izvkgtuИзвестия КГТУKSTU News1997-3071Калининградский государственный технический университет10.46845/1997-3071-2023-70-103-114izvkgtu-67Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВPROCESSES AND TECHNOLOGY OF FOOD MANUFACTURINGПотенциал и перспективы использования жира из копченых рыбных отходовPotential and perspectives of using fat from smoked fish wasteМезеноваО. Я.MezenovaO. Ya.

Ольга Яковлевна Мезенова - доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой пищевой биотехнологии

Калининград

Ol’ga Ya. Mezenova - Doctor of Sciences in Engineering, Professor, Head of the Department of Food Biotechnology

Kaliningrad

mezenova@klgtu.ruАгафоноваС. В.AgafonovaS. V.

Светлана Викторовна Агафонова - кандидат технических наук, доцент кафедры пищевой биотехнологии

Калининград

Svetlana V. Agafonova - PhD, Associate Professor of the Department of Food Biotechnology

Kaliningrad

svetlana.agafonova@klgtu.ruРоманенкоН. Ю.RomanenkoN. Yu.

Наталья Юрьевна Романенко - кандидат технических наук, доцент кафедры пищевой биотехнологии

Калининград

Natalya Yu. Romanenko - PhD, Associate Professor of the Department of Food Biotechnology

Kaliningrad

nataliya.mezenova@klgtu.ruКалининаН. С.KalininaN. S.

Наталья Сергеевна Калинина - заведующая лабораториями кафедры пищевой биотехнологии

Калининград

Natalya S. Kalinina - Head of Laboratories, Department of Food Biotechnology

Kaliningrad

natalya.kalinina@klgtu.ruВолковВ. В.VolkovV. V.

Владимир Владимирович Волков - директор Центра передовых технологий использования белков кафедры пищевой биотехнологии

Калининград

Vladimir V. Volkov - Director of the Center for Advanced Technologies in the Use of Proteins, Department of Food Biotechnology

Kaliningrad

vladimir.volkov@klgtu.ruДамбаровичЛ. В.DambarovichL. V.

Леонид Васильевич Дамбарович - аспирант кафедры пищевой биотехнологии

Калининград

Leonid V. Dambarovich - PhD Student, Department of Food Biotechnology

Kaliningrad

leoneman2010@mail.ruКалининградский государственный технический университетРоссияKaliningrad State Technical UniversityRussian Federation202319032025070103114Copyright © Мезенова О.Я., Агафонова С.В., Романенко Н.Ю., Калинина Н.С., Волков В.В., Дамбарович Л.В., 20252025Мезенова О.Я., Агафонова С.В., Романенко Н.Ю., Калинина Н.С., Волков В.В., Дамбарович Л.В.Mezenova O.Y., Agafonova S.V., Romanenko N.Y., Kalinina N.S., Volkov V.V., Dambarovich L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.klgtu.ru/jour/article/view/67

Повышенные объемы отходов от разделки рыбы, содержащие быстропортящиеся жиры, в настоящее время являются проблемой многих рыбоперерабатывающих производств. Данное сырье традиционно используется для изготовления кормовой рыбной муки и технического жира. Однако копченые рыбные отходы не перерабатываются по причине содержания коптильных компонентов, токсичных для животных. Жировая фракция рыбных отходов содержит ценные жирные кислоты, в том числе полиненасыщенные (ПНЖК) и кислоты семейства омега-3, необходимые для нормализации многих функций организма. В работе исследован биопотенциал жира копченых рыбных отходов шпротных производств, проведена оптимизация теплового процесса его выделения, дана оценка качеству и безопасности шпротного жира, обоснованы рациональные направления использования. Исследованы химический состав голов кильки горячего копчения и жирнокислотный состав выделенного жира. Проведены эксперименты по оптимизации тепловой экстракции жира из рыбных отходов с применением математического планирования экспериментов. Получены кодированные и натуральные математические модели, связывающие количественный выход жира и показатели его безопасности с температурой и продолжительностью теплового воздействия. Жир шпротных отходов в эксперименте по показателям гидролитической и окислительной порчи (кислотное и перекисное числа) не всегда соответствовал требованиям стандарта для жира рыбного пищевого. Исследовано содержание в шпротном жире полициклических ароматических углеводородов (бенз(а)пирен; бензо(б)флуорантен; бенз(а)антрацен; хризен), обладающих канцерогенными свойствами. Результаты свидетельствуют о критичности его использования для пищевых целей в виде жира-сырца. Рациональной областью применения жира из копченых рыбных отходов с повышенным содержанием опасных веществ и его использования в качестве источника углерода для синтеза белков одноклеточных и биоразлагаемых пластиков видится микробная биотехнология.

