Получение коллагенсодержащей ихтиосубстанции из вторичных рыбных ресурсов

Введение. Промышленная переработка рыб сопровождается увеличением количества вторичных ресурсов и отходов, при этом общее количество отходов может достигать 60% от общей массы рыбы, что предполагает их переработку в коллагенсодержащие продукты.

Цель. Изучение возможности выделения коллагенсодержащей ихтиосубстанции из отходов рыбных ресурсов Астраханской области и изучение его качественных характеристик.

Материалы и методы. В качестве объектов исследования были выбраны: отходы от разделки частиковых видов рыб. Также объектами исследований являлась: коллагенсодержащая ихтиосубстанция, полученная по усовершенствованной технологии. При проведении экспериментов использовались общепринятые стандартные, а также модифицированные современные методы органолептических, физико-химических, микробиологических исследований.

Результаты. На основании массового состава частикового сырья при разделке на филе обосновано использование в качестве сырья чешуи с кожей. Приведена технологическая схема получения коллагенсодержащей ихтиосубстанции. Способ выделения – измельчение образцов, варка при 65-80 ⁰С с принудительным перемешиванием (18-20 об/мин), последующее фильтрование  и центрифугирование. Согласно полученным данным кислотность составляет в среднем 4,5, содержание сухих веществ составило 13 % и золы - 3,6 %, что позволит получить высокие показатели динамической вязкости и направить выделенный продукт на дальнейшие испытания для определения области применения.

Вывод. Результаты исследования продемонстрировали возможным получение коллагеносодержащей ихтиосубстанции из кожи с чешуей щуки (Esox lucius) и судака (Lucioperca lucioperca). Полученный продукт обладает широким спектром свойств, подходящих для различных сфер деятельности. Оптимизированная технология дает выход продукта до 70% от массы сырья и обеспечивает высокую стойкость к микроорганизмам при длительном хранении. Совокупность физико-химических свойств дают основу для дальнейшего изучения с целью определения сферы применения. Материалы, получение которых представляется возможным с использованием ихтиосубстанции, являются экологически чистыми и биоразлагаемыми, поскольку в составе не использовались синтетические вещества.

1. Байдалинова, Л. С., & Ляпустина, Е. Е. (2018). Выделение натуральных структурообразователей белковой природы из коллагенсодержащего вторичного рыбного сырья. Известия Калининградского государственного технического университета, 51, 45-60.

2. Иванова, Е. А., & Якубова, О. С. (2013). Товароведная характеристика клея, получаемого из чешуи рыб. Вестник Астраханского государственного технического университета. Рыбное хозяйство, (3), 162-168.

3. Као, Т. Х., & Разумовская, Р. Г. (2011). Разработка оптимальных режимов экстракции коллагена из отходов переработки рыб Волго-Каспийского бассейна. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, (1), 33-36.

4. Покусаева, О. А., Долганова, Н. В., & Якубова, О. С. (2015). Ихтиожелатин как основа съедобных пленочных покрытий для пищевых продуктов. Вестник Астраханского государственного технического университета. Рыбное хозяйство, (2), 123-128.

5. Сухих, С. А., Бабич, О. О., Чупахин, Е. Г., & Ульрих, Е. В. (2021). Определение содержания коллагена в коллагенсодержащих субпродуктах. Инновационные научные исследования, 4-1(6), 168-173.

6. Якубова, О. С., & Котенко, А. Л. (2004) Чешуя как источник получения ихтиожелатина. Вестник Астраханского государственного технического университета. Рыбное хозяйство, (2), 130-135.

7. Cooney, R., de Sousa, D. B., Fernández-Ríos, A., Mellett, S., Rowan, N. J., Morse, A. P., Hayes, M., Laso, J., Regueiro, L., Wan, A. H., & Clifford, E. (2023). A circular economy framework for seafood waste valorisation to meet challenges and opportunities for intensive sustainability. Journal of Cleaner Production., 392, Article 136283. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136283

8. Derkach, S. R., Kuchina, Y. A., Baryshnikov, A. V., Kolotova, D. S., & Voron'ko, N. G. (2019). Tailoring cod gelatin structure and physical properties with acid and alkaline extraction. Polymers, 11(10), Article 1724. https://doi.org/10.3390/polym11101724

9. Derkach, S. R., Voron'ko, N. G., Kuchina, Y. A., & Kolotova, D. S. (2020). Modified fish gelatin as an alternative to mammalian gelatin in modern food technologies. Polymers, 12(12), Article 3051. https://doi.org/10.3390/polym12123051

10. Fu, B., Mei, S., Su, X., Chen, H., Zhu, J., Zheng, Z., Lin, H., Dai, C., Luque, R., & Yang, D. (2021). Integrating waste fish scale-derived gelatin and chitosan into edible nanocomposite film for perishable fruits. International Journal of Biological Macromolecules, 191, 1164-1174, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.09.171

