Багато побічних продуктів морської промисловості, таких як нутрощі, шкіра, луска та кістки, що становлять від 30 до 80 % маси тіла риби, викидаються як тверді відходи під час промислових операцій з переробки риби. Однак завдяки своєму складу вони мають великий потенціал для використання як білкових добавок у кормах для аквакультури.
На їх перетворення на інгредієнти також надихає їхня значна перевага, що полягає у тому, вони не вимагають будь-яких етапів попередньої термічної, хімічної та/або ферментативної гідролізної обробки. Оскільки етап попередньої обробки не є ні економічно вигідним, ні екологічно чистим, його виключення з процесу робить утилізацію рибних відходів економнішою та екологічнішою.
Біотехнологічні методи, такі як ферментація з мікробними культурами, стають все більш популярними для обробки відходів. Серед застосовуваних мікроорганізмів дріжджі також використовувалися як посівний матеріал разом із молочнокислими бактеріями для зброджування рибних відходів для перетворення їх на корисний продукт, який можна використовувати як інгредієнт для збалансування харчових раціонів тварин. Дріжджі містять багато різних імуностимулюючих сполук, включаючи нуклеїнову кислоту, бета-глюкани та олігосахариди маннану. Ці сполуки можуть посилити ріст різних видів риб і, отже, можуть розглядатися як чудові стимулятори здоров’я культивованих гідробіонтів.
На фото Darryl Jory: культивований лаврак, що чекає на переробку.
Ферментовані рибні відходи – це рідкий продукт, отриманий шляхом розрідження тканин, яке здійснюється ферментами, які вже присутні в рибі, і прискорюється кислим рН. До субстрату також можна додавати натуральні наповнювачі, наприклад побічні продукти сільського господарства. Наприклад, шкірку цитрусових можна використовувати як наповнювач під час ферментації, і отримуваний продукт відіграватиме важливу роль джерела пребіотиків. Серед корисних ефектів пребіотиків – підвищення опірності риб до збудників захворювань і покращення росту, використання корму та ліпідного обміну, а також стимулювання імунної відповіді через модуляцію кишкової мікробіоти.
Ця стаття – узагальнення з oригінальної публікації (Tropea, A. et al. 2021. Aquafeed Production from Fermented Fish Waste and Lemon Peel. Fermentation 2021, 7(4), 272) – репрезентує результати дослідження процесу переробки нестерилізованих відходів переробки риби з неїстівних частин переробленого лаврака (Dicentrarchus labrax), з додаванням шкірок лимону як наповнювача та джерела пребіотиків, шляхом біологічної ферментації з використанням комбінованих стартових культур дріжджів Saccharomyces cerevisiae та пробіотичної бактерії Lactobacillus reuteri для біотрансформації цих субпродуктів у домішки до кормів для гідробіонтів з високим вмістом протеїнів та багатих на корисні для здоров’я мікроорганізми.
Налаштування дослідження
Неїстівні субпродукти лаврака (голови, нутрощі, шкіра та кістки) були надані Acqua Azzurra S.p.a. (Pachino, Італія). Зразки збирали безпосередньо на фермі та відправляли до лабораторії в умовах охолодження. Цедру лимона надала компанія Simone Gatto S.r.l. (San Pier Niceto, Італія). Зразки зберігалися при -200С до проведення тестів. Зразки мікроорганізмів, дріжджів і пробіотичних бактерій також були закуплені з комерційних джерел.
Експерименти з ферментації проводили в комерційному 5-літровому ферментері. Рибні відходи та цедру лимона (у співвідношенні за вагою 2:1) гомогенізували в блендері протягом 5 хвилин і додавали 20 мл S. cerevisiae (108 клітин на мл) і 20 мл культури L. reuteri (108 клітин на мл) . Процедури стерилізації не використовувалися. Усі ферментації проводили протягом 120 годин, поки не спостерігалося подальше зростання числа відібраних мікроорганізмів і значення рН не стало стабільним. Рівень pH не контролювався додаванням лугу під час культивування. Зразки середовищ щодня відбирали з реакційної ємності за допомогою стерильного шприца на 20 мл і негайно заморожували при -200С з метою зберігання до аналізу.
щодо детальної інформації про схему експерименту, ферментації, аналітичних та статистичних процедур будь ласка, дивіться оригінальну публікацію.
Результати та обговорення
Що стосується ферментації субстрату, ріст S. cerevisiae був повільним протягом перших 24 годин ферментації, підтримуючи концентрацію 108 КУО/грам. S. cerevisiae досягла концентрації 1011 КУО/грам через 72 години, залишаючись стабільною до кінця процесу. Число клітин L. reuteri постійно збільшувалось від початку бродіння до 96 годин, зростаючи у концентрації від 108 до 1012 КУО/грам, і досягаючи стабільного стану до кінця процесу.
Зниження рН відбувалося повільно протягом перших 24 годин бродіння через очікувану адаптацію мікроорганізмів на початку процесу. У присутності молочнокислих бактерій (LAB) і дріжджів через 24 години рН суміші стало стабільним на рівні 3,5. Зниження рН у субстраті є доказом хорошого підкислення через молочнокисле бродіння заквасочними культурами та є найважливішим фактором для контролю біотрансформації. Підкислення повинно бути досягнуто якнайшвидше, щоб придушити ріст патогенних мікроорганізмів і мікроорганізмів, що псують субстрат, і збільшити термін зберігання отриманого ферментованого субстрату. Крім того, враховуючи те, що процедури стерилізації не проводилися, швидке зниження pH було визнано необхідним для підтримки мікробної гігієни та для збереження якості продукту як корму для гідробіонтів. Фактично, початкова кількість загальних коліформ у субстраті становила 106 КУО/грам, але фекальних коліформ не було виявлено. Мікробіологічний аналіз для визначення загальної кількості коліформ показав чисте зменшення під час ферментації, щоб досягти повної відсутності через 96 годин (рис. 1).
