Prosjektnummer
900872
Feste av tykkfiskbein i torsk og laks: Bindevevets rolle og prosesser involvert i nedbryting av dette
Denne studien viser at festet av tykkfiskbein i torsk og laks er forskjellig, og utvikling av metoder og betingelser for optimal fjerning bør tilpasses hver enkelt art. Videre ser vi at det er forskjeller i regulering av enzymer som bryter ned bindevev rundt tykkfiskbein sammenlignet med bindevev i muskel. Denne kunnskapen bør man prøve å utnytte til å løsne beina ved hjelp av naturlige prosesser, med minimal påvirkning på muskelmasse i fiskefiléten. Kunnskap om prosess og behandling av fisken som påvirker enzymaktiviteten vil kunne være en naturlig innfallsvinkel i det videre arbeidet med å løsne tykkfiskbeina.
Tykkfiskbein fra torsk og laks ble dissekert ut fra filéter lagret på is ved ulike tidspunkter etter slakt, og analysert med ulike metoder. I torsk fester bindevevet beina til muskelen, men hos laks utgjør også fettvev en stor del av festestrukturen. Sammensetningen av bindevevskomponenter og typer enzymer som uttrykkes i dette festet var forskjellig på mRNA-nivå mellom laks og torsk. Man ser at kollagener, elastin, lektin‐bindende proteiner og proteoglykaner er viktig i dette festet. Det ble påvist flere typer nedbrytnings-enzymer, både matriks metalloproteinaser, serin proteaser og elastaser, i bindevevet rundt beina hos begge arter, og disse har forskjellig aktivitetsprofil under lagring post mortem. Nedbrytningen av festestrukturen skjer i bindevevsdraget innerst mot tykkfiskbeina.
-
Presentation: Connective tissue and the attachment of pin bone in salmon and cod: Why are the pin bones so firmly attached?
Nofima. Lecture at FHF meeting on pin bone at Gardermoen, Norway. 27 November 2013. By Mona E. Pedersen.
-
Sluttrapport: Feste av pinnebein i torsk og laks - bindevevets rolle og prosesser involvert i nedbrytingen av dette.
Nofima: Rapport 21/2014. Mars 2014. Av Mona E. Pedersen (Nofima), Tram T. Vuong (Universitetet i Oslo / Institutt for ernæring), Tone-Kari Østbye (Nofima), Eva Veiseth-Kent (Nofima), Thomas Larsson (Nofima), Svein O. Kolset (Universitetet i Oslo / Institutt for ernæring), Kristin Hollung (Noifima) og Sissel B. Rønning (Nofima).
Etterspørselen etter sjømat på verdensmarkedet er økende, og høy kvalitet er en viktig parameter for forbrukerne. Forbrukerne ønsker ferske, beinfrie fiskefileter. Problemet er at tykkfiskbeina sitter svært godt festet til både skinnet og muskelen i fisken. Uønskede fiskebein er et stort problem for fiskeindustrien, og så lite som ett bein kan resultere i negativ publisitet og reduksjon i fiskesalget. Det er derfor svært viktig å fjerne tykkfiskbein. Dette har imidlertid vist seg å være omfattende og vanskelig, og man har til dags dato ikke klart å løse dette problemet. Ved maskinell fjerning er det to hovedproblemer; filetkjøttet skades eller beina knekker inne i fileten. Begge deler resulterer i produkter som er mindre attraktive for forbrukeren.
I tillegg er det store forskjeller mellom fiskeslag både når det gjelder beinstyrke og hvor mye trekk-kraft som er nødvendig for å fjerne tykkfiskbeina. I dag fjerner man tykkfiskbeina i laks etter rigor, dvs. 3–5 dager etter slakt. Fiskeindustrien har stort fokus på å utvikle metoder for raskere å kunne fjerne tykkfiskbein, og dermed få et ferskere produkt ut i markedet. Det optimale ville være å kunne fjerne tykkfiskbeina kun kort tid etter slakt.
Det er foreløpig liten kunnskap om hvordan tykkfiskbeina er festet til muskelen, og om hvorfor det er forskjeller mellom laks og hvitfisk i trekkraft. Bindevev er med på å feste beina i muskelen, og bindevevets styrke er bestemt av hvilke komponenter og sammensetningen som inngår. Bindevevet er dynamisk, og kan forandres over tid i forbindelse med økt/minket belastning, forandret næringsinntak, alder osv. Man er også kjent med at det post-mortem skjer en nedbrytning som reduserer styrken i muskelvev. Nedbrytning av bindevev skjer enzymatisk, og enzymer påvirkes av blant annet salter og pH. Noen bindevevskomponenter brytes også lettere ned enn andre. Dersom man får identifisert enkeltkomponenter av sentral betydning for festet til tykkfiskbeina kan oppmerksomheten være rettet mot disse i videre arbeid for å løsne tykkfiskbeina. For å oppnå dette er det nødvendig med mer kunnskap om hvordan tykkfiskbeina er festet, hvilke strukturer som inngår i dette beinfestet og hvilke prosesser som er involvert i nedbrytningen av disse.
