A COMPARATIVE ASSESSMENT OF HYDROLYSIS METHODS USED TO OBTAIN FISH COLLAGEN PEPTIDES AND INVESTIGATION OF THEIR AMINO ACID BALANCE | СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СПОСОБОВ ГИДРОЛИЗА КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩЕГО РЫБНОГО СЫРЬЯ ПРИ ПОЛУЧЕНИИИ ПЕПТИДОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ АМИНОКИСЛОТНОЙ СБАЛАНСИРОВАННОСТИ

英语. Biotechnological methods for obtaining peptides of unique composition by means of protein hydrolysis are widely used in the food, agricultural and medical industries. One promising source of active peptides is considered to be collagen-rich solid byproducts, obtained from the fish-processing industry, whose proteins contain valuable amino acids. For the extraction of proteins, high-temperature processing (thermolysis) with preliminary fermentation is frequently recommended. The resulting dispersion is further divided into peptide, lipid and mineral protein fractions, which are used for various purposes. This method was proposed by the ANiMOX GmbH company (Germany) and tested in the Kaliningrad State Technical University (KSTU, Russia). At the fish product canning enterprises of the Kaliningrad region, about 50% of fish solid wastes (heads, ridges, bones, scales, entrails), which approximately equals to 10 tons per day, remains unprocessed. This work is aimed at comparing the quality of hydrolysis products obtained from collagen-rich solid fish wastes by the thermal, fermentative and combined methods. A series of experiments was carried out using waste product samples from the RosKon fish cannery complex. Proteins were obtained by three methods: fermentolysis, thermolysis and the combination of fermentolysis and thermolysis. Using centrifugation, the obtained suspensions were divided into the upper (fat), medium (water) and lower (sedimentary) fractions. The aqueous (medium) fraction presents a solution of peptides. Depending on the modes of the method used, peptide mixtures with a molecular weight (MW) from 0,1 kDa to 100 kDa were obtained. Low-molecular weight peptides with a MW lower than 10 kDa are considered to possess a high nutritional value, since they exhibit a high biological activity and are easily digested. During the hydrolysis of sardinella heads, the highest and the lowest yields of peptides with a MW lower than 10 kDa were achieved by fermentolysis (97,7%) and thermolysis (40,6%), respectively. The composition of amino acids in peptides is shown to depend on the type of both raw material and hydrolysis; however, all peptide fractions contain essential amino acids (leucine, lysine, phenylalanine, threonine, valine, etc.). Glycine, aspartic and glutamic acids, which are characteristic of collagen proteins, are established to prevail among other acids. The lyophilized peptide solutions obtained by all hydrolysis methods are demonstrated to contain more than 82% of proteins (calculated with reference to dried substance), less than 6% of mineral substances and less than 5% of fat. It should be noted that the peptides obtained by thermal hydrolysis exhibit the lowest amount of impurities. The obtained peptides can be used in the composition of animal feed (aquaculture, cattle, poultry), food additives, specialized nutrition for athletes and the elderly, as well as in microbiological media, cosmetic and medical preparations.

俄语. Биотехнологические методы получения пептидов путем гидролиза протеинов позволяют получать уникальные композиции, применяющиеся в пищевой, аграрной, медицинской и других отраслях промышленности. Перспективным источником активных пептидов считается коллагенсодержащее рыбное сырье или отходы от разделки рыбы, протеины которых содержат ценные аминокислоты. При извлечении протеинов рационально применять высокотемпературную обработку (термолиз) с предварительным ферментированием. Полученная дисперсия далее разделяется на пептидную, липидную и минерально-белковую фракции, которые используются по назначению. Данный способ предложен технологической компанией ANiMOX (Германия) и апробирован в КГТУ (Россия). В Калининградской области на рыбоконсервных производствах остается около 50% массы рыбных отходов (головы, хребты, кости, чешуя, внутренности), это в среднем составляет 10 тонн в сутки, отходы практически не перерабатываются. Целью работы является сравнение качества продуктов гидролиза коллагенсодержащего рыбного сырья термическим, ферментативным и комбинированным методами. Эксперименты проводили на отходах рыбоконсервного комплекса «РосКон». Получали протеины тремя способами (Ф-ферментолиз, Т-термолиз, Ф-Т-комбинированный ферментолиз и термолиз). Образующуюся суспензию центрифугированием разделяли на три фракции - верхнюю (жировую), среднюю (водную) и нижнюю (осадочную). Водная (средняя) фракция представляет собой раствор пептидов. В зависимости от режимов способа получали пептидные смеси с молекулярной массой (ММ) от 0,1 кДа до 100 кДа. Наиболее ценными являются низкомолекулярные пептиды с ММ менее 10 кДа, которые легко усваиваются и обладают повышенной биологической активностью. Наибольший выход пептидов с ММ менее 10 кДа при гидролизе голов сардинеллы получен при ферментолизе (97,7%), наименьший - при термолизе (40,6%). Состав аминокислот в пептидах зависит от вида сырья и вида гидролиза, но во всех пептидных фракциях содержатся незаменимые аминокислоты (лейцин, лизин, фенилаланин, треонин, валин и др.). Из всех аминокислот преобладают глицин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, характерные для коллагеновых белков. Лиофилизированные пептидные растворы всех способов гидролиза содержат более 82% протеинов в пересчете на сухое вещество, менее 6% минеральных веществ и менее 5% жира, наименьшее количество примесей имеют пептиды термогидролиза. Полученные пептиды можно применять в составе кормов (аквакультура, животные, птица), пищевых добавок, специализированного питания спортсменов и пожилых людей, микробиологических сред, косметических и лечебных препаратов.