ADER 17.1.2 Cercetări privind elaborarea de tehnologii sustenabile de obținere și valorificare a unor ingrediente şi produse alimentare inovative, pentru echilibrarea nutriţională a dietei consumatorului modern

Coordonator proiect -Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare pentru Chimie şi Petrochimie, ICECHIM Bucureşti

P1 – Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Bioresurse Alimentare, IBA București

P2 – Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice şi Izotopice, ICSI Rm. Vâlcea

P3 – S.C. Laboratoarele Medica S.R.L., Medica București

Scopul proiectului este de a oferi consumatorului din România o alternativă sub forma unor produse alimentare sănătoase și sigure, cu un standard de calitate înalt din punct de vedere nutrițional care să asigure echilibrarea nutrițională a dietei, prin aplicarea în industria alimentară a conceptului de circularitate și reziliență, în vederea modelării comportamentului acestuia către atitudini sustenabile.

Obiectivul general al proiectului este valorificarea prin tehnologii sustenabile a fluxurilor de produse secundare rezultate din diverse ramuri ale industriei alimentare în vederea obținerii unor ingrediente sau produse alimentare inovatoare care combină diverse surse vegetale și/sau animale și care să poată contribui cu nutrienți ce nu sunt prezenți în materiile prime vegetale, reducând astfel nevoia de suplimentare cu alte ingrediente nutriționale și aditivi.


Fazele proiectului

Anul 2023: Faza 1 – Evaluarea materiilor prime și a subproduselor alimentare și elaborarea,  realizarea modelelor experimentale (ME) de

procesare minimală și proiectarea acestora la nivel pilot

Anul 2024, Faza 2 – Validarea evaluării materiilor prime și obținerea ingredientelor funcționale și a produselor alimentare la nivel de laborator

Anul 2025, Faza 3 – Testarea tehnologiilor de obținere ingrediente funcționale și produse alimentare la nivel pilot

Anul 2026, Faza 4 – Optimizarea schemelor tehnologice și adaptarea tehnologiilor propuse la scară industrială

Faza 1

Evaluarea materiilor prime și a subproduselor alimentare și elaborarea, realizarea modelelor experimentale (ME) de procesare minimală și proiectarea acestora la nivel pilot

Perioada de implementare:

20.07.2023 – 30.10.2023

Obiectivele fazei 1: (1) exploatarea potențialului unor produse secundare rezultate din diverse ramuri ale industriei alimentare (din industria de procesare a merelor, industria berii, industria de morărit și panificație, industria laptelui), în vederea identificării soluțiilor optime de ingrediente pentru a crește valoarea tehnologică și nutritivă a unor produse alimentare, (2) elaborarea și realizarea modelelor experimentale (ME) de procesare minimală și (3) proiectarea acestora la nivel pilot

Activitate 1.1. Evaluarea materiilor prime și subproduselor utilizate

În cadrul activității 1.1 au fost selectate o serie de materii prime și subproduse la care s-a făcut caracterizarea din punct de vedere fizico-chimic,

microbiologic, toxicologic și nutrițional. Materiile prime si subprodusele selectate în faza 1 pentru implementarea proiectului sunt: (1) Borhot de

mere; (2) Pleavă de grâu spelta; (3) Pleavă de orz; (4) Pleava de orzoaică; (5) Zer praf; (6) Drojdie de bere epuizată uscată; (7) Drojdie de bere epuizată solidă (reprezentate în imaginea de mai jos):


Analize efectuate în cadrul fazei 1

I. Analiza fizico-chimică

I.1. Analiza elementală

I.2. Amprentare izotopică IRMS

I.3. Analiză termogravimetrică

I.4. Determinare cenușă – 1

I.5. Determinare azot total – 1

I.6. Compoziția fitochimică a materiilor prime și subproduselor utilizate, prin metode   spectrofotometrice și UHPLC-MS/MS

I.7. Determinarea activității antioxidante a  extractelor din borhot de mere


II. Analiza toxicologică

II.1. Metale grele

II.2. Patogeni și micotoxine


III. Analiza nutrițională

III.1. Umiditate

III.2. Grăsime

III.3. Proteine (azot total – 2)

III.4. Fibră brută

III.5. Zahăr

III.6. Cenușă – 2

III.7. Carbohidrați

III.8. Capacitate antioxidantă

III.9. Sare (NaCl)

I.1. Analiza elementală

I.2. Amprentare izotopică IRMS

I.3. Analiza termogravimetrică

I.4. Determinare cenușă

I.5. Determinare azot total – 1

Activitate 1.2. Dezvoltarea tehnologiilor pentru obținerea prin procesare minimală a ingredientelor alimentare funcționale – elaborare ME și proiectare nivel pilot

În cadrul fazei 1/2023 au fost elaborate și realizate 2 modele experimentale (ME) de procesare minimală a subproduselor la nivel de laborator și proiectarea acestora la nivel pilot. Primul model experimental (ME) a constat în utilizarea subproduselor pentru a obține băuturi fermentative, cu proprietăți biochimice și biologice superioare. Al doilea ME a constat în lizarea celulelor de drojdie de bere epuizată.

