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 24-26-00082

НазваниеБиотехнологический потенциал и разработка рациональных путей переработки вторичных коллагенсодержащих ресурсов осетровых объектов товарной аквакультуры Астраханской области

Руководитель Якубова Олеся Сергеевна, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" , Астраханская обл

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-301 - Технология пищевых продуктов

Ключевые слова аквакультура, осетровые рыбы, вторичное сырье, глубокая переработка, технология, коллаген, продукты питания, состав, качество, безопасность

Код ГРНТИ69.51.39


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проект посвящен научному обоснованию комплексной переработки вторичного сырья осетровых рыб аквакультурного происхождения. Основные параметры рынка товарных осетровых и пищевой икры показывают, что наблюдается ежегодный прирост товарного осетроводства и соответствующей товарной продукции, что в свою очередь приводит к увеличению сырьевых ресурсов для рыбоперерабатывающих производств. При этом рост воспроизводства и переработки осетровых пород рыб сопровождается увеличением количества образующихся вторичных продуктов разделки и отходов. Переработка вторичных сырьевых ресурсов - это процесс, неразрывно связанный с технологией, поэтому данную проблему необходимо решать комплексно, после всестороннего изучения конкретного производства. Основным направлением представленного исследования является создание пищевой продукции широкого потребительского спроса с использованием биотехнологического потенциала вторичных ресурсов осетровых рыб. Другими важными направлениями исследованиями настоящего проекта является получение коллагена и продуктов его гидролиза с высокой добавленной стоимостью, которые будут изготовлены путем переработки отходов осетровых, в частности хрящевой ткани голов рыб осетровых пород, тем самым решая проблемный вопрос с утилизацией неперерабатываемых отходов рыбопереработки. Научная новизна проекта определяется обоснованием и разработкой научных и практических основ создания новых технологий производства ассортиментной линейки пищевой продукции с использованием современных принципов глубокой переработки вторичного сырья осетровых рыб аквакультурного происхождения. При производстве пищевой продукции на основе рыбных отходов реализуются ресурсосберегающий и экологичный подходы. Комплексная и глубокая переработка рыбных ресурсов является актуальным направлением, т.к. в отходы поступает около 50 % рыбы, направляемой на переработку. Использование рациональных технологических подходов позволит успешно перерабатывать рыбные отходы в высококачественную продукцию. Тематика проекта направлена на решение следующих задач: - комплексная переработка неиспользуемых вторичных коллагенсодержащих ресурсов осетровых объектов товарной аквакультуры, с целью получения продукции с высокой добавленной стоимостью; - исследование биотехнологического потенциала вторичного сырья осетровых рыб как объекта для получения современных продуктов питания и коллагеновой продукции; - разработка ассортиментной линейки продуктов питания (пасты, рийет, пресервы, заливные и др.) с высокой органолептической и биологической ценностью, в потребительской эргономичной упаковке; - извлечение коллагена из хрящевой ткани голов осетровых видов рыб, определение направлений функционального назначения продуктов переработки коллагена осетровых; - разработка новых технологических процессов и способов комплексной переработки вторичного коллагенсодержащего сырья осетровых с целью получения на их основе ассортимента продукции с учетом экологических принципов и ресурсосбережения.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В отчетном году 2024 г. были выполнены работы, установленные в плане научного исследования: - Проанализирована сырьевая база рыбохозяйственного комплекса Астраханского региона. Изучен опыт переработки вторичных рыбных ресурсов для получения продуктов различного назначения. Установлена перспективность использования осетра аквакультурного происхождения в технологических целях. Объёмы производства осетровых объектов товарной аквакультуры в Астраханской области за 2023 г. составили 2450 тонн, превалирующую долю среди осетровых видов занимает осетр – 1400 тонн. Проанализирован ассортимент ООО «АРК «Белуга» как передового предприятия в Астраханской области по воспроизводству, содержанию и переработке рыб осетровых видов. Ежегодный прирост по рыбе на предприятии составляет 100 тонн, из них 60 % - это русский осетр (Acipenser gueldenstaedtii). ООО «АРК «Белуга» представляет на рынке осетровые объекты товарной аквакультуры в ассортименте по виду разделки (филе, стейк, кусок, тушка, голова, наборы суповые). Относительную низкую стоимость имеют мороженые головы осетровых рыб. - Исследованы массометрические