Мурманск, Россия
Мурманск, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Санкт-Петербург, Россия
Мурманск, Россия
Проблема использования отходов рыбопереработки в качестве вторичного сырья для получения продукции с добавленной стоимостью актуальна как для исследователей, так и для производителей. Одними из наиболее перспективных видов продукции являются гидролизаты рыбного белка, получаемые из побочных продуктов рыбопереработки. Рыбные белковые гидролизаты содержат незаменимые аминокислоты и биологически активные пептиды. Они могут быть использованы в качестве пищевых ингредиентов в составе продуктов питания. Цель данного исследования – оптимизировать традиционную технологию получения белкового гидролизата из вторичного рыбного сырья с использованием ферментативного гидролиза. Объекты исследования – отходы атлантической трески (Gadus morhua) из Центрально-Восточного района Атлантики, белоксодержащее рыбное сырье (хребты с остатками мышечной ткани и плавников). В работе использованы пять ферментов: Панкреатин, Коллагеназу, Протозим В, Алкалазу 2,4 L FG и Энзи-Микс У – в широком диапазоне концентраций. Оптимизация традиционной технологии включала введение дополнительной стадии – обработку сырья раствором уксусной кислоты с целью улучшения органолептических свойств рыбных белковых гидролизатов. Также проведена оптимизация стадии щелочного растворения белковых молекул для увеличения степени растворения белков. Для характеристики полученных гидролизатов рыбного белка использованы методы химического анализа и метод высокоэффективной жидкостной хроматографии, определен аминокислотный состав и молекулярно-массовое распределение гидролизатов. В результате исследования получены гидролизаты рыбного белка с высоким содержанием белка (85–90 %) и высоким аминокислотным скором (110–190 %) практически по всем незаменимым аминокислотам; выход продукта варьировался от 22 до 55 %. При исследовании влияния концентрации ферментного препарата установлено, что с повышением его концентрации с 1 до 8 г/кг сырья выход белкового гидролизата и степень гидролиза белка увеличивались. Однако при этом повышалось количество низкомолекулярных пептидов, что приводило к снижению органолептических характеристик продукта – появлялся горьковатый привкус и усиливался рыбный запах. Таким образом, для использования в пищевых системах подходит только гидролизат, полученный под действием фермента Протозима В, при этом возможно изменять его концентрацию, либо сокращать продолжительность процесса ферментолиза. Для получения высокого выхода белковых гидролизатов микробиологического назначения наиболее подходят ферментные препараты Панкреатин и Алкалаза 2,4 L FG.
Рыбные белковые гидролизаты, атлантическая треска, отходы переработки рыбы, ферментативный гидролиз, пищевые технологии
1. Югай А. В. Актуальность использования рыбных белковых гидролизатов в технологии пищевых продуктов. Health, Food & Biotechnology. 2023. Т. 5. № 2. С. 51−66. https://doi.org/10.36107/hfb.2023.i2.s173
2. Lu X, Qian S, Wu X, Lan T, Zhang H, et al. Research progress of protein complex systems and their application in food: A review. International Journal of Biological Macromolecules. 2024;265(Part 2):130987. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.130987
3. Ramakrishnan SR, Jeong C-R, Park J-W, Cho S-S, Kim S-J. A review on the processing of functional proteins or peptides derived from fish by-products and their industrial applications. Heliyon. 2023;9(3):e14188. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e14188
4. Honrado A, Miguel M, Ardila P, Beltrán JA, Calanche JB. From waste to value: Fish protein hydrolysates as a technological and functional ingredient in human nutrition. Foods. 2024;13(19):3120. https://doi.org/10.3390/foods13193120
5. Соколов А. В. Современное состояние и тенденции развития рыбохозяйственного комплекса России. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. 2019. № 4. С. 36–48. https://doi.org /10.24411/2311-6447-2019-10021
6. Zhao H, Wang M, Peng X, Zhong L, Liu X, et al. Fish consumption in multiple health outcomes: An umbrella review of meta-analyses of observational and clinical studies. Annals of Translational Medicine. 2023;11(3):152. https://dx.doi.org/10.21037/atm-22-6515
