Oczekiwane rezultaty

Oczekiwane rezultaty i innowacje:

Realizacja projektu umożliwi wypracowanie szeregu rezultatów w postaci innowacji produktowych i procesowych oraz podjęcia nowych kierunków badawczych, w tym w zakresie badań podstawowych. W odniesieniu do wskazanych w agendzie badawczej obszarów specjalizacji i specyficznych celów badawczych, wnioskodawca prowadzi również obecnie w tym we współpracy z przemysłem liczne prace badawcze, które w krótko i średniookresowej perspektywie czasowej pozwolą na wypracowanie rozwiązań o kwantyfikowalnym stopniu gotowości technologicznej. Wskazując szczegółowo poszczególne w zakresie celów badawczych:

a. Metody i produkty ochrony upraw oparte na mikroorganizmach:

– innowacje produktowe i procesowe: preparaty mikrobiologiczne (bakteryjne,  drożdżowe i pleśniowe) i sposób ich wytwarzania wykorzystywane do ograniczania patogenów grzybowych (fuzarioza) w uprawie zbóż; badania w zakresie wykorzystania i sposobu wytwarzania metabolitów mikroorganizmów o działaniu antagonistycznym względem patogenów roślin; bakteryjne preparaty i sposób ich wytwarzania jako dodatki paszowe należące do grupy inokulantów do zakiszania surowców roślinnych, a także mikroorganizmy (dodatki paszowe)  stosowane w żywieniu drobiu mięsnego w celu zapobiegania głównym chorobom drobiu jako strategia ograniczania antybiotykoterapii;

– nowe kierunki badawcze: badania w obszarze badań podstawowych w zakresie metabolomiki mikroorganizmów ukierunkowane na identyfikację i ocenę aktywności biologicznej specyficznych substancji chemicznych o potencjalnym znaczeniu przemysłowym;

b. Nowe, ekologiczne metody i środki przedłużające przydatność do spożycia produktów rolno-spożywczych a także adaptacja istniejących metod do nowych gam produktów:

– innowacje produktowe i procesowe: preparaty mikrobiologiczne oparte o kultury bakterii kwasu mlekowego (LAB) do wykorzystania w technologii żywności jako mikroorganizmy antagonistyczne ograniczające wzrost mikroflory saprofitycznej; a także technologia wytwarzania powłok jadalnych zawierających unieruchomione mikroorganizmy o aktywności antydrobnoustrojowej;

– nowe kierunki badawcze: badania w obszarze badań podstawowych w zakresie metabolomiki mikroorganizmów ze szczególnym uwzględnieniem możliwości wykorzystania specyficznych szczepów mikroorganizmów syntetyzujących EPS, wykorzystywanych do poprawy właściwości reologicznych i sensorycznych pieczywa oraz kiszonek.

c. Technologie wytwarzania produktów spożywczych o nowych cechach prozdrowotnych:

– innowacje produktowe i procesowe:

• technologia wytwarzania preparatów mikrobiologicznych (bakteryjnych) LAB opartych o krajowe i regionalne zasoby, preparaty bakteryjne z zastosowaniem do przemysłu mleczarskiego oparte na specyficznej mikroflorze regionalnej;

• nowe preparaty mikrobiologiczne oparte o bakterie potencjalnie probiotyczne do wykorzystania w przemyśle mleczarskim i mięsnym;

• preparaty bakteryjne nowej generacji z przeznaczeniem do przemysłu fermentacyjnego (owocowo – warzywnego i winiarskiego) umożliwiające ograniczanie tworzenia amin biogennych, w tym histaminy;

• kultury starterowe do otrzymywania pieczywa z niekonwencjonalnych surowców, przeznaczonego dla specjalnych grup konsumentów (pieczywo bezglutenowe, pieczywo o niskim IG);

– nowe kierunki badawcze: badania w obszarze badań podstawowych w zakresie możliwości modyfikacji mikrobiomu (żywności, opakowań, przewodu pokarmowego człowieka) przy wykorzystaniu preparatów LAB;

d. Rozwój technologii wytwarzania przy zachowaniu właściwości produktu wytwarzanego tradycyjnymi metodami, w tym o wysokich walorach zdrowotnych:

