RECENZJA ROZPRAWY DOKTORSKIEJ mgr inż. Tomasza Piechowiaka

Transkrypt

1 Prof. dr hab. Dorota Antos Rzeszów, Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej Wydział Chemiczny Politechniki Rzeszowskiej Rzeszów, al. Powstańców Warszawy 6, RECENZJA ROZPRAWY DOKTORSKIEJ mgr inż. Tomasza Piechowiaka Pozyskiwanie związków bioaktywnych z łuski cebuli i ich wykorzystanie w produkcji żywności funkcjonalnej Recenzowana rozprawa doktorska została wykonana we współpracy pomiędzy dwoma ośrodkami naukowymi w Katedrze Chemii i Toksykologii Żywności na Wydziale Biologiczno- Rolniczym Uniwersytetu Rzeszowskiego pod kierunkiem dr. hab. inż. Macieja Balawejdera, prof. UR oraz w Instytucie Podstaw Chemii Żywności na Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności Politechniki Łódzkiej pod kierunkiem dr. hab. inż. Radosława Bonikowskiego, prof. PŁ. Temat rozprawy doktorskiej mieści się w tym ważnym obszarze badań dotyczących żywności funkcjonalnej, która jest wzbogacona w składniki odżywcze o wysokim potencjale antyoksydacyjnym. Niedobór antyoksydantów w codziennej diecie może wywoływać wiele chorób cywilizacyjnych. Doktorant podejmując tę tematykę badawczą dokonał dobrego wyboru tematu rozprawy i podjął wyzwanie jakim było wykorzystanie mieszaniny związków bioaktywnych pozyskanych z łuski cebuli w produkcji żywności funkcjonalnej. Zakres prac badawczych obejmował: 1 Dobór ekstrahenta oraz wpływ warunków ługowania na wydajność związków bioaktywnych z łuski cebuli oraz optymalizacja warunków procesu; 2 Dobór ekstrahenta oraz wpływ warunków ekstrakcji ciecz-ciecz na przebieg oczyszczania otrzymanego ekstraktu ze związków smakowo-zapachowych; 3 Badanie właściwości biologicznych i funkcjonalnych ekstraktu z łuski cebuli, tj. całkowitej zdolności antyoksydacyjnej, a także składu związków polifenolowych

2 ekstraktu, określenie wpływu użytego rodzaju rozpuszczalnika jako ekstraktu na aktywność acetylocholinoesterazy, zbadanie właściwości antyoksydacyjnych z wykorzystaniem Saccharomyces cerevisiae jako organizmu modelowego; 4 Przedstawienie możliwości aplikacyjnych ekstraktu w produkcji żywności funkcjonalnej, przez wytworzenie przykładowych produktów wzbogaconych ekstraktem oraz pomiar ich całkowitej zdolności antyoksydacyjnej. Rozprawa doktorska zawiera w sumie 7 rozdziałów. Liczy 92 strony, bibliografię zawierającą 94 pozycji i 2 pozycje internetowe oraz spis dorobku naukowego. Proporcje pomiędzy wstępem zawierającym przegląd literaturowy, częścią doświadczalną oraz częścią dotyczącą wyników pracy i ich dyskusji są prawidłowo zachowane. Za najważniejsze zadania zrealizowane podczas realizacji tej pracy doktorskiej uważam: 1. Badania zawartości i składu związków polifenolowych ekstraktu z łuski cebuli, jego całkowitej zdolności antyoksydacyjnej, oraz udowodnienie tych własności antyoksydacyjnych przy wykorzystaniu drożdży Saccharomyces cerevisiae jako organizmu modelowego; 2. Badania aplikacyjne z użyciem ekstraktu w produkcji żywności funkcjonalnej, przez wytworzenie przykładowych produktów wzbogaconych ekstraktem oraz pomiar ich całkowitej zdolności antyoksydacyjnej po wytworzeniu tych produktów. Mocne strony dysertacji, które powodują, że mój wniosek o przyjęcie rozprawy doktorskiej jest pozytywny: 1. Plan doświadczenia oraz pełna analiza statystyczna wyników oparta o zastosowanie metody powierzchni RSM, stanowiącej efektywne narzędzie matematyczne, które umożliwia określenie wpływu wielu czynników na zmienne zależne, wzajemnych interakcji między czynnikami oraz określenie optymalnych parametrów danego procesu na podstawie analizy regresji. Optymalizacja cyklów badań procesu oraz warunków prowadzenia procesu ługowania a wykorzystaniem trzyczynnikowego, pięciopoziomowego, rotabilnego centralnego planu kompozycyjnego. Optymalizacja procesu ekstrakcji związków smakowo-zapachowych z roztworu alkoholowego uzyskanego po ługowaniu z wykorzystaniem metody płaszczyzny odpowiedzi z modyfikacją Boxa-Behnkena. 2 Podoba mi się stworzenie planu doświadczenia i optymalizacja cykli doświadczalnych.

