HRZZ 9717 (2018-2022)

Održiva proizvodnja biokemikalija iz sekundarnih lignoceluloznih sirovina
OPB-SLS; 9717

Institucija voditelja projekta:

Prehrambeno-biotehnološki fakultet Sveučilišta u Zagrebu

Voditelj projektaProf. dr. sc. Božidar Šantek       Publikacije

Sažetak :

Ovaj projekt bavi se razvojem održivih bioprocesa za proizvodnju biokemikalija [mikrobnih lipida (posebno poli-nezasićenih masnih kiselina), L-laktata, 2,3-butandiola i polifenola] iz sekundarnih lignoceluloznih sirovina (npr. ostataka šumarstva i prerade drva, pšenične slame, kukuruzovine i kukuruznih oklasaka, otpadne trave, kore banane i cikle, mahune graška, ljuske luka, ljuske kakaovog zrna i oraha). Predobrade tih sirovina provodit će se u visokotlačnom reaktoru uz primjenu metode koja koristi razrijeđenu kiselinu ili lužinu. U drugom stupnju predobrade, čvrsti ostatak (iz visokotlačnog reaktora) bit će podvrgnut procesu hidrolize pomoću komercijalnih enzimskih preparata ili mikroorganizama s relativno velikom celulitičkom aktivnošću. U ovom istraživanju dobiveni hidrolizati lignoceluloznih sirovina biti će analizirani, korigirat će im se sastav, te će se primijeniti za proizvodnju biokemikalija. Istraživanje proizvodnje biokemikalija bit će fokusirano na provođenje bioprocesa na polučvrstim ili čvrstim supstratima u horizontalnom rotirajućem cijevnom bioreaktoru. Odabrat će se najadekvatniji mikroorganizmi za proizvodnju proučavanih biokemikalija čije će osobine biti poboljšane primjenom metoda genetičkog inženjerstva. Za izdvajanje i pročišćavanje tih biokemikalija bit će razvijeni postupci koji će biti integrirani s procesom njihove proizvodnje da bi se poboljšali ekološki i ekonomski aspekti tih bioprocesa. Održivost proizvodnje proučavanih biokemikalija bit će procjenjena na osnovi LCA. Najefikasnija i održiva konfiguracija proučavanih bioprocesa će se definirati na osnovi LCA rezultata, te će se razviti procedura za povećanje mjerila. Procedura za povećanje mjerila će se bazirati na razvijenom integralnom matematičkom modelu bioprocesa i ostalim kriterijima za povećanje mjerila. Novi integrirani bioprocesi za proizvodnju biokemikalija iz sekundarnih lignoceluloznih sirovina glavni su rezultat ovog projekta.

OPB-SLS

Projektni tim

1. Prof. dr. sc. Predrag Horvat Publikacije
2. Prof. dr. sc. Vesna Zechner-Krpan Publikacije
3. Prof. dr. sc. Draženka Komes Publikacije
4. Prof. dr. sc. Ivan Krešimir Svetec Publikacije
5. Prof. dr. sc. Anita Slavica Publikacije
6. Prof. dr. sc. Tonči Rezić Publikacije
7. Prof. dr. sc. Mirela Ivančić Šantek Publikacije
8. Prof. dr. sc. Vlatka Petravić Tominac Publikacije
9. Prof. dr. sc. Jasna Mrvčić Publikacije
10. Izv. prof. dr. sc. Sunčica Beluhan Publikacije
11. Izv. prof. dr. sc. Damir Stanzer Publikacije
12. Doc.dr. sc. Antonija Trontel Publikacije
13. Doc. dr. sc. Mladen Pavlečić Publikacije
14. Doc. dr. sc. Mario Novak Publikacije
15. Doc. dr. sc. Anamarija Štafa Publikacije
16. Doc. dr. sc. Marina Svetec Miklenić Publikacije
17. Dr. sc. Bojan Žunar Publikacije
18. Dr. sc. Aleksandra Vojvodić Cebin Publikacije
19. Dr. sc.Arijana Martinić  Publikacije
20. Dr. sc. Martina Andlar, poslijedoktorand Publikacije
20. Dr. sc. Blanka Ljubas, poslijedoktorand Publikacije
21. Nenad Marđetko, mag. ing. Publikacije
22. Ana Huđek, mag. ing. Publikacije
23. Karla Hanousek-Čiča, mag. ing. Publikacije

