Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
studijní program
Fakulta: FCHZkratka: DPCP_PCHAk. rok: 2022/2023
Typ studijního programu: doktorský
Kód studijního programu: P0531D130065
Udělovaný titul: Ph.D.
Jazyk výuky: čeština
Akreditace: 24.9.2020 - 24.9.2030
Forma studia
Prezenční studium
Standardní doba studia
4 roky
Garant programu
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.
Oborová rada
Předseda :prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.Člen interní :prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D.prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D.prof. Ing. Adriána Kovalčík, Ph.D.doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D.Člen externí :prof. RNDr. Jiří Doškař, CSc.prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.Ing. Martin Polovka, Ph.D.doc. Ing. Milan Čertík, Ph.D.prof. Ing. František Buňka, Ph.D.
Oblasti vzdělávání
Cíle studia
Hlavním cílem studia je výchova vysoce vzdělaných odborníků v oboru potravinářské chemie, určených pro samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou činnost. Cílem potravinářské chemie jako vědního oboru je poskytovat komplexní chemické,inženýrské a biochemické principy složení, zpracování, analýzy a nutriční hodnoty potravin a surovin. Student je učen samostatně formulovat vědecký či inženýrský problém, navrhnout hypotézy a postupy k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí je výcvik schopnosti kritického posouzení publikovaných vědeckých informací a schopnosti vyjadřovat se písemně i slovně v anglickém odborném jazyce. Studijní program je zaměřen na samostatnou tvůrčí činnost v celé oblasti potravinářské chemie, zahrnuje jak teoretickou práci, tak práci experimentální a připravuje absolventy pro vědeckou, výzkumnou a vývojovou činnost, jakož i na aktuální postupy hodnocení kvality a autenticity potravin. Stěžejní oblasti studia budou chemické a inženýrské základy procesů spojených se zpracováním potravinářských surovin, analýzou složení potravin, hygienou, nutričními vlastnostmi i senzorickou analýzou. Ty budou dále rozvíjeny podle volby tématu disertace v oblasti analýzy potravin a surovin, instrumentálních a molekulárních technik pro stanovení autenticity, mikrobiologie a biotechnologie, molekulárních technik a nanobiotechnologií, a to včetně rozvoje postupů zpracování a valorizace potravinářských odpadů. Předměty, aktivity teoretické a laboratorní si budou studenti zapisovat tak, aby splnily požadavky FCH VUT na kvalitu studia a byly vhdným podkladem pro zaměření závěrečných prací. Zaměření doktorských studijních programů poskytuje absolventům získání teoretických poznatků a experimentální erudice v oborech základní a aplikované chemie (potravinářská chemie a biochemie, organická chemie, fyzikální a koloidní chemie, mikrobiologie, molekulární biologie a bioinženýrství). Kvalifikační práce studentů jsou pak orientovány do oblastí, které jsou na fakultě řešeny akademickými a vědecko-výzkumnými pracovníky, a to především s podporou výzkumných projektů. Fakulta disponuje moderním přístrojovým vybavením pořízeným mimo jiné v rámci rozvojových a dotačních projektů (např. projekt OP VaVpI Centrum materiálového výzkumu), jehož využívání je zajištěno klíčovými akademickými pracovníky jednotlivých ústavů. Tímto jsou vytvořeny základní předpoklady pro odbornou činnost doktorandů.
