Projekti / Programi
Metabolni model kinetike prehoda fermentativnih spojin iz surovin v pivo
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.03.07 |
Biotehnika |
Rastlinska produkcija in predelava |
Tehnologija živil rastlinskega izvora |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T430 |
Tehnološke vede |
Tehnologija hrane in pijač |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 4.01 |
Kmetijske vede in veterina |
Kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo |
pivo, hmelj, aroma, pivske kvasovke, metabolizem, eterično olje
Raziskovalci (11)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
28299 |
dr. Martina Avbelj |
Biotehnologija |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
73 |
| 2. |
18332 |
dr. Neža Čadež |
Biotehnologija |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
322 |
| 3. |
18828 |
dr. Andreja Čerenak |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
418 |
| 4. |
21596 |
Marija Hribernik |
Kemija |
Tehnični sodelavec |
2017 - 2020 |
8 |
| 5. |
17916 |
dr. Iztok Jože Košir |
Kemija |
Vodja |
2017 - 2020 |
554 |
| 6. |
34331 |
dr. Luka Kranjc |
Biotehnologija |
Raziskovalec |
2017 |
32 |
| 7. |
37419 |
dr. Miha Ocvirk |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
177 |
| 8. |
50229 |
Janez Ozimek |
|
Tehnični sodelavec |
2018 - 2020 |
0 |
| 9. |
13542 |
dr. Hrvoje Petković |
Biotehnologija |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
301 |
| 10. |
35062 |
dr. Tanja Potočnik |
Rastlinska produkcija in predelava |
Mladi raziskovalec |
2017 - 2018 |
25 |
| 11. |
35360 |
dr. Sandra Ropret |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2017 - 2018 |
15 |
Organizacije (2)
Povzetek
Tradicionalno je pivo pijača, ki je izdelana samo iz ječmenovega sladu, hmelja in vode. Kljub temu se poleg osnovnih surovin pri varjenju piva uporabljajo nadomestki za ječmenov slad. Izbor alternativne surovine pomeni spremenjeno kemijsko sestavo sladice in posledično porušeno ravnovesje med različnimi fermentativnimi spojinami. Kvasovka TUM 34/70 je ena izmed naravnih sevov, kjer se uporablja izključno ječmenova sladica. Ob zamenjavi osnovnega substrata, se ravnovesje aromatičnih spojin, ki so ga pivovarji dosegli skozi stoletja, poruši. V predlaganem projektu se bomo posvetili primerjavam med posameznimi tehnološkimi procesi, kjer bomo kot surogat uporabljali neslajeni ječmen in njihovim vplivom na kemijsko sestavo in fizikalne lastnosti proizvedene sladice in piva. Istočasno bomo preučili vpliv neslajenega ječmena na senzoriko piva in njegovo stabilnost med staranjem. Rezultati našega dela bodo predstavljali izviren pristop k problematiki in ugotavljanju specifike uporabe različnih nadomestkov ječmenovega sladu v industrijskem merilu.
Hmelj je ena izmed osnovnih pivovarskih surovin, ki odločilno vpliva na aromo in stabilnost piva. Vsako sorto hmelja karakterizira več sklopov spojin. Ker je pivo kompleksna mešanica in je analitika razvita večinoma samo za spremljanje osnovnih pivovarskih parametrov, se postavlja vprašanje kako način hmeljenja vpliva na končni produkt in kako se posamezne spojine izražajo v pivu. Z razvojem novih smeri v pivovarstvu so se pojavile nove dišavne sorte hmelja. Njihova značilnost je, da vsebujejo komponente eteričnega olja, ki poudarijo aromatične note, kot so cvetlična, sadna, citrusna ali zeliščna. Osnovna naloga tega delovnega sklopa bo razviti in vpeljati nove analizne metodologije, ki bodo omogočale natančnejše spremljanje spojin iz hmelja in njihovih reakcijskih produktov v pivini in pivu. Podrobna karakterizacija novih dišavnih sort hmelja bo vodila k opisu njihovega izražanja in vplivu na aromo piva in istočasni analizi specifičnih komponent odgovornih za določen tip arome.
Svetovna pojavnost celiakije je ocenjena na 1 izmed 100 prebivalcev. Edino uspešno zdravljenje je strogo upoštevanje diete brez glutena. Tudi pivo je pijača, ki vsebuje gluten v sledovih in je zato nevaren za omenjene bolnike. Zaradi tega se bomo v prelaganem projektu osredotočili na možnosti varjenja piva z uporabo 100% slajene ajde in prosa, ki ne vsebujeta glutena. Cilj predlaganega projekta bo ovrednotiti uporabnost slajene ajde in prosa za pivovarske namene ter kritično oceniti, ali obstaja potencial za komercialno proizvodnjo in raziskati, kako različen matriks vpliva na fermentacijsko sposobnosti kvasovk.
V današnjem času je za razvoj novega proizvoda, ki temelji na alternativnih surovinah, nujen pristop z uporabo sodobnih orodij kot sta transkriptomika in metabolomika, ki nam omogočata razumevanje prehoda fermentativnih spojin iz surovin v pivo. Omejena genetska raznolikost kvasovke spodnjega vrenja se kaže v njenem omejenem vplivu na aromatski profil piva in poleg tega na omejeno zmožnost pretvorbe alternativnih surovin ječmenovega slada. Ob zamenjavi ječmenove sladice za ajdovo ali proseno, bomo izkoristili naravno bogastvo genetske raznovrstnosti kvasovk in presejali seve pivovarskih kvasovk. Izbrani sevi, ki bodo imeli izboljšane fermentacijske lastnosti, skladen aromatski profil, dobro toleranco na hmelj, etanol, nizke temperature in izkazovali genetsko stabilnost med fermentacijo oz. med zaporednimi uporabami v industrijskem merilu. Poleg tega je cilj predlaganega projekta postavitev metabolnega modela kinetike prehoda v fermenativne spojine kvasovke med fermentacijo piva na alternativnih substratih, v primerjavi s tradicionalno uporabljenem ječmenovim sladom. Metabolni model bomo pripravili na podlagi rezultatov kemijske karakterizacije različnih pivin, mladih piv in piv po zorenju, kot tudi na podlagi rezultatov transkripcijske analize genov in transkripcijskih faktorjev.
