SĂVESCU PETRE TEZA DE ABILITARE UTILIZAREA DE NOI RESURSE INOCUITARE, PROIECTAREA ȘI DEZVOLTAREA DE NOI ALIMENTE FUNCȚIONALE PRIN ÎMBUNĂTĂȚIREA… [308660]

Universitatea de Științe Agricole și Medicină Veterinară a Banatului “Regele Mihai I al României” [anonimizat].univ.dr.ing. SĂVESCU PETRE

Timișoara 2018

[anonimizat], rezultatele obținute de către autor după obținerea titlului de doctor și cuprinde trei părți principale: A. [anonimizat], B. Planul de evoluție și dezvoltare a carierei și C.Referințe bibliografice.

[anonimizat], proiectele de cercetare coordonate în calitate de director de proiect sau responsabil de proiect și rezultatele semnificative obținute în activitatea didactică sunt structurate pe 2 direcții principale de cercetare. [anonimizat] I, [anonimizat] 3 subcapitole.

În subcapitolul I.1. [anonimizat] – obținute prin îmbunătățirea tehnologiilor de procesare în scopul păstrării densității nutriționale ridicate a materiilor prime valoroase utilizate. S-au studiat aici în principal influența unor operații tehnologice ([anonimizat], [anonimizat]-concentrare) asupra concentrațiilor compușilor bioactivi și s-a acționat în scopul optimizării acestor operații.

[anonimizat] 2005-2008, Contract de Cercetare de Excelență cu titlul: Biotehnologii Inovative utilizate la obținerea ciupercilor Pleurotus ca Aliment Funcțional ( BIAF) în calitate de conducător al echipei de cercetare care avea rolul de a proiecta și dezvolta tehnologii de procesare cu impact redus asupra biocompușilor din ciupercile Pleurotus Ostreatus îmbogățite cu compuși ai borului (alimente funcționale). Activitatea de cercetare derulată în această directie a cuprins studiul compozitiei chimice a materiilor prime (ciuperci Pleurotus Ostreatus obținute prin tehnologie de cultivare clasică și prin noua tehnologie care a permis îmbogățirea cu compuși valoroși ai Borului), [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat], produse îmbogătțite în oligoelemente sau destinate unor persoane cu cerinte alimentare speciale ([anonimizat], etc.).

Subcapitolul I.2 se referă la activități de cercetare care au vizat îmbunătățirea rețetelor de fabricație a unor produse alimentare (în mod special ale unor alimente funcționale) prin dezvoltarea unui management performant al aditivilor alimentari ([anonimizat] alimentari periculoși pentru sănătatea consumatorilor cu alții naturali sau prin modificarea unor noi verigi tehnologice). Această direcție de cercetare aplicativă cuprinde activitatea de cercetare științifică începută din perioada doctoratului și aprofundată în mod deosebit după Contractele de cercetare din 2008 (finanțate prin Programul Phare CBC Ro-Bg Eccoirrigation). În aceste Proiecte de cercetare s-au studiat atât influența unor tehnologii agricole innovative în acumularea unor compuși bioactivi valoroși la plantele de lucernă, ardei, varză și porumb cât și posibilitatea separării-concentrarii unor biocompuși și utilizarea lor ca aditivi alimentari în alimente funcționale valoroase. Tot în această direcție de cercetare aplicativă s-a înscris și Contractul de cercetare nr 6 /13.07.2016 cu tema Cercetări privind dezvoltarea MAF-IP și analiza toxicității acestora în diferite medii (finanțat de un Consorțiu Universitar Italian) – prin care s-a testat toxicitatea anumitor compuși medicamentoși în relație cu anumiți aditivi alimentari din alimente funcționale. Aceste contracte au fost coordonate de autor în calitate de director de proiect. Direcția de cercetare științifică, extrem de importantă penttru siguranța alimentară și sănătatea consumatorilor, continuă și în prezent, în cadrul unui nou contract de cercetare finanțat prin PN CD-III: SISTEM COMPLEX DE VALORIFICARE INTEGRALĂ A UNOR SPECII AGRICOLE CU POTENȚIAL ENERGETIC ȘI ALIMENTAR (VALINTEGR) – Contract nr.9/ PCCDI/2018 – în care autorul este responsabilul proiectului P4 -”Valorificarea Potențialului Alimentar al Culturilor Agricole Selectate (tuberculii de topinambur, seminte de sorg, turtele rezultate de la obtinerea uleiului de canepa presat la rece” ). Această ultimă activitate a demarat în martie 2018 și va continua până la sfârșitul anului 2020 și reprezintă o foarte importantă provocare de cercetare științifică complex, în cadrul căreia autorul va proiecta și realiza un nou aliment functional din turte de cânepă și partea vegetală superioară a plantelor de topinambur, iar colaboratorii (cercetătorii de la IBA București și, respectiv, Universitatea Dunărea de Jos Galați) vor realiza alte alimente funcționale din semințe de cânepă, tuberculi de topinambur și sorg zaharat). De asemenea, așa cum au fost proiectate rezultatele Proiectului de cercetare complex finanțat prin PN CD III (aflat în derulare până în 2020) această tematică va fi concretizată și diseminată într-o cerere de brevet, precum și un brevet înregistrat, un număr minim de publicații în reviste de specialitate: o lucrare cu factor de impact și indexată ISI și două lucrări indexate BDI (în calitate de prim/autor coordonator).

Subcapitolul I.3. se referă la funcționalitatea derivată din studiul proceselor redox care se desfășoară în diverse faze atât la nivelul materiilor prime utilizate în procesare cât și pe parcursul etapelor tehnologice de prelucrare. Acest studiu este absolut necesar în vederea stabilirii corecte a parametrilor procesării, creșterii randamentului tehnologic și obținerii de produse cu valoare adăugată ridicată și sigure pentru sănătatea consumatorilor. S-au studiat în mod deosebit influența unor antioxidanți (polifenoli, vitamine, precursori de vitamine, oligo-elemente) și a unor enzime oxidoreducătoare în anumite procese și operații tehnologice și s-au elaborat soluții de optimizare a tehnologiilor. Relevante pentru această tematică sunt cele două lucrări ISI din 2017 a căror rezultate sunt evidențiate în prezenta teză de abilitare.

În domeniul menționat la capitolul I, autorul a publicat o carte și un manual de specialitate, în calitate de prim autor sau coordonator. De asemenea, această direcție de cercetare a fost promovată în 2 lucrări publicate în reviste cotate ISI și 40 lucrări publicate în principal în reviste cotate BDI și mai puțin în B +, în calitate de de prim-autor sau autor coordonator.

A doua direcție principală de cercetare, dezvoltată în capitolul al doilea, se referă la utilizarea de noi resurse (inocuitare), pentru proiectarea și construcția unor alimente în condițiile dezvoltării sustenabile. Este o direcție specifică unor concepte valoroase din Bioeconomie și respectă Directivele CE privind acest concept, Directivele CE privind dezvoltarea durabilă și pe cele de combatere a risipei alimentare – fiind extrem de importantă pentru viitorul populațiilor planetei. Rezultatele originale obținute pe această direcție de cercetare sunt structurate în trei subcapitole.

Subcapitolul 2.1 prezintă rezultatele utilizării sistemelor de agricultură ecologică în vederea obținerii unor produse utilizate ca alimente, extrem de valoroase nutritional și în același timp sigure pentru sănătatea consumatorilor (prin utilizarea în procesare a unor materii prime sigure, organice – lipsite de urme de pesticide, hormoni, antibiotice- și a unor aditivi alimentari biologici).

Subcapitolul 2.2 prezintă aspecte importante legate de utilizarea unor resurse naturale extrem de importante (dar folosite până astăzi mult sub potential) în elaborarea unor alimente și suplimente alimentare foarte importante pentru îmbunătățirea și/sau menținerea unor funcții metabolice ale consumatorilor.

Subcapitolul 2.3 cuprinde aspecte legate de dezvoltarea de noi inputuri ecologice și de utilizarea unor tehnologii sustenabile în proiectarea și construcția unor alimente importante

În domeniul menționat la capitolul II, autorul a publicat un manual de specialitate, în calitate de prim autor. De asemenea, această direcție de cercetare a fost promovată în 2 lucrări publicate în reviste cotate ISI și 18 lucrări publicate în reviste cotate BDI sau B+, în calitate de prim-autor sau autor coordonator.

În activitățile specifice de cercetare științifică, autorul a utilizat tehnici personalizate de separare-concentrare a biocompușilor valoroși din plante (prin folosirea unui echipament special – Helix Natural Product – de Extracție în Supercritic și a unor extractoare multimodulare), tehnici de electrochimie (pentru monitorizarea modificărilor elementelor principale sistemelor redox din cadrul proceselor de producție alimente), metode optice de analiză (pentru analiză spectre de absorbție atomică pe flacără și în cuptor, respectiv pentru analiza spectrelor de absorbție moleculară în domenii de UV/Viz, NIR, IR îndepărtat utilizînd FT-IR), metode biochimice de analiză, metode de chimie clinică și microbiologie. Foarte importantă a fost pentru autor proiectarea și realizarea unei Baze complexe de cercetare științifică în care să fie dezvoltate noi metode de lucru și de analiză în cercetare și care să fie pregătită pentru certificare (conform cerințelor SR EN ISO 17025/2005 și versiunile ulterioare până în 2018) și acreditare – în vederea creșterii încrederii în rezultatele acestor importante încercări fizice, chimice, microbiologice. De aceea, autorul și-a adus o contribuție foarte importantă la proiectarea, achiziția, testarea, utilizarea și mentenanța echipamentelor din Laboratorul de Bioinginerie și Biotehnologii din cadrul HUB-ului de Cercetare INCESA de la Craiova (INCESA fiind un proiect de peste 14 milioane de Euro finanțat prin POS-CCE între 2010-2015 – 256/28.09.2010 POS-CCE-A.2.-O.2.2.1. -2009-4), la care autorul a activat și activează și în prezent în calitate de adjunct șef laborator.

Tot în cadrul Contribuțiilor proprii științifice, academice și profesionale este evidențiat și rolul pe care l-a avut autorul, ca Expert pe Termen Lung și Expert pe Termen Scurt în cadrul unui Proiect POSDRU care viza îmbunătățirea Curriculumului universitar pe 10 domenii științifice diferite (proiect coordonat de Universitatea din Pitești). Au fost elaborate 2 Manuale Curriculare, iar într-unul din aceste Manuale Ghid, autorul tezei de abilitare a fost coautor (alături de reprezentantul Autorității Naționale în Programe de Calificare și de Reponsabilul cu Asigurarea Calității la Universitatea din Pitești). De asemenea, urmare a contribuției la acest proiect academic și profesional, autorul a fost cooptat ca și Lector la Conferința care a detaliat îmbunătățirea programelor curiculare universitare pe 10 domenii distincte, desfășurată la Sinaia, în 2015.

În ultima parte a tezei de abilitate este prezentat Planul de evoluție și dezvoltare al carierei, precum și direcțiile viitoare de cercetare.

HABILITATION THESIS SUMMARY

THE USE OF NEW INNOCUOUS RESOURCES, DESIGNING AND DEVELOPMENT OF NEW FUNCTIONAL FOOD BY IMPROVING REDOX SPECIFIC FOOD INDUSTRY

The empowerment thesis presents, in a synthetic and documented way, the results obtained by the author after achieving the title of doctor and comprises three main parts: A. Personal scientific, academic and professional contributions, B. Career development plan and C. Bibliographic references.

The scientific, academic and professional achievements reflected in the relevant publications, the research projects coordinated as a project manager or project responsible and the significant results obtained in didactic activity are structured on two main research directions. The first research direction, highlighted in Chapter I, relates to the development of functional, healthy foods and food supplements with high nutritional density and is structured in 3 subchapters.

