Foreliggende oppfinnelse angår et hydrolysert marint proteinprodukt og en fremgangsmåte for fremstilling av produktet. Videre angår oppfinnelsen et forprodukt for dyr, inkludert menneske, og anvendelse av det hydrolysene marine proteinproduktet som tilsetning til dyrkningsmedier.

Proteinproduktet kan hydrolyseres ved enzymatisk aktivitet, bakteriell aktivitet, syrer, koking eller en hvilken som helst kombinasjon av disse. Proteinproduktet kan også inkludere peptidfraksjon limvann inneholdende bioaktive peptider. Fårproduktet kan være et hvilket som helst ernæringsprodukt som kan konsumeres av et hvilket som helst dyr inkludert menneske.

Biprodukter fra fiskeindustri, husdyrhold og akvakultur er kilder for protein, karbohydrat, olje og fett. Mengden biprodukter fra fiskeriindustrien, meieriindustrien og matvare industrien er enormt, og økende etter hvert som for eksempel akvakulturen utvikles videre. Dette medfører utfordringer både med hensyn på logistikk og miljø. Å anvende store mengder tradisjonelle biprodukter fra fiskeindustrien til husdyrhold er i praksis vanskelig da store mengder av mel og ensilasje produseres fra produkter som når disse er flere dager gamle vil gi produktet en ubehagelig lukt og som også kan påvirke dyrenes helse. Fremstilling av LT (lavtemperaturmel) eller høykvalitetsmel fra fersk fisk, uten disse problemer, har vist seg å forbedre forkvaliteten og vekstutvikling. Det er allerede stilt krav med hensyn på verdien til hydrolysatene som helsefremmende produkter. (Journal of Food Science - Functional properties of Herring protein hydrolysate. In the dairy field Maubois et al US patent 4427558 - Hydrolysis of whey proteins - describe the use of foods as medicines: Animal Feed Sei. Technology July 1996 - Oullet D.R. Hydrolysed proteins in mminant nutrion has been considered, as a means of improving milk production and limiting the loss of nitrogen through excretion).

Anvendelse av myse som dyrefor er vel etablert basert på de funksjonelle egenskapene til proteiner og energien som tilføres dyreforet ved laktosen. Standard fiskemel tilsettes ofte i en konsentrasjon på ca. 5% for å øke ytelsen. Foring av unge griser med dette er spesielt fordelaktig. Myse anvendes også som kalvetilskudd, kalvemelkerstatning og som tilskudd til melkekyr. I tillegg er svine- og okseplasmaproteiner blitt anvendt som for for å forbedre helsen, veksten og den generelle tilstand til dyret. Anvendelse av plasmaproteiner er nå slutt i EU etter at det er kjent at det å fore pattedyr med deres egne proteiner kan medføre store helserisikoer. Problemene med BSE (Bovin spongiform enceafalopati) antas å være årsaken til dette. Anvendelse av pattedyrproteiner (bortsett fra proteiner fra melk) i dyrefor (med unntak av rovdyr) er nå forbudt i EU. Unntatt er fiskeprotein som kommer fra en helt forskjellig dyreart som kan anvendes som for til dyr inkludert fugler, pattedyr og mennesker.

Ettersom behovet for myseproteiner har økt på verdensbasis, tilsettes erstatningsproteiner, hovedsakelig soyamel, som myseerstatning. Disse proteinene er hovedsakelig i sin native rå tilstand eller som soyamel og det er problemer forbundet med ford_øyelse og absorpsjon av disse proteinene. Trypsin, et naturlig proteolytisk enzym i tarmen, inhiberes av visse aminosyreseter til stede i soyaproteiner. Dette påvirker fordøyeligheten hos for eksempel unge griser som har lavt nivå av trypsin.

Fiskeproteiner og fiskemel er også historisk blitt anvendt som en god kilde for proteiner og mineraler i meieriindustrien og grise- og fjærkreindustrien. De er naturlige gode kilder for de essensielle aminosyrene lysin og metionin. Sporelementer av jod og selen er fordelaktig. Dette anses å fortsette og behovet vil øke dersom de tekniske utfordringene med hensyn til renhet, saltinnhold og u_ønskede nitrogenforbindelser l_øses.

Blanding av hydrolyserte marine proteiner med naturlige søtningsstoffer som laktose og den forbedrede kvaliteten, baseres på fjerning av u_ønskede biogene aminer ved membranteknologi slik det beskrives her i dokumentet.

Tilgjengeligheten på et renset marint proteinhydrolysat og limvannspeptidfraksjon inneholdende bioaktive peptider, gjør det nå mulig å erstatte de verdifulle myseproteinene i ultrafiltreringspermeatet fra meieriindustrien. F6ring av griser med disse fordelaktige marine proteiner er i tester sammenliknet med pattedyrplasmaproteiner og viser en økt ytelse (europeisk patentsøknad EP 09512 837 Al). De er spesielt rike på de essensielle aminosyrene lysin og metionin. Lysin er spesielt viktig i grisediett. Andre unders_økelser har vist at næringsverdien i fiskehydrolysat når man benytter kontrollert hydrolyse av surgjort ensilasje kan øke veksten, men hydrolysegraden påvirker også bitterheten (Enzymatic Hydrolysis of by products from fish processing - Journal of Science Food & Agriculture 80-:581-589

(2000)).

Høye nivåer av histamin kan forårsake skombroid forgiftning. Symptomene på dette inkluderer etter en kort inkuberingsperiode utslett, ansiktsrødme, oppkast, diaré, kortpustethet (vanskelig eller overfladisk pust), hodepine og metallisk/pepperaktig smak i munnen. Høye nivåer av toksiske aminer absorberes i tarmen, og detoksifiseres normalt av leveren og elimineres deretter via nyrene, men vedvarende eksponering frembringer til slutt forstyrrelser på cellenivå i organene, hvilket fører til lever- og nyresvikt. Ifølge FDA anses i Amerika fisk med h_øyere verdier enn 50 ppm histamin som ødelagt, selv om forgiftning vanligvis oppstår ved høyere enn 200 ppm. Avendelse av fiskeavfall og bedervet fisk, kombinert med dårlig håndtering fører vanligvis til høye nivåer av histamin i mel og andre produkter.

