Postęp w biotechnologii nie zawsze znaczony kolorami   Prof. dr hab. Włodzimierz Bednarski Katedra Biotechnologii Żywności Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Główne tezy wykładu Biotechnologia jako dyscyplina naukowa, historia rozwoju oraz jej znaczenie w produkcji żywności, medycynie oraz w ochronie środowiska, Postęp w enzymatycznej modyfikacji: sacharydów, lipidów i białek, Eliminacja przyczyn alergii oraz nietolerancji składników żywności, Synteza składników żywności o właściwościach prozdrowotnych, Perspektywy biotechnologii żywności, nanobiotechnologia

Rozwój biotechnologii żywności we własnej retrospekcji Biotechnologia klasyczna, Procesy biotechnologiczne w produkcji żywności np. serów dojrzewających, mlecznych napojów fermentowanych, Enzymatyczna modyfikacja składu i właściwości żywności, Mikroorganizmy oraz doskonalenie ich cech technologicznych, Inżynieria genetyczna oraz jej znaczenie, Genomika, nutrigenomika, proteomika,

Kolory Biotechnologii

Enzymatyczna modyfikacja składników żywności sacharydy lipidy białka ENZYMY

Enzymatyczna modyfikacja składników żywności cd. Modyfikacje sacharydów np. laktozy Modyfikacje białek np.mleka, białek zbóż Modyfikacje lipidów

Nietolerancja laktozy Przyczyny nietolerancji Możliwości łagodzenia i eliminacji Enzymatyczna hydroliza laktozy w mleku Aspekty technologiczne i żywieniowe

Możliwości modyfikacji laktozy

Oligosacharydy jako prebiotyki Składniki żywności nie ulegające strawieniu przez enzymy w jelitach i mogą korzystnie oddziaływać na organizm człowieka w wyniku selektywnej stymulacji w okrężnicy, rozwoju jednego lub określonej liczby gatunków (szczepów) korzystnych dla zdrowia gospodarza bakterii, np. Bifidobacterium, Lactobacillus

Żywność – źródło alergenów Znane przykłady żywności lub jej składników o właściwościach alergennych: Ziarna zbóż zawierające gluten oraz produkty z nich otrzymywane Skorupiaki i produkty z nich otrzymywane Jaja i produkty ich przetwórstwa Ryby i przetwory Orzeszki ziemne Nasiona soi Mleko i przetwory Ziarno sezamu

Ilustracja dysfunkcji trawienia glutenu

Problematyka celiakii oraz innych chorób związanych z immunoreaktywnością białek zbóż Proteomika – jej rozwój oraz znaczenie w pogłębianiu wiedzy o budowie białek zbóż, głównie prolamin i glutelin – podstawowych frakcji glutenu Ostatnio stwierdzono, że w -gliadynach występują frakcje peptydów zawierające od 30 do 130 reszt aminokwasów/mol, a wśród nich są immunoreaktywne. W składzie tych peptydów dominują glutamina i prolina. W przewodzie pokarmowym niektórych osób brakuje enzymów zdolnych do hydrolizy peptydów bogatych w prolinę. Zdolność do ich hydrolizy wykazują natomiast endopeptydazy bakterii, np. z rodz. Flavobacterium.

Enzymatyczna modyfikacja lipidów z zastosowaniem lipaz Hydroliza Lipaza TAG DAG H2O WKT MAG Estryfikacja glicerol

Metody enzymatycznej syntezy sTAG Jedno-etapowa synteza: Transestryfikacja triacylogliceroli O C 1 8 : O C 8 : O C 8 : Lipaza O C 1 8 : + O C 8 : O C 1 8 : + Produkty uboczne O C 1 8 : O C 8 : O C 8 : Synteza niskokalorycznych triacylogliceroli typu ABA, zawierających kwas kaprylowy w pozycji sn-1 i sn-2 oraz kwas oleinowy w pozycji sn-2 O C 1 8 : O C 18:0 O C 18:0 Lipaza O C 1 8 : + O C 1 8 : O C 18:0 O C 1 8 : O C 18:0 O C 18:0 Modyfikacja właściwości fizykochemicznych triacylogliceroli. Poprawa smarowności tłuszczów oraz zmiana temperatury topnienia tłuszczów. Otrzymywanie margaryn nie zawierających kwasów tłuszczowych typu trans oraz substytutów masła kakaowego

Strukturyzowane triacyloglicerole (sTAG): definicja, właściwości zastosowanie Definicja: Triacyloglicerole typu ABA, np.: 1-kapryloilo-2-oleinoilo-3-kapryloilo-glicerol (CyOCy) 1-oleinoilo-2-palmitynoio-3-oleinoilo-glicerol (OPO) Właściwości: 2.5-raza szybszy metabolizm w porównaniu do tradycyjnych tłuszczów Dostarczanie organizmowi niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT) Zastosowanie: Żywność dietetyczna dla chorych z zaburzeniami pracy trzustki Źródło szybko wykorzystywanej energii dla organizmu ludzkiego Żywienie niemowląt (Betapol, OPO)

Metody enzymatycznej syntezy sTAG Dwu-etapowa synteza: 1: Alkoholiza triacylogliceroli do 2-MAG 2: Estryfikacja O C 1 6 : Lipaza, EtOH - 2 C 16:0 OEt O H O C 1 8 : Lipaza, - 2 H 2 O O C 1 6 : O C 1 6 : + 2 C 18:1 OH O C 1 6 : O C 1 6 : O H O C 1 8 : Otrzymywanie triacylogliceroli będących substytutami lipidów mleka kobiecego, tzw. OPO, charakteryzującymi się występowaniem kwasu oleinowego w pozycji sn-1 i sn-3 oraz kwasu palmitynowego w pozycji sn-2

Nanobiotechnologia i jej perspektywy Nanobiotechnologia to wykorzystanie wiedzy o funkcjonowaniu układów biologicznych w konstruowaniu użytecznych człowiekowi materiałów i urządzeń działających w skali „nano” (od 1 do 100 nanometrów) Otrzymywanie nanomateriałów, opakowania bioaktywne, Otrzymywanie biosensorów, Nanorurki, zastosowanie w nanokapsułkowaniu składników żywności np. witamin, związków smakowo – zapachowych itp.

Przykład otrzymywania nanorurek

Dedykacja z okazji Święta Nauki „Kiedy dostrzegam blask naukowej prawdy doświadczam jednocześnie dwóch uczuć, ogromnej satysfakcji oraz pragnienia poznania jeszcze większej Prawdy. W takiej chwili nauka zaczyna być czymś więcej niż procesem dokonywania odkryć. Obdarza ona uczonego doświadczeniem ,które nie zawsze poddaje się wyjaśnieniu w kategoriach czysto przyrodniczych.” (Francis S. Collins)