Superior growth medium nutrients of marine origin for improving biobased production

Løselige proteinhydrolysater, eller peptoner, blir brukt som ingredienser i vekstmedier for ulike mikroorganismer. Mikrobielle prosesser blir anvendt til produksjon av en rekke ulike produkter, alt fra bulkkjemikalier til høykost diagnostika og farmasøytiske produkter. Målet for prosjektet er å utvikle nye kostnadseffektive peptoner til bruk i industriell fermentering. Hvis vi lykkes vil det bidra til økt verdiskapning innen fiskeri og havbruk med spesiell vekt på bruk av ferske restråstoffer av næringsmiddelkvalitet. Nye peptoner vil utvide Biomega sitt produktspekter innen den sterkt voksende globale industrielle bioteknologien, og vil kunne legge grunnlaget for å gå inn i nye markeder med økt inntjening. Sentrale forskningsaktører i prosjektet er SINTEF Materialer og kjemi og Nofima. Nofima Bergen har produsert peptonene som er testet hos SINTEF i Trondheim. Det har vært et mål å utvikle både allround peptoner så vel som peptoner skreddersydd for utvalgte relevante mikroorganismer. Det er benyttet ulike råstoff, enzymer og prosessvariable som utgangspunkt for å framskaffe riktige produkter for optimal kostnadseffektivitet. Av utgangsråvarer er benyttet Biomega sitt standardhydolysat «Salmigo L60», ulike fiskearter (hel fisk og deler av fisken) samt sedimentfraksjonen fra hydrolyseprosessen ved Biomega. En rekke ulike enzymer fra ulike leverandører er utprøvd. Prosessvariable er variert i henhold til enzymenes karakteristika. Hovedtrekkene i produksjon av peptoner er a) hydrolyse med enzymer, b) inaktivering av enzymene, c) separasjon/filtrering og d) vacuuminndamping og/eller spraytørking. I alt 15 ulike peptoner ble produsert ved Nofima for uttesting hos SINTEF. For uttesting er det benyttet ti forskjellige industrielle mikroorganismer, både bakterier og gjær. 'Screening' er utført ved "high throughput" fermenteringer i mikroskala, med verifisering i fermenteringer i større skala med kontroll av pH og oksygen-nivå. Hovedkonklusjonen er at peptoner av marin opprinnelse kan konkurrere med de beste komplekse næringskildene, for eksempel gjærekstrakt. For mikroorganismer med svært høye næringskrav gir enkelte av peptonvariantene vesentlig høyere celleutbytter enn de mediene som normalt benyttes. Markedsmessig er potensialet derfor størst i dyrking av organismer med høye næringskrav. Terskelen for å skifte pepton i en etablert og velfungerende industriell prosess kan være høy. Men peptoner fra fisk har et rykte i bransjen for å fungere godt, og er dessuten helt fri for problematikken rundt virus/fag ved fermentering, da det ikke er noe slektskap som vil resultere i overføring til kulturen som dyrkes. Dette kan potensielt også være attraktivt for farmasøytisk industri. Markedsundersøkelser (gjennomført av Njorth Bio) har klart avdekket interesse for Biomega sine peptoner, men brukerne krever mer dokumentasjon i utvidet skala med egne prosesser før kommersielle salg. I tillegg vil faktorer som pris, leveringsdyktighet og repeterbar kvalitet bli en nøkkel for introduksjon av marine peptoner. Foreliggende prosjekt har lagt det faglige grunnlaget og framskaffet nødvendig dokumentasjon for å ta fatt på dette arbeidet.

Soluble protein hydrolysates, or peptones, are ubiquitous ingredients of microbiological and mammalian cell culture media. They are used for the manufacture of a wide range of products, from bulk commodities to high-value diagnostics and biopharmaceutical s. The project involves developments of new peptones of marine origin, optimization of their production processes, including actions towards industrial scale up and market entrance The proposed project builds on the findings of a previous Innovation Nor way/TSB feasibility study (MarineIB, TSB 15500-105183) with Nofima and Centre for Process Innovation Ltd (CPI), which considered the technically and commercially feasibility for Biomega AS to tailor their marine peptone for the fermentation market. In t he present project Biomega brings together central Norwegian players as Nofima and SINTEF within biorefining of marine raw materials, biocatalysis, and industrial bioprocess development, in collboration with the UK-based CPI. The partners have complementa ry tasks based on their track records, specific expertise, commercial interests and/or infrastructure. The product and process development started at Nofima and Biomega will be rationalized by evaluation of the peptones on a range of industrial microorgan isms at SINTEF's high-throughput screening platform, in an iterative way with small-scale hydrolysis experiments at Nofima. Peptone manufacturing will be scaled up by Biomega, while CPI is the key player with respect to up-scaling of industrial processes towards commercialization.