dr Jacek Rożnowski Zal 2 Autoreferat wer30.odt Załącznik 2 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania:

Transkrypt

1 Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie Wydział Technologii Żywności Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności Jacek Rożnowski AUTOREFERAT Opis dorobku i osiągnięć naukowych (załącznik 2) Kraków 2016

2 1. Imię i nazwisko Jacek Rożnowski 2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania: Magister chemii, specjalność Analityka przemysłowa i środowiskowa, Wydział Chemii, Uniwersytet Jagielloński, 1997 Doktorat nauk rolniczych w zakresie technologii żywności i żywienia, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy, obrona Studia podyplomowe w zakresie metrologii chemicznej, Centrum Metrologii Chemicznej, Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski w Warszawie, 2008 Studia podyplomowe: Profesjonalny kierownik projektów badawczo-rozwojowych, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, 2011, Technik informatyk, Centrum Kształcenia Ustawicznego im. Jana Matejki w Krakowie, Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych: Asystent Collegium Medicum UJ w Krakowie, Wydział Farmaceutyczny, Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Asystent Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, Wydział Technologii Żywności, Zakład a następnie Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności Adiunkt Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, Wydział Technologii Żywności, Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności od obecnie Adiunkt Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, Wydział Technologii Żywności, Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności 2/17

3 4. Wskazanie osiągnięcia naukowego wynikającego z art. 76 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz.595 ze zm.); a) Osiągnięciem będącym podstawą do ubiegania się o stopień naukowy doktora habilitowanego jest cykl pięciu oryginalnych prac twórczych ujętych pod wspólnym tytułem: Wpływ pochodzenia botanicznego skrobi oraz warunków jej fosforylacji jak i wysycania składnikami mineralnymi, na właściwości fizyczno-chemiczne otrzymanych preparatów skrobiowych. opublikowanych w latach b) Publikacje będące podstawą do ubiegania się o stopień naukowy doktora habilitowanego: Łabanowska M., Kurdziel M., Bidzińska E., Fortuna T., Pietrzyk S., Przetaczek- Rożnowska I., Rożnowski J., Influence of metal ions on thermal generation of carbohydrate radicals in native and modified starch studied by EPR. Starch/Stärke, 65, (IF = 1,677); Rożnowski J., Fortuna T., Szuba E., Łabanowska M Impact of starch phosphorylation and iron(ii) and copper(ii) ion enrichment on its physicochemical properties. Starch/Stärke, 67, (IF = 1,677); Rożnowski J., Fortuna T., Kłosowska J Effect of esterification temperature and duration on the physicochemical properties of phosphorylated spelt starch. Journal of Food Process Engineering, doi /jfpe (IF = 0,675); Rożnowski J., Fortuna T., Nowak K., Szuba E Effect of phosphorylation and copper(ii) or iron(ii) ions enrichment on some physicochemical properties of spelt starch. Brazilian Archives of Biology and Technology (w druku), doi / (IF = 0,546); Rożnowski J., Przetaczek-Rożnowska I., Boba D Physicochemical properties of native and phosphorylated pumpkin starch. Starch/Stärke, (w druku) doi: /star (IF = 1,677); 3/17

4 c) Omówienie celu naukowego ww. pracy/prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania. Skrobia stanowi szeroko rozpowszechniony w przyrodzie surowiec roślinny i choć należy do najważniejszych biopolimerów funkcjonalnych w przemyśle nie tylko spożywczym to z uwagi na swoje ograniczone właściwości funkcjonalne nie znajduje pełnego zastosowania. Dlatego skrobie poddaje się modyfikacjom obejmującym działanie czynnikami enzymatycznymi, chemicznymi lub fizycznymi w celu uzyskania preparatów nadających produktom spożywczym oczekiwane właściwości fizyczno-chemiczne i trwałość. Ponieważ fosfor jest naturalnym komponentem skrobi, jednym ze stosowanych rodzajów modyfikacji chemicznej skrobi jest fosforylacja. Dopuszczone do stosowania w przemyśle spożywczym preparaty fosforanów są estrami, w których cząsteczka fosforanu(v) wiąże się estrowo z jednym łańcuchem skrobiowym tworząc fosforan monoskrobiowy, lub z dwoma łańcuchami, czego efektem jest uzyskanie fosforanu diskobiowego. Jedną z metod fosforylacji jest ogrzewanie skrobi w stanie suchym z wodoro- i diwodorofosforanami w wysokiej temperaturze (bez stymulowania dekstrynizacji skrobi) podczas czego powstają fosforany monoskrobiowe. Drugą ważną grupą metod fosforylacji są reakcje zachodzące w skrobi w stanie półsuchym uprzednio wysyconej polifosforanami, a skład produktów modyfikacji zależy od odczynu reakcji. W przypadku środowiska zasadowego (ph ok. 9,5) w reakcji z tripolifosforanem sodu (STPP) powstają zarówno estry monoskrobiowe jak i usieciowane fosforany, podczas gdy w rekcji skrobi z trimetafosforanem sodu (STMP) fosforany usieciowane. Zastosowanie różnych warunków fosforylacji oraz wykorzystanie skrobi różnego pochodzenia, a także późniejsze poddanie kolejnym modyfikacjom (np. wysycanie składnikami mineralnymi) rozszerza spektrum potencjalnych zastosowań otrzymywanych preparatów m.in. w technologii żywności. W pracy doktorskiej zajmowałem się wpływem pochodzenia botanicznego na właściwości fosforanów skrobiowych otrzymanych ze skrobi kukurydzianej i ziemniaczanej na drodze fosforylacji skrobi w zawiesinie, w stanie półsuchym oraz suchym. Porównanie zawartości fosforu w skrobiach naturalnych i modyfikacyjnych próbach odczynnikowych 4/17