Subchapter I.1. shows the significant results obtained by improving processing technologies in order to preserve the high nutritional density of the valuable raw materials used for functional, sanogenic foods. The influence of technological operations (several types of drying, different types of extraction, different filtration schemes, separation-concentration schemes) on the concentrations of bioactive compounds was studied here, and it was acted in order to optimize these operations.

The obtained results described in this subchapter are supported by the research carried out within the frame of a research project, that ran between 2005-2008, Excellence Research Contract titled: Innovative Biotechnologies Used to Produce Pleurotus Mushrooms as a Functional Food (BIAF) as the leader of the research team having the role to design and develop low-impact processing technologies on biocompounds of Pleurotus Ostreatus mushrooms enriched with boron compounds (functional foods). The research carried out in this direction included the study of the chemical composition of raw materials (Pleurotus Ostreatus mushrooms obtained by classical cultivation technology and also by the new technology, that allowed their enrichment with valuable Boron compounds), their functional role generated by the constituent active principles, as well as more functional processing elements specific to functional foods. Various innovative biotechnologies have been designed, developed, characterized and tested, being able to contribute to the development of very valuable functional foods in the category of products with high nutritional density, products enriched in oligo-elements or recommended for people with special dietary requirements (people with deficient immune system, elderly people, etc.).

Subchapter I.2. refers to research activities aimed to improve the production recipes of some food products (especially of functional foods) by developing an efficient management of food additives (using synergism, antagonism and the autonomy of certain additives as well as the replacement the use of dangerous food additives for the health of consumers with natural ones or by modifying of some new technological elements). This applied research direction comprises the scientific research activity started during the doctorate period and studied in particular after the Research Contracts from 2008 (financed by the Phare CBC Ro-Bg Eccoirrigation Program). These research projects have studied both the influence of innovative agricultural technologies in the accumulation of valuable bioactive compounds in alfalfa, pepper, cabbage and maize plants, as well as the possibility of separating-concentrating of some biocomponents and their use as food additives in valuable functional foods. In this same direction of applied research was also the Research Contract No. 6 / 13.07.2016 with the theme Research on MAF-IP Development and Analysis of their Toxicity in Different Environments (financed by an Italian University Consortium) – which tested the toxicity of certain drug compounds in relation to certain food additives in functional foods. These contracts were coordinated by the author as project director. The Scientific Research Division, which is extremely important for food safety and consumer health, is still ongoing in the framework of a new research contract funded by PN CD-III: COMPLEX SYSTEM OF INTEGRAL VALUING OF AGRICULTURAL SPECIES WITH ENERGY AND FOOD POTENTIAL (VALINTEGR ) – Contract No. 9 / PCCDI / 2018 – where the author is responsible for the project P4 – "Valuing the Food Potential of Selected Agricultural Crops (artichoke tubers, sorghum seeds, hemp pomace – resulting from cold pressed hemp oil)”. This last activity started in March 2018 that will continue until the end of 2020 represents a very important and complex scientific research challenge where the author will design and develop a new functional food from hemp pomace and the superior vegetal parts of artichoke plants and the collaborators (researchers from IBA Bucharest and Danube University of Galati) will develop other functional foods from hemp seeds, artichoke tubers and sugar sorghum. Also, as the results of the Complex Research Project financed by PN CD III (ongoing up to 2020) have been projected, this theme will be materialized and disseminated in a patent application as well as a registered patent, a minimum number of publications in specialized journals: an ISI indexed impact factor and two BDI-indexed works (as prime coordinator /author).

Subchapter I.3. refers to the derived functionality when studying of redox processes that takes place in different phases both for the raw materials used in the processing and also during the technological processing stages. This study is absolutely necessary in order to accurately establish processing parameters, technological efficiency increase and obtain high and safe added value products for consumers health. In particular, the influence of antioxidants (polyphenols, vitamins, vitamin precursors, oligo-elements) and oxidoreductases in certain processes and technological operations have been studied and solutions for optimizing technologies have been developed. Relevant to this theme are the two ISI papers in 2017, the results of which are highlighted in this Habilitation Thesis.

In the same domain mentioned in chapter I, the author published a book and a specialized manual, as the first/sole author or coordinator. Also, this research direction has been promoted in 2 papers published in ISI-rated journals and 40 papers mainly published in BDI-rated journals and less in B +, as the first author or coordinating author.

The second main research direction, developed in the second chapter, relates to the use of new resources (innocuity), for the design and construction of food in sustainable development conditions. It is a direction specific to valuable concepts in Bio economy and complies with the EC Directives on this concept, the EC Directives on Sustainable Development and those on the Fighting Food Waste – being extremely important for the future of the planet's populations. The original results obtained in this direction are structured in three subchapters.

Subchapter II.1 outlines the results of the use of organic farming systems in order to obtain food products that are extremely nutritious and also safe for consumers health (by processing with safe, organic raw materials – free of pesticides traces, hormones, antibiotics – and some biological food additives).

Subchapter II.2 shows fundamental issues related to the use of extremely important natural resources (but still used far below potential) in the development of food and food supplements that are very important for improving and / or maintaining consumers metabolic functions.

Subchapter II.3 covers issues related to the development of new ecological/green inputs and the use of sustainable technologies when designing and developing fundamental food.

In the field mentioned in chapter II, the author published a sole/first author specialized manual. This research direction was also promoted in two papers published in ISI-rated journals and 18 papers published in BDI or B + rated magazines as the first author or coordinator.

In the specific scientific research activities, the author used custom techniques for separating-concentrating valuable plant bio-compounds (using special equipment – Helix Natural Product – Supercritical extraction and multimodule extractors), electrochemical techniques (to monitor the changes of the main elements of redox systems in food production processes), optical analysis methods (for atomic flame and furnace atomic absorption spectral analysis, respectively for the analysis of molecular absorption spectra in the fields of UV / Viz, NIR, IR removed using FT- IR), biochemical analysis methods, clinical chemistry and microbiology methods. It was very important for the author to design and develop a complex scientific research base in which to develop new work and analysis methods and to make it ready for certification (according to the requirements of SR EN ISO 17025/2005 and subsequent versions until 2018) and accreditation – in order to increase confidence in the results of these important physical, chemical, microbiological tests. That is why the author has made a very important contribution to the design, acquisition, testing, use and maintenance of equipment from the Bioengineering and Biotechnology Laboratory at the INCESA Research HUB in Craiova (INCESA being a project of over 14 million Euro financed by POS-CCE between 2010-2015 – 256 / 28.09.2010 POS-CCE-A.2.-O.2.2.1. -2009-4), where the author has activated and it is still active as Deputy Chief of Laboratory.

Within the Scientific, Academic and Professional Personal Contributions, should be highlighted also the role of the author as a Long-Term Expert and Short-Term Expert within a POSDRU project that aimed to improve the University Curriculum on 10 different scientific fields (a project coordinated by the University of Pitesti). Two Curriculum Manuscripts were elaborated and, in one of these Guidebooks, the author of the Habilitation Thesis was co-author (along with the representative of the National Authority for Qualification Programs and the Quality Assurance Responsible at the University of Pitesti). Also, following the contribution to this academic and professional project, the author was co-opted as Lecturer at the Conference that detailed the enhancement of university curriculum programs on 10 distinct domains, held in Sinaia in 2015.

In the last part of the Habilitation Thesis, the career evolution and development plan is presented, as well as future research directions.

Introducere

Omul modern, capabil să aprecieze la nivelul maxim resursa timp este de cele mai multe ori atras de alimente de tipul fast food, fără să ia în considerare și efectele secundare generate de această alimentație. Aceste alimente preparate și servite rapid sunt rezultatul unui process de cercetare științifică aplicativă anterior comandată – process care vizează obținerea unor produse finite cu minimum de effort, din resurse naturale extreme de limitate și cu fenomene de transfer (de căldură, de masă, de impuls) atent studiate. Rezultatele sunt departe de cele necesare atingerii stării de alimentație normală, sănătoasă și, în timp, produc schimbări majore de metabolism pentru consumatori, conducând la îmbolnăvirea acestora.

Educația consumatorilor, îndreptarea atenției acestora spre diete sanogene și energetice naturale, personalizarea dietelor în funcție de caracteristicile genetice, personale, dobândite și dezvoltate pe parcursul vieții este unul din țelurile principale ale oricărui nutriționist. Un rol deosebit în dezvoltarea unei alimentații sigure, sanogene, este asociat specialistului de industrie alimentară capabil să studieze și să îmbunătățească atât calitatea materiilor prime intrate în procesul de fabricație cât și toate etapele acestui process.

Pentru a se putea dezvolta o colaborare sinergetică între fermier, procesator și nutriționist, consumator și toți ceilalți factori interesați de procesul integrat de la fermă la furculiță este necesară atât o bună pregătire profesională sectorială și complementară, o bună comunicare pe lanțul de producție și consum (o bună promovare a Bunelor practici de producție, igienă, laborator, o bună diseminare a rezultatelor cercetării științifice din domeniu, o promovare a practicilor bionice, biotehnologice, bionanotehnologice naturale), o reevaluare a resurselor alimentare (pentru combaterea risipei alimentare și încurajarea utilizării tuturor componentelor lanțului în cadrul unor secvențe inovative biotehnologice).

Foarte importante – pe întreg lanțul de producție from farm to fork (indifferent de mărimea lanțului de producție) sunt procesele care se desfășoară cu schimb de electroni (procesele redox) și care include mecanisme extreme de complexe la care participă una dintre cele mai importante clase enzimatice (enzimele oxidoreducătoare).

Teza de abilitare prezintă, în mod sintetic și documentat, rezultatele obținute de către autor după obținerea titlului de doctor și cuprinde trei părți principale: A. Contribuții proprii științifice, academice și profesionale, B. Planul de evoluție și dezvoltare a carierei și C.Referințe bibliografice.

Realizările științifice, academice și profesionale reflectate prin publicațiile relevante, proiectele de cercetare coordonate în calitate de director de proiect sau responsabil de proiect și rezultatele semnificative obținute în activitatea didactică sunt structurate pe 2 direcții principale de cercetare.

A. Contribuții proprii științifice, academice și profesionale

Cap. I – Dezvoltarea de alimente funcționale, sanogene și de suplimente alimentare având densitate nutrițională ridicată

I.1. Alimente funcționale. Studii privind optimizarea unor scheme tehnologice de procesare în vederea conservării principiilor active specifice.

Este foarte bine cunoscut rolul alimentelor funcționale și a suplimentelor alimentare în sprijinul și reglarea unor funcții metabolice, în condițiile unui nivel de trai afectat crescător de stress și poluare.

În plante există o categorie importantă de compuși cu valori ridicate ale densității nutriționale și este de dorit să fie utilizați cât mai mulți compuși bioactive (având probate rezultate din același profil) în scopul proiectării și dezvoltării unor alimente funcționale variate. O problemă importantă apare în cazul conservării proprietăților active în condițiile unei procesări avansate și de aceea, este extreme de important studiul aplicării unor tehnologii noi protective, în construcția unor astfel de alimente.

S-au studiat aici în principal influența unor operații tehnologice (mai multe tipuri de uscare, diverse tipuri de extracții, scheme diferite de filtrare, separare-concentrare) asupra concentrațiilor compușilor bioactivi și s-a acționat în scopul optimizării acestor operații.