Рис. 1: Процес ферментації дріжджами та лактобактеріями, а також тенденція рН. Концентрації Lactobacillus reuteri (коло), Saccharomyces cerevisiae (ромб) і coliform (квадрат), у числах колонієутворюючих одиниць (КУО) на грам, і значення pH (трикутник), що були зафіксовані під час ферментації. Адаптовано з оригіналу.
Зменшення кількості коліформ може бути наслідком деяких інгібіторних сполук (бактеріоцинів), які утворюються мікроорганізмами, що використовуються під час молочнокислого бродіння, та/або підкисленням середовища. Крім того, зменшення коліформ може забезпечити гарне біоконсервування від небажаних та/або небезпечних мікроорганізмів. Кінцеві ферментовані продукти мали низький вміст мікроорганізмів, що викликають псування, і були багатими на здорові мікроорганізми, що представляло собою здоровий кінцевий субстрат, збагачений додатковою вартістю.
Здатність стартових культур (заквасок) рости при низькому рН можна пояснити добавкою лимонної цедри, оскільки полісахариди (такі як пектини) виявляють захисну дію на молочнокислі бактерії (МКБ) від низького рН. Їхня здатність досягати цього шляхом ферментації рибних відходів із додаванням лимонної шкірки була підтверджена підвищенням рівня білка під час процесу до 48,55%, що робить ці відходи чудовою сировиною для виробництва аквакорму з додаванням Lactobacillus reuteri та Saccharomyces cerevisiae.
Початковий вміст білка в субстраті становив 11,68 ± 0,48 %. Він повільно зростав через 72 години, досягаючи 32,09 ± 0,77%. Найвищий відсоток білка в субстраті, 48,55 ± 1,15%, був досягнутий через 96 годин. Це значення залишалося стабільним до кінця процесу ферментації, утворюючи субстрат, багатий протеїном, і досягаючи рівня, прнийнятного для включення в рецептури корму для гідробіонтів. На рис. 2 показано вміст білка проти КУО дріжджів і молочнокислих бактерій (LAB).
Рис. 2: Число клітин Lactobacillus reuteri (коло), Saccharomyces cerevisiae (ромб), зазначені як колонієутворююча одиниця (КУО) на грам, і рівень білка (смужки), що збільшуються під час процесу бродіння, зазначені у відсотках.
Під час усіх ферментацій концентрація золи значно зменшувалася з 0,83 ± 0,04% до 0,66 ± 0,03%. Це може бути пов’язано з частковим використанням дріжджами золи як джерела мінеральних речовин. Вміст неочищених ліпідів, розрахований на початковому субстраті, становив 13,74 ± 0,72%. Протягом усього процесу бродіння це значення істотно не збільшилося; в кінці періоду бродіння воно досягло лише 15,25 ± 0,80%.
Що стосується вмісту жирних кислот при різному часі бродіння, то основними виявленими були пальмітинова, олеїнова та лінолева кислоти. Процес бродіння не вплинув на концентрацію насичених жирних кислот, тоді як мононенасичені та поліненасичені показали протилежну тенденцію, збільшуючись та зменшуючи відповідно під час процесу.
Перспективи
Це дослідження продемонструвало ефективний підхід до використання відходів переробки морепродуктів як субстрату для ферментації та отримання інгредієнтів і поживних речовин корму для гідробіонтів, починаючи з відходів риби та лимонної шкірки, і перетворюючи харчові відходи тваринного і рослинного походження на продукт з доданою вартістю. Кінцевий ферментований продукт нашого дослідження має низький вміст мікроорганізмів, що викликають псування, і багатий на здорові мікроорганізми, тобто представляє здоровий кінцевий субстрат, збагачений додатковою вартістю.
Здатність мікроорганізмів харчуватися відходами бродіння риби, доповненими цедрою лимона, підтверджено підвищенням рівня білка під час процесу до 48,55%, що робить ці відходи чудовою сировиною для виробництва кормів для гідробіонтів через додавання L. reuteri і S. cerevisiae. Остаточний вміст білка та ліпідів відповідає рівню інгредієнтів корму для гідробіонтів.
Тривають подальші дослідження для перетворення отриманого продукту бродіння в гранули та перевірки впливу кінцевого продукту на ріст та імунну відповідь культивованої риби. Потрібна буде додаткова робота для подальшої оптимізації виробництва для сприяння у майбутньому більш масштабному виробництва, а також оцінки економічної життєздатності пропонованого процесу переробки.
Посилання на оригінал: https://www.globalseafood.org/advocate/fermenting-fish-byproducts-and-citrus-peels-for-use-in-aquafeeds/?utm_campaign=The%20Advocate&utm_medium=email&_hsmi=251096360&_hsenc=p2ANqtz–DXQiYv_ownQtOIqb4NMiRelGYJdGkRynkDuDZ6VWZ0j-S0c0O5x-0scQtq5TOJ8PrwOUkFXIMKdadjGAWcxfSw8Zl_w&utm_content=251096360&utm_source=hs_email