– innowacje produktowe i procesowe: technologia izolacji, namnażania i przechowywania mikroorganizmów występujących regionalnie (na terenie Polski i województwa Mazowieckiego) wykorzystywanych w tradycyjnych procesach produkcji żywności (żywność tradycyjna i regionalna); nowe preparaty umożliwiające wytwarzanie żywności o cechach i charakterystyce nie odbiegającej od produktów tradycyjnych, w tym produktów mleczarskich;

e. Mobilne centra energetyczne wykorzystujące lokalne zasoby surowcowe (w tym odpady):

– innowacje produktowe i procesowe: nowe preparaty mikrobiologiczne i sposób ich wytwarzania o zdefiniowanej charakterystyce metabolomicznej do konserwacji biomasy i surowców energetycznych a także poprawiające biogazodochodowość w biogazowniach; preparaty mikrobiologiczne i sposób ich wytwarzania do wykorzystania w  do prowadzenia fermentacji acetonowo – butanolowo – etanolowej (ABE); preparaty mikrobiologiczne i sposób ich wytwarzania do obróbki wstępnej biomasy wsadowej (słoma, zrębka drzewna, odpady komunalne) do kompostowni oraz biogazowni przyspieszające proce rozkładu biomasy;

f. Technologie energetycznego zagospodarowania odpadów, rozwiązania technologiczne w obszarach związanych z przetwarzaniem różnych rodzajów energii w energię elektryczną w kontekście ich pozytywnego wpływu na zmiany środowiska naturalnego a także bezpieczeństwa energetycznego, zmniejszenie negatywnego wpływu produkcji rolnej i przetwórstwa żywności na środowisko naturalne ora zdrowie i komfort życia ludzi

– innowacje produktowe i procesowe: nowe preparaty mikrobiologiczne i sposób ich wytwarzania do wykorzystania w produkcji pasz dla zwierząt przeżuwających, oparte o LAB oraz pleśnie z rodzaju Trichoderma sp. umożliwiające ograniczenie emisji gazów cieplarnianych ze szczególnym uwzględnieniem metanu poprzez modyfikację strawności paszy oraz modyfikację mikrobiomu żwacza krów; preparaty mikrobiologiczne oraz sposób ich wytwarzania umożliwiające ograniczanie emisji amoniaku z ferm drobiu (wiązanie amoniaku gazowego i włączanie go w procesy biologiczne) jako strategia ograniczania zanieczyszczenia powietrza na obszarach wiejskich i poprawa komfortu życia i zdrowia mieszkańców wsi;    

Wszystkie wskazane kierunki badań są obecnie planowane do podjęcia lub realizowane w jednostce, również wynikają z zapytań zgłaszanych przez partnerów przemysłowych. Nowe innowacyjne produkty wymagają wypracowania w toku prac badawczych rozwiązań umożliwiających ich wytwarzanie w skali przemysłowej. Jednocześnie każdorazowo konieczne jest  przeprowadzenia szczegółowych badań w zakresie charakterystyki metabolicznej mikroorganizmów, określenia cech fenotypowych oraz zapewnienia ich trwałości i dostępności dla przemysłu i ośrodków naukowych poprzez zmagazynowanie w centrum zasobów mikrobiologicznych (Kolekcji Kultur Drobnoustrojów Przemysłowych). Tym samym realizacja powyżej wskazanych celów wymaga wykorzystania specjalistycznej aparatury badawczej (MALDI-TOF, LC-HRMS, GC-HRMS, sekwenatorów) oraz prac z użyciem pilotażowych linii do badań nad wytwarzaniem biomasy mikrobiologicznej. Rezultaty uzyskane w wyniku realizacji projektu mogą ulegać dynamicznym zmianom ze względu na zapotrzebowane zgłaszane przez współpracujące z instytutem przedsiębiorstwa.

Biorąc pod uwagę dotychczasowe doświadczenie IBPRS-PIB i osiągnięcia dotyczące opracowywania preparatów mikrobiologicznych do zastosowania w przemyśle spożywczym i w rolnictwie można spodziewać się, że w okresie trwania projektu zostaną opracowane co najmniej trzy nowe preparaty zawierające mikroorganizmy i/lub ich metabolity.