Ugrás a tartalomhoz

Élelmiszer-kémia

Csapó János – Csapóné Kiss Zsuzsanna

Mezőgazda Kiadó

7. fejezet - Íz- és aromaanyagok

7. fejezet - Íz- és aromaanyagok

Az ízérzet különböző anyagok oldatainak ingerkeltő hatására jön létre az agyközpontban, a nyelven, illetve a hátsó szájüregben elhelyezkedő idegvégződések, ízlelőbimbók közreműködésével. A szagérzet az orrban elhelyezkedő speciális idegvégződéseken egyes gáz állapotú anyagok hatására bekövetkező ingerek agyközpontban keletkező tudata. A szaglás és az ízlelés egymást befolyásolja; az együttes észlelésből keletkezett érzetet zamatnak hívjuk. A zamatérzetet is befolyásolják más olyan tényezők is, mint pl. a látás, továbbá olyan külső hatások, amelyek a fogyasztás során érvényesülnek.

7.1. A zamatanyagok általános jellemzése

Az egyének íz- és illatérzékenysége különböző, ezért a még észlelhető legkisebb íz- vagy illatkoncentráció mértéke eltérő. Azt a legkisebb koncentrációt, amelyet még észlelni tudunk, ingerküszöbnek nevezzük.

7.1.1. Ízanyagok

Négy alapízt különböztetünk meg: az édes, a keserű, a savanyú és a sós ízeket. Ezek közül az édes ízzel kapcsolatos kutatások a legjelentősebbek, amelyeknek célja olyan, édes ízhatást adó anyagok felfedezése, amelyek energiatartalma kicsi, és amelyekkel a jelenleg mesterséges édesítőanyagként használatos szacharint és ciklamátot pótolni lehet. A keserűség a molekulaszerkezet-ízreceptor hasonló tulajdonságai révén szoros rokonságot mutat az édes ízzel. A sós ízzel kapcsolatos kutatások a nátriumtartalom csökkentését célozzák, mivel a nátrium túlzott mennyisége káros a szervezet számára.

Az édes ízhatást korábban a hidroxilcsoportok jelenlétével magyarázták, mivel a cukormolekulákban ezek vannak jelen kiemelkedő mennyiségben. Mivel azonban más kémiai szerkezetű anyagok is mutatnak édes ízhatást, olyan, közös jellemző tulajdonságokat kellett keresni, amelyek valamennyi édes ízű anyagban megtalálhatók. Ezért az édes ízt adó vegyületek ízadó egységére vagy íztényezőjére felállították az ún. AH/B-elméletet, amely szerint az ízadó egység egy hidrogénkötést létesítő proton és egy a protontól kb. 0,3 nm távolságban lévő elektronegatív, kovalensen kötődő atom. Az édes molekula aktív csoportjai és az ízreceptor közötti kapcsolódást úgy tételezik fel, hogy az AH/B komponens hidrogénkötéssel az ízreceptor hasonló szerkezetéhez kapcsolódik (7.1. ábra).

Újabban az AH/B-elméletet tovább fejlesztették, eszerint az édes molekulának a sztereokémiailag megfelelő helyű lipofil része az ízreceptor hasonló lipofil részével fog kapcsolódni. Ezen elképzelés az alapja a jelenleg érvényben lévő „édesség-háromoldal szerkezet” elméletnek.

7.1. ábra - Az édes ízhatás kialakulása a kloroform, a szacharin és a D-glükóz esetében

kepek/7-1.png


A természetes édesítőanyagokat kémiai összetételük alapján az alábbi csoportokba oszthatjuk: a szénhidrátok közé tartoznak a mono- és diszacharidok (szőlőcukor, répacukor, tejcukor, malátacukor, raffinóz, invertcukor, keményítőszörp és méz), az édes ízű cukoralkoholok (pl. a D-szorbit és a D-mannit), de édes ízű még a glicerin is, amelyet azonban édesítőszerként nem használnak. A triterpén típusú édesítőanyagok enyhén csípős, édes ízhatást adnak. A természetes édesítőanyagokra általában az a jellemző, hogy nagy az energiatartalmuk, ezért bizonyos megbetegedések esetén előírt diéta tartása céljából mesterséges édesítőszereket is kifejlesztettek. Ezek az anyagok a szervezet számára nem szolgáltatnak energiát, de igen nagyfokú édes ízhatást adnak. Ezek közül legrégebben ismert a szacharin, illetve ennek Na-sója, a kristályos szacharid.

