Odbor potravinářství

Vedoucí odboru:	Ing. Marian Urban, Ph.D. (marian.urban@nullcarc.cz)
Zástupce vedoucího odboru:	Ing. Dana Gabrovská, Ph.D. (dana.gabrovska@nullcarc.cz)

V současné době Odbor potravinářství sestává z jednoho týmu rozděleného na pracovní skupiny.

Výzkumný tým 8: Potravinářská a biochemická technologie

Vedoucí týmu:	Ing. Ivana Laknerová (ivana.laknerova@nullcarc.cz)
Zástupce vedoucího týmu:	Ing. Eliška Čermáková, Ph.D. (eliska.cermakova@nullcarc.cz)

Směr výzkumu

Odbor potravinářství se zaměřuje na dva hlavní směry výzkumu:

výzkum bezpečných potravin s preventivními účinky na lidské zdraví
vývoj a aplikace nových technologií při produkci potravin a optimalizaci chemických metod pro kvalitativní a kvantitativní stanovení sledovaných parametrů

Rámec činností

Základní a aplikovaný výzkum v oborech potravinářské chemie a biochemie, mikrobiologie, potravinářského inženýrství, potravinářských technologií, biotechnologií, zpracovatelských postupů a technik, přípravy vývojových produktů včetně funkčních potravin a nutraceutik, výživy pro skupiny populace se specifickými nároky na výživu, kvality rostlinných produktů a bezpečnosti vstupních surovin, potravin a krmiv, v oborech vztahujících se k lékařským vědám.

Specifikace a cíle

zdokonalování postupů při zpracování potravin od začátku výroby až po jejich konečnou přípravu
vývoj speciálních potravin pro skupiny obyvatel s mimořádnými zdravotními potravními nároky
vyhledávání a vývoj souvisejících kontrolních a hodnotitelských metod, analytické rozbory, včetně provádění specifických stanovení
řešení výzkumných projektů a úkolů a činnosti hospodářské, spočívající v plnění zakázek, provádění služeb, poradenské a konzultační činnosti
hodnocení základních a minoritních nutričně významných složek potravin a rozvoj sortimentu výrobků pro racionální a dietní výživu
fermentační kultivace mikroorganismů s cílem optimalizovat tvorbu produktů včetně biomasy, modelové predikce růstu mikroorganismů
výzkum v oblasti moderních potravinářských zpracovatelských procesů, příprava a izolace produktů sloužících k výživě lidí a zvířat buď jako hlavní živiny, nebo jako aditiva, navrhování způsobů využití potravinářských a zemědělských meziproduktů jako zdrojů těchto látek a rozvíjení metod hodnocení jakosti potravin.
výzkum v oblasti funkčních potravin, reformulace potravin a potravin pro skupiny populace se speciálními požadavky na výživu, provozování databáze bezlepkových potravin (www.potravinybezlepku.cz)
provozování moderní laboratoře akreditované ČIA podle ČSN EN ISO/IEC 17025 zajišťující analýzy celé řady alergenů v potravinách (informace o Zkušební laboratoři, cenová nabídka 2025)
výzkum falšování a autenticita potravin na základě analýzy DNA
provoz senzorické laboratoře v souladu s normou ČSN ISO 8589 (560036)

Popis jednotlivých činností odboru

Výzkum je zaměřen na vývoj nových produktů pro zdravou a bezpečnou výživu, akceptujících jak požadavky odborníků, tak také spotřebitelů. Jedná se v prvé řadě o potraviny pro běžnou populaci, s akcentem snahy o snížení obsahu rizikových živin, spolu se zvýšením obsahu živin vnímaných pozitivně. Velká pozornost je věnována potravinám, určeným pro část populace se speciálními požadavky na výživu (např. bezlepková dieta) a také na potraviny pro skupiny spotřebitelů zaměřené na veganskou či vegetariánskou stravu, na potraviny se sníženou živočišnou složkou, potraviny s využitím alternativních zdrojů bílkovin (jedlý hmyz) a funkční potraviny. Výzkumní pracovníci se také zabývají autenticitou potravin a průkazem falšování potravin na základě analýzy DNA.