Profil absolventa
V rámci doktorského programu Potravinářská chemie budou připravováni odborníci s vysokými kompetencemi, kteří se budou schopni podílet na vysoce kvalifikované vědecko-výzkumné činnosti založené na chemických a biochemických principech a postupech, a to zejména na vysokoškolských pracovištích, pracovištích Akademie věd, ve výzkumných ústavech, ale i vprůmyslovém výzkumu a rovněž v kontrolních a státních institucích.. Absolvent je schopen samostatné tvůrčí práce v celém oboru potravinářské chemie. Absolventi se mohou vzhledem k širokému rozsahu výuky y výzkumných směrů výborně uplatnit nejen v přímo oblastech vývoje, výzkumu a hodnocení kvality potravin a surovin, ale v dalších oborech z oblasti výživy, péče o zdraví nebo studia živých systémů pro biotechnologické účely. Hlavním cílem studia je výchova vysoce vzdělaných odborníků v oboru potravinářské chemie, s dostatečnou zahraniční zkušeností, určených pro samostatnou tvůrčí, vědeckou a výzkumnou činnost. Cílem potravinářské chemie jako vědního oboru je poskytovatkomplexní přístup k výrobě, zpracování, balení, uchováváníé potravin a též k hodnocení jejich kvality,autenticity. nezávadnosti a senzorických vlastností. Student je učen samostatně formulovat problém, navrhnout hypotézy a postupy k jeho řešení a provést experimentální či teoretické pokusy k jejímu potvrzení. Nedílnou součástí je výcvik schopnosti kritického posouzení publikovaných vědeckých informací, schopnosti vyjadřovat se písemně i slovně v anglickém odborném i běžném jazyce, pracovat v mezinárodním týmu. Absolventem oboru je tedy chemický inženýr (doktor) vzdělaný i v celém oboru potravinářských věd a rovněž ve vybraných souvisejících chemických, biotechnologických a bioinženýrských vědách. Takto koncipované vzdělávání obsažené v logickém systémuteoretických a aplikovaných předmětů dává absolventovi možnost uplatnit se v potravinářském a příbuzném chemickém, inženýrském i biotechnologickém vývoji a výzkumu, kde může zastávat funkce specializovaných výzkumných a vývojových pracovníků. Absolventi mohou dále získat pracovní pozice specialistů a řídících pracovníků v potravinářské a odpovídající chemické, biotechnologické i kosmetické a farmaceutické výrobě. Zde mohou zastávat funkce vysoce kvalifikovaných pracovníků a také pozice středního a vyššího managementu a podílet se tak přímo na řízení výroby i doprovodných procesů, jako je např. práce v útvarech kontroly a řízení jakosti, registračních útvarech apod. Dle Evropského kvalifikačního rámce výstupy studia v doktorském studijním programu Potravinářská chemie odpovídají nejvyšší úrovni – tedy úrovni EQF 8, což charakterizuje absolventy jako špičkově vzdělané jedince v oboru, případně v mezioborové problematice, ovládající specializované a vysoce pokročilé techniky, schopné samostatně řešit problémy, vykazovat autoritu, inovační potenciál a akademickou i odbornou integritu, vyvíjet nové postupy při práci v oboru, při studiu nebo ve výzkumu.
Charakteristika profesí
Absolventi doktorského studijního programu získají teoretické vědomosti i praktické experimentální dovednosti a zkušenosti nezbytné k samostatnému tvůrčí řešení problematiky v široké oblasti komplexního oboru chemie potravin. Program je orientován jak do oblasti chemické podstaty potravinářských i biotechnologických výrob s ohledem na zabezpečování a rozvoj progresivních technologií, tak také do oblasti kontroly jakosti a zdravotní nezávadnosti produkovaných potravin. Absolventi DSP najdou uplatnění v oblasti univerzitního i neuniverzitního výzkumu, ve výzkumně-vývojové oblasti veřejných i soukromých společností a institucí nejen v ČR, ale i v EU (např. Evropský úřad pro bezpečnost potravin, Úřad pro zdraví a ochranu spotřebitele při Evropské komisi), a ve výrobních podnicích zemědělsko-potravinářského komplexu národních i nadnárodních potravinářských společností. Profil absolventa nabízí také uplatnění v rámci státních kontrolních institucí a obchodních organizacích. Profil absolventa je formulován tak, aby byl srovnatelný se studiem podobného charakteru na tuzemských i zahraničních univerzitách i s nároky evropského výzkumného prostoru. Absolvent oboru je vzdělaný v celém oboru potravinářských věd a rovněž ve vybraných souvisejících chemických, biotechnologických a bioinženýrských vědách. Takto koncipované vzdělávání obsažené v logickém systému teoretických a aplikovaných předmětů dává absolventovi možnost uplatnit se v potravinářském a příbuzném chemickém, inženýrském i biotechnologickém vývoji a výzkumu, kde může zastávat funkce specializovaných výzkumných a vývojových pracovníků. Absolventi mohou dále získat pracovní pozice specialistů a řídících pracovníků v potravinářské a odpovídající chemické, biotechnologické i kosmetické a farmaceutické výrobě. Zde mohou zastávat funkce vysoce kvalifikovaných pracovníků a také pozice středního a vyššího managementu a podílet se tak přímo na řízení výroby i doprovodných procesů, jako je např. práce v útvarech kontroly a řízení jakosti, registračních útvarech apod. Potenciálními průmyslovými zaměstnavateli jsou zejména potravinářské, zemědělské a biotechnologické firmy zaměřené na moderní systémy pro aplikace v potravinářské chemii a produkci; z širšího hlediska sem lze zahrnout i velmi příbuzné odvětví kosmetických a farmaceutických firem. Vzhledem k dobrému chemickému základu se absolventi mohou dobře uplatnit i v jiných malotonážních chemických výrobách.
