Projekt realizowany w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

Transkrypt

1 WND-POIG /09 Prozdrowotne dodatki do żywności zawierające immobilizowane nienasycone kwasy tłuszczowe oraz bakterie probiotyczne otrzymywane metodą suszenia rozpyłowego Projekt realizowany w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego Priorytet 1 Badania i rozwój nowoczesnych technologii Poddziałanie Prof. dr hab. inż. Artur Bartkowiak kierownik projektu

2 JEDNOSTKI REALIZUJĄCE PROJEKT Beneficjent: Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Centrum Bioimmobilizacji i Innowacyjnych Materiałów Opakowaniowych Katedra Mikrobiologii i Biotechnologii Stosowanej Katedra Towaroznawstwa i Oceny Jakości

3 Centrum Bioimmobilizacji i Innowacyjnych Materiałów Opakowaniowych Budynek oddany do użytku w lipcu 2011r. Projekt współfinansowany z EFRR POIG 02.02

4 CELE PROJEKTU Celem ogólnym projektu jest: rozwój polskiej gospodarki w oparciu o współpracę z innowacyjnymi przedsiębiorstwami opracowanie, patent i know-how, dotyczące prozdrowotnych dodatków do żywności, dających podstawę powstania przedsiębiorstwa działającego na rzecz producentów żywności funkcjonalnej

5 CEL NAUKOWY znaczenie dla przemysłu otrzymanie innowacyjnych dodatków do żywności zawierających nienasycone kwasy tłuszczowe NNKT oraz probiotyczne bakterie w postaci suchych proszków o podwyższonej stabilności chemicznej, dzięki czemu będą mogły byd potencjalnie stosowane jako prozdrowotne modyfikatory do szerokiej gamy produktów spożywczych.

6 Czas trwania projektu: Czas trwania projektu - 36 miesięcy Trwałośd projektu 60 miesięcy Badania 27% Prototyp 21% Weryfikacja 8 % Patent 2 % Wdrożenie 42 %

7 BUDŻET PROJEKTU BUDŻET zł brutto 15,5% materiały i surowce 36% wynagrodzenia personelu badawczego (7 EPC + 5 osób dodatki specjalne) 17% promocja + certyfikacja badao + delegacje 20% aparatura badawcza 11,5% koszty ogólne

8 WSKAŹNIKI PROJEKTU realizacja 100 %

9 KOOPERACJA Z PRZEMYSŁEM WSPÓŁPRACA Z PRZEMYSŁEM 23 dostawców surowców pochodzenia naturalnego o potencjalnych właściwościach antyoksydacyjnych 178 pozyskanych od producentów surowców(zioła, przyprawy, aromaty, oleki eteryczne, oleorezyny)

10 CBIMO + Konsorcjanci: 1. CBIMO 2. Fleischmannschaft Sp.zoo Świdwin 3. Hersta Sp.J. - Lubczyna PARTNERZY Partnerzy przemysłowi: 1. Labofarm-Starogard Gdaoski 2. Herbapol Pruszków- Pruszków 3. Dary Natury- Grodzisk 4. Bart-Słupno 5. Kamis S.A Wólka Kossowska 6. Sante- Sobolew 7. AR-POL Zgierz 8. Ziołopex- Nowogrodziec 9. Gospodarstwo Zielarskie Izabelli i Tomasza Kozioł Fajsławice 10. Kawon Gostyo 11. Firma Zielarska Lewandowski Kruszynek 12. TIR-KON Konopnica k. Wielunia 13. Herbapol Poznao- Poznao 14. Herbalux Warszawa 15. Ziołowit Borków Stary 16. Herbapol Kraków Kraków 17. Rolpack Września 18. Magrama - Szczecin 19. Ekka Września 20. Cykoria S.A Wierzchosławice 21. Ten Smak Łochów 22. Herbapol Lublin - Lublin ,

11 I ETAP REALIZACJA PROJEKTU REALIZACJA PROJEKTU Faza przygotowawcza (prace administracyjne, zamówienie aparatury, pozyskanie substancji - szczepów bakterii probiotycznych) Montaż modelu linii technologicznej do tworzenia stabilnych emulsji, dyspersji i suszenia rozpyłowego Optymalizacja procesu otrzymywania stabilnych emulsji z wykorzystaniem zestawu (własnego projektu) do formowania stabilnej emulsji oraz badanie ich zmian jakościowych Wybór 40 produktów pochodzenia naturalnego do dalszych badao; Optymalizacja procesu produkcji biopreparatów probiotycznych w bioreaktorze wybór 2-5 szczepów bakterii do dalszych prac zw. z bioimmobilizacją;

