Vědecké a výzkumné zaměření ústavů
Ústav biotechnologie Výzkum je soustředěn na studium biotechnologických procesů v celé jejich šíři – počínaje chováním biologického činitele (studium genotypu a fenotypového projevu buněčných populací za různých podmínek, fyziologie buněk, buněčných konzorcií s hlavním zřetelem na imobilizované buňky, biofilmy a chování směsných populací), studium jednotkových operací uplatňujících se v moderních biotechnologiích, včetně down-stream processingu, bioinženýrských aspektů (modelování a simulace bioprocesů, znalostní řízení a další) až po aplikace biotechnologických procesů v potravinářském, farmaceutickém, biotechnologickém či chemickém průmyslu, při ochraně životního prostředí (bioremediace - odstraňování polutantů, xenobiotik, těžkých kovů, likvidace a využití odpadů z potravinářských výrob a zemědělství). Ústav kvasné chemie a bioinženýrství se podílí na výzkumu a koordinuje řadu výzkumných projektů zaměřených na oblast biotechnologií, jak na národní, tak i na mezinárodní úrovni.
Ústav biochemie a mikrobiologie
Ústav biochemie a mikrobiologie rozvíjí základní výzkum v oblastech molekulární biologie retrovirů, proteomiky, biochemie a fyziologie rostlin, enzymologie, mikrobiologie životního prostředí, potravinářské mikrobiologie a bioanalytických metod. Tyto aktivity vytváří platformu pro aplikovaný výzkum cílený na vývoj moderních terapeutických přístupů, možnosti bioremediací organických a anorganických zátěží v životním prostředí a sledování hygienické kvality potravin (ústav provozuje i akreditovanou Zkušební laboratoř ústavu biochemie a mikrobiologie). Výzkum je v řadě případů interdisciplinárního charakteru a vedle úzké odborné spolupráce mezi jednotlivými laboratořemi ústavu by byl nemyslitelný bez kooperace s řadou národních a zahraničních pracovišť v rámci společných výzkumných programů a projektů.
Vědecko-výzkumné portfolio ústavu v bodech:
Oblast medicínsky orientovaného výzkumu a vývoje
- biologie skládání retrovirových částic a struktura a buněčný transport retrovirových proteinů se zřetelem na využití modifikovaných částic pro genové terapie
- dentifikace proteinů místně deponovaných v souvislosti s aplikací implantátů nebo kalcifikací stěn srdečních chlopní a cév; biokompatibilní materiály pro kožní náhrady
- konstrukce nanočástic cílených do nádorových buněk k zobrazení karcinomů, testování cytostatik, rostlinné nukleasy jako protinádorová terapeutika a lipidová tělíska jako nosiče cílených hydrofobních léčiv
- účinky adipokinů a možnosti nutriční a farmakologické intervence při metabolickém syndromu
- rostlinné a hmyzí peptidy s antimikrobiálním účinkem jako terapeutika
- glykosidasy extrémofilů pro enzymové syntézy terapeuticky významných derivátů sacharidů
Oblast kontroly a bioremediací životního prostředí
- metabolické konverze xenobiotik a využití mikroorganismů a rostlin pro bioremediace znečištění prostředí organickými xenobiotiky
- genomika a metagenomika pro studium mikrobiální diverzity a genetického potenciálu se zřetelem na symbiosu mikrobiálních konsorcií a rostlin a jejich synergii v bioremediačních procesech
- molekulární determinanty fosfolipidového signálního systému rostlin v odpovědi na biotický a abiotický stres se zvláštním zřetelem na využití mechanismů indukované rezistence v alternativní ochraně rostlin proti chorobám
- vývoj imunochromatografických souprav pro stanovení xenobiotik a posuzování xenobiotik, jejich metabolických intermediátů a těžkých kovů z hlediska cytotoxicity, genotoxicity a fyziologického dopadu jejich ingesce
- biochemické a molekulárně biologické aspekty (hyper)akumulace těžkých kovů velkými houbami se zvláštním zřetelem na determinanty využitelné pro fytoremediace
- transgenní rostliny pro fytoremediace půd a sedimentů kontaminovaných organickými xenobiotiky a těžkými kovy
- povrchová expozice vazebných peptidů pro zvýšení kapacity mikrobiálních biosorbentů těžkých kovů
- perspektivy lipidových tělísek pro likvidace ropných havárií a snažší syntézy degradovatelných plastů
Oblast kontroly a bezpečnosti potravin