Podmínky splnění
Na začátku studia musí student spolu se školiterlem vypracovat individuální studijní plán a pracovat v souladu s tímto plánem. Dále si student vybere tři předměty (povinný je předmět Potravinářská chemie a biochemie) a složí z nich dílčí zkoušky (formou kolokvia). Student je povinen prezentovat minimálně jednou za studium výsledky své práce v přednášce v anglickém jazyce buď v rámci pravidelných schůzí Oborové rady DSP, nebo v rámci Studentské konference "Chemie je život" , případně na jiné mezinárodní odborné konferenci. Student je dále povinen na základě pokynů školitelů účastnit se workshopů a odborných akcí pořádných oborovou radou příslušného doktorského programu (veřejné přednášky, semináře apod.), účastnit se letních škol, speciálních kurzů, seminářů a konferencí jak v ČR, tak v zahraničí, žádoucí jsou rovněž studijních pobyty na jiném, zpravidla zahraničním pracovišti, které fakulta intenzivně podporuje. Dále student musí splnit zákonné podmínky - zahraniční stáž v rozsahu minimálně 2 měsíce a výuku v rozsahu 4 semestry, 4 hodiny týdně. Při státní doktorské zkoušce má student prokázat hluboké teoretické vědomosti v oboru disertační práce a získání požadovaných vědomostí a znalostí z oblasti studia, včetně metodologických východisek vědecké práce. Její obsah vychází zejména z tématu doktorského studijního programu a individuálního studijního plánu doktoranda. Součástí státní doktorské zkoušky je diskuse o souvislostech s tématem disertační práce na základě pojednání předloženého doktorandem. Toto pojednání obsahuje zejména kriticky zhodnocený stav poznání v oblasti tématu disertační práce, vymezení předpokládaných cílů disertační práce a charakteristiky zvolených metod řešení. Kromě absolvování všech předmětů a SDZ musí student k obhajobě předložit disertační práci a potvrzení o akceptaci nejméně jedné vědecké publikace do mezinárodního vědeckého časopisu s IF, na jejíž tvorbě má podstatný podíl. V současné době je v platnosti nové znění studijní směrnice, které předpokládá navýšení počtu publikací na dvě impaktované publikace s podstatným podílem studenta.