I tillegg er det store forskjeller mellom fiskeslag både når det gjelder beinstyrke og hvor mye trekk-kraft som er nødvendig for å fjerne tykkfiskbeina. I dag fjerner man tykkfiskbeina i laks etter rigor, dvs. 3–5 dager etter slakt. Fiskeindustrien har stort fokus på å utvikle metoder for raskere å kunne fjerne tykkfiskbein, og dermed få et ferskere produkt ut i markedet. Det optimale ville være å kunne fjerne tykkfiskbeina kun kort tid etter slakt.
Det er foreløpig liten kunnskap om hvordan tykkfiskbeina er festet til muskelen, og om hvorfor det er forskjeller mellom laks og hvitfisk i trekkraft. Bindevev er med på å feste beina i muskelen, og bindevevets styrke er bestemt av hvilke komponenter og sammensetningen som inngår. Bindevevet er dynamisk, og kan forandres over tid i forbindelse med økt/minket belastning, forandret næringsinntak, alder osv. Man er også kjent med at det post-mortem skjer en nedbrytning som reduserer styrken i muskelvev. Nedbrytning av bindevev skjer enzymatisk, og enzymer påvirkes av blant annet salter og pH. Noen bindevevskomponenter brytes også lettere ned enn andre. Dersom man får identifisert enkeltkomponenter av sentral betydning for festet til tykkfiskbeina kan oppmerksomheten være rettet mot disse i videre arbeid for å løsne tykkfiskbeina. For å oppnå dette er det nødvendig med mer kunnskap om hvordan tykkfiskbeina er festet, hvilke strukturer som inngår i dette beinfestet og hvilke prosesser som er involvert i nedbrytningen av disse.
Å karakterisere strukturen der tykkfiskbeinet er festet i muskelen og i skinnet, og hvilke prosesser som inngår i nedbrytningen av disse festene, ved ulike post mortem-tidspunkter fra slakt.
Delmål
1) Å karakterisere struktur av festene ved å identifisere bindevevskomponenter og festeproteiner som inngår i denne strukturen med bruk av histologiske teknikker og såkalt mRNA (budbringer-RNA)-teknikker.
2) Å foreta kvalitativ sammenligning av strukturen før og etter napping av tykkfiskbein ved histologi.
3) Å måle kvantitativt den nedbrytningen av bindevevskomponenter og festeproteiner som inngår i strukturen ved protomikk og westernblotting. Dette for å se hvilke bindevevskomponenter og festeproteiner som brytes ned ved de ulike post mortem-tidspunkter.
4) Å måle proteolytisk aktivitet i festeområdet ved ulike tidspunkter og identifisere hvilke enzymgrupper som er involvert.
Delmål
1) Å karakterisere struktur av festene ved å identifisere bindevevskomponenter og festeproteiner som inngår i denne strukturen med bruk av histologiske teknikker og såkalt mRNA (budbringer-RNA)-teknikker.
2) Å foreta kvalitativ sammenligning av strukturen før og etter napping av tykkfiskbein ved histologi.
3) Å måle kvantitativt den nedbrytningen av bindevevskomponenter og festeproteiner som inngår i strukturen ved protomikk og westernblotting. Dette for å se hvilke bindevevskomponenter og festeproteiner som brytes ned ved de ulike post mortem-tidspunkter.
4) Å måle proteolytisk aktivitet i festeområdet ved ulike tidspunkter og identifisere hvilke enzymgrupper som er involvert.
Kostnadsproblemer knyttet til filétproduksjonen av laks og hvitfisk omfatter blant annet metodene knyttet til fjerning av tykkfiskbein. Problemene er knyttet til at tykkfiskbeina er for godt festet til muskulaturen slik at fileten blir ødelagt når de skal fjernes, eller at de knekker halvveis inn i fileten slik at bare en del av tykkfiskbeina blir fjernet.
Det er nødvendig med mer kunnskap om de biologiske komponentene som inngår i festet av tykkfiskbein.
I dette prosjektet vil man:
1. Få kunnskap om vevstrukturer og biologiske enkeltkomponenter som har betydning for hvordan tykkfiskbeina er festet i muskel og/eller i skinnet. Med økt kunnskap vil det kunne være mulig å utvikle mer kostnadseffektive metoder for fjerning av beina, samtidig som man produserer fiskefileter av høy kvalitet.
