Obszar I: Panel nowatorskich badań do analizy surowca i wyrobu mleczarskiego w kierunku poprawy jego bezpieczeństwa, jakości, walorów prozdrowotnych

• Dostarczenie nowej wiedzy na temat możliwości zastosowania nowych metod badawczych do oceny jakości i bezpieczeństwa surowca i produktu końcowego, poprzez stworzenie oferty badawczej dla sektora mleczarskiego.
• Dostarczenie nowej wiedzy w zakresie możliwości wykorzystania innowacyjnych receptur/technologii do produkcji wyrobów mleczarskich i ich roślinnych zamienników.

Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie oferuje:

1. Badania reologiczne i fizykochemiczne surowca i wyrobów mleczarskich o różnej konsystencji:
   1. właściwości lepkosprężyste – moduł zachowawczy (G′), stratności (G″), moduł zespolony G*, tangens kąta fazowego (tg σ) – parametry lepkości/sprężystości/żelowania), zmiany lepkości, charakterystyka płynów nieniutonowskich, tiksotropia, punkt żelowania (skrzep kazeinowy), topliwość itp. badane za pomocą reometru oscylacyjnego Kinexus Lab+ (Malvern Panalytical, Cambridge, Wielka Brytania)
   2. badania lepkości wykonywane za pomocą reometru rotacyjnego Brookfield DV II+ (Brookfield Engineering Laboratories, Stoughton, MA, USA) oraz/lub za pomocą wiskozymetru ultradźwiękowego UNIPAN (Warszawa, Polska)
   3. analizy fizykochemiczne m.in. punkt zamarzania mleka; kwasowość; zawartość mocznika w mleku (Chemspec 150); pomiar zawartości białka w żywności metodą Kjeldahla (Kjeltec 8100, FOSS); parametry krzepliwości mleka (Laktodynamograf V2 firmy Foss, Włochy); zawartość tłuszczu; liczba komórek somatycznych (Somacount 150 – metoda fluoro-opto-elektroniczna); pomiar wielkości cząstek w roztworach (od III kwartału 2024 roku), potencjał zeta (od III kwartału 2024 roku); gęstość; topliwość (np. sera dojrzewającego, sera topionego) za pomocą testu Schreibera.

 Poza badaniem właściwości produktów komercyjnych wykorzystywane metody umożliwiają również określenie np. punktu żelowania m.in. jogurtu, kefiru, sera (skrzep kazeinowy podczas otrzymywania sera, określenie wpływu składników oraz dodatków), topliwości serów (np. zastosowanie na pizzę, czy do krojenia itp.) – kształtowanie właściwości finalnych produktów mleczarskich.

2. Badania tekstury wyrobów mleczarskich
   1. Profilowa Analiza Tekstury (TPA: twardość, adhezyjność, spójność, sprężystość, gumiastość, przeżuwalność
   2. test cięcia
   3. test przebijania (puncture test)
   4. ekstruzja wsteczna (badanie konsystencji np. jogurtów, kefirów)
   5. smarowalność (np. masła, serów topionych) za pomocą analizatora tekstury TA XTplus (Godalming, Surrey, Wielka Brytania).

 Proponowane metody można również wykorzystać w celu zaprojektowania żywności o specjalnych cechach finalnych – o różnym przeznaczeniu np. konsystencji.

3. Badania aktywności wody w wyrobach mleczarskich za pomocą analizatora aktywności wody AWMD-10 (NAGY Messsysteme GmbH, Gäufelden, Niemcy)

Badanie pozwala na ocenę jakości i trwałości produktów. Cecha ta ma również wpływ na sposób przechowywania (warunki chłodnicze lub nie), co w konsekwencji wpływa na bezpieczeństwo żywności.

4. Badania właściwości antyoksydacyjnych surowców i wyrobów mleczarskich
   1. całkowita zawartość polifenoli
   2. oznaczanie zdolności antyoksydacyjnych metodą ABTS
   3. oznaczanie zdolności antyoksydacyjnych metodą FRAP
   4. oznaczanie zdolności antyoksydacyjnych metodą DPPH

Metody wykorzystywane do określenia potencjału prozdrowotnego surowców i produktów komercyjnych, jak również wyrobów projektowanych.

5. Badania dotyczące oceny barwy surowca i wyrobów mleczarskich za pomocą X-Rite Color Premier 8200 Spectrofotometer (X-Rite) zarówno w trybie odbicia, jak i transmisji. Umożliwia dokładny i spójny pomiar barwy różnych materiałów (płyny, proszki, ciała stałe
   i inne). Umożliwia badanie barwy próbki przy różnym oświetleniu (m.in. naturalne, sztuczne), w różnych systemach (np. CIE Lab).