Pozornost patří i rozvoji fermentační biotechnologie a nanotechnologie s ohledem na jejich využití v potravinářství. Výzkumní pracovníci se také věnují šetrným technologickým postupům výroby potravin s minimalizací ztrát nutričně významných a biologicky aktivních složek. Pozornost je věnována také využívání přírodních látek na rostlinné bázi s antimikrobiálními vlastnostmi a implementaci nových analytických metod z důvodu rozšíření spektra stanovovaných látek v rámci řešení projektů nebo na základě legislativních požadavků (kontaminanty a alergenní složky). Nedílnou součástí je zde zpřesňování již zavedených metod – tedy možnost dosažení nižších hodnot pro limity kvantifikace či detekce sledovaných látek.

Nabídka služeb (výzkum, inovace, potravinářská a zemědělská praxe, státní správa)

stanovení základního nutričního složení, stanovení vybraných minoritních nutričně cenných složek surovin a potravin
vývoj výrobků pro racionální a dietní výživu
kultivace mikroorganismů s cílem optimalizovat tvorbu produktů včetně biomasy,
výzkum v oblasti moderních potravinářských zpracovatelských procesů, včetně stanovení nezbytných fyzikálních vlastností
příprava a izolace produktů sloužících k výživě lidí a zvířat buď jako hlavní živiny, nebo aditiva
návrhy využití potravinářských a zemědělských vedlejších surovin
vývoj metod hodnocení jakosti potravin a nových technologií
vývoj v oblasti nanotechnologií a rozvoj potravinářského inženýrství a bioinženýrství;
fermentace, lyofilizace, ošetření vysokým tlakem, sprejové sušení

Další činnost

činnost v rámci Národního programu konzervace a využívání genetických zdrojů rostlin, zvířat a mikroorganismů významných pro výživu a zemědělství, podle zákona č. 148/2003 Sb., o konzervaci a využívání genetických zdrojů rostlin a mikroorganismů významných pro výživu a zemědělství a o změně zákona č. 368/1992 Sb., o správních poplatcích, ve znění pozdějších předpisů (zákon o genetických zdrojích rostlin a mikroorganismů)

Členové pracovních skupin (kontakty na jednotlivé pracovníky najdete zde)

Bezlepkové potraviny, Zkušební laboratoř zaměřená na stanovení alergenů v potravinách (informace o laboratoři, cenová nabídka 2025)
Ing. Dana Gabrovská, Ph.D.: vedoucí Zkušební laboratoře, projektový manažer, odborník v oblasti reformulovaných a bezlepkových potravin
Ing. Jana Rysová: bezlepkové potraviny, databáze bezlepkových potravin, zástupce vedoucí Zkušební laboratoře
Martin Froněk: samostatný laborant – imunochemické a chemicko-technologické analýzy, technik ve Zkušební laboratoři

Výživa, kvalita a bezpečnost potravin
Ing. Ivana Laknerová: vedoucí skupiny, reformulace potravin podle současných výživových požadavků, vývoj receptur výrobků určených pro skupiny obyvatel se specifickými nároky na výživu, vývoj receptur z netradičních surovin, odborné konzultace pro výrobce speciální výživy, konzultace a osvětová činnost pro laickou veřejnost, senzorická analýza potravinářských surovin a výrobků, stanovování charakteristik moučných suspenzí při řízeném záhřevu (mazovatění škrobu, amylolytická aktivita obilovin.
Hana Kýhosová: laborantka, vývoj receptur

Biotechnologie, mikrobiologie
Ing. Marian Urban, Ph.D.: vedoucí skupiny
RNDr. Martin Svoboda, Ph.D.: biotechnologie, lyofilizace, sprejové sušení
Mgr. Martin Diviš: biotechnologie, lyofilizace, sprejové sušení
doc. Ing. Milan Podsedníček, CSc.: biotechnologie
Mgr. Radko Pechar, Ph.D.: anaerobní mikrobiologie
Tomáš Wild, DiS.: laborant, mikrobiologické analýzy
Eva Rutová: laborant, mikrobiologické analýzy

Potravinářské inženýrství
Ing. Milan Houška, CSc.: vedoucí skupiny, specialista na potravinářské inženýrství a nové technologie v potravinářství (paskalizace)
Ing. Pavla Novotná: statistické zpracování dat, potravinářské inženýrství
Ing. Eliška Kováříková, Ph.D.: biotechnologie a nové technologie v potravinářství (paskalizace)
Jan Strohalm: technik v oboru potravinářského inženýrství

