrix hatást értékelve elmondható, hogy elsősorban a lángfotometriánál tapasztalható változás a mért kálium koncentráció értékben, az AAS módszernél a cukor látszólagos koncentráció csökkentő hatására kell felhívni a figyelmet.

A vastartalom mérésekor a spektrofotometriás szabványmódszert, az AAS és a ICP-AES módszert vizsgáltam. A kalibrációs egyenesek és a standard addíciók értékelésekor megállapítható, hogy az AAS technikával viszonylag alacsonyabb értéket mértem, míg az ICP-AES technikával kapott szórások és visszanyerési százalékok magasabbak, mint az az analitikai méréseknél megszokott. A mért vas koncentrációban a vizsgált anyagok ( citromsav, cukor, glicerin ) esetében csak az AAS technika alkalmazásakor tapasztalható változás, ahol az alap értékekben megfigyelt alacsony érték ismét tapasztalható, és viszonylag magas a relatív szórás érték. Ez a megfigyelés a mérési paraméterek nem megfelelő megválasztást jelentheti, hiszen a vas mérésére az AAS nemzetközileg elfogadott technika.

Összefoglalóan elmondható, egyes esetekben a szabvány módszer módosítása indokolt, valamint a vizsgált fémek esetében az ICP-AES technika jól alkalmazható a borászati analitikában. További kísérleteket végeztem, melyekben a különböző mintaelőkészítési módszerek hatását vizsgáltam a mért fém koncentrációira ICP-AES alkalmazásakor.

A kapott eredményeket a szórás, megbízhatóság, megismételhetőség, pontosság, gyorsaság, munkaigény és vegyszerigény szempontjából statisztikai próbák alkalmazásával elemeztem. Az eredmények értékelésnél hangsúlyozni kell, hogy egyszerre széles koncentráció tartományban kell megfelelő eredményeket kapni.

Az eredmények alapján megállapítható, hogy a salétromsavval és a mikrohullámban salétromsavval történő roncsolás után mért koncentrációk a kiindulási mintatérfogattól 95 %-os valószínűségi szinten nem függnek, ezért elegendő kis mintatérfogatokkal dolgozni. A teflonbombás roncsolás után kapott eredmények térfogatfüggők és az eredmények alapján a roncsolást salétromsav és hidrogén-peroxid keverékével célszerű végezni. A visszanyerési százalékok, megismételhetőségi értékek a legtöbb mintaelőkészítésnél megfelelnek az általános analitikai követelményeknek. Külön ki kell emelni a hígításos mintaelőkészítésnél tapasztalt negatív hatásokat. Azoknál a fémeknél, melyek alacsony koncentrációban vannak jelen a bor szerves mátrixa additív hibaként jelentkezik és nagymértékben megemeli a szórás értékeket is. Hasonló tapasztalatot szereztem a megismételhetőségi vizsgálatok értékelésekor is. A hígításos mintaelőkészítés általános használata helyett kísérleti adataim alapján az infralámpás bepárlást, vagy a mikrohullámú bepárlás alkalmazását javaslom borminták esetében, mivel ezek a technikák az egyéb szempontokat pl. idő, vegyszerigény stb. is figyelembe véve a legtöbb vizsgált fém esetében analitikai szempontból megfelelőnek bizonyultak.

A hígítás negatív hatásai miatt nagyszámú higított és desztillációval alkoholmentesített minta mérését és összehasonlító értékelését is elvégeztem. A kapott eredmények alátámasztották korábbi tapasztalataimat, miszerint az alkoholmentesítés megnöveli az érzékenységet, hígítás során a szórások emelkednek és romlik az érzékenység. Az eredmények alapján a hígítás csak a nátrium és kalcium mérése esetében ajánlható.

Célul tűztem ki a fehérje meghatározási módszerek összehasonlító értékelését is. A legtöbb fehérjemeghatározási módszer esetében a fehérjéket előzetesen el kell választani a rendszerből. A klasszikus Kjeldahl meghatározásnál a Voit féle ( alkoholos, nátrium-szulfátos ) lecsapást alkalmazzák, míg a Biuret módszernél a foszfor-molibdénsavas (FMS) lecsapást használják. Kísérleteim során a két módszerrel kapott értékeket hasonlítottam össze a borban közvetlenül alkalmazható módosított Bradford módszerrel kapott értékekkel, ahol a detektálást Coomassie Brillant Blue (CBB) alkalmazásával végzik. Kísérleteket végeztem a lecsapási és detektálási módszerek kombinálásával is. A módszereket a mért átlagértékek, szórásértékek és variációs koefficiensek alapján értékeltem. Az alkalmazott 7 kombináció közül a referencia mérésként alkalmazott Voit lecsapás utáni Kjeldahl módszeren kívül összevethető eredményeket kaptam az FMS lecsapás utáni CBB alkalmazásával végzett detektálással és a borból közvetlenül végzett módosított Bradford módszerrel kapott adatokkal, habár az abszolút értékekben nagy különbséget tapasztaltam.