Znanstvene aktivnosti na projektu

A) Poglavlja u knjizi

  1. Rezić, T., Trontel, A., Pavlečić, M, M. Novak, Herceg, Zoran, Ivančić M, Šantek, V. Petravić Tominac, Andlar, Martina, Rezić, I.  (2021) Nove spoznaje u biološkoj razgradnji lignoceluloznih sirovina. U: Šubarić, D. & Miličević, B. (ed.) Neke mogućnosti iskorištenja nusproizvoda prehrambene industrije. Osijek, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Prehrambeno-tehnološki fakultet Osijek, Veleučilište u Požegi, str. 1-25.
  2. Komes, D., Šeremet, D. (2019) Sekundarne biljne sirovine kao izvor funkcionalnih sastojaka u sustavu inkapsuliranih bioaktivnih formulacija, In: Neke mogućnosti iskorištenja nusproizvoda prehrambene industrije – Knjiga 2., ur. Drago Šubarić i Jurislav Babić, Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku Prehrambeno-tehnološki fakultet Osijek, str. 15-36, ISBN: 978-953-7005-64-1

B) Znanstveni radovi

a1)

  1. Šeremet, D.; Durgo, K.; Komljenović, A.; Antolić, M.; Mandura Jarić, A.; Huđek Turković, A.; Komes, D.; Šantek, B. Red Beetroot and Banana Peels as Value-Added Ingredients: Assessment of Biological Activity and Preparation of Functional Edible Films. Polymers 2022, 14, 4724. https://doi.org/10.3390/polym14214724
  2. Ivušić, F.; Rezić, T.; Šantek, B. Heterotrophic Cultivation of Euglena gracilis in Stirred Tank Bioreactor: A Promising Bioprocess for Sustainable Paramylon Production. Molecules 2022, 27, 5866.
    https://doi.org/10.3390/molecules27185866
  3. Grubišić, M.; Mihajlovski, K.; Gruičić, A.M.; Beluhan, S.; Šantek, B.; Ivančić Šantek, M. Strategies for Improvement of Lipid Production by Yeast Trichosporon oleaginosus from
    Lignocellulosic Biomass. J. Fungi 2021, 7, 934. https://doi.org/10.3390/jof7110934
  4.  Matanović, A.; Arambašić, K.; Žunar, B.; Štafa, A.; Svetec Miklenić, M.; Šantek, B.; Svetec, I.-K. Toolbox for Genetic Transformation of Non-Conventional Saccharomycotina Yeasts: High Efficiency Transformation of Yeasts Belonging to the Schwanniomyces Genus. J. Fungi 2022, 8, 531. https://doi.org/10.3390/jof8050531
  5. Didak Ljubas, B., Novak, M., Trontel, A., Rajković, A., Kelemen, Z., Marđetko, N., Grubišić, M., Pavlečić, M., Petravić Tominac, V., Šantek, B. (2022) Production of Different Biochemicals by Paenibacillus polymyxa DSM 742 From Pretreated Brewers’ Spent Grains. Frontiers in Microbiology, 13, 812457, 16 doi:10.3389/fmicb.2022.812457.
  6. Grubišić, M., Galić Perečinec, M., Peremin, I., Mihajlovski, K., Beluhan, S., Šantek, B., Ivančić Šantek, M. (2022) Optimization of Pretreatment Conditions and Enzymatic Hydrolysis of Corn Cobs for Production of Microbial Lipids by Trichosporon oleaginosus. Energies, 15 (9), 3208, 16 doi:10.3390/en15093208.
  7. Pavlečić, M., Novak, M., Trontel, A., Marđetko, N., Grubišić, M., Didak Ljubas, B., Petravić Tominac, V., Čož Rakovac, R. & Šantek, B. (2022) Mathematical modelling of bioethanol production from raw sugar beet cossettes in a horizontal rotating tubular bioreactor. Fermentation, 8 (1), 13, 14 doi:10.3390/fermentation8010013.
  8. Ivančić Šantek, M., Grubišić, M., Galić Perečinec, M., Beluhan, S., Šantek, B. (2021) Lipid production by Mortierella isabellina from pretreated corn cobs and effect of lignocellulose derived inhibitors on growth and lipid synthesis. Process biochemistry (1991), 109, 46-58 doi:10.1016/j.procbio.2021.06.021.
  9. Andlar, M., Belskaya, H., Morzak Galina, Ivančić Šantek, M., Rezić, T., Petravić Tominac, V., Šantek, B. (2021) Biogas production systems and upgrading technologies: A review. Food Technology and Biotechnology, 59 (4), 387-412 doi:10.17113/ftb.59.04.21.7300.
  10. Marđetko, N., Trontel, A., Novak, M., Pavlečić, M., Didak Ljubas, B., Grubišić, M., Petravić Tominac, V., Ludwig, R., Šantek, B. (2021) Screening of Lignocellulolytic Enzyme Activities in Fungal Species and Sequential Solid-State and Submerged Cultivation for the Production of Enzyme Cocktails. Polymers, 13 (3736), 3736, 16 doi:10.3390/ polym13213736.
  11. Osojnik Črnivec, I., Skrt, M., Šeremet, D., Sterniša, M., Farčnik, D., Štrumbelj, E., Poljanšek, A., Cebin, N., Pogačnik, L., Možina, S. (2021) Waste streams in onion production: Bioactive compounds, quercetin and use of antimicrobial and antioxidative properties. Waste management, 126, 476-486 doi:10.1016/j.wasman.2021.03.033.
  12. Šeremet, D.,  Durgo, K., Jokić, S.,  Huđek, A., Vojvodić Cebin, A., Mandura, A.,  Jurasović, J.,   Komes, D. (2020) Valorization of Banana and Red Beetroot Peels: Determination of Basic Macrocomponent Composition, Application of Novel Extraction Methodology and Assessment of Biological Activity In Vitro. Sustainability, 12, 4539; doi:10.3390/su12114539
  13. Petravić-Tominac V., Nastav N., Buljubašić M., Šantek B. (2020) Current state of biogas production in Croatia. Energy, Sustainability and Society 10(1): 1-10.
  14. Žunar, B., Trontel, A.,  Svetec Miklenić, M.,  Prah, J.L., Štafa, A., Marđetko, N., Novak, M., Šantek, B., Svetec, I. K. (2020) Metabolically engineered Lactobacillus gasseri JCM 1131 as a novel producer of optically pure L- and D-lactate. World Journal of Microbiology and Biotechnology,  36(8):111. (https://doi.org/10.1007/s11274-020-02887-2)
  15. Karača, S., Trifković, S., Martinić, A., Đorđević, V., Šeremet, D., Vojvodić Cebin, A., Bugarski, B., Komes, D. (2019) Development and characterization of functional cocoa (Theobroma cacao L.)-based edible films. International Journal of Food Science and Technology, doi:10.1111/ijfs.14407
  16. Šercer, M., Rezić, T.,  Godec, D.,  Oros, D.,  Pilipović, A.,  Ivušić, F., Rezić, I.,  Andlar, M., Ludwig, R., Šantek, B. (2019) Microreactor production by PolyJet Matrix 3D-printing technology: hydrodynamic characterization. Food Technology and Biotechnology, 57 (2), 272-281.
  17. Grubišić, M.,   Ivančić Šantek, M., Šantek, B. (2019) Potential of microalgae for the production of different biotechnological products. Chemical and Biochemical Engineering Quarterly, 33 (2), 161-181.