5 wykazało (Zał 6. II_D_2), że reakcjom przyłączenia fosforu pochodzącego od reagentów towarzyszy częściowe uwalnianie natywnego fosforu ze skrobi. Choć sposób prowadzenia modyfikacji miał decydujący wpływ na właściwości otrzymanych preparatów, to zaobserwowane różnice we właściwościach otrzymywanych fosforanów skrobiowych wywołane pochodzeniem botanicznym skrobi, skłoniły mnie do podjęcia badań nad skrobiami innego pochodzenia niż najbardziej w Polsce rozpowszechnione skrobie ziemniaczana i kukurydziana. Celem przedstawionych prac wchodzących w skład osiągnięcia naukowego była ocena wpływu pochodzenia botanicznego skrobi, warunków jej fosforylacji jak i wysycania składnikami mineralnymi na właściwości fizyczno-chemiczne otrzymanych preparatów. Surowcami roślinnymi wytypowanymi do przeprowadzenia badań zostały dynia oraz pszenica orkisz. W tym celu nawiązano współpracę ze Stacją Doświadczalną Uniwersytetu Rolniczego w Mydlnikach i w 2013 roku wysiano nasiona 8 odmian dyni w celu wybrania odmiany o największej wydajności otrzymywania skrobi. Po przeprowadzeniu wstępnych analiz, do dalszych badań wybrano dynię Curcubita Maxina odmiany Ambar, z której po wysianiu i zebraniu owoców wyizolowano skrobię. Polisacharyd ten fosforylowano w celu otrzymania fosforowanego fosforanu diskrobiowego używając STMP i STPP do modyfikacji. W wyniku ogrzewania w temperaturze 115 lub 145 C przez 1, 2 lub 3 godziny otrzymano w postaci stałej 5 preparatów modyfikowanych, które wraz ze skrobią naturalną poddano analizom fizyczno-chemicznym. Przeprowadzone badania (Zał 6. I_B_5) dowiodły, że modyfikacja wpłynęła na skład i właściwości uzyskanych preparatów. W porównaniu do skrobi naturalnej zawierającej 0,026% fosforu, zawartość fosforu w skrobiach modyfikowanych była większa (11-20 razy), a wydłużenie czasu ogrzewania w niższej temperaturze skutkowało wbudowaniem większych ilości fosforu. Stwierdzono, że fosforylacja przebiegała wydajniej, niż w przypadku opisywanych w literaturze skrobi kukurydzianej i tapiokowej. Zawartość amylozy w próbkach modyfikowanych była mniejsza niż w naturalnej, stwierdzono również, że większy wpływ na oznaczoną zawartość amylozy w badanych fosforanach miała temperatura modyfikacji niż czas ogrzewania. Na podstawie analizy regresji stwierdzono silną ujemną korelację (r=-0,95) 5/17

