Forskning på råtnende knokler er et viktig bidrag til den sirkulære bioøkonomien. Forskere i Bergen har funnet en enzymcocktail som kan gi bedre utnyttelse av rest-råstoffer fra kjøttindustrien til menneskemat på sikt, ved å studere mikrobene som bryter ned kjøttbeina.
Forskning på råtnende knokler er et viktig bidrag til den sirkulære bioøkonomien. Forskere i Bergen har funnet en enzymcocktail som kan gi bedre utnyttelse av rest-råstoffer fra kjøttindustrien til menneskemat på sikt, ved å studere mikrobene som bryter ned kjøttbeina.

Kan bein og knokler bli til menneskemat?

Forskere i Bergen senket dyreknokler i sjøen for å lage mer bærekraftig mat

Antonio Garcia-Moyano åpner en tung, hvit metalldør inn til laboratoriet. Mot oss velter et kaldt gufs av saltaktig, råtten lukt. Det minner om tang ved fjære sjø.

På en stålbenk står plastbokser fulle av beinknokler. Knoklene fra storfe og kalkuner har et hvitt belegg med lett grønnskjær. De er under angrep fra mikrober.

Sjøvann strømmer ned i boksene fra plastslanger for å etterligne havstrømmer. Det overflødige vannet renner ut gjennom hull i benken i laben på NORCE i Bergen.

– Vi ville finne ut mer om de enzymene disse organismene skiller ut, som gjør at de bryter ned bein, forklarer mikrobiolog Garcia-Moyano til forskning.no.

Mye avfall fra kjøttproduksjon

Kjøttvareproduksjon gir mye avfall i form av beinrester. Men nå vil næringsmiddelprodusenter bli mer bærekraftig.

Dersom mer av hvert slaktet dyr kan utnyttes, blir det vinn–vinn for miljøet og produsentene.

Ikke bare blir det mindre søppel. Matvareindustrien kan også selge mer av råvarene hvis de lykkes med å lage flere proteinrike matvareprodukter til mennesker.

Det er bedre betalt enn dyrefôr.

Rik proteinkilde – kan bli proteinshake

Målet er å finne nye måter å utnytte næringsstoffene fra kjøttbein til bruk i proteinshaker eller lignende.

For kjøttbein er en rik proteinkilde. Men utfordringen er at bein er så hardt. De er vanskelig å løse opp og samtidig beholde næringsstoffene.

Det finnes allerede enzymer industrien kan bruke for å bryte ned beinmasse.

– Men denne teknologien er ikke gunstig nok, forklarer Garcia-Moyano.

Problemet er at det går for sakte, og blir for dyrt.

Bein består blant annet av kollagen som er vanskelig å bryte ned, siden kollagentrådene er veldig tette. De er også dekket med ulike sukkermolekyler og mineralkrystaller.

–Det er mer krevende å lage menneskemat av bein og knokler, sier mikrobiolog Antonio Garcia-Moyano ved NORCE.
–Det er mer krevende å lage menneskemat av bein og knokler, sier mikrobiolog Antonio Garcia-Moyano ved NORCE.

Vil utnytte mer av dyreslakt til menneskemat

I dag utnyttes det meste av kjøttet fra kylling, kalkun, svin, lam og okse til menneskemat.

Resten av de bløte delene, som bindevev, sener og innvoller, blir malt og brukt til dyrefôr, til blant annet våre kjæledyr.

Bein males opp til bruk som gjødsel eller i dyrefôr. Kjøttbein kan også kokes til gelatin, til bruk i sauser, desserter og kaker.

Men ellers brukes bein i liten grad til menneskemat, enn så lenge.

– Det er mer krevende å lage menneskemat av bein og knokler, sier mikrobiologen.

Dette er en flaskehals i bioteknologien.

Matvareprodusenter er derfor på jakt etter ny teknologi som kan utnytte mer av disse ressursene til mat.

La dyrebein på havbunnen

For å finne ut mer om hvilke mikrober i havet som bryter ned beinmasse, samlet forskere ved NORCE i Bergen inn masse beinrester etter slakting.

I 2017 senket de teiner med bein fra kalkun og storfe ned på seksti til hundre meters dyp i Byfjorden utenfor havbunnen i Bergen.

Slik så kjøttbeina ut da de ble senket på havbunnen i byfjorden utenfor Bergen.
Slik så kjøttbeina ut da de ble senket på havbunnen i byfjorden utenfor Bergen.

– Der lå de i opptil fem-seks måneder, før vi tok dem opp igjen, sier Garcia-Moyano.

Da viste knoklene tydelige tegn til «angrep» fra mikroorganismer som var i ferd med å oppløse dem.

Så gikk forskerne løs på møysommelige analyser i laboratoriet.

