Alai

A hagyományos állati eredetű étrend folyamatos csökkentése már most is zajlik a globális felmelegedés negatív hatásaival kapcsolatos komoly aggodalmak közepette. Az állati eredetű táplálkozáshoz képest a növényi alapú táplálkozás az elsődleges erőforrások jobb kihasználásával jár, előállítása során kevesebb CO2-kibocsátás keletkezik, és kevésbé káros környezeti gyakorlatokat alkalmaznak. A mezőgazdasági alapanyagokban található tápanyagok jelentős részének kinyerése azonban számos okból kifolyólag nem mindig egyszerű.

A maniókaleveleken keresztül példázzuk, hogy a természetben előforduló toxikus és anti-tápanyag vegyületek hogyan akadályozták meg – eddig -, hogy hozzáférjünk ehhez a több millió tonna fehérjét, élelmi és prebiotikus rostokat, A-provitamin karotinoidokat és B1, B2, B3 és C vitaminokat tartalmazó, óriási mértékben kiaknázatlan erőforráshoz.1-3

Kasszava

A kaszava termesztése fontos szerepet játszik mind az élelmezésbiztonság, mind a kereskedelmi termesztés szempontjából, és 105 trópusi és szubtrópusi országban több millió gazdálkodó megélhetésének fenntartásában nyújt hasznos lehetőségeket.1-3 Ültetvénye víz- és talajigénye, valamint a szükséges idő-, munka- és pénzbefektetés szempontjából alacsony fenntartású, ami kiválóan alkalmas a hosszú aszályos időszakokkal sújtott szegény területek számára.1,4

Az Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezet vállalati statisztikai adatbázisának (FAOSTAT) 2017-es adatai szerint Nigéria a világ első számú maniókagyökértermelője 59,5 millió tonnás termelési adatával, ami a globális termelés 20 százalékának felel meg. Ghána szintén jelentős szereplő, 18,5 millió tonna maniókagyökeret termel, ami a globális termelés hat százalékának felel meg. Bár a maniókát elsősorban keményítőtartalmú gyökerei miatt termesztik, levelei a szükséges kezelések után ehetők, és Afrikában a helyi ételekben jó fehérje- és mikrotápanyagforrásként használják, bár még mindig a “szegény ember táplálékának” nevezik.4

A kasszava leveleinek magas, akár 38 százalékos szárazanyag-tartalmú fehérjetartalma és kiegyensúlyozott aminosavprofilja van. A kultúrától függően a maniókalevelek nyers élelmirost-tartalma elérheti a száraz tömeg 20 százalékát, ami kétszeresen meghaladja a gyökerekét. A levelek vitaminokban, például B1-, B2-, B3- és C-vitaminokban, A-provitamin-karotinoidokban (pVAC) és ásványi anyagokban is gazdagok, amelyeket a fehérjével együtt jobban ki lehetne használni az alultápláltság enyhítésére és az elmaradottság – azaz a fejlődő piacokon a krónikusan alultáplált népesség – csökkentésére. Az Egyesült Nemzetek Szervezete (ENSZ) második fenntartható fejlődési célként tűzte ki a kistermelés csökkentését, és az A- és B-vitaminhiánnyal együtt komoly kihívást jelent a szubszaharai Afrikában.

A vitaminhiány, amely elsősorban a gyermekeket és a nőket érinti, látásromlást okoz, csökkenti a fertőzések elleni küzdelem képességét, valamint csökkenti a növekedési ütemet és a csontok fejlődését – súlyos esetben akár gyermekhalálhoz is vezethet. A fejlődő országokban a növények jelentik az A-vitamin fő forrását pVAC-ok formájában, amelyek nagyon gyenge felszívódást mutatnak, mivel a növényi sejtorganellumok és sejtfalak csapdájába esnek. A pVAC-ok biológiai hozzáférhetősége a feldolgozás során (pl. mechanikus homogenizálás) akár hatszorosára is növelhető, míg a pVAC-ok hozzáadott élelmiszer-összetevőként való felhasználásának koncepciója akár egy nagyságrenddel is javítja biológiai hozzáférhetőségüket.5