a2)

  1. Novak, M. ,  Trontel, A.,  Marđetko, N., Matoković, V.,  Sarić, M.,   Pavlečić, M.,  Šantek, B. (2020) Photoheterotrophic cultivation of purple non-sulfur bacterium Rhodovulum adriaticum on the media with different carbon sources. Croatian Journal of Food Technology, Biotechnology and Nutrition, 15 (3-4), 115-123.
  2.  Vojvodić Cebin, A., Šeremet, D.,  Mandura, A.,  Martinić, A.,  Komes, D. (2020) Onion Solid Waste as a Potential Source of Functional Food Ingredients. Engineering Power, 15(3), 7-13.

a3)

  1. Mrvčić, J., Srečec, S., Hanousek Čiča, K., Devčić, B., Petravić-Tominac, V., Trontel, A., Bosiljkov, T., Blažić, M., Čanadi Jurešić, G., Stanzer, D. (2022) Characterization of the Fermentation Process and Aroma Profile of Carob Brandy. U: Brka, M., Sarić, Z., Oručević Žuljević, S., Omanović-Mikličanin, E., Taljić, I., Biber, L. & Mujčinović, A. (ur.)10th Central European Congress on Food-Proceedings of CE-Food 2021 doi:10.1007/978-3-031-04797-8_7, pp 68-87.
  2. Šeremet, D., Mandura, A., Vojvodić Cebin, A., Jokić, S., Komes, D. (2020) Development and characterization of dopamine-loaded liposomes extracted from banana peel, Proceedings of 18 international conference Ružička Days Today Science – Tomorrow , 16-18. 09. 2020., Vukovar, Croatia, pp. 132-140.

