Авторы

Исследование процесса выделения жира из отходов рыбопереработки в качестве сырья для биотехнологического синтеза полигидроксиалканоатов

DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-1-50-59
УДК 664.951.014:639.55:627.8

Исследование процесса выделения жира из отходов рыбопереработки в качестве сырья для биотехнологического синтеза полигидроксиалканоатов

Мезенова О. Я., Агафонова С. В., Романенко Н. Ю., Калинина Н. С., Волков В. В.

Ссылка для цитирования: Мезенова О.Я., Агафонова С.В., Романенко Н.Ю., Калинина Н.С., Волков В.В. Исследование процесса выделения жира из отходов рыбопереработки в качестве сырья для биотехнологического синтеза полигидроксиалканоатов // Вестник Международной академии холода. 2024. № 1. С. 50-59. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-1-50-59 [Mezenova O.Ja., Agafonova S.V., Romanenko N.Yu., Kalinina N.S., Volkov V.V. The process of fat extraction from fish processing waste as a raw material for biotechnological synthesis of polyhydroxyalkanoates. Journal of International Academy of Refrigeration. 2024. No 1. p. 50-59. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-1-50-59]

Аннотация
Показана рациональность выделения и использования рыбного жира из вторичного рыбного сырья для использования в различных целях. В связи с высокой склонностью рыбного жира к окислительной и гидролитической порче актуально использовать его для микробиологического синтеза биоразлагаемых пластиков полигидроксиалканоатов. Традиционным способом выделения жира из рыбного сырья является термический. Целью работы являлось изучение влияния температуры и продолжительности термического воздействия на рыбное вторичное сырье в водной среде для обоснования его максимального выхода с показателями качества, благоприятными для синтеза полигидроксиалканоатов. Объектами исследования являлись наиболее массовые жиросодержащие отходы рыбопереработки предприятий Калининградской области. Это головы копченой кильки (отходы производства консервов «Шпроты в масле»), внутренностей судака (отходы кулинарных производств), головы скумбрии атлантической (отходы консервного производства). Установлена динамика изменения степени гидролиза жира (кислотное число), накопления продуктов первичного окисления (перекисное число), концентрации продуктов вторичного окисления (тиобарбитуровое и анизидиновое числа), степени непредельности жира (йодное число), содержания низкомолекулярных жирных кислот (число омыления), чистоты триацилглицеридов (неомыляемые вещества), содержания нежелательных примесей в образцах жира, полученных при термическом воздействии в диапазоне температур от 40 ºС до 130 ºС. Наиболее рациональным режимом выделения жира из всех рыбных отходов является процесс термического воздействия при 90-100 ºС в течение 40 мин при соотношении смеси сырья и воды 1:1 и скорости перемешивания 15 оборотов/мин. Этот режим позволяет получать жир в количестве от 9 до 21% от массы сырья с минимальным содержанием нежелательных веществ. Полученные по рациональным режимам жиры из отходов рыбопереработки обладают характеристиками, благоприятными для микробного синтеза разрушаемых биопластиков - полигидроксиалканоатов.

Ключевые слова: жиросодержащие рыбные отходы, рыбный жир, кислотное число, перекисное число, тиобарбитуровое число, анизидиновое число, йодное число, число омыления, неомыляемые вещества, примеси нежирового характера, полигидроксиалканоаты.

Список литературы

1. 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.

2. Мезенова О.Я.Потенциал вторичного рыбного сырья // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 2018. № 1. С. 11-18.DOI: 10.17586/1606-4313-2018-17-1-5-10.

3. Разработка технологии получения жира из жиросодержащих отходов переработки промысловых рыб Волжско-Каспийского бассейна / М.Д. Мукатова, Н.А. Киричко, М.С. Моисеенко, С.А. Соколов // Известия ТИНРО. 2018. Т.193. С. 211-222.DOI: 10.26428/1606-9919-2018-193-211-222.

4. Мезенова О.Я., Тишлер Д., Агафонова С.В., Мезенова Н.Ю., Волков В.В., Бараненко Д.А., Гримм Т., Ридель С.Исследование и рациональное применение пептидных и липидных композиций, получаемых при гидролизной переработке коллагенсодержащих тканей // Вестник Международной академии холода. 2021. № 1. С. 46-58. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-46-58

5. 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. Vol. 11(8). DOI: 10.1002/fsn3.3431

6. Pinela José, Fuente Beatrizdela, Rodrigues Matilde et al.Fish By-Products into Bioactive Fish Oil: The Suitability of Microwave-Assisted Extraction. // Biomolecules. 2022. Vol. 13(1). DOI: 10.3390/biom13010001

7. Обоснование рациональных режимов термического выделения липидов из жиросодержащих рыбных отходов / О.Я. Мезенова, С.В. Агафонов, Н.Ю. Романенко, Н.С. Калинина, В.В. Волков // Рыбное хозяйство. 2023.№ 4. С. 103-110. DOI: 10.37663/0131-6184-2023-4-99-106.

