Technologia specjalizacyjna I: Biologicznie aktywne składniki żywności

Cykl wykładów i ćwiczeń zawiera wiadomości na temat mechanizmów działania bioaktywnych składników żywności ze szczególnym uwzględnieniem ich wpływu na organizm człowieka. Ponadto Studenci poznają metody otrzymywania biologicznie i funkcjonalnie aktywnych peptydów. W pierwszej części wykładu Słuchacze będą mieli okazję poznać szczegóły dotyczące mechanizmów działania katechin, alkaloidów purynowych oraz peptydów przeciwnadciśnieniowych, przeciwkrzepliwych, opioidowych, immunomodulacyjnych, antymikrobiologicznych. W drugiej części wykładów omówione zostaną enzymy endogenne obecne w produktach spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Na ćwiczeniach Studenci poznają metody in vitro do oznaczenia bioaktywności peptydów np. aktywności przeciwnadciśnieniowej. Samodzielnie zaplanują i przeprowadzą reakcje otrzymywania hydrolizatów białkowych, które następnie będą poddawali reakcji plasteinowania.

Treść kształcenia

Charakterystyka polifenoli yerba mate i herbaty

oraz ich przemiany w trakcje procesów produkcyjnych.

Biodostępność katechin.

Wpływ polifenoli na organizm: działanie antyoksydacyjne (przeciwdziałające powstawaniu stresu oksydacyjnego), działanie antynowotworowe, działanie antymiażdżycowe i wpływ na przyrost masy ciała.

Alkaloidy purynowe biodostępność i wpływ na organizm.

Biologicznie aktywne peptydy i ich mechanizmy działania

• peptydy przeciwnadciśnieniowe

• peptydy przeciwkrzepliwe

• peptydy opioidowe

• peptydy immunomodulacyjne

• peptydy antymikrobiologiczne

• regulatory i inhibitory enzymów

• peptydy toksyczne dla osób chorych na celiakię

• peptydy wiążące i transportujące mikroelementy

• inne bioaktywne peptydy

Funkcjonalnie aktywne peptydy:

• peptydy kształtujące właściwości smakowe

• peptydy antyoksydacyjne

• peptydy powierzchniowo aktywne

Otrzymywanie biologicznie i funkcjonalnie aktywnych peptydów:

• hydroliza enzymatyczna białek

• synteza chemiczna peptydów

• synteza enzymatyczna peptydów

• technologia rekombinowanego DNA

Bazy danych białek i bioaktywnych peptydów. Bioaktywne sekwencje w białkach żywności np. w białkach mleka, mięsa, ryb, zbóż

Nietolerancja pokarmowa białek-aspekty zdrowotne i żywieniowe oraz aspekty technologiczne

Endogenne enzymy obecne w produktach spożywczych:

• mleku

• jajach

• mięsie

• zbożach

• owocach

• warzywach

Wyznaczenie wpływu katechin i alkaloidów purynowych na aktywność enzymów trawiennych

Wyznaczanie aktywności preparatów proteolitycznych, ustalanie ich dawek do przeprowadzenia procesu hydrolizy białka i reakcji plasteinowania.

Otrzymanie hydrolizatów kazeiny, oznaczenie stopnia hydrolizy i oznaczenie ilości białka.

Otrzymanie plastein, oznaczenie stopnia hydrolizy i oznaczenie ilości białka.

Poddanie trawieniu in vitro kazeiny natywnej i plastein oznaczenie stopnia hydrolizy.

Oznaczenie aktywności hamowania konwertazy angiotensyny

Oznaczenie aktywności antyoksydacyjnej

Oznaczenie właściwości alergicznych

Oznaczenie aktywności proteolitycznej, amylolitycznej (alfa i beta amylazy), fosforolitycznej (kwaśnej fosfatazy i fitazy), muramidazowej i katalazowej w wybranych produktach spożywczych.

Literatura podstawowa:

1. Dziuba J., Fornal Ł. Biologicznie aktywne peptydy i białka żywności WNT Warszawa 2009.

2. Kołodziejczyk A. Naturalne związki organiczne. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013

Literatura uzupełniająca:

1. Hettiarachchy N. i in. (red) Bioactive Food Proteins and Peptides, Applications Human Health. Taylor & Francis Group, 2012.

2. Krauss G.: Biochemistry of signal transduction and regulation. Wiley VCH GmbH&Co. KGaA 2003.

3. Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodwell V.W.: Biochemia Harpera. Wydawnictwo lekarskie PZWL 2004.

4. Barańska J., Nalepa I. Przekazywanie sygnałów w komórce. Fundacja Rozwoju Nauki. 2010.

5. Bednarski W., Reps A. (red): Biotechnologia żywności. WNT Warszawa, 2001.

Wiedza

Posiada wiedzę o przemianach polifenoli w procesie produkcyjnym herbaty. Wie jak metabolizowane są katechiny w organizmie (przewód pokarmowy, wątroba). Rozumie wpływ katechin i ich metabolitów na organizm np. działanie antyoksydacyjne, działanie antynowotworowe, działanie antymiażdżycowe. Wie na czym polega stres oksydacyjny.

Zna mechanizm działania kofeiny, teofiliny i teobrominy na organizm człowieka.

Zna i rozumie różne mechanizmy działania biologicznie aktywnych peptydów np. przeciwnadciśnieniowych, przeciwkrzepliwych, opioidowych, immunomodulacyjnych, antymikrobiologicznych.

Zna i rozumie działanie funkcjonalnie aktywnych peptydów np. kształtujących właściwości smakowe czy powierzchniowo czynnych.