C) Sudjelovanje na znanstvenim skupovima

a) Pozvana predavanja

  1. T. Rezić, B. Šantek (2021) From the PDE model to the model of casualty: Example of nanocellulose production,  Conference of Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne, Switzerland, 01-04.11. 2021.

b) Predavanja

  1. Didak Ljubas, B., Novak, M., Trontel, A., Kelemen, Z., Marđetko, N., Grubišić, M., Pavlečić, M., Petravić Tominac, V., Šantek, B. (2022) Paenibacillus polymyxa DSM 742 – the future of sustainable production of 2,3-butanediol. U: 7th Croatian Congress of Microbiology with International Participation – Book of Abstracts (predavanje, recenziran, sažetak, znanstveni), 24-27.5.2022.
  2. Matanović, A., Svetec Miklenić, M,, Štafa, A., Šantek, B., Svetec, I.K. (2022) PRODUCTION OF L-LACTATE AND 2,3-BUTANEDIOL USING GENETICALLY MODIFIED YEAST Kluyveromyces marxianus U: 19th Ružička Days “Today Science – Tomorrow Industry” Vukovar, Hrvatska, 2022. str. 17-17 (predavanje, međunarodna recenzija, sažetak, znanstveni)
  3. Štafa, Anamarija; Matanović, Angela; Svetec Miklenić, Marina; Šantek, Božidar; Svetec, Ivan Krešimir (2022) Gene targeting efficiency in non-conventional yeasts U: FEMS Conference on Microbiology 2022, Beograd, Srbija, 2022. str. 79-79

c) Posteri

  1. Marđetko, N., Trontel, A., Novak, M., Pavlečić, M., Didak Ljubas, B., Grubišić, M., Petravić Tominac, V., Ludwig, R., Šantek, B. (2022) Sustainable Production of Fungal Lignocellulolytic Enzyme Cocktails. U: 7th Croatian Congress of Microbiology with International Participation – Book of Abstracts. 116-116.
  2. Svetec Miklenić, M., Matanović, A., Slišković, A., Štafa, A.; Šantek, B., Svetec, I.K. (2022) Genetic transformation of non-conventional yeasts belonging to the Schwanniomyces genus. U: 7th Croatian Congress of Microbiology with International Participation, Sveti Martin na Muri, Hrvatska, 2022. str. 121-121 (poster, domaća recenzija, sažetak, znanstveni).
  3. Šeremet, D., Mandura, A., Vojvodić Cebin, A., Jokić, S., Komes, D. (2020) Development and characterization of dopamine-loaded liposomes extracted from banana peel. 18 international conference Ružička Day Today Science Tomorrow Industry, 16.- 18.09.2020, Hrvatska, pp. 117.
  4.  Trontel, A., Novak, M., Pavlečić, M., Marđetko, N., Mrak, K., Lončar, A., Šantek, B. (2020) Selection of non-Saccharomyces yeast with tolerance to high lactic acid concentrations for production of biochemical. Microbial Stress 2020 online: European Federation of Biotechnology,  16.-18.10.2020, pp. 61-61. (on-line konferencija)
  5. Novak, M., Pavlečić, M., Marđetko, N., Trontel, A., Madaras, M., Sarić, M., Šantek, B. (2020) Kinetic analysis of purple non-sulphur bacteria Rhodovulum adriaticum DSM 2781 growth on carbon sources from lignocellulosic hydrolysates. Microbial Stress 2020 online: European Federation of Biotechnology, 16.-18.10.2020, pp. 60-60. (on-line konferencija)
  6. Pavlečić, M., Kralj, M., Trontel, A., Novak, M., Grubišić, M., Marđetko, N., Šantek, B. (2020) The influence of temperature on specific growth rate and ethanol production for Kluyveromyces marxianus NBRC 1777. Microbial Stress 2020 online: European Federation of Biotechnology,  16.-18.10.2020, pp. 63-63. (on-line konferencija)
  7. Matanović, A., Svetec Miklenić, M., Šantek, B., Svetec, I.K. (2020) Efficient transformation procedure for yeasts belonging to the Schwanniomyces genus. FEMS Online Conference on Microbiology, 28.-31.10.2020.
  8. Marđetko, N., Trontel, A., Novak, M., Šantek, B., (2019) Biotechnological production of xylitol from lignocellulosic biomass hydrolysates. Powers of Microbes in Industry and Environment 2019, 15.-18. 05. 2019., Sveti Martin na Muri, Hrvatska, pp. 94
  9. Poklar Ulrih, N., Skrt, M., Osojnik Črnivec, I.G., Šeremet, D., Komes, D. (2019)     Proliposomal encapsulation of quercetin extracts from onion peel. 8th International   Symposium on „Delivery of Functionality in Complex Food System”,07.-10.07.2019., Porto, Portugal, pp. 82
  10. Mandura, A., Šeremet, D., Vojvodić Cebin, A., Martinić, A.,  Šantek, B., Komes, D. (2019) Application of banana peel extract in the formulation of functional edible films. 12th International Scientific and Professional Conference „With Food to Health“, 24.-25.10.2019., Osijek, Hrvatska, pp. 68
  11. Šeremet, D., Huđek, A., Durgo, K., Mandura, A., Vojvodić Cebin, A., Martinić, A., Šantek, B., Komes, D. (2019) The red beetroot peel extract – characterization of bioactive composition and biological activity in vitro12th International Scientific and Professional Conference „With Food to Health“, 24.-25.10.2019., Osijek, Hrvatska, pp. 59.