I meieriindustrien og i mindre grad fiskeindustrien, har anvendelse av membranteknologi muliggjort prosesser som separerer proteinene fra de tradisjonelle biproduktene. Myse er biprodukt fra ost- og kaseinfremstilling. Det er blitt anvendt i årtier som et forprodukt for dyr, spesielt melkekyr og griser. Det inneholder alle de l_øselige melkeproteinene som albumin og immunglobuliner, og antimikrobielle midler slik som laktoferrin og laktoperoksidase. Dette er naturens midler for beskyttelse av unge dyr. Utvikling av membranfiltrering har gjort det mulig for meierifirmaer å undersøke verdien av disse proteinene med høy næringsverdi for spedbarnsmat, bakervarer, helseprodukter og meieriprodukter med forbedret kvalitet. I sin tur har dette medført et overskudd av ultrafiltrerings-(UF) permeater som ofte er vanskelig å bli kvitt.

Proteinene utgjør bare 10-12% av t_ørrstoffet i myse. De resterende 90% utgjøres av laktose og mineraler, spesielt fysiologisk viktige makromineraler slik som magnesium, kalsium, fosfor og kalium, pluss ikke-proteinnitrogen. Mineralene til stede i UF-permeat utnyttes mer effektivt av grisen enn mineraler i vegetabilsk for. (Principles of Swine Nutrition - Texas A&M University).

Laktose utgjør 75% av det resterende tørrstoffet i myse og er hovedenergikilden for nyfødte pattedyr. Forsøk er utført for å kombinere renset laktose produsert kommersielt med syntetiske aminosyrer for å erstatte myse i barnedietter, (USA Animal and Dairy Science - Dove 1998) og er vist å ha en ytelse som tilsvarer myse. Det er vist ved undersøkelser at laktose og aminosyrer kan erstatte myse i dietter hos tidlig avvendte griser, og kan erstatte alt unntatt 5% av mysen i dietten. Ved å redusere mysen i dietten kan griseprodusenter redusere diettkostnadene hos tidlig avvendte griser. I disse testene var også et fiskemelnivå på 5% til stede i alle studiene.

Noen studier har vist (J. Food Sei Vol 64 No. 6 1999. Functional Properties of Fish Hydrolysate from Herring [Clupea harengus] at når hydrolyse utf_øres ved anvendelse av tilsvarende enzymatiske fremgangsmåter fremstilles et hydrolysat med god emulgeringsstabilitet og tilfredsstillende skumekspensjonsevne. Sammenliknet med standard melproduksjon var hydrolysatproteininnholdet økt i den vandige fraksjon, mens fettinnholdet var betydelig redusert, hvilket muliggjør bedre fettseparering. Noen nye fremgangsmåter for fremstilling av t_ørrfor er også utviklet - Dry Feed for fish US patent 6168 815 Alfa Laval and US Patent 6036983 NovoNordisk AS.

Utfordringen er å fremstille et høykvalitetsproteinderivat fra disse biproduktene som har lave mineralnivåer, spesielt natrium og klorid, og lave nivåer av uønskede aminforbindelser og andre restprodukter fra den enzymatiske og mikrobielle degradering av aminosyrer.

Anvendelse av UF på hydrolyserte fiskeproteiner er blitt forsøkt kommersielt ved flere anledninger, men har alltid vært mislykket på grunn av den lave effektiviteten i fremgangsmåtene, kostnadene, membransystemene og de tilgjengelige membranmaterialer.

En annen utfordring eksisterer på grunn av bitterheten som forårsakes av peptonproduksjon. Tidligere kjent teknikk beskriver smakskontroll som etableres ved s_øtning av peptoner og proteinfraksjoner ved inkubering med en melkesyrebakterie. US patent 6214585 beskriver at laktobasillus kan utnytte laktose som et substrat slik at tilsetting av melkeprotein fra UF-permeat som inneholder laktose i stor grad vil forbedre denne prosessen. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse reduserer problemene forbundet med dårlig smak ved å redusere innholdet av biogene aminer. Tilsetting av laktose vil bli opprettholdt og reduserer behov for tilsetting av laktobasillus.

Kjent teknikk eksisterer for anvendelse av keramisk mikrofiltrering på limvann. Dette er i kommersiell anvendelse i Norge, og produserer et permeat som selges som tilsetningsstoff i maten, til fiskesupper, som smaksstoffer og som en ingrediens. Membranene som anvendes er 0,2 mikron titanoksidmembraner fremstilt av Membralox (Frankrike). Den europeiske patentsøknad EP 0951 837 Al vurderer produksjon av bioaktive peptider for å øke veksten hos dyr, hvilket omfatter fremstilling og anvendelse i sammensetninger for å øke vekst av varmblodige dyr og fisk. Sammendraget presenterer oppfinnelsen som fremstilling av en bioaktiv peptidsamrnensetning som anvender enzymatisk hydrolyse ved å benytte enzymer avledet fra magen til atlantisk torsk. Dette er sammenliknet med plasmaproteiner (blod egg myse) og gis som et alternativt protein for vekstøkning hos varmblodige dyr. Som ved standard hydrolyser anvender oppfinnelsen enzymer i en kontrollert tidsperiode og ved kontrollert temperatur for å frembringe et standard produkt. Sammenliknbare studier viser fordelen ved å anvende disse peptidene som en erstatning for plasmaproteiner.

