Raziskave

Prehrana in ekologija prebavil (P4-0097)

V programski skupini P4-0097 sodelujejo raziskovalci Oddelka za zootehniko BF (Inštitut za mlekarstvo in probiotike, Katedra za mikrobiologijo in mikrobno biotehnologijo, Katedra za prehrano) in raziskovalci Emone, Razvojnega centra za prehrano. Programska skupina, katere vodja je znan. svet. dr. Bojana Bogovič Matijašić, je financirana s strani ARRS za obdobje 1.1.2014 - 31.12.2018.

Povzetek

Prehrana pridobiva na pomembnosti tako zaradi problematike napačnih prehranskih navad in življenjskega sloga in z njimi povezanimi civilizacijskimi boleznimi kakor tudi s strateško ekonomskega vidika. S problematiko so neposredno povezani kmetijstvo in živilska industrija ter tudi družba širše, prehranska politika in zdravstvena praksa ter porabniki, ki kažejo vedno večji interes po uživanju funkcionalne hrane. Črevesje ljudi in živali je bogato poseljeno z mikroorganizmi (človek:okrog 1014, 1000-2000 vrst), ki so v neprestanih interakcijah s hrano in gostiteljem. Homeostaza v metabolizmu hranil, črevesni imunosti in energetskem statusu zagotavlja zdravje gostitelja, porušeno ravnotežje črevesne mikrobiote pa lahko vodi do t.i. disbioze in razvoja bolezni.

Naše raziskave iz različnih vidikov obravnavajo kompleksni sistem prehrana-mikrobiota-zdravje-okolje in nadaljujejo dosedanje raziskave programske skupine:

  • Na področju pokrivanja potreb živali proučujemo sekundarne rastlinske metabolite, ki predstavljajo alternativo za antibiotike in zanimivo komponento živil živalskega izvora s funkcionalnimi lastnostmi.

  • S pomočjo novih presnovnih markerjev ter transkriptomskih analiz pglobljeno proučujemo delovanje antioksidativnih bioaktivnih snovi, pri čemer raziskave na živalih služijo tudi kot model za ljudi, kakor tudi možnosti za reguliranje mikrobne fermentacije v prebavilih z bioaktivnimi snovmi.

  • Nadaljujemo z genetskimi, genomskimi in metagenomskimi raziskavami črevesnih bakterij npr. iz rodov Prevotella, Bacteroides in Ruminococcus, s poudarkom na genih za razgradnjo polisaharidov (PUL) in mehanizmih za prilagoditev na specifične okoljske razmere.

  • Iščemo povezave med sestavo črevesne mikrobiote in različnimi bolezenskimi stanji ter možnosti modulacije mikrobiote s probiotiki in β-glukani.

  • Predmet proučevanja so tudi imunomodulatornimi bioaktivnimi peptidi iz humanega kolostruma, različne toksične sestavine, ki prehajajo v hrano/krmo iz onesnaženega okolja ter koristna uporaba različnih mikroorganizmov, pridobljenih iz prebavil, bodisi kot probiotikov (materino mleko ali črevesna sluznica kot vir probiotičnih bakterij) ali kot biokultur za razgradnjo organskih substratov (vampne bakterije), kakor so naprimer odpadki iz agroživilskega sektorja.

  • Vzporedno poteka razvoj in/ali aplikacija novih metod za genomske in transkriptomske analize, za proteomske analize bioaktivnih učinkovin (LC-MS/MS analize) ter za testiranje toksičnih in genotoksičnih  učinkov nanodelcev.


Pomen za razvoj

Raziskovalni program ima v prvi vrsti pomen pri vzgoji in izobraževanju kadra, saj pomeni nepogrešljivo podporo izobraževalnemu procesu na vseh stopnjah študija, v skladu s poslanstvom Univerze v Ljubljani. Proizvodnja in oskrba z varno, zdravo in kakovostno hrano je eno izmed prioritetnih raziskovalnih področij v Evropi. Omenjene problematike se lotevamo tudi v predlaganem programu, tako preko raziskovanja varnosti živil in njihovih učinkov na gostitelja, kakor preko razvoja metod za testiranje toksičnih in genotoksičnih učinkov snovi v hrani/krmi ter za ugotavljanje kakovosti funkcionalne hrane, krmnih dodatkov ali prehranskih dopolnil. Prispevek k trajnostnemu razvoju predstavljajo tudi načrtovane raziskave biokultur za razgradnjo organskih substratov – odpadkov iz agroživilskega sektorja, ki je v neposredni povezavi s proizvodnjo bioplinov, in tudi zagotavljanju energije iz obnovljivih virov. K trajnostnemu razvoju prispeva tudi uporaba naravnih krmnih dodatkov namesto sintetičnih, kar omogoča njihovo rabo tudi v ekološkem kmetijstvu, kjer raba nekaterih sintetičnih krmnih dodatkov ni dovoljena.

Raziskave bodo doprinesle k boljši kakovosti živilin večjemu osveščanju prebivalstva o zdravih prehranskih navadah in zdravem življenjskem slogu, kar lahko posledično doprinese k boljšemu zdravstvenemu stanju prebivalcev RS. Tu ima poseben pomen prehrana v najzgodnejšem življenjskem obdobju, ki jo v programu pokrivamo preko raziskovanja vplivov materinega mleka na razvoj mikrobiote otrok. Rezultati so pomembni tudi z vidika prehranske politike in zdravstvene prakse.

Raziskave in razvojno delo na prehranskih temah zahtevajo znanje iz različnih naravoslovnih in tehnoloških ved, kar pa pestra sestava predlagane programske skupine zagotavlja. Kakovostno izvajanje programa bo ob izobraževalnem doprinosu lahko dejansko prispevalo k trajnostnemu družbeno-ekonomskemu razvoju. Nova znanja in metode bomo skozi aplikativne projekte, skupaj z našimi partnerji iz gospodarstva, vpeljali v tehnologije pridelovanja krme, vodenja prehrane živali in prirejo/predelavo zdrave in varne hrane, ob sočasnem manjšem obremenjevanju okolja. Raziskovanja biopeptidov iz kolostrumna, probiotikov nove generacije iz materinega mleka in črevesne sluznice ter bioaktivnih učinkovin za krmo in hrano odpirajo možnosti razvoja novih izdelkov - bioterapevtikov (zaščita novorojenčka pred infekcijami in matere pred vnetji dojk oz. preventiva ali podpora zdravljenju črevesnih obolenj), probiotičnih kultur za funkcionalna živila, naravnih krmnih dodatkov za izboljšanje proizvodnih lastnosti in zdravja živali ter prehranske in tehnološke kakovosti živil živalskega izvora, prehranskih dopolnil in biokultur za razgradnjo organskih substratov ob sočasni proizvodnji bioplinov – ter vzpodbujajo ustanavljanje novih biotehnoloških podjetij. Omenjeno prispeva h konkurenčnosti slovenskih proizvodov in s tem tudi konkurenčnosti kmetijstva in agroživilske industrije.