Vytváření studijních plánů
Pravidla a podmínky vytváření individuálních studijních plánů jsou stanoveny Studijním a zkušebním řádem VUT, čl. 32. Při nástupu do studia je stanoveno obsahové zaměření studia a související tvůrčí činnosti, určeny minimálně tři studijní předměty, které je student povinen absolvovat (povinným předmětem pro všechny studenty je Potravinářská chemie a biochemie), související činnosti (stáže, účast na konferencích) a pedagogická praxe. Zároveň je určen časový plán všech aktivit pro první ročník s výhledem na další roky studia. Individuální studijní plán je každoročně vyhodnocován a aktualizován studentem a školitelem, následně je projednán oborovou radou, která jej schvaluje. Student je povinen prezentovat minimálně jednou za studium výsledky své práce v rámci pravidelných schůzí Oborové rady DSP, kde je posouzeno plnění plánu a doporučeno pokračovat ve studiu. Student je dále povinen na základě pokynů školitelů účastnit se workshopů a odborných akcí pořádných oborovou radou příslušného doktorského programu (veřejné přednášky, semináře apod.), účastnit se letních škol, speciálních kurzů, seminářů a konferencí jak v ČR, tak v zahraničí. Do studijního plánu je zakomponována i zahraniční stáž tematicky zaměřená na problematiku DSP v rozsahu minimálně 2 měsíce a výuka. Obsah státní doktorské zkoušky vychází z tématu doktorského studijního programu a individuálního studijního plánu doktoranda. Součástí státní doktorské zkoušky je diskuse o souvislostech s tématem disertační práce na základě pojednání předloženého doktorandem. Toto pojednání obsahuje zejména kriticky zhodnocený stav poznání v oblasti tématu disertační práce, vymezení předpokládaných cílů disertační práce a charakteristiky zvolených metod řešení. Výsledky práce student průběžně prezentuje na odborných konferencích a publikuje v odborném tisku.
Návaznost na další typy studijních programů
Program navazuje na magisterské studijní programy v oblasti potravinářské chemie, potravinářské technologie, biotechnologie, případně studijní programy zaměřené na analytické a bioanalytické metody. Na FCH program přímo navazuje na navazující magisterské programy Chemie potravin a biotechnologie, případně Chemie pro medicínské aplikace, jejichž absolventi jsou adekvátně připraveni pokračovat v doktorském studiu Chemie potravin.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Předmětem disertační práce bude studium biotechnologického potenciálu vybraných druhů kvasinek za účelem produkce vybraných specializovaných metabolitů vhodných do krmiv, potravin a potravinových doplňků. Mikroorganismy budou využity jednak k produkci obohacené biomasy a dále k produkci vzácných metabolitů typu nenasycených MK, provitaminů a dalších metabolitů, glukanů, antifungálních látek a enzymů. U uvedených organismů pak využit externí stres i vhodné substráty k indukci enzymů. Bude sledována produkce vybraných metabolitů v průběhu celého růstu se zvláštním zaměřením na lag fázi a adaptaci na různé podmínky. Na úrovni jedné buňky bude pomocí fluorescenčních metod a průtokové cytometrie studována produkce, transport a molekulární charakterizace metabolitů. U získaných produktů bude testována bezpečnost a biologická aktivita pomocí mikrobiálních a humánních buněčných kultur. Součástí práce bude (ve spolupráci s průmyslovým subjektem) optimalizace technologických parametrů a návrh inovačních fermentačních strategií, separace frakcí biomasy a optimalizace izolačního postupu pro jednotlivé metabolity.
Školitel: Márová Ivana, prof. RNDr., CSc.
Nukleové kyselin a proteiny patří mezi biopolymery, které jsou základními strukturními a funkčními molekulami všech živých organismů. Zatímco nukleové kyseliny v sobě uchovávají genetickou informaci, tak proteiny mají v organismu funkce stavební, transportní, katalytické, regulační, ochranné atd. Proteiny a nukleové kyseliny se také vyskytují prakticky ve všech potravinách z rostlinné a živočišné produkce. Velké nebezpečí u potravin způsobují kontaminace potravin nejrůznějšími patogenními organismy, na druhou stranu celá řada mikroorganismů je využívána v potravinářství cíleně a probiotické bakterie ovlivňují pozitivně mikroflóru tlustého střeva. V rámci tohoto tématu budou využity metody molekulární biologie k charakterizace autenticity, složení potravin, patogenních virů a mikroorganismů s důrazem na patogeny, které mohou být primárně či sekundárně zaneseny do potravinové matrice. Použité metodické postupy mají široké možnosti využití při analýze surovin, potravin a medicínských aplikacích. Předpokládá se spolupráce se zahraničním pracovištěm.
Školitel: Brázda Václav, prof. Mgr., Ph.D.
