Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Wydział Towaroznawstwa. dr Dariusz Kikut-Ligaj. Katedra Przyrodniczych Podstaw Jakości AUTOREFERAT

Transkrypt

1 Załącznik nr 3 Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu Wydział Towaroznawstwa dr Dariusz Kikut-Ligaj Katedra Przyrodniczych Podstaw Jakości AUTOREFERAT Przedstawiający opis dorobku i osiągnięć POZNAŃ 2015 r.

2 1. Imię i nazwisko Dariusz Kikut-Ligaj 2. Posiadane stopnie i dyplomy naukowe - z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej 2.1. Dyplom magistra nauk chemicznych w zakresie chemii ogólnej, specjalizacja nauki biochemiczne, na podstawie pracy Badania syntezy 5 -trójfosforanów 4-tiourydyny i 5-fluorourydyny, uzyskany na Wydziale Chemii Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu, dnia 29 września 1994, nr Dyplom doktora nauk ekonomicznych w zakresie towaroznawstwa, nadany uchwałą Rady Wydziału Towaroznawstwa Akademii Ekonomicznej w Poznaniu w dniu 17 października 2003, na podstawie przedstawionej rozprawy doktorskiej pt. Badania chemorecepcji smaku gorzkiego, promotorem której był prof. dr hab. Jan Jasiczak, nr Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/artystycznych : zatrudnienie na stanowisku asystenta stażysty w Katedrze Chemii Produktów Naturalnych, Wydziału Towaroznawstwa, Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, kierowanej przez profesora Jana Jasiczaka : zatrudnienie na stanowisku asystenta w Katedrze Chemii Produktów Naturalnych, Wydziału Towaroznawstwa, Akademii Ekonomicznej w Poznaniu, kierowanej przez profesora Jana Jasiczaka : zatrudnienie na stanowisku adiunkta w Katedrze Chemii Produktów Naturalnych, Wydziału Towaroznawstwa, Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, kierowanej przez profesora Jana Jasiczaka 3.4. od 2009 do 2015 zatrudnienie na stanowisku adiunkta w Katedrze Przyrodniczych Podstaw Jakości, Wydziału Towaroznawstwa, Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, kierowanej przez profesora Jana Jasiczaka do chwili obecnej zatrudnienie na stanowisku starszego wykładowcy w Katedrze Przyrodniczych Podstaw Jakości, Wydziału Towaroznawstwa, Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, kierowanej przez profesora Jana Jasiczaka 2

3 4. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 z dnia 14 marca 2013 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) 4.1. Monografia naukowa pt.: Smak gorzki w kształtowaniu jakości żywności opublikowana przez Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, 2015, s Recenzentami wydawniczymi monografii byli prof. dr hab. Stefan Smoczyński i prof. dr hab. Władysław Kędzior Autor: Dariusz Kikut-Ligaj 4.3. Omówienie celu naukowego ww. pracy i osiągniętych wyników z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania Monografia pt.: Smak gorzki w kształtowaniu jakości żywności jest rezultatem wieloletniej pracy naukowej podejmującej problematykę znaczenia smaku gorzkiego jako kluczowego wyróżnika jakościowego w towaroznawstwie, a w szczególności żywności i żywieniu. Monografia liczy 202 strony i obejmuje przegląd aktualnej wiedzy nt. identyfikacji zmysłowej, funkcji fizjologicznych i percepcji w pożywieniu smaku gorzkiego ponadto zawiera charakterystykę rynku produkcji i konsumpcji żywności wzbogaconej w gorzkie składniki, przegląd metod maskowania tego smaku oraz metodologii analizy sensorycznej stosowanej w badaniach nad smakiem gorzkim. Część empiryczna pracy dotyczy badań własnych w zakresie percepcji i prognozowania smaku gorzkiego. W tym obszarze monografii przedstawiono unikatowe i innowacyjne rozwiązania własnego autorstwa, jakimi są prosty i wielopunktowy modelu farmakoforowego (SPM ang. Simple Pharmacophore Model i MPM ang. Multipoint Pharmacophore Model) do prognozowania gorzkiej aktywności smakowej składników żywności. Uzasadnienie wyboru tematu Początki mojego zainteresowania tematyką smaku miały miejsce jeszcze podczas studiów na Wydziale Chemii UAM, kiedy to zainspirował mnie wykład prof. Jana Jasiczaka dotyczący percepcji smakowej i możliwości przewidywania aktywności smakowej małocząsteczkowych biomolekuł będących składnikami produktów spożywczych i wielu innych towarów. Po ukończeniu studiów uzyskałem zatrudnienie w Katedrze Chemii Produktów Naturalnych 3

