Biorazgradivi polimeri iz bioosnova

Objavio

Petra Vinceković dipl.ing.agr., Doktoranda

-

Predstavljaju važan dio u području polimera sa svojstvima biorazgradivosti i biokompatibilnosti, a imaju primjenu u biotehnološkim, biomedicinskim, znanostima kao i u tkivnom inženjeringu. Zbog velike pozornosti u istraživanjima, te korištenju u regeneraciji tkiva sa mogućnošću razgradnje in vivo enzimima ili neenzimatski. U primjeni su zbog kemijskih i mehaničkih svojstava, koja se mogu prilagođavati ovisno o zahtjevima i namjeni te funkcionalnim aplikacijama. Istraživanja motivirana u polimernom području iz obnovljivih izvora kao što je biomasa, imaju pregled i smisao u razvoju inovativnih metodologija te određuju buduće smjerove i trendove.

Sa svestranim oblikovanjem izvanstaničnog matriksa koji može podržati regeneraciju tkiva. Posljednjih desetljeća proizvodnja bioaktivnih materijala na bazi prirodnih polimera kao što su; derivati proteina, na bazi polisaharida je sve intenzivnija. Upotreba takvih materijala postaje izazov u području zdravstva gdje se vrši regeneracija tkiva kože, sa postizanjem najvišeg stupnja biomimikrije. Biopolimeri dobiveni prirodnim putem sa ECM podrškom kao što su (kolagen, želatina, hijaluronska kiselina, hitozan i alginat); sa antibakterijskim i protuupalnim svojstvima.

Kolagen kao najzastupljeniji protein sa identificiranih 29 vrsta, uz izvrsna mehanička svojstva, trostruko spiralne tercijalne strukture jedan je od najviše korištenih biomaterijala. Samo nekoliko njih je u upotrebi zbog alergijskih reakcija i prijenosa patogena, s obzirom da je to protein životinjskog podrijetla. Alternativa može biti kolagen iz stanica sisavaca, insekata i kvasaca, iz heterologne ekspresije ili proizveden od strane bakterijske vrste Escherichia coli. Kolagen se istražuje u smislu isporuke lokaliziranih lijekova sa niskom molekulskom masom kao što su antibiotici. Keratin kao netopljivi protein i kao strukturna komponenta (vune, perja, kose i dr.), koristi se nakon ekstrakcije iz biomase. Hijaluronska kiselina kao polisaharid sastavljena od glukuronske kiseline korištena je za stvaranje hidrogelova i kao platforma za isporuku lijekova. Hitozan je derivat hitina i kao netoksičan za primjenu ima odobrenje od FDA (Food and Drug Administration); kao dodatak hrani.

Ova slika ima prazan alt atribut ; naziv datoteke je Slika2.gif

Biokompatibilan sa anitimikrobnim svojstvima, uz mogućnost adsorpcije iona teških metala kao i svojstvima hidratacije ima primjenu u kozmetičkoj industriji i tkivnom inženjerstvu. Celuloza i škrob kao najvažniji polisaharidi, a uz njih postoji velik interes i za kompleksnije ugljikohidrate (proizvedene od strane bakterija i gljivica); kao što su (ksantan, pululan i hijaluronska kiselina). Gdje je zastupljeno više vrsta ugljikohidrata. Zbog takvih razlika i enzimi koji kataliziraju reakcije hidrolize kod biorazgradnje pojedine vrste polisaharida mogu se međusobno zamijeniti.

Škrob kao materijal brojnih biljnih vrsta proizveden u obliku granula različitog sastava. Zagrijavanjem pod tlakom se razara kristalna struktura škroba i dobiva se amorfni-termoplastični škrob. Geliranjem, ekstrudiranjem, te homogenizacijom sa plastifikatorom dobiva se konačna verzija molekularne strukture. Primjenjuje se u poljoprivredi, medicini i prehrambenoj industriji. Celuloza prisutna u strukturi biljaka kao polisaharid kristalne strukture slična je škrobu, a njezinom kemijskom modifikacijom dobivaju se najvažnije skupine celuloznih polimera (celulozni nitrat, celulozni acetat, celulozni eteri-karboksimetilna celuloza i regenerirana celuloza).

Tijekom intenzivnih istraživanja na područjima polimera iz bioosnove dobiveni su organsko-celulozni esteri, od kojih su najvažniji; celulozni acetat (CA), celulozni acetat-propionat (CAP) i celulozni acetat butirat (CAB). Regenerirana celuloza je najprimjenjivaniji polimer na bioosnovi u proizvodnji vlakana. Proteini glutena iz vrste roda Triticum, a gluten i srodni proteini iz drugih žitarica klasificirani su kao “prolamini„ koje Osborne klasificira na temelju njihove ekstrakcije u otapalima. Razlikuju se četiri vrste; albumin globulin, glijadin i glutenin.

