Исследование процесса ферментативного выделения жира из вторичного рыбного сырья для использования в качестве биотехнологического субстрата
Автор: Мезенова О.Я., Агафонова С.В., Романенко Н.Ю., Жила Н.О., Калинина Н.С., Волков В.В., Дамбарович Л.В.
Рубрика: Биохимический и пищевой инжиниринг
Статья в выпуске: 4 т.12, 2024 года.
Бесплатный доступ
Актуальность использования рыбного жира из вторичного рыбного сырья в микробиологическом синтезе в качестве субстрата для получения белков и биодеградируемых пластиков обусловлена его ценными свойствами и востребованностью данных биопродуктов. Рыбный жир отличается жидкой консистенцией, повышенным содержанием длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот, но при этом быстро подвергается гидролизу и окислению. В работе исследован ферментативный способ выделения жира из голов копченой кильки и скумбрии, внутренностей судака при обработке тремя видами протеолитических ферментов (алкалаза, протосубтилин, протозим). Ферментолиз позволяет выделять 44-63,4 % жира от его содержания в сырье при обоснованных рациональных режимах: температура 40-50 °С; продолжительность 30-40 минут; дозировка ферментов 0,2-0,4 % к массе сырья. Изучено качество выделяемых жиров по показателям кислотного и перекисного чисел. Во всех образцах установлено наличие продуктов гидролиза и окисления, в наименьшей степени - в жирах из шпротных отходов (КЧ 6,2-6,7 мг КОН/1 г; ПЧ 9,0-18,7 ммоль акт. кисл./кг), в наибольшей степени - в жирах скумбрии (КЧ 14,5-18,8 мг КОН/1 г; ПЧ 43,7-164,7 ммоль акт. кисл./кг). Исследован жирнокислотный состав ферментативно извлеченных рыбных жиров. Показано преобладание в жирах длинноцепочечных жирных кислот (63,6-68,3 % от суммы всех ЖК) при высоком содержании ПНЖК (23,7-47,8 %). Сравнение значений показателей качества экстрагированных жиров с опубликованными данными позволяет считать их перспективным источником углерода для использования в качестве биотехнологического субстрата в микробном синтезе белка и биоразрушаемых пластиков полигидроксиалканоатов.
Жиросодержащие рыбные отходы, ферментолиз, рыбный жир, кислотное число, перекисное число, жирнокислотный состав, продукты биотехнологии, микробный синтез, субстрат, белок одноклеточных, полигидроксиалканоаты
Короткий адрес: https://sciup.org/147245948
IDR: 147245948 | УДК: 664.951.014:639.55:627.8 | DOI: 10.14529/food240407
Research of the process of enzymative extraction of fat from secondary fish raw materials for use as a biotechnological substrate
The relevance of using fish oil from secondary fish raw materials in microbiological synthesis as a substrate for the production of proteins and biodegradable plastics is due to its valuable properties and the demand for these bioproducts. Fish oil has a liquid consistency and a high content of long-chain polyunsaturated fatty acids, but is quickly subject to hydrolysis and oxidation. The work investigated an enzymatic method for extracting fat from the heads of smoked sprat and mackerel, and the insides of pike perch when treated with three types of proteolytic enzymes (alcalase, protosubtilin, protozyme). Enzymelysis allows you to isolate 44-63.4 % of fat from its content in raw materials under reasonable rational conditions: temperature 40-50 °C; duration 30-40 minutes; enzyme dosage is 0.2-0.4 % by weight of raw materials. The quality of secreted fats was studied in terms of acid and peroxide numbers. In all samples, the presence of hydrolysis and oxidation products was established, to the least extent - in fats from sprat waste (CN 6.2-6.7 mg KOH/1 g; CN 9.0-18.7 mmol active oxygen/kg), to the greatest extent - in mackerel fats (CN 14.5-18.8 mg KOH/1 g; CN 43.7-164.7 mmol active oxygen/kg). The fatty acid composition of enzymatically extracted fish oils was studied. The predominance of long-chain fatty acids in fats was shown (63.6-68.3 % of the sum of all FAs) with a high content of PUFAs (23.7-47.8 %). Comparison of the quality indicators of extracted fats with published data allows us to consider them a promising carbon source for use as a biotechnological substrate in the microbial synthesis of protein and biodegradable polyhydroxyalkanoate plastics.
Список литературы Исследование процесса ферментативного выделения жира из вторичного рыбного сырья для использования в качестве биотехнологического субстрата
- Боева Н.П., Бредихина О.В., Петрова M.C, Баскакова Ю.А. Технология жиров из водных биологических ресурсов: монография. M.: Изд-во ВНИРО, 2G16. 1G7 с.
- Mезенова О.Я. Потенциал вторичного рыбного сырья // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 2G18. № 1. С. 11-18. DOI: 10.17586/1606-4313-2018-17-1-5-10.
- Pinela José, Fuente Beatrizdela, Rodrigues Matilde et al. Fish By-Products into Bioactive Fish Oil: The Suitability of Microwave-Assisted Extraction // Biomolecules. 2022. 13(1). DOI: 10.3390/biom13010001.