De håpet å finne flere enzymer som gjør jobben raskere.

Nå er jakten på hva som forårsaket nedbrytingen, i ferd med å gi resultater.

Slik ser kjøttbein ut som har ligget på havbunnen i flere måneder. Det hvite belegget med grønnskjær viser nedbrytingsstoffer som mikrober har laget.
Slik ser kjøttbein ut som har ligget på havbunnen i flere måneder. Det hvite belegget med grønnskjær viser nedbrytingsstoffer som mikrober har laget.

En blanding av enzymer

Dette er enzymer:

Enzymer er bittesmå kjemiske forbindelser som fungerer som katalysatorer på biokjemisk omdanning.

De øker hastigheten på kjemiske prosesser, uten selv å bli oppbrukt. De brukes blant annet til foredling av biomasse, slik som restråstoff fra kjøtt, fjørfe, fisk eller trevirke, og bidrar til å lage helt nye produkter.

Enzymer med de rette egenskapene spiller en sentral rolle for innovasjon i mange bransjer, og er viktige for grønn omstilling i en rekke industrier.

Men mange enzymer er svært følsomme for temperaturendringer, og kan da miste egenskaper.

(Kilde: NORCE)

Bakterier i havet og bakterier som bor inni dyr, tiltrekkes av blanke bein på havbunnen. Disse mikrobene inneholder enzymer som bryter ned beinmasse.

I tillegg til bakterier, fins det små ormer som syns at kjøttbein er fristende lekkerbiskener.

– Vi har analysert oss frem til en unik blanding av enzymer, som spalter bein mer effektivt enn andre enzymer hver for seg, sier Antonio Garcia-Moyano.

Denne enzym-cocktailen har større effekt enn enkeltenzymer når det gjelder å bryte ned bein, forklarer han.

Måtte reprodusere dem i laboratoriet

Enzymenes «gruppearbeid» gjør at oppløsningen skjer raskere. Noen av dem spalter også sukkerarter.

Da de hadde identifisert de enzymene som gjorde nedbrytningen, måtte de prøve å produsere dem i laboratoriet.

Forskerne presenterte nylig resultatene i Computational and Structural Biotechnology Journal.

Industrien viser interesse

Og forskernes funn har vekket interesse hos industrien.

Men det gjenstår fortsatt mye arbeid før enzymene kan tas i bruk.

I naturen er dette en sakte prosess, blant annet fordi sjøen holder bare noen få plussgrader. Det kan ta flere tiår før bein brytes helt ned.

På høyere temperatur går nedbryting hurtigere.

– Nå må vi prøve å optimalisere prosessen, så det går raskere, sier Garcia-Moyano.

De vil blant annet forsøke å øke temperaturen til 50-60 grader C, for å se om enzymene tåler det. Enzymene må eventuelt tilpasses.

Deretter må nye forsøk testes ut.

Sportsernæring

Det er flere eksempler på at industrien baserer seg på enzymer for å utvinne råstoffer fra både fisk og kjøtt i Norge.

Norilia, et datterselskap i næringsmiddelkonsernet Nortura, er en av flere slike aktører.

De har et nytt, moderne bioteknologianlegg på Hærland for hydrolyse av beinråstoff fra kylling og kalkun med enzymer.

I dag selger de ingrediensene til kjæledyrfôr i Norge og eksporterer noe som proteintilskudd til mennesker.

– Vi jobber også med å utvikle et sportsernæringskonsept, sier Heidi Alvestrand, leder for forretningsutvikling i Norilia, til NORCE.

Restavfall kan få økt verdi

Antonio Garcia-Moyano er ikke i tvil om at restavfall fra kjøttindustrien har potensial på sikt.

– Nå har slike restprodukter en lav verdi i markedet. Får vi fortgang i nedbrytingen er det et viktig bidrag til den sirkulære bioøkonomien, mener Garcia- Moyano.

Enzym-cocktailen kan gjøre at mer av dyret blir menneskemat, og bidra til at industrien få mer verdi ut av rest-råstoffene.

Studien er et samarbeid mellom NORCE i Bergen, Spanias offentlige forskningsinstitutt CSIC Institute of Catalysis, og det tyske marine forskningsinstituttet GEOMAR i Kiel. Nortura har bidratt med bein.

------

Denne saken kan du også lese på engelsk på sciencenorway.no

Referanse:

L. Fernandez-Lopez mf: The bone-degrading enzyme machinery: From multi-component understanding to the treatment of residues from the meat industry. Computational and Structural Biotechnology Journal, Volume 19, 2021.

Vi vil gjerne høre fra deg!

TA KONTAKT HER
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? Eller tips om noe vi bør skrive om?

Powered by Labrador CMS