6 między zawartością fosforu i amylozy. Również ujemną korelację stwierdzono między zawartością amylozy a rozpuszczalnością (r=-0,97) oraz zdolnością wiązania wody w temperaturze 25 C (r=-0,97). Skrobia niemodyfikowana była słabo rozpuszczalna w wodzie (<1%) i słabo wiązała wodę. Otrzymane fosforany wykazywały większą rozpuszczalność w wodzie o temperaturze 25 C (11-57 razy) i większą zdolność wiązania wody (11-58 razy) niż skrobia naturalna. Fosforan otrzymany podczas ogrzewania 3 godzinnego w temperaturze 145 C był całkowicie rozpuszczalny w wodzie, dlatego nie było możliwe wyizolowanie go w formie stałej już podczas modyfikacji. Znaczny wzrost zdolności wiązania wody połączony z analogicznym wzrostem rozpuszczalności wskazuje na silne rozluźnienie struktury skrobi co przypisać można zwiększeniu ilości fosforanów monoskrobiowych (pochodzących z reakcji z STPP), które odpychając się ułatwiają wnikanie wody do wnętrza molekuły. Z kolei reakcja sieciowania daje efekt przeciwstawny zmniejszając rozpuszczalność i wodochłonność, zatem w przypadku otrzymanych preparatów skrobiowych działanie fosforanów monoskrobiowych jest silniejsze niż działanie fosforanów diskrobiowych. Wraz ze zwiększeniem czasu i temperatury modyfikacji składowa b* otrzymanych fosforanów zwiększała się co powodowało wzrost nasycenia barwy zwiększając całkowitą różnicę barwy między próbkami. Analiza krzywych kleikowania otrzymanych metodą wiskozymetryczną (RVA) wskazała zmianę typu krzywych kleikowania. Lepkość preparatów skrobi naturalnej podczas trwania całej analizy stopniowo wzrastała, osiągając maksymalną wartość lepkości dopiero po ochłodzeniu kleiku do temperatury 20 C. W przypadku fosforanów, na krzywej pojawiało się wyraźne maksimum piku, a zmierzone wartości lepkości były większe niż w przypadku kleiku skrobi niemodyfikowanej. Kleiki fosforanu otrzymanego w temperaturze 115 C wykazywały większe wartości lepkości (niż kleiki fosforanów otrzymanych w temperaturze 145 C), a ich lepkość w maksimum piku kleikowania była mniejsza niż lepkość końcowa. Stwierdzono ponadto, że w miarę wzrostu ilości fosforu w skrobi, lepkości kleików początkowo wzrastały, a następnie po przekroczeniu pewnej zawartości fosforu malały. Dlatego w przypadku poszukiwania bardziej lepkich preparatów, korzystniejsze jest zastosowanie najkrótszego czasu modyfikacji w niższej temperaturze. Przeprowadzone 6/17

7 analizy wykazały, że fosforylacja skrobi powoduje znaczne obniżenie temperatury kleikowania (o C). Analiza procesu mętnienia kleików pozwala ocenić podatność próbek na retrogradację, która w większości przypadków jest traktowana jako zjawisko niepożądane. Kleiki fosforanów skrobiowych wykazywały przynajmniej 5-krotnie mniejszą mętność (niż kleik skrobi naturalnej) charakteryzując się jednocześnie mniejszą turbidancją znormalizowaną, co wskazuje, że w próbkach fosforylowanych przebieg retrogradacji jest wolniejszy. Drugim surowcem wykorzystanym do badań była skrobia orkiszowa będąca przykładem polisacharydu pochodzącego ze zboża popularnego i rozpowszechnionego dawniej w Polsce, a współcześnie przeżywającego swój renesans. Materiałem wyjściowym do badań była handlowa mąka orkiszowa ECCO 700, z której wyizolowaną skrobię poddano estryfikacji polifosforanami (STMP i STPP). W wyniku ogrzewania przez 1, 2 lub 3 godziny w temperaturach 115, 130 lub 145 C otrzymano 9 preparatów fosforanów mono- i diskrobiowych. Przeprowadzone badania dowiodły, że czas ogrzewania skrobi podczas fosforylacji wpływa na właściwości fizyczno-chemiczne otrzymanych preparatów, a zarówno wydłużenie czasu ogrzewania, jak również podwyższenie temperatury spowodowało efektywniejsze wbudowanie fosforu w skrobię (Zał 6. I_B_3). Stwierdzono, że zawartość fosforu w fosforanach była 2-6-krotnie większa niż w skrobi naturalnej, a całkowita zawartość fosforu, jak też przyrost zawartości fosforu był mniejszy niż po fosforylacji skrobi dyniowej (Zał 6. I_B_5). Fosforany uzyskane ze skrobi orkiszowej otrzymywane w trakcie dłuższego ogrzewania charakteryzowały się niższymi wartościami temperatur przemian fazowych niż preparaty otrzymywane po ogrzewaniu w temperaturze 115 C. Jednak na podstawie analizy DSC nie wydaje się technologicznie uzasadnione zastosowanie temperatury 145 C do modyfikacji, gdyż preparaty te nie wykazały istotnych statystycznie różnic wartości temperatur przemian fazowych w porównaniu z preparatami otrzymanymi w temperaturze 130 C. Analiza wyników kleikowania otrzymanych metodą RVA wskazuje, że skrobie fosforylowane charakteryzowały się wyraźnie niższymi temperaturami kleikowania (o ok ) niż skrobia naturalna przy jednocześnie 5-16-krotnie większej lepkości kleików. Zauważyć 7/17

