RISULTATI OTTENUTI FASE III 2022

In questa fase del progetto sono state svolte le seguenti attività:

• Dimostrare la funzionalità del collagene solubilizzato e dei prodotti a base di farina di pesce

Dimostrazione della funzionalità dei prodotti a base di collagene idrolizzato

• DIMOSTRAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ DEL PRODOTTO DESTINATO A MIGLIORARE LA SALUTE DI PELLE, UNGHIE E CAPELLI (COLLAGENE MARINO)
• DIMOSTRAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ DEL PRODOTTO COSMETICO “SUNSCREEN LOTION” PER LA PREVENZIONE E IL CONTROLLO DELLE USTIONI SOLARI
• DIMOSTRAZIONE DELLA FUNZIONALITÀ DEL PRODOTTO INTEGRATORE ALIMENTARE PER IL MIGLIORAMENTO DELLA SALUTE ARTICOLARE (PRO ACTIVE COLLAGEN)

Dimostrazione della funzionalità della farina di pesce

Dimostrazione della funzionalità di prodotti a base di polipeptidi di collagene ad attività biostimolante per le piante

A seguito dell'attuazione delle attività di questa fase del progetto, sono stati ottenuti i risultati stimati, ovvero:

- è stata dimostrata la funzionalità della tecnologia dell'idrolisi enzimatica del collagene solubilizzato da scarti ittici d'acqua dolce attraverso la riproducibilità delle caratteristiche dei prodotti ottenuti;

- è stata dimostrata la funzionalità della tecnologia di produzione della farina di pesce - come sottoprodotto del processo di produzione dell'idrolizzato di collagene;

- l'agente economico Medica Farmimpex ha dimostrato la funzionalità dei prodotti a base di collagene idrolizzato da scarti ittici d'acqua dolce approvando - a seguito delle analisi - le specifiche tecniche e ottenendo i certificati di notifica per i prodotti contenenti collagene (rispettivamente peptidi di collagene a bassa massa molecolare), che ha consentito l'immissione sul mercato di questi prodotti;

- è funzionale il processo di bioraffinazione dei flussi laterali derivanti dalla commercializzazione dei ciprinidi; attraverso il processo di ultrafiltrazione della soluzione di idrolizzato di collagene utilizzando il dispositivo di ultrafiltrazione tangenziale acquistato dall'agente economico, la separazione dei peptidi di collagene a bassa massa molecolare (3000-5000 da) da quelli ad alta massa molecolare (>10000 da);

- la funzionalità della farina di pesce è stata dimostrata attraverso un esperimento condotto su avannotti di pesci d'acqua dolce che sono stati alimentati con questo prodotto e che hanno ben tollerato il prodotto, mostrando un notevole aumento di peso;

- la funzionalità dei prodotti è stata dimostrata anche a livello di laboratorio, attraverso sperimentazioni in vitro:

~ l'effetto del prodotto Marine Kollagen per stimolare la guarigione delle ferite cutanee superficiali è stato dimostrato da un esperimento eseguito su una linea di cheratinociti umani attraverso un test antigraffio/saggio di guarigione delle ferite.

~ è stato dimostrato l'effetto di Sunscreen Lotion sulla protezione della pelle dai raggi UV su una linea di cellule epiteliali che sono state irradiate in presenza o assenza del prodotto analizzato, osservando l'effetto fotoprotettivo del campione sulle cellule epiteliali contro i raggi UV-B, determinato aumentando la percentuale di vitalità cellulare in presenza del prodotto.

~ l'effetto antinfiammatorio del prodotto Proactive Kollagen è stato dimostrato attraverso un modello sperimentale in vitro su cellule THP-1 stimolate con un agente infiammatorio e poi trattate con il campione di interesse, in diverse concentrazioni. I risultati ottenuti hanno dimostrato che il prodotto Pro Active Collagen testato possiede attività antinfiammatoria, il miglior risultato essendo ottenuto nel caso di una concentrazione di 750 μg/ml.

~ polipeptidi con massa molecolare maggiore di 5 KDa sono stati utilizzati per ottenere biostimolanti per le piante. La loro attività è stata potenziata dal trattamento con glutaminasi. Poiché i polipeptidi di collagene di tipo gelatina utilizzati per filmare i semi hanno causato una stimolazione della germinazione dei semi, il loro principale uso pratico proposto è per il trattamento di semi che hanno una bassa capacità di germinazione ed energia, come i semi di varie piante aromatiche.

I prodotti realizzati nell'ambito del progetto dalla PMI coordinatrice, Medica Farmimpex, sfruttano appieno i sottoprodotti derivanti dai pesci d'acqua dolce.

