Научная статья на тему 'ПОТЕНЦИАЛ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖИРА ИЗ КОПЧЕНЫХ РЫБНЫХ ОТХОДОВ'

ПОТЕНЦИАЛ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖИРА ИЗ КОПЧЕНЫХ РЫБНЫХ ОТХОДОВ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
81
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Известия КГТУ
ВАК
AGRIS
Ключевые слова
РЫБНЫЕ ОТХОДЫ / РЫБНЫЙ ЖИР / ТЕПЛОВАЯ ЭКСТРАКЦИЯ / КИСЛОТНОЕ ЧИСЛО / ПЕРЕКИСНОЕ ЧИСЛО / ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ / ПОЛИГИДРОКСИАЛКАНОАТЫ

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Мезенова О. Я., Агафонова С. В., Романенко Н. Ю., Калинина Н. С., Волков В. В.

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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Мезенова О. Я., Агафонова С. В., Романенко Н. Ю., Калинина Н. С., Волков В. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

POTENTIAL AND PERSPECTIVES OF USING FAT FROM SMOKED FISH WASTE

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.

Текст научной работы на тему «ПОТЕНЦИАЛ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖИРА ИЗ КОПЧЕНЫХ РЫБНЫХ ОТХОДОВ»

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal ‘‘KSTUNews ”, № 70, 2023

Научная статья

УДК 664.951.014: 639.55: 665.21 3.9 DOI 10.46845/1997-3071-2023-70-103-114

Потенциал и перспективы использования жира из копченых

рыбных отходов

1 2

Ольга Яковлевна Мезенова , Светлана Викторовна Агафонова , Наталья Юрьевна Романенко3, Наталья Сергеевна Калинина4, Владимир Владимирович Волков5, Леонид Васильевич Дамбарович6

1,2’3’4’5’6Калининградский государственный технический университет, Калининград, Россия 1mezenova@klgtu.ru 2svetlana. agafonova@klgtu.ru 3nataliya. mezenova@klgtu. ru 4natalya.kalinina@klgtu.ru 5vladimir.volkov@klgtu.ru 6leoneman2010@mail .ru

Аннотация. 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 содержнния 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 норм ализации 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 тр ебованиям стандарта для жира ры0но:о пищевого. Ихследовано содержание в шпротном жире полициклических ароматических углеводородов (бенз(а)пирен;

© Мезенова О. Я., Агафонова С. В., Романенко Н. Ю., Калинина Н. С., Волков В. В., Дамбарович Л. В., 2023

103

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

бензо(б)флуорантен; бенз(а)антрацен; хризен), обладающих канцерогенными свойствами. Результаты свидетельствуют о критичности его использования для пищевых целей в виде жира-ьырца. Рациональной областью примене ния жира из копченых рыбных отходов с повышенным содержанием опасных веществ и е го использования в качестве источника углерода для синтеза белков однчклеточных и биоразлагаемых пластиков видится микробная биотехнология.

Ключевые слова: рыбные отходы, рыИный жир, тепловая экстракция, кислотное число, перекиснис число, полициклические авоматические углеводороды, полигидроксвалканоаты.

Благодарности: Авиор ы благодаряи директора Научно-исследовательской и консультационнтй лабореиории UBF, доктара наук Йорга-Томаса Мврзеля за помощь в аналитических исследованиях.

Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Россейского научного фонда № 23-6 4--10007 «Биотехнологический синтез белка одноклеточных и разрушаемых биоплассисоь с использованием в качество нового углеродного субстрата жиросодержащих отходое технологнй рыбопереработки: фундамен-тальное обоснованиб и реализация», https://rscf.ru/project/23-64-1000']-/

Для цитирования: Мезенова (О. Я., Агафонова С. -В., Романенко Н. Ю., Калиниаа Н. С., Волков В. В., Дамбарович Л. В. Потенциал и перспеевивы использования жира из копченых рыбных отходов б Известия КГТУ. 2423. J№ 70. С. 103-114. DOI 10.46845/1997-3071-2023 -70-103-114.