8 należy również, że temperatury kleikowania fosforanów otrzymanych w temperaturze 115 i 130 C nie różniły się od siebie (ok. 65 C), natomiast temperatura kleikowania fosforanów otrzymanych w temperaturze 145 C zmniejszała się w miarę wydłużania czasu ogrzewania. Fosforylacja w temperaturze 145 C spowodowała, że otrzymane preparaty charakteryzowały niższe wartości lepkości, niż fosforany otrzymane w temperaturze 130 C. Na podstawie analiz krzywych płynięcia stwierdzono, że kleiki fosforanów wykazały właściwości cieczy nienewtonowskich rozrzedzanych ścinaniem (n = 0,4-0,5) z tendencją do granic płynięcia, których lepkość wzrasta przy wydłużeniu czasu i temperatury modyfikacji. Fosforany otrzymane w wyższej temperaturze miały barwę nieznacznie bardziej czerwoną, a ich jasność się zmniejszała, w wyniku czego całkowita różnica barwy między próbkami wzrastała w miarę wydłużanie czasu i temperatury modyfikacji. Ponieważ w produktach spożywczych fosforany monoskrobiowe są naturalną formą występowania kwasu fosforowego w skrobi, podjęto badania właściwości fosforanów monoskrobiowych otrzymanych ze skrobi orkiszowej, które dodatkowo wysycano jonami wybranych metali: potasu, magnezu, miedzi(ii) lub żelaza(ii) (Zał 6. I_B_4). Próby odniesienia stanowiły przygotowane analogicznie preparaty skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej (Zał 6. I_B_2). Wyniki analizy składu mineralnego metodą ASA wskazały, że fosforany otrzymane ze skrobi ziemniaczanej wiążą niewiele więcej jonów miedzi niż fosforany pochodzące ze skrobi kukurydzianej, podczas gdy otrzymane ze skrobi orkiszowej wiążą wyraźnie więcej (o 25% więcej niż ziemniaczane). Podobna tendencja wystąpiła w przypadku wysycania jonami żelaza, lecz wówczas zarówno zawartości pierwiastka jak i różnice między odpowiednimi próbkami były mniejsze. Zauważono również, że naturalnie występujące jony metali dwuwartościowych (magnez i wapń) są słabiej wymywane podczas modyfikacji niż jony jednowartościowe (potas i magnez), co można tłumaczyć działaniem chelatującym fosforanów. Zaobserwowano także, zmniejszoną zawartość fosforu w preparatach wysycanych jonami metali. Mogło być to spowodowane częściową hydrolizą wiązań monoestrowych występującą naturalnie podczas reakcji fosforylacji, a przyspieszoną przez tworzenie się związków kompleksowych odłączonych grup fosforanowych z użytymi w nadmiarze jonami 8/17

9 wysycającymi. Otrzymane modyfikowane skrobie orkiszowe (same fosforany oraz wysycane jonami metali) miały ciemniejszą i bardziej czerwoną barwę niż analogiczne preparaty kukurydziane i ziemniaczane. Wyznaczone z termogramów DSC temperatury przemian fazowych modyfikowanych skrobi orkiszowych i ziemniaczanych były zbliżone, podczas gdy u modyfikowanej skrobi kukurydzianej wyraźnie wyższe. Temperatury przemian fosforanów orkiszowych wysycanych jonami miedzi były wyraźnie wyższe niż samego fosforanu orkiszowego czy fosforanu wysycanego jonami żelaza, czego nie zaobserwowano w przypadku fosforanów skrobi ziemniaczanych i kukurydzianych. Z kolei w przypadku analizy DSC poprzedzonej tygodniowym przechowywaniem chłodniczym (w celu wywołania retrogradacji), większe podobieństwa temperatur przemian wykazały preparaty modyfikowanych skrobi orkiszowej i kukurydzianej niż ziemniaczanej. Temperatury przemian zachodzących podczas kleikowania naturalnej skrobi z orkiszu wzbogaconej jonami miedzi były znacznie mniejsze niż w przypadku fosforanu otrzymanego z orkiszu jak też wysycanego jonami żelaza, czego nie zaobserwowano w przypadku analogicznych preparatów kukurydzianych i ziemniaczanych. Po wysyceniu fosforanów ze skrobi orkiszowej i kukurydzianej jonami miedzi, temperatury kleikowania wyznaczone metodą RVA zmniejszyły się, podczas gdy po wzbogacaniu w jony żelaza wzrosły. W przypadku próbek ziemniaczanych nie stwierdzono takich zmian. Wprowadzenie jonów miedzi do fosforanu ze skrobi ziemniaczanej spowodowało dwukrotne zwiększenie lepkości, a jonów żelaza nawet 3-9-krotne. W przypadku preparatu kukurydzianego nie występują tak jednoznaczne tendencje, a w przypadku orkiszowego, jony żelaza spowodowały obniżenie lepkości. Wszystkie analizowane kleiki wykazywały właściwości cieczy nienewtonowskich z tendencją do granicy płynięcia. Kleiki modyfikowanych preparatów orkiszowych wykazywały niższe wartości współczynnika konsystencji niż odpowiednie próbki kukurydziane i ziemniaczane, a wartości wskaźnika płynięcia (podobne jak u odpowiednich preparatów ziemniaczanych) wskazywały na większe podobieństwo tych kleików do cieczy newtonowskich niż u preparatów skrobi kukurydzianej. Wpływ jonów metali na przebieg krzywych płynięcia zaobserwowano jedynie podczas analizy kleiku 9/17

