Projekti / Programi
Hranilna vrednost kalčkov kmetijskih rastlin
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.03.01 |
Biotehnika |
Rastlinska produkcija in predelava |
Kmetijske rastline |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B420 |
Biomedicinske vede |
Prehrana |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 4.01 |
Kmetijske vede in veterina |
Kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo |
tatarska ajda, pšenica, lokalizacija mineralov, biofortifikacija, vlaknine, askorbinska kislina, flavonoidi, fagopirin
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
25512 |
dr. Paula Pongrac |
Biologija |
Vodja |
2012 - 2014 |
286 |
Organizacije (1)
Povzetek
Priča smo globalnemu paradoksu debelosti ob hkratnem pomanjkanju mineralov. Z vitamini in minerali revna prehrana vodi v eno izmed prevladujočih prehranskih motenj v svetu in danes prizadeva več kot 2 milijardi ljudi. V zadnjih letih se je zato povečalo zavedanje o pomenu kakovosti in varnosti živil za človekovo zdravje in delovanje za večjo dostopnost do funkcionalnih živil je postalo prednostna naloga. Funkcionalna živila izkazujejo dodaten ugoden vpliv na človekovo zdravje v primerjavi z enakimi osnovnimi tradicionalnimi živili z že spoznano prehransko vrednostjo. Polnozrnata živila, ki so v vsakdanji prehrani glavni vir mineralov in bioaktivnih substanc (vlaknin, vitaminov, folne kisline, sterolov in fenolov), so večina na voljo v predelanih oblikah, kar bistveno zmanjša njihovo hranilno vrednost, predvsem mineralno. Minerali so v semenih bolj ali manj močno vezani na različne organske komponente, ki so težko prebavljive, in tako negativno vplivajo na absorpcijo mineralov v prebavnem traktu. Med kalitvijo se večina teh komponent encimatsko razgradi, da so na voljo rastočemu kalčku. Skaljena semena oz. kalčki predstavljajo zato idealen in cenovno ugoden vir hranil.
Za vzgojo kalčkov so na voljo številna semena, še vedno pa obstaja želja po večji raznovrstnosti kalčkov s čim večjo hranljivostjo. Zato so kalčki ajde (Fagopyrum sp.), ki jih tradicionalno uživajo na Japonskem in v Koreji, pritegnili toliko pozornosti. Ajda, ki ni žito v pravem pomenu besede, je znana kot dober vir proteinov in lipidov, flavonoidov (rutina, kvercetina in kvercitrina), katehinov, vitaminov in mineralov. Omenjene učinkovine delujejo antioksidativno, proti vnetno in zmanjšujejo visok krvni tlak. Poleg tega ajda ne vsebuje glutena in je kot taka primerno živilo v prehrani ljudi s celiakijo. Tatarska ajda (TA, F. tataricum) vsebuje večje količine rutina in ima večjo antioksidatvno aktivnost kot navadna ajda (NA, F. esculentum). Antioksidatvna aktivnost in koncentracija mineralov v kalčkih pa je večja ko kalčke vzgojimo v mineralni vodi. Poleg teh informacij pa je le malo znanega o hranilni vrednosti kalčkov TA.
V okviru projekta bomo preučili spremembe v koncentraciji in lokalizaciji mineralov in izbranih bioaktivnih substanc v zrnju in kalčkih TA. Hkrati bomo preučevali še najpogosteje uporabljeno žito v prehrani, pšenico (Triticum aestivum cv. Reska). Poskusili bomo izboljšati mineralno sestavo (biofortifikacija) omenjenih kalčkov z njihovo vzgojo v naravni mineralni vodi iz lokalnih Slovenskih izvirov, zelo bogati z minerali, in s spreminjanjem gojitvenih razmer (svetlobe in temperature).
Za dosego ciljev bomo uporabili tehnike za celokupno analizo mineralov (rentgenska fluorescenca in atomska absorpcijska spektrometrija) in bioaktivnih substanc (tekočinska kromatografija z visoko ločljivostjo). Za analize lokalizacije mineralov bomo uporabili tehniki protonsko inducirana emisija rentgenskih žarkov s fokusiranim žarkom (na tkivnem nivoju) in fluorescenčno mikrospektroskopija z nizko energijskimi rentgenskimi žarki (na celičnem nivoju), za slikanje prostorske razporeditve bioaktivnih substanc pa infrardečo mikrospektroskopijo s Fourierjevo transformacijo. Uporaba omenjenih tehnik, ki jih lahko uporabljamo na istih vzorcih, nam bo omogočila analizo rastlinskega tkiva in situ z veliko občutljivostjo in omogočila pridobiti informacije o presnovnih spremembah, do katerih pride med kalitvijo. Rezultate in zaključke bomo objavili v mednarodno priznanih revijah s področja živilstva kot tudi v nacionalno priznanih revijah in časopisih z namenom promocije uživanja kalčkov v Sloveniji.