Proteinski materijal kao što je želatina sa naprednim tehnologijama projektira se i proizvodi kao funkcionalni protein-rekombinantni, u regeneraciji tkiva i kao biosenzor. U prehrani gdje se najviše koristi u dodacima kao i u drugim specijaliziranim primjenama.

Cilj istraživačkih trendova na području biorazgradivih polimera i kompozita je njihova primjena sa poboljšanjem svojstava i funkcionalnosti od laboratorija do industrije. A s obzirom na njihove ograničene količine kao i visoku cijenu, na tržištu su još uvijek prisutne ograničene količine. Zbog sve manje korištenja mikroplastike kao i zbog politike u smjeru razvoja biorazgradivih polimera kao nove genaracije ˵pametnih˵ biomaterijala. Može se očekivati njihovo stalno korištenje u staničnim pokusima (tkivnom inženjerstvu); i biomedicinskoj primjeni. U istraživačkim studijama sa ciljem boljeg povezivanja materijala sa stanicama ili u interakcijama s biomolekulama.

Petra Vinceković dipl.ing.agr., Doktoranda

Biomasa kao izvor energije, biogoriva

Objavio

Petra Vinceković dipl.ing.agr., Doktoranda

-

Kao energetski izvor biološkog porijekla u različitim izvornicima je različito određena, a primjenjuje se kao gorivo koje se dobiva od biljaka i dijelova biljaka kao što su; (drvo, slama, stabljike žitarica, oklasci kukuruza, ljuske zrna riže i ljušture i sl.). Na razini Europske Unije u 2020. godini proizvodnja energije iz biomase iznosila je 113 mil. t. EN godišnje.

Biomasa je nakon velikih hidroelektrana najznačajniji obnovljivi izvor energije. Do početka intenzivne upotrebe fosilnih goriva drvo je bilo jedini i primaran izvor energije. Sa podjelom na drvnu biomasu koju čine ostaci iz šumarstva, te uzgojenu biomasu od brzorastućeg drveća. Nedrvnu uzgojenu biomasu čine brzorastuče alge i trave kao i ostaci te otpaci iz poljoprivrede i dr.

Korištena kao gorivo u postrojenjima gdje se proizvodi električna ili toplinska energija, ili se dalje prerađuje u plinovita i tekuća goriva. Danas se sve više podižu postrojenja na biomasu za dobivanje električne energije, te se očekuje nastavak takvog trenda i u budućnosti. Kogeneracijska postrojenja (eng. combined heat and power plants); (njem. Kraft-Wärme-Kopplung Anlagen), gdje se istovremeno proizvodi toplinska i električna energija, danas predstavljaju svakako najznačajniji način proizvodnje električne energije iz biomase. Sa raznim procjenama potencijala i ulozi biomase u globalnoj energetskoj politici u budućnosti. Kod razmatranja proizvodnje energije iz biomase kao i emisije stakleničkih plinova postoje suprostavljena mišljenja.

Nema razlike kod biomase u usporedbi sa fosilnim gorivima s obzirom na oslobađanje CO2. Međutim samo ako se na tlu sa kojeg je biomasa sakupljena ne sade nove biljke, nego se koristi u druge svrhe. Dodatni CO2 ispušten u atmosferu može ostati u kružnom toku i tako biti u balansu, ako se iskorištena područja pošumljavaju, gdje se koristi taj CO2 nastao sagorijevanjem biomase. Koji se se na taj način pohranjuje u biljnu strukturu. Kod optimalnih uvjeta C4 biljke mogu puno učinkovitije vezati CO2 i pretvarati energiju u biomasu. Uspijevaju u tropskim i suptropskim krajevima, a od njih su najvažnije šećerna trska i kukuruz. Imaju dnevne prinose od 40 do 50 g/m² sa najvećom učinkovitošću od 3%. Najučinkovitije C3 biljke gdje je šećerna repa sa dnevnim prinosom od 20 do 30 g/m² i sa učinkovitotošću od 1-2%.