A feldolgozott élelmiszerek összetételének javítása nagyobb mennyiségű fehérje, élelmi és prebiotikus rost és más értékes összetevők beépítésével összhangban van a modern táplálkozási irányelvekkel. Például az élelmi rostok (DF) fogyasztását számos egészségügyi rendellenesség – többek között a szív- és érrendszeri betegségek, a II. típusú cukorbetegség és a székrekedés – kockázatának csökkenésével hozták összefüggésbe, és úgy vélik, hogy telítő hatást biztosít.6-8

A DF-ben gazdag étrend előnyei ellenére az ajánlott bevitel (20-35 g/nap)9 a lakosság nagy többségénél ritkán teljesül, különösen a fejlett piacokon. Ezért a DF-összetevők beépítése a feldolgozott élelmiszerekbe alternatív eszközként szolgálhat a lakosság élelmirost-fogyasztásának növelésére. A DF- és fehérjetartalom, illetve bármely más értékes összetevő növelése azonban jelentős termékkészítési költséggel járó kihívást jelent az élelmiszeripar számára. Ebből következik, hogy az értékes élelmiszer-összetevők költséghatékony kivonása és tisztítása a maniókalevelekből nagyon hasznos lehet a kereskedelmi élelmiszer-formulák összetételének javításában a fejlett és fejlődő piacokon egyaránt.

Az 1. táblázat a maniókalevelek gazdasági potenciálját mutatja be, az összetevők elkülönítésének két szintjét feltételezve (egyszerű és részletes) és a B2B összetevőárak felhasználásával. Az egy tonna friss levélben és egy egyszerű biofinomítási folyamatban rejlő gazdasági potenciál kb. 563 fontot érhet el.

A maniókalevelek friss anyagban kifejezve ugyanolyan hozammal rendelkeznek, mint a gyökerek, így az éves globális levéltermelés közel 300 millió tonnára becsülhető. Ezzel szemben az elfogyasztott levelek becsült mennyisége kevesebb, mint egymillió tonna évente.1 Ez könnyen érthető, mivel a levélfogyasztás nagy része kizárólag háztartási célú, és egy meglehetősen hosszadalmas háztartási méregtelenítési folyamatot követően történik, amely magában foglalja az aprítást vagy őrlést, majd a hosszadalmas hevítést. Sajnálatos módon a maniókalevélnek nincs gyakorlati ipari hasznosítása, sem törvényes mezőgazdasági termékként, sem élelmiszer-összetevőként. A maniókalevél ipari hasznosításának elmaradásának elsődleges oka a levelek magas toxicitása a cianogén-glükozidok miatt, és kisebb mértékben az egyéb táplálkozásellenes összetevők, például a fitát, az oxalát és a tripszin-inhibitor miatt10,11 .

A kasszava levelei nagy mennyiségben tartalmaznak cianogén glükozidokat (95 százalékban linamarin és öt százalékban lotaustralin), amelyek minden sejt vakuolumában találhatók, és a sejtfalakban található linamaráz által hidrolizálhatók. A sejtek megbontásakor a linamaráz glükózt és aceton-cianohidrint termel, amelyek aztán mérgező illékony hidrogén-cianiddá (HCN) bomlanak.12

Ez utóbbi lépés vagy spontán, vagy a szintén sejtfalhoz kötött α-hidroxinitriláz enzimatikus hatására következhet be.13,14 A hidrogén-cianid (HCN) mind az emberekre, mind az állatokra rendkívül mérgező, 50-100 mg lenyelése már halálos áldozatokat követel.11 A táplálkozás okozta krónikus toxicitás a másik fő ok az aggodalomra, különösen azoknál a populációknál, ahol a manióka az egyik legfontosabb alapélelmiszer. A konzo, a trópusi ataxiás neuropátia, a golyva súlyosbodása és a kretinizmus a leggyakrabban jelentett maniókamérgezéses megbetegedések.2,11 A krónikus toxicitás megelőzésére a Codex 1991 óta 10 mg összes HCN/kg maniókaliszt felső határértéket javasol.11