Original article

Potential and perspectives of using fat from smoked fish waste

12 3

Ol’ga Ya. Mezenova , Svetlana V. Agafonova , Natalya Yu. Romanenko , Natalya

S. Kalinina4, Vladimir V. Volkov5, Leonid V. Dambarovich6

1,2,3,4,5,6Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russia

'mezenova@klgtu.ru

2svetlana.agafonova@klgtu.ru

3nataliya.mezenova@klgtu.ru

4natalya.kalinina@klgtu.ru

5vladimie.volkov@kl gtu.ru

6leoneman2010@mail. ru

Abstract. 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 oC feed fi-hmeal 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 s prat 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

104

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal ‘‘KSTUNews ”, № 70, 2023

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 mod els have been obtained that relate the quantitative yield of fat and its safety indicators wilh 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 mett the requirements oh the standard fot eOible fish oil. "The content of polyaycltc aromatic hydrocarbons (benz(a)pyrtne; benzo(b)fluorrnthene; benzo(a)anthracene; chrysene) with carcinogenic properties in sprat fat was studied. The results indicate the criticelity of its use for food purposes in the fotm of raw fat. Microbial b i otechnology and its use as a carbon source for the synthesis of unicellular proteins ane biodegraOeble plastics is seen ai a rational area for the applicrtifn of fat from smoked ft sh waste with i high content of hazardous substances.

Key words: ftsh waste, fish oil , thermal extraction, aci d valur, peroxide value, polycyclic aromatic hydrocarbons, polyhydroxyalkanoates.

Acknowledgments: The authors would like io thank the Director of the UBF Resezrch and Consulling Lrboratoty, Dr. Jorg-Thomas Mtrzelf for tts assiytance in the analytical seudies.

Funding: The study. was supported by tht grant of the Russian Science Foundation No. 23-64-10007 “Biotechnological protein synthests 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/

For citation: Mezenova O. Ya., Agafonova S. V., Romanenko N. Yu., Kalinina N. S., Volkov V. V., Dambarovich L. re. Potential and perspectives of using fat from smoked fish waste. Izvestiya KGTU = KSTU News. 2023; № 70. С. 103-114. DOI 10.46845/1997-3071-2023-70-103-114.

ВВЕДЕНИЕ

Рыба и другие морепродукты являются ценным источником уникальных жиров, которые используют на пищевые, кормовые, технические, ветеринарные, медицинские и другие цели. Из свежеполученных рыбных жиров изготавливают пищевые и биологически активные добавки, лекарственные и профилактические препараты, технические смазки, антиадгезионные смеси, биоэнергетики. С их применением получают пищевые соусы, заливки, эмульсии и другие жиросодержащие продукты. Качественный и безопасный рыбный жир используют в функциональных и специализированных продуктах питания, в составе фармацевтических препаратов. Жиры рыб и морепродуктов являются ценным источником полиненакыщенных жирных кислот, содержание еоторых составляет 40-50 % всех жирных кислот (ЖК), в состав которых входят уникальные эйкозапентаеновая (ЭПК) и докозагексаеновая (ДГК) жирные кислоты семейства омега-3, имеющие соответственно 5 и 6 двойных связей. В данных жирах также содержатся жирорастворимые витамины D, А и F, являющиеся ценными биологически активными веществами [1-3].

В настоящее время растет популярность биодобавок с омега-3 ЖК, что оказывает заметное влияние на мировой рынок рыбьего жира, особенно

105

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

предназначенного для медицинских целей. Рыбий жир - один из ключевых компонентов в составе кормов для рыбоводства, объектов аквакультуры, сельскохозяйственных и домашних животных [4-7].

Основным условием для использования рыбного жира в назвакных целях является его высокое качество в части содержания ПНЖК, а также безопасность в отношении токсичных продуктов, образующихся в результате гидроопза и окисления. К сожалению, основное достоинство рыбного жира - высокая полиненасыщенность - обусловливает и его основной недостаток - склонность к повышеннов гидролитической и окислительной порче. В местах двойных связей ПНЖК чрезвычайно быстро образуются перекиси и гидроперекксо, которые необратимо подвергаются окислению. В результате данные ЖК теряют свою биологическую активп ость, при этом жир станооится токсичным [1, 5, 6].

