Csicsóka (Helianthus tuberosus L.) fajták és ökotípusok vizsgálata zöld biomassza hasznosítás céljából

A csicsóka (Helianthus tuberosus L.) szakirodalmi leírásait összevetve gyakorlati alkalmazásával ellentmondások láthatóak. A hazai és nemzetközi szakirodalom egyaránt dicséri a növényt és vetésforgóba illesztését határozottan javasolja, azonban termesztése nem terjedt el. A szakirodalom kettős hasznosíthatóságát a tenyészidőszak végi nagy termőképességű gumóival, valamint elszáradt hajtásainak hőenergia nyerési célra történő égetésével magyarázza. A biofinomításon belül a zöld biofinomítás a friss növényi biomasszára alapoz. Az integráló szemléleten alapuló rendszer az eddigi ismereteinkre épít szem előtt tartva a gazdaságosság, a környezettudatos- és körforgásos gazdálkodás irányelveit. Ezen gondolaton tovább haladva kutatásom és dolgozatom a csicsóka, mint ipari növény, a zöld biofinomítás koncepciójába való beillesztését veti fel lehetőségként. Munkánk során hét, különböző földrajzi helyről származó csicsóka fajtát/ökotípust vizsgáltunk extenzív körülmények között. Megállapítottuk, hogy a hazai extenzív körülmények között, öntözés nélkül, a csicsóka regenerációs képességét figyelembe véve, két alkalommal biztonsággal lehet zöld biomasszát betakarítani nedves frakcionálási célokra. A csicsóka zöld biomassza zöld biofinomításban történő hasznosítása kapcsán elsőként alkalmaztunk mikrohullámú koagulálást, a termális koagulálás lehetőségeként, levélfehérje koncentrátum (LFK) előállítás céljából. Legalább 20 m/m% és legfeljebb 35 m/m% nyersfehérje tartalmú LFK-t állítottunk elő a vizsgált fajták/ökotípusok figyelembevételével. Összesen 84 db fitokémiai komponenst azonosítottunk a csicsóka zöld biomassza frakcióiban. A vizsgálatba bevont csicsóka fajták/ökotípusok rost, LFK és barnalé frakcióinak fitokémiai összetétel minőségében elhanyagolható különbséget tapasztaltunk a fajtákra/ökotípusokra nézve. Ezzel együtt elsőként mutattunk ki a flavonoidokon belül nagy számban metoxi-hidroxiflavonokat, valamint izorhamnetin és izokvercetin glükuronid-származékot frakcionált csicsóka zöld biomasszából, melyeket korábban még nem írtak le a növény zöld biomassza eredetű frakcióiból.

Kulcsszó: csicsóka, zöld biofinomítás, levélfehérje koncentrátum Study of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) cultivars and ecotypes for green biomass utilization A comparison of the descriptions of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) in the literature reveals inconsistencies in its practical application. Both national and international literature praises the crop and strongly recommends its incorporation into crop rotation, but its cultivation has not been widespread. The literature attributes its dual use to its high yielding tubers at the end of the growing season and the burning of its dead shoots for heat energy. Within biorefining, green biorefining relies on fresh plant biomass. The system is based on an integrative approach, building on what we know so far, while keeping in mind the guidelines of economy, environmental and circular farming. Taking this idea further, my research and thesis consider the possibility of integrating Jerusalem artichoke as an industrial crop into the concept of green biorefinery. In our work, we studied seven varieties/ecotypes of Jerusalem artichokes from different geographical locations under extensive conditions. We found that under domestic extensive conditions, without irrigation, and considering the regeneration capacity of Jerusalem artichokes, it is safe to harvest green biomass for wet fractionation on two occasions. For the utilization of green biomass from Jerusalem artichokes in green biorefinery, microwave coagulation was used for the first time as an alternative to thermal coagulation to produce leaf protein concentrate (LPC). LPC with a minimum crude protein content of 20 m/m% and a maximum crude protein content of 35 m/m% was produced considering the varieties/ecotypes studied. A total of 84 phytochemical components were identified in the green biomass fractions of Jerusalem artichokes. Negligible differences in the phytochemical composition quality of the fiber, LPC and brown juice fractions of the studied Jerusalem artichoke cultivars/ecotypes were observed. Together with this, we were the first to detect a high number of methoxy-hydroxy flavonoids within flavonoids and isorhamnetin and isocvercetin glucuronide derivatives from fractionated green biomass of Jerusalem artichoke, which have not been previously described from green biomass-derived fractions of the plant.

Key words: Jerusalem artichoke, green biorefinery, leaf protein concentrate