Ova slika ima prazan alt atribut ; naziv datoteke je Virovitica-kogeneracija-Biomasa-2-720x480-1.jpg

Energetska vrijednost biomase je 15 MJ/kg uz udio vlage od 10%. Specifičnost biomase je vrlo veliki sadržaj eteričnih ulja koji iznosi 60-70% kao i nizak sadržaj pepela (1-7%). Nakon sagorijevanja pepeo koji nastaje može se koristiti kao gnojivo zbog sadržaja kalija. Utvrđene su prednosti vraćanja pepela u tlo umjesto zaoravanja nekih vrsta biomase kao što je slama žitarica. Briketi dobiveni od šumske biomase imaju jednaku vrijednost kao i briketi smeđeg ugljena koja iznosi 18.5 MJ/kg. Energija dobivena izgaranjem 2 kg briketa ekvivalent je energiji dobivenoj iz 1 litre loživog ulja. Biomasa se može konvertirati u metan, etanol i biodizel, uz korištenje uljane repice, suncokreta, kukuruza, ječma, žita ili drva. Bioplin koji nastaje anaerobnim procesom koristi se za dobivanje toplinske ili električne energije. Svojstva su mu vezana za udio metana sa ogrijevnom vrijednošću od 25 do 26 MJ/m³.

U proizvodnji biodizela prevladava uljana repica, koji je alternativa običnom dizelskom gorivu iz fosilnih goriva. Bioetanol je alternativa benzinu dobivenom iz šećerne trske. Kod biogoriva čija produkcija uključuje kemijske procese suplementirane sa upotrebom mezofilnih mikroorganizama kao što su: Saccharomyces cerevisiae i Clostridium vrste. Produkcija hidrogena je tradicionalno oslonjena na kemijski/katalitički proces, međutim na mikroorganizmima zasnovani procesi upotrebljavaju termofile; Caldicellulosiruptor saccharolyticus i Thermotoga elfii.

Mnogi koraci u produkciji biogoriva uključuju visoku temperaturu i ekstremnu ph vrijednost, stoga su ekstermofili idealni za zamjenu mezofilnih organizama u tradicionalnim metodama. Proizvedeni od strane mikroorganizama sa najvećim postignutim komercijalnim uspjehom su biodizel i butanol. Biodizel uz lipide sadrži više od 75% suhe mase i alge sa dugim lancima ugljikovodika (kao one pronađene u nafti). Nekoliko algi koje su ekstermofili kao što su; Cyanidium caldarium i Galdieria sulphuraria udovoljavaju zahtjevima za daljnju primjenu. Kompanije kao što su Joule Unlimited, Gevo i Solazyme u mogućnosti proizvesti veliku skalu volumena bioetanola i biodizela kao goriva. Uz biogoriva primjena ekstermofila i njihovih enzima može se naći u procesu poznatom kao Bioleaching (Biomining).

Petra Vinceković dipl.ing.agr., Doktoranda

Što je meso uzgojeno u laboratoriju?

Objavio

Agroburza hr

-

Kako se pravi umjetno meso?

Poznato i kao uzgojeno meso na bazi stanica, umjetno meso uzgaja se iz životinjskih stanica u laboratoriju. Početne tvrtke uzgajaju umjetnu govedinu, svinjetinu, piletinu, pa čak i ribu. No, još nitko nije komercijalno dostupan.

Postoje različiti načini uzgoja umjetnog mesa, ali većina koristi odrasle matične stanice žive životinje. Za govedinu se uzima kratak uzorak mišića od krave, pod lokalnom anestezijom. Mišić se usitni na manje komade, pomoću enzima za probavu i oslobađanje matičnih stanica.

U ogromnoj posudi zvanoj bioreaktor, matične stanice uronjene su u juhu koja sadrži soli, vitamine, šećere i proteine, kao i faktore rasta. Okruženje bogato kisikom, kontrolirano temperaturom, omogućuje stanicama dramatično razmnožavanje. Matične stanice zatim se diferenciraju u mišićna vlakna koja se spajaju, potpomognuta materijalom za skele. Meso je spremno za preradu ili kuhanje za nekoliko tjedana.

Proizvodnja debelog komada odreska još je daleko, a mljeveno meso daleko je lakše replicirati. 3D ispis jedna je od mogućih opcija za stvaranje sočnog odreska sloj po sloj, ali ta je tehnologija još uvijek u povojima.

Hoće li umjetno meso ikada imati tako dobar okus kao pravo?

Prvi umjetni hamburger od govedine (predstavljen 2013. uz veliku pompu i razvijen po cijeni od 250.000 EUR) bio je prilično suh i gust, a sastojao se samo od mišićnih vlakana.

Dobra zamjena za meso mora oponašati miris, teksturu i okus, što nije nikakav podvig. Kod životinje, mišići se sastoje od organiziranih vlakana, krvnih žila, živaca, vezivnog tkiva i masnih stanica. Tisuće molekula okusa doprinose bogatom okusu pravog mesa. Umjetno meso moguće je dodati sintetičke arome, ali uravnotežiti i raspodijeliti ih je teško.

