Toidu ja biotehnoloogia osakond
Toidu- ja biotehnoloogia osakond jätkab 1956. aastal Tallinna Tehnikaülikooli Keemia-mäeteaduskonnas avatud Toidutehnoloogia eriala õpetamist ning 1968. aastal asutatud Toiduainete tehnoloogia kateedri (alates 1992. Toiduainete instituut) tegevust. Osakonna peamised uurimisvaldkonnad on toiduteadus ja –tehnoloogia, bio-inseneeria ning taim-patogeen interaktsioonid ja taimegeneetika.
Toidu- ja biotehnoloogia osakonna põhiülesanne on õppe-, teadus- ja arendustöö toidu- ja biotehnoloogia vallas ning põhilised tegevusvaldkonnad on:
- Bakalaureuse-, magistri- ja doktorikraadiga spetsialistide koolitamine;
- Täienduskoolitused;
- Süva- ja rakendusuuringud ning arendustööd toiduõpetuse, toidukeemia, bio- ja toidutehnoloogia vallas, toitumisuuringud;
- Koostöö teiste kõrgkoolide ja teadusasutustega, teaduslaboritega ja instituutidega;
- Koostöö arendus- ja tehnoloogiasiirde firmade ning ettevõtetega teadus- ja arendustöö tulemuste levitamiseks;
- Teaduslike konverentside, seminaride korraldamine toidu- ja biotehnoloogia alal;
- Osalemine rahvusvahelistes teadus- ja haridusprogrammides;
- Koostöö ameti- ja erialaliitudega.
Osakonnas töötab 32 akadeemilist töötajat, sh. 2 professorit ja 10 doktoranti.
Osakonnajuhataja
Bio-inseneeria ja toidutehnoloogia
Meie uurimistöö on keskendunud globaalsele bioloogilise jätkusuutlikkuse väljakutsetele, sealhulgas toidu ja sööda, aga ka biokeemiliste ainete ja materjalide kestlikule tootmisele. Oma töös arendame uusi biopõhiseid protsesse, kus kasutame rakuvabrikuid erinevate orgaaniliste jäätmete, näiteks toidu- ja puidutööstuse jäätmete, muundamiseks lisandväärtusega toodeteks.
Tuginedes oma uurimisrühma multidistsiplinaarsetele oskustele, oleme loonud rakutehase projekteerimise ja bioprotsesside optimeerimise tsükli Design-Build-Test-Learn. Uute rakuvabrikute loomisel kasutame metaboolset modelleerimist; töötame välja uusi sünteetilise bioloogia tööriistu rakuvabrikute tõhusamaks konstrueerimiseks; ja kasutame protsessi iseloomustamiseks ja optimeerimiseks meie labor-skaalas bioreaktori platvormi. Lisaks kasutame 3D printimist „elavate materjalide” arendamiseks, mis parandavad biotehnoloogial põhinevaid tootmisprotsesse.
Neid lähenemisviise kombineerides on meie eesmärk tõlkida fundamentaalteaduslikud tulemused tööstuslikes biotehnoloogia rakendustes, ehitades tõhusamaid tootja-rakke. Arendame koos oma rahvusvaheliste ja kohalike partneritega ringmajanduse kõiki väärtusahelaid, et tagada minimaalse jäätmevooga lisandväärtusega toodete jätkusuutlik tootmine.
Liikmed:
Uurimisrühma juht: Prof. Petri-Jaan Lahtvee
Teadlased: Dr. Srdjan Gavrilovic (teadur), Dr. Rahul Kumar (vanemteadur), Dr. Juliano Sabedotti de Biaggi (teadur), Dr. Nemailla Bonturi (vanemteadur)
Uurimisrühma liikmed: Sadia Khalid (biotehnoloogia spetsialist), Aleksandr Illarionov (bioinformaatik), Kaisa Orgusaar (biotehnoloogia spetsialist)
Doktorandid: Alina Rekena, Henrique S. D. R. Hamacek, Abdullah Nasir, Subhasis Behera
Magistrandid: Kristjan Pals, Kerit-Lii Joasoon, Kristin Antoi, Oksana Tingajeva, Andrei Jepifanov
Bakalaureuse tudengid: Katrin Saar
Külalistudengid: Anvarshu Gopal, Hoang Ahn Nguyen
Olulisemad projektid:
Mikrobioomika
Peamised teemad, millega uurimisgrupp tegeleb, on toitumisharjumuste ja tervise vaheliste seoste uurimine kaasaegsete meetoditega in vitro ja toitumiskatsetes. Uurmistöö põhirõhk on kiudainete lagundamisel soolekoosluste poolt. Koostöös TAI-ga töötatakse välja ja uuendatakse Eesti toitumis-, toidu- ja liikumissoovitusi. Mikrobioota ja toitumise vaheliste seoste leidmine võimaldab välja töötada personaalseid toitumiskavasid ja arendada toiduainete tehnoloogiaid, mis aitavad vältida pahaloomuliste protsesside arengut seedetraktis ning seeläbi parandada inimeste tervist ja heaolu.
