Katedra za biokemijo in kemijo živil
Katedra za Biokemijo in kemijo živil je bila ustanovljena leta 1963, pod tem imenom pa jo poznamo od leta 2009. Katedra je del Oddelka za živilstvo na Biotehniški fakulteti in združuje strokovnjake z različnih področij raziskav o živilih. Na katedri izvajamo raziskovalno in pedagoško delo, ki pokriva teme, kot so:
· snovi iz naravnih virov
· fizikalne in biokemijske lastnosti
· struktura in funkcija živil
· mehanizmi interakcij
· kapsulacija in izboljšana stabilnost
· biokemija in molekularna biologija
Raziskovalna dejavnost
Spojine iz naravnih virov
Imamo izkušnje pri pripravi fenolnih izvlečkov iz različnih rastlinskih materialov (npr. oljčni listi, hmelj, lupina in zrna granatnega jabolka, ostanki stiskanja olja – oljna pogača, invazivni dresnik itd.). Večino fenolnih spojin je vezanih na celično steno, zato moramo material predhodno obdelati (npr. s tekočim dušikom, visoko temperaturo, encimi, fermentacijo), če želimo povečati donos in antioksidativno učinkovitost pridobljenega ekstrakta. Razvili in standardizirali smo metodologijo za oceno antioksidativne učinkovitosti v živilih s kompleksno sestavo. Za razumevanje biodostopnosti bioaktivnih snovi uporabljamo in vitro modele prebavnega trakta. Z njimi preučujemo razgradnjo hrane in farmacevtskih izdelkov.
Fizikalne in biofizikalne lastnosti
Z analiznimi tehnikami, ki jih imamo na katedri, ali pa v sodelovanju z zunanjimi sodelavci (DSC, TGA, spektroskopija, merjenje velikosti delcev, dielektrične meritve, FTIR, reologija, AFM, SEM, itd.), določamo fizikalne in biofizikalne lastnosti živil. Te meritve nam pomagajo razumeti strukturo živil, oksidativno stabilnost, reološke in teksturne lastnosti ter nam tako omogočajo pripravo bolj privlačnih izdelkov za potrošnika, ki želi jesti zdravo hrano.
Struktura in funkcija živil
Da bi ugodili željam potrošnika po bolj zdravih izdelkih, sodelujemo z več podjetji, s katerimi razvijamo nove izdelke in izboljšujemo že obstoječe (Medex d.o.o., Žito d.o.o., Valens Int. d.o.o., itd.). Med dejavnostmi, ki jih izvajamo za izboljšanje pridelave in kvalitete hrane, so nadomeščanje trdih maščob s polinenasičenimi maščobami v rastlinskih oljih s tvorbo tako imenovanih oleogelov, dodajanje naravnih spojin za povečevanje antioksidativne učinkovitosti, zamenjava glutena s kombinacijo hidrokoloidov (HPMC, ksantan in škrob), povečevanje vsebnosti beta glukanov v mletih polizdelkih in aplikacija takega materiala za pripravo izdelkov v živilski industriji. Poudariti je potrebno, da spreminjanje sestave živilskih izdelkov ni tako preprosto; kot posledica tega se lahko skrajša rok trajanja, izgubi elastičnost, poslabša se tekstura, pojavijo se težave med izdelavo, slabši je izgled in senzorična kakovost izdelka.
Mehanizmi interakcij
Imamo večletne izkušnje s preučevanjem in razumevanjem interakcij med različnimi sestavnimi deli živil, ki igrajo pomembno vlogo pri načrtovanju, pripravi, transportu in uživanju prehranskih izdelkov. Pri tem uporabljamo kapsulacijo z metodo sušenja z razprševanjem in reologijo za preučevanje interakcije med posameznimi sestavnimi deli živil in ugotavljanje, kako le te vplivajo na kvaliteto končnih produktov.
Za razumevanje delovanja bioaktivnih snovi (polifenolov) na biološke molekule (proteini, lipidi, polisaharidi) in njihove biodostopnost, adsorpcije in transporta na molekularnem nivoju uporabljamo kombinacijo spektrofotometričnih, kalorimetričnih in molekularno-bioloških tehnik.