4 kierowanej przez prof. Jana Jasiczaka i skupiłem się na badaniach nad percepcją smaku gorzkiego. Szybko okazało się, że tematyka ta jest złożona, niewystarczająco dobrze zbadana i wymaga szerokiej interdyscyplinarnej wiedzy w celu jej wnikliwego poznania. W pierwszej kolejności moją uwagę zwrócił problemem rosnącej konsumpcji żywności w rozwiniętych krajach europejskich i związane z nim coraz większe spożycie chemicznych dodatków do żywności, takich jak substancje wzmacniające smak i zapach, barwniki, aromaty, stabilizatory, emulgatory, wypełniacze, przeciwutleniacze, konserwanty itp. Wskazywało to, że wiele z tych dodatków, również z grupy smakowo-zapachowych, może generować negatywne cechy organoleptyczne żywności, w tym także gorycz. Występowanie smaku gorzkiego w pożywieniu jest także efektem rosnącego zapotrzebowania na żywność o cechach funkcjonalnych charakteryzującą się m.in. zwiększoną zawartością witamin, minerałów, aminokwasów oraz ekstraktów roślinnych. Z kolei smak gorzki w żywności funkcjonalnej oraz wysoce przetworzonej może być kwestią wtórną, wynikającą m.in. ze stosowanych technologii suplementacji oraz maskowania tej cechy smakowej. W żywności tradycyjnej i nieprzetworzonej występowanie smaku gorzkiego ma na ogół podłoże pierwotne, związane przede wszystkim z naturalną kompozycją smakową pożywienia. Inną istotną przesłanką skupiającą moją uwagę na tematyce smaku gorzkiego było przekonanie, że przeciętny konsument zazwyczaj nie zdaje sobie sprawy z funkcji gorzkich składników pokarmowych i ich oddziaływania na organizm, a wręcz nie dostrzega on całej gammy substancji o smaku gorzkim, które codziennie spożywa. Utwierdziło mnie to w przekonaniu, że akceptacja gorzkich składników żywności podlega wnikliwej kontroli zarówno pod względem ilościowym jak i jakościowym. Istotnymi przesłankami do napisania pracy nt znaczenia smaku gorzkiego w kształtowaniu jakości pożywienia były także: brak syntetycznych opracowań dotyczących znaczenia tego smaku w żywności i żywieniu a także częste przedstawianie tego waloru smakowego w specjalistycznej literaturze jako wyróżnika wpływającego wyłącznie negatywnie na jakość żywności. Te i inne przesłanki wskazywały, że smak gorzki jest szczególnie ważnym walorem smakowym decydującym o konsumpcji żywności. Jednocześnie stało się oczywiste, że w celu polepszenia jakości pożywienia niezbędna jest sprawna i ukierunkowana kontrola naturalnych składników i dodatków do żywności wykazujących smak gorzki. Zrodziło to idee kontroli smaku gorzkiego za pomocą prognozowania technikami komputerowymi. 4

5 Tezy, hipotezy oraz cele pracy Biorąc pod uwagę opisane wcześniej przesłanki, sformułowano kilka tez dla rozpatrywanego obszaru badawczego: 1. Analiza ekonomicznych wskaźników produkcji i konsumpcji produktów spożywczych zawierających gorzkie komponenty smakowe stanowi podstawę sprecyzowania ich udziału w rynku żywności. 2. Intensywny smak gorzki żywności jest nietolerowany przez konsumentów, a podstawą do lepszej akceptacji tej jakości smakowej w żywności są technologie maskowania smaku gorzkiego. 3. Smak gorzki jako jeden z podstawowych wyróżników kształtujących jakość sensoryczną żywności podlega analizie za pomocą szerokiego spektrum metod sensorycznych. 4. Poszczególne składniki żywności, a w szczególności substancje smakowe (m.in. słodkie, gorzkie, kwaśne czy słone), oddziałują wzajemnie podczas konsumpcji pokarmów, co w efekcie determinuje ich indywidualne postrzeganie. 5. Gorzkie składniki smakowe zawarte w żywności charakteryzują się zmiennym natężeniem smaku gorzkiego. 6. Jakość żywności zawierającej gorzkie komponenty smakowe podlega kontroli w aspekcie jakości smakowej, użyteczności oraz bezpieczeństwa konsumpcji. W oparciu o przedstawione tezy sformułowano następujące hipotezy badawcze: 1. Produkty spożywcze zawierające gorzkie komponenty smakowe stanowią coraz większy i dynamicznie rosnący sektor rynku żywności. 2. Maskowanie smaku gorzkiego wymaga zastosowania specjalistycznych oraz innowacyjnych technologii uwzględniających określone koszty. 3. Badania sensoryczne nad smakiem gorzkim w żywności wymagają wielu specyficznych i innowacyjnych metod oceny percepcji smaku gorzkiego uwzględniających jakość jej składu goryczkowego. 4. Warunki kwasowo-zasadowe odpowiadające środowisku pożywienia determinują intensywność percepcji smaku gorzkiego. 5

6 5. Techniki wykorzystujące komputerowe prognozowanie smaku gorzkiego (modele farmakoforowe) umożliwią skuteczną ocenę intensywności gorzkich bodźców smakowych kształtowanych przez szerokie spektrum składników zawartych w żywności. 6. Zastosowanie metod komputerowego prognozowania smaku gorzkiego umożliwi optymalizację profili jakościowych żywności zawierającej gorzkie komponenty smakowe poprzez wzrost bezpieczeństwa oraz polepszenie cech funkcjonalnych i smakowych. Zasadniczym celem pracy była kompleksowa ocena stanu wiedzy dotyczącej m.in.: percepcji, maskowania, biodostępności i funkcji substancji goryczkowych w żywności, z uwzględnieniem obecności jej na rynku oraz nowatorskich mechanizmów rozpoznawania jej gorzkich składników wykorzystujących postęp w zakresie analizy sensorycznej i komputerowych modeli farmakoforowych. W obszarze zagadnień przedstawionych jako główny cel monografii zawarte były następujące cele cząstkowe: 1. Wykazanie stanu i tendencji w produkcji oraz konsumpcji wyrobów charakteryzujących się znacznym udziałem składników decydujących o smaku gorzkim. 2. Przedstawienie kierunków i możliwości zminimalizowania smaku gorzkiego w produktach spożywczych. 3. Wskazanie kierunków doskonalenia analizy sensorycznej w badaniach nad smakiem gorzkim. 4. Wykazanie, że istotnym modulatorem percepcji smaku gorzkiego mogą być warunki kwasowo-zasadowe. 5. Dowiedzenie skuteczności prognozowania gorzkiej aktywności smakowej z zastosowaniem prostych modeli farmakoforowych. 6. Potwierdzenie skuteczności przewidywania gorzkiej aktywności smakowej z zastosowaniem wielopunktowego modelu farmakoforowego. Do realizacji kompleksowego i cząstkowych celów pracy wykorzystano najnowszą literaturę fachową, raporty organizacji międzynarodowych, informacje uzyskane ze stron internetowych oraz nieopublikowane wyniki badań empirycznych własnego autorstwa. Przeprowadzone badania literaturowe przyczyniły się do usystematyzowania aktualnej wiedzy m.in. w zakresie nowoczesnych procedur maskowania innowacyjnych, postępu metodologii badań sensorycznych i złożoności postrzegania smaku gorzkiego w żywności oraz funkcji i biodostępności substancji gorzkich w pożywieniu. Badania empiryczne 6

