Optimalisering av enzymatisk proteinhydrolyse av restråstoff fra atlantisk torsk (Gadus morhua)

Abstract

Enzymatisk proteinhydrolyse (EPH) er en mye brukt og godt kjent metode for å produsere bærekraftige proteinrike produkter fra restråstoff fra matindustrien. Dagens metoder for EPH baserer seg hovedsakelig på bruk av en protease til å separere løselige proteiner og sediment fra restråstoffet. Utfordringer med denne teknologien og ved bruk av kun ett enzym er at man ikke får utnyttet det fulle potensialet til råstoffet, ettersom ikke alle proteinene vil bli løsgjort. Målet med denne oppgaven var å optimalisere bruken av restråstoff fra torsk i EPH ved hjelp av to enzymer som selekterte for henholdsvis muskelproteiner og kollagen. Tre typer restråstoff ble brukt til hydrolyse i denne oppgaven; skinn, muskel og hode. Disse råstoffene ble behandlet med Corolase 2TS og Promod 144GL, i tillegg ble det også kjørt et forsøk med Flavourzyme på skinn. Hydrolysatene produsert ble så analysert og evaluert ved hjelp tørrstoffutbytte, Dumas forbrenningsanalyse, analyse av Hydroksiprolin-innhold og high performance size- exclusion chromotography (HP-SEC). Forsøket bestod av to deler, der den første delen så på hvordan enzymene hydrolyserte det komplekse torskehode, sammenlignet med skinn og muskel som er mindre komplekse, mens den andre delen av forsøket så på hvordan en behandling med miksede enzymer og sekvensiell tilsetting av enzymer påvirket hydrolysatet. Resultatene fra første del viste at man ved bruk av ett enzym fikk størst tørrstoffutbytte av fiskeskinn behandlet med Flavourzyme, og at man generelt fikk et større utbytte av skinn og muskel sammenlignet med hode. Videre ser man at det, med unntak av skinn behandlet med Flavourzyme, er lite forskjell i molekylvektsdistribusjonen i prøvene. De største forskjellene skylles råstoff brukt og ikke hvilket enzym som er benyttet, men det kan tyde på at Corolase 2TS er noe mer effektiv til å bryte ned de store molekylene som kollagen. Når det kommer til analysene av miksede og sekvensiell tilsetting av enzymene så man heller ikke her en tydelig forskjell i utbytte og molekylvektdistribusjon, men det kan tyde på at de miksede enzymene i større grad greide å bryte ned de store molekylene til mindre peptider sammenlignet med en sekvensiell tilsetting. Informasjonen opparbeidet gjennom dette forsøket viste at enzymene valgt til denne hydrolyseprosessen ikke i stor nok grad selekterer for henholdsvis muskelproteiner og kollagen for å kunne produsere hydrolysater med relativt lik distribusjon av de ulike peptidene.

Enzymatic Protein hydrolysis (EPH) is a common method used to produce protein rich products from residual raw materials from the food industry. The methods used in EPH today is mainly focused on the use of one protease to aid separation of lipid, soluble protein and sediment from the residual raw material. This gives rise to the challenge that not all the proteins available in the raw material is exploited. The main goal of this thesis was to optimize the EPH-process by using two enzymes which select for muscle proteins and collagen, respectively. Three types of raw materials were used in the hydrolyses in this thesis; skin, muscle and heads from cod. Skin, muscle and heads were treated with the proteases’ Corolase 2TS and Promod 144GL, in addition skin was also treated with Flavourzyme. The hydrolysates produced was analyzed and evaluated by looking at the dry matter yield, and by DUMAS-combustion analysis, Hyp-analysis, HP-SEC and FTIR. The thesis was split into two parts. One part focused on how hydrolysis of cod heads compared to the hydrolysis of skin and muscle. The second part focused on how the use of mixed enzymes and a sequential addition of the enzyme affected the product. The results from the first part showed that skin treated with Flavourzyme produced the hydrolyzate with the biggest dry matter yield, and that skin and muscle gave the biggest dry matter yield overall. There was little difference shown from the SEC-analysis. We saw that Flavourzyme on skin gave the biggest average molecular weight, and that Corolase 2TS seemed to be a bit better at breaking down the largest molecules to smaller peptides. The biggest difference, however, was between the different raw material used, and not between Corolase 2TS and Promod 144GL. The analysis from the second part showed that there was no significant difference between mixed and sequentially added enzymes, but the results showed that mixed enzymes broke down the bigger molecules at a faster rate than with the sequentially added enzymes. To conclude, the results in this thesis showed that the enzymes chosen for this experiment Corolase 2TS and Promod 144GL did not show enough selectivity towards muscle proteins and collagen to produce hydrolyzates with equal distribution of the different peptides.