- vývoj moderních rychlých metod záchytu a kvantifikace potravinových patogenů (detekce a kvantifikace pomocí PCR, a DNA čipů, genotypizační metody, imunochemické metody včetně vývoje imunochromatografických souprav) doplněné klasickými mikrobiologickými metodami
- molekulární biologie enterotoxinů Staphylococcus aureus
- tvorba biofilmů a sledování jejich resistence vůči disinfekčním prostředkům
- resistence vybraných potravinových patogenů k antibiotikům
- akreditované metody a vývoj nových metod detekce a kvantifikace geneticky modifikovaných potravinových surovin a potravin
- identifikace peptidů vážících ionty těžkých kovů v potravinových surovinách a potravinách
Ústav sacharidů a cereálií
Mezi hlavní výzkumné oblasti zkoumané na pracovištích Ústavu chemie a technologie sacharidů patří:
- Simulace, modelování a bilanční výpočty technologických procesů
- Databáze vlastností potravinářských surovin, meziproduktů a výrobků, vytváření rovnic a počítačových programů
- Krystalizace z roztoků, počítačové řízení procesů
- Vývoj nových postupů na izolaci sacharidů, membránové procesy, kontinuální chromatografické procesy Simulated moving bed
- Odstraňování polutantů z odpadních vod potravinářských výrob s využitím fotokatalýzy
- Studium významu struktury polysacharidů při tvorbě biologicky významných koagulátů a derivátů, moderní metody izolace beta-glukanů
- Uplatnění spektrálních a separačních metod v analýza potravin
- Vláknina potravy v cereálních surovinách
- Reologie a mechanické vlastnosti těst a krémů
- Metody kontroly kvality cereálních surovin a výrobků
- Hodnocení nutričního významu cereálních potravin
- Aplikace systému HACCP v podnicích mlýnského a pekárenského průmyslu
- Aplikace mikrovlnného ohřevu při zpracování luštěnin, obilovin a rýže
- Využití počítačové analýzy obrazu při kontrole a řízení technologických procesů
- Skladování a fermentace surové řepné šťávy a jiných surovin, meziproduktů a výrobků cukrovarnických, cereálních a škrobárenských výrob
- Vyšší zhodnocení surovin a produktů potravinářského průmyslu: separace a izolace látek pomocí membránových a chromatografických procesů
- Speciální analýza sacharidů (chromatografie s amperometrickou detekcí), vývoj metod NIR, falšování potravin v oblasti technologií sacharidů
- Využití polysacharidů pro potravinářské (pektin, chitosan) i nepotravinářské účely (bioethanol)
Ústav mléka, tuků a kosmetiky
Ústav je zaměřen na mikrobiologii, chemii a technologii mléka, tuků, detergentů a kosmetiky.
Oblast mikrobiologie je zaměřena na bakterie mléčného kvašení, jejich ochranné a probiotické účinky s důrazem na produkci bakteriocinů a antifungálně účinných metabolitů; dále na sledování zdrojů mikroorganismů v mlékárenských a v tukových výrobách; na zákysové kultury a jejich využití v mlékárenství a na aplikaci metod vedoucích ke zvýšení mikrobiální jakosti a trvanlivosti výrobků, mj. aplikací antimikrobiálních látek přírodního původu. Metodicky se pracuje na rozvoj molekulárně biologických metod pro identifikaci a charakterizaci mikroorganismů a na metodice chemického a enzymového stanovení různých mikrobiálních metabolitů.
Oblast chemie a technologie je obecně zaměřena na zvyšování kvality a bezpečnosti potravin a kosmetických výrobků, dále na reologické vlastnosti a texturu mléčných, tukových a kosmetických výrobků, na jejich koloidní stabilitu, na funkční vlastnosti hydrokoloidů při aplikaci do mléčných výrobků, na modifikaci fenolových kyselin jako antioxidantů pro tukové disperze.
V oblasti technologie se věnuje pozornost na zhodnocení složek syrovátky s využitím membránových procesů, izolaci sérových bílkovin a jejich modifikaci, syntéze glaktooligosacharidů z laktosy; přípravě a vlastnostem strukturních tuků a tukových násad pro emulgované, pokrmové a speciální tuky; oleochemickému využití mastných kyselin a jejich derivátů pro syntézu tenzidů a emolientů pro kosmetické emulze. Oblast tenzidů a detergentů je zaměřena na fyzikálně-chemické vlastnosti tenzidů a jejich využití při výrobě detergentů, výrobků průmyslové a bytové chemie.