характеристики осетровых объектов товарной аквакультуры. При переработке тушек осетровых рыб количество съедобных частей составляет 67 %, а несъедобных – 31 %. При сохранении кожи на филе выход съедобной части тушки увеличится до 83,64 %. Массовый состав голов осетровых рыб показал, что выход жаброванных голов (готовых к тепловой обработке) составляет 85,08 %, выход жабр - 10,83 %, потери - 4,09 %. Выход съедобных частей глазированных голов (мясо, мягкие ткани, жир) составляет 37,29 %, от массы отварной головы - 59,45 %. В голове имеется хрящ, представленный единой частью, он составляет 15,31 % от массы глазированной головы и 24,41 % от массы отварной головы. Хрящ является коллагенсодержащим сырьем и представляет перспективу переработки для получения гидролизатов коллагена различного назначения. - Определен химический состав коллагенсодержащих частей головы и тушки мороженого осетра: для кожи без жучек и с жучками (белок – 30,6 % и 31,4 %; жир – 2,8 % и 3,4 %; зола – 2,7 % и 2,3 % соответственно); очищенного и неочищенного хряща головы (белок – 11,1 % и 19,4 %; жир – 0,5 % и 4,5 %; зола – 1,9 % и 2,1 % соответственно); кости (голова) (белок – 19,8 %; жир – 4,7 %; зола – 45,2 %). Определен химический состав мышечных частей головы и тушки мороженого осетра: филе (белок – 17,2 %; жир – 6,4 %; зола – 0,5 %); хвостовая часть (белок – 18,5 %; жир – 4,7 %; зола – 0,1 %); мясо головы (белок – 20,4 %; жир – 16,2 %; зола – 0,1 %); мягкие ткани головы осетра (белок – 18,6 %; жир – 12,2 %; зола – 0,6 %). Минеральный профиль образцов (образец 1 – средняя проба мяса осетра (голова, тушка); образец 2 – хрящевые ткани головы осетра; образец 3 – мягкие ткани головы осетра) вторичного сырья головы русского осетра (Acipenser gueldenstaedtii) свидетельствует о наличии в составе 25 (P, K, Ca, Fe, Na, Mg, Al, As, B, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, I, Li, Mn, Ni, Pb, Se, Si, Sn, Be, V, Zn) основных биогенных элементов и компонентов биоактивных соединений. - Проведен сравнительный анализ по типу и строению, массовому выходу, размерным характеристикам, химическому, фракционному составам чешуи промысловых рыб (карась, сазан, лещ, щука, судак, вобла, окунь, жерех, красноперка) и объектов товарной аквакультуры (белый амур, карп, толстолобик, осетр) Астраханского региона. Химический состав жучек осетра показывает на сухой вес наличие азотсодержащих веществ на уровне 29,9 %, минеральных веществ – 64,5 % и жира – 5,6 %. Жучки осетра содержат приблизительно равное количество (отклонение на уровне не более 1 %) водорастворимых и солерастворимых белков. В ганоидной чешуе осетра содержание щелочерастворимого белка 16,7 %, это составляет 55,9 % от общего содержания белка. На основании проведенных исследований проведена классификация чешуи рыб Астраханской области, согласно которой осетр относится к группе с низким содержанием коллагена (менее 40 %), что обуславливается особенностями формирования ганоидного типа чешуи. - Качество мороженой тушки осетра по органолептическим и физическим показателям соответствует требованиям ГОСТ 32366-2013, илистого запаха и привкуса не обнаружено. Рыбу можно отнести к категории 1 сорт. - Исследованы показатели безопасности головы осетровых рыб. Результаты свидетельствуют о соответствии содержания химических токсикантов (свинец, мышьяк, кадмий, ртуть); микробиологических показателей (Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, БГКП, бактерии рода Proteus, бактерии рода, дрожжи, КМАФАнМ, плесневые грибы, сульфитредуцирующие бактерии рода Clostridium, энтеропатогенные типы кишечной палочки); пестицидов (2,4-Д кислота, ее соли и эфиры, ГХЦГ (α-,β-,γ-изомеры), ГХЦГ-альфа, ГХЦГ-бета, ГХЦГ-гамма, ДДТ и его метаболиты, ДДД, ДДТ, ДДЭ); полихлорированных бифенилов (ПХБ 101, ПХБ 138, ПХБ 153, ПХБ 180, ПХБ 28, ПХБ 52); радионуклидов (удельная активность 137Cs и стронция 90Sr); нитрозаминов (сумма НДМА и НДЭА, ДМНА, ДЭНА), регламентированным требованиям ТР ТС 021/2011, ТР ЕАЭС 040/2016. - Составлена топография тела русского осетра (Acipenser gueldenstaedtii) при разделке в трех разных частях (около головы, средняя и прихвостовая часть). Наличие мышц, которые остаются при разделке в области головы, подтверждают данные массового состава, указывающие на содержание 25,14 % мяса при разделке отварной головы осетра. - На основании экспериментальных и аналитических научных данных сформированы рекомендации по дифференциации и рациональному использованию вторичных ресурсов осетровых объектов товарной аквакультуры. Рекомендации сформированы с учетом опыта использования и переработки белоксодержащих вторичных рыбных ресурсов в различных отраслях промышленности. Таким образом, осетровые объекты товарной аквакультуры и их вторичные ресурсы в настоящее время являются перспективным сырьем для предприятий пищевой промышленности и индустрии питания.