6. Badania aminokwasów i amin biogennych w surowcu i w wyrobach mleczarskich za pomocą automatycznego analizatora aminokwasów AAA 500 (INGOS-Merazet).

Umożliwia określenie składu aminokwasów w hydrolizatach białek, peptydach, wolnych aminokwasów w roztworach i wyciągach fizjologicznych, a także amin biogennych odpowiadających m.in. za gorzknienie produktów.

7. Badania mikrobiologiczne w surowcu i w wyrobach mleczarskich za pomocą Systemu TEMPO® (bioMérieux), liczenie mikroorganizmów jest oparte na metodzie MPN – Najbardziej Prawdopodobnej Liczby połączonej z technologią kart TEMPO.
   1. oznaczanie ogólnej liczby mezofilnej flory tlenowej w czasie 24-48 godzin
   2. oznaczanie liczby pałeczek grupy coli w czasie 24 godzin
   3. oznaczanie liczby pałeczek Escherichia coli w czasie 24 godzin
   4. oznaczanie liczby pałeczek z rodziny Enterobacteriaceae w czasie 24 godzin
   5. oznaczanie liczby mikroorganizmów z grupy Bacillus cereus w czasie 24 godzin
   6. oznaczanie liczby koagulazo-dodatnich staphylokoków (Staphylococcus aureus) w czasie 24 godzin
   7. oznaczanie liczby bakterii kwasu mlekowego w czasie 40-48 godzin
   8. oznaczanie liczby Campylobacter w czasie 40-48 godzin
   9. oznaczanie liczby drożdży i pleśni w czasie 72-76 godzin.

8. Badanie procesów oksydacyjnych w surowcu i wyrobach mleczarskich za pomocą metody przyspieszonego testowania na starzenie produktów m.in. takich jak naturalne oleje, tłuszcze (Rancimat 892, Metrohm).

Metoda pozwala określić czas, jaki upływa do chwili pojawienia się wtórnych produktów reakcji. Im dłuższy czas indukcji, tym próbka jest bardziej stabilna. Metodę stosuje się do oceny czasu indukcji lub wskaźnika stabilności oksydacyjnej żywności.

9. Badanie substancji bioaktywnych:
   1. analiza białek, peptydów biologicznie aktywnych w surowcu i wyrobach mleczarskich m.in. główne białko mleka: kazeina, kazomorfiny; frakcje białek serwatkowych: lizozym, ß-laktoglobulina, α-laktoalbumina, albumina krwi bydlęcej, immunoglobuliny; amyloid A
   2. profil lipidowy, kwasy tłuszczowe
   3. witaminy

Analizy zostaną wykonane przy użyciu spektrometru ruchliwości jonów z wysokociśnieniowym chromatografem cieczowym (UPLC/QQQ-IMS-IT) oraz z wykorzystaniem metod immunoenzymatycznych (ELISA).

Badania biochemiczne ukierunkowane mogą być na: ocenę porównawczą poziomu ww. związków w mleku krowim, kozim, owczym i inne oraz odniesienie uzyskanych poziomów do zaleceń żywieniowych; ocenę wpływu sezonu żywieniowego/regionu Polski/rasy bydła mlecznego na poziom ww. związków w surowcu; ocenę wpływu innych czynników np. pasteryzacji i innych procesów przetwórstwa na poziom ww. związków zgodnie z potrzebami sektora mleczarskiego.

Oznaczenie poziomu ww. białek i peptydów w surowcach mleczarskich ma szczególnie znaczenie w aspekcie wytwarzania mlecznych produktów specjalnego przeznaczenia żywieniowego m.in. do oceny czynników alergizujących mleka oraz oceny potencjału prozdrowotnego surowców mleczarskich (właściwości przeciwnowotworowe, przeciwzapalne, antyoksydacyjne, opioidowe).

10. Analizę czynników wzrostu: IGF, FGF, TGF.

Analizy zostaną wykonane przy użyciu metod immunoenzymatycznych z wykorzystaniem czytnika płytek ELISA.

Badania biochemiczne ukierunkowane mogą być na: ocenę porównawczą poziomu ww. związków w mleku krowim, kozim, owczym; ocenę wpływu sezonu żywieniowego/regionu Polski/rasy bydła mlecznego na poziom ww. związków w surowcu; ocenę wpływu innych czynników np. pasteryzacji i innych procesów przetwórstwa na poziom ww. związków zgodnie z potrzebami sektora mleczarskiego.

