Autor pracy: mgr inż. Olga Bińczak Promotor: dr hab. inż. Urszula Samotyja prof. ndzw. UEP Promotor pomocniczy: dr inż.

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Piotr Przybyłowski, prof. zw. UMG Katedra Towaroznawstwa i Zarządzania Jakością Wydział Przedsiębiorczości i Towaroznawstwa Uniwersytet Morski w Gdyni Recenzja rozprawy doktorskiej pt. Stabilność oksydacyjna frakcji tłuszczowej wytłoku z orzecha włoskiego w kontekście jego wykorzystania w przemyśle spożywczym Autor pracy: mgr inż. Olga Bińczak Promotor: dr hab. inż. Urszula Samotyja prof. ndzw. UEP Promotor pomocniczy: dr inż. Anna Dankowska Niniejsza recenzja jest opracowana na podstawie pisma Dziekana Wydziału Towaroznawstwa Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu z dnia r. 1. Ocena zasadności podjęcia badań Racjonalne i prośrodowiskowe wykorzystanie odpadów w przemyśle spożywczym to problem ważny i ciągle aktualny. Branża olejarska jest jedną z gałęzi tego przemysłu, który wytwarza dużą masę odpadów stałych, tzn. wytłoki. Stanowią one bogate źródło związków pokarmowych i w myśl obowiązującego prawa są klasyfikowane jako produkty uboczne. W obliczu dokonujących się zmian w zakresie zasad gospodarki odpadami oraz modelu żywieniowego mogą one stać się istotnym źródłem związków odżywczych dla światowej populacji ludzkiej. Ponadto ich zagospodarowanie wydaje się być uzasadnione z ekologicznego, ekonomicznego a także marketingowego punktu widzenia. Uważa się jednak, że główną barierą we wprowadzeniu wytłoków roślin oleistych na rynek spożywczy może być ich duża podatność na procesy oksydacyjne. Wśród wytłoków jednymi z cenniejszych są wytłoki z orzecha włoskiego, charakteryzujące się frakcją lipidową o wysokim udziale nienasyconych kwasów tłuszczowych, jednakże są one podatne na procesy utleniania. Przemiany oksydacyjne to głównie procesy autooksydacji, podczas których powstają wolne rodniki nadtlenkowe, wodoronadtlenki oraz rodniki tlenowe i wodoronadtlenkowe, niekorzystnie oddziaływujące na organizm człowieka, a uwalniające się aldehydy i ketony 1

2 powodują dodatkowo wady smaku i zapachu produktów. By ograniczyć przemiany oksydacyjne dopuszcza się dodatek syntetycznych przeciwutleniaczy, a także poszukuje się możliwości pozyskania przeciwutleniaczy z naturalnych źródeł, m. in. pochodzenia roślinnego. Niniejsza praca swoim zakresem obejmuje ocenę wpływu określonych czynników na zasięg zmian oksydacyjnych w materiale biologicznym oraz prezentuje potencjalne sposoby ich ograniczania. Autorka przedstawia w pracy współoddziaływanie procesów zachodzących z udziałem rodzimych przeciwutleniaczy z procesami oksydacyjnymi o podłożu chemicznym i enzymatycznym oraz ich wzajemne oddziaływanie na stabilność oksydacyjną wytłoków z orzecha włoskiego. Uważam, że jest to problem ciekawy, mający aspekt naukowy, jak i praktyczny, w pełni uzasadniający sens podjęcia badań na poziomie pracy doktorskiej. 2. Ocena merytoryczna rozprawy Dysertacja liczy 207 stron a jej strukturę stanowią następujące części: wstęp, trzy rozdziały będące przeglądem piśmiennictwa, założenia badawcze, cel pracy i hipotezy badawcze, przedmiot i zakres badań, metody badawcze, wyniki badań i dyskusja, podsumowanie wyników i wnioski, literatura, wykaz rysunków i tabel. Struktura pracy jest prawidłowa, poszczególne rozdziały i podrozdziały stanowią logiczny układ treści. Uważam jednak, że zbyt została rozbudowana teoretyczna część pracy, którą przedstawiono aż na 81 stronach. Trochę to zachwiało proporcje objętościowe pracy. W teoretycznej części pracy dokonano przeglądu piśmiennictwa w zakresie obowiązujących uregulowań prawnych dotyczących gospodarki odpadami oraz scharakteryzowano odpady i produkty uboczne różnych gałęzi przemysłu spożywczego oraz sposoby ich zagospodarowania (branża mleczarska, cukrownicza, owocowo warzywna, gorzelnicza, piwowarska, mięsna). Odrębny podrozdział poświęcono pozostałościom poprodukcyjnym przemysłu olejarskiego i sposobom ich racjonalnego zagospodarowania. Specjalny podrozdział stanowi opis procesu produkcji olejów jadalnych w aspekcie generowanych odpadów i produktów ubocznych. Scharakteryzowano również wytłoki roślin oleistych w aspekcie ich wartości odżywczej, możliwości ich wykorzystania do produkcji bioenergii, w przemysłowych procesach biotechnologicznych, produkcji nawozów naturalnych i środków ochrony roślin, produkcji pasz, odzysku z biomasy wytłoków niektórych odżywczych związków chemicznych (hydrolizaty, związki fenolowe) oraz przedstawiono osiągnięcia krajowe i zagraniczne w zakresie zastosowania wytłoków roślin 2

