| dc.description.abstract | Atlanterhavslaks (Salmo salar) er en av de viktigste fiskeartene i havbruk. Store mengder restråstoff oppstår under prosessering, og disse kan inneholde verdifulle komponenter som enten forblir uutnyttet eller blir utnyttet i produkter av lav verdi. Mye av dette restråstoffet har potensiale til å bli benyttet til gelatinproduksjon, dette gjelder spesielt restråstoff-fraksjoner som inneholder betydelige mengder kollagen, som skinn og bein. Å utnytte disse fraksjonene til gelatinproduksjon kan være en god løsning for å gi dette restråstoffet økt verdi.
De første målene i denne masteroppgaven var å gjennomføre et enkelt screening-eksperiment, og benytte data fra denne til å utarbeide en prosedyre for ekstraksjon av gelatin fra skinn av atlanterhavslaks. Hovedfokuset med dette var å finne best mulige metode for å avfette lakseskinnet, da det er kjent at høyt fettinnhold kan være ugunstig for egenskapene til gelatinet. Følgende metode ble utarbeidet: forbehandling med 0,1 M NaOH i 24 timer ved 4 °C, avfetting med 10 % (v/v) 1-butanol i 3 × 2 timer ved 4 °C og ekstraksjon ved 22 °C med 0,1 M eddiksyre som ekstraksjonsmedium. Målet med hoved-eksperimentet var å undersøke hvordan ulike ekstraksjonstider (6, 12 og 18 timer) påvirket den kjemiske og strukturelle sammensetningen i gelatinet.
Gelatinekstraksjon fra avfettede lakseskinn med metoden utviklet basert på screening-eksperimentet viste lovende resultater med hensyn til gelatinutbytte og ekstraksjonseffektivitet. Alle ekstraksjonstider ga et omtrentlig utbytte tilsvarende 20 gram frysetørket gelatin per 100 gram lakseskinn (våtvekt). 12-timersekstraksjon (99,7 ± 0,6 % kollagen) resulterte dog i ekstrakter som hadde signifikant høyere (p ≤ 0.006) renhet, sammenlignet med 6-timersekstraksjon (94,6 ± 3,4 % kollagen) og 18-timersekstraksjon (82,3 ± 1,4 % kollagen). Ekstraksjonseffektiviteten, beregnet som forholdet (i %) mellom gelatinutbytte og tilgjengelig tørrstoff i råmaterialet, var høyere enn det teoretiske maksimum på 39 % for alle tre ekstraksjonstidene. Gelatinprøvene hadde variert sammensetning og viste ingen tegn til å være korrelert med ekstraksjonstiden. Alle de frysetørkede gelatinekstraktene hadde lavt fuktighetsinnhold (0,7 ± 0,1 – 2,2 ± 0,5 %), og lav vannaktivitet (aw < 0,5), noe som tilsier at de er stabile og bør ha god holdbarhet.
Molekylærvektene i lakseskinngelatin viste lignende, om enn smale distribusjoner. Imidlertid førte 18-timersekstraksjon (Mw 152,0 ± 0,9 kg/mol) til en signifikant (p ≤ 0.001) lavere vektgjennomsnittlig molekylærvekt (Mw) sammenlignet med 6- og 12-timersekstraksjon (henholdsvis Mw 161,2 ± 2,8 kg/mol og Mw 159,4 ± 1,3 kg/mol). Sett i sammenheng med den lave renheten i 18-timersekstraktene, kunne dette tyde på at lavere Mw skyldtes differensiell ekstraksjon av ikke-kollagenøse proteiner med lavere molekylærvekt. Alternativt, kan det ha blitt forårsaket av økt hydrolyse av gelatinkjedene ved lengre ekstraksjonstid. Mw i lakseskinngelatin var lavere enn for gelatin ekstrahert fra skinn av sei (Pollachius virens) under lignende forhold, noe som kan indikere at kollagenet i lakseskinn er mindre varmestabilt enn kollagenet i skinn fra sei. Dette kan igjen tyde på at gelatin kan ekstraheres fra lakseskinn ved lavere temperaturer enn 22 °C, noe som kan resultere i gelatin med høyere Mw og bedre funksjonelle egenskaper.
Dette arbeidet viste at gelatin med høy renhet kan bli ekstrahert fra lakseskinn, og med adekvat utbytte sammenlignet med skinn fra andre fiskearter. Dog kreves videre undersøkelser for å bestemme de faktiske funksjonelle egenskapene til gelatinet. | |
| dc.description.abstract | Atlantic salmon (Salmo salar) is one of the main fish species harvested from aquaculture. During processing, a large amount of rest raw materials (RRMs) containing valuable components are disposed of or used for low value products. Many of these RRMs have the potential to be used for gelatine production, which could be a way to valorise the RRMs, especially in terms of RRM fractions that contain considerable amounts of collagen, such as skin and bones.
The first objectives of this thesis were to perform a simple screening experiment and use the obtained data to develop a gelatine extraction procedure that would be appropriate for extraction of gelatine from Atlantic salmon skins. The emphasis was on finding the most optimal method for defatting the salmon skins, as it is known that high lipid contents can be detrimental to the properties of the gelatine. In short, the developed gelatine extraction procedure was as follows; pre-treatment for 24 hours at 4 °C using 0.1 M NaOH, defatting for 3×2 hours at 4 °C using 10 % (v/v) 1-butanol, and extraction at 22 °C using 0.1 M acetic acid as the extraction medium. The objective of the main experiment was to investigate how different extraction times (6, 12 and 18 hours) affected the chemical and structural composition of the gelatines.
All three extraction times yielded approximately 20 g freeze-dried extract/100 g raw material (wet weight). However, the 12-hour extractions (99.7 ± 0.6 % collagen) resulted in extracts that had a significantly higher (p ≤ 0.006) purity, compared to the 6-hour (94.6 ± 3.4 % collagen) and 18-hour extractions (82.3 ± 1.4 % collagen). The extraction efficiency, calculated as the percent ratio of gelatine yield compared to the amount of dry matter in the raw material, was higher than the theoretical maximum of 39 % for all three extraction times. The proximate composition of the freeze-dried gelatines varied and had seemingly no relationship with the extraction times. All the freeze-dried gelatine extracts had low residual moisture contents (0.7 ± 0.1 – 2.2 ± 0.5 %), and low water activity (aw < 0.5), suggesting high stability and good shelf-life.
The molecular weights of the salmon skin gelatines all showed similar, albeit narrow distributions. However, the weight average molecular weight (Mw) was significantly lower (p ≤ 0.001) for the 18-hour extractions (Mw 152.0 ± 0.9 kg/mol) than for the 6- and 12-hour extractions (Mw 161.2 ± 2.8 kg/mol and Mw 159.4 ± 1.3 kg/mol, respectively). Seen in conjunction with the low purity in the 18-hour extractions, the lower Mw was suggested to be due to differential extraction of non-collagenous proteins with low molecular weights. Alternatively, it could be a result of increased hydrolysis of the gelatine chains during longer extractions. The Mw was found to be lower than in gelatine extracted from saithe skin under similar conditions, which suggest that the collagen in salmon skin is less thermostable than collagen in saithe skin. If true, that also indicates that gelatine could be extracted from salmon skins at temperatures lower than 22 °C, which might lead to gelatine with higher Mw and better functional properties.
Overall, this work demonstrated that gelatines with high purity can be extracted from salmon skin, and with adequate yield compared to skins from other fish species. However, further investigations are needed to determine the functional properties of the salmon skin gelatines. | |