Molekulárně genetické metody
Ing. Eliška Čermáková, Ph.D.: vedoucí skupiny, vývoj a implementace molekulárně biologických metod, metrolog a odborný pracovník Zkušební laboratoře
Ing. Diliara Jílková Ph.D.: rozvoj molekulárně biologických metod (rodičovská dovolená)

Analytická chemie
Ing. Miloslav Šulc, Ph.D.: vedoucí skupiny, rozvoj a implementace LC-MS/MS, HPLC a GC metod
Mgr. Marie Pokorná Bartošková: rozvoj a implementace LC-MS/MS, HPLC a GC metod (rodičovská dovolená)
Ing. Marika Macháčková: rozvoj spektrofotometrických metod (rodičovská dovolená)

Nanotechnologie
Ing. Miloš Beran: vedoucí skupiny, nanotechnologie, navrhování a realizace

Hospodářská správa
Martin Hofman: ekonom, vedoucí skupiny, koordinace chodu odboru z ekonomického hlediska
Kýhosová Hana: asistentka vedoucího odboru, administrativní podpora členům týmu
Jaromír Smékal: správa areálu dislokovaného pracoviště Hostivař
Miloš Dušek: údržba a oprava budov, zařízení a technických systémů dislokovaného pracoviště Hostivař

Nejvýznamnější aktuální výsledky týmu

Chlup H., Grus T., Mlček M., Beran M., Špaček M. (2023). EP3434292 Composite blood vessel substitute and the method for producing it.
Kompozitní cévní náhrada má vnitřní průměr pod 6 mm a průtoky pod 100 ml/min. Předkládaný vynález je definován nezávislými nároky, zatímco závislé nároky se týkají výhodných provedení. V podstatě stanoví, že vaskulární náhrada obsahuje vnitřní vstřebatelnou vrstvu kolagenu překrytou neresorbovatelnou vrstvou pleteniny, opět pokrytou vnější vrstvou kolagenové sloučeniny. Případně může být náhrada tvořena jednou vrstvou sestávající z vstřebatelné kolagenové sloučeniny, do které je při výrobě integrována vrstva pleteniny.
Laknerová I., Podsedníček M. (2023). Plýtvání potravinami v domácnostech. Výživa a potraviny, 78, 4, Nakladatel Praha: Společnost pro výživu, ISSN 1211-846X, str. 41 – 44.
Plýtvání potravinami je velkým celospolečenským problémem, který má velmi vážné ekologické, ekonomické, sociální dopady a zaslouží si jistě zvýšenou pozornost. Reakcí na tuto situaci jsou vznikající iniciativy, projekty a zařízení, které se snaží svými aktivitami plýtvání ve společnosti zmírňovat. Je překvapivé, že ve 21. století je hlad ve světě na vzestupu. Potravinová krize zasáhla novodobý svět už v roce 2008 a s podobnými problémy se planeta potýká i v současnosti. Klimatické změny, válečné konflikty, chudoba, nerovnoprávnost, degradace půdy, rychlý nárůst obyvatel a energetická krize neustále zvyšují míru hladu. Odhaduje se, že 820 milionů lidí nemělo v roce 2018 dostatek jídla a téměř 11 % světové populace trpí chronickou podvýživou. Podle FAO (Organizace OSN pro výživu a zemědělství) se zhruba 1/3 (tj. cca 1,2 miliardy tun) potravin vyrobených ve světě pro lidskou spotřebu nikdy na talíř nedostane. Takové množství potravin by každý rok stačilo k obživě téměř 3 miliard obyvatel, což zhruba čtyřikrát překračuje počet obyvatel hladovějících na celém světě. V Evropě se pak podle dat EU ročně nevyužije přibližně 20 % jídla. Roční objem zbytečně nespotřebovaného jídla v českých domácnostech představující 355 000 tun by po naložení na 100 000 středně velkých nákladních aut vytvořil 650 km dlouhou kolonu vedoucí z Prahy až do Hamburku.