- Разработка технологии получения жира из жиросодержащих отходов переработки промысловых рыб Bолжско-Kаспийского бассейна / M.Д. Mукатова, Н.А. K^mrn, M.C Mоисеенко, С.А. Соколов // Известия ТИНРО, 2G18. Т. 193. С. 211-222. DOI: 10.26428/1606-9919-2018-193-211-222.
- Потенциал и перспективы использования жира из копченых рыбных отходов / О.Я. Мезенова, С.В. Агафонова, Н.Ю. Романенко и др. // Известия КГТУ. 2023. № 70. С. 103-114. DOI: 10.46845/1997-3071-2023-70-103-114.
- Исследование и рацио нальное применение пептидных и липидных композиций, получаемых при гидролизной переработке коллагенсодержащих тканей / О.Я. Мезенова, Д. Тишлер, С.В. Агафонова и др. // Вестник Международной академии холода, 2021. № 1. С. 46-58. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-46-58
- Обоснование рациональных режимов термического выделения липидов из жиросодержащих рыбных отходов / О.Я. Мезенова, С.В. Агафонов, Н.Ю. Романенко и др. // Рыбное хозяйство. 2023. № 4. С. 103-110. DOI: 10.37663/0131-6184-2023-4-99-106.
- Оценка безопасности и биологической ценности очищенного жира из вторичного шпротного сырья / С.В. Агафонова, О.Я. Мезенова, Л.В. Дамбарович // Известия вузов. Пищевая технология. 2023. № 4 (393). С. 123-128. DOI: 10.26297/0579-3009.2023.4.21.
- Nahidur Rahman, Shaharior Hashem, Shireen Akther, Jakia Sultana Jothi Impact of various extraction methods on fatty acid profile, physicochemical properties, and nutritional quality index of Pangus fish oil // Food Science & Nutrition. 2023. 11(8). DOI: 10.1002/fsn3.3431
- Дамбарович Л.В., Агафонова С.В. Ферментативная экстракция жира из вторичного сырья атлантической скумбрии и его использование в функциональном питании // Вестник МАХ, 2022. №2. С. 48-55. DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-2-48-55.
- Authors D.V. Thuoc V.T.M. Bioconversion of Crude Fish Oil Into Poly-3-hydroxybutyrate by Ralstonia sp. M91 // Anh Applied Biochemistry and Microbiology. 2021. Vol. 57, No. 2. Р. 219-225. DOI: 10.1016/j.btre.2022.e00700.
- Correa-Galeote David, Argiz Lucia, Val del Rio Angeles et al. Dynamics of PHA-Accumulating Bacterial Communities Fed with Lipid-Rich Liquid Effluents from Fish-Canning Industries // Polymers. 2022. V. 14. P. 1396. https://doi.org/10.3390/polym14071396.
- Doan Van Thuoc, Dam Ngoc My, Tran Thi Loan, Kumar Sudesh. Uti-lization of waste fish oil and glycerol as carbon sources for polyhydroxyalkanoate production by Salinivibrio sp. M318 // International Journal of Biological Macromolecules. 2019. V. 141. P. 885-892. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.09.063.
- Gonzalez-Cabaleirob Rebeca, Correa-Galeotec David, Val del Rioa Angeles, Mosquera-Corrala Anuska. Open-culture biotechnological process for triacylglycerides and polyhydroxyalkanoates recovery from industrial waste fish oil under saline conditions Lucia Argiza // Separation and Purification Technology 270 (2021) 118805. https://doi.org/10.1016/j.seppur. 2021.118805
- Отходы рыбопереработки - перспективный субстрат для синтеза целевых продуктов биотехнологии / Н.О. Жила, В.В. Волков, О.Я. Мезенова и др. // Журнал СФУ. Биология. 2023. Т. 16(3). С. 386-397. URL: https://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/151781.
- Properties of degradable polyhydroxyalkanoates synthesized from new waster fish oils (WFO) / N O. Zhila, E.G. Kiselev, V.V. Volkov et al. // Int J Mol Sci. 2023. Oct 5; 24(19):14919. DOI: 10.3390/ijms241914919.
- Исследование процесса выделения жира из отходов рыбопереработки в качестве сырья для биотехнологического синтеза полигидроксиалканоатов / О.Я. Мезенова, С.В. Агафонова, Н.Ю. Романенко и др. // Вестник МАХ. 2024. № 1. С. 51-59. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-231-50-59.
- Volova T., Sapozhnikova K., Zhila N. Cupriavidus necator B-10646 growth and polyhydroxyalkanoates production on different plant oils // International Journal of Biological Mac-romolecules. 2020. No. 164. P. 121-130. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.095.
- Ella Aitta, Alexis Marsol-Vall, Annelie Damerau and Baoru Yang Enzyme-Assisted Extraction of Fish Oil from Whole Fish and by-Products of Baltic Herring (Clupea harengus membras) // Foods. 2021, 10(8), 1811. https://doi.org/10.3390/foods10081811.
- Tran Thi Loana, Dao Thi Quynh Tranga, Pham Quang Huyc et al. A fermentation process for the production of poly(3-hydroxybutyrate) using waste cooking oil or waste fish oil as inexpensive carbon substrate // Biotechnology Reports. 2022. V. 33. DOI: 10.1016/j.btre.2022.e00700.