Zna metody otrzymywanie biologicznie i funkcjonalnie aktywnych peptydów np. w procesie hydrolizy enzymatycznej białek, w procesie syntezy chemicznej i enzymatycznej oraz z wykorzystaniem technologii rekombinowanego DNA.

Posiada wiedzę o istniejących bazach danych białek i peptydów oraz wie jak może te dane wykorzystać.

Potrafi scharakteryzować i nazwać główne alergeny pokarmowe zarówno pochodzenia zwierzęcego jak również roślinnego oraz zna metody enzymatycznej i technologicznej modyfikacji zmniejszającej immunoreaktywność białek np. ziaren zbóż.

Zna enzymy endogenne obecne w produktach spożywczych: jajach, mleku, mięsie, zbożach, owocach, warzywach i rozumie ich mechanizm działania.

Umiejętności

Potrafi otrzymać hydrolizaty białkowe i wykonać proces ich plasteinowania.

Potrafi oznaczyć metodami in vitro bioaktywności związków np. ocenić siłę inhibicji konwertazy angiotensyny i enzymów trawiennych oraz właściwości alergenne i antyoksydacyjne.

Potrafi zaplanować i przeprowadzić proces trawienia in vitro.

Potrafi wykonać obliczenia na podstawie otrzymanych wyników np. wyliczyć stężenie, aktywność czy dawkę.

Potrafi korzystać z bazach danych białek i peptydów.

Potrafi oznaczyć aktywności enzymów endogennych w różnych produktach spożywczych pochodzenia zarówno roślinnego jak również zwierzęcego

Kompetencje społeczne

Potrafi organizować warsztat pracy, pracować w grupie i kierować małym zespołem.

Posiada świadomość odpowiedzialności, ryzyka, skutków zdrowotnych, ekonomicznych i społecznych stosowania chemicznej i enzymatycznej modyfikacji składników żywności.

Jest świadom możliwości i zagrożeń związanych z doskonaleniem technik pozyskiwania związków bioaktywnych i ich wykorzystaniem.

Ma świadomość poziomu swojej wiedzy i umiejętności oraz rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się.

Na ocenę 2

Nie zna i nie rozumie mechanizmów działania bioaktywnych składników żywności oraz nie zna metod modyfikujących aktywność biologiczną peptydów. Nie zna enzymów endogennych obecnych w produktach spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego.

Nie zna i nie rozumie, nawet w 50%, treści zdefiniowanych w efektach kształcenia (tabela powyżej).

Nie potrafi posługiwać się jednostkami ani wykonywać prostych zadań obliczeniowych. Nie potrafi zaplanować prostego doświadczenia do oceny bioaktywności omawianych związków.

Nie potrafi organizować warsztatu pracy ani pracować w grupie. Nie rozumie zasad obowiązujących w laboratorium biochemicznym. Nie jest świadomy możliwości, ale i zagrożeń wynikających z faktu obecności bioaktywnych składników w produktach spożywczych.

Na ocenę 3

Częściowo zna, ale słabo rozumie mechanizmy działania bioaktywnych składników żywności oraz częściowo zna metody modyfikujące aktywności biologiczne peptydów. Wylicza enzymy endogenne obecne w produktach spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, ale nie rozumie mechanizmów ich działania.

Zna i rozumie, co najmniej 50% treści zdefiniowanych w efektach kształcenia (tabela powyżej).

Obliczenia wykonuje ze znaczącymi błędami. Zaplanowane przez studenta doświadczenie służące do oceny bioaktywności związków wymaga licznych poprawek.

Nie potrafi organizować warsztatu pracy, ale umie dostosować się do grupy i wykonać powierzone zadanie. Rozumie zasady obowiązujące w laboratorium biochemicznym. Jest świadom z obecności bioaktywnych składników w produktach spożywczych, ale nie rozumie zagrożenia i korzyści mogące z tego wynikać.

Na ocenę 4

Zna i w większości rozumie mechanizmy działania bioaktywnych składników żywności oraz zna metody modyfikujące aktywności biologiczne peptydów. Wylicza enzymy endogenne obecne w produktach spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, ale nie w pełni rozumie mechanizmy ich działania.

Zna i rozumie, co najmniej 75% treści zdefiniowanych w efektach kształcenia (tabela powyżej).

Obliczenia wykonuje z nielicznymi błędami. Zaplanowane przez studenta doświadczenie służące do oceny bioaktywności związków wymaga drobnych poprawek.

Aktywnie działa w grupie, potrafi organizować warsztat pracy i zarządzać czasem. Jest świadom z obecności bioaktywnych składników w produktach spożywczych, ale nie do końca rozumie zagrożenia i korzyści mogące z tego wynikać.

Na ocenę 5

Zna i rozumie mechanizmy działania bioaktywnych składników żywności oraz zna metody modyfikujące aktywności biologiczne peptydów.

Wylicza enzymy endogenne obecne w produktach spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego oraz rozumie mechanizmy ich działania.

Zna i rozumie, co najmniej 90% treści zdefiniowanych w efektach kształcenia (tabela powyżej).

Potrafi posługiwać się jednostkami i sprawnie wykonuje potrzebne obliczenia. Potrafi zaplanować doświadczenie do oceny bioaktywności związków.

Jest liderem grupy planującym i sprawnie organizującym warsztat pracy. Jest świadomy możliwości, ale i zagrożeń wynikających z faktu obecności bioaktywnych składników w produktach spożywczych.