Источником рыбного жира являются многве виды рыб с повышенной жирностью. Жир в теее рыб может раопределятьоя очень неравномерно, выделять рыбный жир из туеовищного рырья (мышечной ткани) економичесси нецелесообразно, обезжсренная рыбная масса п]и этом теряет товарный вид и не всегда можеа быть испоеьзована на пищевые цели. Получать рыбный жир рацтонально из жиросодержащих рыбных отходов - голов, зостей, внутренностей. В основном рыбные отходы направляются на произсодство кормовой рыбной! муки, при этом дополнительным продуктом является жирсырец, который при соответствии требованиям стандарта используется как технический рыбный жир. Однако в жире из рыбных отходов, как правило, по причине их быстрой микробиальной и автолитической порчи интенсифицируются процессы гидролиза и окислительного прогоркания. Такой жир быстро становится не соответствующим стандартам по ппкезателям кислотного и перекисного чисел и представляет проблему для использования [8].

Основные жиросодержащие отходы, накапливающиеся при рыбопереработке, можно классифицировать на следующие группы [1, 2]:

- рыбные отходы пищевых производств (стерилизованные консервы, соленая рыба и пресервы, копченая и вяленая рыба, кулинарные рыбные изделия); при этом образуется около 50 % массы вторичного сырья;

- некондиционная рыба (мятая, рваная, с наружными дефектами, не соответствующая по размерам, неправильно разделанная, с первыми признаками автолиза тканей, но без бактериальной порчи);

- прилов - рыба другого вида, не используемая для основного производства;

- жир-сырец, получаемый в процессе изготовления кормовой рыбной муки, белковых гидролизатов и концентратов [9].

Способы выделения жира из жиросодержащего рыбного сырья различны. В основном жир-сырец получают тепловым способом (традиционный), механическим измельчением, низкотемпературным воздействием, ензимологическим и хи-мико -экстракционным методами [1, 2, 6, 10]. Наиболее распространен тепловой способ, при котором на измельченное сырье в водной среде воздействуют температурами около 100 °С, в результате чего происходит разрушение оболочек жировых клеток, из которых вытекает жир. При тепловой обработке жиросодержащих рыбных отходов с повышенным количеством коллагеновых белков может образовываться стойкая белково-жировая эмульсия, препятствующая разделению фракций и выделению свободного жира. Причиной этого является переход коллагена в

106

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

водорастворимый глютин, обладающий повышенной липкостью и адгезией. В итоге о бразу ется сто йкая клеевая масса, из которой тру дню выделить с вободный жир. Избежать этото можно, если воздействовать на сырье темпвратурами, разрушающими коллагеновые белки, но не влияющими на качество жира [1, 5, 9].

В Калининградской области в настоящее время повышенное количество жиросодержащих отходов накапливается на рыбокомбинатах, производящих консерво1 «Шпроты в масле». 1В регионе из балтийской кильки (Sprattus sprattus balticus) выпускается около 80 % отечественных консервов данного вида. При этом жиросодержащие головы кильки, удаляемые после копчения, не перерабат ываются по причине наличкя коптильных ко депонентов. Такие отходы, как правило, утилизируются на полигонах ТБО, несмотро на высокий органический биопоттнциал. Головы кильки составляет 10-12 % от массьо целой рыЛы, ежесуточное аккумулироватие и утилизация данных зтходов в Калининградской области достигает около 8л 10 т [9]. При среднем содержании в такол сырье жира около 10 % и белка 15 % недоисзооьзуемый ценный ооганический ресурс составляет соотвттственно 1,0 т жира и1,5 т белка.

Представляется актуальным оценить жировой биопотенциал копченых жиросод ержащих рыбных зтходов Калининградского региона путем

исследования его химического состава, биологической цтнности и безопосности выделяемого традицитнным способом жира.