3 3 Wykorzystanie do obróbki wyników pracy najnowszych metod statystycznych, np. programu STATISTICA 13.0 PL, StatSoft. 4 Obliczenie wartości średnich ze zbiorów wynikowych, np. za pomocą jednoczynnikowej analizy wariancji ANOVA. 5 Doceniam szeroki wachlarz użytych metod analitycznych, z wyników których można było wyciągnąć prawidłowe wnioski do przedstawionej pracy. Jeśli Doktorant chociażby zapoznał się z tymi metodami, to już będzie to owocowało w jego dalszej pracy zawodowej. Różnorodność zastosowanych metod badawczych wymagała od Doktoranta dużego nakładu pracy i zdobycia szerokiej wiedzy. Moje wątpliwości budzi kilka aspektów pracy: I. Najważniejszy z nich to zastosowanie metanolu do ługowania składników z łupiny cebuli. Uzyskany ekstrakt ma być przeznaczony jako dodatek do żywności, a jest to związek toksyczny. Prawdopodobnie dlatego metody ługowania przedstawione w literaturze oparte są tylko na wykorzystaniu etanolu. Chciałabym uzyskać odpowiedzi na następujące pytania: 1. czy metanol jest w ogóle dopuszczony jako odczynnik w produkcji spożywczej? 2. czy autor założył, że z ekstraktu całkowicie usunie rozpuszczalnik po procesie? Czy to udowodnił w pracy? Czy fizykochemia układu w ogóle pozwala na osiągniecie równowagi - stężenie metanolu = 0? 3. czy usuniecie całkowite metanolu nie będzie prowadzić do takich samych efektów, o jakich autor pisze w przypadku etanolu, np. wytrącanie się flawonoidów po ewakuacji etanolu może zwiększyć straty związków bioaktywnych w trakcie transportu ekstraktu z urządzenia zagęszczającego do suszarki. Czy straty związków antyoksydacyjnych zostały zauważone przez autora i jakiej wielkości one były? 4. w przypadku dodatków do żywności wszystkie roztwory ekstraktu użyte w pracy były podawane w etanolu. Czy autor założył, ze wyniki z metanolu dotyczące aktywności antyoksydantów przełożą się na wyniki z etanolu? 5. Czy antyoksydanty nie ulegają destrukcji, np. pod wpływem temperatury? Cytuję: Występują trudności z wyodrębnieniem ich w postaci czystej z surowców roślinnych, ponadto są gorzej rozpuszczalne, zwłaszcza w olejach, są stosunkowo mało odporne na wysoką temperaturę i promieniowanie świetlne. Agnieszka Szajdek, Julita Borowska, Właściwości przeciwutleniające żywności pochodzenia roślinnego. Żywność. Nauka.

4 Technologia. Jakość, 2004, 4 (41) S, Autor powinien dokładniej opisać ww. zagadnienie i uzasadnić swoje wyniki. Czy w trakcie pieczenia nie było żadnego rozkładu antyoksydantów? II. Autor w pracy pisze, że biorąc pod uwagę fakt, że związki flawonoidowe łuski cebuli charakteryzują się słabą rozpuszczalnością w wodzie, konieczne jest do ich wydobycia użycie rozpuszczalnika o odpowiedniej polarności np. etanolu, metanolu lub acetonu. Jasne jest, że takie związki o charakterze hydrofobowym chętniej rozpuszczają się w rozpuszczalnikach hydrofobowych. Tę własność związków flawonoidowych należałoby dokładniej przedyskutować i opisać. III. Innym problemem jest niefortunna definicja wydajności przedstawiona równaniem (1) w przypadku operacji oczyszczania ekstraktu w układzie ekstrakcyjnym z heksanem. W procesie oczyszczania część niepożądanych zanieczyszczeń musi przejść do fazy heksanu, co automatycznie zmniejszy tak zdefiniowaną wydajność. W tym przypadku powinno się określić czy pożądane antyoksydanty mogły pojawić się w fazie heksanu razem z zanieczyszczeniami. IV. Zależność efektywności ługowania od czasu trwania procesu będzie zależeć od stopnia rozdrobnienia i intensywności mieszania. Dla procesów realizowanych w przemyśle przy udziale innych rozwiązań aparaturowych zależność określona modelami opartymi na metodach statystycznych może być inna. V. Proces ekstrakcji ciecz-ciecz, który został użyty do oczyszczania ekstraktu z ługowania opisuje się zwykle przy zastosowaniu współczynnika podziału, który determinuje termodynamikę układu. Wyznaczenie jego wartości i jego zależność, np. od temperatury pozwala optymalizować proces i przenosić jego skalę. Uwagi na temat struktury oraz edycji pracy. 1. Struktura pracy nie jest moim zdaniem prawidłowa. Niezbyt trafnie rozmieszczono materiał pracy co odzwierciedla spis treści. Części pracy są 3, zarówno co do wprowadzenia teoretycznego, jak też części doświadczalnej oraz dyskusji wyników: (*) Izolacja antyoksydantów z łuski cebuli oraz oczyszczenie ekstraktu ze związków smakowo-zapachowych, (**) Badania właściwości antyoksydacyjnych otrzymanego ekstraktu z wykorzystaniem drożdży, (***) Zastosowanie otrzymanego ekstraktu w wybranych produktach żywnościowych. I tak powinna być podzielona cała praca.

