Rámcová témata disertačních prací pro akademický rok 2019/2020

Doktorský studijní program: P2906 Chemie a technologie potravin

Obor: 2901V013 Technologie potravin

Seznam témat:

  • Antimikrobiální a antioxidační účinek cyklických karboxylových kyselin a jejich derivátů
  • Frakcionace prebiotických galaktooligosacharidů a jejich aplikační vlastnosti
  • Charakteristika a funkční vlastnosti kvasů s laktobacily
  • Příprava a vlastnosti oleogelů
  • Stabilizace a modifikace potravinářských přídatných látek a nutraceutik katalytickou hydrogenací
  • Vliv fosforečnanů na koloidní stabilitu tekutých mléčných výrobků
  • Vliv modifikace mléčných bílkovin mikrobiální transglutaminasou na funkční vlastnosti mléka.
  • Využití elektrodialýzy při zpracování kyselé syrovátky

Antimikrobiální a antioxidační účinek cyklických karboxylových kyselin a jejich derivátů

Antimikrobiální a antioxidační sloučeniny zvyšují trvanlivost a stabilitu potravin a kosmetických přípravků. Některé tyto látky mají vedlejší nežádoucí účinky na lidské zdraví, například v kosmetických přípravcích se omezuje používání kyseliny 4-hydroxybenzoové a jejích alkyesterů.
Cílem práce je navržení struktur nových cyklických karboxylových kyselin a jejich derivátů, jejich syntéza a stanovení jejich mikrobicidních a antioxidačních vlastností.

Frakcionace prebiotických galaktooligosacharidů a jejich aplikační vlasnosti

Galaktooligosacharidy (GOS) připravené transgalaktosylací z laktosy pomocí β-galaktosidasy obsahují velké množství monosacharidů a také nezreagovanou laktosu. Obsah GOS v komerčních produktech je jen výjimečně vyšší než 50 %. Izolací GOS lze získat produkt s vysokou přidanou hodnotou, produkce GOS se přitom každoročně zvyšuje o více než 10 %. Pro sledování vlastností připravených GOS je nutné je frakcionovat v preparativním měřítku, např. s využitím preparativní chromatografie. Cílem práce proto nejprve bude zvolit vhodné uspořádání enzymové reakce, které zajistí maximální výtěžek GOS a minimální obsah zbytkové laktosy. Získané GOS budou izolovány a rozděleny na frakce s různým stupněm polymerace, popř. i podle struktury. U těchto frakcí budou sledovány prebiotické a další vlastnosti důležité pro aplikaci do fermentovaných výrobků.

Charakteristika a funkční vlastnosti kvasů s laktobacily

Kvasy jsou stále více využívány v současné výrobě pekárenských produktů z důvodů celé řady jejich pozitivních funkčních vlastností. Jsou to fermentované směsi vody a různých typů mouky. Uplatňuje se v nich metabolická aktivita kvasinek a zvláště různých druhů rodu Lactobacillus, jako je mléčné kvašení, proteolýza a syntéza senzoricky významných látek spolu s produkcí látek zamezujících následné mikrobiální kontaminaci výrobků.
Cílem práce bude příprava a porovnání kvasů z různých obilovin a pseudoobilovin a jejich analytické a výživové zhodnocení. Pozornost bude věnována přítomnosti jednotlivých skupin mikroorganismů se zaměřením na rod Lactobacillus, charakterizaci nově izolovaných kmenů s důrazem na jejich antibakteriální a antifungální aktivitu. Dále bude posuzován vliv přítomné mikroflóry na kvalitu připravených kvasů, těsta a pečiva, zvláště na sledování změn polysacharidů a stárnutí pečiva s přídavky různých druhů kvasů.