Цель работы - исследование биопотенциала жира, выделенного из шпротных рыбных отходов, оптимизация значений факторов его тепловой экстракции, оценка качества и безопасности жира, обоснование рациональных направлений использования.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования являлись головы балтийской кильки горячего копчения (отходы производства консервов «Шпроты в масле»), полученные от рыбоконсервного завода ООО «РосКон» (г. Пионерский, Калининградская область), а также образцы жиров, выделенных из данного сырья. Отбор средних проб, подготовку их к анализу проводили в соответствии с ГОСТ 31339-2006, ГОСТ 7631-85. Общий химический состав голов кильки, кислотное и перекисное числа жира определяли по ГОСТ 7636-85.

Исследование жирнокислотного состава копченого рыбного жира проводили хроматограф)ическим методом в лаборатории UBF (Альтландсберг, Германия) с идентификацией жирных кислот спектрофотометрическим путем. Пробоподготовка заключалась в гидролизе триглицеридов жира триметилсулфонийгид-роксидом с получением метиловых эфиров жирных кислот. Разделение эфиров осуществляли на газовом хроматографв «Hewlett Packaid GC-System HI3 6890 Series».

Обоснование оптимальных факторов процесса теплового выделения из шпротных отходов осуществляли с применением метода математического планирования эксперимента по ортогональному центральному композиционному плану второго порядка. Изменяемыми факторами в исследованиях выступали температура вытапливания (Т; 40-100 °С) и продолжительность тепловой обработки (т; 20-60 мин.). В качестве параметра оптимизации был выбран обобщенный отклик,

107

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

рассчитываемый с применением частных откликов (ВЖ - выход жира из сырья, КЧ - кислотное число, ПЧ - перекисное чиело) методом «приближения к идеалу » (КЧ -10 мг KOH/е; ПЧ - 4 ммоль/кг акт. O; ВЖ - 30 г из 100 г сырья).

Определение содержания полициклических ароматических углеводород ов (ПАУ) в рыбных жирах осуществляли методом высокоэф фективной жидкостной хроматографии путем измерения флуоресценции при различных длинах; волн возбуждения и эмиссии в Научно-исследовательской и консультационной лаборатории UBF (Альтландсберг, Германия).

Статистическую обработку дансых проводили на 95 %-ном доверительном уровне методом регрессивного анализа с использованием пакетов прикладных программ «Microsoft Office».

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБ СУЖДЕНИЕ

Общий химичессий состав голов копченой килеки, представленных для иеследования, характеризовался содержанием воды, белка, жира и минекальных веществ соотвеественно на уровне (%ф: 65,2; 16,3; 15,4; 3,1.Жир, выделенный из сырья тепловым способом, имвл светло-коргчневыс цвет, был непрозраоным, имел ярко выраженный аромат копчонойрыбы.

Оценка жирнокислотного состава шпротного жира показала, чтн он не уступает жиру из свежей кильки и других сельдевых рыб [1, 5]. Установлены его сбалансированность по содержанию основных ЖК и высокая биологическая ценность по содержанию эссенциальных ЖК семейства омега-3. Соотношение насыщенных (НЖК), мононенасыщенных (МНЖК) и полиненасыщенных (ПНЖК) составляет 30 : 37,8 : 32,2, что близко рекомегдуемому нся питания человека (1 : 1 : 1). При этом доля ПНЖК составляет 37,8 % от суммы всех ЖК с очень значимым удельным весом в этой группе содержания ЭПК и ДГК (соответственно 10,3 % и 14,9 %). Полученные данные свидетельствуют о высокой степени сохранности ПНЖК, несмотря на критические факторы в переработке сырья при производстве консервов (повышенная влажность, высокие температуры и др.). Эффект высокой сохранности ПНЖК можно объяснить присутствием в жире коптильных компонентов фенольной природы, являющихся эффективными антиоксидантами. Полученные данные свидетельствуют о высоком пищевом потенциале жира, содержащегося в шпротных отходах, и возможности его использования в качестве источника ценкых биологически активных веществ.

