Prevention of obesity related disorders in pets by bioactive compounds from chicken by-products

Den norske fjørfeindustrien genererer årlig flere tusen tonn biprodukter etter filetering og utbeiningsprosesser. Nåværende utnyttelse er begrenset til fjørfemelproduksjon og lavverdi fôrapplikasjoner. Resterende kjøtt på kyllingbein representerer imidlertid en stor ressurs for fremstilling av nye mat- og fôringredienser som peptider med bioaktive egenskaper. Enzymatisk spaltet protein (proteinhydrolysat) fremstilt fra kyllingavskjær ble nylig vist å redusere plasma lipider i dyr [1], og flere studier på fiskehydrolysat har vist positive helseeffekter på kroppsvekt, plasma lipider, betennelse og aterosklerose [2-6]. Mekanismene bak disse observasjonene er fremdeles ikke kjent, men kan være knyttet til aminosyresammensetningen av korte peptider. Kombinert med bruk av moderne enzymteknologi og nedstrøms prosessering, representerer disse funnene en potensiell kostnadseffektiv industriell rute for bruk av kyllingbiprodukter ved å fremstille bioaktive peptider som nye fôringredienser for kjæledyr. Norilia er i ferd med å bygge et anlegg som vil bruke enzymatisk hydrolyse til å foredle kyllingbein. Fabrikken starte produksjon i 2018. Målet med prosjektet var å undersøke potensialet for kyllingbein som basisråmateriale for å produsere flytende eller tørket peptidhydrolysat med høykvalitets- og høyverdige anvendelser. SINTEF, en av prosjektpartnere (isolerte fire forskjellige kyllingproteinhydrolysater (CPH1-4) ved enzymatisk hydrolyse. Fire enzymer ble benyttet: Alcalase, Protamex, Corolase PP og en blanding av papain og bromelain. CPH var høy i protein (84 ? 85 %) med en god aminosyresammensetning. Ingen signifikante forskjeller ble funnet mellom CPH når det kom til oljeutbytte og proteininnhold. For å bestemme helseeffektene deres, ble dietter som inneholdt de CPH1-4 undersøkt i en fedme modell i mus sammenlignet med en standard kontroll diett. Siden mitokondriell funksjon og fettforbrenningskapasitet er viktig for forebygging av fedme-relaterte sykdommer, inkludert aterosklerose, undersøkte vi om CPH1-4 hadde effekt på mitokondrier. CPH2 og -3 økte mitokondriell fettforbrenning i leveren av mus, og hadde en sterk antiinflammatorisk effekt. Således kan dietter med CPH inneholde peptider med målrettede effekt på mitokondrier som samtidig har anti-aterogent potensiale. Vi undersøkte effekten av dietter med CPH3 og -3 på aterosklerotisk plakkutvikling i apolipoprotein E-knockout (apoE-KO) mus. Etter 12 uker ble et signifikant lavere plakknivå observert i aorta av apoE-KO-mus på CPH3-diett sammenlignet med kontrolldiett. Siden plasma kolesterol og triglyseridnivå forble uendret, kan dette skyldes den anti-inflammatoriske effekten. Oppsummert ble CPH3 vist å ha sterkest anti-inflammatorisk og anti-atherogent potensiale. I moderne husholdninger er kjæledyr ofte for lite aktive, og er dermed kronisk utsatt for forhøyede mengder lipider og næringsstoffer i blodet, noe som potensielt fører til sykdom. Fettvev er svært viktig i utviklingen av metabolske sykdommer som hjerte- og karsykdom og type 2 diabetes. Fettvevet er kroppens største lagringssted for triglyserider og spiller en viktig rolle i reguleringen av energiforbrenningen. Derfor undersøkte vi om en CPH3-diett kunne redusere fettvevsmasse og plasmalipider i sølvrev, en dyremodell som er svært relevant for kjæledyr. Vi undersøkte effekten av to forskjellige doser CPH3 sammenlignet med uhydrolysert kyllingfilet og et lavpris fjærfemel. Dyr fôret med CPH3-dietter hadde en tendens til lavere bukfettmasse (p <0,08), og dette var forbundet med en signifikant økning i markørene for mitokondriell fettforbrenning sammenlignet med fjærfemel. Mitokondriell funksjon kan påvirke plasmalipid-nivåer, og det var interessant at plasmanivåene av triglycerid, frie fettsyrer og kolesterol, spesielt LDL-kolesterol (det dårlige kolesterolet), var senket av CPH3-dietten. Alle effektene ble observert med begge doser av CPH3 testet, noe som indikerer at en lav dose (30% av totalt protein) er tilstrekkelig til å gi gunstige helseeffekter hos større dyr. Oppsummert ble det utviklet en metode for høyverdig CPH-produksjon, og helseeffekter av CPH-dietter ble evaluert. De testede CPH-diettene hadde en god fordøyelighet, og selv om de ikke reduserte vektøkning i fedme-modeller, var dyrene sunnere med et lavere systemisk betennelsesnivå og redusert utvikling av aterosklerose. Dette kan ha vært knyttet til en forbedret mitokondriell funksjon i dyr gitt CPH-dietter.

This project is addressing the potential obesity-reducing effects of bioactive compounds from meat on chicken bones and wings. These bioactive compounds will include short peptide residues. The goal of the project is to explore the potential of chicken bo ne cake as the base raw material to produce liquid or dried peptide hydrolysate with high quality and high value applications, primarily for the pet food industry. It is hypothesized that these compounds may attenuate risk factors for disease due to me tabolic properties such as - Increased energy expenditure - Decreased plasma lipids - Attenuation of oxidative stress - Decrease in obesity related inflammation A range of tasks will be conducted: The project will identify, characterize and quantitate processed peptides from chicken by-products. Enzymatic breakdown of proteins will be based on a combination of endo- and exopeptidases that will result in acceptable sensory as well as functional and physicochemical properties. Laboratory scale optimiza tion trials based on factorial design experiments will be applied to identify the best process conditions. Based on the properties of the produced hydrolysates, optimal process conditions will be chosen and tested in pilot and industrial scale. The metab olic effects of chicken meat peptides will then be studied in vivo by utilising animal models for metabolic diseases. A range of -omics platforms will be applied to assess and integrate the effects on metabolic pathways in liver, muscle and adipose tissue in these models. The anticipated result from the project will be to demonstrate that chicken bones and wings can be used as a starting material for the production of bioactive compounds that can be used in obesity reduction diets for pets. Given a succe ss in the pet feed market and good scientific documentation we expect to start working at the markets for human products. We foresee an even higher potential on this market in the use of functional proteins/peptides