Předmětem disertační práce bude studium možností využití vybraných druhů autotrofních a heterotrofních řas k ekonomicky a ekologicky efektivní produkci obohacené biomasy a vybraných metabolitů vhodných do krmiv, kosmetiky a potravinových doplňků. Biomasa mikrořas bude charakterizována jako celek, dále budou separovány a charakterizovány některé frakce (proteiny, pigmenty, lipidy, polysacharidy) a vybrané biomolekuly. Ve spolupráci se zahraničním pracovištěm bude analyzována metabolická aktivita na úrovni jedné buňky (FTIR, Ramanova mikroskopie). U získaných frakcí a specifických produktů bude testována bezpečnost a biologická aktivita pomocí buněčných kultur.
Dizertační práce je zaměřena na izolaci a modifikaci ligninu z různých meziproduktů a odpadů průmyslových výrob, např. papírenského a potravinářským průmyslu. Lignin spolu s celulózou a hemicelulózou patří mezi tři nejdůležitější složky lignocelulózové biomasy. Kvůli fenylpropanové struktuře má lignin značný potenciál pro využití v oblasti paliv a speciálních produktů jako jsou uhlíková vlákna, aktivní uhlí, směsné organické kyseliny, pyrolyzní olej, nanočástice a aktivní plnivo pro polymery. Lignin přítomný v rostlinách má antioxidační a antibakteriální vlastnosti. Aplikace ligninu závisí na jeho chemické struktuře a fyzikálních vlastnostech. Enzymatická modifikace umožňuje ovlivnit jeho molekulární hmotnost, polydispersitu, čistotu, zavedení nových funkčních skupin, a tím rozšíření jeho použití. Enzymatickou modifikací je možná přímá degradace ligninu selektivním způsobem, čímž se minimalizuje tvorba nežádoucích produktů. Rozvoj izolačních a strukturně-analytických metod v uplynulých dvou desetiletích způsobil vzrůst počtu nově identifikovaných struktur ligninů a možností jejich valorizace. Cílem práce je navrhnout vhodné enzymatické systémy a postupy pro zhodnocení ligninu pro využití v kosmetice, biomedicíně a funkčních polymerních systémech například pro použití v obalové technice pro potravinářství.
Školitel: Kovalčík Adriána, prof. Ing., Ph.D.
Ječmen a další obiloviny paří mezi základní složky lidské stravy a jako surovina jsou vužívány pro výrobu různých potravin a nápojů. Ječmen je zdrojem nejen zdraví prospěšných fenolických látek, ale i alergenů, lepku a prekurzorů senzoricky aktivních látek. Fenolické látky jsou silné antioxidanty a mají protirakovinné, protizánětlivé a gastroprotektivní vlastnosti. Senzoricky aktivní látky vznikající z prekurzorů během technologie sladování mohou negativně ovlivnit chuť a vůni finálního výrobku. Cílem práce bude sledovat obsah fenolických kyselin, flavonoidů, tokolů, folátů, lepku a prekurzorů senzoricky aktivních látek v různých odrůdách ječmene a z nich vyrobeném sladu metodami LC/PDA, LC/MS, GC/MS a ELISA. Odrůdy ječmene s vyššími obsahy bioaktivních fenolických látek a nižším obsahem lepku mohou být využity pro výrobu potravin a nápojů se zdravotním benefitem.
Školitel: Mikulíková Renata, doc. RNDr., Ph.D.
Rostlinné suroviny (obiloviny) pro výrobu nápojů obsahují zásobní a funkční lipidy, které mohou být za určitých podmínek degradovány a oxidovány za vzniku senzoricky aktivních látek – aldehydů (např. tran-2-noneanal) a alkoholů (např. cis-hex-3-en-1-ol). Tyto senzoricky aktivní látky se mohou vytvářet během technologického procesu výroby nápojů a mohou ovlivnit chuť finálního výrobku. Cílem práce bude sledovat obsah lipidů a profilu mastných kyselin v základní surovině metodami GC/FID a GC/MS, jejich změny během technologického zpracování v souvislosti s enzymovou aktivitou lipasy a lipoxygenasy. Dále bude sledován obsah senzoricky aktivních látek vznikajících z lipidů během technologické výroby nápojů na bázi obilovin a sladů metodou HS-SPME/GC/MS.