Jandová M., Fišerová M., Paterová P., Cacková L., Měřička P., Malý J., Kacerovský M, Kováříková E., Strohalm J., Demnerová K., Kadavá J, Sýkorová H., Hyšpler R., Čížková D., Bezrouk A., Houška M. (2023). High pressure inactivation of Bacillus cereus in human breast milk, Foods 2023, Volume 12, Issue 23, 4245. Holderova pasterizace je sice doporučenou metodou pro zpracování mateřského mléka, ale nepříznivě ovlivňuje některé jeho nutriční a biologické vlastnosti a je neúčinná při inaktivaci spor. Cílem této studie bylo najít a ověřit alternativní metodologii zpracování mateřského mléka, aby se zvýšila jeho dostupnost pro novorozence a snížily se finanční ztráty spojené s vyřazením mléka, které se stalo mikrobiologicky pozitivním. Připravili jsme dvě série vzorků mléka naočkované kmenem Bacillus cereus k ověření účinnosti dvou způsobů vysokotlakých ošetření: 1. tlak 350 MPa/5 min/38 °C ve čtyřech cyklech a 2. kumulativní tlak 350 MPa/20 min/38 °C. Zjistili jsme, že použití tlaku v cyklech bylo statisticky efektivnější než kumulativní tlak. Snížil se počet spor o tři až čtyři řády. Ověřili jsme, že metoda je reprodukovatelná. Rutinní používání této metody by mohlo vést ke zvýšení dostupnosti mléka pro novorozence a snížení množství likvidovaného mléka. Navíc vysokotlaká úprava zachovává nutriční kvalitu mléka.
Kováříková E., Strohalm J., Pavela R. (2023). Pochoutka s jablkem a zázvorem, Užitný vzor (PUV 2023-41008), číslo dokumentu CZ 37174, U1.
Technické řešení umožňuje další využití materiálu, který vzniká po lisování zázvorové šťávy a zároveň využití jablečné hmoty která je dobře dostupná v našich klimatických podmínkách. Výrobek je trvanlivý i bez nutnosti přídavku konzervantů. Výrobek může být doplněn o přídavek dalších bylin, které jsou zdrojem zdraví prospěšných látek a přispívají k variabilitě chuti a vůně výrobku. Šetrným tepelným ošetřením se zajistí uchování maximálního množství nutričně významných látek. Výroba je nenáročná na zařízení a je vhodná pro ruční i strojní výrobu.
Cermakova E., Lencova S., Mukherjee S., Horka P., Vobruba S., Demnerova K., Zdenkova K. (2023). Identification of Fish Species and Its Targeted Genetic Modifications Based on DNA Analysis: State of the Art, Foods 12.1 (2023): 228. doi.: 10.3390/foods12010228
Falšování potravin je jedním z nejzávažnějších problémů týkajících se bezpečnosti a kvality potravin. Kromě klamání spotřebitelů představuje značné zdravotní riziko spojené s obsahem nedeklarovaných alergenů. Ryby a rybí výrobky jsou jednou z nejdražších a nejrozšířenějších komodit, což je předurčuje k falšování. Mezi všemi typy podvodů převažuje záměna vysoce kvalitních nebo vzácných ryb za méně hodnotné druhy. Protože se ryby liší obsahem alergenů, konkrétně hlavního z nich – parvalbuminu, může jejich záměna ohrozit spotřebitele. To podtrhuje potřebu spolehlivých a robustních kontrolních systémů pro identifikaci druhů ryb. K výše uvedenému účelu lze použít různé metody. Metody založené na analýze DNA jsou upřednostňovány vzhledem k vlastnostem cílové molekuly, která je odolná vůči teplu, a skutečnosti, že prostřednictvím jejího sekvenování lze určit několik dalších znaků, včetně rozpoznání genetických modifikací. DNA analýzy jsou tak považovány za výkonné nástroje pro identifikaci potravinových podvodů. V tomto článku jsou diskutovány metody analýz DNA použitelné pro ověřování pravosti rybího masa a výrobků, jsou zhodnoceny možnosti detekce genetických modifikací u ryb a diskutovány budoucí trendy, přičemž je zdůrazněna potřeba komplexních a pravidelně aktualizovaných online databázových zdrojů.