Rezultatele obținute în acest subcapitol sunt susținute de activitatea de cercetare desfășurată în cadru unui proiect de cercetare, derulat în perioada 2005-2008, Contract de Cercetare de Excelență cu titlul: Biotehnologii Inovative utilizate la obținerea ciupercilor Pleurotus ca Aliment Funcțional ( BIAF) în calitate de conducător al echipei de cercetare care avea rolul de a proiecta și dezvolta tehnologii de procesare cu impact redus asupra biocompușilor din ciupercile Pleurotus Ostreatus îmbogățite cu compuși ai borului (alimente funcționale). Activitatea de cercetare derulată în această directie a cuprins studiul compozitiei chimice a materiilor prime (ciuperci Pleurotus Ostreatus obținute prin tehnologie de cultivare clasică și prin noua tehnologie care a permis îmbogățirea cu compuși valoroși ai Borului), rolul functional al acestora generat de principiile active constituente, precum si mai multe elemente de procesare tehnologică specifice alimentelor functionale. Au fost proiectate, realizate, caracterizate si testate diverse biotehnologii inovative – capabile care să contribuie la realizarea unor alimente funcționale foarte valoroase din categoria produselor cu densitate nutrițională ridicată, produse îmbogătțite în oligoelemente sau destinate unor persoane cu cerinte alimentare speciale (persoane cu sistem imunitar deficitar, persoane vârstnice, etc.).

În ultima parte a acestui important Proiect de cercetare au fost studiate posibilitățile de modificare a tehnologiilor specifice de conservare, pentru a păstra intactă activitatea ionilor de bor care-le conferă calitatea de aliment functional. Foarte multe modificări apar la conservarea acestor ciuperci Pleurotus Ostreatus în cazul concentrațiilor de vitamine și a precursorilor de vitamine (Petre Savescu, L1, Baia Mare, 2007).

Astfel, atunci când s-au utilizat o serie de agenți de conservare puternici pentru patru serii de ciuperci Pleurotus (având la bază două tehnologii clasice distincte de cultură și alte două serii de ciuperci Pleurotus – la care în diferite faze de creștere au fost inoculați compuși organici ai borului) s-au utilizat rezultate deosebit de spectaculoase. Ca și conservanți pentru aceste 4 variante de ciuperci Pleurotus Ostreatus (2 variante clasice și alte 2 variante Alimente Funcționale) au fost utilizați sorbat de potasiu, benzoat de sodiu, extract de peroxidază din hrean și soluție concentrată de acid acetic și zaharoză.

Probele care au fost conservate cu ajutorul peroxidazei din hrean au eliminate în mediu un miros specific fermentației produse de fungi si mucegaiuri iar culoarea a fost excellent conservată (activitatea polifenoloxidazei fiind blocată), iar probele la care s-a utilizat soluția concentrată de oțet și zahăr un miros specific fermentației lactice avansate.

Fig.1.1 – Concentrația retinolilor (formele oxidate și reduse) ale variantelor experimentale după conservare ciuperci Pleurotus Ostreatus

Varianta (V2) a probat cea mai mare concentrație a retinolului (de fapt cea care a favorizat transformarea cea mai importantă a precursorilor licopen și betacaroten în vitamin A). Este varianta care a utilizat benzoat de sodiu ca și conservant. Cele mai bune concentrații de retinol au fost realizate atunci când a fost utilizată peroxidaza din hrean ca și conservant (V3, V7, V11, V15). Cele mai scăzute concentrații de licopeni și betacaroteni au fost înregistrate la variantele la care s-a utilizat sorbatul de potasiu iar cele mai importante au fost înregistrate la variantele care au utilizat peroxidaza din hrean ca și agent de conservare la ciupercile Pleurotus care au fost cultivate pe tehnologia clasică și neîmbogățite cu complecși ai borului. Peroxidaza din hrean a fost deci, cel mai bun agent de conservare atât pentru ciupercile cultivate în tehnologia clasică cât și pentru ciupercile Aliment Funcțional.

Fig.2 – Conținutul de betacaroten și licopen din variantele experimentale

O variație asemănătoare este realizată și în cazul în care este studiată concentrația unui aminoacid important și cu puternic potential antioxidant (L-cisteina) și a unui acid (alfa-Lipoic) capabil să protejeze mediul la oxidare și chiar să regenereze activitatea altor antioxidanți (Săvescu Petre, BM, L2, 2). Cele mai importante concentrații de L-cisteină și acid alfa-lipoic au fost înregistrate în cazul ciupercilor clasice (tehnologia clasică, fără aport de bor). De asemenea, benzoatul de sodiu poate scădea foarte mult concentrația de acid alfa-lipoic dar poate proteja conținutul de L-cisteină în cazul ciupercilor Pleurotus cultivate în tehnologii clasice.

Figura 3. Concentrația de L-cisteină din variantele experimentale

Figura 4. Concentrația de acid alfa-lipoic la variantele experimentale

În cazul ciupercilor Pleurotus Ostreatus – Aliment Funcțional (îmbogățite cu bor) cea mai mare concentrație de acid alfa-lipoic activ, după conservare, s-a întâlnit la varianta V11 – care a utilizat ca agent de conservare peroxidaza din hrean. Desigur că și varianta experimentală care a utilizat soluție de acid acetic și zahăr ca agent conservant (V12) a avut o concentrație ridicată de acid alfa-lipoic dar activitatea acestuia a fost blocată de agentul de conservare, neputând proteja corespunzător mediul în care a fost folosit, ca agent antioxidant.

Pentru a putea studia efectele uscării convective asupra concentrațiilor de potasiu și bor la variantele experimentale de ciuperci Pleurotus Ostreatus (în special cele dezvoltate ca Alimente Funcționale) s-au utilizat linii experimentale de camere specializate de uscare convectivă tip Binder (Petre Săvescu și col, 2007, Chișinău, 3). Uscarea convectivă a rămas și în prezent cea mai răspândită metodă de eliminare a umidității din materiale datorită simplității procesului și multiplelor variante aplicate (inclusiv prin asociere cu un alt principiu de uscare) cu realizarea unei uscări de calitate, în timp scurt și relativ ieftin. Transferul de căldură și de masă în timpul uscării este condiționat de parametrii agentului de uscare (viteză, temperatură, umiditate relativă) și de legătura dintre umiditate material. Parametrii optimi de uscare au fost definiți ca fiind parametrii tehnici calitativi și cantitativi la care pierderea de substanțe nutritive (componenți nutritivi soluției de Bor Complex, vitamine, enzime) este minimă după finalizarea operației.

Pentru a se putea determina timpul și temperatura optimă de uscare convectivă, sa testat regimul de uscare la diverse temperaturi în uscătoare tip Binder seria ED 400 (care asigură un regim de uscare convectivă natural ) și camere de încălzire cu convecție forțată tip Binder seria FED 400 (ptr a simula condițiile uscării în pat fluidizat).În aceste tipuri de uscătoare s-a testat operația de deshidratare pentru început la diverse temperaturi : 58oC, 63oC, 70oC, 105oC. Timpul de lucru optim pentru uscarea convectivă sa putut stabili doar după analiza concentrațiilor remanente ale principalilor nutrienți cu care sau tratat ciupercile Pleurotus în noua biotehnologie. Cele mai bune rezultate s-au înregistrat acolo unde s-au utilizat 12 variante experimentale (6 variante de ciuperci Pleurotus Ostreatus realizate în tehnologie clasică și 6 realizate ca aliment functional) având timpi diferiți de uscare (30 minute, 60 minute, 120 minute, 150 minute, 180 minute, 240 minute). Pentru că în biotehnologia aplicată sa utilizat soluție de Bor Complex sa determinat remanența borului, potasiului, în urma tratamentului termic, în noile tipuri de ciuperci aliment funcțional, comparativ cu remanența acelorași nutrienți în ciupercile martor, obținute după tehnologia clasică. Pentru determinarea remanenței borului (din soluția de bor complex administrată conform biotehnologiilor aplicate ciupercilor Pleurotus) s-a utilizat metoda colorimetrică. Pentru determinarea conținutului de potasiu din variantele experimentale sa utilizat spectrometria de masă , ionii de potasiu fiind analizați “în cuptor” la un spectrometru de masă tip Agilent. Pentru diluțiile probelor, curățire cuve, pregătire probe pentru spectrometrie sa utilizat apă bidistilată și trecută printrun aparat de purificare ionică (care folosește principiul osmozei inverse și are în componență filtre cu rășini schimbătoare de ioni, anionice și cationice). Aparatul este de tipul E-PURE Three-Holder Water Purification.

Ciupercile Pleurotus tratate cu soluție de Bor complex- în concentrație bine stabilită au prezentat o consistență mult mai tare decât cele obținute prin tehnologia clasică. Aspectul în secțiune a fost mult îmbunătățit, acesta prezentând în urma tratamentelor termice o deformare fizică mai mică față de produsul inițial în raport cu aspectul ciupercilor clasice. S-a constatat că folosirea soluției de Bor complex –în dozele prestabilite – asigură pentru produs o stabilitate mai mare a proteinelor și a polizaharidelor în cazul tratamentelor termice. Astfel, ciupercile nou obținute au o elasticitate marită iar tratamentele termice (la temperaturi optime) inflențează mai puțin concentrația în poliglucide (hemiceluloză, celuloză, lignină).

Fig. 5- Variația concentrației ionilor de potasiu la variantele experimentale analizate

Fig. 6- Variația concentrației ionilor de bor la variantele experimentale analizate

Din analiza concentrațiilor de ioni de potasiu (figura 5), se poate observa că varianta VB3, varianta aditivată cu bor complex și la care uscarea s-a produs timp de 120 minute, a prezentat cea mai mare valoare. Cât privește concentrația de bor determinată în variantele experimentale s-a constatat că pe măsura uscării crește până la valoarea de 150 minute (cea mai mare) pentru ca apoi, imediat după 160 minute, să scadă considerabil. Cea mai mare valoare a concentrației de bor s-a înregistrat la VB4, foarte ușor peste valoarea de la VB3. Cea mai bună variantă (VB3) a fost selecționată din variantele experimentale care au păstrat întro concentrația cât mai mare de nutrienți în urma transformărilor termice.

Pentru că în biotehnologia aplicată sa utilizat soluție de Bor Complex sau determinat și variațiile concentrațiilor riboflavinei și flavoproteinelor în urma tratamentului termic, în noile tipuri de ciuperci aliment funcțional, comparative cu remanența acelorași nutrienți în ciupercile martor, obținute după tehnologia clasică. Pentru determinarea conținutului în riboflavină, flavoproteine sa utilizat spectrometria de absorbție moleculară, evidențiinduse spectrele de absorbție moleculară la maximul lungimilor de undă caracteristice. Pentru pregătirea probelor pentru spectrofotometrie s-au folosit sisteme de filtrare avansată -în vid- și o centrifugă performantă de tipul Sigma, la 7800 rotații/minut, timp de 5 minute.

Pentru trasarea spectrelor de absorbție și pentru măsurarea absorbanțelor s-a folosit un spectofotometru UV/VIZ de tipul UNICAM2, cu lățimea benzii de 2 nm. După domeniul de UV apropiat (190 400nm), s-a scanat domeniul de vizibil (400700 nm), la valoarea de 325 nm schimbându-se automat lampa de Deuteriu cu o lampă cu Wolfram. Scanarea a continuat cu domeniul de IR apropiat. În vederea construirii curbelor de calibrare s-au construit – cu ajutorul substanțelor Pure Analysis – o serie de spectre și curbe, folosindu-se metoda analitica a adaosului unic.

Ciupercile Pleurotus tratate cu soluție de Bor complex- în concentrația bine stabilită au prezentat o consistență mult mai tare decât cele obținute prin tehnologia clasică.

Și riboflavina din variantele experimentale (figura 7) a înregistrat cea mai mare valoare la VB3 – ceea ce arată că până la 120 minute de uscare, la 63oC, activitatea enzimatică la care participă acestea (prin coenzimele respective) este considerabilă. După 120minute de uscare, riboflavina scade brusc.

Așa cum este și firesc flavoproteinele (figura 8) sunt cel mai bine reprezentate ca și nivel de concentrație la VB3. După 120 minute scăderea valorică este mai puțin accentuată decât la riboflavine.