7 (diagnostyczne) udowodniły pełną użyteczność teoretycznych modeli farmakoforowych (SPM i MPM) do prognozowania gorzkiej aktywności smakowej ponadto potwierdziły, że warunki kwasowo-zasadowe odpowiadające środowisku pożywienia determinują intensywność postrzegania smaku gorzkiego. Układ pracy, wyniki badań i ich wykorzystanie Praca ma charakter teoretyczno-empiryczny i składa się z dwunastu rozdziałów, w których zrealizowano wszystkie postawione cele badawcze oraz zweryfikowano założone hipotezy badawcze. Trzy pierwsze rozdziały mają charakter teoretyczny, część czwarta zawiera koncepcję, cele i hipotezy badań, trzy następne rozdziały teoretyczno empiryczny, cztery kolejne empiryczny, a ostatni rozdział prezentuje wyniki badań oraz ich znaczenie użytkowe. Rozdział pierwszy pt. "Rola smaku gorzkiego w żywności i żywieniu" prezentuje zagadnienia teoretyczne związane z percepcją smakową i profilami sensorycznymi żywności o smaku gorzkim oraz funkcjami smaku gorzkiego w żywności. W tej części zawarłem również obszerną charakterystykę i podział związków gorzkich pochodzenia roślinnego wchodzących w skład różnorakich towarów. Rozdział drugi pt. "Fizjologia smaku" został napisany w celu przybliżenia czytelnikowi mechanizmów rejestracji i postrzegania przez konsumenta smaku gorzkiego. W rozdziale tym dokonałem przeglądu aktualnej wiedzy w zakresie budowy i funkcjonowania narządów smakowych człowieka, przenoszenia gorzkich sygnałów w obszarze komórek kubków smakowych oraz scharakteryzowałem przyczyny fizjologicznych różnic w percepcji smaku gorzkiego u ludzi. Rozdział trzeci pt. "Receptory smaku gorzkiego" dotyczy złożoności funkcjonowania czujników rozpoznających smak gorzki, jakimi są zlokalizowane w obszarze jamy ustnej receptory smaku gorzkiego. W tej części pracy zawarłem obszerną charakterystykę około 30 receptorów smaku gorzkiego (TAS2R) występujących u człowieka. Omówiłem m.in. mechanizm molekularnej aktywacji receptorów TAS2R oraz różnice w czułość reakcji receptorowej na odmienne gorzkie ligandy, jakimi są naturalne i syntetyczne składniki pożywienia. W rozdziale czwartym pt. "Koncepcja, cele i hipotezy badań" wyjaśniłem, jakie przyczyny są podłożem wzrastającej konsumpcji gorzkich substancji i wynikającą z tego faktu potrzebę lepszej kontroli zawartości tych komponentów żywności. 7

8 W tym obszarze monografii zwróciłem uwagę, iż obecność smaku gorzkiego i substancji gorzkich w żywności, zależy od jej rodzaju (np. tradycyjna, funkcjonalna, wysoce przetworzona). Oznacza to, że skład goryczkowy żywności kształtują w szczególności procesy technologiczne, jakim jest ona poddawana (np. eliminacja i maskowanie smaku gorzkiego lub wzbogacanie substancjami gorzkimi) zgodnie z oczekiwaniami konsumentów w stosunku do jej cech funkcjonalnych (np. żywność dietetyczna, probiotyczna, wygodna). Zwracając uwagę na potrzebę racjonalnej kontroli zawartości związków gorzkich podkreśliłem, że niekorzystne dla jakości pożywienia są zarówno nadmierne usuwanie jak i przesadne wzbogacanie gorzkimi składnikami. Sformułowana w tym obszarze pracy koncepcja stała się podstawą do sprecyzowania kluczowych hipotez oraz celów badawczych, których treść zawarłem w części autoreferatu pt. "Tezy, hipotezy oraz cele pracy". Rozdział piąty pt. "Wybrane produkty spożywcze na rynku żywności zawierające gorzkie komponenty smakowe" obejmuje m.in. analizę wielkości produkcji i konsumpcji oraz wybrane aspekty żywieniowe i prozdrowotne dla takich produktów, jak piwo, wino, kawa, herbata, produkty na bazie miazgi kakaowej oraz napoje energetyzujące. Rozdział ten powstał w celu wykazania, że ww. produkty posiadające w swoim składzie gorzkie komponenty smakowe są bardzo istotnym segmentem rynku produktów spożywczych. W tej części pracy dowiodłem (w oparciu o dane statystyczne), że pomimo niesprzyjających warunków makroekonomicznych w ostatnich latach całkowita światowa produkcja i konsumpcja piwa, wina, herbaty, kakao, kawy i napojów energetyzujących przyrastała w szybkim tempie. Źródła statystyczne potwierdzają również wzrost konsumpcja kawy, herbaty, czekolady i napojów energetyzujących w krajach Unii Europejskiej. Wyjątek stanowi unijny rynek piw i win, na którym od dłuższego czasu utrzymują się niekorzystne wskaźniki produkcji i konsumpcji. Spadek produkcji tych napojów w krajach UE uaktywnił jednak rynki producenckie w krajach azjatyckich oraz południowo- i środkowoamerykańskich. Rosnące spożycie kawy i herbaty oraz wyrobów zawierających miazgę kakaową wynika przede wszystkim z cech funkcjonalnych tych produktów oraz czynników o charakterze społecznym i kulturowym. Najnowsze dane wskazują, że szybko powiększa się asortyment produktów spożywczych powstających na bazie ziaren kawy, kakaowca oraz suszu herbacianego (tj. jogurty, kefiry i budynie, napoje gazowane, napoje gotowe do spożycia (RTD), alkoholowe oraz energetyzujące). Efektem rosnącej konsumpcji ww. produktów jest 8