Řešené projekty

Mezinárodní výzkumná infrastruktura METROFOOD-CZ v oblasti potravin a výživy – s hlavním cílem METROFOOD-CZ provozovat a podporovat nový interdisciplinární výzkum v oblastech od primární zemědělské výroby, zpracování a technologie potravin, až po kvalitu, autenticitu, bezpečnost a vysledovatelnost potravin, surovin, produktů a doplňků stravy. METROFOOD-CZ umožňuje nejen využití špičkového přístrojového vybavení pro analýzu zemědělských produktů a potravin, možnost experimentů na pokusných políčcích a stájích, vývoj nových potravinářských výrobků a testování inovativních technologií, ale zároveň podporuje špičkové odborníky v oblasti agro-potravinářského sektoru i příslušné metrologii. V rámci portfolia svých činností se METROFOOD-CZ zaměřuje na vývoj a validaci analytických metod pro stanovení kvality, bezpečnosti a autenticity potravin, krmiv a surovin, tvorbu nových referenčních materiálů pro zajištění jakosti v oblasti analýzy potravin a přírodních produktů.
QL24010019 – Léčivé rostliny v potravinářství – nový směr k prevenci civilizačních chorob
Cílem projektu je do roku 2028: 1. Inovovat pěstební technologie vybraných léčivých druhů rostlin s cílem zvýšit výnosy biomasy nebo zlepšit kvantitativní a kvalitativní obsah biologicky aktivních látek; 2. Vyvinout inovativní postupy zpracování bylin zachovávajících maximum biologicky aktivních látek využitelných v potravinářském průmyslu; 3. Vyvinout receptury nových potravin obsahujících zdraví prospěšné látky, jenž mají známý potenciál předcházet civilizačním chorobám.
QL24010115 – Inovativní produkce speciálních kultur jako zdroje potravin s vysokou dietetickou hodnotou
Hlavní cíle projektu jsou: 1. Vypracovat indoorovou hydroponickou/akvaponickou pěstební technologii pro Cardaria draba – vesnovka a Lemna minor – okřehek s optimalizovanými parametry pro získání suroviny s vysokým obsahem nutričně cenných složek; 2. Vybrat vhodné genotypy vesnovky a okřehku z hlediska pěstitelských a hospodářských charakteristik a vysokého zastoupení zdraví prospěšných složek na základě analýzy látkového složení; 3. Vyvinout nové receptury potravin a doplňků stravy a ověřit výrobu produktů s vysokou dietetickou hodnotou s využitím získané suroviny z uvedených druhů rostlin; 4. Zapojit studenty do tvůrčí práce v projektu, přinést nové poznatky odborné především pěstitelské a zpracovatelské veřejnosti a vytvořit sérii výsledků s přímým aplikačním charakterem
FW10010249 – Nový diagnostický nástroj pro stanovování intratumorálního mikrobiomu
Projekt se zaměřuje na výzkum intratumorálního, střevního a orálního mikrobiomu u onkologických pacientů po operaci nádorů ledvin a zhoubných nádorů ORL oblasti. Pacientům budou odebrány vzorky nádorů, stolice a slin, které budou následně vyšetřeny na přítomnost mikrobiálních agens (bakterií, archaea, virů, parazitů a plísní) pomocí technologie na bázi biočipu. Zastoupení jednotlivých bakteriálních rodů bude kvantifikováno metodou sekvenování 16S amplikonů. Získaná data budou podrobena bioinformatické analýze a na základě výsledků definována skupina intratumorálně se vyskytujících mikrobů. Cílem projektu je vyvinout a otestovat diagnostický nástroj pro skríning intratumorálních klinicky relevantních mikrobů, který umožní zlepšení diagnostiky a léčby některých nádorových onemocnění.
TQ15000382 – Vývoj technologií pro zajištění kvality potravin a analýzu rizik zkřížených reaktivit u zdrojů živočišných bílkovin
Cílem projektu je vyvinout a komercializovat spolehlivý detekční nástroj pro účinný a žádoucí monitoring potenciálních alergenů a příměsí hmyzího původu a jiných živočišných druhů, např. ryb a korýšů v potravinách, a tím umožnit nejen kontrolu produktu na trhu (např. hmyzí moučku nalezenou v těstovinách, sušenkách), ale především včas varovat konzumenty citlivé na příbuzné alergeny. Budou využity pokročilé metody jako PCR, LAMP, biočipové technologie ad., determinovány specifické markery na bázi DNA či RNA (specifické nukleotidové sekvence genu), dále oblasti epitopu a zhodnoceni rizika zkřížené reaktivity. Tim bude zajištěna spolehlivá detekce a identifikace živočišných složek a dojde k naplnění dílčích cílů projektu vedoucích k vývoji nástroje pro kontrolu bezpečnosti a kvality potravin.