DIFFUSIONE

• Daniela Ilie, Andreea Iosageanu, Oana Craciunescu, Ana-Maria Seciu-Grama, Catalina Sanda e Florin Oancea, scavenging dei radicali liberi, bilanciamento redox e attività di guarigione delle ferite di peptidi bioattivi derivati ​​​​da idrolisi assistita dalla proteinasi K di Hypophthalmichthys molitrix Collagene cutaneo, tecnologie alimentari e Biotecnologie, 2022, 60(3), https://doi.org/10.17113/ftb.60.03.22.7107 (Opera accettata per la pubblicazione)
• Grigore-Mihăiță Stan, Diana Constantinescu-Aruxandi, Dan Florin Mihăilescu, Florin Oancea, Approccio in silico per l'identificazione e la caratterizzazione di peptidi bioattivi dal collagene di carpa argentata, Bollettino scientifico. Serie F. Biotecnologie, Vol. XXV, No. 1, 2021 (documento accettato per la pubblicazione);
• Teodora Livia Ciobanu, Bogdan Trică, Naomi Tritean, Florin Oancea, Gelatina come vettore attivo per rivestimento di semi, Agronomia (documento presentato per la pubblicazione).

Partecipazione al convegno (locandina):

• Teodora Ciucan, Andreea Iosageanu, Agnes Toma, Elena Mihai, Ana-Maria Seciu, Anca Oancea, Peptidi bioattivi da idrolizzato proteico di pesci d'acqua dolce utilizzati per nuovi integratori alimentari, Laboratorio esplorativo NeXT-Chem "TECNOLOGIE TRANS-SETTORIALI INNOVATIVE" Quarta edizione, 19- 20 MAGGIO 2022, ICECHIM Bucarest.

RAPPORTO FINALE

Le attività svolte nell'ambito del progetto COLSTIM hanno portato alla creazione di una biotecnologia integrata per l'estrazione di collagene, peptidi di collagene e farina di pesce dai flussi laterali della commercializzazione di pesci d'acqua dolce (soprattutto ciprinidi). Ciprinidi d'allevamento (carpe - Cyprinus carpio, i soldi - Arystichtys nobilis, cteno – Ctenopharingodon idella), sangue / fitofago – Hypophthalmichthys molitrix) sono normalmente commercializzati freschi solo dopo la lavorazione, con la separazione delle squame, delle ossa principali e della testa – che sono sottoprodotti/corsi secondari trasformabili in rifiuti, in assenza di un rapido recupero. Attraverso l'attuazione di questo progetto, è stata sviluppata una biotecnologia che recupera da questi flussi laterali: idrolizzato di collagene - peptidi (integratore alimentare per uso umano) e polipeptidi di tipo gelatina (biostimolanti per le piante). La parte del tessuto che rimane dopo l'estrazione del collagene viene trasformata in farina di ossa, che è un integratore nutrizionale essenziale nel caso di alimentazione dei pesci con massa vegetale. Ciascuno di questi prodotti ha un elevato valore di utilità associato a un significativo valore di mercato. Il collagene dei pesci rappresenta una fonte alternativa a quella dei mammiferi e degli uccelli, presentando numerosi vantaggi nella produzione di integratori alimentari, soprattutto per una migliore biodisponibilità. L'idrolizzato di collagene di pesce è multifunzionale, avendo non solo l'azione di stimolare il metabolismo del collagene nei tessuti connettivi (pelle, tendini, ossa), ma anche effetti antiossidanti, antiipertensivi e antinfiammatori. Per le sue proprietà, principalmente antiossidanti e antietà, l'idrolizzato di collagene di pesce viene utilizzato anche per vari prodotti cosmetici. I biostimolanti vegetali sono una nuova categoria di prodotti utilizzati nelle tecnologie delle colture vegetali, che aumentano l'efficienza dell'assorbimento e dell'uso dei nutrienti da parte delle piante, aumentano la resistenza ai fattori di stress abiotico (siccità) e migliorano la qualità delle colture. La tecnologia di trattamento dei rifiuti di pesce d'acqua dolce consente l'utilizzo totale dei sottoprodotti risultanti nelle trasformazioni di pesce fresco.

Schema della tecnologia integrata di utilizzazione totale dei sottoprodotti dei pesci d'acqua dolce, con la produzione di integratori alimentari, peptidi di collagene e farina di pesce, e polipeptidi di collagene simili alla gelatina, utilizzabili come biostimolanti vegetali.

Nel corso del progetto, una struttura esistente presso il coordinatore (SC Medica Farmimpex) è stata progettata e riconfigurata per essere utilizzabile per ottenere prodotti ad alto valore aggiunto dai sottoprodotti ittici sulla base della tecnologia di laboratorio sviluppata dal partner INCDSB, che ha fornito le specifiche aziendali e tecnologiche. Sono state acquistate le attrezzature complementari (impianto di ultrafiltrazione) ei materiali necessari per la realizzazione su scala pilota della tecnologia per ottenere l'idrolizzato di collagene dai sottoprodotti dei pesci d'acqua dolce (pelle, ossa, visceri, carne). La tecnologia dell'idrolisi enzimatica dei rifiuti ittici è stata sviluppata (a livello di laboratorio) e poi questa tecnologia è stata trasferita e portata su scala pilota presso l'agente economico Medica Farmimpex. I peptidi di collagene sono stati ottenuti dall'idrolizzato di collagene, mediante ultrafiltrazione tangenziale, il metodo che ha permesso la separazione dei peptidi a bassa massa molecolare (1-3 KDa) da quelli ad alta massa molecolare (> 5 KDa) che sono stati analizzati dal punto di vista di vista del loro potenziale come biostimolanti vegetali.