9 spożycie coraz większych ilości zawartej w nich kofeiny, ale również innych grup gorzkich związków smakowych. Wszystkie te informacje potwierdziły hipotezę, że produkty spożywcze zawierające gorzkie komponenty smakowe stanowią coraz większy i dynamicznie rosnący sektor rynku żywności. Jednocześnie zrealizowano cel cząstkowy jakim było wykazanie stanu i tendencji w produkcji oraz konsumpcji wyrobów charakteryzujących się znacznym udziałem składników decydujących o smaku gorzkim. Rozdział szósty pt. "Maskowanie smaku gorzkiego w żywności" zawiera przegląd współcześnie stosowanych metod maskowania smaku gorzkiego oraz ocenę ich skuteczności w stosunku do wybranych gorzkich składników. Było to zgodne z założonym celem cząstkowym dotyczącym przedstawienia kierunków i możliwości zminimalizowania smaku gorzkiego w produktach spożywczych. W tej części pracy wykazałem, że efektywność poszczególnych technologii maskowania smaku gorzkiego w żywności jest zróżnicowana, podobnie jak bilans ekonomiczny dla kosztów produkcji z ich użyciem. Zgromadzone dane wskazują, że najbardziej korzystne pod względem ekonomicznym są nadal metody oparte na dodatku substancji słodzących i aromatyzujących. Niemniej jednak wzrasta zainteresowanie branży przemysłowej drogimi technikami ograniczającymi kontakt gorzkich substancji z receptorami, takimi jak powlekanie i mikrokapsułkowanie. Perspektywą opracowania wydajnych i tanich metod maskowania smaku gorzkiego w żywności mogą się okazać technologie oparte na wykorzystaniu tzw. blokerów receptorów TAS2R. Informacje przedstawione w tym rozdziale potwierdzają, że maskowanie smaku gorzkiego wymaga zastosowania specjalistycznych oraz innowacyjnych technologii uwzględniających określone koszty. Rozdział siódmy pt. "Analiza sensoryczna w badaniach nad smakiem gorzkim" przedstawia postęp w badaniach sensorycznych smaku gorzkiego. W tym obszarze pracy przedstawiłem użyteczność szeregu metod sensorycznych w badaniach smaku gorzkiego żywności i jej gorzkich składników. Metody analizy sensorycznej opisane w tej części pracy stosowano do weryfikacji wielu naukowych zagadnień związanych ze smakiem gorzkim, m.in. do stwierdzenia różnic w percepcji smakowej u ludzi, w badaniach jak osobnicza wrażliwość na smak gorzki wpływa na konsumpcję różnych produktów o smaku gorzkim, weryfikacji 9

10 prognozowanych wartości ISG (intensywności smaku gorzkiego) z wyznaczonymi za pomocą e-języka i modeli farmakoforowych (SPM i MPM). W rozdziale tym przedstawiłem odmienne strategie stosowane w badaniach analitycznych (dotyczących intensywności smaku gorzkiego) oraz w badaniach konsumenckich (dotyczących stopnia pożądalności gorzkich produktów spożywczych). Wartości intensywność smaku gorzkiego ISG oznaczane są za pomocą: skal liczbowych (o zróżnicowanej strukturze); skal kategorii (zawierających werbalne kategorie intensywności bodźców); skal hybrydowych (np. będących zespoleniem skal liczbowych i kategorii). Do określenia stopienia pożądalności gorzkich produktów spożywczych stosowane są skale hedoniczne. Najpopularniejsze w badaniach intensywności smaku gorzkiego (ISG) pojedynczych gorzkich związków (np. kofeiny lub chininy w roztworach modelowych, chininy w tonikach, gorzkich kofeiny w napojach energetyzujących) są skale liczbowe. Znaczenie skal hybrydowych wzrasta, gdy badana jest żywność o złożonej kompozycji smakowej z udziałem smaku gorzkiego (np. produkty czekoladowe, piwa, napoje i soki owocowe oraz warzywne). Niewątpliwą zaletą skal hybrydowych ( np. LMS i glms) a także i hedonicznych (LHS) jest zastosowanie werbalnych kategorii bodźców smakowych. Studia literaturowe wskazują jednak, że implikacje pomiędzy strukturą skal a ich precyzją nie są jednoznaczne i są nadal przedmiotem szerokiej dyskusji. Należy podkreślić, że dynamiczny rozwój rynku towarów przyczynił się do wzrostu zainteresowania metodami skalowania hedonicznego bodźców smakowych, które nie wymagają specjalnego przygotowania w zakresie procedur badawczych i selekcji oraz szkolenia członków paneli sensorycznych. Wg przeprowadzonych badań własnych, ISG określona za pomocą skal liczbowych i hybrydowych (dla pojedynczych gorzkich związków) jest praktycznie taka sama. Z badań tych wynika, że zasadniczą niedoskonałością skal liczbowych jest brak werbalnej informacji o wartościach wyróżników jakościowych produktów a niewątpliwą zaletą użycia skal hybrydowych jest szybsza reakcja degustatorów na gorzkie bodźce smakowe. Reasumując, należy podkreślić, że przede wszystkim różnice jakościowe charakteryzujące poszczególne obiekty badawcze (tj. skład, konsystencja, złożone cechy organoleptyczne, zakres prowadzonych badań) uzasadniają w pełni stosownie odmiennych metod oceny ich smaku gorzkiego. 10