12 II ETAP REALIZACJA PROJEKTU REALIZACJA PROJEKTU Badania optymalizacyjne suszenia rozpyłowego dla układów z 40 substancjami pochodzenia naturalnego z wykorzystaniem układu do formowania emulsji oraz jej suszenia w suszarce rozpyłowej Badania ilościowe i jakościowe Wybór najlepszych kompozycji do III etapu projektu

13 III ETAP REALIZACJA PROJEKTU REALIZACJA PROJEKTU Analiza wpływu warunków przechowywania na zmiany jakościowe immobilizowanych NNKT oraz zmiany aktywności bakterii probiotycznych otrzymanie i certyfikacja wybranych 3-5 dodatków zawierających NNKT oraz bakterii probiotycznych otrzymanych w ramach opracowanej technologii ocena wybranych prób produktów przez partnerów gospodarczych, pod kątem wykorzystania w produkcji

14 REALIZACJA PROJEKTU III ETAP konferencja zgłoszeni patentowe raport koocowy upublicznienie wyników przystąpienie do procedury ogłoszenia przetargu na zakup licencji technologii otrzymywania określonych dodatków do żywności

15 Zespoły Badawcze Zespół 1 Zespół 3 Zespół 2 NNKT EMULSJE/DYSPE RSJE + NATURALNE ANTOKSYDANTY Zespół 4 SUSZENIE ROZPYŁOWE BAKTERIE PROBIOTYCZNE SUCHY PRODUKT PROSZEK (stabilnośd ok. 6 miesięcy)

16 Zespół 1 Dobór naturalnych substancji antyoksydacyjnych oraz stabilizacja rdzenia hydrofobowego EKSTRAKTY ROŚLINNE PRZYPRAWY I ZIOŁA NATURALNE ANTYOKSYDANTY GOTOWE PREPARATY NATURALNE ANTYOKSYDANTY

17 METODY OKREŚLENIA STABILNOŚCI OKSYDACYJNEJ immobilizowanej substancji hydrofobowej (tranu) OZNACZENIA ANALITYCZNE: 1. LICZBA NADTLENKOWA, 2. LICZBA ANIZYDYNOWA, 3. LICZBA JODOWA, 4. LICZBA KWASOWA, 5. POMIAR ABSORBANCJI W ZAKRESIE ULTRAFIOLETU WIDM CHLOROFORMOWYCH, 6. WYZNACZENIE WSKAŹNIKA OGÓLNEGO STOPNIA UTLENIENIA TOTOX, OZNACZENIA SKŁADU ILOŚCIOWEGO I JAKOŚCIOWEGO WYBRANYCH PRÓB METODĄ CHROMATOGRAFII GAZOWEJ

18 Liczba nadtlenkowa [mgo/100g] wg BN Wpływ antyoksydantów na jakośd surowca i produktu tran świeży tran naświetlany UV tran stabilizowany (olejek oregano, 2,5%) naświetlany UV tran stabilizowany (goździki, 2,5%) naświetlany UV tran stabilizowany (szałwia lekarska, 2,5%) naświetlany UV tran stabilizowany (ekstrakt rozmarynu, 2,5% ) naświetlany UV mikrokapsuły niestabilizowane (po 14 dniach, warunki chłodnicze) mikrokapsuły stabilizowane ekstraktem rozmarynu 1,0% (po 14 dniach, warunki chłodnicze)

19 Zespół 2. Wybór szczepów probiotycznych Optymalizacja tworzenia stabilnych układów dwufazowych dyspersji z udziałem NNKT oraz mikroorganizmów dobór i określenie wpływu emulgatorów, określenie wpływu zastosowanego oleju oraz hydrokoloidów, zmiany jakościowe podczas emulgowania Analiza Ocena wpływu olejków roślinnych na wyselekcjonowane szczepy bakterii probiotycznych Ocena jakości mikrobiologicznej surowców stosowanych do wytwarzania emulsji Ocena bakteriobójczego działania poszczególnych składników emulsji Ocena przeżywalności mikroorganizmów zawieszonych w emulsji Wynik W zastosowanych stężeniach nie działają bakteriobójczo Jakość zadowalająca, poziom zanieczyszczeń zmienny (zależny od partii) Wyeliminowanie substancji bójczych dla mikroorganizmów probiotycznych Przeżywalnośd w emulsji nie zawierającej dodatków działających bakteriobójczo wystarczająca do analiz (6 8 h)

