Kutatócsoport munkacsoportjai
- Növénytermesztés körforgásos és mesterséges zárt ökoszisztámában
- Állati fehérje előállítás zárt recirkulációs technológiával
- Koncentrált és funkcionális élelmiszerek előállítása
- Víz- és hulladék visszaforgatás
2. Kutatócsoport általános bemutatása
2.1. Növénytermesztés körforgásos és mesterséges zárt ökoszisztámában
biotechnológiai, növényélettani és molekuláris genetikai kutatása innovatív növénytermesztési rendszerekben és modell növényfajokkal (édesburgonya, tyúkhúr, stb.), továbbá egysejtű algákkal. A NÖV munkacsoport tagjai egymással hálózatként összekapcsolt részterületeken dolgoznak. A NOV Munkacsoport a kutatásokat három helyszínen végzi. Részben a meglévő intézeti kutatóhelyen rendelkezésre álló mérőeszközökkel, részben a befejezés alatt álló, okos Horti-Led világítással felszerelt ’Zöld’ és ’Kék’ kísérleti növénynevelő térben, továbbá a fejlesztésben lévő multifunkciós növénybiotechnológiai tesztasztalon (PIROT növénynevelő + fotobioreaktor +,fitobioreaktor + aerob fermentor), az ’EK43’ Biodrom segítségével végzi el. A megkezdett kutatásaink az alábbiak:
- PIROT és egyéb smart vertikális növénytermesztési rendszerek (NMS, NFS, BP, HP) innovatív elemeinek kutatása, alternatív és/vagy potenciális űrnövényekkel biológiailag értékes vitaminok, ásványi anyagok, szénhidrát stb. víz- és energia-hatékony előállítására (Prof. Fári Miklós Gábor és Koroknai Judit munkája);
- Alternatív és /vagy potenciális űrnövények fiziológiai folyamatainak monitoringja provokációs és/vagy stressz körülmények között a biológiailag értékes molekulák (medical food) fokozott termelésének / akkumulálódásának elősegítésére. (Dr. Veres Szilvia és Dr. Makleit Péter munkája)
- Csírák és axenikus szaporítóanyag-előállítás fitobioreaktor rendszerű kutatások alternatív és/vagy potenciális űrnövényekkel (Koroknai Judit munkája)
- Alternatív és /vagy potenciális űrnövények genetikai változékonyságának monitoringja provokációs és/vagy stressz körülmények között (Dr. Kurucz Erika munkája)
- Élelmi rost és a kontrollált széndioxid biokonverzió kutatások smart vertikális növénytermesztési rendszerben termelt alternatív és/vagy potenciális űrnövényekkel (Dr. Kovács Szilvia munkája)
- Egysejtű algák fotobioreaktor rendszerű kutatásai különös tekintettel a megújítható fehérje, szénhidrát és olaj nyersanyagok programozható, kontrollált előállításra, továbbá az oxigén zárt rendszerű biológiai termelésére (Dr. Bákonyi Nóra munkája)
2.2. Állati fehérje előállítás zárt recirkulációs technológiával
Az interdiszciplináris kutatócsoportunk tagjai az állati termék-előállítás, sejtbiológia és molekuláris biológia területén dolgoznak. A projektben vállalt szerepünk a rovarfehérje és egyéb alternatív állati eredetű fehérjeforrások előállításának, tápanyagtartalmának és emészthetőségének vizsgálata. Az előállítást olyan körülmények között kell megvalósítanunk, hogy a lehető leghatékonyabb legyen a táplálóanyag konverziója. A rovarfehérje felhasználása a humán táplálkozásban egyre aktívabb kutatási terület. Az in vitro hús előállítása laboratóriumi szinten megoldott, bizonyos esetekben kiválthatja a hagyományos, gazdasági állat levágásából származó húst. A csoport kutatói azon területekre fókuszálnak, a kísérleti és laboratóriumi háttér biztosításával, melyek a hagyományos húsforrásokat helyettesíthetik.
2.3. Koncentrált és funkcionális élelmiszerek előállítása
Az élelmiszertechnológiai terület a bioaktív hatóanyagok, fehérjeforrások felhasználásával a negatív humán élettani hatások ellen új élelmiszer prototípusokat fejleszt és az ezekhez szükséges technológiákat (pl. 3D nyomtatás) vizsgálja.
Feladatunk elsősorban az egészségvédő és funkcionális élelmiszerek fejlesztése, humán- és takarmányozási célú hatóanyagok előállítása valamint az innovatív, illetve hagyományos élelmiszeripari technológiák fejlesztése, mindezeken keresztül a tudás-transzfer szolgáltatások biztosítása a gazdasági szféra számára. Célunk az intézményben felhalmozott K+F+I eredmények gyakorlatba ültetése, ezáltal a vállalkozások és a kutatási szféra közötti együttműködések támogatása, illetve a partnerségi kapcsolatok erősítése. A hungarikumok és tájjellegű ételek népszerűsítésével hozzájárulunk a társadalmi szemléletformáláshoz, ezáltal a természetes alapanyagú termékek iránti kereslet erősítéséhez. Az élelmiszergazdaság területén folyó oktató- és kutatómunka során együttműködünk a Debreceni Egyetem élettudományok területén aktív egységeivel, az Általános Orvostudományi Kar (funkcionális élelmiszerek fejlesztése), a Természettudományi és Technológia Kar (molekulák és hatásazonosítása, növényi és állati és biotechnológia, molekuláris biológia) valamint a Műszaki Kar (műszaki fejlesztés, automatizálás, energiahatékonyság) munkacsoportjaival.