11 Zaprezentowane zagadnienia potwierdzają, że badania sensoryczne nad smakiem gorzkim w żywności wymagają wielu specyficznych i innowacyjnych metod oceny percepcji smaku gorzkiego uwzględniających jakość jej składu goryczkowego. W rozdziale ósmym pt. "Wpływ ph na percepcję gorzkich bodźców smakowych" przedstawiłem badania własne dotyczące różnic w postrzeganiu intensywności smaku gorzkiego wybranych gorzkich ligandów (należących do flawonoli, flawonów oraz alkaloidów chinolinowych i metyloksantynowych) w środowisku roztworów słabo kwasowych, obojętnych i słabo zasadowych. Zależność percepcji intensywności smaku gorzkiego (ISG) od wartości ph dla mieszanin ww. związków charakteryzują krzywe psychofizyczne o przebiegu sigmoidalnym i wykładniczym. Wyniki tych badań wskazują, że w zakresach słabo kwasowych, obojętnych i zasadowych mieszaniny związków gorzkich o stałym stężeniu bodźca gorzkiego wykazują zmienną intensywność smaku gorzkiego. Uzyskane wyniki potwierdzają założenie, że odczyn ph mieszanin związków smakowych jest istotnym modulatorem ISG. Zaobserwowałem również, że im bardziej kwasowy był odczyn ph, tym silniej tłumiony był gorzki smak. Oznaczało to, że mieszaniny smakowe zawierające stałe stężenia gorzkiego liganda w zależności od ich własności kwasowo-zasadowych były interpretowane przez system smakowy jako słabo, umiarkowanie lub silnie gorzkie. Informacje te są bardzo istotne, ponieważ umożliwiają redukcję intensywności gorzkich bodźców smakowych w produktach spożywczych posiadających odczyn o zasadowy, co w efekcie pozwoli konsumentom na ich akceptację. Uzyskane wyniki potwierdziły cel cząstkowy, jakim było wykazanie, że do istotnych modulatorów percepcji smaku gorzkiego można zaliczyć warunki kwasowo-zasadowe. Potwierdziłem tym samym hipotezę, że warunki kwasowo-zasadowe odpowiadające środowisku pożywienia determinują intensywność postrzegania smaku gorzkiego. W rozdział dziewiątym pt. "Modele farmakoforowe jako narzędzia prognozowania gorzkiej aktywności smakowej" zawarłem informacje dotyczące prognozowania smaku gorzkiego związków organicznych za pomocą metod modelowania farmakoforowego. W rozdziale tym przedstawiłem dwa autorskie modele prognozowania smaku gorzkiego. Pierwszy określiłem mianem prostego modelu farmakoforowego (ang. Simple Pharmacophore Model, SPM) (rysunek 1A) a drugi jako wielopunktowy model farmakoforowy (ang. Multipoint Pharmacophore Model, MPM) (rysunek 1B). 11

12 Rysunek 1. Schemat procesu prognozowania gorzkiej aktywności smakowej dla hipotetycznych ligandów receptora TAS2R za pomocą prostego modelu farmakoforowego- SPM (A) i wielopunktowego modelu farmakoforowego - MPM (B). Stosując strategie prognozowania smaku gorzkiego za pomocą SPM i MPM precyzowane są cechy powinowactwa badanych ligandów, a te z kolei przekształcane są w liczbowe deskryptory. Ostatecznie deskryptory łączone są w równanie precyzujące prognozowane intensywności smaku gorzkiego (ISG p ) dla testowanych molekuł. Równania takie są niezbędne w badaniach opartych na modelu SPM. Model MPM jest bardziej uniwersalny i poza możliwością testowania różnic w intensywności smaku gorzkiego umożliwia 12

13 bezpośrednie określenie powinowactwa małocząsteczkowych molekuł do receptorów TAS2R. Rozdział ten zapoznaje czytelnika z detalami prognozowania farmakoforowego, które zastosowałem w dalszych rozdziałach pracy do wyznaczania gorzkiej aktywności różnych grup molekuł. Rozdział dziesiąty pt. "Proste modele farmakoforowe w predykcji smaku gorzkiego" składa się z czterech podrozdziałów, w których przedstawiłem wyniki prognozowania smaku gorzkiego dla związków chemicznych z grup alkaloidów metyloksantynowych, chinolizydynowych, tropanowych, chinolinowych, chromonów, furanochromonów i flawonów. Analizę powinowactwa struktur badanych ligandów do komplementarnych miejsc receptorowych prowadziłem stosując tzw. prosty model farmakoforowy (SPM). Za pomocą tej techniki rozpoznałem wszystkie reprezentacje farmakoforowe charakteryzujące badane związki. Uzyskane tą drogą informacje molekularne, posłużyły (jako tzw. deskryptory) do utworzenia odpowiednich równań wyrażających prognozowaną gorzką aktywność smakową. Postać ogólną równania prognozującego intensywność smaku gorzkiego dla pojedynczego liganda wyraziłem wzorem: ISG P = ( LPI + LIS) x W, gdzie LIS i LPI to wartości molekularnych deskryptorów a W współczynnik proporcjonalności. Oszacowane wartości prognozowanych intensywności smaku gorzkiego (ISG p ) dla wszystkich badanych grupy molekuł potwierdziłem wartościami ISG oznaczonymi za pomocą badań sensorycznych. Tym samym wykazałem, że zastosowanie prostego modelu farmakoforowego (SPM) umożliwia skuteczne prognozowanie natężenia gorzkich wrażeń smakowych dla odmiennych strukturalnie ligandów. Uzyskane w tym rozdziale wyniki potwierdziły postawioną hipotezę, iż modele farmakoforowe umożliwią skuteczną ocenę intensywności gorzkich bodźców smakowych kształtowanych przez szerokie spektrum składników zawartych w żywności. W praktyce prognozowanie ISG za pomocą modelu SPM stwarza perspektywę dokładnej komputerowej kontroli jakości smakowej składników żywności, a także leków i kosmetyków. Kontrola taka usprawnia i upraszcza technologię wzbogacania i eliminacji cech smakowych żywności. Może być również perspektywą do sterownia składem goryczki pożywienia tak by ograniczyć stosowanie metod maskowania smaku gorzkiego. 13

