Studies of the metabolic changes of Atlantic cod (Gadus morhua) upon different processing using NMR metabolomics

Abstract

Det anbefalte inntaket av fisk og sjømat møtes ikke i den globale sammenhengen. Samtidig forventes verdens befolkning å fortsette og øke, og fremtidens matforsyning vil være svært avhengig av marine ressurser. Sjømat er lett bedervelig, og bærekraftig utnyttelse av ressurser er viktig for å unngå unødvendig matavfall. Derfor er det viktig å skaffe seg kunnskap knyttet til næringsinnhold og forbrukertrygghet av sjømat for å sikre et sunt og bærekraftig forbruk. Atlanterhavstorsk er en kommersielt viktig fisk. I denne masteroppgaven ble kvalitet og trygghet hos atlanterhavstorsk vurdert ved ulike typer prosessering: lagring, frysing, koking og tilsats av sukkertare. Resultatene ble oppnådd ved bruk av en NMR-metabolomisk tilnærming.

Trikloreddiksyre ble brukt for ekstraksjon av polare metabolitter i torsk. Kompositoriske endringer ved lagring og ulike typer prosessering ble vurdert for å kartlegge næringsinnhold, holdbarhet og trygghet. 29 polare metabolitter ble funnet og kvantifisert i torsk ved bruk av målrettede og ikke-målrettede analysemetoder.

En holdbarhet for torsk omkring 7 dager ved oppbevaring ved 4 °C, og 3-4 dager ved 8 °C er foreslått basert på verdier av trimetylamin (TMA). H-indeksen foreslås å være en god indikator på ferskhet i torsk, da den korrelerer med dannelse av TMA, og det maksimale avvsiningsnivået av TMA i torsk. Eksperimentene viser at torsk generelt inneholder mindre av visse viktige næringsstoffer, slik som frie aminosyrer, sammenlignet med atlanterhavslaks, og at torsk har mer variasjon innad i arten. Ingen biogene aminer ble påvist i lagret atlanterhavstorsk.

Effekten av frysing og tining på sammensetningen av polare metabolitter i torsk ble undersøkt. Koking av torsk forårsaker ikke et signifikant tap av polare metabolitter. Påvirkningen av ulike algebehandlinger som konserveringsmetoder i torsk ble undersøkt. Tilsats av fuktige og tørkede alger, og algejuice forårsaker ulike endringer post mortem i lagret torsk. Videre forskning innenfor feltet foreslås.

Basert på de analyserte metabolittene og sammenligning av oppgavens resultater med studier av atlanterhavslaks, konkluderes det med at det ikke finnes noen generell måte å beskrive holdbarhet eller metabolske kompositoriske endringer i fisk på. Resultatene viser at de to artene responderer svært ulikt på samme prosesseringsmetoder.

The recommended consumption of fish and seafood is not met on a global scale. Simultaneously, the world population is expected to continue growing, and our future food supply will rely greatly on marine resources. Seafood is highly perishable, and sustainable utilization of resources is important to avoid unnecessary food waste. Therefore, it is important to acquire knowledge related to nutritional value and consumer safety of seafood to ensure a healthy and sustainable consumption. Atlantic cod is a commercially important fish. In this thesis, the quality and safety of Atlantic cod were assessed upon different types of processing: storage, freezing, cooking and addition of seaweed. The results were obtained using an NMR metabolomics approach.

Trichlorocetic acid was used for extraction of polar metabolites in cod. Compositional changes upon storage and different types of processing were considered in order to assess nutritional value, shelf life and safety. 29 polar metabolites were detected and quantified in cod, using targeted and untargeted analysis.

A shelf life of about 7 days of storage at 4 °C, and 3-4 days at 8 °C is suggested based on values of trimethylamine (TMA). The H-index is suggested to be a good indicator of freshness in cod, as it correlates well with the formation of TMA and the maximum rejection level of TMA in cod. The research shows that cod generally contains less of certain important nutrients, such as free amino acids, compared to Atlantic salmon, and that cod has more variation within the species. No biogenic amines were detected in stored Atlantic cod.

The effect of freezing and thawing on the composition of polar metabolites in cod was detected. Boiling of cod does not cause a significant loss of polar metabolites. The influence of different seaweed treatments as preservation methods of cod was detected. The addition of wet or dried seaweed, or seaweed juice cause different post mortem changes in stored cod. Further research in the field is suggested.

Based on the analyzed metabolites and comparison of this thesis' results to studies of Atlantic salmon, it is concluded that there is no general way of describing shelf life or metabolic compositional changes in fish. The results show that the two species respond very differently to the same processing methods.