Norsk patentsøknad nr. 20021877 beskriver fremstilling av et proteinhydrolysat ved anvendelse av en velling med et proteolytisk preparat utledet fra en gadida-art.

Norsk patent nr. 315304 beskriver en fremgangsmåte for å fremstille et myseproteinhydrolysat ved bruk av spesifikt definerte proteaser fra bestemte mikroorganismer. Fremgangsmåten omfatter anvendelse av ultrafiltrering og nanofiltrering, men skiller seg allikevel fra foreliggende oppfinnelse.

Norsk patent 317285 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av en peptidsamnrensetning egnet for peritoneal dialyse.

Den europeiske patents_øknad EP-B1-566645 beskriver en fremgangsmåte for å fremstille et vegetabilsk proteinhydrolysat ved ultrafiltrering og nanofiltrering. Proteinhydrolysatet og fremgangsmåten skiller seg fra proteinhydrolysatet og fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse.

EP-B 1-785726 beskriver en fremgangsmåte for å fremstille et melkeproteinhydrolysat ved hjelp av spesielle proteaser oppnådd fra tilberedninger av mikroorganismer.

Foreliggende oppfinnelse frembringer et nytt marint proteinhydrolysat som viser reduserte nivåer av monovalente og divalente ioner så vel som reduserte nivåer av skadelige biogene aminer.

De nåværende hydrolyserte proteinprodukter anvendt for eksempel som en ingrediens i får inneholder et høyt nivå av monovalente ioner og biogene aminer som, slik det beskrives andre steder, er toksiske og gir en vond smak til produktet, noe som er problematisk.

Dette problem l_øses ved foreliggende oppfinnelse. Et nytt hydrolysert proteinprodukt frembringes som omfatter et betydelig redusert nivå av ikke-proteinnitrogen, aminer og monovalente ioner, og reduserer den toksiske effekten av biogene aminer og den høye saltkonsentrasjonen.

Videre er det en utfordring ved fremstilling av det hydrolyserte proteinproduktet å bli kvitt det store vannvolumet. Normalt fjernes vannet ved fordampning hvilket er en svært energikrevende prosess.

Foreliggende oppfinnelse l_øser dette problem ved å kombinere ultrafiltrering og nanofiltrering for dermed å fjerne mer enn 70 % av vannet. Det energikrevende fordampningstrinnet er således omtrent helt fjernet.

En slik betydelig reduksjon i mengde småmolekylære molekyler og vann var uventet da de fysikalske egenskaper til limvann og ensilasje gjør dem svært vanskelig å bearbeide ved de fleste industrielle membraner.

Den kombinerte anvendelse av en keramisk ultrafiltrering (UF) ved høy temperatur og den kontrollerte konsentrering ved nanofiltrering ved (NF) ga en høy sluttproduktkonsentrasjon og med fjerning av uønskede forbindelser en betydelig økning i kvalitet som konverterer et problemmateriale til et ønsket produkt.

Et aspekt ved foreliggende oppfinnelse er å frembringe et hydrolysert proteinprodukt eller et renset limvann med et minimalt nivå av biogene aminer og monovalente ioner ved NF.

En annen hensikt ifølge foreliggende oppfinnelse er å frembringe en kostnadseffektiv fremgangsmåte for fremstilling av dette produktet.

Produksjon av hydrolysert marint proteinprodukt omfattende lavt saltinnhold, lavt innhold av biogene aminer og NPN (ikke-proteinnitrogen) er _ønskelig. Dette produktet anvendes som en ingrediens i f6r for dyr, mennesker og mikroorganismer, og forbedrer kvaliteten til fiskemel. Videre utnyttes det når det blandes med ultrafiltreringspermeat (75% laktose) fra melkeprodukter som en forbedret dyref6rsingrediens, til å erstatte myse, melk, annen proteinerstatning slik som soya, hvete og deres derivater, i ulike forformuleringer.

Foreliggende oppfinnelse angår hydrolysert marint proteinprodukt, kjennetegnet ved at det omfatter et redusert nivå av monovalente ioner og biogene amingrupper (NPN) og andre restprodukter fra enzymatisk, koking, syre og mikrobiell degradering eller kombinasjon av disse, der nivået av monovalente ioner og biogene aminer er minst redusert til 40% av det opprinnelige.

Saltinnholdet kommer fra saltinnholdet i organismene som anvendes og fra sjøvann som anvendes ved pumping av fisken. De u_ønskede små nitrogenforbindelsene (NPN og biogene aminer) oppstår ved hydrolyttisk påvirkning av proteinkildene.

Foreliggende oppfinnelse angår videre en fremgangsmåte omfattende de følgende trinn:

b) kontrollert hydrolyse av nevnte proteiner ved anvendelse av naturlig forekommende enzymer og/eller bakterier, spesielt de som er til stede i mage-tarmkanalen hos fisk, og/eller utnyttelse av limvann fra prosessering av marint

c) hydrolysatet fra trinn b) utsettes for ultrafiltrering og frembringer et UF-permeat inneholdende hydrolysene proteiner og et UF-retentat inneholdende olje, fett

d) UF-permeatet fra trin c) utsettes videre for nanofiltrering og frembringer et NF-permeat inneholdende vann, monovalente ioner og biogene aminer, og et NF-retentat inneholdende hydrolysene proteiner e) UF-retentatet fra trinn c) og NF-retentatet fra trinn d) konsentreres hver for seg eller i kombinasjon ved sprayt_ørking, vakuumt_ørking eller en hvilken som helst

f) NF-permeatet inneholdende vann, monovalente ioner og biogene aminer blir ikke benyttet

Det resulterende rensede konsentrerte blandingen av renset fiskeproteinhydrolysat inneholdende bioaktive peptider kan deretter kombineres med oljer og proteiner som er fjernet fra limvann eller alternativt blandes med ultrafiltreringspermater fra myse eller melk og melkeprodukter inneholdende ubetydelige mengder av melkeprotein. Dette sistnevnte produkt kan anvendes som dyrefSr. Et renset fiskeproteinhydrolysat kan også fremstilles ved enzymatisk degradering av en surgjort blanding av biprodukter fra fiskeforedling og prosessert ved den samme fremgangsmåten.

