- Forskere finner de beste proteinene i restråstoff

Når forskere studerer hvor godt proteinet i et restråstoff egner seg for videre utnyttelse, er det spesielt to forhold de er opptatt av. Det ene er hvor stor andel av proteinene som finnes i restråstoffet de ønsker å bruke, og minst like viktig – hvordan blir kvaliteten på proteinene. I denne omgang har Nofimaforskerne vært opptatt av kvaliteten, og når de snakker om kvalitet mener de på hvilken måte proteinene skal egne seg til ulike formål som fôr eller til bruk for mennesker.

– Det handler om å kunne skreddersy proteinene til det de skal brukes til, og her kommer blant annet valget av enzym inni bildet. Men noe av utfordringen er at restråstoff inneholder mange ulike proteintyper, og vi må ha kontroll på alle disse, forteller forsker Nils Kristian Afseth i Nofima.

Raske svar ved hydrolyse

Nofimaforskere har utviklet en helt ny og lovende analysemetode basert på såkalt spektroskopisk teknologi, det vil si teknologi som ved hjelp av lys måler de deler av innholdet forskerne ønsker å måle uten å forstyrre verken prosessen eller råvaren. En annen viktig fordel er at målingen gir raske svar. I dag må bedriftene vente i flere dager på kjemiske analyser, fordi prøvene ofte må sendes til eksterne analyselaboratorier.

Den nye teknikken baserer seg på bruk av infrarødt lys (IR) og måler hydrolysegraden ved å kartlegge gjennomsnittlig molekylvekt. Undersøkelsene så langt viser at molekylvekten samsvarer med hydrolysegraden, det vil si hvor langt nedbrytingen av de opprinnelige proteinene er gått. Svarene ser ut til å bli minst like nøyaktige som dagens mer langsomme metode, og gir i tillegg mer relevant informasjon.

Enzymatisk hydrolyse er prosesseringsmetoden som er brukt i disse forsøkene. Hydrolyse er satt sammen av de latinske ordene hydro, som betyr vann og lyse/lysis som betyr splittelse. Altså splittelse som skjer ved hjelp av vann.

Det følger derved at enzymatisk hydrolyse er en splittelse eller spalting av proteiner med vann og enzymer, og det som skjer i hydrolyseprosessen er at utvalgte enzymer brukes til å spalte lange proteinkjeder til mindre aminosyrekjeder, såkalte peptider og frie aminosyrer. Dermed kan proteinene bli enklere å fordøye og samtidig skjer det endringer i de funksjonelle egenskapene.

Enzymatisk hydrolyse skjer også eksempelvis i menneskers fordøyelsessystem. Fordøyelsesenzymet pepsin, som finnes i magesaft, kan også benyttes ved industrielle hydrolyseprosesser.

Må overvåke for å forstå – og forstå for å kunne overvåke

Ved hjelp av IR-teknologi undersøker forskerne hvordan proteinstrukturen og kjedelengdene endrer seg. Det har vært viktig for forskerne å øke forståelsen av hva som faktisk skjer under den enzymatiske hydrolysen. Det er enzymene som avgjør hvordan proteinene spaltes, og forskerne velger enzymer ut fra hva slags peptider de ønsker. På dette området er det mange uløste oppgaver. Det er en gedigen jobb å få oversikt over hvilke effekter de ulike enzymene har, og jobben med å kartlegge virkningene av peptidene er minst like gigantisk.

Forskerne ønsker å bruke alle peptidene, men det finnes høy- og lavverdi peptider. Det er de såkalt positivt bioaktive peptidene forskerne jakter på for å nå den høyest betalte markedet. Med det menes peptider som bidrar til eksempelvis bedre helse. Disse kan for eksempel være bakteriehemmende, bidra til en reduksjon av blodtrykk eller virke for å bygge opp immunforsvaret.

– Å kunne måle hva som produseres i en industriell enzymatisk proteinhydrolyse er avgjørende for å kunne påvise et stabilt sluttprodukt over tid. Forskjellen med vår metode kontra dagens metoder er at metoden vi arbeider med muliggjør en verifisering av kvaliteten allerede i produksjonsøyeblikket. På denne måten kan industripartnerne kontinuerlig justere prosessen og dermed konstant få et produkt med optimal produktkvalitet og maksimalt utbytte, påpeker Nils Kristian Afseth.

Ettertraktet proteinkunnskap

For å kunne finne frem til de til enhver tid best egnede peptidene, jobber Nofimas forskere tverrfaglig.

– Vår proteomikkplattform gir forskerne mulighet til ned i minste detalj karakterisere peptidene. Cellestudier kan gi de første svarene på hvilke effekter hvert enkelt peptid har på mennesket, og hva som blir effekten når flere peptider brukes sammen, avslutter Diana Lindberg, bioteknologiforsker i Nofima, med spesialfelt økt og optimal utnyttelse av restråstoff.

Fakta om forskningen

• Forskningen er gjennomført i prosjektet Hydrolysemonitor finansiert av FFL og bedriftene Norilia, Biomega, og Jærkylling, og videreføres i prosjektet «ChickenLysis» finansiert av Regionalt forskningsfond Oslofjordfondet sammen med Norilia og Nortura Hærland.
• I prosjektet LiqIR arbeides det også med å utvikle et prototype IR-instrument som blant annet kan benyttes i hydrolyse-industien. Dette gjøres i samarbeid med Sintef IKT, Prediktor, Biomega, Nutrimar og VEAS. Forskningen videreføres også i det Nofima-finansierte prosjektet Peptek.
• I tillegg er viktig kompetanse om spektroskopiske metoder utviklet gjennom Nofimas strategiske forskningsprogram med tittelen Spektral avbildning av matkvalitet.
• Proteomikk- og celleplattformene er et resultat av forskning i det strategiske programmet Forutsigbar kvalitet på kjøtt og hvete. De strategiske programmene er finansiert av Fondet for forskningsavgift på landbruksprodukter.