Ekstraksjon av gelatin fra rognkjeks (Cyclopterus lumpus) skinn
Utnyttelse av lite utnyttede ressurser er viktig for å øke utnyttelsesgraden av råmateriale og tilgjengeligheten av verdifulle komponenter som proteiner uten å belaste miljøet mer. Basert på omtrent 1 million tonn tilgjengelig marint restråstoff i 2020, ble 158 000 tonn av restråstoffet ikke utnyttet, hovedsakelig fra hvitfisksektoren (78 %) som inkluderer rognkjeks (Cyclopterus lumpus). Rognkjeks brukes som rensefisk i oppdrettsanlegg eller fiskes først og fremst for uthenting av rogn, men det er et stort potensial i utnyttelse av skrotten, som skinn. Utnyttelse av rognkjeksskinn til gelatinproduksjon kan gi marint restråstoffet økt verdi.
Hovedmålet med masteroppgaven er å se på hvilken effekt de ulike ekstraksjonsparameterne tid, temperatur og mengdeforhold mellom skinn og eddiksyre, har på gelatinutbytte og egenskapene til gelatin fra rognkjeksskinn. Prosjektet var en del av Blue-bio-Profius prosjektet. Det ble brukt tre ulike temperaturer (12 °C 18 °C og 24 °C), tre ulike ekstraksjonstider (12 t, 18 t og 24) og tre ulike forhold mellom skinn og eddiksyre (1:5, 1:10 og 1:15) og dette resulterte i 27 ulike kombinasjoner ved ekstraksjon. Rognkjeksskinn ble først preparert og gitt en felles forbehandling ved 5 °C i 24 t med 0,1 M NaOH og deretter 0,1 M HCl. Ekstraksjonen ble utført med 0,1 M eddiksyre ved de 27 ulike ekstraksjonskombinasjonene og deretter ble gelatinekstraktet frysetørket. Alle de frysetørkede prøvene ble analysert for gelatinutbytte, renhet, aminosyresammensetning og proteininnhold. Molvektsfordelingen (med SDS-PAGE) og reologiske egenskaper (viskositet, smelte- og gelningstemperaturer og gelstyrke) ble analysert på et utvalg av prøvene. Effekten av ekstraksjonsparameterne ble testet av General Linear Model (GLM) ved bruk av Tukeys metode med et signifikansnivå på 95 % (p < 0,05).
Resultatene viste at en høyere ekstraksjonstemperatur og en lengre ekstraksjonstid ga et høyere gelatinutbytte. En ekstraksjonstemperatur på 12 °C og en ekstraksjonstid på 12 t gav et signifikant dårligere gelatinutbytte. Det var ingen signifikant forskjell mellom en ekstraksjonstemperatur på 18 °C og 24 °C og mellom en ekstraksjonstid på 18 t og 24 t. Ekstraksjonsforhold hadde ingen signifikant påvirkning på gelatinutbytte. De reologiske analysene ble utført på et lite utvalg prøver med svært liten variabilitet som resulterte i små variasjoner blant gelegenskapene. Molekylvektsfordelingen kan med fordel undersøkes nærmere ved bruk av SEC-MALLS og det være interessant å øke temperaturen under ekstraksjon for å se på effekten av økt temperatur på gelatinutbyttet. Gelatinekstraksjonen ga lovende resultater med tanke på gelatinutbytte, mens reologiske egenskaper må undersøkes nærmere.
Utilization of underutilized resources is important in order to increase the utilization rate of raw material and the availability of valuable components such as proteins without burdening the environment more. Based on approximately 1 million tonnes of available marine rest raw feedstock in 2020, 158,000 tonnes of the rest raw feedstock were not utilized, mainly from the whitefish sector (78%) which includes lumpfish (Cyclopterus lumpus). Lumpfish are used as cleaning fish in aquaculture or fished primarily for the extraction of roe, but there is great potential in the utilization of the carcass, as skin. Utilization of lumpfish skin for gelatin production can give the marine rest raw material increased value.
The main aim of this master's thesis is to see what effect the various extraction parameters time, temperature and quantity ratio between skin and acetic acid, have on the yield and properties of gelatin from lumpfish skin. The project was part of the Blue-bio-Profius project. Three different temperatures (12 °C, 18 °C and 24 °C), three different extraction times (12 h, 18 h and 24) and three different ratios between skin and acetic acid (1:5, 1:10 and 1 :15) was used which resulted in 27 different combinations during extraction. Lumpfish skin was first prepared and underwent a common pretreatment at 5 °C for 24 h with 0.1 M NaOH and then 0.1 M HCl. The extraction was carried out with 0.1 M acetic acid at the 27 different extraction combinations and then the gelatin extract was freeze-dried. All the freeze-dried samples were analyzed for gelatin yield, gelatin purity, amino acid composition and protein content. The molecular weight distribution (with SDS-PAGE) and rheological properties (viscosity, melting and gelation temperatures and gel strength) were analyzed for a selection of the samples. The effect of the extraction parameters were tested by General Linear Model (GLM) using Tukey's method with a significance level of 95% (p < 0.05).
The results showed that a higher extraction temperature and a longer extraction time gave a higher gelatin yield. A temperature of 12 °C and a duration of 12 h during extraction had a significantly less effect on the gelatin yield. There was no significant difference between a temperature of 18 °C and 24 °C and between a duration of 18 h and 24 h during extraction. Extraction conditions had no significant effect on gelatin yield. The rheological analyzes were carried out on a small selection of samples with very little variation, which resulted in small variations among the gel properties. The molecular weight distribution can be investigated in more detail using SEC-MALLS and it would be interesting to increase the temperature during extraction to see its effect on the gelatin yield. The gelatin extraction gave promising results in terms of gelatin yield, while rheological properties need to be investigated further.