Moderné plazmové technológie pre ekologické poľnohospodárstvo a potravinárstvo (projekt APVV)
Cieľom projektu je štúdium účinkov nízkoteplotnej plazmy na rastlinné semená a suché plody v poľnohospodárstve a potravinárstve na výsev, skladovanie, konzumáciu a kŕmne účely
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Anna Zahoranová, PhD.
Spoluriešitelia: Tímy z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky (FMFI UK) a Prírodovedeckej fakulty (PriF UK) Univerzity Komenského v Bratislave a z Fakulty chemickej a potravinárskej technológie (FCHPT STU) Slovenskej technickej univerzity v Bratislave.
Financovanie projektu: Agentúra na podporu výskumu a vývoja, APVV-16-0216
Obdobie riešenia projektu: 2017-2021
Nízkoteplotná plazma (NTP) generovaná pri atmosférickom tlaku vo vzduchu sa v súčasnosti už úspešne používa na in-line povrchové úpravy textílií, skla, dreva, syntetických polymérnych, ale aj prírodných organických materiálov. Vďaka vysokoreaktívnemu prostrediu nachádza však plazma uplatnenie aj v biologickej dekontaminácii a sterilizácii povrchov, v oblasti medicínskych aplikácií a aj v poľnohospodárstve. Účinky plazmy na rastlinné semená vedú k zvýšeniu klíčivosti, zrýchleniu dynamiky rastu a vitality rastliny, ako aj k zníženiu, resp. likvidácii nežiadúcich patogénnych mikroorganizmov na povrchu semien (plodov). Hlavným cieľom predkladaného projektu je návrh, konštrukcia a overenie prototypového plazmového zariadenia, predstavujúceho perspektívnu novú, alternatívnu, ekonomicky a ekologicky výhodnú technológiu úpravy semien rastlín určených na výsev (obilniny, strukoviny a iné) a skladovaných poľnohospodárskych komodít (najmä cereálií, orieškov, suchých plodov) určených na výživu humánnej populácie, ako aj na výživu hospodárskych zvierat. Použitie nízkoteplotnej plazmy na redukciu nežiadúcej mikrocenózy semien by predstavovalo environmentálne vhodnú alternatívnu, resp. doplnkovú metódu ku tradičnému ošetreniu semien morením chemickými prostriedkami. Popri optimalizovaní parametrov plazmového zariadenia, na základe vyhodnotenia efektu pôsobenia NTP na semená/plody rastlín, budeme klásť dôraz aj na objasnenie vplyvu jednotlivých zložiek plazmy. Budú skúmané účinky plazmy na rastové, fyziologické, biochemické, molekulárno-biologické a štrukturálne aspekty rastlín po ošetrení semien plazmou, ako aj potenciálny genotoxický, prípadne antigenotoxický účinok vo vnútri bunky, čím sa získajú originálne výsledky o vplyve plazmy. Takýto druh výskumu vyžaduje vytvorenie silného multidisciplinárneho tímu pozostávajúceho z odborníkov v oblasti fyziky plazmy, aplikovanej fyziky, diagnostických metód, ako aj biochémie, mikrobiológie, genetiky a molekulárnej biológie.
Projekt je zameraný na riešenie nasledujúcich úloh:
- Návrh, konštrukcia a testovanie prototypu plazmového zariadenia, na báze rôznych typov elektrických výbojov, prispôsobeného na povrchovú úpravu rôznych druhov semien a suchých plodov
- Diagnostika nízkoteplotnej plazmy optickými a elektrickými metódami a stanovenie korelácie medzi optimálnymi účinkami plazmy na povrch biologických materiálov a parametrami plazmy
- Overenie inaktivačného/devitalizačného účinku NTP na mikrocenózu semien/plodov ťažiskových poľnohospodárskych plodín
- Objasnenie mechanizmu pôsobenia častíc NTP na biologický materiál na celulárnej a subcelulárnej úrovni
- Porovnanie kvalitatívnej a kvantitatívnej zmeny senzorických a nutričných vlastností rastlinných semien/plodov pred a po aplikácii NTP
- Štúdium účinkov plazmy na rastové, fyziologické, biochemické, molekulárno-biologické a štrukturálne aspekty rastlín po ošetrení semien plazmou
- Objasnenie potenciálneho genotoxického/antigenotoxického účinku nízkoteplotnej plazmy na molekulárnej úrovni.