Разработка безотходных технологий получения биологически-активных и биополимерных ингредиентов и продуктов питания из морских гидробионтов Баренцева моря

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-16-20046

НазваниеРазработка безотходных технологий получения биологически-активных и биополимерных ингредиентов и продуктов питания из морских гидробионтов Баренцева моря – объектов марикультуры

Руководитель Деркач Светлана Ростиславовна, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Мурманский арктический университет" , Мурманская обл

Конкурс №66 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-302 - Функциональные и специальные продукты питания

Ключевые слова водные биологические ресурсы Арктики, марикультура, моллюски, мидии, биопродуктивность, переработка водных биоресурсов, пищевые технологии, реология, биологически-активные вещества, гидролизаты

Код ГРНТИ69.09.09; 69.51.39

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Пищевые продукты из морских биологических ресурсов – объектов марикультуры занимают одно из лидирующих положений во всем многообразии таких продуктов, обладающих повышенной пищевой и биологической ценностью и поддерживающих концепцию здорового питания. В настоящее время мировая продукция марикультуры превышает 6 млн.т в год, из которых 1 млн.т составляют моллюски. Типичным представителем двустворчатых моллюсков являются мидии, которые повсеместно встречаются на литорали Баренцева моря, их биомасса может достигать до 2,5 и более кг на 1 кв.м. Ценность мидий определяется высоким содержанием в них белка, который хорошо усваивается, природных антиоксидантов, иммуностимуляторов, а также микроэлементов и витаминов. В этой связи трудно переоценить научную и прикладную значимость исследований, направленных на создание в Мурманской области марикультурных хозяйств по выращиванию мидий и разработку из них нового поколения безопасной пищевой продукции. Научная проблема, на решение которой направлен проект, связана с созданием высокочувствительных аналитических подходов к анализу прибрежных поселений двустворчатых моллюсков – мидий в губах и заливах побережья Баренцева моря с целью ведения промысла и культивирования мидий, а также на создание способов выделения микроингредиентов – биологически-активных веществ и биоматериалов из морских моллюсков. Конкретная задача, поставленная в проекте, состоит в определении перспективных районов на побережье Баренцева моря для культивирования мидий и создании ресурсосберегающих безотходных технологий получения ценных пищевых ингредиентов и продуктов питания из мидий как биологических ресурсов Арктического региона. Сырьем будут служить моллюски некондиционного размера, включая мясо и раковины, добытые в районах Восточного и Западного побережья Баренцева моря. Актуальность планируемых научных исследований связана с высоким потенциалом развития аквакультуры двустворчатых моллюсков – мидий в Мурманской области в небольших поселениях, расположенных на побережье Баренцева моря, промысел мидий в которых в настоящее время ведется в незначительных объемах. Актуальность работ связана с развитием инновационных технологий рационального использования биологических ресурсов Арктического региона и развитием аквакультуры в Мурманской области. Такая задача поставлена в принятой Стратегии развития морской деятельности России до 2030 года с приоритетами рационального природопользования в Арктике и в Стратегии Развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года. Задачи, поставленные в проекте, будут решаться поэтапно. Первый этап будет включать в себя детализированный анализ морской среды различных губ и заливов побережья Баренцева моря, сбор и характеристика мидий по ряду показателей качества с целью определения влияния различных факторов на биопродуктивность моллюсков. На втором этапе планируется разработка технологий получения биологически-активных веществ и гидролизатов из мидий некондиционного размера, а также биоматериалов (конхиса) из створок раковин моллюсков. Будет дана комплексная характеристика физико-химических и микробиологических свойств разрабатываемых инновационных ингредиентов из мидий, обладающих антиоксидантной и противовоспалительной активностью. На третьем этапе будут подобраны сбалансированные по химическому и компонентному составу пищевые композиции на основе рыбного и растительного сырья, обогащенные биологически-активными веществами и биоматериалами, выделенными из моллюсков. Планируется создания технологий для получения разных видов пищевых продуктов: пастеризованных, формованных, консервированных, капсулированных и других видов с высокой биологической и пищевой ценностью, органолептические показатели задаются в соответствии с их назначением. Научная новизна исследований связана с разработкой подходов, определяющих перспективность районов на побережье Баренцева моря для создания хозяйств по культивированию моллюсков. В основе разработанных методик будут лежать физико-химические характеристики морской воды, наблюдаемые в течение всего приливно-отливного цикла, и их влияние на скорость роста биомассы моллюсков. Будет осуществлен комплексный замкнутый цикл реализации безотходной технологии мидии – объекта марикультуры, добываемой и культивируемой в Мурманской области в морских акваториях Баренцева моря.Результаты, полученные в проекте, будут способствовать созданию новых марикультурных хозяйств в Мурманской области, развитию предпринимательства и привлечению инвестиций и таким образом содействовать решению задач социально-экономического развития региона.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Деркач С.Р., Воронько Н.Г., Кучина Ю.А. Intermolecular Interactions in the Formation of Polysaccharide-Gelatin Complexes: A Spectroscopic Study Polymers, 14(14), 2777 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14142777

