W SGGW działa nowoczesne Centrum Żywności i Żywienia

Jak przedłużyć trwałość soku owocowego, nie niszcząc witamin i aromatu? Należy poddać go działaniu wysokiego ciśnienia. Z kolei pulsacyjne pole elektryczne sprawi, że np. ziemniaki będzie można łatwiej kroić i wchłoną mniej tłuszczu podczas produkcji frytek czy chipsów. Naukowcy z warszawskiej Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego stosują najnowsze metody badań żywności i innowacyjne technologie jej produkcji, przetwarzania i pakowania.

Uczelnia przy wsparciu funduszy europejskich uruchomiła nowoczesny ośrodek badawczo-rozwojowy – Centrum Żywności i Żywienia (CŻiŻ). Prowadzi on zaawansowane badania w kluczowych dziedzinach Krajowego Programu Badań oraz jednej z inteligentnych specjalizacji województwa mazowieckiego, jaką jest bezpieczna żywność. – Chcieliśmy stworzyć bazę, która miałaby funkcje zarówno badawcze, jak i rozwojowe pod kątem wykorzystania surowców, które są wokół nas. Skoncentrowaliśmy się na obszarze Mazowsza, które jest m.in. dużym producentem owoców i warzyw – mówi dr hab. Ewa Jakubczyk z Instytutu Nauk o Żywności SGGW, koordynatorka projektu. W regionie jest wielu producentów i przetwórców mięsa, mleka, koncentratów spożywczych, napojów oraz żywności prozdrowotnej, którzy muszą nadążać za zmieniającymi się upodobaniami klientów. Utworzenie CŻiŻ umożliwia szeroką współpracę z przedsiębiorcami sektora rolno-spożywczego, a kompleksowe badania na najwyższym światowym poziomie zaowocują tym, że z wyników wspólnie prowadzonych działań skorzystają konsumenci.

• 

Jesteśmy do usług

Wysokiej klasy sprzęt laboratoryjny zakupiony w ramach projektu uzupełni zaplecze naukowe instytutów zaangażowanych w badania nad bezpieczną i innowacyjną żywnością oraz żywieniem człowieka. Uczelnia realizuje wiele własnych badań, które dzięki Centrum będą rozwijane aż do postaci gotowych rozwiązań technologicznych i następnie oferowane przemysłowi przetwórczemu. Centrum może prowadzić także działalność usługową. – Posiadamy pilotażowe linie do wstępnych badań nowych produktów. Jesteśmy otwarci na współpracę z przemysłem – i to zarówno z dużymi koncernami, jak i małymi oraz średnimi firmami z branż spożywczej, biotechnologicznej czy farmaceutycznej. Zachęcamy przedsiębiorców, by zlecali nam badania swoich produktów. Chcemy im pokazać także nowe technologie, które mogliby wdrożyć w swoich przedsiębiorstwach. Nasza oferta powinna być szczególnie atrakcyjna dla mniejszych firm, których nie stać na kosztowną aparaturę. A we współpracy z nami mogłyby przetestować rozwiązania w zakresie nowych technologii czy oceny produktów planowanych do wprowadzenia na rynek – przekonuje dr Jakubczyk.

• 

Z oferty Centrum mogą skorzystać firmy krajowe i zagraniczne, w szczególności: producenci żywności, biożywności, żywności funkcjonalnej, żywności dietetycznej, suplementów diety, producenci sprzętu i linii technologicznych sektora przemysłu spożywczego, firmy i instytucje związane z ochroną zdrowia oraz prewencją i dietoterapią schorzeń cywilizacyjnych.

Obszar żywienia człowieka jest dziś bardzo istotny ze względu na choroby cywilizacyjne, takie jak otyłość, schorzenia układu pokarmowego czy krążenia. – Chcemy, by polskie społeczeństwo lepiej się żywiło. Jest sporo programów dietetycznych skierowanych do poszczególnych grup konsumentów, na przykład osób z cukrzycą czy chorobami związanymi z przemianą materii. W tym obszarze prowadzimy badania dotyczące produkcji żywności przeznaczonej dla każdej z tych grup. Żywność spersonalizowana powinna uwzględniać potrzeby osób zdrowych, chorych czy starszych – dodaje Ewa Jakubczyk, prof. SGGW. Nie mniej ważna jest oferta związana z nowoczesnymi rozwiązaniami w obszarze technologii gastronomicznej oraz cateringu, w tym szpitalnego.

