Postęp w biotechnologii nie zawsze znaczony kolorami

Prezentacja na temat: "Postęp w biotechnologii nie zawsze znaczony kolorami"— Zapis prezentacji:

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

2 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

3 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,

4 Kolory Biotechnologii

5 Enzymatyczna modyfikacja składników żywności
sacharydy lipidy białka ENZYMY

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

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

8 Możliwości modyfikacji laktozy

9 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

10 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

11 Ilustracja dysfunkcji trawienia glutenu

12 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.

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

14 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

15 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)

16 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

17 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.

18 Przykład otrzymywania nanorurek

19 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)