REZULTATE OBTINUTE ETAPA III 2022

In aceasta etapa a proiectului s-au realizat urmatoarele activitati:

• Demonstrieren Sie die Funktionalität von solubilisierten Kollagen- und Fischmehlprodukten

Demonstration der Funktionalität von hydrolysierten Kollagenprodukten

• DEMONSTRAREA FUNCTIONALITATII PRODUSULUI DESTINAT IMBUNATATIRII SANATATII PIELII, UNGHIILOR SI PARULUI (MARINE KOLLAGEN)
• DEMONSTRATION DER FUNKTIONALITÄT DES KOSMETISCHEN PRODUKTES „SUNSCREEN LOTION“ ZUR VORBEUGUNG UND KONTROLLE VON SONNENVERBRENNUNGEN
• DEMONSTRAREA FUNCTIONALITATII PRODUSULUI SUPLIMENT ALIMENTAR PENTRU IMBUNATATIREA SANATATII ARTICULATIILOR (PRO ACTIVE KOLLAGEN)

Demonstration der Funktionalität von Fischmehl

Demonstration der Funktionalität von Produkten auf Basis von Kollagenpolypeptiden mit biostimulierender Wirkung für Pflanzen

In urma realizarii activitatilor acestei etape a proiectului au fost obtinute rezultatele estimate, si anume:

– s-a demonstrat functionalitatea tehnologiei de hidroliza enzimatica a colagenului solubilizat din deseuri de pesti de apa dulce prin reproductibilitatea caracteristicilor produselor obtinute;

– s-a demonstrat functionalitatea tehnologiei de obtinere a fainii de peste – ca subprodus al procedeului de obtinere a hidrolizatului de colagen;

– agentul economic Medica Farmimpex a demonstrat functionalitatea produselor pe baza de colagen hidrolizat din deseuri de pesti de apa dulce prin aprobarea – in urma analizelor – specificatiilor tehnice si a obtinerii certificatelor de notificare a produselor care contin colagen (respectiv peptide colagenice cu masa moleculara mica), ceea ce a permis punerea pe piata a acestor produse;

– procedeul de biorafinare a fluxurilor laterale rezultate din comercializarea ciprinidelor este functional; prin procesul de ultrafiltrare a solutiei de hidrolizat de colagen utilizand aparatul de ultrafiltrare tangentiala achizitionat de agentul economic s-a realizat separarea peptidelor colagenice cu masa moleculara mica (3000 – 5000 da) de cele cu masa moleculara mare (>10000da);

– functionalitatea fainii de peste a fost demonstrata printr-un experiment realizat pe puiet de pesti de apa dulce care au fost hraniti cu acest produs si care au tolerat bine produsul, prezentand o crestere in greutate semnificativa;

– functionalitatea produselor a fost demonstrata si la nivel laborator, prin experimente in vitro:

~ efectul produsului Marine Kollagen de stimulare a vindecarii ranilor cutanate superficiale a fost demonstrat printr-un experiment realizat pe o linie de keratinocite umane printr-un experiment scratch assay/ wound healing assay.

~ efectul produsului Sunscreen Lotion de protectie a pielii fata de radiatiile UV a fost demonstrat pe o linie de celule epiteliale care au fost iradiate in prezenta sau absenta produsului analizat, observandu-se efectul fotoprotector al probei asupra celulelor epiteliale împotriva radiațiilor UV-B, determinat prin cresterea procentului de viabilitate al celulelor in prezenta prdusului.

~ efectul antiinflamator al produsului Proactive Kollagen s-a demonstrat printr-un model experimental in vitro pe celule THP-1 stimulate cu un agent inflamator si tratate apoi cu proba de interes, in diferite concentratii. Rezultatele obtinute au demonstrat ca produsul Pro Active Kollagen testat prezinta activitate anti-inflamatorie, cel mai bun rezultat obtinandu-se in cazul concentratiei de 750 μg/ml.

~ polipeptidele cu masă moleculară mai mare de 5 KDa au fost utilizate pentru obținerea de biostimulanți pentru plante. Activitatea lor a fost amplificată prin tratare cu glutaminază. Pentru că polipeptidele colagenice de tip gelatină folosite pentru filmarea semințelor au determinat o stimulare a germinării semințelor, principala lor utilizare practică propusă este pentru tratarea semințelor care au o capacitate și o energie germinativă redusă, cum sunt de exemplu semințele diferitelor plante aromatice.

Produsele realizate în cadrul proiectului de către IMM-ul coordonator, Medica Farmimpex, valorifică integral sub-produsele rezultate din peștii de apă dulce.

