Til innholdet

Prosjektnummer

901534

Prosjektinformasjon

Prosjektnummer: 901534
Status: Avsluttet
Startdato: 14.04.2019
Sluttdato: 15.02.2021

Smaksnøytrale proteiner fra makrell (SMELL)

Dokumentert lab-skala produksjon av smaksnøytralt protein fra makrellråstoff som er et viktig steg på veien mot produksjon i industriell skala
​• Valg av protease påvirker bittersmaken til proteinfraksjonene fra hydrolyse, og det er mulig å produsere hydrolysat med lav bitterhet fra makrellrygg. 
• Nanofiltrering er effektivt for å fjerne aske, små molekyler og TMA fra makrellhydrolysat og makrellimvann. 
• Lipofile peptider og/eller aminosyrer korrelerer med intensitet av bittersmak i makrellhydrolysater, og utvikling og implementering av metodikk for å fjerne disse kan bidra til endra bedre smak.
• Til tross for svært lave nivåer av fett i hydrolysatene viser prosjektet at fettoksidasjonsprodukter, som heksanal, og proteinoksidasjonsprodukter ser ut til å forårsake uønskede lukt- og smaksegenskaper i sluttproduktene. Dette viser at det er nødvendig å utvikle verktøy for å kontrollere protein- og fettoksidasjon under prosesseringen. 
• Det er mulig å fremstille et makrellhydrolysat som har lavere total smaksintensitet, bittersmak og fiskesmak enn et kommersielt relevant produkt (basert på laks) i pilotskala, men det er vanskelig å oppskallere til industriell skala, og ytterligere forsøk trengs før videre implementering i industrien.
• Det er mulig å produsere maskert spraytørket hydrolysat med bindemidler til testing i smakspaneler og det er mulig å kontrollere binding mellom myseprotein, hydrolysater og gum arabic med pH.​​​​
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapportering
​Hovedmålet med prosjektet var å utvikle en prosess for å fremstille et lukt- og smaksnøytralt proteinprodukt fra enzymatisk hydrolysat og limvann av makrellavskjær for humant konsum i første omgang, og til petfood i andre omgang. Nofima og prosjektpartner SINTEF og Pelagia har under prosjektet brukt en avansert analyse- og sensorisk plattform for å gjennomføre prosjektet.

Prosjektet omfatter blant annet proteasescreening, prosessoptimalsiering og smaksmaskering. 10 proteaser ble screenet for aktivitet, utbytte og smak.

Under prosessoptimaliseringen ble både limvann fra Pelagia og hydrolysat produsert i pilotskala, membran- og nanaofiltrert for å optimalisere produktene. Resultater viser at mambran-filtrering gir god fjerning av partikler og fettrester og at nanofiltrering er egnet til å redusere askeinnhold, øke proteininnhold og redusere innhold av TMA/TMAO. Sensorisk analyse viser at nanofiltrerte hydrolysat har tilsvarende lavere smaksintensitet og redusert fiskesmak. Sensoriske data har blitt koblet mot biokjemiske data med avansert statistikk.

Resultater viser at det går an å forutsi sensoriske attributter, eksempelvis bitterhet og nivåer av bitterhet samt smaksattributter koblet til fett- og proteinoksidasjon, gjennom statistisk metodikk som kobler sammen sensoriske data med f.eks. NMR og GC/MS data. Selv om SMELL har lovende resultater fra småskalaproduksjon, er videre arbeid nødvendig for å nå målet i industriell skala.
Restråstoff fra produksjon av makrellfilet er sannsynligvis en av de vanskeligste råvarene for produksjon av lukt- og smaksnøytralt proteinkonsentrat. Prosjektet har likevel dokumentert at det i laboratorieskala er mulig å oppnå resultater som smaksmessig kan konkurrere med konsentrat fra andre arter. Utfordringen ligger imidlertid i å kunne løfte metoden fra laboratorieskala til større kommersiell produksjon, både resultatmessig og med et konkurransedyktig kostnadsnivå.
FHF har i løpet av de siste årene arbeidet systematisk og målrettet med utvikling av kunnskap og teknologi for økt bearbeiding av makrell i satsingen “Pelagisk løft – økt bearbeiding av makrell”. En del av satsingen dreier seg om bedre utnyttelse av restråstoffet etter filetering av makrell. I FHF sin handlingsplan og budsjett 2019 ligger derfor en videreføring av arbeidet med det pelagiske løftet for å oppnå bedre utnyttelse av restråstoffet fra produksjon av makrellfilet, som en prioritert oppgave. I dag foredles bare 2–4 % av landets makrell til filet, og resterende del av ca. 350.000 tonn eksporteres ut av landet rundfrosset. Dette innebærer at en stor del av verdiøkningen basert på både råstoff og restråstoffet fra makrell går tapt for Norge. I handlingsplanen ​Pelagisk løft – økt verdiskaping av makrell” (FHF, 2016), er det sagt at hvis man i fremtiden kan oppnå 25 % filetering av landet makrell, vil dette resultere i 35 000 tonn makrell restråstoff. 