20 Badania nad wyborem najlepszych szczepów: wybrane zostało 5 szczepów spośród 16 szczepów referencyjnych wybrano 115 szczepów spośród 544 szczepów wyizolowanych z różnych środowisk [szczepy te obecnie podlegają identyfikacji metodami genetycznymi i sprawdzane są ich cechy użytkowe] Suszenie rozpyłowe mikroorganizmów: Uzyskano w preparacie suszonym 7 x 10 8 jtk/g. Temperatura końcowa (na wylocie z cyklonu) jest kluczowa dla przeżywalności bakterii probiotycznych im niższa temp. tym wyższa przeżywalność po suszeniu. Przeżywalność suszonych preparatów bakterii probiotycznych jest dobra w temp. przechowywania 8 C, natomiast w temp. pokojowej jest niezadowalająca.

21 Optymalizacja procesu produkcji biopreparatów probiotycznych w bioreaktorze Fragment krzywej wzrostu porównanie 2 szczepów L1 i L2 przy tych samych parametrach hodowli. Ilośd komórek [log10] czas [h]

22 Zespół 3. Stabilne emulsje zawierające kwasy n-3 przeznaczone do suszenia rozpyłowego SUROWCE: stabilizator (pochodne skrobi/e1450/ oraz poli- i oligosacharydy) emulgator (estry sorbitolu i kwasów tłuszczowych, polioksyetylenowane estry kwasów tłuszczowych i sorbitolu, bioemulgatory /produkty obróbki z produktów ubocznych przemysłu rolno-spożywczego/) koemulgator (lecytyny) źródło kwasów n-3 (stabilizowany naturalnymi antyutleniaczami olej z wątroby dorsza)

23 Dobór stabilizatora Stabilizator nie może negatywnie oddziaływad na immobilizowane mikroorganizmy. Receptura wymaga niezbędnego kompromisu. a) negatywne oddziaływaniu na bakterie probiotyczne stabilnośd w szerokim zakresie udziałów masowych b) brak oddziaływaniu na bakterie probiotyczne stabilnośd w wąskim zakresie udziałów masowych

24 Mieszanina stabilizatorów mieszanina pożądanych cech surowców a) brak stabilności emulsji b) wysoka stabilnośd w wąskim zakresie udziałów masowych

25 Bioemulgator atrakcyjny zamiennik emulgatorów spożywczych a b Wizualne porównanie emulsji ze względu na wypacanie oleju. a) źle zaprojektowana emulsja na bazie układu emulgatorów spożywczych (Tween, Span), b) emulsja na bazie opracowanego bioemulgatora

26 Homogenizacja mechaniczna wpływ naprężenia ścinającego preemulgowanie emulgowanie (2kPa) emulgowanie (4kPa) Podsumowanie wyników Żądaną jakośd emulsji warunkują głównie: rodzaj i stężenie zastosowanych stabilizatorów rodzaj i stężenie zastosowanych emulgatorów rodzaj i stężenie zastosowanych koemulgatorów udział objętościowy fazy rozproszonej zastosowane parametry homogenizacji w/w parametry wpływają istotnie również na: wydajnośd w procesie suszenia parametry jakościowe immobilizowanego źródła kwasów n-3 przeżywalnośd immobilizowanych bakterii probiotycznych

27 Zespół 4 Suszenie rozpyłowe Proces suszenia Proces suszenia przeprowadzany jest na dwóch suszarkach rozpyłowych: 1. Suszarka Mini Spray Dryer B-290 (BÜCHI, Szwajcaria) 0,5 kg H 2 O/godz. 2. Suszarka ¼ techniczna Micra Spray 150 (Anhydro, Dania) 5 kg H 2 O/godz

28 Wybór nośnika do procesu suszenia Przetestowano następujące nośniki: Skrobia modyfikowana Capsul (National Starch, USA) Skrobia modyfikowana Capsul HS (National Starch, USA) Skrobia modyfikowana Capsul TA (National Starch, USA) Skrobia modyfikowana Hi Cap 100 (National Starch, USA) Wykonała : Wioletta Krawczyoska Maltodekstryna C*Dry (Cargill, Francja)

29 Optymalizacja procesu suszenia rozpyłowego

30 Analiza wielkości cząstek otrzymanych proszków

31 INFORMACJA O PROJEKCIE Strona projektu: probiokap.zut.edu.pl Strona centrum: cbimo.zut.edu.pl

32 PROMOCJA PROJEKTU Przemysł spożywczy Sigma NOT Gazeta Wyborcza Gazeta Prawna

33 Z ŻYCIA PROJEKTU

34