Studentská vědecká konference

Membránové vědy představují důležitou roli v potravinářském průmyslu. Jejich charakteristická účinnost, operativní jednoduchost a selektivita mají význam při průmyslové produkci. Membránové technologie umožňují zpracovávat syrové, obnovitelné či vedlejší produkty. Znamenají rovněž ekonomické řešení průmyslového zpracování surovin. Výhodou je průběh separace za mírných fyzikálních podmínek a omezení použití chemických aditiv či průběh fázových změn. Polyfenoly jsou označované jako fytochemikálie (tzv. látky rostlinného původu). Je prokázané, že, polyfenolické látky jsou důležité při prevenci degenerativních a neurodegenerativních onemocnění. Mají též antioxidační vlastnosti. Podílejí se na barvě, chuti a nutričních vlastnostech ovoce a zeleniny.  Separační membrány představují metodu vhodnou k separaci polyfenolických látek vzhledem k jejich stabilitě.

Práce je zaměřena na separaci monosacharidů z vybraných vzorků karobu pomocí chromatografických metod. Mezi předpokládané separované monosacharidy patří galaktosa a mannosa. Vzorky Karob prášek světlý bio (Country Life s.r.o., ČR) a Karob – svatojánský chléb v prášku Bio, RAW (Greenspol s.r.o., ČR) byly nejprve hydrolyzovány kyselinami HCl a H₂SO₄ při třech různých koncentracích. Následně byla provedena separace monosacharidů na kolonách XK16/40 (GE, USA) se dvěma sorbenty, katexu Amberjet 1500 H (Rohm and Haas, Germany) a anexu Dowex 550A (Dow, USA). Získané frakce při preparativní separaci byly analyzovány vysoko-účinným kapalinovým chromatografem  Dionex DX-600 (Dow, USA) s amperometrickou detekcí. Získané preparativní chromatogramy byly následně vyhodnocovány na čistotu a výtěžek v programu MS Excel a pomocí software Aspen Chromatography^TM byla provedena identifikace rovnovážného disperzního modelu s lineární izotermou a tak vytvořena databáze modelových parametrů pro každé preparativní měření.

Cílem této práce byla izolace polysacharidových frakcí, jejich následná analýza byla provedena pomocí vybraných spektroskopických, spektrofotometrických a separačních metod. Byly vybrány tři netradiční plodiny, a to moruše černá (Morus nigra), dřín obecný (Cornus mas) a divoká cibule (Allium mongolicum). Tyto rostliny jsou zajímavé pro potenciální využití v potravinářství a farmaceutickém průmyslu díky obsahu vitaminů, polyfenolů a dalších biologicky aktivních látek. Polysacharidové složení jejich plodů a jiných orgánů je nedostatečně zkoumáno. Frakce z plodu M. nigra a C. mas a z trávy A. mongolicum obsahující pektiny, hemicelulózy a celulózu byly izolovány vícekrokovou extrakcí horkou vodou a roztokem NaOH. K analýze jednotlivých frakcí byla použita FTIR a FT Ramanova spektroskopie. Dále byl stanoven obsah uronových kyselin a celkový obsah cukrů pomocí spektrofotometrických metod. Monosacharidové složení frakcí bylo stanoveno pomocí totální hydrolýzy a plynové chromatografie. Získané výsledky ukazují na výrazné rozdíly v polysacharidovém složení buněčných stěn uvedených rostlin a čistotě izolovaných frakcí.

Zesíťovaný škrob vzniká reakcí škrobových makromolekul s látkami, které mají více než jednu reaktivní skupinu. U zesíťovaného fosforečnanu je reaktivní látkou trimetafosfát. Cílem práce bylo zjistit vliv přídavku různého množství laboratorně připraveného zesíťovaného fosforečnanu škrobu (CS11/48) na senzorické a fyzikální vlastnosti a na obsah rezistentního škrobu v chlebu. Pro stanovení obsahu rezistentního škrobu byl použit set Megazyme Resistant Starch Assay Procedure od firmy Megazyme 2011. Dále byl stanoven objem chleba, penetrace střídy a sušina v průběhu skladování. Používané směsi škrobu a mouky byly proměřeny na rheometru RVA 4500 a proběhlo senzorické hodnocení chleba. Byly provedeny laboratorní rozbory upečených chlebů s přídavkem různého množství zesíťovaného fosforečnanu škrobu CS11/48. Objem a penetrace střídy chleba klesaly s rostoucím přídavkem škrobu. Podle senzorického hodnocení vyšel nejlépe 5% přídavek škrobu. Nejvyšší množství rezistentního škrobu bylo zjištěno u 15% přídavku (2,2 g/100 g suš). Podle RVA analýzy teplota mazovatění do 10 % přídavku klesala a od 15% narůstala až na teplotu 88 °C. Maximální viskozita se s narůstajícím přídavkem snižovala. Konečná viskozita s nárůstem přídavku nad 10 % klesala, ale nejnižší byla pro 5% přídavek CS11/48.

