Projekti / Programi
Mikrobna biotehnologija in mikrobiologija
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.00 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
| B230 |
Biomedicinske vede |
Mikrobiologija, bakteriologija, virologija, mikologija |
biotehnologija, mikrobiologija, kvasovke, bakterije, plesni, mikrobiološke tehnike, molekularne tehnike, bioprocesne tehnike, bioprocesi, biosenzorji, bioakumulacija, HACCP, vino, učinkovine
Raziskovalci (17)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskovalni program povezuje mikroorganizem kot objekt dela z metodami dela, ki so lastne mikrobiologiji in biotehnologiji. Mikroorganizmi imajo ključno vlogo v proizvodnji hrane, pijač in učinkovin, bodisi v pozitivnem smislu (proizvodni mikroorganizmi) ali negativnem smislu (povzročitelji kvara in okužb s hrano). V vseh omenjenih aspektih je bistvena hitra identifikacija in karakterizacija mikrobnih kultur, pri povzročiteljih kvara in obolenj tudi čimhitrejša detekcija. Zato na osnovi molekularno-bioloških analiz nukleinskih kislin mikroorganizmov razvijamo metodologijo hitre identifikacije in tipizacije različnih skupin mikroorganizmov: kvasovk Saccharomyces in sorodnih rodov, bakterij Acetobacter, Listeria, Salmonella. Možnost razlikovanja sorodnih proizvodnih sevov (kvasovk Saccharomyces, bakterij Acetobacter) uporabljamo pri študiju njihove vloge v industrijskih bioprocesih - analizi populacijske dinamike mešanih mikrobnih populacij v alkoholnih fermentacijah mošta v vino in proizvodnji kisa. Hitre metode detekcije, identifikacije in tipizacije patogenih mikroorganizmov in povzročiteljev kvara hrane želimo uporabiti pri odkrivanju virov in poti kontaminacije v proizvodnji hrane. V delo z mikrobnimi biokulturami je vključena tudi Zbirka industrijskih mikroorganizmov (ZIM) z metodami izolacije, ohranjanja in determinacije gliv (predvsem kvasovk in nekaterih plesni) in bakterij. Delo z vinskimi kvasovkami se bo nadaljevalo in osvetlilo nekatere značilnosti subpopulacij v fermentorjih na izbranih primerih vinskih sort iz slovenskih vinorodnih rajonov. Delo se integrira v mednarodni prostor preko sodelave in izmenjav z Madžarsko, Španijo in Portugalsko. Del aktivnosti je osredotočen na raziskovanje procesov, ki vodijo v bioakumualcijo ionov kovin (npr. Cr3+, Cr6+) v kvasovkah. Cilj je pridobitev naravnega bioaktivnega vira mineralov v kvasni biomasi za animalno in humano prehrano. Delo je usmerjeno v ugotavljanje sposobnosti akumulacije, z ozirom na toleranco, toksičnost in fiziološke karakteristike kvasovke s študijem njenega metabolizma ob izpostavitvi kovinskemu ionu v kontroliranih bioprocesnih pogojih. Na novo vpeljujemo tehnike dela na streptomicetah, kot posebno skupino organizmov pomembnih v produkciji sekundarnih metabolitov z namenom modifikacije metabolnih poti za biosintezo hibridnih antibiotičnih učinkovin.Tehnike kultivacije mikroorganizmov, ki jih razvijamo vključujejo tradicionalne in nove šaržne bioprocese, bioprocese z dohranjevanjem in odprte bioprocese. Optimizacije bioprocesov potekajo v submerznih bioreaktorjih in bioreaktorjih za kultivacijo na trdnih substratih. Spremljanje in vodenje bioprocesnih parametrov zahteva spremljanje metabolnih aktivnosti v bioreaktorju. To vključuje uporabo klasičnih senzorjev, razvijajočih sistemov FIA, optičnih biosenzorjev, itd, ki bodo nudili boljše in celovitejše spremljanje bioprocesov ob računalniško podprti bioreaktorski tehniki.