3 oleistych w produkcji określonych produktów spożywczych (pieczywo, wyroby ciastkarskie, makarony, produkty dla dzieci i niemowląt, przekąski, farsze mięsne, dojrzewające kiełbasy). Dużo miejsca w teoretycznej części pracy poświęcono wiedzy dotyczącej właściwości odżywczych i prozdrowotnych orzechów włoskich i wytłokom z orzecha włoskiego. Przedstawiono także szanse wykorzystania wytłoków z orzecha włoskiego przez przemysł spożywczy w świetle istniejących i przewidywanych trendów na rynku żywności, jak również wskazano potencjalne zagrożenia ze strony zachodzących procesów utleniania w tym materiale. W rozdziale trzecim rozbudowana jest także wiedza na temat stabilności oksydacyjnej frakcji tłuszczowej surowców oleistych. Autorka dokonała tego na gruncie wiedzy dotyczącej chemicznych procesów utleniania oraz procesów utleniania enzymatycznego, szczególnie opisując mechanizm przemian przy udziale lipooksygenazy i konsekwencje aktywności tego enzymu w tym materiale. Stwierdzam, że część teoretyczna pracy została opracowana bardzo solidnie z dużą znajomością rzeczy. Jedyną uwagę, jaką mógłbym zgłosić do tej części pracy to zbyt mało akapitów w tekście, co fizycznie utrudnia jego lekturę oraz jego percepcję merytoryczną. Są takie strony tekstu, gdzie jest tylko jeden akapit, bądź w ogóle nie ma żadnego akapitu tekst zlewa się. W części empirycznej pracy przedstawiono założenia badawcze, cel pracy, hipotezy badawcze, przedmiot i zakres badań, metody badawcze oraz wyniki badań i ich dyskusję oraz podsumowanie wyników i wnioski. Sformułowany przez Autorkę cel badań wiąże się z tematem dysertacji i dotyczy oceny wpływu określonych czynników na stabilność oksydacyjną frakcji tłuszczowej wytłoków z orzecha włoskiego, a także oceny możliwości wydłużenia okresu trwałości tego surowca. Uważam, że w świetle sformułowanego celu badań Autorka powinna postawić hipotezę główną o następującej treści: Istnieje możliwość stabilizowania frakcji tłuszczowej wytłoków z orzecha włoskiego poprzez wykorzystanie jego natywnych przeciwutleniających związków chemicznych a zastosowanie cieplnej obróbki wytłoków może poprawić tę stabilność. Natomiast sformułowane przez Autorkę hipotezy badawcze mogą mieć rangę hipotez pomocniczych, tzn.: 1. Związki fenolowe działają jako inhibitory natywnej lipooksygenazy w wytłokach z orzecha włoskiego. 2. Ogrzewanie wytłoków z orzecha włoskiego w ściśle kontrolowanych warunkach czasu 3