Práce se zabývá detailním studiem procesu pražení kávy a studiem transformace látek obsažených v kávovém zrnu během pražení kávového zrna. Sledován také bude přechod látek z kávového zrna do kávy připravované různým baristickým způsobem, mimo jiné s využitím různého stupně mletí kávového zrna. Při práci budou k analýze chemických látek využity techniky GC-MS, HPLC-DAD a LC-MS.
Školitel: Diviš Pavel, doc. Ing., Ph.D.
Sýrové analogy jsou definovány jako produkty, u nichž jsou mléčná bílkovina a/nebo tuk částečně nebo zcela nahrazeny nemléčnou surovinou, zejména rostlinného původu. V závislosti na použitých surovinách mohou nabízet řadu pozitivních nutričních aspektů: vyšší podíl nenasycených mastných kyselin, nižší nebo žádný obsah cholesterolu, snížený obsah bílkovin, sodíku aj.; na druhou stranu nemléčné suroviny mohou negativně ovlivnit senzorické vlastnosti výrobku. Na trhu je v současné době dostupný už poměrně široký sortiment různých produktů, problémem je dosud nedostatečná legislativa. V rámci disertační práce bude nejprve optimalizována technologie výroby čerstvých sýrů v laboratorním/poloprovozním měřítku, následně budou vyrobeny modelové vzorky analogů s přídavkem vybraných ořechových olejů (mandlový, lískoořechový, vlašský). K charakterizaci vyrobených vzorků budou využity techniky plynové a kapalinové chromatografie (stanovení vonných a chuťových látek), a deskriptivní senzorická analýza. Zároveň budou analyzovány oleje jako hlavní použitá surovina. Hlavním cílem bude posoudit vliv přidaných ořechových olejů na senzorickou kvalitu/chutnost vyrobených analogů.
Školitel: Vítová Eva, doc. Ing., Ph.D.
Environmentální epigenetika popisuje, jak faktory prostředí ovlivňují buněčnou epigenetiku, a lidské zdraví. Epigenetické značky a lokální struktury mění prostorovou konformaci chromatinu a regulují expresi genů. Faktory prostředí s epigenetickými účinky zahrnují chování, výživu, chemikálie a průmyslové znečišťující látky. Bioaktivní složky potravin mohou po celý život spouštět ochranné epigenetické modifikace. V rámci tohoto tématu se bude pomocí molekulárně biologických metod zkoumat jak potraviny a doplňky stravy ovlivňují epigenom v oblasti zdraví a nemocí. Pochopení molekulárních účinků chování, živin a znečišťujících látek může být relevantní pro rozvoj preventivních strategií a individualizovaných zdravotních programů. Obnovením buněčné diferenciace by potraviny a potravinové doplňky s pozitivními epigenetickými vlivy mohly představovat potenciální strategii pro prevenci a léčbu mnoha nemocí.
Termofilní prokaryota mají celou řadu unikátních vlastností, díky kterým je možné je považovat za velice zajímavé produkční jednotky v mikrobiálních biotechnologiích. V rámci této disertační práce bude podrobně studován biotechnologický potenciál dvou velice zajímavých termofilních bakterií – gram-negativní bakterie Schlegelella thermodepolymerans a také gram-pozitivní bakterie Aneurinibacillus sp. H1. U obou bakterií byla v nedávné době popsána schopnost produkce polyhydroxyalkanoátů – biopolymerů, které mohou představovat velice zajímavou ekologickou alternativu k petrochemickým plastům. V rámci práce bude produkce polyhydroxyalkanoátů studována s využitím celé řady kultivačních i molekulárně-biologických metod. Zároveň budou v rámci práce aplikovány nástroje metabolického inženýrství k vylepšení produkčních charakteristik obou bakterií a to nejen v kontextu produkce polyhydroxyalkanoátů ale také dalších metabolitů s vysokou přidanou hodnotou.
Školitel: Obruča Stanislav, prof. Ing., Ph.D.