2. Деркач С.Р., Дякина Т.А., Петрова Л.А., Воронько Н.Г. Gelatin as a stabilizer for emulsions: molecular modification Book of Abstracts of The 23rd International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia (RCCT – 2022), Kazan, Russia., P.53 (год публикации - 2022)

3. Тюкина О.С., Кравец П.П., Деркач С.Р., Ковалева Т.О. Биоэкологические аспекты организации мидиевых хозяйств на Восточном Мурмане Баренцева моря X Международный Балтийский Морской Форум, Калининград, БГАРФ, Т.3, С. 136-142 (год публикации - 2022)

4. Малавенда С.С., Гоглев М.Н. Взаимодействие мидий с бурыми и зелеными водорослями в экспериментальных условиях. В сборнике тезисов XIV Всероссийской конференции с международным участием «Проблемы изучения, рационального использования и охраны ресурсов Белого моря», Санкт-Петербург, Россия, С. 30 (год публикации - 2022)

5. Деркач С., Кравец П., Кучина Ю., Глухарев А., Тюкина О., Бордиян В., Аллоярова Ю., Приймак П., Малавенда С., Зуева О., Колотова Д. Mineral-free biomaterials from mussel (Mytilus edulis L.) shells: their isolation and physicochemical properties Food Bioscience, V. 56, art. no. 103188 (год публикации - 2023)
10.1016/j.fbio.2023.103188

6. Глухарев А.Ю., Бордиян В.В., Кучина Ю.А. Получение биоматериала (конхиса) из створок мидий Баренцева моря. Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2023», Москва: МАКС Пресс, 5 (год публикации - 2023)
-

7. Тюкина О.С., Кравец П.П., Деркач С,Р. Эколого-биологические, санитарно-микробиологические и токсикологические исследования естественных сублиторальных поселений мидии губы Печенга Баренцева моря XI Международный Балтийский Морской Форум, Калининград, БГАРФ (год публикации - 2024)

8. Деркач С., Сальников В., Кравец П., Тюкина О., Глухарев А., Зуев Ю., Кучина Ю. The SEM and TEM study on the structure of organic scaffold (conchix) isolated from Mytilus edulis L. mussel shells E3S Web Of Conferences, V. 460, 01006 (год публикации - 2023)
10.1051/e3sconf/202346001006

9. Кучина Ю.А., Колотова Д.С., Аллоярова Ю.В., Гончарова Г.С. Свойства белковых гидролизатов, полученных из отходов рыбопереработки Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Наука и образование - 2022", Мурманск, Изд-во МАУ (год публикации - 2024)

