BADANIA VITAGENUM · NUTRIGENOMIKA · ŻYWNOŚĆ FUNKCJONALNA
Czy działanie składnika bioaktywnego można badać w kontekście indywidualnego profilu genetycznego? W ramach doktoratu wdrożeniowego realizowanego z udziałem VITAGENUM i Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie połączono technologię żywności, analitykę, genetykę oraz interwencję żywieniową, aby sprawdzić możliwości wykorzystania laktoferyny u osób o określonych predyspozycjach genetycznych.
Laktoferyna jako punkt wyjścia do badań
Laktoferyna jest naturalnym białkiem występującym m.in. w mleku, któremu przypisuje się szereg potencjalnie istotnych właściwości biologicznych. W literaturze naukowej analizowane są m.in. jej właściwości immunomodulujące, przeciwzapalne i przeciwbakteryjne, a także możliwy związek z procesami metabolicznymi.
W projekcie realizowanym w ramach doktoratu wdrożeniowego problem badawczy został sformułowany we współpracy z VITAGENUM Sp. z o.o.. Postawiono pytanie, czy laktoferyna może być wykorzystana jako składnik produktu funkcjonalnego, a następnie czy efekt interwencji żywieniowej można analizować w grupie osób wyselekcjonowanych na podstawie profilu genetycznego.
Było to podejście wykraczające poza klasyczne pytanie „czy dany składnik działa?”. Istotą projektu było połączenie składu produktu, technologii jego wytwarzania, analityki laboratoryjnej, genotypu i odpowiedzi organizmu.
Od składnika do produktu - pełna ścieżka R&D
Pierwszym etapem było opracowanie technologii jogurtu fortyfikowanego laktoferyną w ilości 80 mg na 100 g produktu. Następnie oceniano zachowanie składnika oraz właściwości produktu podczas 28-dniowego przechowywania chłodniczego.
Dobór składnika i dawki
Analiza literatury, właściwości laktoferyny oraz możliwości jej zastosowania w żywności funkcjonalnej.
Opracowanie formulacji
Przygotowanie i optymalizacja produktu fortyfikowanego laktoferyną w warunkach laboratoryjnych.
Analityka produktu
Oznaczanie zawartości laktoferyny oraz ocena parametrów fizykochemicznych, mikrobiologicznych, reologicznych i sensorycznych.
Badania stabilności
Ocena zmian właściwości produktu i zawartości składnika podczas przechowywania.
Skalowanie technologii
Przeniesienie procesu ze skali laboratoryjnej do warunków produkcji przemysłowej.
Badanie u człowieka
Genotypowanie, kwalifikacja uczestników oraz pilotażowa interwencja żywieniowa.
Czy dodatek laktoferyny zmieniał jakość produktu?
Jednym z kluczowych problemów podczas projektowania produktu zawierającego substancję bioaktywną jest to, czy dodany składnik pozostaje stabilny i czy nie pogarsza właściwości technologicznych, mikrobiologicznych lub sensorycznych produktu.
W przypadku badanego jogurtu fortyfikacja laktoferyną nie powodowała istotnego pogorszenia większości analizowanych parametrów. Produkty zachowywały wysoką jakość mikrobiologiczną, a świeży jogurt fortyfikowany uzyskał w ocenie sensorycznej 4,90 punktu na 5 – identycznie jak produkt kontrolny.
Następnie technologię przeniesiono ze skali laboratoryjnej do skali przemysłowej. Otrzymany produkt zachował parametry zbliżone do produktu opracowanego w laboratorium, co było istotnym etapem potwierdzającym możliwość skalowania procesu.
Genetyka jako element projektowania interwencji
Kolejnym etapem projektu było wykorzystanie narzędzi nutrigenetyki do precyzyjniejszego zdefiniowania grupy badawczej.
Badania przesiewowe objęły ponad 130 osób. Analizowano wybrane polimorfizmy w genach związanych z predyspozycją do nadwagi, otyłości i zaburzeń gospodarki węglowodanowej: FTO, TCF7L2 oraz MTNR1B.
Do dalszego etapu kwalifikowano osoby posiadające allele ryzyka w co najmniej trzech spośród czterech analizowanych markerów genetycznych oraz spełniające przyjęte kryteria antropometryczne.
W ten sposób informacja zawarta w DNA nie była jedynie dodatkowym wynikiem laboratoryjnym. Została wykorzystana jako jedno z kryteriów projektowania badania żywieniowego.
To właśnie ten sposób myślenia stanowi istotę nutrigenetyki: zamiast traktować populację jako biologicznie jednorodną, można analizować odpowiedź na żywienie w kontekście różnic wynikających z genomu.
Co zaobserwowano podczas interwencji żywieniowej?
W pilotażowej części interwencyjnej uczestniczyło 19 osób. Zastosowano układ naprzemienny, obejmujący okres spożywania jogurtu kontrolnego oraz jogurtu fortyfikowanego laktoferyną. Dzienna porcja produktu dostarczała 200 mg laktoferyny.