2. Karakterisere nedbrytningsprosesser ved å måle protolytisk aktivitet og identifisere enzymer som er involvert. Når man har identifisert de mest aktive enzymene kan man med bruk av bibliografiske data få kunnskap om ytre forhold som kan påvirker aktivitet og eventuelt bruke dette til å optimalisere prosessen.
3. Finne ut om det er forskjeller i sammensetning og nedbrytning i beinfestene på ulike steder i fisken. Dette kan eventuelt brukes til å gi anbefalinger til maskinleverandører for videre optimalisering av trekkraft.
Det er nødvendig med mer kunnskap om de biologiske komponentene som inngår i festet av tykkfiskbein.
I dette prosjektet vil man:
1. Få kunnskap om vevstrukturer og biologiske enkeltkomponenter som har betydning for hvordan tykkfiskbeina er festet i muskel og/eller i skinnet. Med økt kunnskap vil det kunne være mulig å utvikle mer kostnadseffektive metoder for fjerning av beina, samtidig som man produserer fiskefileter av høy kvalitet.
2. Karakterisere nedbrytningsprosesser ved å måle protolytisk aktivitet og identifisere enzymer som er involvert. Når man har identifisert de mest aktive enzymene kan man med bruk av bibliografiske data få kunnskap om ytre forhold som kan påvirker aktivitet og eventuelt bruke dette til å optimalisere prosessen.
3. Finne ut om det er forskjeller i sammensetning og nedbrytning i beinfestene på ulike steder i fisken. Dette kan eventuelt brukes til å gi anbefalinger til maskinleverandører for videre optimalisering av trekkraft.
Prosjektet er tenk gjennomført i en stegvis prosess, hvor målet vil være å finne de viktigste hovedkomponentene i festet av tykkfiskbein som et første trinn.
Prosjektet er tenk gjennomført i en stegvis prosess, hvor målet vil være å finne de viktigste hovedkomponentene i festet av tykkfiskbeina som et første trinn.
I arbeidspakke 1 vil en beskrive vevsstruktur og identifisere bindevevskomponentene og festeproteiner.
I arbeidspakke 2 vil man undersøke nedbrytningsprosessene og identifisere enzymer som er involvert.
Prøveuttak
Prosjektet er tenk gjennomført i en stegvis prosess, hvor målet vil være å finne de viktigste hovedkomponentene i festet av tykkfiskbeina som et første trinn.
I arbeidspakke 1 vil en beskrive vevsstruktur og identifisere bindevevskomponentene og festeproteiner.
I arbeidspakke 2 vil man undersøke nedbrytningsprosessene og identifisere enzymer som er involvert.
Prøveuttak
Det tas prøver fra slakteferdig laks og torsk ved ulike tidspunkter: dag 0 (slakt), og ulike tidspunkter post mortem (12 timer, 24 timer, 3 dager og 5 dager lagring på is, og etter napping til histologi) som skal gå til analyse. I tillegg vil det bli sikret prøvemateriale fra tidspunktene 6 timer og 48 timer i tilfelle resultater viser at analyser ved disse tidspunktene vil være nødvendig for økt forståelse. Det vil bli tatt ut prøver fra 5–20 individer til hver analyse.
Arbeidspakke 1: Karakterisere tykkfiskbeinfestet mot muskel på to områder langs ryggraden (foran og bak), og mot skinnet med bruk av histologiske teknikker og mRNA-analyser
Hypotese: Tykkfiskbeinfestet består av en rekke ulike bindevevskomponenter og festeproteiner som til sammen danner en unik morfologisk struktur som er av betydning for styrken og fleksibiliteten til festet.
Karakterisering av vevstruktur i festeområdet
Arbeidspakke 1: Karakterisere tykkfiskbeinfestet mot muskel på to områder langs ryggraden (foran og bak), og mot skinnet med bruk av histologiske teknikker og mRNA-analyser
Hypotese: Tykkfiskbeinfestet består av en rekke ulike bindevevskomponenter og festeproteiner som til sammen danner en unik morfologisk struktur som er av betydning for styrken og fleksibiliteten til festet.
Karakterisering av vevstruktur i festeområdet
Kartlegging av vevstrukturen som fester tykkfiskbeina til muskel/skinn gjøres med spesifikke histo- og immunohistokjemi og lysmikroskopiering. Dette vil gi et visuelt bilde av vevstrukturene der tykkfiskbeina er festet mot muskel og skinn. Spesifikke proteiner/proteoglykaner (se array analyser nedenfor) som inngår i festet kan lokaliseres ved å farge vevsbitene med spesifikke antistoffer. Ved å sammenligne vevstrukturene ved dag 1 og dag 5, og etter at tykkfiskbeina er nappet ut etter dag 5 vil en kunne se hvilke strukturer som degraderes og som rives i stykker under napping.
