tel. +48 22 606 36 00 ibprs@ibprs.pl
  • English

Rodzaj projektu:
Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Nauki
ze środków budżetu Państwa

Nazwa programu:
SONATA 9

Nazwa projektu:
Badanie kinetyki inaktywacji enzymów roślinnych z grupy oksydoreduktaz przy użyciu ditlenku węgla w stanie nadkrytycznym i wysokich ciśnień hydrostatycznych”

Nr projektu:
UMO-2019/33/B/NZ9/02743

Kierownik projektu:
dr hab. inż. Krystian Marszałek, prof. IBPRS

Termin realizacji:
12.02.2016-11.09.2018

Wnioskodawca projektu:
Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. prof. Wacława Dąbrowskiego

Wartość dofinansowania:
257 800 

Całkowity koszt inwestycji:
257 800 

Badanie kinetyki inaktywacji enzymów roślinnych z grupy oksydoreduktaz przy użyciu ditlenku węgla w stanie nadkrytycznym i wysokich ciśnień hydrostatycznych

Krótki opis projektu: (Cel projektu, zadania, grupy docelowe, efekty projektu)

Celem przeprowadzonych prac było badanie wpływu ditlenku węgla w stanie nadkrytycznym (SCCD) na kinetyki inaktywacji natywnych polifenolooksydaz (PPO) i peroksydaz (POD) obecnych w naturalnie mętnym soku jabłkowym oraz komercyjnie dostępnych preparatów. Świeżo przygotowany sok jabłkowy oraz pasteryzowany sok jabłkowy wzbogacony komercyjnymi preparatami PPO i POD został poddany działaniu SCCD przy zastosowaniu różnych temperatur, ciśnień i czasów prowadzenia procesu. Wyznaczona stała kinetyki inaktywacji wykorzystana została do obliczenia pozostałych parametrów inaktywacji badanych enzymów: czas dziesięciokrotnej redukcji (D-value), temperatura i ciśnienie potrzebne do 90% redukcji D-value (zt and zp -values), energii aktywacji (Ea) and objętości aktywacji (Va) w oparciu o równania Eyring. Uzyskane rezultaty wskazują, że kinetyki inaktywacji PPO i POD istotnie zależą od parametrów prowadzonego procesu jak również od źródła pochodzenia enzymów. Wzrost temperatury i ciśnienia skutkował wzrostem stałej kinetyki (k-value) i obniżeniem D-value dla obu typów enzymu. POD okazały się być bardziej termo i baro odporne w porównaniu do PPO. Najniższe wartości D-value, zT i zP- values odnotowano dla 65°C i 60 MPa dla natywnych PPO. Ea obniżała się wraz ze wzrostem ciśnienia podczas gdy Va rosła wraz ze wzrostem temperatury. Dodatkowo zakres pracy poszerzono o badanie kinetyki inaktywacji peroksydaz (POD), polifenolooksydaz (PPO), poligalakturonaz (PG) i pektyno-esteraz (PE) w sokach warzywnych pod wpływem ditlenku węgla w stanie nadkrytycznym. Materiałem badawczym były mętne soki warzywne z buraków, marchwi oraz selera naciowego, bezpośrednio po przygotowaniu utrwalane technika SCCD przy ciśnieniu do 60 MPa, temperaturze do 65°C i czasie do 30 min oraz dla porównania termicznie (25-90°C, 10 min). Najwyższą aktywność we wszystkich badanych sokach wykazywały POD. Niektóre parametry procesu SCCD przyczyniły się do obniżenia aktywności badanych enzymów zgodnie z kinetyką reakcji pierwszego rzędu. Obliczone parametry k-value i D-value charakteryzowały się istotnie niższą wartością w porównaniu do wartości otrzymanej dla soku jabłkowego. Na stabilność POD, PPO, PE i PG wpływała temperatura procesu oraz rodzaj surowca warzywnego. Inaktywacja enzymów techniką SCCD była mniej efektywna w porównaniu do termicznej inaktywacji. Wyniki tych i wcześniejszych badań wskazują, że inaktywacja natywnych enzymów soków warzywnych (pH>5,95), przy użyciu techniki SCCD jest trudniejsza w porównaniu do owocowych (pH <3,5).

Wykaz prac opublikowanych w wyniku realizacji projektu:

  1. Comparative effect of supercritical carbon dioxide and high pressure processing on structural changes and activity loss of oxidoreductive enzymes, K. Marszałek, S. Skąpska, J. Szczepańska, Ł. Woźniak, Journal of CO2 Utilization, 2018
  1. Enzymatic, physicochemical, nutritional and phytochemical profile changes of apple (Golden Delicious L.) juice under supercritical carbon dioxide and long-term cold storage, K. Marszałek, S. Skąpska, Ł. Woźniak,  Food Chemistry, 2018
  2. Kinetic modelling of polyphenol oxidase, peroxidase, pectin esterase, polygalacturonase, degradation of the main pigments and polyphenols in beetroot juice during high pressure carbon dioxide treatment, J. Krzyżanowska, K. Marszałek, S. Skąpska, Ł. Woźniak, LWT-FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2017
  3. Kinetic modelling of tissue enzymes inactivation and degradation ofpigments and polyphenols in cloudy carrot and celery juices undersupercritical carbon dioxide, K. Marszałek, S. Skąpska, Ł. Woźniak, Journal of Supercritical Fluids, 2016
  4. The application of supercritical carbon dioxide for the stabilization of native and commercial polyphenol oxidases and peroxidases in cloudy apple juice (cv. Golden Delicious), B. Kruszewski, K. Marszałek, S. Skąpska, Ł. Woźniak, Innovative Food Science & Emerging Technologies, 2017
  5. The Effect of High Pressure Techniques on the Stability of Anthocyanins in Fruit and Vegetables, B. Kruszewski, K. Marszałek, S. Skąpska, Ł. Woźniak, INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES, 2017
  6. The preservation of fruit and vegetable products under high pressure processing,
    K. Marszałek, S. Skąpska, Ł. Woźniak, Encyclopedia of Food Security and Sustainability, 2018.