A lenyelésen kívül a gáznemű hidrogén-cianid környezetbe történő kibocsátása is súlyosan veszélyes a maniókagyökér ipari feldolgozása során, sőt házi szinten is.15 Az USA Nemzeti Kutatási Tanácsa (2002) a belélegzett HCN-re vonatkozóan halálozási alapú akut expozíciós irányadó szinteket (AEGL-3) állapított meg 30 mg/m3 között 10 perces expozíció esetén egészen 7,3 mg/m3 -ig 8 órás expozíció esetén. Az NRC (2002) 2,8 mg/m3 – 10 perces expozíció esetén egészen 1 mg/m3 -ig terjedő, nyolcórás expozíció esetén nem fogyatékosságot okozó AEGL-1 értékeket jelentett. A maniókalevelek gyors bomlásra való érzékenysége, a sejtek integritásának elvesztése és a maniókagyökereknél akár 20-szor magasabb cianidszint9 arra utal, hogy a friss levelek várhatóan jelentős mennyiségű mérgező hidrogén-cianidot bocsátanak ki közvetlen környezetükbe. Ezért az ipari méregtelenítés bármilyen megközelítése, amely több tonna levél szállítását és több tíz tonna levél tárolását eredményezi, nem csak a Codex 10mg/kg végtermékre vonatkozó, lenyelésre vonatkozó határértékének betartására kell összpontosítania, hanem fontos a kockázatcsökkentési stratégiák végrehajtása is annak biztosítására, hogy a hidrogén-cianid-kibocsátás messze elmaradjon az életveszélyes AEGL-3-tól, és a nem károsító AEGL-1 szintre korlátozódjon.

A szakirodalomban említett hagyományos méregtelenítési eljárások a maniókalevelek esetében ráadásul munka- és energiaigényesek, így nem könnyű iparilag hasznosítani a betakarítás után hulladékba kerülő nagy mennyiségű levelet. Ráadásul a levelekben visszamaradó mérgező és táplálkozásellenes vegyületek miatt ezek a módszerek nem elég hatékonyak, és korlátozzák ennek a potenciálisan rendkívül hasznos erőforrásnak a kiaknázását. Következésképpen a maniókalevelek ipari hasznosításának megkönnyítése érdekében zöldebb és hatékonyabb méregtelenítési megközelítésre van szükség.

Kockázatelemzésünk alapján bármely ipari folyamat jelentős részét képezi a hidrogén-cianid-kibocsátás megelőzése, így biztosítva, hogy a levelek biomasszája ne jelentsen egészségügyi és biztonsági veszélyt a lakosság és a nagy mennyiségű maniókalevél szállításában, tárolásában és feldolgozásában részt vevő emberek számára.

Ezektől a gondolatoktól vezérelve és az UoR-GCRF (Global Challenges Research Fund) projekt finanszírozásával szerencsésen eljutottunk egy ipari alapú méregtelenítési megközelítés koncepciójának bizonyításához, amely magában foglalja a maniókalevelek napszárítását a gazdaság szintjén, hogy elérjük a cianid első szárítással járó csökkentését és megakadályozzuk a további cianidkibocsátást. A szárított leveleket ezután ipari ütéses őrléssel porrá alakítják. A port vízben visszaforgatják, és az iszap pH-értékét 3,5 és 4 között tartják a nem kívánt reakciók megelőzése érdekében. A dekantálás és mikroszűrés alkalmazása olyan nedves, elhasznált levéllisztet eredményez, amelynek cianidszintje nem kimutatható. Az ezt követő hagyományos szárítással aztán levéllisztet állítanak elő.

Az első napon a küldöttek megismerkedtek a méregtelenítési áttöréssel és a mezőgazdasági termelésről és az általa kínált táplálkozási előnyökről szóló háttérinformációkkal, valamint a szubszaharai Afrika mezőgazdasági és gazdasági helyzetével kapcsolatos részletekkel. A második napon a küldöttek az áttörés ipari hasznosításának legjobb útjának kiválasztására összpontosítottak.

A toxikus és antinutrinmentes kasszalevél (T&AfCL) élelmiszer-összetevők előállítására irányuló, technikailag és pénzügyileg életképes folyamat létrehozását tekintették elsődleges prioritásnak. A küldöttek többsége határozottan előnyben részesítette, hogy a T&AfCL élelmiszer-összetevők minimálisan finomított lisztek/porok formájában jelenjenek meg, hogy a fejlesztési időt és a finomítás gyártási költségeit a lehető legkisebbre csökkentsék. A küldöttek felvetették, hogy a maniókalevelek bősége és alacsony kereskedelmi ára miatt az ilyen T&AfCL élelmiszer-összetevők a megfizethető táplálkozás előmozdításának eszközévé válhatnak a Szaharától délre fekvő afrikai országokban.

