Új növénykondicionáló szer kutatása toxinok termelődésének visszaszorítására gabonákban, egyéb növényekben és élelmiszer alapanyagok, takarmányok toxinmentesítésére ipari méretű ózont felhasználó technológia fejlesztése

Szerződött támogatás összege: 799.550.000 Ft

A támogatás mértéke (%-ban): 68,99%

Pályázat összefoglalója:

A teljes nemzetgazdaságot súlyosan érinti a kenyérgabonák időjárás okozta toxin szennyeződése, amely a gabonák megsemmisítéséhez vezet. Nemzetgazdasági érdek tehát az egészséges és gazdaságilag veszteségmentes növények termesztése, előállítása, illetve belföldi és külföldi értékesítése egyaránt. A projektben egy technológia és ehhez kapcsolódó komplex szolgáltatás fejlesztése valósul meg fertőzött gabonák toxin és kártevő mentesítésére, illetőleg a fertőzés megelőzésére.

A jelenleg forgalomban lévő kapszaicin vegyület beszerzése több milliós tétel. A célnak megfelelő szintézis kidolgozása során minimalizálva lesz a drága segédanyagok használata, kerülve a felesleges származékképzést, továbbá nagy hangsúlyt fektetve az atomhatékony reakciók kiválasztására, az energiafelhasználás csökkentésére, valamint a fenntarthatóság biztosítására.

A konvencionális termesztés technológiákkal szemben az allelokemikáliák alkalmazásán alapuló integrált növényvédelmi technológia alkalmas lehet már emelt szintű, magasabb követelményrendszert megfogalmazó integrált növényvédelmi technológiai rendszerek meghonosítására, amely során lehetőség lesz a hasznos élő szervezetek kímélésére.

A piacon jelen lévő szereplőkkel szemben a szolgáltatás proaktív és preventív választ kíván adni a problémára. A kifejlesztett technológiákra (kapszaicin költséghatékony szintetikus előállítása és ózonos gabonafertőtlenítés) mutatkozó piaci igény biztosítja a tervezett szolgáltatásaink életképességét. A pályázatban felvetett problémakör nem csak Magyarország élelmiszeriparát érinti, hanem a világon köztudott nehézség, ezért a kutatás nemzetközi jelentőséggel bír.

Pályázat erdményei:

1. munkaszakasz (2021. szeptember 1. - 2022. augusztus 31.)

A kapszaicin mellett megvalósítottuk különböző kapszaicin-származékok (kapszaicinoidok) laboratóriumi méretű előállítását. A kapszaicinoid vegyületcsalád szerkezete két építőegységre vezethető vissza: egy benzil-aminra és egy hosszú szénláncú acil csoportra (karbonsavra), melyek egy amidkötésen keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Munkánk során laboratoriumi méretben megvalósítottuk a cisz-8-metilnon-6-énsav (karbonsav prekorzor) többlépéses szintézisét, valamint hatékony eljárást dolgoztuk ki a benzil-amin funkció kialakítására is. Az előállított benzil-amin-származékokat a cisz-8-metilnon-6-énsav mellett különböző lánchosszúságú karbonsavakkal is acileztük, mely során egy 18-tagú kapszaicinoid molekulakönyvtárat állítottunk elő. Az egyes reakciólépések optimalizálása során kapott reakcióelegyek összetételének meghatározását, valamint a vegyületek azonosítását a Bálint Analtika Kft. munkatársai végezték. Az előállított és megtisztított kapszaicin-származékokat a Debreceni Egytemre küldtük növénybiológiai vizsgálatokra.

2. munkaszakasz (2022. szeptember 1. - 2023. augusztus 31.)

Az első évben előállított kapszaicinoidok vízoldhatóságának és biohasznosulásának céljából különböző kapszaicinoid-ciklodextrin komplexeket állítottunk elő fázisoldhatósági vizsgálatok segítségével. A komplexekben kialakult kölcsönhatásokat NMR vizsgálatokkal igazoltuk. Összesen 12 kapszaicinoid-ciklodextrin komplexet állítottunk elő, melyeket a Debreceni Egytemre küldtünk növénybiológiai vizsgálatokra. Az első évben kidolgozott kémiai szintézist továbbfejlesztettük és egy háromlépéses áramlásos kémiai eljárást dolgoztuk ki aciklusos és heterociklusos kapszaicin-származékok előállítására is. Összesen 10 heterociklusos kapszaicinoidot állítottunk elő, az egyes vegyületek termelési értékei a heterociklus anyagi minőségétől függően eltérően alakultak. Tanulmányoztuk és megvalósítottuk a szintetikus kapszaicin, a nonivamid tízszeres méretnövelését szakaszos és áramlásos kémiai körülmények között is. A méretnövelési reakciók során vizsgáltuk alternatív, zöld oldószerek alkalmazási lehetőségeit is.  

3. munkaszakasz (2023. szeptember 1. - 2024. augusztus 31.)

A laboratóriumi szintézisek eredményei alapján, tanulmányoztuk a kapszaicin-származékok előállítását félüzemi méretben, mely során áramlásos kémiai reaktorokat kapcsoltunk össze. A kialakított reaktorrendszer alkalmazásával arra törekedtünk, hogy a kapszaicinoidok előállítása racionális költségek mellett, környezetbarát módon megvalósítható legyen. Vizsgáltuk, hogy a kereskedelmi forgalomban kapható áramlásos kémiai reaktorok egy része kiváltható-e sajátfejlesztésű 3D nyomtatott reaktorokkal, mellyekkel a technológia költségvetése tovább csökkenthető. Tovább tanulmányoztuk az aromás és heteroaromás kapszaicinoidok komplexképzését különféle ciklodextrinekkel, a vízoldhatóság és a biológiai hasznosulás növelése céljából.

A 2020-1.1.2-PIACI-KFI-2021-00234 számú projekt az Innovációs és Technológiai Minisztérium Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból nyújtott támogatásával, a 2020-1.1.2-PIACI KFI pályázati program finanszírozásában valósult meg.