Badania CŻiŻ związane z żywieniem są kluczowe w zapewnieniu dobrej jakości życia i zdrowia polskiego społeczeństwa. Obejmują metaboliczne mechanizmy powstawania dietozależnych schorzeń oraz stan odżywienia różnych grup ludności. Są prowadzone pod kątem bezpośredniego i pośredniego wpływu składników pokarmowych na tempo przemiany materii, powstawanie otyłości, rozwój i funkcjonowanie układu rozrodczego, mechanizmy powstawania cukrzycy typu II, arteriosklerozy czy chorób nerek.

• 

• 

• 

Bezpieczna żywność

Jako konsumenci, kupując produkt spożywczy, bierzemy pod uwagę to, czy jest on ekologiczny, naturalny i nie ma w nim polepszaczy. Tymczasem w produkcji żywności podstawowym kryterium jest bezpieczeństwo. Żywność musi być bezpieczna od momentu wytworzenia i pozyskania surowca, przez produkcję i transport, aż po dystrybucję do konsumentów. Szczególnie ważne jest to ze względu na mogące znajdować się w produktach spożywczych niepożądane związki – toksykologiczne czy mikrobiologiczne.

Dobrą praktyką jest, żeby na każdym etapie produkcji zachować procedury dotyczące bezpieczeństwa. – Określenie „od pola do stołu” oznacza dla nas, że dbamy o zachowanie standardów na każdym etapie. Naszym celem jest, by surowiec był bezpieczny i miał dobrą jakość. Następnie jako technolodzy na etapie produkcyjnym musimy zadbać o jak najlepszą jakość i walory smakowe gotowego produktu – mówi Ewa Jakubczyk. Wskazuje, że dużą szansę stwarzają nowe techniki nietermicznego utrwalania żywności, które będą minimalizować rozkład pożądanych składników (witamin czy substancji aromatycznych) oraz zachodzenie niekorzystnych reakcji (np. nieenzymatycznego brunatnienia). Pozwala na to zastosowanie pulsacyjnego pola elektrycznego i wysokich ciśnień, które utrwalą produkt bez stosowania wysokiej temperatury.

Niektóre z technik nietermicznych mogą być wykorzystane do usunięcia i unieszkodliwienia niebezpiecznych dla zdrowia substancji z żywności oraz mających z nią kontakt powierzchni. Jedną z takich metod jest działanie światłem pulsacyjnym. Powierzchnie poddane działaniu światła pulsacyjnego są bezpieczniejsze, gdyż zostają pozbawione mikroorganizmów. Podobne działanie ma wysokie ciśnienie. – Dzięki zastosowaniu wysokiego ciśnienia hydrostatycznego, jako alternatywnej metody pasteryzacji, można inaktywować mikroorganizmy niebezpieczne dla zdrowia człowieka oraz ograniczyć oddziaływanie wysokiej temperatury na produkt, przez co będzie on charakteryzował się wysoką jakością sensoryczną i wartością odżywczą. Na rynku pojawiły się soki, które w celu przedłużenia trwałości są poddawane wysokim ciśnieniom. Można w ten sposób uniknąć lub ograniczyć obróbkę termiczną, zachowując więcej walorów produktu – wyjaśnia dr Jakubczyk. Obecnie w Centrum prowadzone są badania związane z opracowaniem metody pasteryzacji wysokociśnieniowej w produkcji żywności wygodnej* z mięsa o podwyższonej wartości zdrowotnej i przedłużonej trwałości.

Inną ciekawą metodą badaną przez naukowców z SGGW jest poddawanie ziemniaków działaniu pulsacyjnego pola elektrycznego. Jednym z efektów jest to, że taki surowiec łatwiej się kroi i wchłania on mniej tłuszczu w produkcji frytek czy chipsów.

• 

• 

• 

Bezpieczne opakowanie

Centrum opracowuje również nowe technologie pakowania żywności, z pakowaniem aktywnym na czele. Ważne jest przecież, by przez cały okres przechowywania produkt był bezpieczny, zwłaszcza pod kątem mikrobiologicznym czy oksydacyjnym. – W ramach projektu kupiliśmy urządzenia do testowania nowych metod pakowania. Możemy także badać opakowania i warstwy barierowe na przepuszczalność pary wodnej lub dwutlenku węgla. Jeśli zwrócą się do nas producenci, jesteśmy gotowi przebadać ich opakowania pod kątem jakości – mówi koordynatorka projektu.