10 fosforanu skrobiowego z jonami żelaza, u którego duże wartości naprężenia ścinającego przy małych szybkościach ścinania uniemożliwiły dopasowanie równania Herschela- Bulkley'a. Na podstawie analizy stopnia odbudowy zauważono, że kleiki preparatów ziemniaczanych były bardziej odporne na gwałtowne zmiany szybkości ścinania niż kleiki odpowiednich preparatów kukurydzianych i orkiszowych. Jony magnezu i potasu są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, a występując w skrobi jako składniki mineralne są związane z grupami fosforanowymi. Wyniki badań (Zał 6. I_B_1) wykazały, że ilość jonów potasu lub magnezu była zbliżona w natywnych skrobiach ziemniaczanej i orkiszowej, podczas gdy kukurydziana zawierała ich od 3 do 10 razy mniej. Z kolei wydajność wiązania tych jonów przez skrobie naturalną orkiszową podczas wysycania laboratoryjnego była niewielka (przyrost o mniej niż 80%), podczas gdy w naturalnych skrobiach ziemniaczanej i kukurydzianej ilość jonów wzrosła 3-22 razy. Dalsze badania prowadzono metodą elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). Skrobie naturalne i modyfikowane przez fosforylację lub/i wysycane jonami K, Mg nie wykazały sygnału EPR. Sygnał pochodzący od rodników węglowych pojawił się dopiero po wcześniejszej obróbce termicznej (Zał 6. I_B_1). Był on bardzo stabilny i zanikał powoli podczas przechowywania. Najwięcej rodników wystąpiło w natywnej skrobi orkiszowej, a najmniej w kukurydzianej. Fosforylacja skrobi zwiększyła liczbę rodników generowanych termiczne. Stwierdzono również, że wysycanie jonami magnezu skrobi naturalnych i fosforylowanych utrudnia generowanie rodników powodując zmniejszenie ich liczby przynajmniej o połowę, podczas gdy w przypadku wysycania jonami potasu wzrost następował w próbkach niefosforylowanych oraz fosforylowanej ziemniaczanej. W fosforylowanej kukurydzianej nie wystąpiły zmiany, a w orkiszowej stwierdzono zmniejszenie sygnału EPR. Analiza widm EPR wskazała, że rodniki powstają przez odrywanie atomów wodoru od atomów węgla C1 lub C6 jak też grup hydroksylowych od atomu C6. Zaobserwowany niewielki wpływ stężenia jonów potasu i magnezu na kształt widm EPR wskazał, że wysycanie jonami zwiększa liczbę rodników, ale nie wpływa na mechanizm tworzenia rodników. Wysycanie jonami magnezu spowodowało tendencję odwrotną, która wskazuje, że jony potasu o dwukrotnie większym promieniu jonowym a 10/17

11 mniejszym ładunku w większym stopniu niż jony magnezu osłabiają strukturę skrobi ułatwiając procesy degradacyjne w wyższej temperaturze. Przyłączone do skrobi jony miedzi i żelaza przeciwnie do jonów potasu i magnezu dają sygnał EPR, który może zostać powiązany z obecnością jonów Cu(II) i Fe(III) (powstałych z utleniania jonów dwuwartościowych), a widma preparatów naturalnych i fosforylowanych wysycanych miedzią były zbliżone. Najwyższe ilości wolnych rodników zanotowano w fosforanach lecz są one w niewielkim stopniu zależne od rodzaju skrobi, podczas gdy w skrobiach naturalnych pochodzenie skrobi miało znaczny wpływ na sygnał EPR. Następstwem ogrzewania skrobi jest zmniejszenie intensywności sygnału pochodzącego od miedzi a zmiana kształtu widma wskazuje na usuniecie wody. Duża zbieżność parametrów sygnału skrobi i fosforanów monoskrobiowych po ogrzewaniu wskazuje, że cząsteczki wody wnikające do strefy koordynacyjnej miedzi przed obróbka termiczną mogą wpływać na sygnał EPR. Z kolei w przypadku próbek wysycanych jonami żelaza zanikanie niektórych składowych sygnału EPR można wytłumaczyć częściowa redukcją Fe(III) do Fe(II), które nie jest widoczne podczas pomiarów EPR. Zaobserwowano również, że działanie termiczne silnie osłabia sygnał, co łączone jest właśnie z redukcją oraz z częściowym odwodnieniem próbek. Badania przygotowanych próbek wskazują, że skrobia tworzy z jonami metali przejściowych aktywne paramagnetycznie kompleksy o strukturze obserwowalnej metoda EPR. W wyższej temperaturze jony metali przejściowych uaktywniają tlen grup funkcjonalnych skrobi umożliwiając usuniecie wodoru z łańcuchów węglowych glukozy. Taki mechanizm tworzenia rodników jest inny niż w przypadku skrobi ogrzewanych (naturalnych, fosforylowanych czy wysycanych jonami magnezu lub potasu). Fosforylacja należy do najmniej inwazyjnych metod modyfikacji skrobi, ponieważ jony fosforanowe przyłączając się do łańcuchów polisacharydowych tworzą wiązania analogiczne do wiązań występujących naturalnie w kwasie amylofosforowym. Obecnie do celów spożywczych dopuszczone są skrobie w których fosforan tworzy wiązanie z jednym łańcuchem skrobiowym (fosforan monoskrobiowy E 1410), z dwoma łańcuchami (fosforan diskrobiowy E 1412, acetylowany fosforan diskrobiowy E 1414, hydroksypropylofosforan 11/17

