Onderzoeker haalt chitine uit garnalenpellen en krabbenschalen

Reststromen van schaaldieren bevatten nuttige stoffen, zoals eiwitten, chitine en carotenoïden. Onlangs besliste de circulaire bio-economie en zero-waste om alle nevenstromen op te waarderen.

Trefwoorden: #chitine, #garnalen, #ILVO, #kreeften, #reststromen, #schaaldieren

Lees verder

research

( Foto: woodysphotos - 123RF )

ENGINEERINGNET.BE - Bij een gangbare verwerking worden die reststromen meestal opgewaardeerd, bijvoorbeeld tot veevoeder en componenten voor cosmetica en medische producten. Maar tot op heden gebeurt dit dan voornamelijk via chemische processen, waarvoor grote volumes solventen nodig zijn.

De gebruikte chemicaliën hebben vaak ongewenste effecten op de fysicochemische eigenschappen van de beoogde producten. Om de raffinage van nuttige stoffen uit de reststromen van schaaldieren te optimaliseren is er dus nood aan “zachtere” biologische verwerkingsmethodes.

ILVO-UGent onderzoeker Yang Zou voerde daarom experimenten uit met enzymatische hydrolyse en bacteriële fermentatie. Hij slaagde erin om op laboschaal perskoeken van chitine te produceren uit de reststromen, mét behoud van gewenste eigenschappen. Die chitine kan in vervolgprocessen worden gebruikt voor de productie van bio-plastic, additieven voor teeltsubstraten en nog veel meer.

Op basis van literatuurgegevens selecteerde de onderzoeker verschillende commerciële enzymen die garnalenpellen en krabbenschalen door hydrolyse kunnen afbreken tot hun componenten. Uit deze tests kwam een protease als een veelbelovend enzyme naar voor.

De werking van dit enzyme werd verder geoptimaliseerd door de omstandigheden voor hydrolyse aan te passen op basis van de statistische methode response surface methodology (RSM). Onder deze omstandigheden konden twee fracties worden gegenereerd, waaronder een chitinerijke perskoek. Die laatste vertoonde interessante eigenschappen, die wijzen op een goede verwerkbaarheid.

Naast experimenten met enzymen, werden ook fermentatietests uitgevoerd. 92 stammen van mariene bacteriën werden gescreend op proteolyse, waarvan er 20 werden weerhouden voor tests met chitinesubstraten. Uiteindelijk bleken Pseudalteromonas bacteriën best te presteren. Opnieuw werden twee fracties bekomen.

De chitinerijke perskoeken vertoonden ook hier factoren die wijzen op een goede verwerkbaarheid, met duidelijke verschillen tussen de verschillende bacteriestammen. Maar ook de tweede fractie bleek hier bijzonder interessant.

Screening van de eigenschappen toonde aan dat sommige van de bekomen stoffen vrije radicalen kunnen neutraliseren, aaltjes kunnen doden en de vorming van biofilms kunnen tegengaan. Dat zijn eigenschappen die potentieel ingezet kunnen worden bij onder andere gewasbescherming en voedselproductie.

Dat biologische verwerkingstechnieken veelbelovend blijken voor de extractie van chitine, dat staat met dit onderzoek buiten kijf. Verder onderzoek dient zich dan ook te richten op opschaling en een meer doorgedreven vergelijking met chemische technieken, niet alleen naar milieubelasting maar ook naar kostprijs en efficiëntie en het inpassen van de biologische perskoek in de valorisatieketen.

Maar ook de “nevenfracties” van de biologische processen verdienen meer aandacht, vooral in het licht van de interessante eigenschappen die werden waargenomen.


Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van het BlueShell project dat gefinancierd werd door het Era-Net Marine Biotechnology.