7. Zamora-Sillero J, Gharsallaoui A, Prentice C. Peptides from fish by-product protein hydrolysates and its functional properties: An overview. Marine Biotechnology. 2018;20(2):118–130. https://doi.org/10.1007/s10126-018-9799-3
8. Rafieezadeh D, Esfandyari G. Marine bioactive peptides with anticancer potential, a narrative review. International Journal of Biochemistry and Molecular Biology. 2024;15(4):118–126. https://doi.org/10.62347/TUVQ7468
9. Ishak NH, Sarbon NM. A review of protein hydrolysates and bioactive peptides deriving from wastes generated by fish processing. Food and Bioprocess Technology. 2018;11(11):2–16. https://doi.org/10.1007/s11947-017-1940-1
10. Idowu AT, Igiehon OO, Idowu S, Olatunde OO, Benjakul S. Bioactivity potentials and general applications of fish protein hydrolysates. International Journal of Peptide Research and Therapeutics. 2021;27:109–118. https://doi.org/10.1007/s10989-020-10071-1
11. Nemati M, Shahosseini SR, Ariaii P. Review of fish protein hydrolysates: Production methods, antioxidant and antimicrobial activity and nanoencapsulation. Food Science and Biotechnology. 2024;33:1789–1803. https://doi.org/10.1007/s10068-024-01554-8
12. Yu Y, Fan F, Wu D, Yu C, Wang Z, et al. Antioxidant and ACE inhibitory activity of enzymatic hydrolysates from Ruditapes philippinarum. Molecules. 2018;23(5):1189. http://dx.doi.org/10.3390/molecules23051189
13. Honrado A, Rubio S, Beltrán JA, Calanche J. Fish by-product valorization as source of bioactive compounds for food enrichment: Characterization, suitability and shelf life. Foods. 2022;11(22):3656. https://doi.org/10.3390/foods11223656
14. Petrova I, Tolstorebrov I, Zhivlyantseva J, Eikevik TM. Utilization of fish protein hydrolysates as peptones for microbiological culture medias. Food Bioscience. 2021;42(5):101063. http://dx.doi.org/10.1016/j.fbio.2021.101063
15. Broli G, Nygaard H, Sletta H, Sandnes K, Aasen IM. Farmed salmon rest raw materials as a source of peptones for industrial fermentation media. Process Biochemistry. 2021;102:157–164. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2020.12.004
16. Horn SJ, Aspmo SI, Eijsink VGH. Growth of Lactobacillus plantarum in media containing hydrolysates of fish viscera. Journal of Applied Microbiology. 2005;99(5):1082–1089. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2672.2005.02702.x
17. Hyun J, Rho Y, Nagahawatta DP, Lee G, Lee S, et al. Upcycling fish byproducts for skin health: An enzymatic approach to sustainable nutricosmetics. Food Bioscience. 2025;66(11):106205. http://dx.doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106205
18. Антипова Л. В., Сторублевцев С. А., Болгова С. Б. Создание коллагеновых продуктов из рыбного сырья. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2015. Т. 1. № 63. С. 130–133. https://elibrary.ru/TTUFGP
19. Ribeiro TB, Maia MRG, Fonseca AJM, Marques B, Caleja C, et al. A comprehensive review of fish protein hydrolysates targeting pet food formulations. Food Reviews International. 2024;41(5):1321–1359. https://doi.org/10.1080/87559129.2024.2430660
20. Gao R, Yu Q, Shen Y, Chu Q, Chen G, et al. Production, bioactive properties, and potential applications of fish protein hydrolysates: Developments and challenges. Trends in Food Science & Technology. 2021;110:687–699. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.02.031
21. Shahidi F, Varatharajan V, Peng H, Senadheera R. Utilization of marine by-products for the recovery of value-added products. Journal of Food Bioactives. 2019;6:10–61. https://doi.org/10.31665/JFB.2019.6184
22. Ozogul F, Cagalj M, Simat V, Ozogul Y, Tkaczewska J, et al. Recent developments in valorisation of bioactive ingredients in discard/seafood processing by-products. Trends in Food Science & Technology. 2021;116:559–582. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.08.007
23. Kaushik N, Falch E, Slizyte R, Kumari A, Khushboo, et al. Valorization of fish processing by-products for protein hydrolysate recovery: Opportunities, challenges and regulatory issues. Food Chemistry. 2024;459:140244. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.140244
24. Хелинг A., Гримм Т., Волков В. В., Мезенова Н. Ю. Исследования различных способов гидролитического процесса вторичного рыбного сырья консервного производства. Вестник Международной академии холода. 2016. № 1. С. 3–8. https://elibrary.ru/VVRJSX