Эксперименты, проведенные в соответствии с матрицей ортогонального центрального композиционного плана 2-го порядка для 2-х факторов, позволили получить следующие показатели качества шпротного жира и уровня его выхода из сырья в зависимости от условий его выделения (табл. 1).

108

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

Таблица. План эксперимента по моделированию и оптимизации процесса экстракции жира из голов копченой кильки (шпротных отходов) в зависимости от времени и температуры

Table. Experimental plan for modeling and optimizi ng the process of extracting fat from the heada of smoked sprat (sprat waste) depending on time and temperature

№ опы та Изменяемые факторы эксперимента - процесааэкс-тракциижира Частные ооклики Безразмерные отклики Обобщенные параметры оптимизации, Y

Темпе- ратура, °C, Т (Х1) Вре- мя, мин, Т(Х2) КЧ, мг KOH/г ПЧ, ммоль/ кг / O Мас са жи- ри % SK42 Sr42 S 2

1 100 60 11,25 3,98 2 9,1 0,01ri6 0,0000 0,0000 0,0157

2 40 60 9,31 05,02 21,7 0,0048 7,5900 0,0647 7,594-8

3 100 20 10,77 4,94 2 4,8 0,0059 0,0552 0,,2И8 0,0612

4 40 20 9,01 16,42 23,7 0,0098 9,6410 0,0344 9,6508

5 100 40 11,06 4,37 26,8 0,0112 0,0086 0,0062 0,0198

6 40 40 9,41 15,93 18,3 0,0035 8,8953 0,1377 8,8988

7 70 60 10,63 6,49 19 0,0040 0,3875 0,1205 0,3915

8 70 20 10,1 7,5 19,9 0,0001 0,7656 0,1000 0,7657

9 70 40 10,34 6,95 18,8 0,0012 0,5439 0,1253 0,5451

После обработки данных по алгоритму ОЦКП была получена следующая модель процесса экстракции жира, связывающая обобщенный параметр оптимизации с факторами процесса:

Y = 0,841107 - 4,353501х! - 0,40209х2 + 0,491593х1х2 + 3,683047x1 - 0,15 728х22

Из анализа кодированной модели следует, что фактор температуры (х1) гораздо более значимо влияет на выход жира и показатели его безопасности, чем продолжительность экстракции (х2) в указанной области исследования.

Математичеекая модель процесса экстракции жира в натуральном рыраже-нии, которая может быть использована для прогнозирования частных откликов и обобщенного параметра оптимизации в зависимости от натуральных значений факторов процесса, имеет следующий вид:

Y = 33,520 - 0,751Т - 0,046т + 0,0008Тт + 0,004Т2 - 0,00т2

109

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Оптимизация процесса выделения жира методом Бокса-Уилсона позволила получить следующие расчетные оптимальные значения температуры и продолжительности экстракции жира:

Т = 88,4 °C - температура экстракции; т = 34 мин. - продолжительность экстракции.

Таким образом, получение рыбного жира из шпротных голов с показателями КЧ и ПЧ, регламентированными для пищевого жира, рекомендуется при температуре экстракции 88-89 °С в еечение 34 глин. Такой жир имеет значелия КЧ менее 4 мг КОН/г жира и ПЧ менее 10 ммоль активного кислороеа/кг при выходе из сырья около 30 % от его массы и может быть использован на пищевые цел и.

Однако, анализ данных табл. 1 показывает, что в большинстве опытов показатели ПЧ и КЧ гревышали допустимые для пищевого жира значения, что свидетельствует о высокей неустойчивости жирных кислот к факторам гидролитической и окислительной порчи в диапазоне варьирования факторов. Отсюда следует, что необходим о учитывать высокую скл онность рыбноге жира к гидрол итиче-ским и окислительным изменениям. В случае превышения допусеимых значений КЧ и ПЧ получаемый рыбный жир требует специального обоснаеания по применению. В данном случае его можно использовать в качестве биоэнергетлееского материала (биотоплива), основы для антиадгезипнных материалов или технических смазок [11], а также в биотехнологии как источник углерода для микробного синтеза белка одноклеточных и биоразлагаемых пластиков типа полигидроксиал-каноатов (ПГА) [12, 13, 14, 15].