Příprava a vlastností oleogelů

V posledních letech se objevuje termín oleogel. Více známým pojmem jsou hydrogely, kdy gelátor a spojité prostředí jsou hydrofilní povahy, zatímco v případě oleogelů jsou obě složky gelu hydrofobní povahy, kapalnou složku tvoří např. rostlinný olej. K vytvoření oleogelů se používají tzv. nízkomolekulární strukturanty, které jsou schopné již při nízké koncentraci tvořit gel. Oleogely mohou nalézt využití v potravinářství, kdy jejich výhodou je nízký obsah nasycených tuků, jejichž spotřeba se dlouhodobě omezuje. Dále jsou oleogely využívány v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu, zde jde o aplikační formu. Pro vybrané aplikace musí oleogel splňovat požadované fyzikální a aplikační vlastnosti.
Experimentální část práce bude zaměřena na možnosti strukturování rostlinného oleje látkami obsaženými v přírodních voscích. Frakcionací přírodních vosků budou izolovány konkrétní látky zodpovědné za vytváření struktury gelu v oleji při nízké koncentraci a navržena příprava vhodných gelotvorných látek z obnovitelných surovin.

Stabilizace a modifikace potravinářských přídatných látek a nutraceutik katalytickou hydrogenací

Totální katalytická hydrogenace rostlinných olejů a tuků je základním způsobem chemické modifikace a stabilizace plně hydrogenovaných tukových výrobků. Katalytická hydrogenace se využívá při výrobě fytostanolů, stabilizovaných chmelových přípravků, cukerných alkoholů a modifikovaných lignanů, které jsou důležitými nutraceutiky a potravinářskými přídatnými látkami. Hydrogenované fytostanoly a chmelové přípravky jsou vysoce oxidačně stabilní, současně se zlepšují jejich funkční vlastnosti. Požadovaným produktem totální hydrogenace fytosterolů jsou nasycené deriváty stigmastanolu a kampestanolu, v případě modifikovaných chmelových přípravků jsou produkty hydrogenované iso-a-hořké kyseliny, které stabilizují pivní pěnu a mají vyšší senzorickou hořkost. Hydrogenolýza hydroxylové skupiny a izomerační reakce jsou nežádoucí reakce, při kterých vznikají deriváty stigmastan-3-onu, kampestan-3-onu, stigmastanu, kampestanu, Δ5-stigmastenu a degradačních produktů iso-a-hořkých kyselin. Hydrogenolýza je naopak žádoucí v případě lignanů, například hydroxymatairesinolu. Cílem práce je optimalizace laboratorní a poloprovozní hydrogenace rostlinných sterolů, chmelových přípravků a lignanů. Dalším krokem bude syntéza vybraných vedlejších produktů hydrogenace fytosterolů, iso-a-hořkých kyselin a lignanů.

Vliv fosforečnanů na koloidní stabilitu tekutých mléčných výrobků

Mléko představuje polydisperzní systém bílkovin a tuku, jehož dobrá koloidní stabilita je základním požadavkem při tepelném ošetření a skladování tekutých mléčných výrobků. Jednou možností jak tyto vlastnosti modifikovat je přídavek různých druhů fosforečnanů. Cílem práce bude charakterizace vlivu vybraných fosforečnanů na koloidní stabilitu a reologické vlastnosti tekutých mléčných výrobků při tepelném ošetření a během skladování.

Vliv modifikace mléčných bílkovin mikrobiální transglutaminasou na funkční vlastnosti mléka.

Ošetřením mléka mikrobiální transglutaminasou (protein-glutamin gama-glutamyltransferasa, EC 2.3.2.13) se vytváří jak inter-, tak intramolekulární isopeptidové vazby aminokyselinových zbytků glutaminu a lysinu v mléčných bílkovinách. Dochází tím k jejich zesíťování a modifikaci průběhu srážení mléka i vlastností koagulátu. Cílem práce bude posouzení vlivu působení transglutaminasy a způsobu její aplikace na texturu a stabilitu fermentovaných mléčných výrobků a vybraných druhů sýrů.

Využití elektrodialýzy při zpracování kyselé syrovátky

Kyselá syrovátka představuje kvůli vysokému obsahu solí a kyseliny mléčné obtížně zpracovatelný vedlejší produkt výroby tvarohů a řeckých jogurtů. Elektrodialýza je potencionálně využitelná technologie pro zhodnocení kyselé syrovátky. Cílem práce je navrhnout a ověřit vhodné podmínky a uspořádání elektrodialýzy, předpokládá se využití i bipolárních membrán. Pozornost bude věnována omezení zanášení membrán a využití odpadních proudů, ze kterých by mohla být izolována kyselin mléčná nebo fosforečnany.