Napredak je postignut od 2013. godine, a nizozemska tvrtka pod nazivom Meatable sada tvrdi da može reprogramirati matične stanice prikupljene iz goveđe krvi iz pupkovine, pretvarajući ih u matične stanice koje se mogu razlikovati u masnoću ili mišiće. To omogućuje mišićnim i masnim stanicama da rastu zajedno kao i kod životinja. U teoriji, stanice različitih vrsta mogle bi se uzgajati zajedno za stvaranje potpuno novih okusa.

Je li umjetno meso sigurno?

Umjetno meso se reklamira kao sigurno ili sigurnije od pravog, proizvedeno u strogo kontroliranom okruženju.

Vrlo je mala vjerojatnost da će se zaraziti štetnim bakterijama poput E. coli jer nema probavnih organa za brigu. Kod cijelih životinja uvijek postoji opasnost od kontaminacije mesa bakterijama nakon klanja.

Rekavši to, proizvođači umjetnog mesa moraju se posebno pobrinuti da sve bude sterilno jer je okoliš bogat biološkim sastojcima u bioreaktorima savršeno mjesto za razmnožavanje bakterija.

Neki su ljudi izrazili zabrinutost zbog čimbenika rasta dodanih matičnim stanicama, koji uključuju hormone. Ti su hormoni prirodno prisutni u životinjama, kao i u pravom mesu. Međutim, prekomjerna izloženost može imati štetne učinke na zdravlje ljudi. Zbog toga su hormoni rasta zabranjeni u poljoprivredi u EU -u od 1981. godine.

Sadrži li umjetno meso dovoljno hranjivih tvari?

Umjetno meso prepuno je proteina, a novije verzije sadrže i masti. Nutritivni sadržaj može se u određenoj mjeri kontrolirati podešavanjem razine masti i igrom s razinama zasićenih masnih kiselina i zdravijih polinezasićenih masnih kiselina.

Zasićene masti mogu se zamijeniti drugim vrstama masti, poput omega-3, koje se prirodno nalaze u ribi ili lanenom ulju. Također je moguće umjetnom mesu dodati dodatne mikronutrijente, poput vitamina B12, što se rutinski radi u kruhu i žitaricama za doručak.

Činjenica ostaje da konzumiranje previše crvenog mesa šteti našem zdravlju, povećavajući rizik od kardiovaskularnih bolesti, dijabetesa tipa 2 i nekih vrsta raka. S kontroliranom razinom masti, umjetno meso može biti nešto zdravije, no ipak bi ga trebalo jesti umjereno.

Alternative mesa na biljnoj bazi mogu biti najzdravija opcija, sa sličnom razinom proteina i nižom razinom zasićene masti u usporedbi s konvencionalnim hamburgerima s mesom.

Što je meso uzgojeno u laboratoriju? Znanstvenik objašnjava okus, proizvodnju i sigurnost umjetne hrane © Getty Images

Može li umjetno meso spasiti planet?

Globalni prehrambeni sustav pod velikim je pritiskom klimatskih promjena, sve većeg stanovništva i sve veće potražnje za proizvodima životinjskog podrijetla. Kao takvi, ulagači su posljednjih godina uložili ogromne svote u nova poduzeća za proizvodnju umjetnog mesa. Jedna procjena američke konzultantske tvrtke Kearney sugerira da će se 35 posto sveg globalno konzumiranog mesa bazirati na ćelijama do 2040. godine.

Umjetno meso može se proizvesti brže i učinkovitije od tradicionalnog mesa, za što je potreban mali dio zemlje. No, suočava se s konkurencijom proizvoda proizvedenih od insekata i imitacija mesa biljnog podrijetla, koje potrošači već kupuju u sve većem broju.

Stoka proizvodi veliki dio globalne emisije stakleničkih plinova. Veliki broj ljudi koji bi prešao na umjetno meso mogao bi dovesti do velikog smanjenja ovih plinova, osobito metana. No, studija na Sveučilištu Oxford pokazala je da bi emisije CO ₂ iz pogona za proizvodnju umjetnog mesa mogle biti štetnije u sljedećih 1.000 godina.

Aromatični bosiljak pravi ljetni gurmanski doživljaj

Objavio

Ivanka Pavlović

-

Uvijek se nađe u skromnom biovrtu u posudi, a vraća dobro raspoloženje

Začinska svojstva bosiljka doista su jaka. Zbog snažne aromatičnosti mladih listova ubranih prije cvatnje začinjavanje raznih salata bosiljkom pravi je gurmanski doživljaj.Svježi listovi bosiljka dodaju se raznim umacima od bilja, jelima od sirovog povrća, soku od rajčice, svježem kravljem siru, raznim koktelima, juhama i jelima od tjestenine i mesa. Sušeni bosiljak rabimo za začinjavanje ovčjeg i goveđeg mesa, juha od povrća i mahunarki te umaka od rajčice.