Az édes ízhatás számszerű kifejezésére a természetes édesítőanyagokkal való összehasonlítás céljából több fogalmat vezettek be. Ezek közül az édességi fok az az abszolút szám, amely megadja, hogy hány gramm szacharózt kell adott térfogatú vízben feloldani, hogy azonos ízhatást adjon, mint a vizsgált édesítőszer egy grammjának hasonló térfogatú oldata. A molekulárisédességi fok az az abszolút szám, amely megadja, hogy hány γ-molekulatömeg szacharózt kell feloldani adott térfogatú vízben ahhoz, hogy ugyanolyan édes ízérzetet kapjunk, mint a vizsgált édesítőszer γ-molekulatömegű mennyiségének azonos térfogatú oldata. Az édességi egység kifejezi az édesítőszer édesítőképességét 1 kg szacharózra vonatkoztatva. A szintetikus édesítőszerek édesítőképessége lényegesen nagyobb, mint a természetes anyagoké; ha a szacharóz édesítőképessége 100, akkor a szachariné 55 ezer, a kristályos szachariné pedig 44 ezer.

A keserű ízhatás hasonlít az édeshez, ami az ingert okozó molekulák sztereokémiai szerkezetével függ össze. Előfordul, hogy valamely molekula édes és keserű ízérzetet is kelt, jóllehet az édes molekulának két poláros csoportot kell tartalmaznia, amelyek egy apoláros csoporttal kiegészíthetők, a keserű molekuláknak viszont csak egy poláros és egy apoláros csoportra van szükségük. Van olyan elképzelés is, amely szerint a keserű molekulának az édessel azonos AH/B funkciós helyekkel kell rendelkeznie, és a hidrofób csoportok is megegyeznek. Ezen elmélet szerint a keserű és édes íz közötti eltérést a molekula térbeli elhelyezkedése fogja eldönteni a receptorokban. Ha a molekula olyan helyzetbe illeszkedik, amely a keserű vegyületeket jellemzi, keserű, ha az orientáció az édesnek felel meg, édes ízérzet fog kialakulni. Ha a molekula térelrendeződése olyan, hogy mindegyik irányban el tud helyezkedni, keserű-édes ízérzet alakul ki. Ez az elmélet különösen érvényes az aminosavakra, amelyeknél a D-izomerek édesek, az L-izomerek pedig keserűek.

Az élelmiszerekben előforduló keserű ízanyagok közül az egyik legjellegzetesebb a kreatin, amely egyes levesek keserű ízét adja. A kinin alkaloid a keserű ízérzékelés alapvegyülete. Az ízküszöb kinin-hidroklorid esetében 10 mg/kg. A keserű ízanyagok ízküszöbértéke alacsonyabb, mint az egyéb aromaanyagoké. A kakaó, a kávé és a tea keserű vegyületei, a koffein és a teobromin, purinvázas alkaloidok. A kávéban, a teában és a kóladióban előforduló koffein még 150–200 mg/kg koncentrációjú vizes oldatában is mérsékelten keserű. A teobromin kémiai szerkezete nagyon hasonlít a koffeinéhoz. Elsősorban a kakaócserje termésében és a kakaóbabban fordul elő nagyobb mennyiségben.

7.2. ábra - A kreatin és a kinin-klorid

kepek/7-2.png


A komló zamatanyagai, a humulon és a lupulon, a sör ízét kiemelkedően befolyásolják. A citrusféléknél (elsősorban egyes narancsfélékben és a grapefruitban) a limonin, egy keserű ízű triterpén-dilakton vegyület fordul elő. Másik jellegzetes keserű ízanyag a naringin, amely flavonon-glikozid. A naringin keserűsége az 1→2’ glikozidos kötés konfigurációjával függ össze, amely a ramnóz és a glükóz között alakul ki.