Fig.7 – Valoarea absorbției riboflavinei – la variantele experimentale supuse uscării

Fig.8 – Valoarea absorbției flavoproteinelor – la variantele experimentale supuse uscării

Așa cum se observă din figurile de mai sus cea mai bună variantă de uscare convectivă sa dovedit a fi VB3 (ciuperci Pleurotus O. -inoculate cu Bor Complex, după 120 minute de uscare) . Cea mai bună variantă a fost selecționată din variantele experimentale care au păstrat întro concentrația cât mai mare de nutrienți în urma transformărilor termice.

Pentru cazul în care s-a utilizat extracția în regim static, discontinuu și păstrarea extractelor utilizând anumiți agenți de conservare, s-a observant că, practice, cele mai importante concentrații de flavoproteine și riboflavine au fost înregistrate la ciupercile cultivate în tehnologia clasică și conservate cu ajutorul peroxidazei din hrean (V3 și V11 din figurile 9 și 10) (Petre Savescu si colab., Craiova, L2, 2007, 5).

Fig.9 – Concentrațiile de flavoproteine din variantele experimentale

Fig.10 – Concentrația riboflavinelor în variantele experimentale

În schimb, variantele care au folosit ca agenți de conservare a extractelor soluții calculate de oțet au probat cele mai bune proprietăți senzoriale.

Tot în cazul variantelor de extracte simple de Pleurotus Ostreatus clasice și în cazul celor obținute din Ciuperci Pleurotus Ostreatus – aliment functional s-au înregistrat rezultate deosebite și în analiza concentrațiilor de bor și de potasiu. Cele mai valoroase extracte de acest tip au și un preț foarte bun pe piața vestică (20 USD/50 mL) fiind foarte apreciate din punct de vedere nutritional de sportivii de performanță ((Petre Savescu si colab., Craiova, L2, 2007, 6).

Concentrațiile de bor din variantele experimentale au fost determinate folosind o metoda STANDARD TEST ASTM D 3082 pentru produse cu concentrații ridicate de apă. Această metodă test ajută la determinarea borului în extracte apoase, extracte alcoolice și extracte hidro-alcoolice printr-o încercare colorimetrică după o filtrare pe membrană (0.45-µm) și un tratament cu curcumină. Încercarea este de o sensibilitate mare ajutând la determinarea unor concentrații de bor chiar și în limite foarte mici de detecție ([http://engineers.ihs.com/document/astmcollections/d3082.asp].

Ionii metalici din ciupercile Pleurotus cultivate classic și din ciupercile Pleurotus O. – aliment functional, au fost determinate prin Spectrometrie de Absorbție Atomică – Cuptor GF utilizând un echipament Thermo Electron Spectroscopy și o metodă clasică [AAS-GF Cook Book, 2004].

Figura 11. Concentrațiile de bor specifice variantelor experimentale

Detecția de ioni metalici din Ciupercile Pleurotus clasice și, respective, cele îmbogățite cu compuși activi ai borului s-a desfășurat fără problem deosebite iar cel mai mare conținut de potasiu a fost înregistrat în ciupercile clasice. Foarte important este acest conținut de potasiu în condițiile în care ciupercile nu au capabilitatea de a realiza fotosinteza și lucrează foarte mult pe baza presiunii osmotice și schimbului de protoni ajutate fiind de ATP-sintetază. Lumina acționează asupra enzimei și, mai departe asupra mecanismului acestei importante pompe de protoni și crește viteza de creștere la ciupercile clasice. Acțiunea acestei importante enzime este protejată în cazul extractelor care sunt conservate cu ajutorul peroxidazei din hrean și de aceea valorile borului și potasiului sunt mai ridicate la variantele care utilizează acest agent de conservare al extractului (V3 și V11). Cele mai mici concentrații se înregistrează la variantele de alimente funcționale conservate cu ajutorul soluțiilor de oțet și zaharoză (V6 și V16) (figurile 11 și 12).

Figura 12. Concentrațiile de potasiu din variantele experimentale

Alegerea utilajelor penru uscare trebuie să țină seama de ciupercile supuse uscării, de modul realizării transmiterii de căldură, de felul cum se îndepărtează apa din spațiul de deasupra ciupercilor, de presiunea la care se aduc agentul de uscare și ciupercile. Uscătoarele pot funcționa prin convecție în aer cald, ciupercile fiind așezate în tăvi pe cărucioare fixe sau circulând în contracurent cu aerul. Dacă aerul are temperatură mare (160-180oC) și umiditate absolută (x) mică, uscarea se realizează într-un timp scurt, fără a duce la degradarea ciupercilor obișnuite.

Prin tehnica de uscare conductivă se pot usca produse solide (produse cu structură granulară) și produse în stare lichidă concentrată. Uscarea prin contact depinde de variația conductivității termice a ciupercilor umede în timpul operației, iar această mărime influențează condițiile transferului de masă și caloric, viteza de uscare și durata procesului.

Pentru a se putea determina timpul și temperatura optimă de uscare conductivă, sa testat regimul de uscare în timp a ciupercilor Pleurotus clasice și AF într-un uscător cu tambur rotativ prin care circulă abur tehnologic la presiunea de 8 atmosfere (Petre Săvescu și col., 2007, TM, 9). Timpul de uscare optim a fost stabilit în urma testelor, în funcție de modificările de compoziție chimică induse ciupercilor uscate.

Probele de ciuperci supuse uscării convective și conductive au fost supuse analizelor fizico-chimice și senzoriale.

Figura 13. Variatia concentratiei de bor la variantele experimentale supuse uscarii conductive

Fig 14. Variatia concentratiei de potasiu la variantele experimentale supuse uscarii conductive

Fig.15. Variantele experimentale dupa uscarea conductiva

După interpretarea rezultatelor, variantele de uscare convective au fost mult superioare celor care au utilizat uscarea conductive – pentru ciupercile Pleurotus ostreatus- aliment functional, concentrațiile remanente de ioni de bor și de potaasiu fiind mult mai mari în primul caz.

Față de uscarea prin covecție, la procesul conductiv, timpul de uscare a fost cu mult mai mic iar transformările proprietăților fizico-chimice și senzoriale mai importante.

În cazul extracțiilor monocomponent, variantele de Pleurotus Ostrateatus acceptate la procesare au fost cele în care nu s-au identificat anumite concentrații ale ionilor metalici. Foarte important este și conținutul în mangan activ, conținut care poate influența apoi activitatea Manganperoxidazei din ciuperci și, mai departe, desfășurarea unor procese redox –tabel 1 (Săvescu Petre și col, TM.07, 10).

Extractele apoase și alcoolice din aceste tipuri de ciuperci Pleurotus prezintă proprietăți terapeutice, putând fi utilizate cu succes în tratamentul diverselor boli, de aceea studiul acestor extracte prezintă o importanță deosebită.

Criteriile de selecție pentru variantele experimentale au fost:

-obținerea extractelor să nu conducă la pierderi semnificative de substanțe nutritive (proteine, aminoacizi, vitamine, enzime);

-la obținerea extractelor să fie folosiți agenți extractori optimi, capabili să extragă principiile active din ciupercile Pleurotus în condiții cât mai apropiate de condițiile reale („in vivo”). Acești agenți extractori trebuie să fie în același timp ieftini și ușor de manevrat, ușor de separat;

-temperatura de extracție optimă s-a definit ca temperatura în care se extrag principalele substanțe nutritive din ciupercile Pleurotus și care nu produce denaturări ale acestora;

-timpul optim de extracție s-a definit a fi timpul minim în care sunt extrase substanțele chimice care alcătuiesc principiile active ale ciupercilor Pleurotus. Acest timp a fost determinat prin teste și analizele fizico-chimice ale acestora.

Figura 16 – Variația concentrației de bor remanent în variantele experimentale

Din analiza graficului din figura 16 se poate observa că pentru extracția borului cea mai bună variantă a fost V2, atunci când s-a utilizat ca solvent apa la 20oC.

Cele mai slabe variante de extractive din punct de vedere al borului remanent au fost variantele care au înregistrat cele mai mari modificări ale curbelor spectrale de absorbție moleculară au fost înregistrate în cazurile în care s-a folosit apă la 60oC (V3 și V4).

Din studiul variantelor experimentale se poate stabili schema bloc pentru instalația de extracție cu simplu efect – figura 17.

Tabelul 1 – Concentrațiile ionilor metalici din cele două categorii de Ciuperci Pleurotus (clasice și alimente funcționale)

Figura 17 – Schema propusă pentru instalația de extracție simplă a borului din ciupercile Pleurotus O. – Aliment functional

Foarte importantă este concentrația Manganperoxidazei din variantele experimentale de ciuperci Pleurotus Ostreatus clasice și alimente funcționale. Activitatea manganperoxidazei (MnP) (înainte de contactul cu agenții conservanți) a fost măsurată prin formarea complexului malonatului de Mn (III) la A270 nm (Petre Săvescu și col, Craiova, 2007, 11).

Reacția principală la care participă Manganperoxidaza din pleurotus Ostreatus este:

2Mn2+ + 2H+ +H2O2 = 2Mn3+ + 2H2O

Peroxidaza heminică din ciupercile Pleurotus are nevoie, în procesele redox la care participă, de prezența manganului bivalent și a peroxidului de hidrogen.

În marea majoritate a mediilor de reactive există diferite căi de atac, care sunt depeendente – în mod special, de pH-ul acestora. Datorită acestui element important al mediului, manganperoxidaza poate modifica manganul bivalent la mangan trivalent iar acest mecanism de transfer de electroni este foarte important de studiat.

Figura 18. Concentrația Manganperoxidazei (MnP) la variantele experimentale după conservare

Cele mai mici concentrație a MnP s-a înregistrat la variantele experimentală V4,V5, V14, V16 – la ciupercile care au fost crescute în regim de luminozitate scăzută, în mod special la cele la care nu a mai fost aditivat complex cu bor.

Peroxidaza din hrean protejează la oxidare concentrația manganperoxidazei din ciupercile Pleurotus (V11).

Complexul cu bor poate bloca centrul enzimatic activ al MnP iar acest efect este crescut atunci când se utilizează acid acetic ca și agent de conservare (V8 comparativ cu V16).

1.2 Managementul aditivilor alimentari – factor important în dezvoltarea unor rețete de fabricație inovative

Subcapitolul I.2 se referă la activități de cercetare care au vizat îmbunătățirea rețetelor de fabricație a unor produse alimentare (în mod special ale unor alimente funcționale) prin dezvoltarea unui management performant al aditivilor alimentari (care să utilizeze sinergismul, antagonismul și autonomia anumitor aditivi alimentari precum și înlocuirea utilizării unor aditivi alimentari periculoși pentru sănătatea consumatorilor cu alții naturali sau prin modificarea unor noi verigi tehnologice). Această direcție de cercetare aplicativă cuprinde activitatea de cercetare științifică începută cu mult înainte de titularizarea ca și cadru didactic la Universitatea din Craiova, când, în 1995, autorul a activat ca și chemist, tehnolog și traducător la SC Topway Industries și a participat la montajul, punerea în funcțiune și la faza de producție propriu-zisă a unui nou tip de fabrică de margarină (nou tip, dupa 1990, pentru România). Chiar dacă s-a lucrat sub licență germană și fără transfer de know how la producerea margarinelor de tip Wiesana și Wiema, autorul, împreună cu Dr.Schroder (conducătorul german al fabricii din Germania, posesorul licenței de fabricație) a reușit un foarte bun management al aditivilor alimentary, introducând în rețetă cantități importante de vitamin liposolubile (de tip D și E) și stabilizând foarte bine emulsia rezultată. S-a creat astfel o variantă de produs mult mai bună decât variant clasică, unicat pe piața românească de profil. Aprofundarea managementului aditivilor alimentari – în scopul îmbunătățirii acestuia a continuat atât în perioada doctoratului cât și în perioada de cercetare postdoctorală(din perioada Contractului de cercetare de excelență CEEX – Biotehnologii Inovative utilizate la obținerea unor Alimente Functionale – Ciuperci Pleurotus îmbogățite cu bor – când pentru a dezvolta alimente funcționale s-au proiectat atât tehnologiile prietenoase cu mediul și cu nutrienții cât și rețete de fabricație care să păstreze biocompușii valoroși ). Desigur că și aici, în cadrul acestor rețete de fabricație un rol deosebit a avut managementul optim al aditivilor alimentari. ceși aprofundată în mod deosebit după Contractele de cercetare din 2008 (finanțate prin Programul Phare CBC Ro-Bg Eccoirrigation. În aceste Proiecte de cercetare s-au studiat atât influența unor tehnologii agricole innovative în acumularea unor compuși bioactivi valoroși la plantele de lucernă, ardei, varză și porumb cât și posibilitatea separării-concentrarii unor biocompuși și utilizarea lor ca aditivi alimentari în alimente funcționale valoroase.