VERBREITUNG

• Daniela Ilie, Andreea Iosageanu, Oana Craciunescu, Ana-Maria Seciu-Grama, Catalina Sanda and Florin Oancea, Free Radical Scavenging, Redox Balance and Wound Healing Activity of Bioactive Peptides Derived from Proteinase K-Assisted Hydrolysis of Hypophthalmichthys molitrix Skin Collagen, Food Technology and Biotechnology, 2022, 60(3), https://doi.org/10.17113/ftb.60.03.22.7107 (Lucrare acceptata spre publicare)
• Grigore-Mihăiță Stan, Diana Constantinescu-Aruxandei, Dan Florin Mihăilescu, Florin Oancea, In silico approach for the identification and characterisation of bioactive peptides from silver carp collagen, Scientific Bulletin. Series F. Biotechnologies, Vol. XXV, No. 1, 2021 (lucrare acceptată spre publicare);
• Teodora Livia Ciobanu, Bogdan Trică, Naomi Tritean, Florin Oancea, Gelatin as an active carrier for seed coating, Agronomy (lucrare trimisă spre publicare).

Participare conferinta (poster):

• Teodora Ciucan, Andreea Iosageanu, Agnes Toma, Elena Mihai, Ana-Maria Seciu, Anca Oancea, Bioactive peptides from freshwater fish protein hydrolyzate used for new food supplements, Workshop exploratoriu NeXT-Chem “TEHNOLOGII INOVATOARE TRANS-SECTORIALE” Ediția a IV-a, 19-20 MAI 2022, ICECHIM Bucuresti.

ABSCHLUSSBERICHT

Activitatile defasurate in cadrul proiectului COLSTIM au condus la stabilirea unei biotehnologii de extractie integrată a colagenului, peptidelor colagenice si a fainii de peste din fluxurile laterale ale comercializării pestilor de apa dulce (in special a ciprinidelor) în stare proaspătă. Ciprinidele de crescătorie (crap – Cyprinus carpio, novac – Arystichtys nobilis, cteno – Ctenopharingodon idella), sânger / fitofag – Hypophthalmichthys molitrix) sunt comercializate, de obicei, în stare proaspătă numai după procesare, cu separarea solzilor, a oaselor principale și a capului – care sunt sub-produse/fluxuri laterale transformabile în deșeuri, în lipsa unei valorificări rapide. Prin implementarea acestui proiect s-a elaborat o biotehnologie prin care se recuperează din aceste fluxuri laterale: hidrolizat de colagen – peptide (supliment alimentar de uz uman) și polipeptide de tip gelatină (biostimulanți pentru plante). Partea de tesut care ramane dupa extractia colagenului este procesată în făină de oase, care este un supliment nutritiv esențial în cazul furajării peștilor cu masa vegetala. Fiecare dintre aceste produse are o valoare de întrebuințare ridicată, asociată unei valori de piață semnificative. Colagenul din pește reprezintă o sursă alternativă celui din mamifere și din păsări, având o serie de avantaje în realizarea de suplimente alimentare, în special datorită unei mai bune bio-disponibilități. Hidrolizatul de colagen de pește este multifuncțional, având nu numai acțiune de stimulare a metabolismului colagenului în țesuturile conjunctive (piele, tendon, os), dar și efecte antioxidante, anti-hipertensive și anti-inflamatorii. Datorită proprietăților sale, în primul rând a celor anti-antioxidante și de anti-îmbătrânire, hidrolizatul de colagen din pește este utilizat și pentru diferite produse cosmetice. Biostimulanții pentru plante sunt o nouă categorie de produse utilizate în tehnologiile de cultură a plantelor, care determină creșterea eficienței de preluare și utilizare a nutrienților de către plante, mărirea rezistenței la factorii de stres abiotici (seceta) și îmbunătățirea calității recoltei. Tehnologia de prelucrare a deseurilor pestilor de apa dulce permite valorificarea totală a subproduselor rezultate la procesatorii de pește prospăt.

Schema tehnologiei integrate de valorificare totală a sub-produselor din pește de apă dulce, cu producerea de suplimente nutritive, peptide de colagen și făină de pește, și polipeptide de colagen de tip gelatină, utilizabilă ca biostimulanți pentru plante.

Pe parcursul derularii proiectului s-a proiectat si reconfigurat o instalație existenta la coordonator (SC Medica Farmimpex) pentru a fi utilizabilă la obținerea produselor cu valoare adăugată mare din sub-produse de pește pe baza tehnologiei de laborator elaborate de partenerul INCDSB, care a furnizat firmei si specificația de ridicare la scară a tehnologiei. S-au achiziționat echipamente de completare (instalație de ultra-filtrare) și materialele necesare realizării la scara pilot a tehnologiei de obținere a hidrolizatului de colagen din subproduse de pești de apa dulce (piele, oase, viscere, carne). S-a elaborat (la nivel laborator) tehnologia de hidroliza enzimatica a deseurilor de peste si apoi aceasta tehnologie a fost transferata si ridicata la scara pilot la agentul economic Medica Farmimpex. S-au obţinut peptide de colagen din hidrolizatul de colagen, prin ultrafiltrare tangențiala, metoda care a permis separarea peptidelor cu masa moleculara mica (1-3 KDa) de cele cu masa moleculara mare (> 5 KDa) care au fost analizate din punct de vedere al potențialului lor de biostimulanți pentru plante.