Wyniki wskazały interesujący kierunek dalszych badań nad interakcją pomiędzy dietą, składnikiem bioaktywnym i predyspozycjami genetycznymi.
Było to badanie pilotażowe obejmujące niewielką grupę uczestników. Wyników nie należy więc interpretować jako dowodu, że laktoferyna powoduje redukcję masy ciała lub poprawę gospodarki węglowodanowej u każdego człowieka. Wymagają one potwierdzenia w większych, odpowiednio zaprojektowanych badaniach.
Szczególnie ostrożnie należy interpretować zmianę HbA1c podczas krótkiej interwencji, ponieważ parametr ten odzwierciedla glikemię w dłuższym okresie. Uzyskany rezultat należy traktować przede wszystkim jako sygnał badawczy uzasadniający dalszą weryfikację.
Od nauki do projektowania suplementów
Produktem opracowanym i badanym w ramach doktoratu był jogurt fortyfikowany laktoferyną, a więc żywność, nie suplement diety. Ze względu na założoną funkcję oraz zastosowanie składnika bioaktywnego można go rozpatrywać w kategorii żywności funkcjonalnej. Z punktu widzenia działalności badawczo-rozwojowej najważniejszy jest jednak zastosowany model pracy nad produktem bioaktywnym.
Projektowanie żywności funkcjonalnej wymaga kompetencji, które w dużej mierze są transferowalne również na proces opracowywania suplementów diety. Obejmują one ocenę mechanizmu działania składnika, dobór jego dawki, analizę interakcji pomiędzy składnikami oraz matrycą produktu, kontrolę analityczną, ocenę stabilności, przygotowanie prototypu, skalowanie procesu technologicznego oraz projektowanie badań pozwalających zweryfikować przyjęte założenia.
Dobry produkt nie powinien zaczynać się od listy modnych składników. Powinien zaczynać się od pytania biologicznego, mechanizmu działania i danych, które pozwalają zweryfikować przyjętą hipotezę.
Taki sposób myślenia jest zgodny z rozwijanym przez VITAGENUM podejściem łączącym genetykę, żywienie i projektowanie produktów wspierających określone procesy fizjologiczne.
Doktorat wdrożeniowy - nauka odpowiadająca na realny problem
Projekt został zrealizowany w ramach programu „Doktorat Wdrożeniowy” we współpracy VITAGENUM Sp. z o.o. z Uniwersytetem Przyrodniczym w Lublinie. Rozprawę doktorską przygotowała mgr inż. Anna Jańczuk-Grabowska, a promotorem naukowym była dr hab. Aneta Brodziak, prof. uczelni.
Impulsem do uruchomienia doktoratu wdrożeniowego po stronie VITAGENUM była inicjatywa dr. inż. Tomasza Czerneckiego - współzałożyciela i wiceprezesa VITAGENUM. Rozwijając działalność firmy w obszarze genetyki człowieka, dostrzegał nowe możliwości badawcze wynikające z połączenia informacji genetycznej z dietetyką, technologią żywności i oceną działania składników bioaktywnych.
Szczególnym obszarem jego zainteresowania stała się nutrigenomika i nutrigenetyka – możliwość odejścia od modelu „jeden produkt dla wszystkich” na rzecz badania zależności pomiędzy genotypem, dietą i odpowiedzią organizmu.
W doktoracie dr inż. Tomasz Czernecki formalnie pełnił funkcję opiekuna zakładowego, reprezentując jednocześnie przemysłowy i wdrożeniowy wymiar projektu. Był również współautorem publikacji naukowych powstałych na podstawie przeprowadzonych badań.
Wyniki opublikowane w czasopismach naukowych
Rezultatem projektu były trzy recenzowane publikacje naukowe dotyczące laktoferyny, technologii fortyfikowanego produktu oraz interakcji gen–dieta:
-
Jańczuk A., Brodziak A., Czernecki T., Król J. (2023).
Lactoferrin-The Health-Promoting Properties and
Contemporary Application with Genetic Aspects.
Foods, 12(1), 70.
DOI: 10.3390/foods12010070 -
Jańczuk A., Brodziak A., Król J., Czernecki T. (2023).
Properties of Yoghurt Fortified in Lactoferrin
with Effect of Storage Time.
Animals, 13(10), 1610.
DOI: 10.3390/ani13101610 -
Jańczuk-Grabowska A., Czernecki T., Brodziak A. (2023).
Gene–Diet Interactions: Viability of
Lactoferrin-Fortified Yoghurt as an Element of
Diet Therapy in Patients Predisposed to Overweight
and Obesity.
Foods, 12(15), 2929.
DOI: 10.3390/foods12152929
Od hipotezy biologicznej do produktu
VITAGENUM łączy kompetencje z zakresu genetyki, nutrigenomiki, żywienia człowieka, analityki i projektowania badań. Jeżeli rozwijasz suplement, żywność funkcjonalną lub projekt wymagający badań genetycznych, możemy porozmawiać o modelu współpracy B&R.