Datorită faptului că autorul este titularul disciplinelor Tehnologii și utilaje în industria zahărului și Tehnologia Laptelui și a Produselor Lactate, de la Programul de Licență TPPA al Facultății de Horticultură, Universitatea din Craiova au fost studiați cu predilecție edulcoranții naturali și sintetici – atât influența acestor îndulcitori în diferite rețete de fabricație, cât și efectele pe care le dezvoltă în diferite medii de reactive (efecte sinergetice sau antagonice la punerea în contact cu mediul de solvatare și, implicit cu alți aditivi alimentari din alte clase: conservanți, coloranți, aromatizanți). De asemenea s-a studiat influența aditivilor alimentari într-un sistem polidispers cu patru faze așa cum este laptele materie primă pentru anumite procesări.

Aceste studii au fost realizate ținând cont de amprenta de bază și matricea variantei neaditivate, de influențele asupra enzimelor (în mod special asupra nucleelor active ale unor oxidoreductaze – extreme de importante prin activitatea lor în alimente), de modificările statusului oxidativ al mediului (prin cinetici electrochimice și măsurători în timp util ale pH-ului, Eh-ului, rH-ului), prin analiza cromatografică (identificarea și cuantificarea concentrațiilor compușilor nou formați în vederea determinării toxicității acestora), prin analiza mecanismelor de reacție care apar.

Acolo unde a fost cazul s-au utilizat și analiza curbelor spectrelor de absorbție moleculară într-un domeniu de UV (190-400nm) și Vizibil (400-700nm) și analiza matematică și interpretarea statistică a valorilor obținute pentru a se putea pune în evidență modificările apărute în urma utilizării unor aditivi alimentari (în mod special atunci când au fost utilizați aditivi alimentari la care este cunoscută, din literatura de specialitate toxicitatea acestora (Petre Săvescu și col, Cluj, 2008, L1 și L2, 12,13). Managementul aditivilor este prezent chiar dacă înlocuim o serie de aditivi alimentari (agenți de cleire, agenți de limpezire) cu îmbunătățirea condițiilor de lucru și ale mediului de reactive pentru a facilita dezvoltarea florei de microorganisme utile, care să ajute atât la elibereare în mediu a enzimelor cu specificitate ridicată cât și la obținerea unor produse de fermentație deosebite (A. Dunoiu, P Savescu, Cluj 2008, 14)

În afară de cele menționate la 1.1 se poate atinge un management performant al aditivilor alimentari și prin înlocuirea unor verigi tehnologice (de ex., utilizarea unor procedee tradiționale de sărare, afumare a unor produse în locul utilizării unor aditivi alimentari nocivi – așa cum sunt nitriții și nitrații de sodiu). Astfel de procese tehnologice au fost dezvoltate în cadrul unor proiecte mari din industria cărnii din zona județului Olt, finanțate prin Fonduri Structurale, unde autorul a fost principalul consultant tehnic și unde s-a dorit realizaarea unor produse din carne deosebite, care utilizau rețete de fabricație speciale.

O importantă contribuție a adus autorul la stabilirea influenței unor edulcoranți naturali și sintetici (utilizați la îndulcirea unor sucuri de mere) asupra concentrațiilor de vitamin și precursori de vitamine (Petre Săvescu, 2010, Craiova, 15) .

Figura 19. Concentrațiile formelor oxidate și reduse ale vitaminei A la variantele experimentale

Figura 20 Concentrațiile betacarotenilor și licopenilor la variantele experimentale

Din acest punct de vedere (analiza concentrațiilor vitaminelor A și a precursorilor de vitamine, cu valori ridicate de antioxidanți), cele mai bune variante experimentale de îndulcire au fost cele care au produs cele mai mici variații ale concentrațiilor respective ale variantelor neaditivate. Astfel, pentru aceste tipuri de sucuri se pot aditiva cu zahăr (V2- cea mai bună variantă dintre cele care utilizează aditivi naturali) și cu glucoză de sinteză (V8 – cea mai bună variantă dintre cele care au utilizat aditivi de sinteză). În niciun caz mierea, zaharina, ciclamații – care produc variații foarte mari ale unor concentrații principale și ale unor procese redox.

Desigur că studiul a făcut parte dintr-un pachet de studii care a cuprins și identificarea modificărilor înregistrate a fost realizată atât la nivelul tuturor principalilor constituenți cât și a responsabililor cu stabilitatea produselor după anumite procese de păstrare și conservare.

Astfel, foarte importantă a fost – pentru cunoașterea celor mai buni aditivi alimentari – pentru sucurile de fructe, analiza principalelor forme reduse și oxidate ale unor coenzyme NAD și FMN specifice unor oxidoreductaze principale. Acestea sunt principalele responsabile de activitatea unor sisteme de oxidoreducere care se petrec în interiorul sucurilor de fructe cât și la interfața lichid/aer , iar studiul acestora este foarte important în vederea realizării celor mai eficiente soluții de păstrare și conservare (Petre Săvescu, 2010, Craiova, L2, 16).

Figura 21 – Concentrațiile formelor oxidate și reduse ale NAD la variantele experimentale

Figura 22 Concentrațiile formelor oxidate și reduse ale FMN la variantele experimentale

Este foarte importantă verificarea acestor concentrații și analiza cineticii electrochimice pentru a stabili condițiile optimale de aditivare și respectiv, de păstrare, conservare.

În plus, studiul aprofundat al unor procese redox – atât pe cale electrochimică (folosind metode standardizate în acest sens) cât și pe cale biochimică (prin studiul unor concentrații ale unor compuși bioactivi – cunoscuți ca agenți redox sau prin studiul activității enzimatice ale unor oxidoreductaze) – poate conduce la dezvoltarea unor rețete de producție extreme de valoroase, în mod special când se lucrează la proiectarea și construcția unor alimente funcționale.

Relevante pentru această tematică sunt cele două lucrări ISI din 2017 a căror rezultate sunt evidențiate în prezenta teză de abilitare.

Foarte importante sunt studiile care cuprind și analiza de metale a materiilor prime utilizate (prin Spectroscopie de Absorbție Atomică), utilizarea de elemente de analiză matematică și statistică în dezvoltarea celor mai bune rețete de produs (Petre Săvescu, L1, Rev de Chim, 2017, 17).

Figura 23 Raportul concentrațiile formelor oxidate și reduse (NAD șiFMN) la variantele de ceai verde

Pentru a se putea stabili cel mai bun edulcorant – care se poate utiliza la ceaiul verde și ceaiul negru – și în plus, care ar fi condițiile optime de consum pentru aceste tipuri de ceaiuri (aflate în topul consumului de ceai mondial), un rol deosebit o reprezintă studiile în paralel (figura 24 – Petre Săvescu, L2, Rev de Chim., 2017, 18).

Figura 24 Raportul concentrațiile formelor oxidate FMN la variantele îndulcite de ceai verde și ceai negru

La acestea o foarte mare contribuție a avut-o colaborarea cu anumiți agenți economici din România și Ungaria, producători de alimente funcționale dedicate consumatorilor cu probleme cardiovasculare și de diabet. Autorul a avut șansa să participe la verificarea toxicității și inocuității alimentare pentru mai multe loturi de alimente funcționale care erau destinate livrării intracomunitare, fiind foarte solicitate în Ungaria, Germania, Elveția, Austria, U.K.

Foarte important este și faptul că autorul este titularul disciplinei de Managementul Aditivilor din Produsele Agroalimentare și Proiect Tehnologic de la Programul de Master Management în Agroturism și Calitatea Produselor Alimentare de la Facultatea de Agronomie a Universității din Craiova și că se preocupă constant de implicarea avansată a studenților în cercetarea aplicativă din acest domeniu, realizîndu-se un număr de peste 10 Lucrări de Disertație și peste 40 de Lucrări de Diplomă în acest important sector, în ultimii 10 ani.

Foarte importante sunt și metodele de analiză specifice aditivilor alimentari utilizați în construcția unor alimente și de influența acestora asupra capacității de păstrare și conservare a acestora (Petre Săvescu, Căpruciu, Agronomie Ucv, 2017, L2, 19)

Tot în această direcție de cercetare aplicativă s-a înscris și Contractul de cercetare nr 6 /13.07.2016 cu tema Cercetări privind dezvoltarea MAF-IP și analiza toxicității acestora în diferite medii (finanțat de un Consorțiu Universitar Italian) – prin care s-a testat toxicitatea anumitor compuși medicamentoși în relație cu anumiți aditivi alimentari din alimente funcționale. Aceste contracte au fost coordonate de autor în calitate de director de proiect. Direcția de cercetare științifică, extrem de importantă penttru siguranța alimentară și sănătatea consumatorilor, continuă și în prezent, în cadrul unui nou contract de cercetare finanțat prin PN CD-III: SISTEM COMPLEX DE VALORIFICARE INTEGRALĂ A UNOR SPECII AGRICOLE CU POTENȚIAL ENERGETIC ȘI ALIMENTAR (VALINTEGR) – Contract nr.9/ PCCDI/2018 – în care autorul este responsabilul proiectului P4 -”Valorificarea Potențialului Alimentar al Culturilor Agricole Selectate (tuberculii de topinambur, seminte de sorg, turtele rezultate de la obtinerea uleiului de canepa presat la rece” ). Această ultimă activitate a demarat în martie 2018 și va continua până la sfârșitul anului 2020 și reprezintă o foarte importantă provocare de cercetare științifică complex, în cadrul căreia autorul va proiecta și realiza un nou aliment functional din turte de cânepă și partea vegetală superioară a plantelor de topinambur, iar colaboratorii (cercetătorii de la IBA București și, respectiv, Universitatea Dunărea de Jos Galați) vor realiza alte alimente funcționale din semințe de cânepă, tuberculi de topinambur și sorg zaharat). De asemenea, așa cum au fost proiectate rezultatele Proiectului de cercetare complex finanțat prin PN CD III (aflat în derulare până în 2020) această tematică va fi concretizată și diseminată într-o cerere de brevet, precum și un brevet înregistrat, un număr minim de publicații în reviste de specialitate: o lucrare cu factor de impact și indexată ISI și două lucrări indexate BDI (în calitate de prim/autor coordonator).

I.3. Obținerea de noi rețete de alimente funcționale – ca rezultat al studiului sistemelor redox la care participă biocompușii valoroși din materiile prime în urma operațiilor tehnologice

Subcapitolul I.3. se referă la funcționalitatea derivată din studiul proceselor redox care se desfășoară în diverse faze atât la nivelul materiilor prime utilizate în procesare cât și pe parcursul etapelor tehnologice de prelucrare. Acest studiu este absolut necesar în vederea stabilirii corecte a parametrilor procesării, creșterii randamentului tehnologic și obținerii de produse cu valoare adăugată ridicată și sigure pentru sănătatea consumatorilor. S-au studiat în mod deosebit influența unor antioxidanți (polifenoli, vitamine, precursori de vitamine, oligo-elemente) și a unor enzime oxidoreducătoare în anumite procese și operații tehnologice și s-au elaborat soluții de optimizare a tehnologiilor.