25. Мезенова О. Я., Волков В. В., Мерзель Т., Гримм Т., Кюн С., и др. Сравнительная оценка способов гидролиза коллагенсодержащего рыбного сырья при получении пептидов и исследование их аминокислотной сбалансированности. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2018. Т. 8. № 4. С. 83–94. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2018-8-4-83-94
26. Yuan Z, Ye X, Hou Z, Chen S. Sustainable utilization of proteins from fish processing by-products: Extraction, biological activities and applications. Trends in Food Science & Technology. 2023;143:104276. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2023.104276
27. Лебедева С. Н., Болхонов Б. А., Жамсаранова С. Д., Баженова Б. А., Лескова С. Ю. Изучение некоторых функциональных характеристик ферментативных гидролизатов пищевых белков. Техника и технология пищевых производств. 2024. Т. 54. № 2. С. 412–422. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2024-2-2515
28. Mazorra-Manzano MA, Ramírez-Suárez JC. Proteolytic enzymes for production of functional protein hydrolysates and bioactive peptides. In: Yada RY, Dee DR, editors. Improving and Tailoring Enzymes for Food Quality and Functionality, 2th ed. UK: Woodhead Publishing; 2024. pp. 325–354. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-15437-9.00013-6
29. Abdullah FI, Hamid NH, Abd Karim MM, Ismail MF, Sin NLWW, et al. Fish protein hydrolysate for fish health. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2024;60:103292. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2024.103292
30. Derkach SR, Kolotova DS, Kuchina YuA, Shumskaya NV. Characterization of fish gelatin obtained from Atlantic cod skin using enzymatic treatment. Polymers. 2022;14(4):751. https://doi.org/10.3390/polym14040751
31. Alp-Erbay E, Yeşilsu AF. Fish protein and its derivatives: Functionality, biotechnology and health effects. Aquatic Food Studies. 2021;1(1):AFS13. https://doi.org/10.4194/AFS13
32. Бредихина О. В., Зарубин Н. Ю. Разработка комплексной технологии переработки отходов рыбоперерабатывающих предприятий на коллагенсодержащие гидролизаты пищевого назначения. Труды ВНИРО. Технология переработки водных биоресурсов. 2019. Т. 176. С. 109–121. https://elibrary.ru/QADCUA
33. Association of Official Analytical Chemist AOAC. Official Methods of Analysis, 20th ed. NY: AOAC International; 2016.
34. Dinakarkumar Yu, Krishnamoorthy S, Margavelu G, Ramakrishnan G, Chandran M. Production and characterization of fish protein hydrolysate: Effective utilization of trawl by-catch. Food Chemistry Advances. 2022;1:100138. https://doi.org/10.1016/j.focha.2022.100138
35. Coles GD, Wratten SD, Porter JR. Food and nutritional security require adequate protein as well as energy, delivered from whole-year crop production. Peer J. 2016;4(6245):e2100. http://dx.doi.org/10.7717/peerj.2100
36. Verdú S, Fuentes C, Fuentes A, Pérez AJ, Barat JM, et al. Predicting fish by-product proteolysis status by RGB laser-scattering imaging combined with machine learning procedures. Journal of Food Engineering. 2023;358:111660. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2023.111660
37. Moreira TFM, Pessoa LGA, Seixas FAV, Ineu RP, Gonçalves OH, et al. Chemometric evaluation of enzymatic hydrolysis in the production of fish protein hydrolysates with acetylcholinesterase inhibitory activity. Food Chemistry. 2022;367:130728. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.130728
38. Tadesse SA, Emire SA, Barea P, Illera AE, Melgosa R, et al. Valorisation of low-valued ray-finned fish (Labeobarbus nedgia) by enzymatic hydrolysis to obtain fish-discarded protein hydrolysates as functional foods. Food and Bioproducts Processing. 2023;141:167–184. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2023.08.003
39. Khan MU, Hamid K, Tolstorebrov I, Eikevik TM. A comprehensive investigation of the use of freeze concentration approaches for the concentration of fish protein hydrolysates. Food Chemistry. 2024;452:139559. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.139559
40. Chorhirankul N, Janssen AEM, Boom RM. UF fractionation of fish protein hydrolysate. Separation and Purification Technology. 2024;330(Part A):125232. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.125232
