W naszej szkole od grudnia realizowany jest projekt badawczy w ramach ogólnopolskiego programu „Inżynierowie Przyszłości” Fundacji ORLEN im. Ignacego Łukasiewicza. Już sam temat pracy przyciąga uwagę i brzmi niezwykle nowocześnie: czy mikroorganizmy obecne w produktach spożywczych mogą posłużyć jako biodetektory kofeiny?

Szczególnym powodem do dumy jest fakt, że Adrian Kloch - uczeń klasy 4c - znalazł się w gronie stu najlepszych projektów w Polsce, zdobywając grant naukowy na realizację badań zatytułowanych „Bakterie probiotyczne i drożdże spożywcze jako biodetektory kofeiny – nowoczesna alternatywa dla tradycyjnych metod analizy chemicznej”.

Kofeina to związek chemiczny doskonale znany z codziennego życia – obecny w kawie, herbacie, napojach energetycznych, czekoladzie czy yerba mate. Jej znaczenie wykracza jednak daleko poza funkcję pobudzającą. W nauce i ochronie środowiska pełni rolę wskaźnika zanieczyszczeń wód powierzchniowych i gruntowych, a w medycynie znajduje zastosowanie jako składnik niektórych leków. Obecnie oznaczanie jej stężenia opiera się na zaawansowanych metodach, takich jak spektrofotometria UV-Vis czy wysokosprawna chromatografia cieczowa. Choć niezwykle precyzyjne, techniki te pozostają kosztowne i wymagają specjalistycznego zaplecza laboratoryjnego.

Odpowiedzią na te ograniczenia jest realizowany projekt, którego celem jest opracowanie taniej, ekologicznej i łatwo dostępnej metody wykrywania kofeiny z wykorzystaniem mikroorganizmów. Badania koncentrują się na sprawdzeniu, czy bakterie probiotyczne oraz drożdże spożywcze reagują na obecność kofeiny w sposób umożliwiający ich wykorzystanie jako biologicznych czujników. Praca ma charakter interdyscyplinarny i łączy zagadnienia z zakresu biologii, biotechnologii, chemii analitycznej oraz technologii informatycznych.

Pierwszy etap badań obejmował hodowlę mikroorganizmów poddanych działaniu kofeiny na odpowiednich podłożach agarowych. Po okresie inkubacji analizowano liczbę powstałych kolonii z wykorzystaniem specjalistycznych aplikacji. Wyniki wskazały, że bakterie Lactobacillus rhamnosus nie wykazują istotnej reakcji na obecność kofeiny, natomiast drożdże Saccharomyces cerevisiae reagują wyraźnie – kofeina działa w ich przypadku jako inhibitor wzrostu, zmniejszając liczbę kolonii.

Kolejny etap stanowiła analiza chemiczna z zastosowaniem jodometrycznego miareczkowania wstecznego w środowisku kwasowym, co pozwoliło na określenie stężenia kofeiny w badanych próbkach. Uzupełnieniem badań była spektrofotometria UV-Vis, przeprowadzona we współpracy z Akademią Tarnowską. Dzięki tej współpracy możliwe było opracowanie krzywych kalibracyjnych oraz precyzyjne wyznaczenie stężenia kofeiny w analizowanych napojach, co znacząco podniosło wartość naukową całego projektu.

Uzyskane wyniki wskazują, że drożdże Saccharomyces cerevisiae mogą stanowić podstawę do stworzenia prostych i tanich biodetektorów kofeiny. To istotny krok w kierunku rozwoju alternatywnych metod analizy chemicznej, które nie wymagają kosztownej aparatury i mogą być szerzej dostępne. W przyszłości tego typu rozwiązania mogłyby znaleźć zastosowanie nie tylko w analizie żywności i napojów, lecz także w monitorowaniu zanieczyszczeń środowiska czy w prostych testach wykonywanych poza wyspecjalizowanymi laboratoriami. Dalsze badania mogą objąć wykorzystanie genetycznie modyfikowanych bakterii lub organizmów zdolnych do metabolizowania kofeiny, co pozwoliłoby zwiększyć czułość i dokładność opracowywanych biodetektorów.

W przypadku dalszego sukcesu i zakwalifikowania się projektu do grona najlepszych dwudziestu prac w kraju, uczeń będzie miał okazję wziąć udział w konferencji finałowej w Warszawie. Tam zaprezentuje wyniki swoich badań przed gronem ekspertów, co stanowić będzie nie tylko ogromne wyróżnienie, ale także szansę na zaprezentowanie innowacyjnych rozwiązań na forum ogólnopolskim.

Opiekunem naukowym projektu jest dr. Magdalena Świądro-Piętoń