Autorul a considerat ca fiind foarte importantă analiza capacității antioxidante a unor biocompuși valoroși în proiectarea și construirea unor alimente funcționale capabile să regleze mai multe funcții metabolice. De asemenea , este foarte importantă analiza modificărilor structurale și ale proprietăților unor antioxidanți valoroși în condițiile în care sunt supuși acțiunii unor elemente de proces și ale unor fenomene de transfer de masă, de căldură și de impuls. De aceea, în toate studiile care au vizat acest subdomeniu, autorul a luat în calcul toate aceste modificări, abordarea bazată pe sistem fiind întotdeauna în regim dinamic. Cu atât mai mult cu cât în industria alimentară se lucrează cu materii prime capabile să-și schimbe compoziția chimică la nivel de nanosecunde, atunci când intervin schimbări ale factorilor de proces (în cazul materiilor prime cu o compoziție complexă de genul laptelui, vinurilor, extractelor apoase de cafea, ceaiuri, sucuri, topping-uri, creme).

De asemenea, autorul consideră că reologia materiilor prime și a produselor finite joacă un rol definitoriu în dezvoltarea unor produse alimentare valoroase și, de aceea, studiul suplimentar al acestor proprietăți reologice este luat în calcul obligatoriu atunci când se lucrează cu elemente care sunt influențate de acestea. Cu atât mai mult cu cât autorul este și titularul de curs de la disciplina Metode reologice de control a produselor alimentare , la Programul de Licență CEPA al Facultății de Agronomie, Universitatea din Craiova și, din această calitate expune studenților importanța acestei științe în proiectarea și construire de alimente valoroase.

Aceste metode reologice de control al alimentelor pot fi utilizate atât la aprecierea proprietăților unor aditivi alimentari cât și la analiza remanenței unor compuși din alimente în apele reziduale care provin din industria alimentară și care ar putea crea mari probleme echilibrului ecologic din zona de deversare (Petre Savescu, L1, Agro, Craiova, 2017, 20).

Studiul proceselor redox din laptele de vacă poate conduce la îmbunătățirea tehnologiei clasice de prelucrare a laptelui de consum, atât prin prelungirea duratei de păstrare a laptelui cât și prin eliminarea riscului alimentar datorat toxicității unor agenți oxidanți (Petre Savescu, IS, 2009, L1, 21)

Spectrele de absorbție moleculară ale probelor luate în calcul nu variază semnificativ în funcție de ordinea introducerii antioxidantului în cazul vitaminei A, seleniului și coenzimei Q10, dar prezintă variații mai mari în cazul acidului ascorbic și al vitaminei E.

Din analiza concentrațiilor formelor reduse și oxidate ale oxidoreductazelor din lapte (xantinoxidoreductazei, superoxidismutazei, lactoperoxidazei a lactatdehidrogenazei totale, a cit P450 reductazei), a flavoproteinelor, a citocromilor a,b, c, c1 ale coenzimelor FMN, NAD și a riboflavinelor, a rezultat că Varianta experimentală care a utilizat ca antioxidant acid ascorbic 5% introdus înaintea altor agenți de conservare a fost cea mai bună variantă experimentală.

Această experiență a vizat – la vremea respectivă – atingerea anumitor obiective:

– stabilirea celui mai bun antioxidant capabil să protejeze laptele față de fermentările oxidative;

-introducerea acestui antioxidant în tehnologia de obținere a laptelui normalizat.

Pentru a studia eficientizarea corespunzător anumite procese din industria produselor lactate, autorul a studiat modificările unor sisteme redox care se produc ca urmare a însămânțările cu microorganisme specifice folosite la fermentația lactică ((Petre Savescu, IS, 2009, L2, 22).

Laptele de vacă are un pH de 6,5 și un rH de 1218 (domeniu favorabil activității microorganismelor facultativ anaerobe). Aceste microorganisme au o activitate optimă în condițiile unui potențial redox mai scăzut.

Dacă laptele de vacă se păstrează o anumită perioadă de timp, datorită diferenței de greutate specifică între componentele emulsiei, la suprafața laptelui se acumulează un strat de grăsime, care împiedică accesul aerului. Are loc astfel scăderea potențialului redox și se pot dezvolta bacteriile anaerobe. Având o compoziție chimică variată, laptele constituie un mediu excelent pentru dezvoltarea microorganismelor, dar în special pentru dezvoltarea bacteriilor lactice.

Fermentația lactică este procesul cel mai important – utilizat în obținerea produselor lactate acide iar găsirea unor metode sigure pentru monitorizarea acestui proces constituie o adevărată provocare pentru inginerul tehnolog.

Se cunoaște importanța acestor microorganisme în controlul reacțiilor redox din laptele supus prelucrării, precum și influența lor asupra dezvoltării aromelor în produsele lactate.

De aceea, autorul și-a propus să studize variația potențialului de oxidoreducere, a vitezei de reducere, a pH-ului și a vitezei de acidifiere în timp, după intrarea în acțiune a microorganismelor în lapte.

Schimbările de Eh se produc în brânză la activarea grupărilor sulfhidril, grupări responsabile de producerea unor arome specifice exprimând clar relația existentă între variația Ehului și formarea aromelor. Punțile disulfurice sunt reduse la grupări sulfhidrilice de către bacteriile lactice, participând la dezvoltarea principalelor arome în brânză.

Măsurătorile de pH și Eh au fost făcute – în cadrul acestor studii – într-o perioadă de 14 ore de la începerea fermentației. Momentul de timp "0" a fost momentul de începere a fermentației lactice (la 2 ore de la inoculare) .

Viteza de acidifiere (Va) a mediului a fost dată de variația diferenței de pH, raportată la diferența de timp (dpH/dt) și s-a exprimat în unități de pH/oră. Din minimul curbei de acidifiere s-a putut obține timpul la care Va este maximă (ta).

Viteza de reducere a mediului- Vr- (lapte inoculat cu bacterii starter) s-a determinat din variația diferenței de Eh raportată la diferența de timp (dEh/dt) și s-a exprimat în mV/h. Minimul curbei de reducere coincide cu timpul la care mediul este cel mai redus (tr).

După valorile vitezei de acidifiere Va și a vitezei de reducere Vr a mediului, s-a stabilit perioada maximă de fermentare caracteristică fiecărui produs lactat. Fiecărui tip de produs lactat (mai mult sau mai puțin acidofil, mai mult sau mai puțin fermentat) i-a corespuns un anumit timp de acidifiere sau de reducere, timp care se poate stabili prin calcul, de către inginerul tehnolog, înainte de inocularea culturilor starter.

Fig 25 a, b- Calculul Eh în funcție de pH și timp la laptele atacat de Streptococus Thermophillus (a) și Lactobacillus Helveticus (b)

Fig 26 a, b- Calculul Eh în funcție de pH și timp la laptele atacat de Lactococcus Lactis (a) și la laptele brut -varianta martor (b)

Din cele prezentate în tabelele și graficele de mai sus se poate observa că fiecărui microorganism folosit în fermentațiile lactice și propionice îi corespunde atât o viteză de acidulare a mediului specifică cât și o viteză de reducere a mediului. Microorganismele folosite sunt indispensabile realizării anumitor produse lactate obținute prin fermentații lactice și propionice (lactate acidofile, smântână fermentată, brânzeturi de tip Schweizer).

Din graficele de pH / timp și Eh / timp se obțin – prin interpolare, în condiții normale de temperatură și presiune- timpul la care viteza de acidifiere și viteza de reducere sunt maxime. Acești timpi ta și respectiv, tr pot fi foarte importanți în tehnologiile fermentative utilizate în industria laptelui. Cunoscând timpul de acidifiere și timpul de reducere un inginer tehnolog poate elimina o serie de alte analize fizico-chimice și senzoriale care se utilizează în prezent pentru determinarea sfârșitului fermentării. Acest fapt este foarte important pentru că astfel se reduc atât cheltuielile de producție cât și timp.

Eh-ul poate fi tratat ca o funcție polinomială de pH și timp în cazul în care se folosește analiza statistică a datelor rezultate din monitorizarea însămânțării cu diferite microorganisme (în special al graficelor statistice a "suprafețelor de răspuns tridimensionale");

Conform analizei suprafeței tridimensionale la variantele experimentale luate în calcul (fig. de mai sus) cele mai mici modificări ale potențialului Eh în timp și la pH variabil le înregistrează varianta în care se folosesc culturi de Streptococus Thermophylus;

Cele mai mari variații ale Eh-ului în funcție de timp și pH la însămânțarea cu microorganisme s-au înregistrat la varianta care folosește Lactococcus lactis, unde eliberarea de grupări SH în mediu este foarte puternică și în condiții normale de temperatură (25-28oC);

Cel mai bun timp de fermentare s-a înregistrat atunci când sau utilizat microorganismele din genul Lactobacillus helveticus în 7 ore și 30 minute (Eh de 175mV);

Atât Lactococcus lactis, cât și Streptococcus thermophyllus pot produce în mediu cantități important de peroxid de hidrogen, peroxid care la un moment dat constituie un inhibitor al dezvoltării lor;

Din analiza timpului de reducere (mediu, în cazul folosirii culturilor de Lactococcus lactis), din cunoașterea variației potențialului redox (care variază de la + 235 mV la laptele folosit ca mediu de cultură până la -150 mV în cazul iaurtului (eliberarea de grupări reduse -SH- în mediu fiind masivă spre sfârșitul fermentației), se poate desprinde ușor concluzia că măsurarea acestor parametrii redox (Eh, tr) este extrem de importantă în tehnologia de fabricare a iaurtului și a altor produse lactate;

Pentru o analiză mai amănunțită a datelor obținute, s-a recurs la studiul corelației existente între Eh-ul laptelui brut (EHLB) și Eh-ul laptelui în care s-a adăugat Streptococcus thermophyllus (EHST), Eh-ul laptelui în care s-a adăugat Lactococcus lactis (EHLL), Eh-ul laptelui în care s-a adăugat Lactobacillus helveticus (EHLH). Pentru o mai bună analiză s-au stabilit corelațiile Eh-ului care se stabilesc în funcție de pH și timp.

Corelația Pearson negativă, cea mai mare s-a stabilit între Ehul laptelui brut și Ehul laptelui inoculat cu Lactobacillus helveticus;

Cea mai mare corelație pozitivă (0,962) s-a înregistrat între Eh-ul și pH-ul laptelui inoculat cu Lactobacillus helveticus, acest microorganism protejând cel mai bine mediul la oxidare în condițiile scăderii de pH

Corelația Pearson negativă, cea mai mică s-a stabilit între Ehul laptelui brut și Ehul laptelui inoculat cu Lactococcus lactis;

Cea mai mică corelație pozitivă (0,624) s-a înregistrat între Eh-ul și pH-ul laptelui inoculat cu Lactococcus lactis; astfel se explică timpul cel mai mic de acidifiere înregistrat în condițiile de inoculare cu acest microorganism față de un timp mult mai mare de reducere;

Cea mai mare corelație negativă (-0,944) s-a înregistrat între Eh-ul laptelui inoculat cu Lactobacillus helveticus și timpul de analiză pentru acest tip de lapte; aceasta denotă un timp de reducere al mediului mai mare decât în cazul celorlalte variante luate în studiu;

Cea mai mică corelație negativă (-0,683) dintre timp și Eh s-a înregistrat în cazul laptelui inoculat cu Lactococcus lactis (lapte care a înregistrat cea mai importantă scădere de Eh datorită grupărilor SH reducătoare libere eliberate de către respectivele bacterii în mediu);

Din toate aceste considerente rezidă importanța cunoașterii potențialului electrochimic Eh, a pH-ului, al timpului de acidifiere ta și al timpului de reducere tr.