14 Rozdział jedenasty pt. "Predykcja smaku gorzkiego z wykorzystaniem wielopunktowego modelu farmakoforowego" dotyczy konstrukcji wielopunktowego modelu farmakoforowego MPM i jego wykorzystania w prognozowaniu smaku gorzkiego małocząsteczkowych związków organicznych. MPM jest autorskim projektem opracowanym w celu identyfikacji gorzkiej aktywności smakowej molekuł związków organicznych. Strukturę wielopunktowego modelu farmakoforowego oparłem na zespoleniu cech powinowactwa (funkcji farmakoforowych) charakteryzujących 34 gorzkie ligandy należące do różnych klas związków goryczkowych. Szczegółowa struktura MPM jest kompilacją trzech regionów (XH 1 -B 1, XH 2 -B 2 i XH 3 -B 3 ) o własnościach donorów i akceptorów wiązań wodorowych (HBA, HBD, PI, NI i HAL) a także obszaru D o cechach aromatyczno/hydrofobowych (AR/H) (rysunek 2). Rysunek 2. Wielopunktowy model farmakoforowy (MPM) do prognozowania smaku gorzkiego. Oczywista jest użyteczność MPM do określania gorzkiej aktywności smakowej struktur ligandów użytych do jego konstrukcji. Z tych powodów do testowania modelu MPM użyłem cząsteczki sacharyny, która aktywuje receptory smaku słodkiego (heterodimer TAS1R2/3), ale również i gorzkiego (TAS2R) powodując tzw. następczy smak gorzki. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazałem, że cząsteczka sacharyny posiada trzy trójcentrowe reprezentacje farmakoforowe zdolne do aktywacji receptorów smaku gorzkiego. 14

15 Fakt ten wyjaśnia, dlaczego cząsteczka sacharyny wykazuje następczy smak gorzki. Zrealizowałem tym samym cel cząstkowy, jakim była ocena skuteczności przewidywania gorzkiej aktywności smakowej za pomocą modelu MPM. Potwierdziłem po raz drugi hipotezę, iż modele farmakoforowe umożliwią skuteczną ocenę gorzkich bodźców smakowych kształtowanych przez składniki zawarte w żywności. Kontrola aktywności smakowej składników towarów, jaką umożliwia model MPM a także wcześniej opisany model SPM jest podstawą do zapewnienia jakości żywności zawierającej gorzkie komponenty smakowe (wzrost bezpieczeństwa oraz polepszenie cech funkcjonalnych i smakowych). Zastosowanie wielopunktowego modelu farmakoforowego może dotyczyć wielu dziedzin nauki pośrednio i bezpośrednio związanych ze smakiem gorzkim towarów. Do których zaliczyć można: kontrolę składu gorzkich dodatków do żywności, leków i suplementów diety itp.; identyfikację silnie gorzkich komponentów smakowych żywności celem ich modyfikacji, zamaskowania lub eliminacji; optymalizację profili sensorycznych (redukcja smaku i posmaku gorzkiego) żywności z równoczesnym zachowaniem walorów funkcjonalnych i prozdrowotnych; modyfikację walorów organoleptyczno-prozdrowotnych produktów farmaceutycznych poprzez zastąpienie silnie gorzkich komponentów ich odpowiednikami o umiarkowanej i niskiej goryczy. W rozdziale dwunastym pt. " Perspektywy i znaczenie badań nad percepcją smaku gorzkiego w kształtowaniu jakości towarów" podsumowałem najistotniejsze zagadnienia badawcze zawarte w monografii. Smak gorzki jako wyróżnik jakości pożywienia informuje konsumentów o potencjalnie niebezpiecznych komponentach żywności, ale także jest nieodzownym składnikiem utrzymującym pożądany profil smakowy wielu towarów. Przeprowadzone badania wykazały, że poglądy nt. funkcji substancji goryczkowych i smaku gorzkiego w żywności ulegają obecnie znaczącej transformacji. Przyczyniły się do tego najnowsze badania naukowe potwierdzające wielokierunkowe oddziaływanie wielu substancji goryczkowych na organizm człowieka. Okazało się, że mnóstwo gorzkich komponentów żywności to nieodzowne dla konsumentów składniki funkcjonalne takie jak: aminokwasy, antybiotyki, przeciwutleniacze, metabolity, oraz neuro- i psychostymulaty. Szczególne znaczenie tych składników potwierdza występowanie receptorów TAS2R poza jamą ustną, 15

16 czyli w tkankach pozasmakowych takich jak m.in. tkanki przewodu pokarmowego, górnych dróg oddechowych, płuc, narządów płciowych i mózgu. Najnowsze badania wskazują również, że postrzeganie smaku gorzkiego przez ludzi jest bardzo złożone, a wiele czynników związanych z produktami, konsumentem i środowiskiem, decyduje o tym, jakie rodzaje gorzkiej żywności są akceptowane lub nieakceptowane przez konsumentów. Informacje te wskazują, że kontrola jakości produktów spożywczych powinna uwzględniać nie tylko jakość smakową, ale również właściwości funkcjonalne jakie pełnią związki gorzkie w żywności. Reasumując, przedłożona praca wpisuje się w nurt badań towaroznawczych dotyczących znaczenia smaku gorzkiego i substancji gorzkich w żywności i żywieniu, w której na podstawie aktualnej wiedzy i badań własnych wykazałem, że: Współczesny rynek towarów charakteryzuje się obecnością żywności o szczególnie złożonej informacji sensorycznej, którego istotną część stanowią produkty z udziałem smaku gorzkiego (piwa, wina, kawa, herbata, napoje energetyzujące, itp.); Produkty posiadające w swoim składzie gorzkie komponenty smakowe stanowią segment rynku produktów spożywczych, którego światowa produkcja i konsumpcja szybko rośnie; Maskowanie smaku gorzkiego w żywności wymaga zastosowania specjalistycznych oraz innowacyjnych technologii uwzględniających określone koszty. Oznacza to, że przemysł spożywczy poszukuje wydajnych, tanich i bezpiecznych dla konsumentów metod maskowania smaku gorzkiego; Doskonalona jest metodyka badań sensorycznych dotyczących detekcji smaku gorzkiego w żywności. W tym obszarze badań powstaje wiele innowacyjnych metod wyznaczania intensywności smaku gorzkiego, które uwzględniają zmienną, jakość składu goryczkowego żywności; Warunki kwasowo-zasadowe odpowiadające środowisku pożywienia determinują intensywność percepcji smaku gorzkiego. Mieszaniny smakowe zawierające stałe stężenia gorzkiego liganda w zależności od ich własności kwasowo-zasadowych interpretowane przez system smakowy jako: słabo, umiarkowanie lub silnie gorzkie. Prosty model farmakoforowy (SPM) umożliwia efektywne prognozowanie intensywności smaku gorzkiego wielu składników żywności; 16

