studijní program

Potravinářská chemie

Fakulta: FCHZkratka: DPCP_PCHAk. rok: 2021/2022

Typ studijního programu: doktorský

Kód studijního programu: P0531D130065

Udělovaný akademický titul: Ph.D.

Jazyk výuky: čeština

Akreditace: 24.9.2020 - 24.9.2030

Forma studia

Prezenční studium

Standardní doba studia

4 roky

Garant programu

Oborová rada

Oblasti vzdělávání

Oblast Téma Podíl [%]
Potravinářství Bez tematického okruhu 50
Chemie Bez tematického okruhu 50

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

  1. Aplikace vybraných komplexních mikrobiálních a rostlinných extraktů v potravinářství a kosmetice

    Zaměřením práce je příprava a charakterizace přírodních mikrobiálních, řasových a rostlinných extraktů se zaměřením na biologicky aktivní látky (vitaminy, provitaminy, antioxidanty, glukany). Cílem je posoudit komplexní účinek těchto extraktů a jejich směsí a možnosti aplikace do vhodných kosmetických, potravinářských a dalších přírodních produktů. Extrakty budou stabilizovány enkapsulací do různých typů organických mikro- a nanočástic a vláken. Charakterizace aplikačních forem bude provedena pomocí mikroskopických, chromatografických a rozptylových technik. Součástí práce je kromě vývoje metod analýzy složení extraktů také testování biologických účinků a bezpečnosti v souladu s aktuální legislativou doporučenou EFSA. Dlouhodobá stabilita extraktů bude sledována v modelových i v reálných potravinách a rovněž v modelových fyziologických podmínkách, v buněčných kulturách i v kontaktu s lidským organismem.

    Školitel: Márová Ivana, prof. RNDr., CSc.

  2. Benefity inteligentních obalů v moderní době

    Mezi důležité potravinové atributy patří v dnešní době výživová hodnota, přísady, geografický původ, způsob zpracování, cena, kvalita a bezpečnost potravin. Jedním z běžných konceptů v potravinářském průmyslu, jak chránit potraviny, informovat zákazníky a podporovat prodej, je věnovat pozornost balení potravin. V poslední době se charakteristiky balení potravin začali více zabývat širokou škálou požadavků na jasné specifikace, funkčnost a bezpečnost. Tato práce je zaměřena na vývoj inteligentních potravinových obalů (případně obalů s použitím v jiných průmyslových odvětvích) sledující trendy cirkulární ekonomiky. Práce bude mít následující části: identifikace aktivních látek v alespoň jednom odpadu získaného z potravinářské výroby, návrh metodiky pro izolaci aktivních látek, jejich modifikaci, použití a nakonec vývoj inteligentních potravinových obalů. Tato práce bude mít interdisciplinární charakter a předpokládá propojení následujících oblastí: chemie potravin, bioinženýrství, nanotechnologie, materiálové inženýrství a chemie polymerů.

    Školitel: Kovalčík Adriána, doc. Ing., Ph.D.

  3. Biotechnologická konverze lignocelulózových materiálů na polyhydroxyalkanoáty

    Cílem práce bude studium biotechnologické produkce polyhydroxyalkanoátů s využitím vybraných lignocelulózových opadů potravinářských výrob a zasazení procesu produkce polyesterů do konceptu biorafinerie umožňující efektivní valorizaci těchto materiálů. Práce bude zahrnovat posouzení kritických charakteristik odpadních lignocelulózových materiálů a jejich předúpravy na výtěžnost a realizovatelnost procesu, optimalizaci kultivačních podmínek pomocí nástrojů pokročilé matematické statistiky a návrh optimálních kultivačních strategií a postupů. Součástí práce bude také možné využití pokročilých analytických technik pro monitoring procesu a využití kmenů modifikovaných pomocí nástrojů evolučního případně i genetického inženýrství.

    Školitel: Obruča Stanislav, doc. Ing., Ph.D.

  4. Molekulárně biologické přístupy v analýze nukleových kyselin a proteinů v potravinách a doplňcích stravy

    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, doc. Mgr., Ph.D.

  5. Technologie čištění odpadních vod z potravinářského průmyslu v rámci cirkulární ekonomiky

    Odpadní voda vznikající při výrobě potravin a při zemědělských činnostech je hlavním zdrojem znečištění životního prostředí. Zpracování odpadních vod z potravinářského průmyslu je velmi obtížné a nákladné, protože odpadní voda z potravinářského průmyslu může obsahovat velké množství živin, organického uhlíku, dusíkatých organických látek, anorganických látek, suspendovaných a rozpuštěných pevných látek a jiných sloučenin. Disertační práce by se měla zabývat využitím jiných typů odpadů vznikajících v potravinářském průmyslu a měla by studovat jejich transformaci a využití v procesu čištění odpadních vod, přičemž by po využití primárního odpadu neměl vznikat nový odpad, ale vedlejší produkt, který je možné dále zužitkovat.