Prin ridicarea la scara pilot a tehnologiei de extractie a colagenului solubilizat din deseuri de pesti de apa dulce, au rezultat hidrolizatul de colagen si faina de peste. Din hidrolizatul de colagen se obtin prin hidroliza enzimatica peptide bioactive care se separa prin ultrafiltrare in peptide cu masa moleculara mica (utilizabile la obtinerea de suplimente alimentare si produse cosmetice) si peptide cu masa moleculara mare – polipeptide cu rol de biostimulanti pentru plante. Hidrolizatul de colagen si peptidele se conditioneaza prin atomizare, iar faina de peste – prin uscare si macinare. Colagenul solubilizat si peptidele cu masa moleculara mica sunt utilizate de agentul economic la realizarea de noi produse din categoria suplimentelor alimentare (Supliment alimentar pentru imbunatatirea sanatatii pielii, parului si unghiilor si Supliment alimentar pentru imbunatatirea sanatatii articulatiilor) si din categoria cosmetice (“Sunscreen Lotion” pentru prevenirea si controlul arsurilor solare). Aceste produse au fost caracterizate si testate din punct de vedere al biocompatibilitatii in laboaratoarele INCDSB.

Peptidele cu masa moleculara mare au fost recuperate prin ultrafiltrare și utilizate pentru obținerea unui biostimulant pentru plante. Produsul biostimulant pentru plante are efecte de stimulare a formării recoltei și de mărire a eficienței de utilizare a apei la plantele de tomate. A fost realizat un experiment care a constat în tratarea frunzelor plantelor de tomate, aflate în faza vegetativă, cu apă (proba martor), bioprodus de referință TerraSorb foliar (BioIberica, Barcelona, Spania) și produsul pe bază de polipeptide de colagen.

Experimentele efectuate au permis adaptarea tehnologiei de prelucrare a colagenului din pește pentru a asigura colectarea de polipeptide care au o activitate reproductibilă de biostimulare a plantelor.

Demonstrarea functionalitatii produselor pe baza de colagen solubilizat s-a realizat la nivelul agentului economic Medica Farmimpex prin analizele de conformitate realizate si prin intocmirea si aprobarea dosarelor de notificare in baza carora produsele pot fi puse pe piata.

Pentru demonstrarea functionalitatii fainii de peste s-a realizat un experiment pe puiet de pastrav intr-o crescatorie. La sfarsitul experimentului nu a fost observată nicio mortalitate a peștilor, iar greutatea corporală medie a peștilor a crescut. Hrana care conținea exclusiv făină de pește a condus la o dublare a cresterii medii a greutatii puietului de pastrav fata de exemplarele care au primit varianta de hrana clasica.

Functionalitatea produselor a fost demonstrata si la nivel laborator, prin experimente pe culturi de celule:

• Efectul produsului Marine Kollagen de stimulare a vindecarii ranilor cutanate superficiale a fost demonstrat printr-un experiment realizat pe o linie de celule epiteliale.
• Efectul produsului Sunscreen Lotion de protectie a pielii fata de radiatiile UV a fost demonstrat pe o linie de celule epiteliale care au fost iradiate in prezenta sau absenta produsului analizat, observandu-se efectul fotoprotector al probei asupra celulelor epiteliale împotriva radiațiilor UV-B.
• Die entzündungshemmende Wirkung von Proactive Kollagen wurde in einem Versuchsmodell nachgewiesen in vitro pe monocite stimulate cu un agent inflamator si tratate apoi cu proba de interes, in diferite concentratii. Rezultatele obtinute au demonstrat ca produsul PRO ACTIVE KOLLAGEN testat prezinta activitate anti-inflamatorie.

Demonstrarea funcționalității produselor pe bază de polipeptide de colagen cu activitate de biostimulant pentru plante s-a realizat la partenerul ICECHIM.

• Acoperirea semințelor cu filme formate de polipeptide colagenice din pește a determinat efectele similare auxinelor, de stimulare a pompei de protoni și de stimulare a creșterii coleoptilelor.
• Peptidele cationice separate o dată cu peptidele colagenice au dovedit o activitate de blocare a dezvoltării unor fitopatogeni telurici (B. allii DSMZ 62081).
• Pentru că polipeptidele colagenice de tip gelatină folosite pentru tratarea semințelor au determinat o stimulare a germinării acestora, principala lor utilizare practică propusă este stimularea germinării semințelor care au o facultate și o energie germinativă redusă, cum sunt de exemplu semințele de plante aromatice.

Realizarea instalației pilot pentru obținerea din sub-produse din pește a produselor cu valoare adăugată mare (hidrolizat de colagen, peptide colagenice, faina de peste) a permis validarea tehnologiei de valorificare integrală a sub-produselor din pește în mediu industrial.