I en utførelsesform kombineres de to produktene for å danne et ffirprodukt med både nødvendige protein og karbohydratkilder. Tilstedeværelse av laktose i ultrafiltreringspermeatet fra myse er spesielt fordelaktig som energikilde for unge avvente griser. Tilsetting av UF-behandlet fiskeproteinhydrolysat eller UF-permeatet fra limvann, tilf_ører alle de essensielle (spesielt lysin) og ikke-essensielle aminosyrer. Alle de essensielle aminosyrer, sporelementer og mineraler er til stede. Hver har en spesiell rolle i å begunstige vekst og ernæring, hvilket kombineres i dette produktet. Ved normal produksjon av disse produktene uten et nanofiltrerings (NF)-trinn, kan tilstedeværelsen av høye nivåer av natriumklorid pluss bakteriell degradering av proteiner som danner histamin, og derivatene putrecin og cadaverin, ved lave nivåer begrense toleransen og tilsetting til for for unge griser og andre dyr.

Det hydrolyserte fiskeprotein ifølge oppfinnelsen kan anvendes i bred utstrekning som en komponent i flere produkter. Fortrinnsvis er det hydrolyserte fiskeprotein tilsiktet som et forprodukt spesielt for svin og kyr (melkekyr) men kan gis til alle typer dyr, der fiskediett er tradisjonelt (mink og rev for pelsproduksjon) og er på tilsvarende måte fordelaktig for dyr slik som katter og hunder så vel som mennesker.

Oppfinnelsen eliminerer hovedsakelig problemet med høye nivåer av salter og biogene aminer og andre restprodukter fra enzymatisk og mikrobiell degradering av aminosyrer ved fremstilling av et produkt med høyere kvalitet basert på nye filtreringsfremgangsmåter. For fullmelet dannet ved kombinering av UF- og NF-systemer etter fjerning av vann og oppløste stoffer, betyr det produksjon av et fiskemelprodukt som kan matche LT-kvaliteten. Anvendelse av denne fremgangsmåte for å fremstille et NF-konsentrat som deretter kombineres med melkesukkeret som finnes i melkeproteinpermeat kan hjelpe til med å forbedre smak og maskere enhver bitterhet forbundet med peptoner fremstilt av hydrolyserte proteiner.

Proteinhydrolysatet inneholder høye nivåer av natriumklorid. Bakteriell degradering av protein danner histaminer og dens derivater putrecin og cadaverin som er toksiske. Oppfinnelsen angår også fjerning av disse uønskede forbindelsene ved anvendelse av nanofiltrerings (NF)-membraner enten på fiskeproteinhydrolysatet eller limvannpermeater som kan ha vært behandlet ved ultrafiltrering. Ved å gjøre dette konsentreres UF-permeatet ved NF til et nivå på 4 til 5 ganger og opp til 80 % av vannet fjernes, hvilket inneholder en tilsvarende andel av u_ønskede oppløste stoffer. Dette resulterer også i en betydelig energisparing på opptil 50 % av kostnadene ved standard fordampning.

En annen betydelig fordel ved det hydrolyserte marine proteinproduktet ifølge oppfinnelsen og følgelig også forproduktet, er at mengden monovalente ioner er redusert sammenliknet med vanlig dyrefor. Det er kjent at høyt innhold av monovalente ioner (salt) fører til økt vanninntak og mangel på nok med vann medfører alvorlig toksisitet hos dyrene, spesielt unge dyr. De toksiske symptomene er mangel på næring, mangel på balanse, uberegnelig adferd og endelig død (lesjoner finnes typisk i hjernen). Reduksjonen av monovalente ioner og reduksjon av mineralinnholdet ved anvendelse av nanofiltreringen ifølge oppfinnelsen forbedrer mineralprofilen. Nanofiltrering frembringer derfor en beskyttelse for unge dyr mot slike forstyrrelser og bibeholder de viktige divalente forbindelsene. Anvendelse av nanofiltrering på renset hydrolysert protein gir i tillegg en betydelig reduksjon i mengden amingrupper slik som cadaverin, putrecin, histamin og andre u_ønskede aminer som kan være til stede som et resultat av mikrobiologisk degradering, ofte forårsaket av de mikroorganismer som normalt er til sted i biproduktene på grunn av dårlig håndtering, alder etc. De vanlige forårsakende bakterier er Clostridium, Salmonella Proteus og Escherichia Coli og kontaminering oppstår før surgj_øringen av ensilasjen. Symptomer hos pelsdyr på for mye histamin i dietten er diaré, redusert matinntak, redusert kroppsvektøkning i forhold til matinntak som står i direkte sammenheng med det observerte histidinnivå, oppkast og dilatert magesekk. (Nutrient requirements of Mink and Foxes 1982 National Academy Press).

Disse problemene er løst ved foreliggende oppfinnelse. Ifølge oppfinnelsen frembringes forbedrede fremstillingsmetoder. Oppfinnelsen anvender teknikker utviklet ved

fremskritt innen meieriindustrien der de store volumene (gjennomsnittlig 1 million liter per dag i en fabrikk) har ført til kostnadsreduksjon, effektive utforminger, bedre og mer fleksibel membranteknologi og konstruksjon. Membranene som anvendes er tilsvarende de som anvendes ved olje og vannseparering. Videre anvendes spesifikke

membranmaterialer som er blitt anvendt i milj_øer med høye saltinnhold, som gir bedre motstand mot forurensning av fett og oljer, som er betydelig mer hydrofobe og gir bedre mekanisk beskyttelse mot lav pH og de høye temperaturene i limvannet når de anvendes ved disse fremgangsmåtene. Bedre membranutvelgelse og utstyrsutforming for å

optimalisere str_ømming (flow) og trykkbetingelser legger til rette for storskala, mer effektiv prosessering av marine proteinhydrolysater eller limvannsfraksjoner inneholdende bioaktive peptider.