Uurimisgrupi töö eesmärgiks on:
- leida seosed soolemikrobioota, toitumise ja tervisenäitajate vahel,
- analüüsida soolebakterite ainevahetust (ainevahetusmudelite arendus)
- tuvastada seedetrakti mikrobioota ja selle ainevahetuse muutusi erinevate haiguste korral
- arendada uusi tehnoloogiaid mikrobiootal põhinevate ravipreparaatide tootmiseks (nii bakter- kui ka bakteriviiruste ehk faagide baasil)
- arendada tehnoloogiaid mikrobioomisõbralike toiduainete tootmiseks
Uuringute läbiviimiseks kasutame:
- kultiveerimismeetodeid mikroorganismide kasvatamiseks ja faagide (bakteriviiruste) paljundamiseks (mikroliiter mahust kuni läbivoolukultiveerimiseni bioreaktorites)
- muutuvstaatseid kultiveerimismeetodeid mikroobikultuuride ja koosluste (omaduste) kirjeldamisel ja tootmisprotsessi optimeerimisel,
- instrumentaalanalüüsi meetodeid, sh. HPLC, GC (sh mikro-GC), UPLC eraldi või koos mass-spektromeetriaga mikroobsete ainevahetusproduktide ja toidu koostise määramiseks,
- DNA-järjestuste analüüsi mikroobikooslusluste tuvastamiseks,
- Planeerime ja viime läbi toitumisuuringuid, kogume metaandmeid (tervise- ja toitumiseküsimustikud, toidupäevikud jm), analüüsime toidu, soolekoosluste ja tervise vahelisi seoseid statistiliste meetoditega ja indiviidi tasemel.
Liikmed:
Uurimisrühma juht: Dr. Kaarel Adamberg
Teadlased: Dr. Signe Adamberg, Dr. Tagli Pitsi (vanemlektor), Dr. Robert Risti (teadur), Kristo Abner (teadur), Taivo Lints (insener), Indrek Morell (insener), Ivar Järving (vanemlektor)
MSc tudend: Alissa Issakova
BSc tudengid: Jekaterina Lissovskaja, Veronika Tsando
Taim-patogeen interaktsioonid ja taimegeneetika
Me uurime taim-patogeen interaktsioonide geneetilisi, molekulaarseid ja rakubioloogilisi aspekte. Selleks kasutame peremeestaimedena erinevaid kõrrelisi, kartulit, tomatit ja põlduba ning mudeltaimedena Arabidopsis thaliana’t ja erinevaid tubakaliike.
Multifunktsionaalseid ABCE geene uuritakse endiselt, kuid meie peamine fookus on CRISPR-Cas’i tehnoloogia rakendamisel, et saavutada optimaalne taimetaluvus nii abiootiliste kui ka biootiliste stresside korral. Konkreetsemalt kasutatakse transkriptoomikat ja funktsionaalset genoomikat, et proovida tõsta karjamaa raiheina külma- ja põuataluvust ning seeläbi toetada põllumajanduse jätkusuutlikkust. Projekt viiakse läbi koostöös Läti, Norra ja Leedu teadlastega.
Üks meie olulisi projekte on MARTA (Moodsad Aretustööriistad Targa Toidujulgeoleku Tagamiseks), mille eesmärk on luua uusi aretusalaseid teadmisi ja kaasaegsete aretusmeetodite tööriistakast, et soodustada kliima- ja haiguskindlate, kõrge kvaliteediga, jätkusuutlike ja saagikate sortide aretamist. Meie ülesandeks on välja töötada uusi aretustehnikaid PVY-resistentsete kartulitaimede ja põuataluvate põldoataimede saamiseks. MARTA projekti rahastab Eesti Regionaal- ja Põllumajandusministeerium, seda juhib METK ning partneriteks on Tartu Ülikool, Eesti Maaülikool ja TalTech.
Marie Skłodowska-Curie tegevuste (MSCA) COFUND programmi INNOCHEMBIO raames oleme alustanud uurimistööd PVY-resistentsete tomatitaimede saamiseks CRISPR–Cas tehnika abil. Töö viiakse läbi koostöös Avignoni Puuviljade ja Köögiviljade geneetika ja aretuse üksusega (INRAE). Teine INNOCHEMBIO projekt, koostöös Helsingi Ülikooliga, keskendub taimede stressisignalisatsiooni uute mehhanismide avastamisele ja selle teadmise rakendamisele põldoa saagikuse parandamiseks.