A fehérjehidrolizátumok, a pácolt és érett sajtok nemkívánatos keserű ízét elsősorban a peptidekben lévő hidrofób oldalláncok idézik elő. Minden peptid tartalmaz olyan csoportot, amely a poláros receptorhelyre tud illeszkedni, de igen nagy a variációja a hidrofób típusú oldalláncoknak is, amelyek kapcsolatba tudnak lépni a keserű receptorok megfelelő hidrofób helyeivel.

A sók keserűsége nagy valószínűséggel a kationok és az anionok ionátmérője öszszegével mutat kapcsolatot. Ha a só ionátmérője 0,6 nm alatt van, tiszta sós ízt érzünk. A NaCl 0,556 nm-rel, valamint a LiCl 0,498 nm-rel sós ízű, a MgCl2 viszont 0,85 nm átmérővel kimondottan keserű.

A tiszta sós ízt a NaCl adja, amelyhez nagyon hasonló ízhatást mutat a LiCl is. A túlzott Na-fogyasztás káros hatásainak kiszűrésére számos országban folynak kísérletek olyan, sós ízt adó anyagok előállítására, amelyek megközelítik a NaCl sós ízhatását. A többi só komplex ízű, mivel az édes, a keserű, a savanyú és a sós ízek keverékeit alakítják ki. Legújabban az a feltevés, hogy a kationok okozzák a sós ízhatást, az anionok viszont gátolják azt. Tiszta sós ízt a Na- és Li-ionok idéznek elő, a K-ion édes-keserű, a Mg-ion keserű, az Al-ion édes-fanyar sós ízhatást ad. Néhány bonyolultabb, nagyobb méretű anion nemcsak gátolja a kationok sós ízét, hanem a saját ízét emeli ki. Jó példa erre a nátrium-laurát jellegzetes szappanízével.

Savanyú ízhatást az élelmiszer-ipari gyakorlatban leginkább elterjedt különböző savak, a citromsav, az ecetsav és a tejsav okoznak. A savanyú íz ingerküszöbe igen alacsony, még az 1:100 ezer hígításban is érzékelhető. A savanyú ízhatás nemcsak a savkoncentrációtól, hanem a disszociáció fokától is függ. Lehetséges, hogy a molekulatömeg, a molekulaméret és a polaritás is nagyjelentőségű a savanyú ízérzet kialakításában.

Ízfokozó anyagoknak hívjuk azokat a vegyületeket, amelyek a kimutatási küszöb alatti koncentrációban valamely más ízanyag hatását a szájban fokozzák, és az élelmiszereknek kellemes vagy kellemetlen zamatot adnak. Legismertebb ízfokozók a Na-L-glutamát és az 5’-inozin-monofoszfát(7.3. ábra). Az 5’-ribonukleotidoknak számos szintetikus származéka szintén erős ízfokozó hatású. Ismert ízfokozó még a maltol és az etil-maltol, amelyeket édes élelmiszerekben és gyümölcsöknél használnak. A maltol nagy koncentrációban kellemes karamell aromájú, híg oldatokban édes ízű anyag.

7.3. ábra - A legismertebb ízfokozók

kepek/7-3.png


A fanyar ízhatás során száraz érzet alakul ki a szájban, a szájüreg szöveteinek erős összehúzódásával. A fanyar ízérzet általában akkor keletkezik, ha a tanninok vagy polifenolok fehérjékkel kapcsolódva a nyálban csapadékot vagy aggregátumokat képeznek. A tanninok sok olyan funkciós résszel rendelkeznek, amelyek a fehérjékkel hidrofób kapcsolatot tudnak létrehozni; a fenolos szerkezet könnyen átalakul kinoidális formává, amelynek során a fehérjékkel másfajta keresztkötéseket tud kialakítani. Ezek a keresztkötések is fontos tényezői lehetnek a fanyar ízhatásnak. Bizonyos élelmiszerekben a fanyar ízhatás kellemes és kívánatos, mint pl. a tea és a vörösbor esetében. A tanninok (cserzőanyagok) igen elterjedtek a természetben. Jellegzetes kémiai szerkezetük alapján lehetnek depszidek, amelyek fenolkarbonsavaknak fenolkarbonsavakkal képzett észterei. A klorogénsav közülük a legjelentősebb, amely a pörkölt kávé ízkialakításában játszik szerepet. Ismert tanninok még a gallotanninok, az ellagéncserzőanyagok és a katechinek.