S predlaganim projektom bomo prispevali k razvoju obogatenih (biofortifikacija) živil in k uveljavljanju omenjenih fizikalnih tehnik v postopkih analize hrane.
Pomen za razvoj znanosti
Za kalčke je bilo pokazano, da so bogati z minerali in vsebujejo učinkovine, ki pozitivno vplivajo na zdravje ljudi. Zato se tudi v državah, kjer njihovo uživanje ni tradicionalno, zanimanje za njihovo uživaje hitro povečuje. Znanstvene raziskave se osredotočajo na bioaktivne substance s pozitivnimi učinki na zdravje, medtem ko poznavanje mineralne sestave kalčkov ni podrobno raziskano. Poleg tega pa še ni podatkov o lokalizaciji mineralov v kalčkih, kar je ključnega pomena za razumevanje mehanizmov, ki sodelujejo pri regulaciji, prerazporejanju, kopičenju in dosegljivosti mineralov. S projektom smo pomembno prispevali k razumevanju teh procesov pri kalčkih tatarske ajde in pšenice. Za pridobivanje rezultatov smo uporabili tehnike, ki se na področju raziskav hrane in prehranskih produktov šele uveljavljajo. Do sedaj so npr. analitske tehnike za lokalizacijo mineralov običajno vključevale kemijske in destruktivne postopke kot je ekstrakcija in ločevanje metabolitov, kar pa ruši izvorna razmerja med njimi in vodi v spremenjeno stanje na celičnem in sub-celičnem nivoju. V naših analizah smo uporabili postopke, pri katerih do opisanih procesov ne pride in so kot takšni zelo primerni za analize lokalizacije mineralov in bioaktivnih substanc. Uporaba fizikalnih tehnik kot so s protoni inducirana emisija rentgenskih žarkov s fokusiranim žarkom, rentgenska fluorescenčna spektroskopija s fokusiranim žarkom, absorpcijska rentgenska spektroskopija v okviru projekta nam je omogočila promocijo omenjenih prednosti tehnik in odprlo nove možnosti za raziskave na področju prehrane. Z njimi nam je uspelo podati celovito sliko lokalizacije mineralov in kemijskih oblik Fe kot tudi prostorsko razporeditev bioaktivnih substanc pri izbranih kalčkih. Na tem področju opisanih raziskav še ni bilo.
Pomen za razvoj Slovenije
Zaradi klimatskih sprememb, pričakovanega dviga cen hrane v prihajajočih letih in spremenjene usmeritve kmetijstva k bolj učinkovitemu pridelovanju živil je izjemnega pomena razviti tehnologije za pridobivanje cenovno ugodnih in hranljivih živil, ki so dostopna za vse. K temu cilju lahko deloma prispevamo s promocijo uživanja kalčkov pri nas. Popularizacija kalčkov lahko vodi v razvoj komercialne produkcije, kar bi izkoriščalo nezasedeno nišo, saj kalčki v Sloveniji in drugih evropskih državah niso tradicionalno živilo. To bi bil dober primer sodelovanja med znanostjo in gospodarstvom, ki v mnogih državah, kot tudi v Sloveniji, ostaja slabo izkoriščeno. Splošno sprejetje funkcionalnih živil v vsakdanjem življenju kot moto bi lahko poskrbelo za promocijo Slovenije v Evropi in v svetu. Vzgoja kalčkov ne zahteva uporabe anorganskih gnojil, pesticidov in herbicidov, kar dela sistem sonaraven in posledično znižuje breme teh snovi na okolje. Z minimalnim vložkom si lahko posamezno gospodinjstvo zagotovi svežo zelenjavo v zimskem času, kar vodi v znižanje stroškov za nakup drage zimske zelenjave. Vzgoja in prodaja kalčkov pa bi kmetom lahko zagotovila dodaten prihodek v zimskem času, saj nova sofisticirana infrastruktura ni potrebna in ker so stroški pridelave minimalni. Med številnimi kalčki, ki so na voljo, so ajdovi kalčki zelo bogati z minerali in učinkovinami, ki pozitivno vplivajo na zdravje. Ajda sodi v skupino rastlin s kratko rastno sezono z relativno nizkimi zahtevami po gnojilih in pesticidih in jo kot tako lahko uspešno gojimo v skrajnih območjih (mineralno revna tla in pri višji nadmorski višini) z majhnim vložkom. Primerna je za organsko kmetijstvo in za »bio« pridelavo. Vzgoja ajde je torej odgovor na potrebe po povečanju obdelave obrobnih tal.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2012,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