METKiga sõlmitud koostöölepingu raames uuritakse suvi- ja talinisu haiguskindlust ja saagikust määravaid geene, kasutades fütopatoloogilisi meetodeid ja genotüpiseerimise tööriistu. Lisaks arendame koostöös METK-ga täppisaretuse ja genotüpiseerimise tööriistu, et võimaldada kiiret ja kulutõhusat genoomset selektsiooni odra aretuses.
Lisaks jätkame uuringuid sobemoviiruste alal koostöös Arengu-uuringute Prantsuse Riikliku Instituudiga (Montpellier) ning oleme ICTV liikmed.
Oleme osa Meresüsteemide instituudi projektist, mille eesmärk on Rootsi järvedest isoleeritud roheliste vetikate iseloomustamine.
Koos METKiga ja Eesti Maaülikooliga osaleme Tartu Ülikooli juhitavas TARISTU24-TK28 projektis (Taimebioloogia ja taimede väärindamise teadustaristu, https://www.taimebioloogia.ee/). Tänu sellele oleme saanud soetada biolistika süsteemi taimede transformeerimiseks ning taimekasvukambreid, soetamisel on koekultuuri kamber ning toimub taimetubade renoveerimine.
Taimebioloogia infrastruktuuri projekti raames (TAIM) pakume kahte teenust:
- Taimede viiruslike haiguste põhjustajate tuvastamine uue põlvkonna sekveneerimise abil.
- Taimegenoomi või taimeviiruse genoomi täppismuutmine kasutades CRISPR/Cas9 tehnoloogiat.
Uurimisrühma liikmete loetelu:
Uurimisrühma juht: Cecilia Sarmiento (kaasprofessor tenuuris, programmijuht)
Teadlased: Triin Vahisalu (vanemteadur), Irena Jakobson (teadur), Jelena Mõttus (teadur), Kairi Kärblane (insener), Lenne Nigul (insener)
Doktorant-nooremteadurid: Nicoletta Cau, Jose Gutierrez, Ferenz Sustek
Doktorandid: Anna Ivanova-Pozdejeva (koos METKiga); Marlene Kaljumäe, Pille Leesmäe ja Evelyn Pil (koos Meresüsteemide instituudiga)
Magistrandid: Martin Paggi; Grete Jõgisoo (koos METKiga); Laura Johanna Kadak, Katariina Laretei ja Kristian Pärt (koos Meresüsteemide instituudiga)
Bakalaureusetudengid: Ailika Külm; Daniil Orlovski (koos Jekaterina Mazina-Šinkariga); Ilona Fjodorova ja Aleksandrina Smirnova (koos Meresüsteemide instituudiga)
Insener: Signe Nõu
Assistent: Riina Turi
Toiduteaduse ja -tehnoloogia uurimisrühm
Meie grupp on pühendatud toidu ja selle keerulise koostise, struktuuri ja käitumise uurimisele. Kogemustega õppejõud ja tipptasemel seadmed pakuvad üliõpilastele suurepäraseid võimalusi praktilise kogemuse saamiseks toidukeemia, toitumise, mikrobioloogia, toidu maitse, (bio)tehnoloogia ja muude valdkondade alal. Koos uuritakse töötlemistehnikate mõju toidu kvaliteedile, toiteväärtusele ja sensoorsetele omadustele ning arendatakse innovaatilisi lahendusi toiduohutuse, jätkusuutlikkuse ja tervislikkuse parandamiseks. Liitu meiega, et avastada, milline teadus on toidu taga!
Teadustöö põhisuunad
- Fermentatsiooni ja biotehnoloogia protsessid toiduresursside väärindamisel
- Lõhna- ja maitseteadus, füüsikalis-keemilised uuringud
- Toitumine ja toidu-oomika inimese mikrobioomi uuringutes
- Toidusüsteemid ja stabiilsus
Liikmed
Uurimisrühma juht: Dr. Kristel Vene (vanemlektor)
Teadlased: Prof. Katrin Laos (kaasprofessor), Ildar Nisamedtinov (vanemlektor), Toomas Paalme (vanemteadur), Tiina Randla (lektor), Allan Olspert (vanemteadur), Inga Sarand (dotsent), Tiina Lõugas
Doktorandid: Lachinkhanim Huseynli, Rifladi Lutfi, Hidde Yael Berg, Õnnela Luhila, Anna Angerjas, Atefeh Asadi,