A csípős ízhatást bizonyos növényekben, fűszerekben előforduló olyan vegyületek okozzák, amelyek éles, égető, szúrós érzetet, összefoglalóan csípős ízérzetet keltenek. Részletesebben a vonatkozó fejezetben (10.3.5.) foglalkozunk velük.

Hűsítő érzet akkor keletkezik, amikor bizonyos vegyületek az orr vagy a száj szöveteivel érintkezve mentaszerű zamattal társuló hatást stimulálnak. Legjellegzetesebb ezek közül a (–)-mentol és a kámfor, amelyek még jellegzetes illatot is adnak a hűsítő hatás mellett. Valamely élelmiszer ízét legtöbbször nem egy, hanem több ízanyag vagy más, ízhatást befolyásoló anyagok együttes fellépése és egyéb külső körülmények (pl. hőmérséklet) is befolyásolják. Az egyes ízkomponensek hatása egymásra rendkívül különböző lehet; a savanyú íz pl. az édeset teljesen el tudja fedni. A NaCl-nak pedig pl. a sós ízhatás mellett fontos szerepe van a fehérjék kellemes, telt ízének kiemelésében, ezzel szemben az édes vagy savanyú ízeket jelenléte keserűvé tudja változtatni. A külső tényezők közül legjelentősebb a hőmérséklet, ugyanis vannak olyan élelmiszerek, amelyek csak melegen, és vannak olyanok, amelyek inkább csak hidegen adják a kívánt zamathatást. Így a gyümölcslevek és a borok aromája pl. alacsony hőmérsékleten teljes, a feketekávét, a teát és a fűszeres készítményeket pedig melegen fogyasztják.

Az ipari feldolgozás során is különféle zamatanyagok alakulhatnak ki. A füstölés számos élelmiszer-nyersanyag régóta ismert tartósítási eljárása, amelynek egyúttal ízkialakító hatása is van. A füstölés során sok speciális vegyület adszorbeálódik az anyag felületén, majd onnan lassú diffúzióval bejut a termék belsejébe. A füst fő komponense az ecetsav, amely mellett hangyasav, metil-alkohol, formaldehid, acetaldehid, aceton, fenolok és krezolok is találhatók. A pörkölés célja elsősorban a megfelelő zamatanyagok kialakítása. A pörkölés valójában különböző hőmérsékleten végzett hőkezelést jelent, amelynek során a termék kémiai összetételében, állagában és érzékszervi tulajdonságaiban számottevő változások mennek végbe. A hőkezelés során a szénhidrátok átalakulása karamellizációval történik meg, amely bonyolult pirolitikus folyamat. A szacharózból többek között diacetil, acetilmetil-karbinol, oximetil-furfurol és glioxál, a glükózból pedig a diacetil kivételével ugyanezek az anyagok keletkeznek. A fehérjékből mélyreható átalakulások során a feketésbarna huminanyagok mellett acetilmetil-karbinol is keletkezik. A zsiradékok ugyan hőhatással szemben ellenállók, azonban már kisebb hőmérsékleten is keletkeznek belőlük olyan, jellegzetes zamatanyagok, amelyek zsírban oldódnak, és színük a világossárgától a sötétbarnáig változik. A fehérjék és szénhidrátok között többirányú átalakulással melanoidinek keletkeznek, aminek során egyrészt a szénhidrátok oxidációjával keletkezett karboxilcsoportok a fehérjék aminocsoportjaival lépnek reakcióba, másrészt dekarboxileződéssel aminok is létrejönnek. Ilyen típusú reakció játszódik le a kenyér vagy sütőipari termék sütése során a felületen. A kakaóbab és a kávébab pörkölése során speciális komponensek alakulnak ki, amelyek közül sok elillan, mások átalakulnak, és új, a pörkölés céljának megfelelő zamatanyagok keletkeznek.