Tradisjonelt avgj_øres biproduktene fra fiskebearbeiding til ensilasje med det gjenværende av fiskekj_øttet etter filetering, innvoller og skjelett som lages til et lavkvalitets fiskemel fra ensilasje. Hel fisk slik som lodde og sild anvendes også. Standard fremgangsmåte for ensilasje er å samle biproduktene og surgj_øre enten med mineralsyrer eller organiske syrer til en pH lavere enn 4,0. Dette hindrer bakterievekst og hydrolyserer proteinene delvis.

Tilsetting av proteolytiske enzymer som kan fungere ved lav pH _øker videre hydrolysen, og frembringer en blanding av peptider, olje, velling, ben og fiskeskjell. Dette homogeniseres noen ganger for å lage en jevn blanding. Sentrifugeseparatorer anvendes for å separere olje og vann. Fiskemelet fremstilles fra en blanding av hel fisk og/eller ensilasje som kokes og steriliseres. De resulterende vandige flytende biprodukter kan fordampes og konsentratet tilsettes tilbake til ensilasjen. Disse produktene inneholder ofte høye nivåer av histamin og dens derivater som danner en vond lukt

Ved å blande det marine proteinhydrolysat med UF-permeat fra melk inneholdende høye nivåer av karbohydrater under kontrollerte betingelser og en kontrollert grad av hydrolyse, ved anvendelse av friske produkter, direkte på stedet for prosessering og også om bord på skipet, og deretter anvende membranteknologi i en sentral bearbeidingsprosess, vil fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjøre produksjon av et forbedret for. Et slikt for vil øke ytelsen ved foring (vekst, energi, tilvekst, helse). Den nye fremgangsmåten vil sikre at nivået av histamin og andre biogene aminer er under terskelen for det som er ubrukelig. Den totale kvaliteten på heimelet og melet fremstilt fra ensilasje vil også være betydelig øket.

Ifølge oppfinnelsen frembringes et dyref6r ved å kombinere et renset marint proteinhydrolysat avledet fra enten limvann eller ensilasje, blandet med UF-permeat fra melkeprotein. En ytterligere fordel ved det nye dyrefSret er at det ikke i seg selv inneholder noen genmodifiserte organismer. (GMO). Dyrefor basert på GMO har i løpet av de siste årene blitt bredt anvendt fordi det er problemer med å skaffe ikke genmodifiserte soyaprotein og andre vegetabilske materialer.

Det hydrolyserte protein frembrakt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også være egnet for anvendelse innen farmasøytisk industri som et vekstmedium. Oppfinnelsen angår således anvendelse av produktet ifølge krav 1 som en tilsetning til dyrkingsmedier.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil bli tydelige ved den følgende detaljerte beskrivelsen av oppfinnelsen.

nye forebrede kosteffektive sunne produkter med gunstige effekter for

forbedre smak av hydrolysatet ved å kontrollere den enzymatiske reaksjon produsere en forbedret sammensetning (mer ford_øyelig protein med en høyere næringsverdi, bedre kvalitet, mindre monovalente ioner, mindre biogene aminforbindelser)

tilføre verdier til fiskemel produsert fra hel fisk og/eller ensilasje ved å

forbedre den totale kvalitet når komponentene gjenforenes uten vann og uønskede oppløste stoffer

redusere energikostnadene ved å konsentrere peptidet mens vann fjernes og

en ny ultrafiltreirngsprosess som anvender høymembrantetthetskeramiske ultrafiltreringsmembraner med en forbedret mekanisk styrke, med lavere enhetskostnad og produksjonskostnad enn tidligere oppnådd med hulfiber eller tubulære eller andre keramiske fibere og en betydelig fordel i driftstemperatur over 50 °C og opp til 90 °C med et pH-område mellom 1 og 14

en ny nanofiltrering som selektivt fjerner monovalente ioner for å forbedre

mineralbalansen og fjerner u_ønsket NPN inkludert biogene aminforbindelser

en kombinasjon av disse ultrafiltrerings- og nanofiltreringsprosesser som frembringer en mer smakfull og et renere fiskeproteinhydrolysat, og når dette anvendes på limvann frembringes et kombinert melprodukt med h_øyere kvalitet med hensyn på smak og renhet. En blanding av h_øykvalitets fiskeprotein og melkeprotein UF-permeat for å frembringe økt næringsverdi sammen med en høy energikilde.

En skjematisk presentasjon av den vanlige industriprosessen og den nye industriprosessen ifølge oppfinnelsen vises i figur 1.

Ifølge oppfinnelsen er nivået av monovalente ioner, biogene aminer og andre restprodukter redusert ved å kombinere trinnene UF og NF, og nivået er minst redusert til 40 % av det opprinnelige. Ytterligere flyktige organiske løselige forbindelser er fjernet og medfører mindre lukt og et produkt med bedre smak.

Ifølge oppfinnelsen kan de hydrolyserte marine proteiner oppnås fra en hvilken som helst fiskekilde og inkluderer fiskeensilasje, fiskebiprodukter og limvann fra fiskemelindustri eller fra en hvilken som helst vannlevende art inkludert krabbe, skalldyr, ensilasje, biprodukter og limvann og kokt vann fra prosesseringen eller en hvilken som helst kombinasjon av disse.