12 diskrobiowy E 1442) lub cześć anionów fosforanowych tworzy wiązania pojedyncze, a inne wiązania sieciujące (E1413 fosforowany fosforan diskrobiowy). Rosnące zapotrzebowanie przemysłu nie tylko spożywczego stawia nowe wymagania technologom żywności i skłania do poszukiwania nowym produktów i nowych preparatów technologicznych. Przedstawione badania wskazują, że fosforany otrzymywane ze skrobi orkiszowych lub dyniowych ze względu na swoje właściwości mogą być cennym surowcem dla przemysłu spożywczego, a możliwość wiązania składników mineralnych połączona ze zmianą podatności na tworzenie rodników daje możliwość wygodnej suplementacji żywności mikro- i makroelementami w celu zapobieżenia niedoborów wybranych składników mineralnych w diecie. d) Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych Studia wyższe ukończyłem w 1997 roku na Wydziale Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, uzyskując tytuł magistra chemii. Pracę magisterską pt. Fizykochemiczne badania identyfikacyjne tonerów do kserokopiarek kolorowych wykonałem pod kierunkiem prof. dr hab. Pawła Kościelniaka w oparciu o badania prowadzone w Instytucie Ekspertyz Sądowych im. J Sehna. Zrealizowana praca miała ma celu spektroskopową analizę składu dostępnych na rynku polskim tonerów do kserokopiarek kolorowych w celu identyfikacji kryminalistycznej typu urządzenia na którym została wykonana kopia lub wydruk kolorowy. Na podstawie otrzymanych wyników opracowano metodologię pobierania i analizy próbki, oraz identyfikacji tonera na podstawie dwóch niezależnych kryteriów(wyróżników). Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Z Zagadnień Nauk Sądowych (Zał 6. II_D_12). Po ukończeniu studiów podjąłem pracę na stanowisku asystenta naukowodydaktycznego w Katedrze Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Wydziału Farmacji CMUJ w Krakowie prowadząc zajęcia z chemii nieorganicznej i analitycznej. Po podjęciu w kwietniu 1999 roku pracy w Zakładzie, a następnie Katedrze Analizy i Oceny Jakości Żywności kontynuowałem zainteresowania analityczne obejmujące analizy chromatograficzne (HPLC), m.in. w ramach grantu PKZ/KBN 21/P06/99 Zastosowanie enzymatycznej modyfikacji surowców i składników żywności w celu opracowania produktów nowej 12/17

13 generacji i polepszenia funkcjonalnych właściwości konwencjonalnej. Równocześnie zainteresowałem się tematyką skrobi naturalnej i modyfikowanej chemicznie w przemyśle co znalazło odzwierciedlenie w dwóch publikacjach przeglądowych (Zał 6. II_D_25 i 26). Szczególne moje zainteresowanie wzbudziła fosforylacja skrobi jako metoda chemicznej modyfikacji, a prowadzone badania były związane z wpływem pochodzenia botanicznego skrobi oraz warunków modyfikacji na własności fizyczno-chemiczne skrobi fosforylowanych. Rozwinięciem tych badań była praca doktorska pt. Zmiany w strukturze chemicznej i właściwościach skrobi poddanych fosforylacji na którą przyznano mi Grant promotorski KBN 3P06T , prowadzony pod kierunkiem prof. dr hab. Teresy Fortuny. Rada Wydziału Technologii Żywności AR w Krakowie uchwałą z dnia 19 listopada 2003 nadała mi stopień naukowy doktora w zakresie technologii żywności i żywienia. W pracy wykazałem związek między pochodzeniem skrobi i metodą modyfikacji a podatnością ma fosforylację, zmiany struktury ziarna skrobiowego oraz właściwości fizyczno-chemiczne skrobi. Część wyników prezentowana była na XXXIX Sesji Naukowej Komitetu Nauk o Żywności PAN w Poznaniu w trakcie referatu ustnego (Zał 6. II_K_1) i licznych komunikatach posterowych. W roku 2004 Katedra moja nawiązała współpracę z Wydziałem Chemii UJ W Krakowie i w ramach tej współpracy uczestniczyłem w badaniach nad zastosowaniem elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) do analizy generowanych termicznie wolnych rodników w skrobiach naturalnych i modyfikowanych. Na podstawie wyników wstępnych analiz stwierdzono, że głównymi czynnikami wpływającymi na mechanizm powstawania wolnych rodników było pochodzenie botaniczne skrobi oraz rodzaj prowadzonej modyfikacji (Zał 6. II_D_2). Dalsza współpraca międzyuczelniana doprowadziła do realizacji dwóch wspólnych projektów finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, a realizowanych pod kierunkiem prof. dr hab. Teresy Fortuny. Pierwszy z nich pt. Wpływ interakcji modyfikowanych skrobi z sacharozą i jej zamiennikami na powstawanie wolnych rodników realizowano w latach Na podstawie badań stwierdzono wpływ acesulfamu K, aspartamu i sorbitolu traktowanych jako zamienniki sacharozy na właściwości fizyczno-chemiczne i reologiczne skrobi naturalnych i 13/17