Oznaczenia poziomu czynników wzrostu (szczególnie IGF – czynnik insulinopodobny zaangażowany w proliferację, różnicowanie i apoptozę komórek) w surowcach mleczarskich ma szczególnie znaczenie w aspekcie wytwarzania mlecznych wyrobów specjalnego przeznaczenia żywieniowego m.in. dla noworodków, osób z chorobami jelit (wrzodziejące zapalenie jelit, nieswoiste zapalenie jelit, martwicze zapalenie jelit itd.).

11. Badania molekularne w surowcu – analiza profilu miRNA w mleku jako biomarkera prozdrowotnego.

Badania będą realizowane z wykorzystaniem mikrospektrofotometru typu NanoDrop oraz Qubit do pomiaru stężenia kwasów nukleinowych i białek. Reakcje będą prowadzone przy użyciu termocyklera Real-Time PCR, do analizy białek wykorzystane będą testy Western Blot.

Badania profilu miRNA ukierunkowane mogą być na: ocenę porównawczą profilu miRNA między różnymi gatunkami bydła lub w zależności od diety i warunków hodowlanych w celu zrozumienia, jak czynniki zewnętrzne wpływają na skład miRNA w mleku i potencjalne korzyści zdrowotne; ocenę wpływu przetwarzania mleka (pasteryzacja, homogenizacja itp.) na zawartość i stabilność miRNA; ocenę, czy miRNA obecne w mleku mogą mieć potencjalny wpływ na ryzyko wystąpienia chorób przewlekłych, takich jak cukrzyca czy choroby sercowo-naczyniowe. Badania nad miRNA w mleku mają duży potencjał do odkrywania nowych mechanizmów wpływu mleka na zdrowie ludzkie oraz tworzenia innowacyjnych podejść terapeutycznych w zakresie wykorzystania surowca.

12. Badania toksykologiczne w surowcu i wyrobach mleczarskich:
    1. antybiotyki i ich metabolity (leki przeciwbakteryjne: aminoglikozydy, tetracykliny, linkomycyna, penicyliny, cefalosporyny, sulfonamidy, makrolidy, fluorochinolony, dapson, pleuromutyliny, diaminopirymidyny)
    2. inne farmaceutyki (pozostałości niesteroidowych leków przeciwzapalnych, tyreostatyki)
    3. związki biologicznie czynne – alkaloidy
    4. substancje hamujące pochodzące z kiszonki (aflatoksyna M1)
    5. melamina, pozostałości pestycydów, pozostałości chloramfenikolu, pozostałości florfenikolu, tiamfenikolu, pozostałości metabolitów nitrofuranów, pozostałości nitroimidazoli, pozostałości β-agonistów, pozostałości benzoimidazoli)
    6. oleje mineralne MOSH, POSH, MOAH.

Analizy zostaną wykonane przy użyciu spektrometru ruchliwości jonów z wysokociśnieniowym chromatografem cieczowym (UPLC/QQQ-IMS-IT).

 Badania toksykologiczne ukierunkowane mogą być na ocenę bezpieczeństwa surowca/wyrobu w kierunku jego zafałszowań; ocenę wpływu sezonu żywieniowego/regionu Polski/rasy bydła mlecznego na poziom ww. związków w surowcu; ocenę porównawczą poziomu ww. związków w surowcach/wyrobach mleczarskich pochodzenia zwierzęcego i roślinnego; ocenę wpływu innych czynników np. pasteryzacji i innych procesów przetwórstwa na poziom ww. związków zgodnie z potrzebami sektora mleczarskiego.

13. Badania hormonów i związków endokrynnie czynnych:
    1. hormony: estradiol, estron, progesteron, kortykosteroidy, prolaktyna
    2. związki endokrynnie czynne/pseudohormony/ksenoestrogeny o działaniu pozytywnym- fitoestrogeny lub o działaniu negatywnym – bisfenol, metaloestrogeny, pestycydy.

Analizy wykonane zostaną przy użyciu spektrometru ruchliwości jonów z wysokociśnieniowym chromatografem cieczowym (UPLC/QQQ-IMS-IT) oraz metod immunoenzymatycznych z wykorzystaniem czytnika płytek ELISA.

