Projekti / Programi
Biokemijska in biofizikalno-kemijska karakterizacija naravnih snovi
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.03.00 |
Biotehnika |
Rastlinska produkcija in predelava |
|
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T430 |
Tehnološke vede |
Tehnologija hrane in pijač |
naravne snovi, fenolne spojine, transportne in volumenske lastnosti, koligativne lastnosti, arheje, halocini, encimi, aditivi, antimikrobna sredstva, antioksidanti
Raziskovalci (21)
Organizacije (2)
Povzetek
Del raziskav bo usmerjen v fenolne spojine. Ta skupina sekundarnih metabolitov je zelo številčna in raznolika ter kot kaže značilna za posamezne vrste rastlin. Vsebnost fenolnih spojin v rastlinah se lahko poveča kot odgovor rastline na spremembe v okolici. Povečano biosintezo fenolnih spojin lahko spremljamo s povečanjem aktivnosti določenih encimov, ki so vključeni v njihov nastanek in/ali njihovo razgradnjo. V povezavi s fenolnimi spojinami sta pomembni dve vrsti encimov in sicer polifenol oksidaze in peroksidaze. V intaktni rastlinski celici so fenolne spojine prostorsko ločene od encimov in šele po poškodbi pridejo z njimi v kontakt. Tedaj potečejo določene reakcije. Obe vrsti encimov katalizirata oksidacijo fenolnih spojin v zelo reaktivne kinone in nadaljno polimerizacijo v rjavo obarvane produkte. Povečano biosintezo fenolnih spojin v rastlinah lahko tudi sprožimo z različnimi elicitorji in kot kaže lahko na ta način postanejo rastline bolj odporne proti različnim mikroorganizmom, saj so za nekatere fenolne spojine dokazali antimikrobni učinek. Za izolacijo in identifikacijo fenolnih spojin in raziskav o njihovi biološki vlogi bomo uporabili različne vrste rastlin. Nekatere od njih bi lahko postale tudi tržno zanimive kot rezidualni viri naravnih antimikrobnih snovi in antioksidantov. Pri drugih vrstah rastlin predvidevamo, da bi fenolne spojine in/ali njihovi oksidoredukcijski encimi služili kot biokemijski markerji kvalitete. To bi nam hkrati dalo tudi osnovo za razvoj biosenzorjev, v katere se v zadnjem času usmerja vse več raziskav in so zelo selektivni in hitri. Do sedaj razviti biosenzorji temeljijo na imobilizaciji polifenol oksidaze, ki katalizira oksidacijo polifenolov. Naš namen je razviti optični biosenzor, ki bi kot detektor uporabljal spektrofotometer v začetni fazi raziskav, v drugi fazi pa tudi spektrometrijo s termičnimi lečami, kar bi povečalo občutljivost biosenzorja. Opisani biosenzor bi uporabili za detekcijo fenolnih spojin v različnih vzorcih, metodo pa bi primerjali tudi z metodami, ki se v našem laboratoriju že rutinsko uporabljajo.
Fenolne spojine se lahko uporabljajo tudi kot aditivi v živilski industriji. Uporaba aditivov predstavlja za proizvajalce hrane številne tehnološke in ekonomske prednosti, npr. razvoj novih izdelkov, izboljšanje kakovosti obstoječih izdelkov, sprememba roka trajanja, sprememba strukture, teksture, pa tudi okusa in videza. Poznavanje fizikalno kemijskih karakteristik teh tehnološko, pa tudi biološko pomembnih spojin, je važen parameter pri načrtovanju industrijskih procesov, povezanih s kvaliteto, kontrolo in skladiščenjem. Med številnimi aditivi, ki se razlikujejo glede na namembnost, se bomo opredelili na aditive za stabilizacijo (antioksidante, sinergiste in kompleksante, emulgatorje in zgoščevalce) in aditive za izboljšanje okusa, zlasti intenzivna nekalorična sladila. Dobljene termodinamske parametre bomo pri aditivih korelirali z osnovnimi okusi (sladkost, grenkost). Rezulati bodo uporabni tudi pri testiranju sistemov za elektronsko razpoznavanje osnovnih okusov (elektronski jezik).
Drug del raziskav bo usmerjen v arheje in sicer v termofilne in halofilne predstavnike teh organizmov. Arheje so zanimive zato, ker so se prilagodile življenju v ekstremnih razmerah kot sta visoka temperatura in slan medij. Zato imajo drugačno zgradbo membran, celične stene, specifični rRNA motiv in še drugo. Prilagojenost ektremnim temperaturam bomo študirali na Aeropyrum pernix (striktno aerobna hipertermofilna arheja). Z uporabo diferencialne dinamične kalorimetrije nameravamo okarakterizirati organizem kot celoto in nekatere celične komponente. Iz te arheje nameravamo izolirati encime, ki so zanimivi zato, ker so toplotno izjemno stabilni in bi bili uporabni za biotehnološke procese. Predvidevamo, da bi s proteinazami, ki jih A. pernix izloča v okolico uspeli razgraditi agregate prionskega tipa.
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati dela na alfa-sinukleinu (vpleten v Parkinsonovo bolezen) so pokazali na pomembnost znotraj-molekulskih sil v procesu fibrilizacije. Delo je bilo objavljeno v reviji z IF 4.0. Razvoj fluorescenčne metode z uporabo optičnih vlaken za kvantifikacijo lipidov, ki prekrivajo ustno votlino po zaužitju mastne hrane je bilo objavljeno vodilni reviji področja (J. Agric. Food Chem.). Poznavanje strukturnih sprememb membran hipertermofilnih arhej, ki živijo v ekstremnih pogojih rasti je nujno za razumevanje delovanja takih vrst organizmov in ima tudi potencialno uporabnost v živilski industriji. Povezanost struktur nekaterih sladil z okusom je zanimivo ne le po znanstveni plati, marveč tudi za razvoj novih industrijskih izdelkov.
Pomen za razvoj Slovenije
Zdravilna zelišča se uporabljajo na številnih področjih, kot so medicina, prehrana, kozmetika, dodajajo jih kot barvila in arome. Številne od teh rastlin so cenjene, ker ugodno vplivajo na zdravje zaradi antioksidatvne aktivnosti, ker pospešujejo prebavo, imajo protivneten in protimikroben učinek ter antimutageno in antikancerogeno delovanje. Čaji in zeliščni poparki se na Slovenskem že dolgo uporabljajo, zato je njihova analiza za naš prostor še toliko bolj pomembna. Ker pa zdravilne rastline običajno sušimo, shranjujemo in pripravljamo kot poparke, smo ugotavljali, kako le-to vpliva na antoksidacijski potencial, vsebnost vitamina C in polifenolov. Rezultati našega dela so pomembni za razvoj Slovenije, posledično zaradi pomembnosti za razvoj znanosti v svetovnem merilu. Raziskovalno delo vključuje raziskovalce iz različnih inštitucij. Rezultati so potencialno zanimivi tudi za prenos v industrijo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