Increased volumes of waste from fish cutting containing rapidly perishable fats are currently a problem in many fish processing industries. This raw material is traditionally used for the manufacture of feed fishmeal and industrial fat. However, smoked fish waste is not processed due to the content of smoke components that are toxic to animals. The fatty fraction of fish waste contains valuable fatty acids, including polyunsaturated PUFAs and omega-3 acids, which are necessary for the normalization of many body functions. In the work, the biopotential of fat from smoked fish waste from sprat production was studied, the thermal process of its extraction was optimized, the quality and safety of sprat fat were assessed, and rational directions for use were substantiated. The chemical composition of hot-smoked sprat heads and the fatty acid composition of the extracted fat were studied. Experiments were carried out to optimize the thermal extraction of fat from fish waste using mathematical planning of experiments. Coded and natural mathematical models have been obtained that relate the quantitative yield of fat and its safety indicators with the temperature and duration of thermal exposure. Sprat waste fat in the experiment in terms of hydrolytic and oxidative spoilage (acid and peroxide numbers) did not always meet the requirements of the standard for edible fish oil. The content of polycyclic aromatic hydrocarbons (benz(a)pyrene; benzo(b)fluoranthene; benzo(a)anthracene; chrysene) with carcinogenic properties in sprat fat was studied. The results indicate the criticality of its use for food purposes in the form of raw fat. Microbial biotechnology and its use as a carbon source for the synthesis of unicellular proteins and biodegradable plastics is seen as a rational area for the application of fat from smoked fish waste with a high content of hazardous substances.