10. Деркач С.Р., Кучина Ю.А., Колотова Д.С., Петрова Л.А., Волченко В.И., Глухарев А.Ю., Гроховский В.А. Properties of Protein Isolates from Marine Hydrobionts Obtained by Isoelectric Solubilisation/Precipitation: Influence of Temperature and Processing Time International Journal of Molecular Sciences, 23(22), 14221 (год публикации - 2022)
10.3390/ijms232214221

11. Кучина Ю.А., Деркач С.Р., Глухарев А.Ю., Аллоярова Ю.В. Характеристика белковых гидролизатов, полученных из мидий Mytilus edulis L. Материалы VIII Международной научно-технической конференции, Владивосток, Изд-во Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, С. 368-373 (год публикации - 2024)
10.48612/dalrybvtuz/mntk-wo-2024-21

12. Малавенда С.С., Кравец П.П., Тюкина О.С., Приймак П.Г. Состояние литоральных поселений и перспективы выращивания Mytilus edulis в губах Восточного Мурмана Биологическое разнообразие: изучение, сохранение, восстановление, рациональное использование : Материалы IV Международной научно-практической конференции, посвященной 110-летию со дня основания Карадагской научной станции им. Т.И. Вяземского, г. Симферополь, издательство: ООО "Издательство Типография "Ариал", С. 253-257 (год публикации - 2024)

13. Деркач С.Р., Кучина Ю.А., Колотова Д.С., Бордиян В.В., Лунева С.О., Аллоярова Ю.В., Глухарев А.Ю. Protein hydrolysates from Mytilus edulis L.mussel: physicochemical and antioxidant properties BIO Web of Conferences, V.130, 05006 (год публикации - 2024)
10.1051/bioconf/202413005006

14. Кравец П. П., Деркач С. Р., Тюкина О. С., Шерстюк Е. С., Приймак П. Г., Малавенда С. С., Глухарев А. Ю., Аллоярова Ю. В., Бордиян В. В. Морфометрические характеристики мидий из поселений губ Ура и Печенга Баренцева моря Наука и инновации в Арктике -2023 : материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Мурманск, Изд-во МАУ, С. 219-221 (год публикации - 2024)

15. Капков В.И., Кравец П.П., Шошина Е.В., Тюкина О.С., Приймак П.Г. Density of hydrobiont populations in the coastal zone of the Barents Sea and in aquaculture BIO Web of Conferences, V. 113, 04012 (год публикации - 2024)
10.1051/bioconf/202411304012