Elektroniczny nos, język i sztuczny przewód pokarmowy

Nie są to narządy w dosłownym znaczeniu. Tak nazywają się techniki wspomagające, wykonywane z użyciem zestawu różnych aparatów pracujących m.in. w zakresie chromatografii gazowej, które umożliwiają identyfikację związków lotnych i ich korelację z oceną sensoryczną. Tak jest w przypadku sztucznego nosa. Elektroniczny język wyposażony w zestaw czujników pozwala na klasyfikację produktów spożywczych ze względu na ich zbliżony czy odmienny smak, a także uszeregowanie ich pod kątem intensywności określonych atrybutów smaku. Elektroniczny język wykrywa obecność organicznych i nieorganicznych składników odpowiedzialnych za kształtowanie smaku. – Model sztucznego przewodu pokarmowego z kolei ma sprawdzić, co się dzieje ze składnikami żywności na etapie trawienia. Dzięki temu urządzeniu możemy bez udziału zwierząt laboratoryjnych zbadać, w jakim stopniu różne składniki żywności czy suplementy diety (np. magnez) są trawione bądź przyswajane w warunkach naśladujących przewód pokarmowy – wyjaśnia Ewa Jakubczyk. Sztuczny przewód pokarmowy symuluje procesy zachodzące naturalnie w organizmie podczas trawienia, działania enzymów i mikroorganizmów.

• 

Centrum oferuje również aparaturę umożliwiającą ocenę bezpośredniego i pośredniego wpływu składników pokarmowych na metabolizm na poziomie zarówno komórkowym, jak i molekularnym (cytometr przepływowy). Dysponuje też systemem monitorowania parametrów ruchu pozwalającym na dostosowanie wartości energetycznej diety do indywidualnych potrzeb danego organizmu. Przy wykorzystaniu analizatora składu ciała możliwa jest ocena stanu odżywienia i stopnia nawodnienia w różnych partiach ciała u dzieci i dorosłych. Na tej podstawie można ustalić i monitorować zindywidualizowane postępowanie dietetyczne dla osób zdrowych i ze schorzeniami dietozależnymi, takimi jak np. otyłość, cukrzyca typu II, osteoporoza czy niektóre nowotwory złośliwe.

Wewnątrz żywności

Centrum korzysta także z różnego typu urządzeń umożliwiających ocenę struktury żywności. Są to m.in. mikroskopy konfokalny, cyfrowy, skaningowy czy mikrotomograf komputerowy, za pomocą których można zbadać strukturę surowców i produktów żywnościowych, ale nie tylko. Dzięki zastosowanym metodom dokładniej będzie zanalizowana struktura badanych obiektów, a jej znajomość jest niezbędna do szybkiej oceny procesu technologicznego – prawidłowości przebiegu, przewidzenia kierunku zmian podczas przechowywania oraz zaprojektowania żywności o określonych właściwościach. Dostępna aparatura umożliwia badanie struktury krystalicznej produktów zamrożonych, a także emulsji, układów dyspersyjnych czy pian. Do badania pian Centrum wykorzystuje analizator pozwalający ocenić jakość i stabilność pian spożywczych np. w piwie czy w cappuccino.

• 

• 

Korzyści dla przemysłu

Przemysł rolno-spożywczy zyskuje dostęp do wiedzy naukowców z SGGW i nowoczesnej aparatury. – Dziś realizujemy projekty związane z wykorzystaniem odpadów z przemysłu spożywczego. Te technologie bardzo dobrze wpisują się w ideę niemarnowania żywności na żadnym etapie jej produkcji. Z pulpy i wytłoków można pozyskać wiele wartościowych składników odżywczych, ale też tego typu odpady mogą być doskonałym surowcem w produkcji biodegradowalnych naczyń i opakowań. W przyszłym roku chcemy się spotkać z przedsiębiorcami, o ile epidemia nie pokrzyżuje nam planów, by pokazać im aparaturę i to, jak działamy. Tworzymy stronę internetową, na której zaprezentujemy procedury, badania, analizy, testy i technologie dla przedsiębiorców – zapowiada koordynatorka projektu dr Jakubczyk.