Portando a una scala pilota la tecnologia di estrazione del collagene solubilizzato dai rifiuti di pesce d'acqua dolce, l'idrolizzato di collagene e la farina di pesce è risultata. Dall'idrolizzato di collagene si ottengono per idrolisi enzimatica i peptidi bioattivi, che vengono separati per ultrafiltrazione in peptidi a bassa massa molecolare (utilizzati per ottenere integratori alimentari e prodotti cosmetici) e peptidi ad alta massa molecolare - polipeptidi con ruolo di biostimolanti per le piante. L'idrolizzato di collagene e i peptidi sono condizionati dall'atomizzazione e dalla farina di pesce, mediante essiccazione e macinazione. Il collagene solubilizzato e i peptidi a basso peso molecolare vengono utilizzati dall'agente economico per creare nuovi prodotti della categoria Integratori alimentari (Integratore alimentare per migliorare la salute della pelle, capelli e unghie e Integratore alimentare per migliorare la salute delle articolazioni) e dalla categoria cosmetici ("Sunscreen Lotion" per la prevenzione e il controllo delle scottature). Questi prodotti sono stati caratterizzati e testati dal punto di vista della biocompatibilità nei laboratori INCDSB.

I peptidi ad alto peso molecolare sono stati recuperati mediante ultrafiltrazione e utilizzati per ottenere un biostimolante per le piante. Il prodotto biostimolante per le piante ha l'effetto di stimolare la formazione delle colture e aumentare l'efficienza dell'uso dell'acqua nelle piante di pomodoro. È stato condotto un esperimento che consisteva nel trattare le foglie delle piante di pomodoro, nella fase vegetativa, con acqua (campione di controllo), bioprodotto di riferimento TerraSorb fogliare (BioIberica, Barcellona, ​​Spagna) e il prodotto a base di polipeptidi di collagene.

Gli esperimenti effettuati hanno permesso di adattare la tecnologia di lavorazione del collagene di pesce per garantire la raccolta di polipeptidi che hanno un'attività di biostimolazione vegetale riproducibile.

La dimostrazione della funzionalità dei prodotti a base di collagene solubilizzato è stata raggiunta a livello dell'agente economico Medica Farmimpex attraverso le analisi di conformità effettuate e attraverso la predisposizione e approvazione delle schede di notifica sulla base delle quali i prodotti possono essere inseriti il mercato.

Per dimostrare la funzionalità della farina di pesce, è stato condotto un esperimento su avannotti di trota in un vivaio. Alla fine dell'esperimento, non è stata osservata mortalità dei pesci e il peso corporeo medio del pesce è aumentato. Il mangime che conteneva esclusivamente farina di pesce ha comportato un raddoppio dell'aumento medio del peso degli avannotti di trota rispetto ai campioni che hanno ricevuto la variante mangime classica.

La funzionalità dei prodotti è stata dimostrata anche a livello di laboratorio, attraverso esperimenti su colture cellulari:

• L'effetto del prodotto Marine Kollagen per stimolare la guarigione delle ferite cutanee superficiali è stato dimostrato da un esperimento condotto su una linea cellulare epiteliale.
• L'effetto di Sunscreen Lotion sulla protezione della pelle dai raggi UV è stato dimostrato su una linea di cellule epiteliali che sono state irradiate in presenza o in assenza del prodotto analizzato, osservando l'effetto fotoprotettivo del campione sulle cellule epiteliali contro i raggi UV-B.
• L'effetto antinfiammatorio di Proactive Kollagen è stato dimostrato in un modello sperimentale in vitro su monociti stimolati con un agente infiammatorio e poi trattati con il campione di interesse, in diverse concentrazioni. I risultati ottenuti hanno dimostrato che il prodotto PRO ACTIVE COLLAGEN testato possiede attività antinfiammatoria.

Presso il partner ICECHIM è stata effettuata la dimostrazione della funzionalità di prodotti a base di polipeptidi di collagene ad attività biostimolante per le piante.

• Rivestire i semi con film di polipeptidi di collagene di pesce ha suscitato effetti di stimolazione della pompa protonica simile all'auxina e di stimolazione della crescita del coleottile.
• I peptidi cationici separati insieme ai peptidi di collagene hanno dimostrato un'attività di blocco dello sviluppo di alcuni fitopatogeni tellurici (B. allii DSMZ 62081).
• Poiché i polipeptidi di collagene di tipo gelatinoso utilizzati per trattare i semi provocavano una stimolazione della loro germinazione, il loro principale impiego pratico proposto è la stimolazione della germinazione di semi che hanno una ridotta facoltà germinativa ed energia, come ad esempio i semi di piante aromatiche .

La realizzazione dell'impianto pilota per l'ottenimento di prodotti ad alto valore aggiunto dai sottoprodotti ittici (idrolizzato di collagene, peptidi di collagene, farina di pesce) ha consentito la validazione della tecnologia per il pieno utilizzo dei sottoprodotti ittici in ambiente industriale.