Oppfinnelsen angår videre en fremgangsmåte for å fremstille et hydrolysert marint proteinprodukt, omfattende de følgende trinn:

b) kontrollert hydrolyse av nevnte proteiner ved anvendelse av naturlig forekommende enzymer og/eller bakterier, spesielt de som er tilstede i mage-tarmkanalen hos fisk, og/eller utnyttelse av limvann fra prosessering av marint

c) hydrolysatet fra trinn b) utsettes for ultrafiltrering og frembringer et UF-permeat inneholdende hydrolyserte proteiner og et UF-retentat inneholdende olje, fett

d) UF-permeatet fra trin c) utsettes videre for nanofiltrering og frembringer et NF-permeat inneholdende vann, monovalente ioner og biogene aminer, og et NF-retentat inneholdende hydrolyserte proteiner e) UF-retentatet fra trinn c) og NF-retentatet fra trinn d) konsentreres hver for seg eller i kombinasjon ved spraytørking, vakuumt_ørking eller en hvilken som helst

f) NF-permeatet inneholdende vann, monovalente ioner og biogene aminer blir ikke benyttet

Ultrafiltreringen kan fortrinnsvis utføres ved h_øytetthets keramiske membraner. Nanofiltrering kan fortrinnsvis utf_øres ved h_øyselektive membraner.

I et aspekt ifølge oppfinnelsen kan ultrafiltrerings- og nanofiltreringstrinnene foregå på limvann og kokt vann ved temperaturer h_øyere enn 60°C.

Et ytterligere aspekt av oppfinnelsen er et forprodukt omfattende det hydrolyserte marine proteinprodukt og en hvilken som helst karbohydratkilde, vitaminer, olje, fett og sporelementer.

Fåret anvendes fortrinnsvis der en balansert diett er nødvendig for mennesker og dyr, spesielt unge griser, melkekyr, mink, rev, husdyr og andre arter. Dette oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse ved at det frembringes et får med høy kvalitet inneholdende gunstige fiskeprotein og reduserte nivåer av monovalente ioner og biogene aminer, og karbohydrater avledet fra en hvilken som helst kilde fortrinnsvis biprodukter fra bearbeiding av melk.

Et ytterligere aspekt ifølge oppfinnelsen er næring for mikroorganismer, der det hydrolyserte marinproteinproduktet anvendes som en tilsetning tilkulturmedier.

Et ytterligere aspekt ifølge oppfinnelsen er at fjerning av vann ved UF og NF kan utnytte overskudd av energi ute på skipene, for dermed å redusere kostnader og øke skipets driftstid og radius.

Figur 1 er et flytdiagram som viser hvordan produksjon av hydrolysert marint proteinprodukt ifølge oppfinnelsen skiller seg fra den vanlige industriprosessen. Figur 2 er en kurve som viser det transmembrane trykket ved en str_ømningshastighet på 750 liter per minutt. Figur 3 er en kurve som viser det transmembrane trykket ved en str_ømningshastighet på 850 liter per minutt. Figur 4 er en kurve som viser det transmembrane trykket ved en strømningshastighet på 950 liter per minutt. Figur 5 er en kurve som viser det transmembrane trykket ved en strømningshastighet på 1050 liter per minutt. Figur 6 er en kurve som viser UF-gjennomtrengningen over tid for ulike driftstrykk og "mengde faststoff. Figur 7 er en kurve som viser fluks variasjonen versus retentatkonsentrasjon i limvann ved 80 °C. Figur 8 er en kurve som viser fluksreduksjon i forhold til

Figur 9 er en kurve som viser konsentreringen ved anvendelse av NF-membraner på peptoner fremstilt ved enzymatisk hydrolyse av fiskeensilasjon og ultrafiltrering (permeat). Figur 10 er et flytdiagram som viser fjerning av salter og biogene aminer ved den kombinerte UF og NF-metoden.

De følgende eksempler beskriver oppfinnelsen ytterligere og har ikke til hensikt å begrense oppfinnelsen.

Utgangsmaterialer for det hydrolyserte marine proteinproduktet ifølge oppfinnelsen kan være en hvilken som helst marin proteinkilde slik som fisk, biprodukter fra fisk, fiskeensilasje og limvann fra fiskemelfremstilling. For å illustrere fremgangsmåten anvendes limvann og ensilasje.

Limvann ved 80 °C inneholder olje, proteiner, salter, aminer og vann. Det første trinnet er å fjerne olje ved en hvilken som helst separeringsteknikk kjent innen området. Etter separering av oljen anvendes UF for å separere proteinene og den oljen som er igjen etter separasjonen fra de hydrolyserte proteiner, aminer og salter. Retentatet, dvs. de konsentrerte proteiner og oljer inneholder gelatinaktige proteiner som deretter kan føres tilbake til melet for å øke binding.

Permeatet, dvs. væsken som går igjennom UF-membranen og som mates gjennom NF, inneholder salter, aminer og vann. Noen av aminene i permeatet er _ønskede, dvs. peptider og peptoner. Andre, slik som biogene aminer er ikke _ønskede. Innholdet av biogene aminer reduseres via NF-membranfiltrering. Disse småmolekylære forbindelsene passerer gjennom membranen. De større _ønskede aminer bibeholdes i NF-retentatet. Saltfjerning er også gunstig for å forbedre produktkvaliteten. NF muliggj_ør passasje av vann, svært små aminer og salter. Anvendelse av NF konsentrerer også disse peptoner fordi det meste av vannet fjernes ved at salter etc. fjernes som permeat.

Dersom peptoner fremstilles fra limvann kan de føres tilbake til melet. Dersom peptonene fremstilles fra ensilasje kan de separeres og selges som fiskeproteinkonsentrat (FPC). I dette tilfelle kan UF-retentatet anvendes som et enzymprodukt eller tilsettes mel.

