Enzymatisk hydrolyse av kollagenproteiner i fiskebein – hvordan skape verdier av problemavfall

Sammendrag

Det er stor interesse for anvendelse av kollagenproteiner innenfor kosmetisk industri, i kosttilskudd, til produksjon av gelatin (tekniske formål), og til bruk i legemiddel/medisinsk industri. Kollagen i intakt form består av en trippelhelikskjede av lange peptider som er lite fordøyelig (60%). Det er mulig å øke ernæringsmessig kvalitet av kollagen ved å denaturere peptidkjedene (varmebehandling) eller ved å bryte ned proteinkjedene til mindre peptider (enzymbehandling). Målet med dette prosjektet var å vurdere egnethet av to ulike enzymer for produksjon av hydrolysert kollagen fra fiskebein. Dette prosjektet brukte fiskebein fra sild, framstilt i en prosess som inkluderte demineralisering (ved syrehydrolyse), avfetting og vasking, før enzymatisk hydrolyse av kollagenprotein. I laboratorieforsøk (200 g kollagenpulver), ble det testet to ulike enzymer (Promod 144P, Promod 192P) ved to pH nivå (pH=3; pH=5). Basert på N-utbytte, aminosyresammensetting og molekylvektfordeling av peptider, viste forsøket at hydrolyse med Promod144P (pH=5) var mest effektiv for å oppnå høy hydrolysegrad av kollagenproteiner i bein (> 60% N-utbytte). Hydrolyse ved pH=3 ga lavere utbytte for begge enzymer (≈50 %). Bestemmelse av hydrolysegrad ved OPA metoden ga unøyaktige svar og ble vurdert som ikke egnet for bestemmelse av hydrolysegrad for kollagen. Det ble oppskalert til produksjon av 2 kg porsjoner av kollagenprotein basert på Promod144P, pH=5. Beregnet N-utbytte for kollagenprotein var høyt, og indikerte at 75– 80 % av intakt kollagenprotein ble brutt ned til vannløselige proteiner. Spraytørket sluttprodukt inneholdt 80,1 % protein (N x 6,25), og kan ansees som et proteinkonsentrat. Aminosyresammensettingen var karakteristisk for beinkollagen med høyt innhold av Gly (17,1 %), Glut (7,5%), Pro (7,5%), Ala (5,9%), Arg (5,9%) og Asp (4,8%), mens nivået av Hyp var lavt (0,1%), mest sannsynlig av analytiske grunner. Intakt kollagenprotein er lite fordøyelig, og det har vært ønskelig å teste effekter av hydrolyseprosessen på fordøyelighet av kollagenproteiner. Det ble testet 3 kollagen-ingredienser basert på A) Ubehandlet kollagen fra sildebein (restprotein i bein etter syrehydrolyse); B) Varmebehandlet kollagen fra sildebein (120 °C/60min i autoklav); og C) Enzymbehandlet kollagen fra sildebein (Promod 144P, pH=5). Resultatene viste at enzymatisk behandling effektivt brøt ned store peptider i intakt kollagen til mindre peptider og frie aminosyrer (< 10.000 Da). Effekter på fordøyelighet av protein lot seg ikke gjennomføre fordi forsøksdyrene (mink) fikk diare. Mulige årsaker til dette må undersøkes. Hovedkonklusjonen er at prosessen for enzymbehandling av sildebein kan gjennomføres med høyt N utbytte, og at det er mulig å produsere et proteinkonsentrat fra fiskebeinråstoffet som gjenstår etter demineralisering med en sterk syre. Det er behov for å evaluere effekter av ulike enzymer med hensyn til utbytte og kostnadseffektivitet, samt for å kartlegge bioaktivitet av peptider i proteinkonsentratet. Prosjektaktiviteten vil bli videreført i RFFVest prosjekt 256952 (2016–2018), «Verdiskaping av næringsstoffer i laksebein».