Oblast kosmetických prostředků je zaměřena na jejich fyzikálně-chemické vlastnosti, na aplikaci tenzidů, tukových a biologicky aktivních látek.
Ústav analýzy potravin a výživy
Ústav chemie a analýzy potravin je pracovištěm s vysokým mezinárodním kreditem, zejména v oblasti studia biologicky aktivních složek surovin rostlinného či živočišného původu, potravin a doplňků stravy. Výzkum, v řadě případů interdisciplinární, realizovaný v rámci mezinárodních vědeckých konsorcií, se zaměřuje jak na nutričně, senzoricky či toxikologicky významné látky přirozeného původu, tak i na sloučeniny vznikající za podmínek technologického / kulinárního zpracování, případně během skladování a distribuce. Výsledky studia mechanismů probíhajících reakcí v modelových systémech, spolu s poznatky o interakcích přítomných složek v reálných potravinových matricích, představují informační platformu pro zajištění produkce potravin s požadovaným obsahem základních živin a maximálním množstvím složek prospěšných pro zdraví konzumentů (vitaminy, antioxidanty, esenciální aminokyseliny a mastné kyseliny, biologicky dostupné minerální látky aj.) při současné minimalizaci ze zdravotního hlediska rizikových sloučenin (zejména mykotoxiny, přírodní toxiny, procesní a environmentální kontaminanty, rezidua pesticidů, migranty z plastů apod.). Pro studium jakosti a bezpečnosti potravin a přírodních surovin slouží moderní analytické postupy založené jak na špičkových instrumentálních technikách, tak na využití některých bioanalytických metod, rozvíjeny jsou i postupy senzorické analýzy. Pracoviště je zapojeno do řady tuzemských a mezinárodních projektů, významné jsou rovněž expertizní aktivity v rámci spolupráce s potravinářskými a farmaceutickými firmami.
Ústav konzervace potravin
Vědeckovýzkumné aktivity Ústavu konzervace a technologie masa rozvíjejí poznatky v oborech tradičně zajišťovaných ústavem: technologie ovoce a zeleniny, technologie masa, výroba nealkoholických nápojů, lahůdek a hotových pokrmů.
Ústav se v posledních letech věnuje také obecným disciplinám, které přesahují rámec uvedených komodit:
- Úchova potravin - optimalizace stability, kvality a bezpečnosti potravin
- Autenticita potravin a detekce falšování
- Detekce příčin kvalitativních a bezpečnostních defektů potravin a možnosti jejich prevence
- Udržování a rozšiřování databází pro analýzu rizik a optimalizaci systémů řízení jakosti a bezpečnosti ve výrobě a distribuci potravin
- Balení potravin
- Aktivní balení
- Vývoj a aplikace metod pro hodnocení potravinových obalů a dalších materiálů určených pro kontakt s potravinami
Jako servisní činnosti je v rámci VaV ústavu rozvíjena také analýza potravin, mikrobiologie a potravinářské inženýrství.
Ústav chemie přírodních látek
Mezi hlavní vědecko-výzkumné aktivity Ústavu chemie přírodních látek patří:
- Chemie sacharidů, fenolických, isoprenoidních sloučenin a dalších skupin přírodních látek
- Parciální reaktivita a stereochemie, studium chirality molekul
- Použití enzymových reakcí v chemii
- Izolace a charakterizace aktivních přírodních látek a endogenních faktorů a jejich studium
- Přírodní látky z různých zdrojů jako suroviny pro farmaceutický, chemický a potravinářský průmysl
- Studium chránících skupin a jejich orthogonality
- Chemie komponent a synthonů supramolekul a nanozařízení
- Použití přírodních látek jako modifikátorů chirality a samoskladných vlastností sloučenin
- Speciální analýza a imunoanalýza přírodních látek, kapalinová a plynová chromatografie, kapilární elektroforéza
- Studium spekter a fyzikálně-chemických pozorovatelných veličin a jejich předpověď a výpočty
- Kvantově chemické a molekulárně mechanické modelování chemických struktur a reakcí, konformační analýza