Doktorska disertacija

  1. Marđetko, N. (2022) ‘Razvoj biorafinerijskoga sustava za proizvodnju biogoriva i biokemikalija iz otpadnih lignoceluloznih sirovina’, doktorska disertacija, Prehrambeno-biotehnološki fakultet, Zagreb.

Popularizacija znanosti

  1. Beluhan, S., Ivančić-Šantek, M., Šantek, B. (2022) Proizvodnja kombuche i bakterijske nanoceluloze iz povrtnih ostataka. ARCA 2022- 20. međunarodna izložba inovacija. 13.-15. listopada 2022, Zagreb, Hrvatska.SBeluhan-et-al-ARCA-2022
  2. Dan otvorenih vrata Prehrambeno-biotehnološkog fakulteta, Pierottijeva 6, 23. travnja 2022. (http://www.pbf.unizg.hr/upisi/dan_otvorenih_vrata2/dan_otvorenih_vrata_2022)
    Radionica 1: Proizvodnja biogoriva i biokemikalija iz obnovljivih sirovina“ (doc.dr.sc. Mladen Pavlečić, doc. dr.sc. Antonija Trontel, dr.sc. Blanka Ljubas)
    Radionica 2: Proizvodnja piva (doc.dr.sc. Mario Novak, Nenad Marđetko,
    mag.ing., Marina Grubišić mag.ing.)
  3. Festival -znanosti 2021.Tehnički muzej „Nikola Tesla“, Savska cesta 18

    Kako kulturno iskoristiti obnovljive sirovine u biotehnološkim procesima?
    Šareni svijet biotehnologije; Lignocelulozni otpad kao obnovljive sirovine u biotehnologiji;
    Bioplin proizveden iz obnovljivih sirovina; Bioplastika – što je i kako se proizvodi?;
    Biotehnološka primjena mikroalgi; voditelji: Vlatka Petravić Tominac, Božidar Šantek, Tonči Rezić, Mirela Ivančić Šantek, Sunčica Beluhan, Antonija Trontel, Mario Novak, Mladen Pavlečić, Nenad Marđetko, Marina Grubišić i Blanka Ljubas (festival znanosti 2021).

  4. Ivančić Šantek, M., Grubišić, M., Beluhan, S., Šantek, B., Microbial lipids – feedstock for biodiesel production, 18. međunarodna izložba inovacija ARCA 2020, 15.- 17.10.2020, Zagreb, Hrvatska, srebrena medalja (mivancic-santek-et-al-ARCA)
  5. A. Matanović, M. Svetec Miklenić, B. Žunar, A. Štafa, I.K. Svetec, Genetička transformacija kvasaca iz roda Schwanniomyces, 17. međunarodna izložba inovacija ARCA 2019, 17.-19.10. 2019., Zagreb, Hrvatska, brončana medalja (Svetec-IK-ARCA-2019)