Kapsulacija in povečanje stabilnosti spojin
Imamo izkušnje na področju kapsulacije bioaktivnih snovi v različne nosilne materiale, ki ščitijo molekule v jedru in širijo možnosti njihove uporabe v različnih prehranskih matriksih. Uspešno smo že kapsulirali različne polifenole, vitamine in kompleksne mešanice bioaktivnih spojin. Pred kratkim nam je uspelo kapsulirati epigalokatehin galat v liposome in hitozansko-alginatne mikrodelce, ki smo jih še dodatno ojačali z liposomi. Uporabljeni nosilni materiali so omogočili zaščito epigalokatehin galata v raztopinah s kislim in bazičnim pH, pa tudi v sadnem soku. V iskanju dobrih nosilnih materialov za učinkovito naravno zaščito bioaktivnih spojin smo preučevali tudi lipide, ki tvorijo arheosome. Ti so stabilni pri visokih temperaturah, visokem in nizkem pH in so odporni celo na prisotnost fosfolipaz, žolčnih soli in seruma ter stabilni v mešanicah običajnih diesterskih lipidov.
Biokemija in molekularna biologija
Imamo večletno znanje s področij ekspresije, izolacije in karakterizacije različnih proteinov (iz hipertermofilnih arhej). V letu 2015 smo z optimizacijo kodonov dosegli povečano ekspresijo rekombinantnega pernizina v bakteriji E. coli in kvasovki Streptomyces rimosus, kar je odprlo nove možnosti za njegovo uporabo na industrijskem področju. Pernizin je namreč aktiven v okolju s pH med 5 in 10 ter pri temperaturah med 70 in 100 °C. Patentirano znanje pridobivanja večjih količin rekombinantnega pernizina nam bo omogočilo tudi razvoj novih aplikacij njegove uporabe (hidroliza proteinov; degradacija proteinskih agregatov; uporaba za namene čiščenja).
Raziskovalna oprema
Nano-kapsulator za sušenje z razprševanjem (B-90 HP, Büchi)
Kapsulator (B-395 PRO, Büchi)
Visokotlačni homogenizator (LABOR PILOT 2000/4, IKA)
Liofilizator (Alpha 1-2 LD plus, Christ)
Vakuumski evaporator (R-210, Büchi)
Sonikator (Vicra-Cell, Sonics)
Naprava za merjenje velikosti, Z-potenciala/površinskega naboja in reologijo delcev (ZetaSizer Nano ZSP, Malvern)
Diferenčni dinamični kalorimeter (N-DSC III, Calorimetry Sciences Corp.)
Diferenčni dinamični kalorimeter (DSC 2500, TA Instruments)
Diferenčni dinamični kalorimeter (nano DSC, TA Instruments)
Spektrofotometer za merjenje cirkularnega dikroizma (J-1500, JASCO)
FT-IR spektrofotometer (Frontier, Perkin Elmer)
Tekočinski kromatograf za hitro ločevanje proteinov (NGC CS, Bio-Rad)
Tekočinski kromatograf visoke ločljivosti DAD/RID/FLD (1260 Infinity, Agilent Technologies, CIPKeBIP)
Fluorescenčni spektrofotometer (VARIAN ECLIPSE)
UV-Vis spektrofotometer (Cary 100 Bio, Varian)
Večnamenska naprava za merjenje električnih lastnosti (Agilent)
Rancimat 892 (Metrohm)
Denzimeter DMA 5000 (Anton Paar)
Sistem za merjenje prepustnosti O2 s Fibox 3 senzorjem (Presens)
3D printer Foodini 2.0 (Natural machines)
Pedagoška dejavnost
Program 1. bolonjske stopnje
· Biokemija
· Živilska kemija
· Kemija z biokemijo
· Analizne metode v živilstvu
· Kemijsko inženirstvo II
· Osnove predelave živil
· Kemija
· Tehnološko procesništvo
Program 2. bolonjske stopnje
· Biokemija II
· Fizikalnokemijske metode v živilstvu
· Strukturne lastnosti živil
· Analitska biotehnologija
· Nova živila
Pedagogi in raziskovalci
Prof. dr. Helena Abramovič
Dr. Miha Bahun
Prof. dr. Blaž Cigić
Doc. dr. Ilja Gasan Osojnik Črnivec
Prof. dr. Nataša Poklar Ulrih (vodja katedre)
Izr. prof. dr. Lea Pogačnik
Doc. dr. Iztok Prislan
dr. Mihaela Skrt
Doc. dr. Nataša Šegatin
Strokovni sodelavki
Mirjana Jeremić, strokovna svetnica
Mateja Vidmar, strokovna svetnica
Podiplomski raziskovalci
Varineja Drašler
Špela Gruden
Jan Kejžar
Luka Šturm