 

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчетном периоде 2025 г. были выполнены все работы, установленные в плане научного исследования. Проведены исследования аминокислотного состава продуктов переработки голов осетровых рыб. В образцах мяса и мягких тканей головы осетра идентифицировано 18 аминокислот, среди которых доля незаменимых аминокислот составляет 42,4 % и 38,2 %; заменимых аминокислот - 57,6 % и 61,8 %. Для мяса и мягких тканей головы осетра установлена пищевая и биологическая ценность, определены перспективы переработки мясного вторичного сырья. Для хрящевой ткани установлена типичная для коллагена последовательность аминокислот (глицин (на уровне 20 %) -пролин (3,6 %) - оксипролин (2,9 %). Анализ хроматографического профиля коллагеновых гидролизатов из хряща головы осетра свидетельствует, что в образцах высоко- и низкомолекулярной фракций присутствуют белково-пептидные структуры во всем диапазоне молекулярных масс, идентифицированы пептидные смеси с молекулярной массой в диапазоне от <1,5 кД до >217 кД. 67,5 % составляет фракция с молекулярной массой более 217 кД. Доля низкомолекулярных пептидов с молекулярной массой менее 10 кД составляет 36 %. Соотношение глицин/аланин в хрящевой ткани головы осетра (2,83±0,05) позволяет с большой вероятностью предположить, что преобладающим является коллаген типа I. Биологическая ценность белков мяса головы осетра составляет 44,1 %, что на 2,6 % превышает это значение для мягких тканей. Образец хрящевой ткани головы осетра лимитирован по аминокислоте лизин (69,0 %). Показатели биологической ценности свидетельствуют о возможности использования мяса и мягких тканей головы осетра в производстве пищевой продукции при соблюдении принципов сбалансирования и комбинирования рецептурных компонентов. Экспериментальные исследования жира головы русского осетра показали суммарное содержание МНЖК группы омега-9 на уровне 45,8 %; ПНЖК группы омега-3 и омега-6 – 26,2 %. Суммарная массовая доля ПНЖК биологически активного ряда омега-3 – 11,0 %; омега-6 – 15,2 %. Сравнительный анализ вторичных коллагенсодержащих ресурсов хрящевой ткани головы русского осетра с другими объектами установил пониженное содержание глицина, пролина и оксипролина (на 6,1 %; 221,9 %; 245,4 % - с чешуей сазана), (на 4,5 %; 244,4 %; 231,2 % - с чешуей карася), (на 35,1 %; 354,2 %; 305,8 % – с коллагеном млекопитающих), что позволило определить научно-практические подходы к переработке и извлечению коллагена. Произведен подбор технологических параметров и режимов извлечения коллагена и продуктов его гидролиза из хрящевой ткани голов осетровых рыб. Полученные высокомолекулярные гидролизаты перспективно использовать в пищевых технологиях в качестве загустителя; низкомолекулярные - для косметических целей и в качества пищевых биологически активных пептидов. В результате исследований разработаны 4 (четыре) новые рецептуры и технологии паст и риетов с мясом головы осетра и овощами, заливного из головы осетра. Пасты и риеты предусматривают внесение различных овощных компонентов, позволяющих сформировать различия во внешнем виде и вкусовых характеристиках продукции, что обуславливает разнообразие ассортимента. Технология заливного в отличие от традиционной предусматривает новые приемы и ингредиенты (вторичное сырье – мясо головы осетра и композиционный загуститель (желатин и агар) в соотношении 2,5 г и 0,4 г на 100 г готовой продукции). Произведена оценка качества по разработанным органолептическим характеристикам и показателю солености (в среднем 2,1 %). Белок разработанных паст/риетов составляет 12,44-16,29 % от энергетической ценности продукции, для заливного - составляет 41 % от энергетической ценности. Разработанные пасты/риеты по ТР ТС 022/2021 относятся к продукции, являющейся источником белка; заливное - продукция с высоким содержанием белка. Содержание незаменимых аминокислот: в пастах/риетах из мяса головы осетра и овощей составляет – 21,32 г/100 г белка; в заливном из головы осетра - 11,85 г/100 г белка. Жирно-кислотный состав липидов паст/риетов из мяса головы осетра представлен НЖК в среднем 14,73 %, МНЖК - в среднем 18,94 %, ПНЖК - в среднем 20,63 %; заливного из головы осетра (НЖК - 6,99 %; МНЖК - 6,55 %; ПНЖК – 11,46 %). Пасты, риеты, заливные по уровню КМАФАнМ соответствуют требованиям ТР ЕАЭС 040/2016 ЕАЭС в течение 24 часов при температуре (4±2) °С. Микробиологические исследования паст и риетов по МУК 4.2.1847-04 установили, что введение консервантов (натамицин и низин) позволят увеличить срок хранения до 30 суток при температуре 4±2 °С взамен 24 часов. По патогенным микробиологическим показателям безопасности установлено соответствие разработанной продукции. На пастообразную и заливную рыбную продукцию нового ассортимента разработаны балльные шкалы и шкалы выраженности несоответствий, графически представлены сенсорные профилограммы с идентифицированными дескрипторами. Проведен органолептический анализ продукции с использованием разработанных научно-обоснованных инструментов. Результаты квалиметрической оценки свидетельствуют о высоком уровне качества разработанной продукции (для риет - от 0,99-1,00; паст - 0,99; заливного – 0,92). Полученные научные результаты по проекту опубликованы (и/или имеется официальное принятие к публикации) в 3-х различных статьях в ведущих рецензируемых российских научных изданиях, индексируемых в библиографических зарубежных базах данных (SCOPUS и др.) и Russian Science Citation Index (RSCI). Во всех зарегистрированных публикациях имеется указание на получение финансовой поддержки от Фонда. Достигнутые результаты научно-экспериментальных работ были представлены на 4-х научных мероприятиях (национальные и международные научно-практические конференции, международный симпозиум) посредством устных докладов и публикаций членов научного коллектива в очной форме или посредством видеоконференцсвязи. Руководитель проекта представил результаты исследований на очной конференции XIV Национальная научно-практическая конференция с международным участием «Технологии и продукты здорового питания» (г. Саратов), тематика которой включает в себя тематику проекта. По тематике и результатам проекта имеются публикации в СМИ посредством Медиа-центра АГТУ с указанием Российского научного Фонда: 1) "Вкус и польза в каждой баночке: технологи АГТУ получили грант РНФ и создают рецепты риетов на основе осетра и овощей", ссылка - https://astu.org/Content/Article/40369; 2) "АГТУ в авангарде пищевых технологий", ссылка - https://astu.ru/Content/Article/40614.