8. Потенциал и перспективы использования жира из копченых рыбных отходов / О.Я. Мезенова, С.В. Агафонова, Н.Ю. Романенко, Н.С. Калинина, В.В. Волков, Л.В. Дамбарович // Известия КГТУ. 2023. № 70. С. 103-114.DOI 10.46845/1997-3071-2023-70-103-114.

9. 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.

10. Боева 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.

11. 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. DOI: 10.3390/foods10081811

12. Агафонова С.В., Байдалинова Л.С.Технология функциональных продуктов на основе липидных комплексов гидробионтов, стабилизированных природными антиоксидантами. Монография. Калининград: Изд-во КГТУ. 2020. 101 с.

13. 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. DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-2-48-55

14. Мезенова О.Я., Максимова С.Н.Получение биодизеля из жира вторичного крабового сырья // Известия ТИНРО. 2023. С.75-81.DOI: 10.26428/1606-9919-2023-203-686-694.

15. Мукатова М.Д.Обоснование и разработка технологии производства биодизеля из жиросодержащих рыбных отходов. / М.Д. Мукатова, Ч.Н. Тхи. // Вестник АГТУ. Серия: Рыбное хозяйство. 2012. №2. С.158-163.

16. Петров Б.Ф.Антифрикционная смазка на основе жировых отходов рыбообрабатывающих предприятий // Хранение и переработка сельхозсырья, 2012. № 7. С. 49-51.

17. Новые подходы к технологии рыбьего жира из голов лососевых рыб/ Н.П. Боева, М.С. Петрова, А.Г. Артемова, Ю.А. Баскакова // Труды ВНИРО. Технология переработки водных биоресурсов. 2015. Т. 158. С.162-166.

18. Thuoc D.V.Bioconversion of Crude Fish Oil Into Poly-3-hydroxybutyrate by Ralstonia sp. M91 // Anh Applied Biochemistry and Microbiology. 2021, Vol. 57. No. 2. pp. 219-225.DOI: 10.1016/j.btre.2022.e00700.

19. Correa-Galeote David, Argiz Lucia, Val del Rio Angeles, Mosquera-Corral Anuska, Juarez-Jimenez Belen, Gonzalez-Lopez Jesus and Rodelas Belen.Dynamics of PHA-Accumulating Bacterial Communities Fed with Lipid-Rich Liquid Efﬂuents from Fish-Canning Industries // Polymers. 2022. 14. 1396. DOI: 10.3390/polym14071396.

20. 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. 1 December 2019. Vol. 141. рр. 885-892.DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.09.063.

21. 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. DOI: 10.1016/j.seppur.2021.118805.

22. Отходы рыбопереработки – перспективный субстрат для синтеза целевых продуктов биотехнологии / Жила Н.О., Волков В.В., Мезенова О.Я, Киселев Е.Г., Волова Т.Г. // Журнал СФУ. Биология. 2023. Т. 16(3). С.386-397.

23. Properties of degradable polyhydroxyalkanoates synthesized from new waster fish oils (WFO) / N. O. Zhila, E.G. Kiselev, V.V. Volkov, O.Ya. Mezenova, K.Yu. Sapozhnikova, E.I. Shishatskaya, and T.G. Volova // Int J Mol Sci. 2023. Oct 5; 24(19):14919. DOI: 10.3390/ijms241914919.

24. Volova T., Demidenko A., Kiselev E., Baranovskii S., Shishatskaya E. and Zhila N. Polyhydroxyalkanoate Synthesis Based on Glycerol and Implementation of the Process under Conditions of Pilot Production. // Applied Microbiology and Biotechnology. 2019. no 103(1) p. 225-37. DOI: 10.1007/s00253-018-9460-0

25. Volova T.G. Kiselev E.G., Zhila N.O., Shishatskaya E.I.Synthesis of PHAs by Hydrogen Bacteria in a Pilot Production Process // Biomacromol. 2019. no 20.рр. 3261-3270.DOI: 10.1021/acs.biomac.9b00295.

26. 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. p. 121-130.DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.095

27. Kanokphorn Sangkharak1 & Nisa Paichid1 & Tewan Yunu1 & Sappasith Klomklao2 & Poonsuk Prasertsan3. Utilisation of tuna condensate waste from the canning industry as a novel substrate for polyhydroxyalkanoate production // Biomass Conversion and Biorefinery. (2021) 11:2053-2064 https://doi.org/10.1007/s13399-019-00581-4

28. Saad Victoria, Gutschmann Bjo, Grimm Thomas, Widmer Torsten, Neubauer Peter, Riedel Sebastian L.Low-quality animal by-product streams for the production of PHA-biopolymers: fats, fatprotein-emulsions and materials with high ash content as low-cost feedstocks // Biotechnol Lett. (2021) 43:579-587. DOI: 10.1007/s10529-020-03065-y(0123456789.

29. Tran Thi Loana, Dao Thi Quynh Tranga, Pham Quang Huyc, Pham Xuan Ninhd, Doan Van Thuoca.A fermentation process for the production of poly(3-hydroxybutyrate) using waste cooking oil or waste fish oil as inexpensive carbon substrate // Biotechnology Reports. March 2022. Vol. 33. DOI: 10.1016/j.btre.2022.e00700.