Eksperimentene ble utført ved anvendelse av SeparaTech CMF-pilotanlegg med et Corning Ceramic-element med et 0,01 mikron porestørrelse.

Når man skal lage en forsøksprotokoll for keramiske membraner utføres en serie innledende tester ved ulike tverrstr_ømshastigheter. Dette for å bestemme den mest egnede str_ømningshastighet over membranoverflaten og det resulterende trykkfallet. Corning-membranen ble valgt på grunn av dens unike monolittiske struktur. Til forskjell fra andre keramiske membransystemer fyller membranen karet hvilket gir en svært enhetlig trykkforandring over filteret for ulike strømningsbetingelser. Dette muliggjør utvelgelse av de optimale parametere for separering av proteiner, olje og peptoner.

Det transmembrane trykket, TMP delfiners som det gjennomsnittlige trykkfall over membranen fra en side til den andre. Dette beregnes som følger:

Dette beregnes for en serie ulike strømningshastigheter for å bestemme de beste driftsbetingelser for produktet. Trykkfallet Pl - P2 er konstant for en gitt strømningshastighet. Pl og P3 endres for å gi den beste og mest konsistente permeatstrømhastigheten. Fire eksperimenter ble utført ved strømningshastigheter på 750, 850, 950 og 1050 liter per minutt (lpm). Resultatene er vist i henholdsvis figure 2, 3,4 og 5. Membranprodusentene anbefaler et maksimalt TMP på 4 bar og en strømingshastighet på opp til 1150 lpm.

De oppnådde resultater bekrefter at den mest konsistente permeatstr_øm ble oppnådd ved str_ømningshastigheter mellom 750 og 850 lpm. Siden den gjennomsnittlige permeatstrøm var høyere ved 850 lpm ble denne str_ømningshastighet valgt for evaluering av separering av peptoner og salt fra protein. For alle testene var temperaturen 50 °C.

Ved å anvende den samme resirkuleringsstr_ømningshastigheten på 850 lpm over membranen ble 3 ulike forsøk utført.

Den første testen ble kjørt på et inngangstrykk på 2 bar (lavt trykk) og målingene registrerte permeatstrøm korrigert for temperaturendringer, batchvolumet som _økte med diafiltrering etter hvert som konsentrering fant sted og den reduserte permeasjonshastighet og konsentreringsforhold.

Etter de innledende forsøk ved 2 bar ble et annet forsøk utført med et h_øyere grunntrykk for å bestemme effekten på permeasjonsstr_øm og omfanget på prosessen. Resultatene er oppsummert i tabell 2 og viser at et lavere grunntrykk medfører en lavere fluks men hastigheten på fluksreduksjonen er h_øyere når grunntrykket (driftstrykket) på 4 bar anvendes og kurven er brattere.

For å undersøke variasjonen i tilf_ørselsstr_ømmen ble til slutt limvann med h_øyere t_ørrstoffmnhold anvendt for å undersøke hvilken effekt dette vil ha på systemet. Resultatene er oppsummert i tabell 3. Konsentrasjonsevnen over tid var mye lavere siden fluksen også var lavere.

Resultatene fra tabell 1, 2 og 3 er plottet i figur 6 for å vise nedgang i fluks over tid og konsentreringsforhold. Figuren viser at det er en raskere nedgang i fluksen som trenger igjennom ved et høyt trykk. UF-systemet ble kjørt ved 2 ulike trykk og med ulike t_ørrstoffinnhold for å bestemme mulighetene for konsentrering av geleaktige proteiner, fosfolipider og oljer. Permeatet fra en UF-membran inneholder kun lavmolekylære forbindelser slik som peptider, peptoner, aminosyrer og salter som er små nok til å passere gjennom membranen (molekylvekstgrense < 50.000). Det er derfor bedre å drive systemet ved et så lavt trykk som mulig når tørrstoffinnholdet i limvann er 4% for å oppnå best mulig separering.

Del 2.4 - Ultrafiltrering av limvann ved 80 °C - en kontinuerlig batch fra standard produksjonsmateriale

Etter bestemmelse av det optimale driftstrykket for membranen og det optimale tverrstr_ømshastigheten, ble en produksjon for en kontinuerlig batch fremstilt ved 80 °C. Resultatene var som følger.

Fluks (lm2h) - strømningshastighet av permeat gjennom membranen som liter per m² per time.

Resultatene i tabell 4 og figur 10 viser at limvann etter oljeseparering inneholder 4 % tørrstoff. En massebalanseberegning vises i figur 10. Etter konsentrering ved UF er tørrstoffet i konsentratet ved 5 gangers volumetrisk konsentrasjon ca. 11%. T_ørrstoffinnholdet i permeatet er ca. 2,0 % inneholdende 80 % aske og uønskede aminer. Økningen i retentarfaststoff påvirker viskositeten. Ved mer enn 5 gangers konsentrering kreves et mye h_øyere drivtrykk for å opprettholde fluksen. Fluksen var kontinuerlig over membranen, men for å opprettholde dette var et høyere drivtrykk nødvendig. Dette ble automatisk regulert ved anvendelse av en "Freqency inverter" på pumpemotoren.

Prøvene ble tatt ved ulike tidspunkter og analysert for tørrstoffinnhold. Resultatene ble ekstrapolert til massebalanse. Se figur 10. Alt permeatet ble innsamlet for å frembringe en homogen blanding som ville være den samme som permeatet produsert ved et kontinuerlig UF-membrananlegg. Dette ble tilført et nanofiltreringssystem for å separere uønskede aminer og monovalente ioner (salter) som var til stede. Konsentratet fra NF ble blandet med UF-konsentratet for å lage et "heimel" limvannsprodukt uten de mest uønskede aminer og salter.

NF-membranen var et PTI Company TFC (Thin Film Composite) spiralviklet element med 1,14 m² areal.