2.4. Víz- és hulladék visszaforgatás
A kutatócsoport űrkutatással kapcsolatos egyik célja a zéró emisszió megvalósítása zárt körforgalmú anyag - és energiaáram kifejlesztésével. A környezetgazdálkodási kutatások az intergrált szennyvíz – és szerves hulladák hasznosítást, zárt körforgalmú anyag - és energiaáram precíziós alkalmazásait kutatja. A zéró emissziót célzó, élelmiszeralapanyag-előállítás egyes szegmenseihez integrált szennyvíz- és szerves hulladék hasznosítási eljárások kidolgozásához járul hozzá modellkörnyezetben végzett kísérletekkel.
3. Most folyó kutatási témák felsorolása
3.1. Növénytermesztés körforgásos és mesterséges zárt ökoszisztámában
Proteomill – lucerna alapú fehérjetermékeket és egyéb növényi termékeket előállító termesztési és feldolgozási technológia, valamint mintaüzem kialakítása
3.2. Állati fehérje előállítás zárt recirkulációs technológiával
In vitro állati fehérje-előállítással kapcsolatos kutatások
A részfeladat prioritása a primer vázizom kultúrák és izom eredetű sejtvonalak tenyésztése és az azon végzett vizsgálatok. Eddig elsősorban humán- és egér eredetű primer kultúrákat hoztunk létre, mely munkát továbbfolytatjuk csirke- és marha izomból izolált kultúrákon. Bár a primer kultúrák nagy előnye, hogy a sejtosztódás és differenciálódás mechanizmusa kiválóan modellezhető, ugyanakkor hátránya, hogy nagy mennyiségű sejt előállítására sem vagyunk képesek. Viszont az általunk alkalmazni kívánt modellrendszer kiválóan alkalmas arra, hogy a vérerek nélküli világos izomsejteket megfessük különböző növényi kivonatokkal, megvizsgálva azt, hogy a sejtek hogyan veszik fel a színanyagokat, és vissza adják-e pl. a vörös hús „illúzióját”. A munka során tervezzük, hogy a sejtek tápoldat-összetételét módosítjuk és/vagy kiegészítjük, ezzel próbálva megváltoztatni a sejtek növekedési, differenciálódási ütemét. Szintén terveink között szerepel, hogy az izomsejtekkel és zsírsejtekkel ko-kultúrát hozunk létre és megfigyeljük, hogy ez hogyan befolyásolja a sejtek fejlődési ütemét, küllemét, morfológiáját
Rovarfehérje előállítás
Az „Állati fehérje előállítás zárt recirkulációs technológiával” témacsoport másik kutatási területe az alternatív állati eredetű fehérje források azonosítása és humán táplálékként való alkalmazhatóságuk vizsgálata. A kutatási téma elsősorban a rovarfehérjék, illetve ezen belül a közönséges lisztbogár (Tenebrio molitor L.) lárva tartási technológiájának optimalizálására és speciális körülmények között történő, fenntartható termelésének kidolgozására irányul.
3.3. Koncentrált és funkcionális élelmiszerek előállítása
Fő tevékenység bioaktív hatóanyagokat tartalmazó természetes növényi alapú mátrixok fejlesztése: izolált antocianinok inzulinérzékenységre gyakorolt hatásának bizonyítása kisállat kísérletben, kivonatok gyulladáscsökkentő hatásának vizsgálatához in vitro sejtvonal rendszer kifejlesztése. Nagy áteresztő képességű meta-transzkriptomikai vizsgálatok a meggykivonat MRNS, mikroRNS alapú epigenetikai szabályozó hatásának igazolása hiperglikémiás endothel sejtmodell rendszeren. Extraktumok immunstátuszra és mikrobiomra gyakorolt jótékony hatásának igazolása, in vitro organogenezisben nevelt növények stressz-tolerenciájának vizsgálata. A vizsgálatokhoz rendelkezünk teljes analitikai infrastruktúrával
Feladatunknak tekintjük a természetes eredetű hatóanyagok hatásmechanizmusának tanulmányozását Drosophila melanogasterre alapozott és genetikailag érzékenyített modell rendszerek alkalmazása révén. Célunk megismerni, hogy a táplálékkal bevitt hatóanyagok miként befolyásolják az alapvető celluláris életműködéseket beleértve a génexpresszió-, a metabolizmus-, a sejtciklus-, a redox potential és az adaptív stressz válasz szabályozását. Nagy figyelmet fordítunk növényi eredetű extraktumok hipoglikémiás, inzulin rezisztencia- és gyulladás-csökkentő hatásmechanizmusainak felderítésére. Ezen kutatási eredményekre alapozva érdekeltek vagyunk új magas hozzáadott értékű élelmiszerek kifejlesztésében, amelyek alapját képezhetik a preventív és/vagy terápiás jellegű táplálkozásnak
3.4. Víz- és hulladék visszaforgatás
Többcélú organikus biofermentum termékcsalád kidolgozása és piaci bevezetése GINOP-2.2.1-15-2017-00043
Komplex vidékgazdasági és fenntarthatósági fejlesztések kutatása, szolgáltatási hálózatának kidolgozása a Kárpát-medencében