Rezultate și indicatori de rezultate – Faza 1

•Materii prime și subproduse rezultate din diverse ramuri ale industrie alimentare (industria de procesare mere, berii, morărit-panificație, lapte) evaluate inițial fizico-chimic, microbiologic, toxicologic și nutrițional;

•2 ME procesare minimală subproduse agroalimentare,

•proiectare pilot

•analiză SWOT;

•pagină web funcțională:

https://icechim.ro/project/ader1712/

•1 comunicare la conferința internațională PRIOCHEM – XIXth

edition/2023, respectiv ”THE PROPERTIES OF BIOPRODUCTS FROM STREAMLINED ULTRASONIC LYSIS OF SPENT BREWER’S YEAST CELLS ARE HIGHLY INFLUENCED BY LYSIS PARAMETERS”, Ciobanu, L. și colab. (Premiu Mențiune Specială)

Efecte scontate

Creșterea eficienței și a sustenabilității întreprinderilor agro-industriale care valorifică subprodusele utilizate în proiect (borhot de mere, drojdie epuizată de bere, pleavă, zer)

Concluzii

Din punct de vedere științific și tehnic, activitățile și obiectivele prevăzute în faza 1/2023 au fost atinse în totalitate, fiind realizate caracterizările din punct de vedere fizico-chimic, toxicologic și nutrițional ale materiilor prime și sub-produselor selectate, precum și elaborarea și realizarea a 2 modele experimentale (ME) pentru procesarea minimală cu scopul obținerii de ingrediente și produse alimentare funcționale la nivel de laborator și proiectarea la nivel pilot.


Faza 2

Validarea evaluării materiilor prime și obținerea ingredientelor funcționale și a produselor alimentare la nivel de laborator

Perioada de implementare 31.10.2023 – 30.10.2024

Obiectivele fazei 2: (1) validarea potențialului unor produse secundare rezultate din diverse ramuri ale industriei alimentare (din industria de procesare a merelor, industria berii, industria de morărit și panificație, industria laptelui), în vederea identificării soluțiilor optime de ingrediente pentru a crește valoarea tehnologică și nutritivă a unor produse alimentare; (2) Elaborarea și optimizarea a 5 tehnologii și secvențe tehnologice detaliate la nivel de laborator, destinate obținerii a 7 ingrediente și 5 produse alimentare inovative, cu valoare adăugată ridicată și cu puternic potențial de piață, destinate echilibrării nutriționale a dietei consumatorului modern; (3) Proiectarea la nivel pilot.

Activitate 2.1. Evaluarea materiilor prime și subproduselor utilizate – validare

În cadrul celei de-a doua etape a proiectului ADER 17.1.2, accentul a fost pus pe validarea metodelor de investigație utilizate în procesul de evaluare a materiilor prime și a subproduselor alimentare în vederea obținerii de ingrediente funcționale și produse alimentare la nivel de laborator. Această etapă și-a propus să aprofundeze și să confirme rezultatele obținute în etapa anterioară, consolidând direcția de valorificare durabilă a subproduselor din industria agroalimentară și contribuind astfel la reducerea risipei alimentare și optimizarea resurselor utilizate. Astfel, activitățile desfășurate au avut ca scop validarea și verificarea unor metode analitice, biochimice și microbiologice esențiale pentru caracterizarea compoziției bioactive și evaluarea siguranței materiilor prime destinate dezvoltării ingredientelor funcționale și a produselor alimentare. Activitățile au debutat cu un studiu documentar aprofundat privind metodele de validare și verificare analitică, biochimică și microbiologică, fundamentând astfel teoretic procesul de adaptare și implementare ulterioară a metodelor specifice de testare în conformitate cu cerințele de calitate și siguranță ale industriei alimentare. Au fost validate și verificate mai multe metode, esențiale pentru evaluarea detaliată a probelor de origine vegetală și a produselor alimentare derivate. Materiile prime analizate sunt prezentate în Schema 1.

Activitate 2.2. Dezvoltarea tehnologiilor pentru obținerea prin procesare minimală a ingredientelor alimentare funcționale – nivel de laborator

În cadrul fazei 2/2024 au fost dezvoltate 5 tehnologii de procesare minimală a subproduselor la nivel de laborator. Primele 3 tehnologii au constat în utilizarea subproduselor pentru a obține ingrediente funcționale prin procese fermentative. A patra tehnologie a constat în obținerea de ingrediente funcționale prin lizare celule de drojdie de bere epuizată. A cincea tehnologie a implicat un procedeu de extracții secvențiale de compuși bioactivi din subproduse.