11. Getachew, A. T., Ahmad, R., Park, J., & Chun, B. (2021). Fish skin gelatin based packaging films functionalized by subcritical water extract from spent coffee ground. Food Packaging and Shelf Life, 29, Article 100735, https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2021.100735

12. Hou, E., Huang, C., Lee, Y., Han, Y., & Chu, H. (2022). A method for the process of collagen modified polyester from fish scales waste. MethodsX, 9, Article 101636, https://doi.org/10.1016/j.mex.2022.101636

13. Ivanovs, K., Spalvins, K., Blumberga, D. (2018). Approach for modelling anaerobic digestion processes of fish waste. Energy Procedia, 147, 390-396. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2018.07.108

14. Lv, L. C., Huang, Q.Y., Ding, W., Xiao, X. H., Zhang, H. Y., Xiong, L. X. (2019). Fish gelatin: The novel potential applications. Journal of Functional Foods, 63, Article 103581. https://doi.org/10.1016/j.jff.2019.103581

15. Nurilmala, M., Suryamarevita, H., Husein Hizbullah, H., Jacoeb, A. M., & Ochiai, Y. (2021). Fish skin as a biomaterial for halal collagen and gelatin. Saudi Journal of Biological Sciences, 29, 1100-1110. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2021.09.056.

16. Rajabimashhadi, Z., Gallo, N., Salvatore, L., & Lionetto, F. (2023). Collagen derived from fish industry waste: progresses and challenges. Polymers, 15(3), Article 544. https://doi.org/10.3390/polym15030544

17. Rocha-Pimienta, J., Navajas-Preciado, B., Barraso-Gil, C., Martillanes, S., & Delgado-Adámez, J. (2023). Optimization of the extraction of chitosan and fish gelatin from fishery waste and their antimicrobial potential as active biopolymers. Gels, 9(3), Article 254. https://doi.org/10.3390/gels9030254

18. Ruiz-Salmón, I., Laso, J., Margallo, M., Villanueva-Rey, P., Rodríguez, E., Quinteiro, P., Dias, A. C., Almeida, C., Nunes, M. L., Marques, A., Cortés, A., Moreira, M. T., Feijoo, G., Loubet, P., Sonnemann, G., Morse, A. P., Cooney, R., Clifford, E., Regueiro, L., Méndez, D., Anglada, C., Noirot, C., Rowan, N., Vazquez-Rowe, I., & Aldaco, R. (2021). Life cycle assessment of fish and seafood processed products - A review of methodologies and new challenges. The Science of the total environment, 761, Article 144094. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144094

19. Shiao, W. C., Wu, T. C., Kuo, C. H., Tsai, Y. H., Tsai, M. L., Hong, Y. H., & Huang, C. Y. (2021). Physicochemical and antioxidant properties of gelatin and gelatin hydrolysates obtained from extrusion-pretreated fish (Oreochromis sp.) scales. Marine Drugs, 19(5), Article 275. https://doi.org/10.3390/md19050275

20. Siddiqui, S. A., Schulte, H., Pleissner, D., Schönfelder, S., Kvangarsnes, K., Dauksas, E., Rustad, T., Cropotova, J., Heinz, V., & Smetana, S. (2023). Transformation of seafood side-streams and residuals into valuable products. Foods, 12(2), Article 422. https://doi.org/10.3390/foods12020422

21. Smaisim, G. F., Prabu, N. M., A P, S., & Abed, A. M. (2022). Synthesis of biodiesel from fish processing waste by nano magnetic catalyst and its thermodynamic analysis. SSRN Electronic Journal, 35, Article 102115. https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102115

22. Sousa, S. C., Vázquez, J. A., Pérez-Martín, R. I., Carvalho, A. P., & Gomes, A. M. (2017). Valorization of by-products from commercial fish species: extraction and chemical properties of skin gelatins. Molecules, 22(9), Article 1545. https://doi.org/10.3390/molecules22091545

23. Thirukumaran, R., Anu Priya, V. K., Krishnamoorthy, S., Ramakrishnan, P., Moses, J. A., & Anandharamakrishnan, C. (2022). Resource recovery from fish waste: Prospects and the usage of intensified extraction technologies. Chemosphere, 299, Article 134361. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134361

24. Valcarcel, J., Fraguas, J., Hermida-Merino, C., Hermida-Merino, D., Piñeiro, M. M., & Vázquez, J. A. (2021). Production and physicochemical characterization of gelatin and collagen hydrolysates from turbot skin waste generated by aquaculture activities. Marine Drugs, 19(9), Article 491. https://doi.org/10.3390/md19090491

25. Välimaa, A., Mäkinen, S., Mattila, P. H., Marnila, P., Pihlanto, A., Mäki, M., & Hiidenhovi, J. (2019). Fish and fish side streams are valuable sources of high-value components. Food Quality and Safety, 3, 209-226.