Et driftstrykk på 25 bar ble anvendt. Trykkfallet over membranen var 0,7 bar i samsvar med produsentens anbefalinger. Dette var ekvivalent med en strømningshastighet på 22 lpm inn i membrankaret.

Permeatstrømningshastigheten ble registrert og målinger tatt av retentatvolumet og

tørrstoffet Disse verdier ble anvendt for å beregne volumkonsentrasjonsfaktoren og det endelige t_ørrstoffinnhold i retentatet Permeatt_ørrstoffet ble også målt ved refraktometer og prøver ble tatt for å analysere mengden salt som er fjernet og for å bestemme tapet av ikke-proteinnitrogen (NPN) og salt. For NPN og protein ble en standard Kjedahl-metode anvendt for å bestemme total nitrogen. Saltanalysen ble utført ved anvendelse av sølvnitrattitreringsmetoden.

Nivået av uønskede aminer i retentatet ble målt ved anvendelse av HPLC som er en standard måte for å bestemme kvaliteten på fiskemel og klassifisere dette innen fiskeindustrien.

Resultatene vises i tabell 5 og en teoretisk massebalanse beregnet for å vise andelene av hver komponent etter den kombinerte prosessen. Se figur 10.

Ytterligere fordeler ved UF- og NF-prosessene er at permeatet fortynnes og retentatet konsentreres. Resultatet av dette er at mer enn 70 % av vannet fjernes (se figur 10) før fordampning, hvilket gir en betydelig energibesparelse. I noen tilfeller der limvann er svært geleaktig på grunn av de fisketypene som anvendes, elimineres fordampning og litt mer vann fjernes ved anvendelse av filtreringsprosesser.

Dette skaper en betydelig økonomisk fordel for brukeren av en kombinert UF og NF-system og reduserer energikostnadene.

Resultatene bekrefter at det fortynnede UF-permeat kan konsentreres opp til 10 ganger ved anvendelse av et nanofiltreringsmembransystem.

Ved konsentrering til et VCR på 10 ganger oppnås en 90 % fjerning av monovalente ioner og u_ønskede aminer som er til stede i UF-permeatet. Ved å anvende en kombinasjon av UF og NF fjernes 72 % av vannet og det er en 31 % reduksjon i t_ørrstoffet. Totalt tørrstoff 18,5 % TS gelainaktig materiale, fast ved romtemperatur, flytende ved 80 °C.

Forkortelser NH₃/VN: nitrogen inneholdt som ammoniakk (NH₃) eller som totalt flyktig nitrogen (VN)

Den volumetriske konsentreringsfaktor var 10 ganger slik at massebalansen viser en 90 % fjerning av vann inneholdende 66,5 % av saltet og 71,4 % av NH₃/VN.

Permeatet innholdt også peptoner og peptidfraksjoner. Det totale oppløste faststoff innholdet i permeatet var 2,0 % TS.

Den alternative anvendelse av UF-system og NF for peptoner fremstiller ulike resultater. Nåværende teknologi eksisterer for anvendelse av UF-membraner for å rense peptoner fremstilt ved enzymatisk og sur hydrolyse. Ved anvendelse av nanofiltrering kan dette deretter også bli ytterligere forbedret ved å fjerne de monovalente ionene og de u_ønskede aminene som er til stede, og som vanligvis er til stede som et resultat av gammel eller degradert fiskeavfall som råmateriale for ensilasje. Dersom dette omdannes til mel blir produktet av lav kvalitet med mindre den ovenfor beskrevne teknologi anvendes.

En typisk innmating til UF når fiskeavfall blir hydrolysert er ca. 12 % TS og det resulterende permeatet inneholder omtrent 8 % tørrstoff.

På grunn av den hydroskopiske egenskapen til peptoner og det høye osmotiske trykket (trykket nødvendig for å fjerne vann) er det nødvendig å kjøre NF ved 30 bar og anvende diafiltrering etter en 50 % fjerning av vann for å oppnå den nødvendige konsentrering og fjerning av salt og aminer. Diafiltreringsforholdet som ble anvendt var 1000 liter redusert til 500 og deretter tilsettes 500 liter vann tilsatt for å regulere volumet tilbake til 1000 liter. Volumet reduseres deretter så langt som mulig for å få det nødvendige produkt med reduserte salter aminer. Konsentreringsfaktorene som ble oppnådd var i området 8 x, hvilket gir omtrent 87% fjerning av salter og aminer.

Resultatene bekrefter at systemene også kan anvendes for produksjon av høykvalitetsensilasje eller rensede peptoner laget fra fiskeavfall.

Resultatene viser at marine proteiner som er hydrolysert ved koking, syre, enzymatisk påvirkning eller en kombinasjon av noen av disse kan bearbeides ved anvendelse av UF og deretter NF for å frembringe et redusert nivå av aminer og redusert nivå av salter (monovalente ioner) sammenliknet med nivåene oppnådd ved konvensjonelle fremgangsmåter uten UF og NF.

For å oppnå disse resultatene må en temperatur på minimum 50 °C og ideelt 80 °C anvendes. Ved lavere temperaturer er gjennomstrømningshastigheten (fluksen) så lav på grunn av den høye viskositeten til proteinene spesielt ved anvendelse av enkelte fiskearter.

Aminene og de monovalente ionene er redusert til ca. 30 % av den opprinnelige massen i innmatingsstrømmen. Mer enn 70 % fjernes.

Den kombinerte fremgangsmåten resulterer i en konsentrering av oljer og proteiner (UF) og peptoner (NF) som reduserer bruken av energi til fordampning fordi vannet allerede er fjernet. I noen tilfeller der konsentreringen er høy nok og proteinene geleaktige nok, blir fordampning unødvendig. Dette gir store energibesparelser.