Activitate 2.3. Dezvoltarea tehnologiilor / secvențelor tehnologice detaliate și obținerea și caracterizarea produselor alimentare – nivel de laborator și proiectare nivel pilot

În cadrul fazei 2/2024 au fost dezvoltate 6 tehnologii / secvențe tehnologice detaliate de obținere a 6 produse alimentare cu valoare nutrițională și tehnologică adăugată mare la nivel de laborator. Primele 3 tehnologii au constat în utilizarea subproduselor pentru a obține produse alimentare și nutraceutice pe bază de procese fermentative, cu proprietăți biochimice și biologice superioare. Tehnologia 4 a constat în obținerea de batoane, Tehnologia 5 în obținerea de crackerși și Tehnologia 6 în obținerea de conserve pe baza subproduselor, materiilor prime și ingredientelor funcționale.

Activitatea 2.4. Management proiect, comunicarea, diseminarea și exploatarea rezultatelor

Activitatea de comunicare și diseminare a fost realizată conform planificării.

Comunicări la conferințe internaționale:

1. Fulvia Manolache, Mirela Cucu, Mihaela Multescu, Gabriela Criveanu-Stamatie, Beatrice Poteras, Diana Constantinescu-Aruxandei, Denisa Duta. Characterization and Potential Health Benefits of Nutrient-Rich By-Products from Various Food Sectors, 23rd Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering (RICCCE), Constanța, 4-7 Septembrie 2024 (poster)

2. Ecaterina-Andreea Constantin, Oana-Romina Botoran, Florentina Matei, Diana Constantinescu-Aruxandei, Florin Oancea. Optimizing fermentation processes: valorization of by-products in a new approach for products in the food industry, The 20th International Symposium “PRIORITIES OF CHEMISTRY FOR A SUSTAINABLE DEVELOPMENT”, PRIOCHEM XX, 2024 (poster)

3. Mălina Deșliu Avram, Ecaterina Andreea Constantin, Diana Constantinescu-Aruxandei, Florin Oancea. Analysis of polyphenols and antioxidant activity obtained from a two-step extraction of apple pomace, The 20th International Symposium “PRIORITIES OF CHEMISTRY FOR A SUSTAINABLE DEVELOPMENT”, PRIOCHEM XX, 2024 (poster)

4. Oana Romina Botoran, Elisabeta Irina Geană, Claudia Șandru, Corina Ciucure, Nadia Păun, Andreea Maria Iordache, Diana Ionela Popescu, Roxana Elena Ionete. Preliminary investigations of agro-industrial by-products: an integrated approach to sustainability and food safety, The 20th International Symposium “PRIORITIES OF CHEMISTRY FOR A SUSTAINABLE DEVELOPMENT”, PRIOCHEM XX, 2024 (poster)

Cereri de brevet

1.Florin Oancea, Diana Constantinescu-Aruxandei, Livia Teodora Ciobanu, Mălina Deșliu-Avram, Naomi Tritean, Carmen Lupu, Maria Antonia Tănase. Potențiator de gust și aromă și procedeu pentru obținerea acestuia, 00643/2024

2.Florin Oancea, Diana Constantinescu-Aruxandei, Ecaterina-Andreea Constantin, Naomi Tritean, Mălina Deșliu-Avram, Eliza Gabriela Brettfeld, Luminița Dimitriu. Băutură multifuncțională și procedeu pentru obținerea acesteia, 00642/2024

Articol ISI:

1. Livia Teodora Ciobanu, Diana Constantinescu-Aruxandei, Ileana Cornelia Farcasanu, Florin Oancea, Spent brewer’s yeast lysis enables a best out of waste approach in beer industry, IJMS (FI 4,9)

Rezultate și indicatori de rezultate – Faza 2

•Materii prime și subproduse rezultate din diverse ramuri ale industriei alimentare (industria de procesare mere, berii, morărit-panificație, lapte) validate fizico-chimic, microbiologic, toxicologic și nutrițional;

•5 Tehnologii de obținere ingrediente funcționale prin procesare minimală a subproduselor agroalimentare,

•7 Ingrediente funcționale

•6 Tehnologii de obținere produse alimentare pe baza subproduselor agroalimentare;

•pagină web actualizată:

ADER 17.1.2

•4 comunicări la conferințe/simpozioane internaționale

•2 cereri de brevet OSIM

•1 articol ISI (FI 4,9)

•1 masă rotundă pentru promovarea rezultatelor

Efecte scontate

Creșterea eficienței și a sustenabilității întreprinderilor agro-industriale care valorifică subprodusele utilizate în proiect (borhot de mere, drojdie epuizată de bere, pleavă, zer).


Concluzii

Din punct de vedere științific și tehnic, activitățile și obiectivele prevăzute în faza 2/2024 au fost atinse în totalitate, fiind validate caracterizările din punct de vedere fizico-chimic, toxicologic și nutrițional ale materiilor prime și sub-produselor selectate, precum și elaborarea, realizarea a 5 și 6 Tehnologii pentru procesarea minimală cu scopul obținerii de ingrediente și respectiv produse alimentare funcționale la nivel de laborator și proiectarea la nivel pilot. Au fost realizați și depășiți indicatorii de rezultat.