În domeniul menționat la capitolul I, autorul a publicat o carte și un manual de specialitate, în calitate de prim autor sau coordonator. De asemenea, această direcție de cercetare a fost promovată în 2 lucrări publicate în reviste cotate ISI și 40 lucrări publicate în principal în reviste cotate BDI și mai puțin în B +, în calitate de de prim-autor sau autor coordonator.

CAPITOLUL II – UTILIZAREA DE NOI RESURSE BIOECONOMICE LA DEZVOLTAREA DE ALIMENTE SANOGENE

A doua direcție principală de cercetare, dezvoltată în capitolul al doilea, se referă la utilizarea de noi resurse (inocuitare), pentru proiectarea și construcția unor alimente în condițiile dezvoltării sustenabile. Este o direcție specifică unor concepte valoroase din Bioeconomie și respectă Directivele CE privind acest concept, Directivele CE privind dezvoltarea durabilă și pe cele de combatere a risipei alimentare – fiind extrem de importantă pentru viitorul populațiilor planetei. Rezultatele originale obținute pe această direcție de cercetare sunt structurate în trei subcapitole.

Subcapitolul II.1 – produsele agricole ecologice – materii prime sanogene pentru produse alimentare de calitate superioară

Acest capitol prezintă rezultatele utilizării sistemelor de agricultură ecologică în vederea obținerii unor produse utilizate ca alimente, extrem de valoroase nutritional și în același timp sigure pentru sănătatea consumatorilor (prin utilizarea în procesare a unor materii prime sigure, organice – lipsite de urme de pesticide, hormoni, antibiotice- și a unor aditivi alimentari biologici).

După o perioadă destul de importantă (de peste 25 ani) în care autorul a activat în partea de proiectare, pregătire pentru pornire, pornirea și exploatarea unor linii tehnologice (4 linii diferite și importante de chimie organică industrială și 11 unități de procesare diferită a produselor agricole), în mod special după perioada doctoratului, autorul și a susținut auditurile pentru inspector de procesare pentru sistemul de lucru în agricultură ecologică și de director de Organism de Inspecție și Certificare pentru sistemul de lucru în agricultură ecologică. Astfel, pe lângă activitatea didactică și de cercetare științifică corespunzătoare, în perioada decembrie 2012- iulie 2016, autorul a activat și ca director al Organismului de inspecție și certificare a sistemelor de lucru în agricultură ecologică Mișcarea Română pentru Calitate (MRC-OIC). Fiind un Organism acreditat RENAR și recunoscut anual de către Ministerul Agriculturii și Dezvoltării Rurale a fost necesar construcția unui sistem de proceduri și instrucțiuni de lucru (un sistem auditat cel puțin o dată pe an de ambele Organisme MADR și RENAR) și de aici implicarea activă a autorului pe întreg lanțul de evaluare a conformității cu cerințele Regulamentelor EU specifice (în principal, Reg.CE nr.834/2007 consolidat și Reg.CE nr.889 consolidat- cu toate modificările ulterioare). În această calitate am avut acces și am participat la foarte multe studii și cercetări menite să dezvolte sistemele de lucru specifice agriculturii organice. Am participat la studierea și dezvoltarea de noi input-uri (materii prime și resurse pentru diverse ferme și unități de procesare), la dezvoltarea de noi metode de lucru în care siguranța alimentară și trasabilitatea pe toate lanțurile de producție sustenabilă să fie asigurată.

În lucrările de cercetare susținute în conferințe cu participare internatională și publicate în Jurnale de profil, am susținut necesitatea dezvoltării acestui sector de nișă în România, țara noastră având un potential extraordinar dar insuficient sprijinit. Este nevoie de produse agricole ecologice ca bază a unui sistem de producție alimente sigure, sanogene, cu plusvaloare foarte ridicată. Astfel, am prezentat în lucrările publicate variatia structurilor sistemelor de agricultura ecologica din Romania din ultimii 5 ani si influenta acestei variatii asupra dezvoltarii unui sistem de nișă în cadrul bioeconomiei romanesti.

Asigurarea unor materii prime agricole sanogene este o condiție pentru dezvoltarea unor alimente funcționale atat de necesare pentru menținerea sănătății consumatorilor.

In lucrările științifice au fost prezentate și influența legislației natțonale și internaționale în dezvoltarea ți certificarea sectorului de agricultură ecologică. Aparitia unui nou Ordin al ministrului agriculturii in 2016 a pus bazele unor noi cerinte impuse Organismelor de Inspectie si Control in Agricultura Ecologica din Romania iar principalele cerinte au fost prezentate desigur, în lucrări (Petre Savescu și col., 2013, 23; Petre Savescu, 2016, L2, Agronomie, Craiova)

Figura 27 – Relațiile care trebuiesc stabilite între Sistemul de Agricultură Ecologică, Sistemele de Producție specifice Materiilor prime agricole sigure și Sistemele de producție specifice unor alimente sigure (respectând cerințele UE și ale Legislației naționale)

Numai respectând toate relațiile dintre principalele sisteme de producție se pot dezvolta alimente cu plusvaloare ridicată și sigure pentru sănătatea consumatorilor.

Subcapitolul II.2- Resurse naturale mai puțin utilizate dar care trebuie să fie introduse în circuitele indutriale ale produselor alimentare

Subcapitolul prezintă aspecte importante legate de utilizarea unor resurse naturale extrem de importante (dar folosite până astăzi mult sub potential) în elaborarea unor alimente și suplimente alimentare foarte importante pentru îmbunătățirea și/sau menținerea unor funcții metabolice ale consumatorilor.

Acest subcapitol a demarat în cercetarea științifică încă din timpul doctoratului și continuă și acum.

Rezultate spectaculoase s-au obținut pe parcursul studiului comportamentului unor oxidoreductaze din soia (nemodificată genetic) iar cercetările întreprinse au putut conduce la obținerea unor rețete noi de extract apos tip lapte de soia . Noutatea, la nivel mondial, a constat în eliminarea influenței unor lipoxigenaze care generau gustul de beanly iar procesele de inactivare și eliminare a acestor lipoxigenaze s-au realizat la temperatură joasă (fără fierbere, ca în cazul tehnologiei clasice), prin utilizarea unor combinații de ape ionizate și deionizate natural (Petre Săvescu, Mircea Preda, Rev de Chimie, 25, 26). Chiar dacă au fost folosite (într-o perioadă de 4 ani), mai mult de 1000 de combinații în vederea realizării soluțiilor finale ionizate și deionizate natural, rezultatele au fost spectaculoase, în ultimii doi ani cercetarea științifică a autorului s-a dus la un nivel mai avansat, la nivel atomic, utilizând și câmpuri plasmatice naturale! Dacă acum 13 ani s-au obținut – din boabe de soia, măcinătură grosieră de boabe de soia și, respectiv făină de soia (de anumite granulații – în cazul ultimelor două materii prime), 3 rețete de extract apos tip lapte de soia fără fierbere (ca Aliment cu Proprietăți Funcționale, păstrându-se cea mai importantă resursă de izoflavone – genisteine din soia naturală), astăzi sunt mai mult de 10 produse diferite care sunt în testare (proceduri specifice, trials). Pentru că obținerea unor patente internaționale în acest caz (de mare interes pentru producătorii americani, canadieni, australieni, asiatici) necesită cheltuieli importante de protecție, patentarea va fi realizată după ce se va dezvolta conceptul de Aliment Funcțional în cadrul unui proiect finanțat pe POC (finanțare de minimis pentru un programm pentru start up inovativ la care lucrez).

Foarte importantă este protecția mediului și nivelurile de protecție a mediului în zonele din care sunt prelevate ape ionizate natural sau deionizate natural (Petre Savescu,M. Vladu, SGEM 2013, 27).

Anumite ape reziduuale pot fi recuperate chiar într-o proporție de 70% putând fi apoi reutilizate la anumite operații tehnologice în procese în care apa este hotărâtoare, cum sunt cele din industria berii (Petre Savescu și col., Timișoara 2010, 28).

De asemenea, foarte importante sunt lucrările solului în vederea obținerii unor materii prime valoroase, lipsite de toxicitate ( Petre Savescu, Ana Maria Dodocioiu, SGEM, 2014, 29).

De asemenea, în urma studiului (state-of-art și a cercetărilor ulterioare personale, în cadrul Tezei de doctorat și perioadei postdoctorale) a proceselor redox care se produc în laptele de vacă (un sistem polidispers extrem de important, utilizat preponderent în hrana anumitor categorii de populație) autorul a reușit să aducă o contribuție personală în monitorizarea anumitor procese de oxidoreducere, în vederea creșterii duratei de păstrare a laptelui și obținerii unor produse sanogene (Petre Savescu și col., Agronomie, 2012, 30).

Influența unor antioxidanți naturali și sintetici –separați și concentrați din medii reziduale (din alte procese de fabricație) poate fi considerabilă în anumite sisteme redox pentru anumite produse lactate (Petre Savescu și col., Agronomie, 2014, 31).

Subcapitolul II.3 Utilizarea unor resurse naturale în lanțurile de producere ale alimentelor

Acest subcapitol cuprinde aspecte legate de dezvoltarea de noi inputuri ecologice și de utilizarea unor tehnologii sustenabile în proiectarea și construcția unor alimente importante.

În anul 2008 autorul a participat ca director de contract de cercetare la un proiect Eccoirrigation – finanțat de Phare CBC România-Bulgaria – care a avut ca prim obiectiv analiza factorilor de mediu și în principal al compușilor din apa Dunării (în zona localităților Bechet- Oreahovo), modificările care apar în tot timpul anului ( CONTRACT DE CERCETARE 885 / 14.10.2008, finanțat prin Programul Phare cbc ro-bG, RO2005/017-535.01.02.18, CONTRACT DE CERCETARE 886 / 14.10.2008, finanțat prin Programul Phare cbc ro-bG, RO2005/017-535.01.02.18 – la care autorul a fost Responsabil din partea Universității din Craiova). S-a studiat apoi posibilitatea de a construi un sistem care să permită filtrarea unor suspensii, neutralizarea unor compuși toxici și îndepărtarea acestor toxine din apa de Dunăre, păstrând în același timp ionii de N, K, P care erau în soluția apoasă, astfel încât aceasta resursă depoluată să poată fi folosită la irigarea unor culturi de lucernă, ardei, varză și porumb. În urma analizelor de laborator s-a putut dovedi faptul că plantele irigate în acest fel au probat concentrații mai ridicate de biocompuși valoroși decât cele irigate cu apă de puț sau cu apă colectată direct din Dunăre. Aceste produse agricole au putut fi apoi utilizate în separarea unor compuși valoroși și construirea unor alimente funcționale îmbogățite cu acești compuși (Petre Săvescu, SGEM 2016, 32).

Din aceste Contracte de cercetare finanțate prin Phare CBC Ro-Bg au rezultat o serie de noutăți

Un sistem personalizat de tratare a apelor Dunării (în funcție de caracteristicile principalelor perioade ale anului și de alți factori mai puțin anticipați – de genul inundațiilor și mărirea debitelor și volumelor de aluviuni din amonte)

Un sistem personalizat de irigații – exact în zona în care a apărut și a înaintat procesul de deșertificare (chiar dacă, paradoxal, zona este vicinală fluviului)

Obținerea unor materii prime (ardei, lucernă, porumb, varză) într-un volum mai mare și de calitate ridicată, având un conținut mărit de biocompuși activi – care pot fi apoi utilizați cu succes la obținerea unor alimente funcționale valoroase.