14 modyfikowanych (Zał 6. II_A_2 i 3). Projekt drugi pt. Wpływ zawartości składników nieskrobiowych i sposobu modyfikacji skrobi na właściwości funkcjonalne i generowanie wolnych rodników realizowano w latach Podczas analizy wpływu powstających kompleksów między skrobią a metalami (magnezem, potasem, miedzią lub żelazem) na właściwości chemiczne i fizyczne oraz generowanie wolnych rodników stwierdzono, że ilość składników mineralnych związanych ze skrobią oraz zmiany właściwości skrobi uzależnione były zarówno od pochodzenia botanicznego skrobi i sposobu modyfikacji jak też od wbudowywanego składnika mineralnego. Stwierdzono również, że mechanizm powstawania rodników generowanych termicznie oraz ich liczba zależały od rodzaju jonu wprowadzonego do skrobi. Wyniki analiz zostały opublikowane m.in. w czasopismach znajdujących się w bazie JCR (Zał 6. II_A_5 i 7) oraz w materiałach pokonferencyjnych indeksowanych przez Web of Science (Zał 6. II_D_17, 18, 24). Równolegle z badaniami dotyczącymi modyfikacji skrobi zajmowałem się zagadnieniem właściwości fizyczno-chemicznych produktów spożywczych obecnych w diecie człowieka, za szczególnym uwzględnieniem analizy składu mineralnego oraz barwy produktów. Szczególne moje zainteresowanie wzbudziła analiza mikro- i makro elementów oznaczanych spektrofotometrycznie oraz płomieniowymi metodami atomowymi: absorpcji i emisji. Efektem moich zainteresowań było autorstwo rozdziałów w podręczniku akademickim Wybrane zagadnienia nauki i żywności i zarządzania jakością, pod redakcją prof. M. Pałasińskiego i L. Juszczaka (Zał 6. III_I_3_6 i 12). W trakcie badań nad składem pierwiastkowym produktów spożywczych, w zakres moich zainteresowań wchodziły m.in. miody, ziołomiody, wieloziarniste mieszanki wypiekowe, odpady ziemniaczane (jako surowiec do usuwania jonów Cd(II) z roztworów wodnych), a także skrobie naturalne i modyfikowane. Ze względów na różnorodność składu mineralnego, jak i konsystencji produktów, które stanowiły materiał badawczy, metody mineralizacji próbek wymagały opracowania lub/i dopracowania przeze mnie. Efekty działań naukowych były opublikowane w zagranicznych czasopismach naukowych (Zał 6. II_A_4; II_D_13), jako rozdziały w monografiach (Zał 6. II_D_3, 4, 9) oraz prezentowane ustnie na X Konferencji 14/17

15 Naukowej Żywność XXI wieku, Żywność projektowana w Krakowie (Zał 6. II_K_4), a także na licznych komunikatach posterowych podczas krajowych i międzynarodowych konferencjach. Ponieważ zmysł wzroku, jako jeden z pierwszych wpływa na podjęcie decyzji o dokonaniu zakupu produktów spożywczych, moje naukowe zainteresowania skupione były także wokół analizy barwy produktów zarówno handlowych, dostępnych na rynku, jak również wpływu zastosowanych modyfikacji składników żywności na barwę m.in. skrobi modyfikowanych. W wyniku tego, opublikowane zostały moje dwa artykuły przeglądowe dotyczące tematyki barwy (Zał 6. III_I_1_1 i 2) oraz jestem współautorem rozdziałów o analizie barwy produktów spożywczych w podręczniku akademickim Wybrane zagadnienia nauki i żywności i zarządzania jakością, pod redakcja prof. M. Pałasińskiego i L. Juszczaka (Zał 6. III_I_3_5 i 11). Ponadto wygłosiłem wykład Ocena barwy produktów spożywczych organizowany przez Polskie Towarzystwo Technologów Żywności (Zał 6. III_I_4), oraz Measurement of colour characteristics and methods of analysis w ramach Seminar in Fundation of International Food Technology (Zał 6. III_I_4). Analizę barwy produktów spożywczych w Katedrze Analizy i Oceny Jakości Żywności rozpocząłem od pomiarów spektroskopowych próbek transparentnych, na potrzeby której napisałem autorski program komputerowy BARWA 2.0 pozwalający na analizę barwy z wykorzystaniem 11 iluminantów CIE oraz 2 obserwatorów (normalnego i dodatkowego) na podstawie widma próbki. Późniejsze analizy obejmowały produkty opalizujące i nieprzejrzyste, a w celu pełniejszej analizy barwy, napisałem kolejny program komputerowy RÓŻNICA BARWY wykorzystywany zarówno do badań naukowych, jak i realizacji celów dydaktycznych. Dane otrzymane w wyniku przeprowadzonych badań, zostały opublikowane w czasopismach krajowych (Zał 6. II_D_14, 15, 16), w rozdziałach monografii (Zał 6. II_D_7, 8, 11), a także część z nich została zaprezentowana w formie referatów ustnych na VI Scientific Conference with International Participation Food Safety and Control w Nitrze (Zał 6. II_K_2) oraz podczas XL Sesji Komitetu Żywności PAN, Tradycja i nowoczesność w żywności i żywieniu w Warszawie (Zał 6. II_K_3) oraz w postaci licznych komunikatów posterowych w trakcie krajowych i międzynarodowych konferencji. 15/17