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект направлен на создание научных подходов к анализу прибрежных поселений двустворчатых моллюсков – мидий в губах побережья Баренцева моря с целью ведения культивирования мидий и развития морской аквакультуры, а также на разработку способов выделения ингредиентов – биологически-активных веществ и биоматериалов из морских моллюсков с целью их дальнейшего использования, в частности в пищевых технологиях. Актуальность научных исследований связана с высоким потенциалом развития аквакультуры мидий в Мурманской области в небольших поселениях, расположенных на побережье Баренцева моря, промысел моллюсков в которых в настоящее время не развит. Актуальность работ связана с развитием инновационных технологий рационального использования морских биологических ресурсов Арктического региона и развитием аквакультуры. Такая задача поставлена в принятой Стратегии Развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года. Конкретная задача, поставленная в проекте, состоит в определении перспективных районов на побережье Баренцева моря для культивирования мидий и создании ресурсосберегающих безотходных технологий получения ценных пищевых ингредиентов и продуктов питания из мидий как биологических ресурсов Арктического региона. Сырьем служат двустворчатые моллюски некондиционного размера, включая мясо и раковины, добытые в районах Восточного и Западного побережья Баренцева моря. https://www.mauniver.ru/structure/labs/chemtech_marine_bioresources/projects/22-16-20046-rnf/ При выполнении плана третьего года проекта проведены следующие работы и получены соответствующие результаты. 1. Дана оценка общего состояния ресурсов поселений мидий в губах Западного и Восточного побережья Баренцева моря (губы Печенга и Ура, губы Териберская, Ярнышная, Зеленецкая). Установлено отсутствие промысловых запасов мидии на литорали в исследованных акваториях. Определены перспективные районы для культивирования мидий на основе результатов изучения пространственного распределения и оценки запасов двустворчатых моллюсков в губах Мурманского побережья Баренцева моря; на основе сравнительного анализа уровней загрязнения тяжелыми металлами мидий в исследуемых районах, а также с точки зрения безопасности дальнейшего использования моллюсков, являющихся объектом культивирования (по результатам исследований первого и второго этапа проекта). В качестве потенциальных районов для организации аквахозяйств по выращиванию мидий рекомендованы губы: Печенга – середина губы, Ура – середина и устье, Териберская – устье, Ярнышная – кутовая часть, Зеленецкая – середина губы. https://doi.org/10.1051/bioconf/202411304012 2. Разработаны рекомендации по организации аквахозяйств по выращиванию мидий в прибрежных районах – в губах Баренцева моря с учетом комплексной характеристики морских прибрежных зон, включая экологическую безопасность, а также с учетом размерно-весовой и возрастной структуры и запасов естественных популяций мидий. Сделан вывод о возможности совместного выращивания форели и мидий, а также ламинарии и мидий. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=72648855 3. Разработаны рецептуры пищевой продукции из рыбного и растительного сырья, обогащенной биологически-активными ингредиентами, включая белковые гидролизаты из конхиса створок мидий и из мяса мидий, добытых в губах Баренцева моря. Разработаны рецептуры сухих быстроразваривающихся соусов с использованием ферментативного гидролизата белка из конхиса раковин мидий. Разработаны рецептуры мучного изделия «Хлебцы, обогащенные йодом и белковым гидролизатом», обогащенного биоактивными пептидами и незаменимыми аминокислотами в составе ферментного гидролизата из мяса мидий. Разработка рецептур выполнена с учетом физико-химических и функциональных свойств биологически-активных ингредиентов (белковых гидролизатов), полученных из мидий в течение первого и второго этапов проекта. Разработаны рекомендации по использованию полученных ингредиентов в пищевых технологиях, что, в частности, может быть интересно с точки зрения развития Арктической кухни. https://doi.org/10.1051/bioconf/202413005006 4. Разработана принципиальная технологическая схема получения сухих соусов быстроразваривающихся с использованием белкового гидролизата из конхиса мидий. Разработана принципиальная технологическая схема получения мучного изделия «Хлебцы, обогащенные йодом и белковым гидролизатом». Изготовлены опытные образцы соусов сухих и мучного изделия хлебцы в условиях приближенных к промышленным, на оборудовании университета. Определены физико-химические, органолептические и микробиологические свойства продуктов. Проведена оценка сроков хранения и условий хранения. Рекомендуемый срок хранения разработанного сухого соуса с использованием гидролизата из конхиса мидий составляет не более 12 месяцев при температуре 20±2 °C. Рекомендуемый срок хранения хлебцев, обогащенных йодом и белковым гидролизатом, составляет не более 60 суток при температуре 20±2 °C. https://doi.org/10.48612/dalrybvtuz/mntk-wo-2024-21 5. Разработана и утверждена техническая документация (ТУ и ТИ) на соусы сухие с использованием белкового гидролизата из конхиса мидий и на ферментативный белковый гидролизат из мяса мидий, используемый при производстве мучного изделия «Хлебцы, обогащенные йодом и белковым гидролизатом». Разработанные ТУ соответствуют требованиям ГОСТ (2.114-95, 51740-2001, 2.114-2016), касающихся составления конструкторской документации и обобщенных требований по ее подготовке и оформлению. Разработанные ТИ соответствуют ГОСТ 3.1105-2011, который устанавливает общие правила разработки разных видов технической документации.

Публикации