Pomen za razvoj znanosti
Tradicionalno je pivo pijača, ki je izdelana samo iz ječmenovega sladu, hmelja in vode. Kljub temu se poleg osnovnih surovin pri varjenju piva uporabljajo nadomestki za ječmenov slad, v obliki različnih neslajenih žit. Vsaka sprememba tradicionalnega izvora fermentativnih ogljikovih hidratov z neslajenimi ali alternativnimi žiti ali psevdožiti poruši kemijsko sestavo sladice – medija v katerem se kvasovke razmnožujejo in povzročijo alkoholno fermentacijo. Dejstvo je, da je večina pivovarskih kvasovk selekcionirana na osnovi optimalnih rezultatov njihovega metabolizma v okolju klasične sladice iz ječmenovega slada. Razlike v mediju se odražajo na metabolizmu in s tem dinamiki porabe hranil in izločanja metabolitov v okolje. Različna dinamika ima lahko pozitivne in zelo negativne posledice na stabilnost piva in njegovo senzorično ustreznost. V literaturi je malo znanega o posledicah uporabe različnih nestandardnih slajenih ali neslajenih žit/psevdožit. Rezultati predlaganega projekta bodo tako pomemben prispevek k razvoju znanosti na pivovarskem področju.
Rezultati na področju uporabe brezglutenskih surovin bodo pomemben prispevek na področju razvoja novih brezglutenskih fermentiranih pijač, za katere obstaja velik interes potrošnikov in proizvajalcev.
Rezultati raziskav prehoda hmeljnih komponent v pivo in posledične uporabnosti posameznih sort hmelja bodo pomemben prispevek k poznavanju posameznih sort in izviren podatek za žlahtniteljske programe. Rezultati študij odzivnosti različnih sevov kvasovk na različne substrate bodo pokazali primernost uporabe tudi drugih nekonvencionalnih kvasovk na pivovarskem področju. Predlagani projekt ima edinstveno kombinacijo pristopov za racionalno uporabo novih sevov industrijskih kvasovk brez uporabe rekombinantne tehnologije, ki jih bo lahko pivovarska industrija neposredno uporabila za proizvodnjo novih zvrsti pivu podobnih pijač z zdravju koristnimi lastnostmi. Novo razvita metodologija ima potencial za izkoriščanje biotske raznovrstnosti, ki jih nato pod laboratorijskimi pogoji ukrojimo za uporabo v različnih živilskih tehnologijah.
Projekt je tesno vezan na prioritete Horizont 2020 in je ključen za razvoj slovenske znanosti. Z uporabo sodobne raziskovalne tehnologije prispeva k razvoju visoko kakovostne znanosti, in hkrati k hitremu prevodu tega znanja v razvoj novih funkcionalnih živil in tehnoloških procesov.
Pomen za razvoj Slovenije
V Sloveniji je največji deležnik na področju pivovarstva Pivovarna Laško Union d.o.o., ki zaposluje približno 450 ljudi. Njihova skrb za stalni razvoj in uvajanje novosti v proizvodnjo jim zagotavlja prepoznaven položaj doma in v tujini. Rezultati projekta bodo imeli za podjetje dvojni pomen. Del rezultatov bo direktno uporaben in prenosen v proizvodnjo v industrijskem merilu. Del rezultatov pa bo prispevek k razumevanju procesov v tehnologiji proizvodnje piva na različnih stopnjah in pomoč pri načrtovanju prihodnjih tehnoloških sprememb in razvoju novih proizvodov.
18. oktobra 2013 je Evropski ekonomsko-socialni odbor sprejel mnenje o spodbujanju potenciala rasti v evropskem pivovarstvu CCMI/114 – CES2391-2013, v katerem poudarja pomembnost pivovarske industrije v Evropi. Po njihovih podatkih je v 4000 pivovarnah v Evropski uniji več kot 128 800 neposrednih delovnih mest. Poleg tega je na takšen ali drugačen način s proizvodnjo in prodajo piva povezanih še dva milijona delovnih mest, kar predstavlja 1 % vseh delovnih mest v EU. Poročilo EESC navaja tudi priporočila kako naj se evropske države soočijo z izzivi ohranitve položaja/vloge pri raziskavah, izobraževanju in inovacijah na področju pivovarstva. Po njihovem priporočilu je vloga izobraževanja in raziskav ključnega pomena za ohranitev angažiranosti tega sektorja tudi v prihodnosti. Rezultati predlaganega projekta bodo primer pozitivnega sodelovanja med raziskovalno sfero in gospodarstvom na pivovarskem področju.
Slovenska Strategija Pametne Specializacije S4, kot osnovna platforma za osredotočenje razvojnih vlaganj na področja, kjer ima Slovenija kritično maso znanja, kapacitete in kompetence in na katerih ima inovacijski potencial za pozicioniranje na globalnih trgih ter s tem krepitev svoje prepoznavnosti, ima v svojem dokumentu v prednostnem področju »Trajnostna pridelava hrane« poudarjen pomen funkcionalnih živil, kamor sodijo tudi piva, ki ne vsebujejo glutena in so obogatena s fitokemikalijami, in kot taka predstavljajo veliko tržno priložnost za razvoj živilsko-predelovalne industrije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