Centrum będzie proponować przedsiębiorcom zastosowanie odpowiednich technologii w procesie przetwarzania, utrwalania i pakowania produktów. Może też wykonać wiele analiz dotyczących badań struktury, właściwości biochemicznych, fizycznych, termicznych czy odżywczych. Uczelnia posiada też rozwiązania półtechniczne. – Mamy halę, gdzie w skali półtechnicznej (pomiędzy laboratorium a warunkami przemysłowymi) testujemy i sprawdzamy efekt zastosowania różnych procesów technologicznych. W kolejnym etapie możemy pomóc w przeskalowaniu technologii do wielkości przemysłowej – mówi Ewa Jakubczyk.

• 

• 

• 

Korzyści dla uczelni

Naukowcy pracujący na uczelni dzięki CŻiŻ będą mieli kontakt z realnymi problemami, które napotyka przemysł. To szansa na poznawanie najnowszych trendów i rozwój firm zajmujących się produkcją żywności. SGGW to przede wszystkim jednostka dydaktyczna, więc czasami trudno jest łączyć obowiązki wykładowcy z pracą nad projektami badawczymi. To jest wyzwanie, z którym uczelnia i Centrum Żywności i Żywienia musi sobie poradzić. – Chcielibyśmy zatrudniać pracowników technicznych lub doktorantów, którzy w ramach swojej pracy badawczej mogliby dostać dodatkowe uposażenie. Część tych badań jest niezwykle czasochłonna. Potrzebujemy dodatkowego wsparcia po to, by zakupiony sprzęt cały czas pracował, a projekty realizowane dla przemysłu przebiegały sprawnie – dodaje dr Jakubczyk. To byłoby idealne rozwiązanie dla doktorantów i stażystów. Na takim modelu każdy by korzystał. Także uczelnia i przedsiębiorcy.

Jerzy Gontarz

Żywność w nowej strategii UE

Potencjał badawczy CŻiŻ pozwoli na realizację przedsięwzięć wpisujących się w nowe strategie Unii Europejskiej. Zdrowszy i bardziej zrównoważony system żywnościowy UE jest jednym z fundamentów Europejskiego Zielonego Ładu. Komisja Europejska podkreśla, jak ważne jest przywrócenie równowagi między działalnością człowieka a przyrodą. Centralne miejsce w ramach Zielonego Ładu zajmują strategia na rzecz różnorodności biologicznej i strategia „od pola do stołu”. Ich rezultatem powinno być osiągnięcie równowagi między przyrodą, systemami żywnościowymi a różnorodnością biologiczną. Takie podejście nie tylko pozwoli lepiej chronić zdrowie obywateli Unii Europejskiej, ale przyczyni się też do wzrostu konkurencyjności i odporności unijnych gospodarek na kryzysy.

Europejski Zielony Ład przed krajami Unii stawia m.in. takie cele:

• ograniczenie stosowania pestycydów chemicznych i związanych z nimi zagrożeń o 50 proc. do 2030 r.
• obniżenie używania bardziej niebezpiecznych pestycydów o 50 proc. do 2030 r.
• zmniejszenie straty składników pokarmowych co najmniej o połowę, niedopuszczenie przy tym do pogorszenia żyzności gleby
• ograniczenie stosowania nawozów co najmniej o 20 proc. do 2030 r.
• ograniczenie do 2030 r. o 50 proc. sprzedaży środków przeciwdrobnoustrojowych przeznaczonych dla zwierząt utrzymywanych w warunkach fermowych oraz stosowanych w akwakulturze
• wspieranie rozwoju obszarów użytkowanych w ramach rolnictwa ekologicznego, tak aby do 2030 r. stanowiły one 25 proc. powierzchni gruntów rolnych
• pobudzanie zrównoważonych praktyk w zakresie przetwórstwa spożywczego, sprzedaży hurtowej i detalicznej, hotelarstwa i gastronomii.

Źródło: Komisja Europejska

O projekcie

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego na realizację projektu „Centrum żywności i żywienia – modernizacja kampusu SGGW w celu stworzenia Centrum Badawczo-Rozwojowego Żywności i Żywienia (CŻiŻ)” pozyskała niemal 33 mln zł z RPO WM. Całkowita wartość przedsięwzięcia przekracza 42 mln zł. Centrum Żywności i Żywienia (CŻiŻ) funkcjonuje w strukturach Instytutu Nauk o Żywności oraz Instytutu Nauk o Żywieniu Człowieka. Laboratoria tych instytutów zostaną wyposażone w nowoczesną aparaturę pozwalającą ukierunkować prowadzoną działalność badawczą na współpracę z przedsiębiorcami. Projekt zakończy się w 2021 r.