Conversion of phytogenic silica reach food industry by-products into value-added products.

Hovedmålet med det internasjonale samarbeidsprosjektet, Convert-Si, har vært å danne et sett av godt karakteriserte phytogene silikon-rike biologisk aktive forbindelser (nanobiosilica) som er utviklet med utgangspunkt i industrielle biprodukter, inkludert kornskall, kli, og kornbaserte avfallstoffer fra bryggerier og brennerier. Sikkerhetsvurdering av produktene er blitt gjennomført i Norge, ved bruk av utvalgt state-of the art toksisitetsanalyser. De internasjonale partnerne i prosjektet har hatt ansvar for kaskadeprosesser for omgjøring av industrielle biprodukter til de mer nyttige nanobiosilicaproduktene. For å undersøke produktene ble ulike konsentrasjoner av mesoporøst silica nanomaterialer (NMs) tilsatt ved inkubering av dyrkede menneskeceller. Farging med trypanblått ble brukt som metode for å måle cytotoksisitet, mens genotoksisitet ble målt ved comet-metoden. Videre ble det bakterielle reparasjonsenzymet Fpg (formamidopyrimidin DNA glykosylase) brukt i en modifisert comet-metode for å påvise oksidative DNA-skader i cellene etter eksponering. Konsentrasjonene som forårsaket DNA-skade og celledød ble bestemt. I tillegg ble det laget doserespons-kurver som identifiserer konsentrasjoner som ikke medfører genotoksisitet. Samlet sett har vi vist at de undersøkte NMs?ene kan karakteriseres som generelt ikke-genotoksiske, siden høyt nivå av DNA-skader kun ble observert ved cytotoksiske konsentrasjoner. Prosjektet har gjort det mulig for oss å finjustere vår sikkerhetsvurdering av NM og lagt grunnlag for et nærmere samarbeid med prosjektpartnerne i Convert-Si. Sikkerhetsvurdering av biosilica nanopartikler og godt utformete phytoekstrakter vil bidra til å gi bedre forståelse av hvilke effekter ulike silika-forbindelser kan ha på menneskeceller, som gir bedre grunnlag for utvikling av nye kosttilskudd.

-

Convert-Si aims at developing and characterising phytogenic silicon-reach biologically active compounds (nanobiosilica) derived from industrial plants by-products including cereal husks, cereal bran, brewer spent grain and distiller spent grain. The project includes inventing of the cascade processes for a total conversion of industrial plants by-products into value-added nanobiosilica products, and their safety and efficiency assessment using selected state-of the art genotoxicity assays. Convert-Si proposed cascade process is applied to two value-added chains: cereal husks and/or bran, fruit/grape pomace. From these the following ingredients are recovered: anti-oxidant polyphenols and/or feruloylated oligosaccharides, useful for new cosmetics and dietary supplement products; essential oil terpenes and (brassino)steroids, trapped and/or bounded by/to lignocellulose network, with plant growth stimulating and/or insects repellent activities; biosilica (BSi); fermentable carbohydrates, recalcitrant lignin. BSi, fermentable carbohydrates and recalcitrant lignin are converted into mesoporous silica nanoparticles, value added fermented food/feed (probiotics) supplements and, respectively, substrate for plant biostimulants formulation. Mesoporous silica nanoparticles are used for the "smart", controlled released formulation of the recovered polyphenols, essential oils, and (brassino)steroids. Recalcitrant lignin, together with the biomass of CP producing microorganisms and, respectively, SiM will be used for the production of a complex plant biostimulant. Safety and efficacy of biosilica nano-particles and "smart" formulated phytoextracts will be tested by state of the art high throughput comet assay. This will contribute to a better understanding of silicon species functions on human cells and could lead to the development of new dietary supplements.