4 i temperatury zwiększa jego stabilność oksydacyjną. W celu zweryfikowania hipotezy głównej oraz hipotez pomocniczych uzasadnione było wyznaczenie następujących celów szczegółowych: 1. Ocena stabilności oksydacyjnej frakcji tłuszczowej oraz potencjału przeciwutleniającego wytłoków z orzecha włoskiego podczas przechowywania. 2. Ocena wpływu związków fenolowych na aktywność natywnej lipooksygenazy wytłoków z orzecha włoskiego. 3. Ocena wpływu czasu i temperatury ogrzewania na aktywność lipooksygenazy, stabilność oksydacyjną i potencjał antyoksydacyjny wytłoków z orzecha włoskiego. 4. Ocena wpływu termicznej inhibicji lipooksygenazy na zachowanie stabilności oksydacyjnej i potencjału przeciwutleniającego wytłoków z orzecha włoskiego podczas przechowywania - badania modelowe nad możliwością zastosowania surowca w przemyśle spożywczym (na przykładzie wybranych produktów). Uważam jednak, że badania modelowe nad możliwością zastosowania wytłoków z orzecha włoskiego w przemyśle spożywczym powinny stanowić 5, 6 i 7 cel szczegółowy w celu wyeksponowania aplikacyjnego aspektu badań, tzn.: 5. Zbadanie wpływu dodatku wytłoków z orzecha włoskiego na trwałość modelowego koncentratu ciasta w proszku. 6. Zbadanie wpływu dodatku ekstraktu wytłoków z orzecha włoskiego na stabilność modelowych próbek oleju tłoczonego na zimno. 7. Zbadanie wpływu termicznej obróbki i czasu składowania wytłoków z orzecha włoskiego przed ich wykorzystaniem do stabilizowania frakcji tłuszczowej wyrobów. Autorka wykonała bardzo ambitne badania obejmujące szeroki zakres eksperymentów. Podstawowym materiałem badawczym były wytłoki z orzecha włoskiego otrzymane od lokalnego producenta olejów tłoczonych na zimno, które pochodziły z trzech kolejnych sezonów produkcyjnych: 2014, 2015, Badania wykonano w pięciu logicznie zaplanowanych etapach, których zakres odpowiadał realizacji postawionych celów szczegółowych. Należy podkreślić bardzo komunikatywną tabelaryczną formę przestawienia charakterystyki poszczególnych etapów badań, która obejmowała podanie charakterystyki i warunków prowadzenia badania oraz zastosowanych metod badań. W empirycznej części badań zastosowano szeroki zakres analiz chemicznych i fizykochemicznych (17), które dotyczyły takich oznaczeń, jak: wilgotność, aktywność 4

5 wody, zawartość białka, tłuszczu, frakcji popiołowej, włókna surowego, węglowodanów, wartości energetycznej, profilu kwasów tłuszczowych, profilu związków fenolowych, zawartości flawonoidów, aktywności lipooksygenazy, właściwości redukujących teście FRAP, aktywności przeciwrodnikowej w teście z rodnikiem DPPH, stężenie ditlenku węgla, zawartość nadtlenków i heksanolu, analiza statystyczna wyników. Wykonanie tych analiz wymagało zastosowania nowoczesnego warsztatu badawczego, opartego na technice chromatografii gazowej, ultrasprawnej chromatografii cieczowej i metodzie spektrofotometrycznej. Powyższe metody analityczne gwarantują wiarygodność otrzymanych wyników i poprawne sformułowanie wniosków. Otrzymane wyniki zostały dobrze udokumentowane i przedstawione w formie tabelarycznej, rysunków i chromatografów. Uwagę zwraca dogłębna analiza i dyskusja wyników, które odniesiono do wyników badań krajowych i zagranicznych. Autorka wykorzystała w dysertacji aż 413 pozycji, w tym 339 to prace anglojęzyczne. W wyniku przeprowadzonych badań Autorka osiągnęła kilka efektów naukowych i aplikacyjnych w rozprawie. W mojej ocenie są to: - Potwierdzenie, że wytłoki z orzecha włoskiego charakteryzuje wysoka wartość odżywcza (ponad 40 % białka, 10 % błonnika pokarmowego) a profil kwasów tłuszczowych jest analogiczny do profilu orzechów włoskich, w którym ponad 70% stanowią niezbędne wielonienasycone kwasy tłuszczowe. Potwierdzono także dominujący udział kwasu elagowego i jego pochodnych we frakcji związków fenolowych, co warunkuje prozdrowotny charakter tego surowca. - Dokonanie oceny wpływu modelowych fenolokwasów oraz natywnych związków fenolowych wytłoków z orzecha włoskiego na aktywność lipooksygenazy tego surowca. Wykazano, że najwyższą skutecznością cechowały się kwas galusowy i synapinowy, które w blisko 30% hamowały aktywność tego enzymu w warunkach in vitro. Natomiast kwas wanilinowy bez względu na stężenie działał proutleniająco. - Dostarczenie dowodów na wzajemne interakcje pomiędzy związkami fenolowymi. Wykazano synergistyczne oddziaływanie kwasu kawowego i ferulowego z innymi kwasami, bez względu na zastosowane stężenie w układzie. Natomiast antagonistycznie w stosunku do pozostałych związków oddziaływał kwas galusowy. - Wykorzystanie procesów termicznych do ograniczania zmian oksydacyjnych zachodzących we frakcji tłuszczowej wytłoków z orzecha włoskiego w czasie ich składowania. 5