рыбные отходырыбный жиртепловая экстракциякислотное числоперекисное числополициклические ароматические углеводородыполигидроксиалканоатыfish wastefish oilthermal extractionacid valueperoxide valuepolycyclic aromatic hydrocarbonspolyhydroxyalkanoatesАвторы благодарят директора Научно-исследовательской и консультационной лаборатории UBF, доктора наук Йорга-Томаса Мерзеля за помощь в аналитических исследованиях. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-64-10007 «Биотехнологический синтез белка одноклеточных и разрушаемых биопластиков с использованием в качестве нового углеродного субстрата жиросодержащих отходов технологий рыбопереработки: фундаментальное обоснование и реализация», https://rscf.ru/project/23-64-10007/The authors would like to thank the Director of the UBF Research and Consulting Laboratory, Dr. Jörg-Thomas Merzel, for his assistance in the analytical studies. The study was supported by the grant of the Russian Science Foundation No. 23-64-10007 “Biotechnological protein synthesis of unicellular and degradable bioplastics using fat-containing waste from fish processing technologies as a new carbon substrate: fundamental justification and implementation”, https://rscf. en/project/23-64-10007/ReferencesБоева Н.П., Бредихина О.В., Петрова М.С., Баскакова Ю.А. Технология жиров из водных биологических ресурсов: монография. М.: Изд-во ВНИРО, 2016. 107 с.Boeva N. P., Bredikhina O. V., Petrova M. S., Baskakova Yu. A. Tekhnologiya zhirov iz vodnykh biologicheskikh resursov [Technology of fats from aquatic biological resources]. Moscow, Izd-vo VNIRO, 2016, 107 p.Иванова Е.Е. Жирнокислотный состав липидов некоторых видов рыб, акклиматизированных на юге России // Известия вузов. Пищевая технология, 2003. № 4. С. 18–20.Ivanova E. E. Zhirnokislotnyy sostav lipidov nekotorykh vidov ryb, akklimatizirovannykh na yuge Rossii [Fatty acid composition of lipids in some fish species acclimatized in the south of Russia]. Izvestiya vuzov. Pishchevaya tekhnologiya, 2003, no. 4, pp. 11–13Гаммель И. В., Запорожская Л. И., Магин Г. Ю. Получение и исследование осетрового рыбьего жира – источника омега-3 и омега-6 полиненасыщенных жирных кислот // Медицинский альманах, 2013. № 5. С 182– 187.Gammel I. V., Zaporozhskaya L. I., Magin G. Yu. Polucheniye i issledovaniye osetrovogo ryb'yego zhira – istochnika omega-3 i omega-6 polinenasyshchennykh zhirnykh kislot [Preparation and study of sturgeon fish oil – a source of omega-3 and omega-6 polyunsaturated fatty acids]. Meditsinskiy al'manakh, 2013, no. 5, pp. 182–187.Muge E. K., Mbatia B. N., Mwaniki M. W. Development and Sensory Evaluation of Omega-3-Rich Nile Perch Fish Oil-Fortified Yogurt. International Journal of Food Science. 2021. Article ID 8838043. Р. 7Muge E. K., Mbatia B. N., Mwaniki M. W. Development and Sensory Evaluation of Omega-3-Rich Nile Perch Fish Oil-Fortified Yogurt. International Journal of Food Science. 2021. Article ID 8838043. Р.7Биотехнология рационального использования гидробионтов: учебник / Т. М. Сафронова, О. Я. Мезенова, Н. Т. Сергеева, Т. Н. Слуцкая, Л. С. Байдалинова, А. С. Лысова, Г. Е. Степанцова // Издательство «Лань», СПб. 2013. 412 с.Safronova T. M., Mezenova O. Ya., Sergeeva N. T., Slutskaya T. N., Baidalinova L. S., Lysova A. S., Stepantsova G. E. Biotekhnologiya ratsional'nogo ispol'zovaniya gidrobiontov: uchebnik [Biotechnology of the rational use of hydrobionts: textbook]. Saint-Petersburg, Publishing house "Lan", 2013, 412 p.Дамбарович Л. В., Агафонова С. В. Ферментативная экстракция жира из вторичного сырья атлантической скумбрии и его использование в функциональном питании // Вестник Международной академии холода, 2022. № 2. С. 48–55.Dambarovich L. V., Agafonova S. V. Fermentativnaya ekstraktsiya zhira iz vtorichnogo syr'ya atlanticheskoy skumbrii i ego ispol'zovanie v funktsional'nom pitanii [Enzymatic extraction of fat from recycled Atlantic mackerel and its use in functional nutrition]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda, 2022, no. 2, pp. 48–55.Rincón-Cervera M.A. et al. Quantification and Distribution of Omega-3 Fatty Acids in South Pacific Fish and Shellfish Species. Foods. 2020. No 9. P. 233.Rincon-Cervera M. A. [et al.]. Quantification and Distribution of Omega-3 Fatty Acids in South Pacific Fish and Shellfish Species. Foods. 