Hiszünk abban, hogy a maniókalevelek, valamint más kiaknázatlan növényi alapú erőforrások esetében további figyelmet kell fordítani olyan technológiák kifejlesztésére, amelyek lehetővé teszik a méregtelenítést és a tápanyagellenes vegyületek eltávolítását. A növényi eredetű forrásokból származó tápanyagok gyenge felszívódásának kezeléséhez a növényi szövetek szerkezete és a tápanyagok bélben történő felszabadulása közötti kapcsolat feltárására lesz szükség.

1. Latif S, Müller J. A maniókalevelek potenciálja az emberi táplálkozásban: A review. Trends in Food Science & Technology 2015, 44, 147-158
2. Burns AE, Gleadow RM, Zacarias AM, Cuambe C E, Miller RE, Cavagnaro TR. Variációk a kasszava (Manihot esculenta Crantz) leveleinek és gyökereinek kémiai összetételében a genotípusos és környezeti variációk hatására. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2012, 60, 4946-4956
3. Montagnac JA, Davis CR, Tanumihardjo SA. A kasszava táplálkozási értéke a főzelékként való felhasználás szempontjából és a javítás legújabb eredményei. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2009, 8, 181-194
4. Achidi AU, Ajayi OA, Bokanga M, Maziya-Dixon B. The use of cassava leaves as food in Africa. Ecol Food Nutr 2005, 44, 423-435
5. Hof KHV, West CE, Weststrate JA, Hautvast JGAJ. A karotinoidok biológiai hozzáférhetőségét befolyásoló étrendi tényezők. J Nutr 2000, 130, 503-506
6. Lattimer JM, Haub MD. Az élelmi rostok és összetevőik hatása a metabolikus egészségre. Nutrients 2010, 2, 1266-89
7. Kristensen M, Jensen MG. Élelmi rostok az étvágy és a táplálékfelvétel szabályozásában. A viszkozitás jelentősége. Appetite 2011, 56, 65-70
8. Harris PJ, Smith BG. Növényi sejtfalak és sejtfal-poliszacharidok: szerkezetek, tulajdonságok és felhasználás az élelmiszerekben. International Journal of Food Science & Technology 2006, 41, 129-143
9. Redgwell RJ, Fischer M. Az élelmi rost mint sokoldalú élelmiszer-összetevő: An industrial perspective. Mol Nutr Food Res 2005, 49, 521-535
10. Latif S, Zimmermann S, Barati Z, Muller J. Cassava levelek méregtelenítése termikus, nátrium-bikarbonátos, enzimatikus és ultrahangos kezelésekkel. J Food Sci 2019, 84, 1986-1991
11. Montagnac JA, Davis CR, Tanumihardjo SA. Feldolgozási technikák a kasszava toxikusságának és antinutrienseinek csökkentésére a főzelékként való felhasználás érdekében. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2009, 8, 17-27
12. Sornyotha, Kyu KL, Ratanakhanokchai K. A linamarin tisztítása és kimutatása maniókagyökér kéregből nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával. Food Chem 2007, 104, 1750-1754
13. White WLB, Arias-Garzon DI, McMahon JM, Sayre RT. Cianogenezis a maniókában. A hidroxinitril-liáz szerepe a gyökér cianidtermelésében. Plant Physiol 1998, 116, 1219-1225
14. Bradbury JH, Denton IC. A maniókalevelek feldolgozásának enyhe módszerei a cianogének eltávolítása és a kulcsfontosságú tápanyagok megőrzése érdekében. Food Chem 2011, 127, 1755-1759
15. Okafor PN, Okorowkwo CO, Maduagwu EN. Az emberek foglalkozási és étrendi cianidmérgezéssel kapcsolatos expozíciója a nagyüzemi maniókafeldolgozásból és a maniókából készült élelmiszerek fogyasztásából. Food Chem Toxicol 2002, 40, 1001-1005

Köszönet

A szerzők szeretnék megköszönni a “Converting cassava leaves into marketable food ingredients” UoR-GCRF projekt pénzügyi támogatását.

Dr.