På lik linje med andre fiskerestråstoff inneholder dette restråstoffet fett og proteiner av god kvalitet. Utnyttelsen av makrellolje er per nå fokus i flere FHF-prosjekter, ledet av både Nofima og Møreforskning (“Foredling av råolje av restråstoff fra makrell til høykvalitetsprodukt for humant konsum” (FHF-901370), “Pelagisk løft: utnyttelse av restråstoff fra makrell, ekstraksjon av fosfolipider”​ (FHF-901504), samt "Kvalitet på olje produsert av restråstoff fra fersk og frosset makrell" (FHF-901317)). Neste logiske trinn er å også utnytte limvannfraksjonen som er resultatet av oljeutnyttelsen. 

Limvann inneholder protein av god kvalitet og mange mulige bruksområder, der de høyest betalende er humankonsum og petfood. Hvis man også utfører en annen type prosessering, enzymatisk protein hydrolyse, av råstoffene så får man dels olje av god kvalitet og et limvann fra hydrolyse med delvis nedbrutt protein, såkalte peptider. Disse kan bidra til høyere verdiskaping enn protein da det er vist at disse kan påvise biologisk aktivitet. Et eksempel er hemming av forhøyet blodtrykk, og demping av høye kolesterolverdier. Slike peptider kan selges som verdifulle ingredienser i eksempelvis funksjonell mat, men også som nutraceuticals.
​​
Som nevnt i utlysningen er det et velkjent faktum at det kan forventes smaksutfordringer i proteinfraksjoner fremstilt fra restråstoff av makrell. Dette er en utfordring, uavhengig av råstoff og type prosessering som er brukt. I tillegg er det kjent at bitterhet er en utfordring knyttet til hydrolysater fra både fisk og skalldyr. Limvann og hydrolysat fra pelagiske arter er karakterisert med en ekstra intens lukt og smak av fisk. Makrell er en fet fisk med høyt innhold av flerumettede fettsyrer. Disse fettsyrene er spesielt utsatt for oksidasjon som raskt fører til dannelse av sekundære flyktige komponenter med ubehagelig lukt og smak. I tillegg er makrell ekstra utsatt for autolytisk nedbryting der fiskens egne enzymer bryter ned protein og fett med dannelse av komponenter som kan bidra til negativ smaksopplevelse. Et kjent eksempel er aminosyreoksidasjon (peptid/protein-oksidasjon), og enzymatisk nedbryting av TMAO til TMA som leder til en sterk fiskelukt.​​
​Hovedmål
Å u​tvikle en prosess for å fremstille et lukt- o​g smaksnøytralt proteinkonsentrat fra limvann av makrellavskjær for humant konsum i første omgang, og til petfood i andre omgang.

Delmål
1. Å karakterisere de forbindelsene som skaper uakseptabel lukt og smak på proteinkonsentrat fra limvann av makrellavskjær ved å:
​​​​​​bruke en flertrinnstilnærming ved bruk av ulike kjemiske analyser for å karakterisere de viktigste vannløselige og flyktige komponentene
bruke standardisert sensorisk metodikk med trent sensorisk panel for å karakterisere smak og lukt i løpet av prosjektet
bruke statistiske analyse for å finne koblingene mellom prosessbetingelser samt resultater fra kjemisk og sensorisk analyse
2. Å utvikle en prosess hvor smak og lukt reduseres til et akseptabelt nivå for humant konsum ved å:
undersøke enzymatisk proteinhydrolyse samt prosessering av limvann for å få best mulig smak, kvalitet og proteinfraksjonsutbytte
bruke membranfiltrering for å fjerne smaks- og luktkomponenter fra limvann samt proteinfraksjon etter enzymatisk proteinhydrolyse
3. Å avklare beste metode for tilsetting av komponenter som skjuler sma​k og lukt og teste resultatene fra bruken av disse ved hjelp av anerkjente metoder ved å:
bruke kjente komponenter før og under spraytørking for å skjule uønsket lukt og smak
bruke analytiske og sensoriske metoder for å karakterisere resultatet
4. Å fremstille et prøveparti på 20 kg til smaks- og markedstest
E​​t vellykket prosjekt bidrar til utnyttelse av proteinfraksjonen fra restråstoff fra en fiskeart som per nå ikke blir utnyttet, hvilket er i tråd med bioøkonomien som sikter på helhetlig utnyttelse fra matproduksjon. Prosjektet fokuserer på helhetlig utnyttelse da mellomprodukter og restfraksjoner fra de ulike prosessene fra prosjektet som ikke vil passe hovedformålet vil bli vurdert som ingredienser til petfood. Prosjektgruppen er i dialog med industrielle dyrefôr (petfood)-aktører som har vist interesse i å teste slike ingredienser inn mot helsefôr til katt og/eller hund. Dette har potensial til å skape merverdi for pelagiskfiskenæringen generelt, men også for de kunder som ønsker å bruke fiskeprotein. Det ligger også store generelle nytteverdier i forskning som bidrar til en generell økt forståelse for hvilke komponenter som bidrar til uønsket fiskelukt/smak i proteinpulver fra fiskerestråstoff, samt gir svar på hvilken type prosessering som resulterer i et stabilt proteinprodukt.​
I prosjektet vil vi arbeide målrettet mot utviklingen av et sensorisk akseptabelt produkt som er egnet til det utlyste formålet, humant konsum. For å nå målet, er prosjektet bygget opp med en tverrfaglig tilnærming. Prosjektet består av fire arbeidspakker, AP 1–4, som jobber sammen i en interaktiv prosess for å kunne lære fra tidligere trinn under smaksoptimalisering. På denne måten arbeides det for å sikre utvikling av robuste og reproduserbare resultater, og som kan legge grunnlaget for dokumentert reproduserbar industriell storskala produksjon. Med et bioøkonomisk perspektiv der alt skal brukes til beste formål, bør man finne flere mulige markeder for restprodukter. Både petfood og bioaktive forbindelser/nutraceuticals er identifisert som komplementær anvendelse til de utviklede produkter i prosjektet.