2020, no. 9, p. 233.Исследование и рациональное применение пептидных и липидных композиций, получаемых при гидролизной переработке коллагенсодержащих тканей / О. Я. Мезенова, Д. Тишлер, С. В. Агафонова, Н. Ю. Мезенова, Д. А. Бараненко, Т. Гримм, С. Ридель // Вестник Международной академии холода. 2021. № 1. С. 46–58.Mezenova O. Ya., Tishler D., Agafonova S. V., Mezenova N. Yu., Volkov V. V., Baranenko D. A., Grimm T., Ridel' S. Issledovaniye i ratsional'noye primeneniye peptidnykh i lipidnykh kompozitsiy, poluchayemykh pri gidroliznoy pererabotke kollagensoderzhashchikh tkaney [Research and rational application analysis of peptide and lipid compositions obtained by hydrolysis processing of collagen-containing tissues]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda, 2021, no. 1, pp. 46–58.Мезенова О. Я. Биотехнологические способы получения протеиновых и белково-минеральных добавок из вторичного рыбного сырья коптильных производств // Известия вузов. Пищевая технология. 2019. № 2–3. С. 68–71.Mezenova O. Ya. Biotekhnologicheskiye sposoby polucheniya proteinovykh i belkovo-mineral'nykh dobavok iz vtorichnogo rybnogo syr'ya koptil'nykh proizvodstv [Biotechnological methods for obtaining protein and protein-mineral additives from secondary fish raw materials of smoke production]. Izvestiya vuzov. Pishchevaya tekhnologiya, 2019, no. 2–3, pp. 68–71.Aitta E., Marsol-Vall A., Damerau A., Yang B. Enzyme-Assisted Extraction of Fish Oil from Whole Fish and by-Products of Baltic Herring (Clupea harengus membras). Foods. 2021. N. 10 (8). Р. 1811.Aitta E., Marsol-Vall A., Damerau A., Yang B. Enzyme-Assisted Extraction of Fish Oil from Whole Fish and by-Products of Baltic Herring (Clupea harengus membras). Foods. 2021, no. 10 (8), р. 1811.Петров Б. Ф., Вепринцев Р. А. Использование технических жиров в рыбной промышленности // Материалы Международной научно-практической конференции «Рыбохозяйственный комплекс России: проблемы и перспективы развития (28–29 марта 2023 г.). ВГБНУ «ВНИРО», Москва, 2023. С. 327–332.Petrov B. F., Veprintsev R. A. Ispol'zovaniye tekhnicheskikh zhirov v rybnoy promyshlennosti [The use of technical fats in the fishing industry]. Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii "Rybokhozyaystvennyy kompleks Rossii: problemy i perspektivy razvitiya" (28–29 марта 2023 г.). [Proceedings of the International Scientific and Practical Conference "Fishery complex of Russia: problems and development prospects]. VGBNU «VNIRO», Moscow, 2023, pp. 327–332.Мезенова О. Я. Современная пищевая биотехнология: основные проблемы и вызовы // Вестник Международной академии холода. 2023. № 1. С. 35–46. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-35-46.Mezenova O. Ya. Sovremennaya pishchevaya biotekhnologiya: osnovnyye problemy i vyzovy [Modern food biotechnology: main problems and challenges]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda, 2023, no. 1, pp. 35–46. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-35-46.Popa M. S., Frone A. N., Panaitescu D. M. Polyhydroxybutyrate blends: a solution for biodegradable packaging // International Journal of Biological Macromolecules, 2022. N. 207. P. 263–277.Popa M. S., Frone A. N., Panaitescu D. M. Polyhydroxybutyrate blends: a solution for biodegradable packaging. International Journal of Biological Macromolecules, 2022, no. 207, pp. 263–277.Volova T., Sapozhnikova K., Zhila N. Cupriavidus necator B-10646 growth and polyhydroxyalkanoates production on different plant oils // International Journal of Biological Macromolecules, 2020. N. 164. Р. 121–130.Volova T., Sapozhnikova K., Zhila N. Cupriavidus necator B-10646 growth and polyhydroxyalkanoates production on different plant oils. International Journal of Biological Macromolecules, 2020, no. 164, pp. 121–130.Thuoc D. V., Anh V. T. M. Bioconversion of Crude Fish Oil Into Poly-3-hydroxybutyrate by Ralstonia Sp. M91// Applied Biochemistry and Microbiologiy. 2021. V. 57. N. 2. P. 219–225. DOI: 10.1134/S0003683821020162.Thuoc D. V., Anh V. T. M. Bioconversion of Crude Fish Oil Into Poly-3-hydroxybutyrate by Ralstonia Sp. M91. Applied Biochemistry and Microbiologiy, 2021, vol. 57, no. 2, pp. 219–225. DOI: 10.1134/S0003683821020162.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.