 

Публикации

1. Якубова О.С., Кушбанова А.А., Захарова М.В. Органолептический анализ риетов из вторичных ресурсов (голов) осетровых объектов товарной аквакультуры Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство, № 4, 2025 (год публикации - 2025)
10.24143/2073-5529

2. Якубова О.С., Кушбанова А.А., Захарова М.В. Пищевая и биологическая ценность вторичного сырья осетровых объектов товарной аквакультуры Астраханской области «Техника и технология пищевых производств (Food Processing: Techniques and Technology)» (год публикации - 2026)
10.21603/2074-9414

3. Якубова О.С., Кушбанова А.А., Олдырев Д.В. Технологический потенциал вторичных ресурсов переработки осетровых объектов товарной аквакультуры Астраханской области Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство, номер 2, год 2025, страницы 113-121 (год публикации - 2025)
10.24143/2073-5529-2025-2-113-121


Возможность практического использования результатов
Результаты проекта являются практически значимыми, т.к. могут быть использованы в промышленной деятельности предприятий, специализирующихся на воспроизведении и переработке осетровых рыб, с целью максимально возможного вовлечения рыбных отходов для увеличения выхода съедобной части пищевой продукции и задействования в полной степени производственных мощностей; а также для расширения ассортимента продукции и дополнительных технологических возможностей для пищевой промышленности и индустрии питания. Полученные данные могут быть использованы для обновления уже существующих и разработки набора новых технологических решений, имеющих высокий потенциал для развития пищевой и сельскохозяйственной отраслей национальной экономики и для формирования и поддержания высокого имиджа российских ученых в мире. Разработанные новые технологии могут быть внедрены на рыбных предприятиях, что будет способствовать повышению рентабельности, обеспечивать экономический рост и социальное развитие Российской Федерации. Разработанные новые технологии переработки вторичных ресурсов голов осетровых рыб позволят повысить доступность готовых продуктов питания из осетровых и снизить дефицит пищевого белка. Социальная значимость проекта заключается в привлечении молодых ученых, обучающихся в ФГБОУ ВО "Астраханский государственный технический университет", в процесс проведения научно-исследовательских работ на высоком методическом уровне, в развитии их творческого, научного и профессионального потенциала. По итогам реализации проекта был сформирован научный коллектив и исследовательская команда, профессиональный уровень, квалификация и трудоспособность которой можно оценивать как высокий. Полученный практический и теоретический исследовательский опыт по тематике проекта позволит научному коллективу сформировать научный задел и успешно реализовывать и другие проекты с новыми научными направлениями.