AP 1: Optimalisert labskala produksjon av smaksnøytralt limvann og hydrolysat
Limvann produsert i en industriell prosess fra Pelagia vil bli brukt som utgangspunkt, og i tillegg produseres hydrolysat fra makrellavskjær ved hjelp av enzymatisk hydrolyse. Ved å fraksjonere proteinfraksjonene med forskjellige membranteknikker kommer vi til å optimalisere prosessering som gir fraksjoner best egnet til humant konsum. De beste fraksjonene fra limvann og hydrolyse vil gå videre inn mot Task 1.3 for maskering av smakskomponenter for å oppnå best mulig produkt. Under prosessutvikling sendes proteinfraksjoner til AP3 og 4 for kjemisk og sensorisk analyse, og trinnvis input vil veilede optimalisering og avklare kandidater for videre prosessering og oppskalering i AP2.

Task 1.1: Optimalisering av enzymatisk hydrolyse
Task 1.2: Raffinering av hydrolysater og limvann
Task 1.3: Maskering av smakskomponenter

AP 2: Optimalisering av limvann- og hydrolysatfiltrering i pilotskala og smaksnøytralisering ved spraytørking
For å verifisere at de innledende labskalaresultatene er reproduserbare i større skala vil de mest lovende prosessmetodene bli skalert til pilotskala. Det kan forventes at bruk av spraytørking og filtrering i større skala vil gi forbedret og mer forutsigbare resultater enn det man oppnår i labskala. 

Task 2.1: Forbedring av smak i limvann og hydrolysater
Task 2.2: Tørketeknologi og maskering av smak
Task 2.3: Produksjon av proteinpulver 

AP 3: Bruk av analytiske metoder for verifisering av lukt- og smakskomponenter 
Kjemisk karakterisering av komponenter i hydrolysat og limvann er essensielt for forståelsen av hvilke komponenter som kan forårsake og påvirke sensoriske egenskaper. Limvann og hydrolysat fra pelagisk fisk er komplekse løsninger med et mangfold av kjemiske bestanddeler. Både vannløselige bestanddeler, eksempelvis peptider, og flyktige komponenter kan føre til uønskede sensoriske egenskaper, og derfor analyseres begge disse gruppene. Resultatene av kjemisk fingeravtrykk (task 3.1 og 3.2) samt de korresponderende sensorisk analyser (AP4) vil sammenstilles og analyseres ved bruk av multivariat statistikk. Resultatene vil brukes både til prosessoptimalisering i AP1 og AP2.

Task 3.1: Kjemisk fingeravtrykk av løselige komponenter
Task 3.2: Kjemisk fingeravtrykk av flyktige komponenter
Task 3.3: Spesifikk identifisering av smakskomponenter
Task 3.4: Multivariat statistikk

AP 4:  Sensoriske analyser for kartlegging av best egnet sluttprodukt for humant konsum
For å kartlegge hvilke komponenter som skaper uønsket smak/lukt vil det bli benyttet standardiserte sensoriske metoder med et trent sensorisk panel. Både screening, rangering og fullskala profilering (QDA) vil benyttes parallelt med kjemisk karakterisering i AP3 for å finne svar på smak/lukt-utfordringen. Sensoriske analyser vil foregå gjennom hele prosjektperioden, både på lab-skala og pilotskala, for å gi konkrete innspill til videre prosessoptimalisering. 

Task 4.1: Screening av labskala
Task 4.2: Sensorisk evaluering av ulike fraksjoner, labskala
Task 4.3: Sensorisk profilering av labskala produkt
Task 4.4: Sensorisk rangering, pilotskala
Task 4.5: Sensorisk profilering med maskerte hydrolysater, pilotskala

Felles milepæler
Milepel 1: Produsert og analysert labskala proteinpulver fra makrellavskjær
Milepel 2: Produsert og analysert pilotskala proteinpulver fra makrellavskjær.
Prosjektet kan bidra med faglige delrapporter etter gjennomføring av hver AP, en faglig sluttrapport, presentasjon med oppsummering av resultater, faktaark, populærvitenskapelige artikler/kronikker, fellesvurderte vitenskapelige artikler og presentasjoner for næringen ved relevante sammenkomster.​
keyboard_arrow_up