Ezek a módszerek azonban elsősorban a fehérjetartalom változására adnak megfelelő információt, a borok abszolút fehérjetartalmának mérésére kevésbé alkalmasak. A standard addíció értékelésekor a legjobb visszanyerést a közvetlen módszerrel kaptam. Az értékelések során kitértem a módszerek kivitelezhetőségének vizsgálatára is, mely szempont szerint a módosított Bradford módszer bizonyult a legkönnyebben kivitelezhetőnek, hiszen a mérés közvetlenül elvégezhető borból. A kedvező tulajdonságai alapján a további fehérjetartalom mérésekhez a módosított Bradford módszert használtam.

Meg kell azonban jegyezni, hogy abszolút értékben ennél a módszernél kaptam a legalacsonyabb értékeket. Ki kell emelni, hogy a Biuretes és a CBB detektálású módszerek nagy hátránya, hogy csak fehérborok esetében alkalmazhatók, mert a vörösborok színanyagai zavarják a mérést.

A borok oldható fehérjetartalmának mérésére alkalmazható módszerek fejlesztése további kutatásokat igényel. A derítések során eltávolított frakciók vizsgálata pedig egy újabb érdekes kutatási irányt jelent. Az általam vizsgált és ajánlott fehérjetartalom meghatározási módszerek alkalmasak az egyes technológiai lépések során bekövetkező változások nyomon követésére borászati üzemek, laboratóriumok számára.

A módszer összehasonlítások után a derítőszereket értékeltem. A vizsgálatokhoz kiválasztott derítőszereknél az egyik legfontosabb szempont az volt, hogy a magyarországi üzemekben széleskörben alkalmazzák azokat. A derítéseket különböző kezelőszer adagokkal végeztem, első közelítésben adott hőmérsékleten, majd vizsgáltam a hőmérséklet és a borok pH ill. titrálható savtartalmának hatását a beoldódott fémekre és az eltávolított oldott fehérjetartalomra.

A vizsgált borok kezdeti oldható fehérjetartalma alacsony volt, annak ellenére, hogy a vizsgálatokhoz kezeletlen újborokat választottam. Megfigyeltem, hogy a fehérjetartalmat már a legalacsonyabb kezelési adag is jelentősen csökkentette, a nagyobb adagú derítőszer alkalmazása után az oldható fehérjetartalom a kimutathatósági határ közelébe került. A derítőszerek közül a NaCalit és a BW200 fehérje eltávolító hatását lehet kiemelni. Az említett derítőszerekkel már alacsonyabb hőmérsékleten, kisebb kezelési adag alkalmazásakor is jelentős fehérjetartalom csökkenést lehetett elérni. A derítési hőmérséklet emelésével a derítési hatásfok azonban jelentősen csökkent.

A vizsgált derítőszerek lényegesen megváltoztatták a borok fémösszetételét. A legnagyobb változásokat a vizsgált Deriton készítmény alkalmazásakor tapasztaltam, mely már alacsony kezelési szintek alkalmazásakor is a legtöbb vizsgált fém mennyiségét szignifikánsan megnövelte. Ez azért lényeges, mert a Deriton az egyik legáltalánosabban alkalmazott készítmény Magyarországon. A derítések után elsősorban az Al, Na, Ca, Fe. Zn tartalom emelkedett, de a Si tartalomban is változás következett be.

A legkevesebb fém beoldódás a NaCalit és a CaBentonit esetében volt tapasztalható. A vizsgált derítőszerek közül A BW200 összességében jól szerepelt, de a vas- és a nátriumtartalmat jelentősen megemelte. Megfigyeléseim alátámasztották az irodalmi adatokat, hogy a hőmérséklet emelésével a fémbeoldódás mértéke növekszik, de jelentős emelkedés csak a legmagasabb hőmérsékleten volt tapasztalható, ami azonban a borászati derítéseknél extrém nagy hőmérsékletnek számít. A borok fajtája, azaz pH-ja értéke befolyásolja a fémbeoldódások mértékét.

Ellentétben az irodalmi adatokkal, méréseim során toxikus, egészségre káros fémbeoldódást nem tapasztaltam. A megfigyelt fémtartalom változások elsősorban technológiai és határérték szempontjából érdekesek, hiszen például a nátriumtartalom a derítések után néhány esetben a szabványban előírt határérték közelébe került. A vas-, kálium-, kalciumtartalomban bekövetkezett változások pedig a borstabilitás szempontjából jelenthetnek további gondokat. Az alumínium- és a szilíciumtartalom emelkedése is jelentős, azonban annak eldöntésére, hogy a megemelkedett értékek jelentenek e technológiai problémát, további vizsgálatok szükségesek.

A módszer fejlesztések lehetséges irányairól már írtam, a derítőszerek értékelése után a következő kérdések maradtak megválaszolatlanul. A derítőszerek vizsgálatakor a rendelkezésemre álló lehetőségek csak egy sarzs vizsgálatát tették lehetővé. Fontosnak tartom, különösen a kiemelkedően negatívan szereplő Deriton esetében annak a kérdésnek a tisztázását, hogy a Deriton készítmények általánosan negatív tulajdonsággal bírnak-e, vagy az általam vizsgált készítmény egyedi eset. További kutatásokat igényel, hogy a derítőszer a fémösszetétele és a beoldódás mértéke között milyen összefüggés tapasztalható, valamint a beoldódott fémek ténylegesen okoznak-e instabilitást és milyen koncentráció emelkedés jelent tényleges veszélyt a technológus számára.

forrásom a http://www.kfki.hu/chemonet/hun/food/phd/kertesz/body.html