Badania biochemiczno-toksykologiczne ukierunkowane mogą być na ocenę porównawczą poziomu ww. związków w surowcach/wyrobach mleczarskich pochodzenia zwierzęcego
i roślinnego; ocenę porównawczą poziomu ww. związków w mleku krowim i kozim; ocenę wpływu sezonu żywieniowego/regionu Polski/rasy bydła mlecznego na poziom ww. związków w surowcu; ocenę wpływu innych czynników np. pasteryzacji i innych procesów przetwórstwa na poziom ww. związków zgodnie z potrzebami sektora mleczarskiego. Badania w kierunku ustalenia poziomu związków endokrynnie czynnych w surowcach mleczarskich są szczególnie istotne z uwagi na przeznaczenie mleka i powstałych na jego bazie wyrobów dla dzieci i młodzieży. Związki endokrynnie czynne mogą zaburzać gospodarkę hormonalną.

14. Badania makro i mikroelementów (w tym metali ciężkich)

Wykonane zostaną przy użyciu Aparatu Atomowej Spektroskopiii Absorpcyjnej (AAS).

Badania biochemiczno-toksykologiczne ukierunkowane mogą być na: ocenę wpływu innych czynników np. pasteryzacji i innych procesów przetwórstwa na poziom ww. związków zgodnie z potrzebami sektora mleczarskiego.

15. Badania związków bioaktywnych takich jak polifenole w surowcach zwierzęcych i roślinnych oraz w wytworzonych produktach (rezweratrol, hesperydyna, diosmina, kwercetyna i inne).

Analizy zostaną wykonane przy użyciu spektrometru ruchliwości jonów z wysokociśnieniowym chromatografem cieczowym (UPLC/QQQ-IMS-IT).

 Ocena zawartości polifenoli ma istotne znaczenie dla oceny walorów prozdrowotnych (w tym przeciwutleniających). Badania chemiczne ukierunkowane mogą być na ocenę wpływu różnych czynników m.in np. pasteryzacja oraz innych procesów przetwórstwa na poziom ww. związków zgodnie z potrzebami sektora mleczarskiego; ocenę wpływu sezonu żywienia/rasy na poziom ww. związków.

16. Od III kwartału 2024 roku: Badania dotyczące szybkiego profilowania składu surowca i gotowych wyrobów mleczarskich przy zapewnieniu analizatorów umożliwiających badanie wielu różnych produktów w postaci płynnej i półpłynnej: mleko, śmietana, serwatka, jogurty, gęsta śmietana, koncentraty mleka i serwatki (MilkoScan™ FT3) oraz produktów stałych i półstałych (sery, mało, itp.) (FoodScanTM).

Możliwość badania parametrów takich jak: tłuszcz, białko, laktoza (w tym produkty o obniżonej zawartości laktozy), sucha masa, sucha masa beztłuszczowa, punkt zamarzania, kwasowość ogólna, gęstość, wolne kwasy tłuszczowe, kwas cytrynowy, kazeina, mocznik, sacharoza, glukoza, fruktoza, galaktoza. Wykrywanie zafałszowań w analizach celowanych i niecelowanych.

17. Badania sensoryczne i konsumenckie surowca i wyrobów mleczarskich obejmujących m.in. profesjonalne analizy z użyciem przeszkolonego panelu sensorycznego przeprowadzone w znormalizowanych warunkach.

Badania konsumenckie w zakresie zachowań i preferencji konsumenckich dotyczyć będzie zachowań rynkowych konsumentów, ich postaw i opinii, motywów postępowania oraz preferencji konsumenckich. Przeprowadzone będą w postaci metod ilościowych
i jakościowych z wykorzystaniem metod projekcyjnych oraz wybranych narzędzi z obszaru badań neuromarketingowych.

Badania dotyczyć będą produktów mleczarskich ogółem oraz w odniesieniu do wybranych kategorii produktowych, włączając mleko, mleka fermentowane, sery, desery, masło, itp.

18. Pakiet innowacyjnych zaleceń (ekspertyza) do wytworzenia nowych wyrobów mleczarskich m.in. receptury w szczególności produktów funkcjonalnych dla sportowców, osób aktywnych fizycznie i odchudzających się, diabetyków: wysokobiałkowe, niskotłuszczowe sery topione/analogi serowe i sosy serowe, desery mleczne; bezy, batony proteinowe, mleka fermentowane/napoje fermentowane z konwencjonalnymi źródłami białka (m.in. kazeina, białko serwatkowe) oraz alternatywnymi i niekonwencjonalnymi źródłami białka (m.in. białko ziemniaczane, owady jadalne, spirulina itp.), zastosowanie kultur probiotycznych/potencjalnie probiotycznych.