Pomen za razvoj znanosti
Uporaba molekularnih tehnik omogoča lažje sledenje avtohtonih mikroorganizmov in s tem študij njihove populacijske dinamike med fermentacijskimi procesi. Metodologijo gradimo na lastnih izkušnjah in publiciranih izsledkih, z upoštevanjem specifičnih značilnosti strukture dednine pri posameznih skupinah mikrobov. Na področju razvoja molekularnih tehnik uporabnih za hitro odkrivanje in/ali identifikacijo-tipizacijo različnih skupin industrijskih mikrobov (kvasovk , bakterij) se že vključujemo v mednarodno sodelovanje. Študije tehnološko pomembnih karakteristih industrijskih kvasovk, npr. sinteza zimocinov, flokulacija in metabolizem žveplovih spojin bomo nadaljevali z analizo interaktivnega odnosa med dednim zapisom in izražanjem specifičnih fenotipov izbranih kvasovk, v laboratorijskih in industrijskih fermentacijskih razmerah, kjer bodo uporabljene mešane oz. združene biokulture. Pridobili bomo izolate kvasovk, ki so sposobni povišane akumulacije in tolerance kromovih ionov in preučili fiziološke in genetske lastnosti izolatov na osnovi biorazličnosti mikrobnih vrst. Postavili bomo metodologijo dela za obogatitev biomase z kovinskimi ioni, ki daje možnost študija uporabnosti te biomase za animalno in humano prehrano kot naravnega bioaktiviranega vira mineralov. Optimizacija bioprocesne tehnike in senzorske tehnike bo doprinesla k celovitejšemu spremljanju dogajanj v bioreaktorju in odprla možnosti za direktno spremljanje metabolnih dogajanj v preučevanih populacijah mikrobov.
Pomen za razvoj Slovenije
Problem proizvodnje in ohranjanja živil je ključni problem človeštva. Proizvodnja hrane in zdravilnih učinkovin ima pomembno mesto v slovenski industriji v okviru tega tudi industrijski procesi, ki vključujejo mikrobe kot delovne organizme. Raziskovalna skupina bo spremljala nekatere ključne proizvodne tehnologije, pomembne za slovenski prostor, s stališča delovnega mikroorganizma. Primer uporabnih rezultatov so podatki o razprostranjenosti avtohtonih kvasovk, ki vplivajo na fermentacijo mošta in s tem na oblikovanje regionalne značilnosti slovenskih vin, kar bo vplivalo na smotrnejšo uporabo starter kultur. Drugi primer je biomasa z biološko aktivnim kovinskim ionom (npr.krom), ki je esencialen v humani in animalni prehrani. Hitro in zanesljivo odkrivanje in identifikacija patogenih mikroorganizmov v hrani je bistvenega pomena za vse proizvajalce hrane, pridelovalce surovin in uradne institucije, odgovorne za redni nadzor mikrobiološke kakovosti živil v prometu. Z razvojem tehnologije in z vključevanjem v mednarodne tokove hrane ( npr. Evropska unija) bomo morali prilagoditi nekatere norme mikrobiološke kakovosti in njihove kontrole novo nastajajoči zakonodaji s področja nadzora nad živili. Skupina bo razvila metodologijo katere temelj je uporaba konvencionalnih mikrobioloških tehnik in novejših molekularnih analiz dednine mikrobov. Tako bomo pripomogli k hitrejšemu vpeljevanju novih tehnik v redno delo (skladno z novo nastalim tehnično tehnološkim nivojem področja proizvodnje in distribucije živil) pri odkrivanju in tipizaciji mikrobov v hrani v Sloveniji. Razvoj novih bioprocesnih prijemov in senzorske tehnike bo v prihodnjih letih nujen za učinkovito računalniško podprto vodenje bioprocesov. Pričakujemo nadaljevanje razvoja
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