Bosiljak (Ocimum basilicum L.) pripada obitelji usnatica (familiae Lamiaceae), a ljekarnički mu je naziv Basilici herba. Pradomovina bosiljka je Indija. Naziv basilicum izveden je iz grčke riječi “basilikon”, koja znači “kraljevski”. U egipatskim grobnicama iz 3500. godina pr. n. e. nađeni su ostaci bosiljka. Da je bosiljak bio omiljeni začin, potvrđuju zapisi iz starog Rima prema kojima se za vladavine Cezara bosiljak jako cijenio kao začin i ukrasna biljka. Početkom dvanaestog stoljeća monasi donose bosiljak u srednju Europu. U pučkoj medicini bosiljak se smatrao biljkom koja je imala protudemonsku zaštitu, pa se u narodu često upotrebljava kod vjerskih i drugih obreda.

Bosiljak je draga i omiljena biljka svih domaćica koje rado beru listove bosiljka za začin raznim jelima ili pripremu čaja za djecu. To je biljka koja se uvijek nađe u skromnom biovrtu kao ukrasna biljka u posudi, a za koju je poznato da vraća dobro raspoloženje i otklanja tugu. Ljekovitost bosiljka poznata je iz starih vremena, a rabi se i kao lijek i kao začin. Upotrebljava se za liječenje bolesti želuca i crijeva (katar želuca, upala tankog crijeva, trovanja želuca i crijeva, pomanjkanje apetita), tegoba zbog nadimanja (dobar karminativ jer sprječava nadutost, pa se dodaje hrani koja izaziva nadutost), slabog želuca kojemu je potrebna pomoć u probavi hrane i poticanje funkcija rada, lošeg apetita, slabe peristaltike (potiče na gibanje crijevnih mišića te dovodi do pražnjenje crijeva), pomaže u liječenju grčeva glatkih mišića (crijeva), uništava parazite u crijevima i utječe na ravnotežu crijevne mikroflore, bolesti živaca, i to depresije i neuroze (čaj od bosiljka uzimaju osobe osjetljive naravi, koje se lako uzbude i razdraže jer bosiljak je stari pučki lijek za takva stanja), kao i osobe koje imaju sklonost padanja u nesvijest (sprječava nesvjesticu), bolesti pluća (astme, plućnih oboljenja, emfizema, tuberkuloze, jakog nadražujućeg kašalja), bolesti oka, posebice kod raznih tegoba s vidom, bolesti bubrega i mjehura (teškoćama pri mokrenju jer olakšava i potiče mokrenje), bolesti nosa, i to kod hunjavice i gubitka osjeta njuha, bolesti kože (akne, osip i razne kožne nečistoće), jake glavobolje, visoke temperature, za jače izlučivanje mlijeka u dojilja (galaktogen), protiv mučnine te za poticanje znojenja.

Bosiljak, nadalje, upotrebljavamo za ispiranje i grgljanje usne šupljine i grla (antiseptik protiv afti i promuklosti), ispiranje i stavljanje obloga nakon uboda insekata i ugriznih rana otrovnih životinja. Sjemenke bosiljka imaju dosta sluzi, pa ih upotrebljavamo kod bolesti bubrega, mjehura i mokraćnih puteva, infekcija prouzročenih bakterijama, kroničnog proljeva.

Također, bosiljkom možemo odstraniti i bradavice na koži tako da ih masiramo i nekoliko dana stavljamo na njih svježe zgnječeni list bosiljka u obliku obloga. Korijen bosiljka upotrebljava se za liječenje tegoba želuca i crijeva u djece kao i možebitnih raznih komplikacija probavnog sustava.

Kupke s listovima bosiljka ili ekstraktom od listova bosiljka primjenjuju se u kozmetici za njegu kože koja je oslabila, dehidrirala i izgubila vlažnost i elasticitet, kao i za razne nečistoće kože (osipi, lišajevi). Zapadna pučka medicina upotrebljava bosiljak kao aromatik, antihelmetik, antikonvulziv, antibakterik, afrodizijak, diuretik, ekspektorant, karminativ, laksativ i tonik, te za liječenje: abrazija kože, bolesti živaca, bolova, bolesti bubrega, bolesti oka, bolesti mjehura, groznice, glavobolje, grčeva abdomena, grčeva želuca.

Glas Slavonije

Autor: Jasminka Knežević