17 Autorskie modele farmakoforowe (MPM i SPM) umożliwiają kontrolę gorzkiej aktywności smakowej składników żywności, co jest szczególnie ważne dla zapewnienia pożądanej jakości smakowej i właściwości funkcjonalnych pożywienia. Należy podkreślić, że perspektywy wykorzystania prognozowania smaku gorzkiego metodami farmakoforowymi SPM i MPM są znacznie szersze i mogą dotyczyć nie tylko żywności, ale również innych towarów. Mogą być one użyte: 1). w przemyśle spożywczym do: modyfikacji, eliminacji lub maskowania smaku gorzkiego produktów spożywczych takich jak oleje roślinne, przeciery, napoje energetyzujące, alkoholowe a także soki i napoje owocowe oraz warzywne; kontroli jakości smakowej substancji wzbogacających żywność (np. naturalnych konserwantów, antyoksydantów i antybiotyków); optymalizacji profili sensorycznych żywności z równoczesnym zachowaniem walorów funkcjonalnych i prozdrowotnych poprzez wskazanie składników goryczkowych powodujących awersje smakowe, smaki następcze itp.; 2). w przemyśle farmaceutycznym do: optymalizacji profili sensorycznych produktów farmaceutycznych poprzez redukcję smaku lub posmaku gorzkiego; tworzenia preparatów farmaceutycznych o pomniejszonym działaniu i nie powodujących awersji smakowych u dzieci; 3). w przemyśle kosmetycznym do: eliminacji, modyfikacji lub maskowania smaku gorzkiego w takich produktach kosmetycznych jak kremy, szampony, toniki, itp.; sterowania jakością smakową składników funkcjonalnych którymi wzbogacane są np. kosmetyki takich jak pomadki do ust, błyszczyki, kremy itp. Perspektywa tworzenia bezpiecznej dla konsumentów, smacznej i w pełni funkcjonalnej żywności może wydawać się dość odległa, niemniej jednak możliwość wykorzystania technik komputerowych do prognozowania smaku gorzkiego znacząco ją przybliża. 17

18 5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych, działalności organizacyjnej, dydaktycznej i popularyzacji nauki Moja działalność naukowa skupiona jest przede wszystkim na problematyce związanej ze smakiem gorzkim, który zaliczany jest do podstawowych determinantów jakości smakowej pożywienia. Przeważającą część moich publikacji naukowych dotyczy zagadnienia teoretycznego prognozowania gorzkiej aktywności smakowej, jaką wykazują pojedyncze składniki żywności. Do najistotniejszych prac naukowych obejmujących tą tematykę należą: Kikut-Ligaj D., (2014), Prediction of the bitter taste of selected quinolizidine alkaloids, Food. Science. Technology. Quality., 6(97), Kikut-Ligaj D., (2014), Prediction of the bitter taste of chromones and furochromones using Simple Pharmacophore Model (SPM), Food. Science. Technology. Quality., 1(92), Kikut-Ligaj D., Jasiczak J., (2011), Simple pharmacophore model for the prediction of bitter taste of caffeine derivatives, W: New trends in food analytics. red. Szołtysik M. i Dąbrowska A., WUP Wrocław, s (ISBN ). Kikut-Ligaj D., Skolik A., Włodarczak J., Wysocka W., (2010), Prediction of bitter taste of some bis-quinolizidine alkaloids, Polish J. Commod. Sci., 3(24), (ISSN X). Kikut-Ligaj D., Jasiczak J., Libera J., (2010), Prediction of bitter taste of flavonoids contained in grapefruit, Zeszyty Naukowe UEP, 158, (ISBN ). Nowotna-Kromolicka N., Kikut-Ligaj D., Jasiczak J., (2007), Preliminary model of the multipoint molecular mould of bitter taste receptor, W: Current Trends in Commodity Science : Proceedings of the 9 th International Conference (IGWT), red. Zieliński R., Wieczorek D., Wydaw. AEP, Poznań, Poland, (ISBN ). Największym osiągnięciem mojej wieloletniej pracy w aspekcie postrzegania smaku gorzkiego było opracowanie dwóch nowatorskich technik komputerowych umożliwiających prognozowanie smaku gorzkiego tj. prosty model farmakoforowy (ang. Simple Pharmacophore Model, SPM) i wielopunktowy model farmakoforowy (ang. Multipoint Pharmacophore Model, MPM). Techniki te są innowacyjnymi komputerowymi sensorami, które umożliwiają identyfikację gorzkich składników pożywienia i sprecyzowanie ich intensywności smaku gorzkiego. 18