Следует учитывать, что жир из шпротных отходов даже при соответствии значений КЧ и ПЧ показателям пищевого рыбного жира может быть не безопасным для здоровья человека. Причиной токсичности такого жира является содержание вредных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), обладающих канцерогенной и мутагенной опасностью. Они попадают в рыбу при копчении кильки из дыма, хорошо растворяются в жире, переходят вместе с ним при тепловой экстракции и подлежат обязательному контролированию при сертификации копченой продукции.

Оценка содержания ПАУ в выделенном шпротном жире показала, что по суммарному содержанию 4 основных ПАУ (бенз(а)пирен; бензо(б)флуорантен; бенз(а)антрацен; хризен) на уровне 86,37 мкг/кг наибольшая концентрация приходится на бенз(а)антрацен (53,18 мкг/кг) и хризен (27,36 мкг/кг). При этом содержание бенз(а)пирена (4,56 мкг/кг) соответствует требованиям Технического регламента Таможенного Союза 021/2011 по допустимому уровню (не более 5 мкг/кг). Отсюда следует, что жир, выделяемый из голов копченой кильки тепловой экстракцией, может являться основой для создания коптильного ароматизатора, ароматизированных масел и заливок для различной рыбной продукции. С учетом повышенного содержания других ПАУ (бенз(а)антрацена и хризена) применение его в качестве самостоятельного пищевого продукта нежелательно. В данном случае жир из копченых рыбных отходов рационально использовать в качестве источника углерода, биологически активных веществ (ПНЖК, ЭПК, ДГК) для микробного синтеза белка одноклеточных и разлагаемых биополимеров.

110

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам исследования потенциала жиросодержащих голов копченой кильки как отходов шпротного производства молено констатировать перспективность и рациональность получения рыбного жира тепловым методом. Выделяемый жир отличается сбалансированностью жирнокислотного слстава по соот-ношеняюЕИКК, МНЖК и ПНЖК, наличием уникальных жирных кислот свмейст-ва омега-3, в том числе с высоким софержанием ценных: ЭПК и ДГК. Максимальный выход жира из шпротных отходов (до 30 % от массы тырья) может быть достигнут тепловой экстракцией при оптималоных значениях температуры (88-89 °C) и пр одолжительности экстракции (34 мин). При этом получаемый жнц может соответствовать или не соответствовать по качеству требооаниям, предъявляемым к пищевым рр1бным жирам. При соответствии его можно рекомендовать о пищевому использованию, например, в составе ароматизаттров, биодобавок, компонентов соусов и заливок. При этом необходима оценка такого жира на свднржание перекисей, гидроптрекисей и полициклических ароматических углеводородов.

При поевышении показателео безопасности жира по значениям ПЧ, КЧ и ПАУ жир из шпротных отходов может быть притенен в микробной биотехнологии в качестве источника углерода для синвеза белков одноклеточных и биоразлагаемых пластиков. Жиросодержащие отходы технологий переработки рыбного сырья потенциально являются рациональным и возобновляемым ресурсом для получения субстратов биотехнологии. Малая изученность этого источника обосновывает рациональность проведения специальных исследований. Комплексность использования шпротных отходов и замкнутость технологического цикла изготовления консервов «Шпроты в масле» повысят эффективность рыбоперерабатывающих производств путем получения продуктов биотехнологии с высокой добавленной стоимостью.

Список источников 1 2 3 4 5 6

1. 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.

2. Иванова Е.Е. Жирнокислотный состав липидов некоторых видов рыб, акклиматизированных на юге России // Известия вузов. Пищевая технология, 2003. № 4. С. 18-20.

3. Гаммель 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.