16 e) Podsumowanie dorobku naukowego Szczegółowy wykaz opublikowanych prac naukowych zawarty został w Załączniku nr 6. Przedstawiony w nim dorobek naukowy obejmuje 117 pozycji, w tym: 5 prac twórczych wchodzących w skład osiągnięcia naukowego, 20 oryginalnych prac twórczych, niewchodzących w skład osiągnięcia naukowego, 5 prac przeglądowych, 11 rozdziałów w monografiach, 3 prace popularnonaukowe, 10 rozdziałów w podręcznikach, 63 komunikaty i referaty naukowe na konferencje zagraniczne (30) i krajowe (33) Odbyłem 2 staże zagraniczne: w ramach programu ERASMUS odbyłem jednotygodniowy staż naukowo-dydaktyczny na Uniwersytecie w Pardubicach ( ) oraz w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki (POKL) odbyłem miesięczny staż na Uniwersytecie Rolniczym w Nitrze ( ). Podczas pracy naukowo-dydaktycznej byłem promotorem 44 prac magisterskich oraz 37 prac inżynierskich, a także recenzentem 29 prac inżynierskich i 2 prac magisterskich. Ponadto jestem: współredaktorem dwóch wydań skryptu do ćwiczeń dla studentów pt. Wybrane zagadnienia z chemii żywności oraz autorem lub współautorem 3 rozdziałów zawartych w skrypcie, a także autorem lub współautorem 4 rozdziałów w podręczniku akademickim Wybrane zagadnienia nauki o żywności i zarządzaniu jakością. autorem lub współautorem 3 prac popularno-naukowych. Brałem udział w 11 konferencjach krajowych i międzynarodowych, w trakcie których byłem autorem lub współautorem 59 komunikatów naukowych (30 na konferencjach krajowych, 29 na międzynarodowych) oraz 4 referatów ustnych. Uczestniczyłem w 4 projektach badawczych przyznanych przez KBN (2 projekty) i MNiSW (2 projekty). Za działalność naukową zostałem wyróżniony Zespołową Nagrodą Naukową JM 16/17

17 Rektora UR w Krakowie w 2005 oraz w 2010 roku, a w ramach działalności naukowodydaktycznej otrzymałem stypendium z Rektorskiego Funduszu Stypendialnego na przygotowanie skryptu w ramach przedmiotu Chemia Żywności (2007). Za pracę na rzecz Wydziału Technologii Żywności UR w Krakowie w 2009 roku otrzymałem Brązowy Medal za Długoletnia Służbę Prezydenta Rzeczpospolitej Polskiej. Rodzaj publikacji Oryginalne prace twórcze wchodzące w skład osiągnięcia naukowego Oryginalne prace twórcze nie wchodzące w skład osiągnięcia naukowego Publikacje w materiałach pokonferencyjnych indeksowane na Web of Science Artykuły przeglądowe Rozdziały w monografiach Artykuły popularnonaukowe Rozdziały w podręcznikach Komunikaty i referaty naukowe Przed doktoratem Po doktoracie Razem Liczba prac IF* Punkty MNiSW Liczba Punkty IF* MNiSW Liczba Punkty IF* MNiSW prac prac ** *** ** *** ** *** RAZEM Referaty na konferencje tematyczne międzynarodowe krajowe Postery na konferencje międzynarodowe krajowe RAZEM * ) sumaryczny impact factor (IF) wg bazy Journal Citation Reports (JCR) zgodny z rokiem ukazania się pracy ** ) liczba punktów wg wykaz czasopism naukowych MNiSW zgodnie z rokiem ukazania się pracy *** ) liczba punktów wg aktualnego wykazu czasopism naukowych MNiSW (z dnia 23 grudnia 2015r) 17/17