19 Podstawową korzyścią, jaką daje zastosowanie technik SPM i MPM jest możliwość wskazania silne gorzkich składników odpowiedzialnych za nieakceptowanie wielu asortymentów żywności. W swojej pracy badawczej nad smakiem gorzkim podejmowałem także inne istotne pod względem towaroznawczym zagadnienia, które dotyczyły m.in.: indywidualnych różnic postrzegania smaku gorzkiego przez konsumentów, roli gorzkich składników w żywieniu człowieka, źródeł pokarmowych substancji gorzkich a ponadto przyczyniłem się uporządkowania zagadnień nt działania, odbioru i funkcji smaku gorzkiego. Publikacje, w których podejmuje w/w zagadnienia badawcze to: Kikut-Ligaj, D., Trzcielińska-Lorych J., 2015, How taste works: cells, receptors and gustatory perception, Cell Mol. Biol. Lett., ISSN (Online) , ISSN (Print) , DOI: /cmble , October Mikołajczyk-Bator K., Kikut-Ligaj D.: (2016), Triterpene saponins as bitter components of red beetroot, Food. Science. Technology. Quality., (przyjęta do druku w numerze 1(104) /2016). Kikut-Ligaj, D., Jasiczak, J., 2011, Sip and spit screening procedures in studies of prediction of bitter taste of different groups of natural compounds, Zeszyty Naukowe UEP, 214, Kikut-Ligaj, D., Jasiczak, J., 2006, Smak gorzki, jego prognozowanie i rola w żywieniu, Polish J. Commod. Sci., 1(6), Znaczącymi osiągnięciami w mojej pracy badawczej było uzyskanie i realizacja projektów badawczych we współpracy z wiodącymi krajowymi ośrodkami badawczymi. Projekty te dotyczyły zagadnień ściśle związanych z tematyką smaku gorzkiego. Były to projekty: Opracowanie wielopunktowej matrycy molekularnej (WMM) dla smaku gorzkiego. Aplikacja WMM do zarządzania kompozycją smakową produktów spożywczych. ( ; MNiSW; główny wykonawca). Izolacja i identyfikacja saponin triterpenowych buraka ćwikłowego (Beta vulgaris L.). Współzależność pomiędzy strukturą chemiczną a smakiem gorzkim wyizolowanych saponin. ( ; NCN; wykonawca). Pochodne cytyzyny jako agonisty do modelowania matrycy receptora smaku gorzkiego. (2005/2006; interdyscyplinarny projekt badawczy AE-UAM; kierownik projektu). 19

20 Zastosowanie matrycy molekularnej receptora smaku gorzkiego i metody QSAR w przewidywaniach smaku wybranych alkaloidów chinolizydynowych. (2006/2007; interdyscyplinarny projekt badawczy AE-UAM; kierownik projektu). Wymienione projekty w dużym stopniu przyczyniły się do opracowania technik SPM i MPM, jak również innych zagadnień związanych z percepcja smaku gorzkiego. Moje dokonania w zakresie praktycznego wykorzystania technik SPM i MPM kontynuuje obecnie biorąc udział w programie SPIN-TECH finansowanym przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Projekt ten dotyczy komercjalizacji wyników badań i prac rozwojowych na UEP w Poznaniu. W programie tym technologia mojego autorstwa pt. Prognozowanie aktywności smakowej gorzkich komponentów żywności za pomocą wielopunktowego modelu farmakoforowego (MPM). Aplikacja MPM do zarządzania kompozycją smakową produktów spożywczych, kosmetycznych i farmaceutycznych, zaliczona została do 10 kluczowych technologii na UEP. Istotnym aspektem mojej pracy naukowej jest współpraca, jaką prowadziłem i prowadzę z wieloma ośrodkami badawczymi. Współdziałałem m.in. z takimi ośrodkami naukowymi jak: Wydział Chemii Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Technologii Drewna, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, Katedra i Zakład Histologii i Embriologii, Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu i Instytut Dendrologii Polskiej Akademii Nauk w Kórniku. Bardzo ważnym obszarem mojej działalności jest aktywne zaangażowanie w pracę dydaktyczną Katedry Przyrodniczych Podstaw Jakości UEP. Do chwili obecnej prowadziłem kilkanaście przedmiotów dla kierunków ZIP i Towaroznawstwo na studiach stacjonarnych i niestacjonarnych oraz sprawowałem funkcję koordynatora zajęć praktycznych z 4 przedmiotów. Byłem również promotorem prac inżynierskich, pełniłem opiekę naukową nad magistrantami oraz doktorantami wykonującymi prace dyplomowe w KPPJ. Realizując pracę dydaktyczną na Wydziale Towaroznawstwa UEP przyczyniłem się do opracowania i realizacji wielu zajęć praktyczno-metodycznych, kursów, szkoleń oraz wykładów o tematyce towaroznawczej. Moje doświadczenie w pracy badawczej, organizatorskiej a także dydaktycznej zawdzięczam licznym szkoleniom i kursom, jakich byłem uczestnikiem. Były to w szczególności szkolenia dotyczące komputerowego modelowania aktywności molekularnej oraz pozyskiwania funduszy w ramach projektów unijnych. 20

21 Reasumując moje zaangażowanie w pracy na rzecz wydziału i uczelni chciałbym podkreślić, iż przez wiele lat uczestniczyłem w pracach Uczelnianej i Wydziałowej Komisji Rekrutacyjnej, przewodniczyłem Wydziałowej Komisji ds. Oceny i Dokumentowania Ryzyka Zawodowego oraz brałem aktywny udział w innych zespołach działajacych na rzecz Wydziału Towaroznawstwa i Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu. Podsumowanie Mój dorobek naukowy po uzyskaniu stopnia doktora składa się z 45 pozycji (w tym 29 z pierwszym autorstwem). Dorobek ten obejmuje publikacje w czasopismach, redakcje monografii i rozdziału w monografii naukowej, doniesienia konferencyjne na międzynarodowych i krajowych sympozjach, kongresach i zjazdach, a także recenzję artykułu naukowego. Poniżej, w tabeli, zaprezentowałem zbiorcze zestawienie mojego dorobku naukowego po uzyskaniu stopnia doktora z podziałem na poszczególne formy aktywności. Tabela 1. Zestawienie dorobku po uzyskaniu stopnia doktora Rodzaj publikacji/aktywności Ilość IF Artykuły w czasopismach indeksowanych w bazie JRC Artykuły w czasopismach nie indeksowanych w bazie JRC z dnia wydania Punkty MNiSW całkowite udział własny wg bieżącej punktacji z dnia wydania wg bieżącej punktacji 5 5, ,7 42, ,6 67,3 Monografie Rozdziały w monografiach i podręcznikach Redakcja naukowa monografii, czasopism Referaty naukowe wygłoszone na konferencjach Postery i komunikaty prezentowane na konferencjach ,7 5, Recenzje Zgłoszenia patentowe RAZEM z wyłączeniem monografii prezentowanej jako osiągnięcie ,0 114,0 138,0 118,0 21