6 Stwierdzono, że najbardziej zadowalające efekty daje 2-minutowe ogrzewanie badanego materiału w temperaturze 90 C, co pozwala na 60% zahamowanie początkowej aktywności lipooksygenazy, przy wzroście stopnia utlenienia frakcji tłuszczowej o 40%. Dodatkowo, zastosowana obróbka termiczna spowodowała wzrost zawartości związków fenolowych przy równoczesnym nieznacznym spadku potencjału przeciwutleniającego. - Wykazanie, że proces termicznej inaktywacji lipooksygenazy wpłynął na 25% wzrost stabilności oksydacyjnej koncentratów ciasta w proszku w czasie 8-miesięcznego przechowywania. Ponadto, testy przyśpieszonego starzenia wykonane z wykorzystaniem próbek tłoczonego na zimno oleju stabilizowanych ekstraktami wytłoków wykazały zachowanie właściwości przeciwutleniających na poziomie wyższym niż 75% wartości początkowej i blisko 30% wyższą skuteczność w odniesieniu do wytłoków niepoddanych procesom termicznej inaktywacji lipooksygenazy, co pozwala wydłużyć czas składowania oleju o 14 dni. - Wykazanie, że termiczne ograniczenie aktywności lipooksygenazy wydłuża trwałość wytłoków, co bezpośrednio wydłuża czas, w którym mogą być one wykorzystywane w przemyśle spożywczym. Powyższe osiągnięcia stanowią nowe elementy wiedzy i stały się podstawą do sformułowania przez Autorkę wniosków, które są odpowiedzią na hipotezy badawcze postawione w recenzowanej rozprawie doktorskiej. 3. Wniosek końcowy Przedstawiona do recenzji praca doktorska stanowi samodzielne, aktualne i wartościowe opracowanie naukowe Autorki. Uzyskane wyniki badań mają istotne znaczenie poznawcze, jak i aplikacyjne. Autorka zrealizowała niełatwy i pracochłonny eksperyment, który wymagał przygotowania i opanowania profesjonalnego warsztatu pracy. Efekty poznawcze przeprowadzonych badań stanowią podstawę dla prowadzenia prac rozwojowych dotyczących wykorzystania wytłoków z orzecha włoskiego w przemyśle spożywczym. W świetle powyższego stwierdzam, że przedstawiona do oceny dysertacja autorstwa mgr inż. Olgi Bińczak spełnia wymogi stawiane rozprawom doktorskim określone w art. 13 ust. 1 Ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki. Może być ona podstawą do realizacji kolejnych etapów postępowania o nadanie stopnia naukowego doktora w zakresie nauk ekonomicznych, 6

7 w dyscyplinie towaroznawstwo. Wnoszę więc o przyjęcie pracy i dopuszczenie Pani mgr inż. Olgi Bińczak do publicznej obrony na Wydziale Towaroznawstwa Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu. Gdynia, Prof. dr hab. inż. Piotr Przybyłowski 7