De verwerking van pectine en chitine/chitosan uit zijstromen tot functionele en hoogwaardige ingrediënten

Biokatalyse

Isolatie en valorisatie van deze polysachariden vormen een belangrijke stap op weg naar afvalvermindering en economische groei in deze sectoren, en brengen bovendien een efficiënter gebruik van landbouwgrond en mariene hulpbronnen met zich mee. Door middel van milde biokatalyse worden deze polysachariden omgezet in waardevolle natuurlijke derivaten met een verbeterde/nieuwe functionaliteit, ter vervanging van petrochemische moleculen en polymeren in industriële toepassingen zoals formuleringen voor huishoudelijke producten en producten voor persoonlijke verzorging (HPC-formulering), en voor voedseltoepassingen. Het gebruik van enzymen maakt de selectieve productie van speciale derivaten mogelijk die niet op chemische wijze kunnen worden gemaakt. Daarnaast bestaan er ongebruikelijke (nog) niet commercieel beschikbare enzymen die de vorming van speciale, nieuwe derivaten mogelijk maken. De groene oorsprong, biologische afbreekbaarheid en verbeterde of nieuwe functionaliteit van de ingrediënten op basis van pectine en chitine verminderen de ecologische voetafdruk van HPC-producten. De acceptatie door consumenten zal hierdoor toenemen, en daarmee ook de economische zekerheid. Hoewel er wereldwijd al een aanzienlijke hoeveelheid werk is verzet op het gebied van de extractie van polysachariden uit biomassa, is er minder bekend over de structurele analyse van grondstoffen en de biotransformaties van deze grondstoffen in beter begrepen functionele polymeren.

Hypothese en benadering

Op basis van initiële data en literatuur stellen we de hypothese op dat kleine wijzigingen in de structuur, de architectuur en het moleculaire gewicht van deze polysachariden significante effecten op hun prestaties kunnen hebben. Om sturing te geven aan het ontwerp en de selectie van ingrediënten wordt een database met structuur-functie-relaties gebouwd. Daarvoor ontwikkelen we een schaalbare biokatalyse-benadering voor het creëren van een serie pectine- en chitine-/chitosanderivaten. Deze worden geanalyseerd en optioneel verder verwerkt voor de uiteindelijke toepassing in HPC-formuleringen door een grote industriële partner die bij het project betrokken is. Naast deze partner omvat het project een MKB-onderneming en twee niet-MKB-ondernemingen met pectinerijke zijstromen, een bestaande MKB-onderneming die enzymen ontwikkelt en produceert, een pectineverwerkend industrieel bedrijf en een chitineverwerkende MKB-onderneming. Het projectpartnership en de activiteiten bestrijken de gehele keten, van biomassa tot industriële toepassing. De keuze, productie op laboratoriumschaal en optimalisatie van ongebruikelijke, niet commercieel beschikbare enzymen, wordt gefaciliteerd en uitgevoerd (met het oog op een uiteindelijk opgeschaalde productie) door het enzymproducerende bedrijf in het partnership. We ontwikkelen en/of bevorderen methodes voor de efficiënte (optioneel door enzymen gefaciliteerde) extractie van pectines uit zijstromen die worden geleverd door de industriële partners in het partnership. Het eerste testmateriaal voor de ontwikkeling van enzymatische processen wordt geleverd door partnershipleden uit de pectine- en chitine-/chitosanproducerende industrie. We ontwikkelen enzymatische processen voor de beoogde modificatie van pectine en chitine/chitosan. Daarnaast ontwikkelen we nieuwe rendabele manieren om niet algemeen verkrijgbare enzymen te produceren. Naast enzymatische processen voor HPC-ingrediënten ontwikkelen we de enzymatische verwerking van pectine tot een nutri-active bestanddeel voor gezonde en medicinale voeding.