4. Muge E. K., Mbatia B. N., Mwaniki M. W. Development and Sensory Eval-u3tion of Omega-3 -Rich Nile Perch I7ish Oil-Fortified Yogurt. International Journal of Food Science. 2021. Article ID 8838043. Р. 7

5. Биотехнология рационального использования гидробионтов: учебник / Т. М. Сафронова, О. Я. Мезенова, Н. Т. Сергеева, Т. Н. Слуцкая, Л. С. Байдалино-ва, А. С. Лысова, Г. Е. Степанцова // Издательство «Лань», СПб. 2013. 412 с.

6. 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.

111

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

7. Rincon-Cervera M.A. et al. Quantification and Distribution of Omega-3 Fatty Acids in South Pacific Fish and Shellfish Species. Foods. 2020. No 9.13. 233.

8. Исследование и рациональное применение пептидных и липидных композиций, полу1!аемых при гидролизной перерабоеке коллагенеодержащих тканей /

О. Я. Мезенова, Д. Тишлер, С. 1В . Агафонов а, Н. Ю. Мезенова, Д. А. Бараненко, Т. Гримм, С. Ридель // Вестник Международной академии холода. 202.1. № 1. С. 40-58.

9. Мезенова С). Я. Биотзхнологические способы получения протеинйвых и белково-минеральных добавок из вторичного рыбного сырья коптильных производств /.Известия вузов. Пищевая технология. 2019. J№ e-3. С!. 68-71.

10. Aitta E., Marpol-Vall A., Damerau A., Yang 13. Enzyme-Assi.ted Extraction of Fish Oil from Whole FisO and by-Products of Baltic Herring (Clupea hcrengus mem-bras). Foods. 2021. N. 10 (8). Р. 183С.

11. Петров Б. Ф., Вепринцев Р. А. Использование технических жиров в рыбной промышленности // Материалы Международной научно-практической конференции «Рыбохозяйственный комплекс России: проблемы и перспеетивы розвитеея (2Ы-2а марта 2023 г.). ВГБНУ «ВНИРО», Москва, 202.. С. 32Р-302.

12. Мезанова О. Я. Современная пищевая биотехноеогия: основные проблеме! и вызовы // Вестник Междунарпдной академии холода. 2023. J№ 1. С. 35--^4.5. DOO: 10Л7586/1606-4313-2023-22-1-35-46.

13. 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.

14. Volova T., Sapozhnikova K., Zhila N. Cupriavidus necator B-10646 growth and polyhydroxyalkanoates production ок different plant oils // International Journal of Biological Macromolecules, 2020. N. 164. Р . 121-130.

15. 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 : 10.113 4/S0003683821020162.

References

1. Boeva N. P., Bredikhina O. V., Petrova M. S., Baskakova Yu. A. Tekhnolo-giya zhirov iz vodnykh biologicheskikh resursov [Technology of fats from aquatic biological reeources], Moscow, Izd-vo VNIRO, 2O16, 107 p.

2. Ivanova E. E. Zhirnokislotnyy sostav lipidov nekotorykh vidov ryb, akklima-tizirovannykh 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. 11-13

3. Gammel I. V., Zaporozhskaya L. I., Magin G. Yu. Polucheniye i issledova-

niye 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.

4. 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.7

112

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

5. Safronova T. M., Mezenova O. Ya., Sergeeva N. T., Slutskaya T. N., Baidali-nova L. S., Lysova A. S., Stepantsova G. E. Biotekhnologiya ratsional'nogo ispol'zova-niya gidrobiontov: uchebnik [Biotechnology of the rational use of hydaobionts: textbook]. Saint-Petersburg, Publishing house "Lan" , 2013, 412 p.

6. Dambaroviah L. V., Agafonova S. V, Fermentativnaya ekstraktsiya zhira iz vtorichnogo syg'ya atlanticheskoy skumbrii i ego ispol'zovanie v funktsional'nom pitani i [Enzymatic extraction of fat from recycled Atlantic mackerel and its use in functional nutrition], VestnikMezhdunarodnoy akademii kholoda, 2022, no. 2, pp. 48-55.