5 2. Wnioski z pracy są wąskie w merytoryce, nie oddające istoty podsumowania, jakiego wymaga ta praca. Chcę podkreślić, że wnioski nie powinny być sformułowane w formie podsumowującej, czy streszczającej osiągnięcia w poszczególnych częściach pracy. 3. To czego mi zabrakło na końcu pracy to wskazanie obszarów dalszych badań i zamierzeń Doktoranta na przyszłość. Nie twierdzę w tym miejscu, że łuski z cebuli to jedyna przyszłość w zamierzeniach Doktoranta Praca ma niedociągnięcia pod względem edytorskim. Poniżej zamieszczam drobne uwagi merytoryczne i dotyczące edycji pracy: - Proces główny zastosowany w pracy jest ługowaniem (układ ciecz-ciało stałe) w przeciwieństwie do zastosowanej ekstrakcji związków zapachowo-smakowych (układ ciecz-ciecz). - Streszczenie zawiera zbyt dużo szczegółów, a nie powinno. Np., od wiersza 93: ustaliłem warunki optymalne procesu, w których uzyskuje się maksymalną ilość związków antyoksydacyjnych z jednostki masy łupiny tj. stosunek masy łupiny do objętości metanolu równy 1:30, temperatura procesu wynosząca 44 C i czas równy 145 min. - Wiersz 80: Łuska cebuli jest odpadem powstającym podczas produkcji cebuli Co rozumie się pod produkcja cebuli? - Od wiersza 97: Z uwagi na fakt, że ekstrakt z łupin cebuli uzyskany w warunkach optymalnych (pozbawiony rozpuszczalnika) charakteryzuje się specyficznym cebulowym zapachem Czy w procesie ługowania można nie użyć rozpuszczalnika - ekstrahenta? Bo tak wynika z cytowanego zdania. - Określenie użyte w całej pracy ewakuacja rozpuszczalnika brzmi dla mnie jako inżyniera chemika dziwnie, bo to jest usunięcie przez odparowanie rozpuszczalnika. - Wiersz 105: Efektywność czy wydajność ekstrakcji? To nie jest to samo i trzeba się zdecydować w całej pracy. - Wiersz 782: stopnień rozdrobnienia łupiny (2-4 mm). Czy podana dana to stopień rozdrobnienia? Czy średni wymiar cząstek? - Wiersz 796: Oznaczanie sumy związków polifenolowych z odczynnikiem Folina- Ciocalteu (raczej przy użyciu odczynnika, w reakcji z odczynnikiem..). Chyba sumarycznej zawartości: jakiej - masowej?

6 - Wiersz 864: Ekstrakt z łuski cebuli odtwarzano w metanolu (10 µg ml -1 ), a następnie mierzyłem absorbancję.. a innym miejscu Ekstrakt z łuski cebuli rozpuszczałem w metanolu SLANG. Ponadto zmiana czasu gramatycznego w jednym zdaniu. Inne wagi do edycji pracy: - Spora ilość fałszywych spacji, nieprawidłowa interpunkcja, w tym, np. brak kropek na końcu zdania, opuszczanie polskich znaków, zmienianie czasów gramatycznych w tekście z jednego na drugi oraz formy osobowej na bezosobową:. Poszanowanie języka polskiego zawarte jest w podstawowych zasadach pisania tekstu naukowego, uniwersalnych dla wszystkich dyscyplin. To są mankamenty usuwalne za pomocą każdego edytora tekstu. - Przykład wymiarowania z pracy: g L -1 czy g/l? W pracy nie ujednolicono wymiarów oraz ich edycji. - W pracy nie uzgodniono sposobu edycji równań oraz parametrów w tekście, w tabelach i na rys. Mimo powyższych moich krytycznych uwag i zasygnalizowanych wątpliwości, nie podważam zasadniczych walorów tej pracy. Doktorant zaprezentował duży wkład pracy eksperymentatorskiej, analitycznej i obliczeniowej, wykazał się niezbędną wiedzą i umiejętnościami rozwiązywania postawionych przed Nim zadań i problemów naukowych. Dzięki powyższemu Doktorant zrealizował szeroki zakres badań i osiągnął postawiony cel pracy. Wysoko oceniam zastosowanie najnowszych technik badawczych, szeroką interpretację wyników doświadczalnych i obliczeń. Na wyróżnienie zasługuje również dorobek autora w postaci czterech artykułów z listy filadelfijskiej, siedem spoza listy, ale punktowanych przez MNiSW, zgłoszenie patentowe, udział w projekcie badawczym. Wnioskuję do Rady Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności Politechniki Łódzkiej o dopuszczenie recenzowanej rozprawy doktorskiej mgr. inż. Tomasza Piechowiaka do publicznej obrony. W przypadku satysfakcjonujących odpowiedzi na kwestie wymienione w recenzji wystąpię o wyróżnienie pracy. Prof. dr hab. inż. Dorota Antos