Práce se zabývá možnostmi chromatografické separace hydrolyzátů guarové gumy s cílem izolovat monosacharidy galaktosu a mannosu. Vzorky guarové gumy (Guar CPS 5000, Vega provita s.r.o., ČR) byly nejprve kysele hydrolyzovány a vzniklý roztok hydrolyzátu separován na dvou typech iontoměničů, anexu (Dowex 550A, Dow, USA, Cl/OH forma) a katexu (Amberjet 1500H, Rohm und Haas, Německo, Ca forma). Současně byly testovány na separaci i modelové roztoky hydrolyzátů obsahujících pouze čistou galaktosu a mannosu. Sledovala se účinnost separace na základě výsledků analýz HPAEC/PAD jednotlivých frakcí na obsah galaktosy a mannosy. Chromatogramy byly poté v prostředí Aspen Chromatography vyhodnoceny oproti rovnovážnému disperznímu modelu a identifikovány modelové parametry, které tvořily podklad pro simulace kontinuálního chromatografického procesu programem SMBmodel v prostředí Matlab. Z výsledků vyplývá vhodnost diskontinuální i kontinuální chromatografické separace na anexovém sorbentu.

Předmětem práce je stanovení celkových cukrů a uronových kyselin v rostlinných materiálech, a to konkrétně v rakytníku a mořské řase kelpa. Rakytník je součástí potravinových doplňků a užívá se kvůli jeho účinné látce pektinu a dále vitaminu C. Rakytník obsahuje řadu cukrů, avšak středem zájmu jsou polysacharidy, zejména pektiny, které jsou složené z částečně methylované polygalakturunové kyseliny. Mořská řasa kelpa je také součástí mnoha potravinových doplňků a její užívání slibuje řadu příznivých účinků na lidský organismus. Kelpa obsahuje řadu minerálů a stopových prvků. Doplňky stravy z kelpy by měly být pro náš organismus největším přírodním zdrojem jódu. Kelpy patří mezi hnědé mořské řasy, které jsou bohaté na sulfátované polysacharidy. Hlavním sulfátovaným polysacharidem v hnědých řasách je fukoidan. Dále obsahují algináty a laminariny. Celkové cukry byly stanoveny pomocí orcinové metody, jejíž reakce spočívá v hydrolýze materiálu v silně kyselém prostředí a reakcí produktů hydrolýzy s orcinem. Obsah uronových kyselin byl stanoven podobně po kyselé hydrolýze a reakcí produktů hydrolýzy s 3-hydroxybifenylem.

Cílem této studie byla izolace polysacharidových frakcí z plodnic dřevokazné houby Ganoderma resinaceum, ověření jejich čistoty a složení pomocí vhodných analytických metod. K izolaci frakcí bylo použito několik extrakčních kroků: extrakce studenou a vroucí vodou, následně extrakce pomocí roztoku 1 M NaOH. Pro dosažení čistoty a frakcionace byly využity přečišťovací mezikroky, zejména enzymatické odstranění bílkovin (pepsin, pronasa) a odstranění barviv pomocí H₂O₂. K určení čistoty a složení byly použity spektroskopické a separační metody: FT-IR, FT-Ramanova a NMR spektroskopie, organická elementární analýza a  plynová chromatografie. Celkem byly získány čtyři vysokomolekulární frakce (F1, F2, F3, F4) s majoritním zastoupením polysacharidů. Hlavní složkou všech polysacharidů byla glukosa; mannosa a galaktosa tvořily v případě frakce F1 významné složky polysacharidu, ostatní cukry měly minoritní zastoupení. Organická elementární analýza prokázala velmi nízká residua bílkovin a vyšší obsah síry byl způsoben použitím DMSO. Frakce F1 byla složena z mannogalaktanu a glukanů, F2 obsahovala převážně β-glukany, F3 byla identifikována jako směs α a β-glukanů a F4 jako chitin-glukanový komplex.

Karamelizace je komplexní reakce cukrů za vysoké teploty. Může být ovlivněna mnoha faktory, jako je teplota, pH, použitý materiál či tlak. Není zveřejněno mnoho studií, které by popisovaly konkrétní průběh reakce za daných podmínek, protože postupy výroby karamelu jsou často výrobními tajemstvími podniků. V této práci jsou sledovány vlastnosti karamelových sirupů připravených z roztoku cukru, invertního cukru a glukózy různé koncentrace zahřívaných na teplotu 105 °C po dobu 2-48 hodin bez úpravy a s úpravou pH. Hodnocena je sušina refraktometricky, pH roztoku, barva spektrofotometricky a obsah sacharózy polarimetricky. Senzoricky je hodnocena podobnost výsledných sirupů s konkurenčním produktem. Studie ukázala, že úprava pH před zahřátím umožňuje rychlejší formaci karamelové barvy a vůně a nižší zákal výsledného produktu. Při periodické úpravě pH je zamezeno poklesu pH pod určitou hodnotu, která je klíčová pro vznik zákalu typického pro tmavě zbarvené karamelové sirupy. Tento postup je možné použít i pro výrobu velmi tmavé melasy.