7. Rgncon-Cervera M. A. [et al.]. Quantification and Distribution of Omega-3 Fatty Acids in Oouth Pacific Fish and Shellfish Species. Foods. 2020, no. 9, p. ПГ3.

8. Mezenova O. Ya., Tishlnr D., Agafonova S. Vs Mezenova N. Yu., Volkov V. 'V., Baranenko D. A.g Grimm T., Ridel' S. Issledovaniye i rntsional'noye prime-neniye peptidnykh i lipoidny/ltli kompozitaiy, poluchayemykh pri gidroliznoy pererabotke kollagensodeezhashchikh tkaney [Research and rational application analysis of peptide and lipoid compositions obiained lay hydrolysis procossing of collngen-containing tissues»! VesnikMezhdunarodnoy akademii kholoda., 2021, no. 1, papa. 46-58.

9. Mezenova O. Ya. Biotekhnologicheskiyf sposoby polucheniya proteicavykh i belkovo-mineral'nykh lobavok iz vtorichnogo rybnogo syr'ya koptil'nykh proizvodstv [Biotechnological methods for obtaining protein and grotein-mineral additives from secondary fish row materials o. smoke production]. Izvestiya vuzov. Pishchevaya tekh-nologiya, 2019, no. 2-3, pop. 68-11.

10. 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 mem-bras). Foods. 2021, no. 10 (8), p. 1811.

11. Petrov B. F., Veprintsev R. A. esgol'zovaniye tekhnicheskikh zhirov v ryb-noy 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.

12. Mezenova O. Ya. Sovremennaya pishchevaya biotekhnologiya: osnovnyye problemy i vyzovy [Modern food biotechnology: main problems and challenges]. Vest-nik Mezhdunarodnoy akademii kholoda, 2023, no. 1, pp. 35-46. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-1-35-46.

13. Popa I'M. S., Frone A. If., Panaitescu D. M. Polyhydroxybutyrate blends: a solution for biodegradable packaging. International Journal of Biological Macromolecules, 2022, no. 207,pp. 263-277.

14. Volova T., Sapozhnikova K., Zhila N. Cupriavidus necator B-10646 growth and polyhydroxyalkanoates production on different plant oils. International Journal of BiologicalMacromolgculen, 2020, no. 164, pp. 121—130.

15. Thuoc D. V., Anh V. T. M. Bioconversion of Crude Fish Oil Into Poly-3 -hydroxybutyrate by Ralstonia Sp. M91. Applied Biochemistry andMicrobiologiy, 2021, vol. 57, no. 2, pp. 219-225. DOI : 10.1134/S0003683821020162.

113

Научный журнал «Известия КГТУ», № 70, 2023 г.

{Scientific journal “KSTUNews ”, № 70, 2023

Информация об авторах

О. Я. Мезенова - доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой пищевой биотехнологии

A. С. Агафонова - кандидат технических наук, доцент кафедры пищевой биотехнологии

Н. К). Романенко - кандидат технических наук, доцент кафедры1 пищеввК биотехнологии

Н. С. Калинина - завекующая лабораториями кафедры пищевой биотехнологии

B. В. Вол ков - директор Центра передовьых технологий использования белков кафедры1 пищевой биотехнологии

Л. В. Дамбаровсч - ас пирант кафедры1 пищевой биотехнокогии

Information about the authors

O. Ya. Mczenova - Doctor of Sciences in Engineering, Profcssor, Head of the Department of FooB Biotechnol ogy

A. S. Agafonova - PhD, Astociaae Professor of the Depcrtment of Food Biotechnology N. Yu. Romanenko - PhD, Associate Professor op the Department of Food Biotechnology

N. S. Kalinina - Head of Laboratories, Department of Food Biotechnology V. V. Volkov - Director of the Center for Advanced Technologies in the Use of Proteins, Department of Food Biotechnology

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

Статья поступила в редакцию 05.07.2023; одобрена после рецензирования 11.07.2023; принята к публикации 12.07.2023.

The article was submitted 05.07.2023; approved after reviewing 11.07.2023; accepted for publication 12.07.2023.

114

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.