Screening av bindevevskomponenter og festeproteiner
Screening av bindevevskomponenter og festeproteiner
Man har generell kunnskap om hvilke bindevevskomponenter som finnes i fisk (muskel og bein), og hvilke komponenter som vil kunne være relevante å studere. Siden sammensetningen av bindevevet i beinfestet er ukjent, vil det være nødvendig å foreta en screening av “alt som finnes” på mRNA-nivå ved “array”-analyse.
Arbeidspakke 2. Analyser av nedbrytningsprosesser ved tykkfiskbeinfeste ved ulike tidspunkter post mortem
Analysene i denne arbeidspakken vil hjelpe til å gjøre mer målrettede undersøkelser av proteinuttrykk av enkeltkomponenter som inngår i strukturen. Napping av tykkfiskbein og en histologisk vurdering av hva som ryker vil gi en kvalitativ vurdering av hvor i strukturen det ryker. De følgende analysene gir detaljert informasjon om enkeltkomponentene som er involvert i beinfestet.
Hypotese: Bindevevevskomponener og festeproteiner brytes ned ved hjelp av ulike enzymgrupper (proteaser). Når disse enkeltkomponentene brytes ned “rakner” og svekkes strukturen slik at tykkfiskbein lett kan trekkes ut. Enkelte proteiner har større betydning for dette festet.
Kvantitering av nedbrytning av bindevevsproteiner og festeproteiner etter lagring
Arbeidspakke 2. Analyser av nedbrytningsprosesser ved tykkfiskbeinfeste ved ulike tidspunkter post mortem
Analysene i denne arbeidspakken vil hjelpe til å gjøre mer målrettede undersøkelser av proteinuttrykk av enkeltkomponenter som inngår i strukturen. Napping av tykkfiskbein og en histologisk vurdering av hva som ryker vil gi en kvalitativ vurdering av hvor i strukturen det ryker. De følgende analysene gir detaljert informasjon om enkeltkomponentene som er involvert i beinfestet.
Hypotese: Bindevevevskomponener og festeproteiner brytes ned ved hjelp av ulike enzymgrupper (proteaser). Når disse enkeltkomponentene brytes ned “rakner” og svekkes strukturen slik at tykkfiskbein lett kan trekkes ut. Enkelte proteiner har større betydning for dette festet.
Kvantitering av nedbrytning av bindevevsproteiner og festeproteiner etter lagring
Ved hjelp av proteomikkanalyser vil man kunne få mer informasjon om bindevevskomponenter som ikke blir fanget opp i de andre analysene. Proteomikk er en komparativ metode som brukes til screening og identifisering av forandringer på proteinnivå.
“Western blotting” vil bli brukt til å kvantitere nedbrytningen av bindevevsproteinene og festeproteinene ved ulike tidspunkter post mortem.
Analyse av enzymer involvert i nedbrytningen av tykkfiskbeinfeste ved hjelp av zymografi
“Western blotting” vil bli brukt til å kvantitere nedbrytningen av bindevevsproteinene og festeproteinene ved ulike tidspunkter post mortem.
Analyse av enzymer involvert i nedbrytningen av tykkfiskbeinfeste ved hjelp av zymografi
Fisk inneholder flere store enzymfamilier. Et viktig delmål blir å definere hvilke enzymklasser som er de dominerende i post mortem nedbrytningen av bindevevet. En vil analysere matriks metalloproteinaser (MMPer), aggrekanaser og serin proteaser.
De ulike klassene kontrolleres av ulike hemmere som finnes i fiskevevene og et videre steg i analysene blir å undersøke hvilke hemmere som er mest aktive i området rundt tykkfiskbeinsfestene.
De ulike klassene kontrolleres av ulike hemmere som finnes i fiskevevene og et videre steg i analysene blir å undersøke hvilke hemmere som er mest aktive i området rundt tykkfiskbeinsfestene.
Resultatene fra prosjektet vil bli oppsummert i en prosjektrapport.
-
Sluttrapport: Feste av pinnebein i torsk og laks - bindevevets rolle og prosesser involvert i nedbrytingen av dette.
Nofima: Rapport 21/2014. Mars 2014. Av Mona E. Pedersen (Nofima), Tram T. Vuong (Universitetet i Oslo / Institutt for ernæring), Tone-Kari Østbye (Nofima), Eva Veiseth-Kent (Nofima), Thomas Larsson (Nofima), Svein O. Kolset (Universitetet i Oslo / Institutt for ernæring), Kristin Hollung (Noifima) og Sissel B. Rønning (Nofima).