În perioada în care autorul a activat ca director de Organism de Inspecție și Certificare pentru Sistemele de Producție Ecologică (2012-2016), a cunoscut și importanța pe care o au factorii de mediu (apa de spălare telemea, anumite resurse naturale utilizate în sărare și afumare, anumite resurse naturale cu climat constant utilizate în păstrarea și maturarea alimentelor, anumite resurse utilizate în construcția unor vase de păstrare și a unor ambalaje naturale – care permit transferul unor biocompuși spre alimentul păstrat) în dezvoltarea unor produse tradiționale, încadrate în Politicile de Calitate ale M.A.D.R. și foarte apreciate în U.E. Astfel, cei care au utilizat aceste resurse naturale au putut dezvolta produse de calitate certificate cu Denumire de Origine Protejată (D.O.P), Specialități Tradiționale Garantate (S.T.G.), produse cu Indicație Geografică Protejată (I.G.P.) de tipul Telemea de Ibănești, novac afumat de Țara Bârsei, Magiun de Topoloveni, ș.a.

Deși România are un potențial uriaș în proiectarea și producerea de alimente tradiționale și certificate de tipul DOP, ITG, STG, aceste resurse nu sunt suficient de exploatate, aceasta având ca rezultat clasarea României printre țările cu cele mai puține produse alimentare promovate în acest sens din Europa.

De aceea, una dintre principalele Direcții de cercetare aplicativă se referă chiar la acest aspect, încercând să aducă îmbunătățiri substanțiale situației actuale.

În domeniul menționat la capitolul II, autorul a publicat un manual de specialitate, în calitate de prim autor. De asemenea, această direcție de cercetare a fost promovată în 2 lucrări publicate în reviste cotate ISI și 18 lucrări publicate în reviste cotate BDI sau B+, în calitate de prim-autor sau autor coordonator.

În activitățile specifice de cercetare științifică, autorul a utilizat tehnici personalizate de separare-concentrare a biocompușilor valoroși din plante (prin folosirea unui echipament special – Helix Natural Product – de Extracție în Supercritic și a unor extractoare multimodulare), tehnici de electrochimie (pentru monitorizarea modificărilor elementelor principale sistemelor redox din cadrul proceselor de producție alimente), metode optice de analiză (pentru analiză spectre de absorbție atomică pe flacără și în cuptor, respectiv pentru analiza spectrelor de absorbție moleculară în domenii de UV/Viz, NIR, IR îndepărtat utilizînd FT-IR), metode biochimice de analiză, metode de chimie clinică și microbiologie. Foarte importantă a fost pentru autor proiectarea și realizarea unei Baze complexe de cercetare științifică în care să fie dezvoltate noi metode de lucru și de analiză în cercetare și care să fie pregătită pentru certificare (conform cerințelor SR EN ISO 17025/2005 și versiunile ulterioare până în 2018) și acreditare – în vederea creșterii încrederii în rezultatele acestor importante încercări fizice, chimice, microbiologice. De aceea, autorul și-a adus o contribuție foarte importantă la proiectarea, achiziția, testarea, utilizarea și mentenanța echipamentelor din Laboratorul de Bioinginerie și Biotehnologii din cadrul HUB-ului de Cercetare INCESA de la Craiova (INCESA fiind un proiect de peste 14 milioane de Euro finanțat prin POS-CCE între 2010-2015 – 256/28.09.2010 POS-CCE-A.2.-O.2.2.1. -2009-4), la care autorul a activat și activează și în prezent în calitate de adjunct șef laborator.

Pentru toate acestea, în cele două laboratoare se utilizează:

Metode optice de analiză (în domenii spectrale de UV, Vizibil, NIR, FT-IR)

Metode electrochimice de analiză (titrări electrochimice și analize de procese în care sunt implicate enzime din clasa oxidoreductazelor)

Metode de separare avansată (extracții folosind fluide supercritice, extracții cu ajutorul diverșilor solvenți)

Metode de detecție și cuantificare pentru urmele de pesticide organo-clorurate (sistem Gaz- cromatograf)

Metode de detecție și cuantificare a aromelor și precursorilor de arome (utilizând modulul Head Space de la Sistemul GC)

Metode de determinare a Carbonului Organic Total și Carbonului anorganic din sol și compuși.

Figura 28 – Aspecte din timpul lucrărilor de cercetare aplicativă desfășurate la sediul Laboratoarelor de Bioinginerie și Biotehnologii, HUB-ul de Cercetare Aplicativă INCESA

Tot în cadrul Contribuțiilor proprii științifice, academice și profesionale este evidențiat și rolul pe care l-a avut autorul, ca Expert pe Termen Lung și Expert pe Termen Scurt în cadrul unui Proiect POSDRU care viza îmbunătățirea Curriculumului universitar pe 10 domenii științifice diferite (proiect coordonat de Universitatea din Pitești). Au fost elaborate 2 Manuale Curriculare, iar într-unul din aceste Manuale Ghid, autorul tezei de abilitare a fost coautor (alături de reprezentantul Autorității Naționale în Programe de Calificare și de Reponsabilul cu Asigurarea Calității la Universitatea din Pitești). De asemenea, urmare a contribuției la acest proiect academic și profesional, autorul a fost cooptat ca și Lector la Conferința care a detaliat îmbunătățirea programelor curiculare universitare pe 10 domenii distincte, desfășurată la Sinaia, în 2015.

În ultima parte a tezei de abilitate este prezentat Planul de evoluție și dezvoltare al carierei, precum și direcțiile viitoare de cercetare.

Direcții viitoare de cercetare:

În ceea ce privește activitatea de cercetare științifică, voi încerca să urmăresc anumite direcții principale:

Atragere de noi surse de finanțare care să asigure cheltuielile de mentanență echipamente existente și viitoare, cu resursele umane, reactivii și consumabilele cercetărilor viitoare

Alegerea unor tematici de cercetare aplicativă de actualitate care să poată genera rezultate directe pentru Centrul de Cercetare INCESA, Laboratoarele de Bioinginerie și Biotehnologii, alte laboratoare ale Instituției unde imi desfășor activitatea

Diseminarea rezultatelor obținute prin publicarea de cărți, capitol de cărți, articole științifice, prin participarea la Congrese și Conferințe international importante

Dezvoltarea unor Brevete de Invenție – din rezultatele cercetării științiifce de până acum și din activitatea practică desfășurată în domeniul noilor tehnologii dezvoltate în sistem de green field

Dezvoltarea de noi metode pentru anumite încercări fizico-chimice și microbiologice specifice alimentelor innovative și a unor input-uri pentru sectoare de nișă

Dezvoltarea de contacte cu potențiali investitori și/sau cu potențiali beneficiari END-USER-I ai rezultatelor cercetării științifice

Contractual, pentru agenți economici, factori interesați:

Calcul și optimizare procese tehnologice în industria alimentară, biotehnologii alimentare, procese redox

Elaborare de rețete sigure pentru alimente ecologice, alimente funcționale, alimente sanogene, suplimente alimentare

Verificare toxicitate alimentară și inocuitate alimentară pentru produse ecologice, produse tradiționale, alimente funcționale, suplimente alimentare

Verificare antagonism /sinergism pentru aditivii alimentari utilizați la realizarea unor produse alimentare sanogene

Elaborarea de studii si strategii de îmbunătățire a managementului aditivilor utilizați la proiectarea și realizarea unor alimente

Consultanță în proiectarea și elaborarea Ghidurilor de Bune Practici Igienice, Manual HACCP, Analiză SWOT, Ghiduri de Bune Practici de Producție pentru unități de industrie alimentară

În cadrul Centrului de Cercetare în Bioinginerie și Biotehnologii al INCESA au fost proiectate și dezvoltate atât Laboratorul de Procese Biotehnologice privind calitatea solului, apelor freatice și a recoltelor (O02) cât și Laboratorul de Tehnici și Metode Inovative folosite în Bioinginerie (O03).

În cadrul celor două laboratoare se vor iniția colaborări cu toți factorii interesați de aceste domenii (investitori, dezvoltatori de domeniu, potențiali colaboratori, cercetători, specialiști) în mai multe arii de cercetare-dezvoltare-inovare:

Determinarea indicatorilor specifici solului, apelor din pânza freatică sau de foraj utilizate în diverse tehnologii sau la irigat și ghiduri de îmbunătățire a acestor tehnologii,

Determinarea indicatorilor specifici de calitate pentru produse alimentare de origine vegetală ( cereale și produse din cereale, legume și produse din legume, fructe și produse obținute din procesarea fructelor, tutun) și a unor indicatori specifici de calitate pentru produse de origine animală (lapte și produse lactate, carne și produse din carne)- dezvoltarea de noi metode care se pot acredita;

Determinarea efectelor unor aditivi alimentari (în scopul cunoașterii nivelului de toxicitate indusă alimentelor, antagonismului/sinergismului utilizării acestor aditivi în proiectarea și construcția anumitor alimente și mai ales în scopul asigurării managementului aditivilor în condiții respectării conceptelor de siguranță alimentară maximă)

Determinarea caracterului de origine pentru foarte multe produse alimentare de origine vegetală și animală, dezvoltarea de noi metode care se pot acredita și care pot proba acest caracter de origine;

Determinarea falsurilor și falsificărilor alimentare (pentru produsele alimentare care nu respectă standardele sau rețetele de fabricație) – dezvoltarea de noi metode care se pot acredita și care pot proba aceste falsificări din ce în ce mai complexe;

Realizarea de Studii care să aibă ca scop identificarea de soluții innovative în vederea eliminării unor aditivi alimentari nocivi pentru sănătatea consumatorilor;

Separarea-Concentrarea unor Substanțe Bioactive deosebit de valoroase (Biocompuși capabili să fie utilizați în obținerea de noi Rețete de Produs pentru: Alimente Funcționale, Alimente Ecologice, Alimente Sanogene, Suplimente Alimentare, Alimente Regenerative) ;

Testarea acestor substanțe bioactive în diverse medii de reacție și cultură și în diverse etape/secvențe de procesare caracterizate de anumite fenomene de transfer de masă, transfer de căldură, transfer de impuls ;

Proiectarea și construirea unor noi Rețete de Produs (atât de necesare anumitor clase de consumatori care au diverse afecțiuni) și realizarea Testărilor aferente;

Realizarea de Studii și Cercetări capabile să proiecteze, realizeze și testeze noi input-uri pentru anumite segmente de nișă în domeniul agro-alimentar (Sistem de Agricultură Ecologică, Alimente Funcționale, Alimente Sanogene, Alimente Regenerative) ;

Realizarea de Studii și Cercetări Științifice capabile să elaboreze ambalaje inovative biodegradabile și sigure necesare prelungirii duratei de păstrare și combaterii risipei alimentare și a resurselor implicate în sistemele agro-alimentare de producție;

Studierea sistemelor de inspecție/evaluare, certificare și acreditare specific produselor agro-alimentare generate pe toate tipurile de lanțuri alimentare “From farm to fork” pentru identificarea și minimalizarea tuturor factorilor de risc;

Studierea Sistemelor de Igienizare unități agro-alimentare și ale personalului angajat în acest sistem economic în vederea elaborării celor mai eficiente Ghiduri de Bune Practici in Igienă actualizate și personalizate fiecărui sector.

Planul de dezvoltare academică include următoarele direcții de acțiune:

Îmbunătățirea continuă a actului didactic și actualizarea Curriculei predate

Facilitarea transferului de know-how și Bune Practici prin utilizarea mijloacelor și metodelor moderne de predare

Redactarea de noi Manuale și Materiale pentru Cursuri și Lucrări Practice – care să fie prezentate într-o formă accesibilă informațiile necesare și actualizate annual

Asigurarea prestigiului, succesului și vizibilității Instituției

Creșterea vizibilității internaționale prin participarea la sesiuni de training și teaching în cadrul programului de schimburi academic Erasmus plus și a altor Programe de finanțare a cercetării științifice internationale.

Consider că îmbunătățirea, actualizarea și punerea în practică a acestor măsuri vor contribui la consolidarea imaginii mele academice