    Školitel: Diviš Pavel, doc. Ing., Ph.D.

  6. Vliv potravin, doplňků stravy a chemikálií na epigenetické modifikace a lokální struktury nukleových kyselin

    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.

    Školitel: Brázda Václav, doc. Mgr., Ph.D.

  7. Vzájemné porovnání strukturního a aromatického profilu vín vyrobených z tradičních a nově vyšlechtěných odrůd révy vinné pěstovaných v České republice

    V rámci této práce budou analyzovány vzorky vín vyrobených z tradičních a nově vyšlechtěných odrůd révy vinné pěstovaných v ČR. Bude provedena komplexní charakterizace vzorků vín pomocí technik kapalinové a plynové chromatografie, dalších instrumentálních technik, např. molekulové a atomové spektrometrie, či s využitím základních analytických metod, popř. senzorické analýzy. Analýzy budou prováděny v dlouhodobém horizontu s cílem zajištění vysokého počtu vzorků o co největší variabilitě. Výsledky budou zpracovány pomocí vícerozměrných statistických metod. Budou zkoumány kvalitativní vztahy mezi původními a nově vyšlechtěnými odrůdami a vytvořený profil zkoumaných vín bude využit pro ověření autenticity českých vín.

    Školitel: Vítová Eva, doc. Ing., Ph.D.

  8. Vzájemné porovnání strukturního a aromatického profilu vín vyrobených z tradičních a nově vyšlechtěných odrůd révy vinné pěstovaných v České republice

    V rámci této práce budou analyzovány vzorky vín vyrobených z tradičních a nově vyšlechtěných odrůd révy vinné pěstovaných v ČR. Bude provedena komplexní charakterizace vzorků vín pomocí technik kapalinové a plynové chromatografie, dalších instrumentálních technik, např. molekulové a atomové spektrometrie, či s využitím základních analytických metod, popř. senzorické analýzy. Analýzy budou prováděny v dlouhodobém horizontu s cílem zajištění vysokého počtu vzorků o co největší variabilitě. Výsledky budou zpracovány pomocí vícerozměrných statistických metod. Budou zkoumány kvalitativní vztahy mezi původními a nově vyšlechtěnými odrůdami a vytvořený profil zkoumaných vín bude využit pro ověření autenticity českých vín.

    Školitel: Vítová Eva, doc. Ing., Ph.D.

  9. 3D kompozity na bázi bakteriální celulózy

    Práce je zaměřena na návrh technologie přípravy 3D kompozitů na bázi bakteriální celulózy. Kvůli snížení ceny bude snaha použít na produkci bakteriální celulózy různé potravinářské odpady. Cílem práce bude modifikovat reologické a mechanické vlastnosti nanovláken bakteriální celulózy tak, aby bylo možné připravit mechanicky stabilní kompozity různých tvarů a pórovitosti. Budou zkoumání různé technologie například 1) produkce 3D kompozitů in situ během kultivace bakterie Acetobacter xylinus, 2) 3D tisk, 3) lyofilizace, 4) extrakce superkritickým oxidem uhličitým a 5) míchaní s jinými polymery. Aplikace budou zaměřeny na přípravu nosičů bioaktivních vzorků s použitím v kosmetice, v ošetřovatelství, elektronice a v potravinářských obalech.

    Školitel: Kovalčík Adriána, doc. Ing., Ph.D.

Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, celoroční semestr
ZkratkaNázevJ.Kr.Pov.Uk.Hod. rozsahSk.Ot.
DCO_PCHBPotravinářská chemie a biochemiecs0PovinnýkolK - 20ano
DCO_ANPAnalýza potravincs0Povinně volitelnýkolK - 20ano
DCO_KCHPKoloidní chemie pro potravinářecs0Povinně volitelnýkolK - 20ano
DCO_METMetrologie a zpracování experimentálních datcs0Povinně volitelnýkolK - 20ano
DCO_MPVModerní postupy valorizace potravinářských odpadůcs0Povinně volitelnýkolK - 20ano
DCO_MOBPokročilá molekulární biotechnologiecs0Povinně volitelnýkolK - 20ano
DCO_OCHPokročilá organická chemiecs0Povinně volitelnýkolK - 20ano
DCO_SPZPokročilé bioanalytické metodycs0Povinně volitelnýkolK - 20ano
DCO_PMPotravinářská mikrobiologiecs0Povinně volitelnýkolK - 20ano
DCO_PIPotravinářské inženýrstvícs0Povinně volitelnýkolK - 20ano
DCO_POTSpecializované potravinářské technologiecs0Povinně volitelnýkolK - 20ano