Karakterisering av proteaseaktivitet og ekstraksjon av proteiner fra makroalgene Saccharina latissima og Palmaria palmata

Abstract

Makroalger er en fornybar marin ressurs som har et stort potensiale som ingrediens i mat og fôr. I Norge har bruken av makroalger hovedsakelig vært begrenset til ekstraksjon av polysakkarider. Makroalgene inneholder også andre verdifulle komponenter, som høyverdige proteiner. Utnyttelse av disse kan bidra til å mette en stadig økende befolkning på en bærekraftig måte.

Masteroppgaven hadde to delmål. Det ene var å bestemme den proteolytiske aktiviteten i makroalgene Saccharina latissima og Palmaria palmata. Det andre var å finne effektive metoder for å ekstrahere proteiner fra disse makroalgene.

For å studere proteolytisk aktivitet ble det sett på ulike betingelser (T og pH) for å ekstrahere ut proteasene, stabilitet til proteasene, samt hvilke målemetoder som egnet seg for å måle aktiviteten. To metoder ble benyttet, hvor det ble sett på omsetning av hhv. substratene hemoglobin (generell proteolytisk aktivitet) og L-leucinyl-p-nitroanilid (Leu-pNA) (Leucin-aminopeptidase (LAP)-aktivitet).

Generell proteolytisk aktivitet i ekstraktene var svært lav. Den var høyest ved pH 7 og 30°C; 16,16 og 63,24 mg syreløselige peptider pr. gram tørrvekt alge pr. time, hhv. S. latissima og P. palmata. Økt temperatur gav en signifikant nedgang i aktiviteten.

LAP-aktivitet i ekstraktene var høyest ved pH 8 (25°C). Høyest aktivitet ved pH 8 var på 3,63±0,10 og 8,95±0,55 U/mg tørrvekt alge, hhv. S. latissima og P. palmata. Ved pH 7 økte aktiviteten signifikant når temperaturen ble økt til 40°C.

For å ekstrahere proteiner ble ekstraksjoner med ionefritt (IF) vann utført ved romtemperatur, ved 30 og 40°C, og ved å gi et oppkok. Stabiliteten av ekstraktene i forhold til frysing/tining, samt lagring på kjølerom, ble også studert.

Lagring av ekstrakter på kjølerom i 3 døgn gav økt proteininnhold. Tillaging av ekstrakter ved 30°C gav et signifikant høyere proteininnhold enn ved romtemperatur. Høyere temperaturer (40°C og koking) gav ikke ytterligere signifikant økning. Proteininnholdet i fryste og tinte ekstrakter ble halvert i forhold til proteininnholdet i nylagede ekstrakter.

Enzymassisterte ekstraksjoner med polysakkridaser (cellulase og alginat lyaser) ble utført på S. latissima for å se om det ville gi en økning i ekstraksjon av proteiner. Prøver ble behandlet med et enzym alene, med begge enzymene simultant, eller med enzymene i sekvens.

IF vann gav høyere proteinutbytte enn de fleste av de enzymbehandlede prøvene (15,5±0,2% av totalt aa-innhold). Kun behandling med A1603 alene, sekvensiell behandling med A1603 etter cellulase-behandling, samt sekvensiell behandling med cellulase etter AL951-behandling gav høyere proteinutbytte enn IF vann (~18% av totalt aa-innhold).