A significant amount of small pelagic species and side streams obtained from
industrial fish processing are currently converted to fishmeal and fish oil, and
primarily used in feed production. The demand for fish and seafood products
and fishmeal for expansion of aquaculture has resulted in the overexploitation of
fish stocks, which challenges global food security. In recent decades, research
and innovation have focussed on finding alternative proteins for feed
production, leading to decreased fishmeal prices. Hence, there is now an
incentive to try alternative ways to process small pelagic species and industrial
side streams to produce products intended for human consumption which would
bring added value and reduce environmental impacts.
The overall aim of this study was to assess the potential of improving protein
utilization from the side streams from Tra catfish industrial processing in
Vietnam, and protein-rich streams obtained during Icelandic fishmeal
processing, including from lean species (blue whiting) and fatty fish (Atlantic
mackerel and Atlantic herring blend). Although several studies have been
conducted on utilising proteins from industrial processing side streams and
pelagic species in recent years, there is still little detailed knowledge available
on the chemical properties and quantities of different side streams. Generally,
the industrial side streams are combined during processing, leading to
contamination of valuable muscle tissue with various enzymes and
microorganisms, lipids, and blood, which promotes spoilage and makes their
further uses for human consumption challenging. Therefore, looking at the
possibility of procuring proteins, including isolates and hydrolysates, from each
protein-rich side stream separately is necessary.
Protein recovery from pelagic fish species has been carried out using
innovative methods, but because of the small size of these species, and as they
are often caught when actively feeding, they are highly perishable which is
reflected in the quality of the products. However, improved cooling technologies
on-board and throughout the value chain can result in high-quality raw materials.
Protein-rich streams from fishmeal production can then be used as human food
ingredients if the processing processes are optimized and re-designed.
Vietnam's Tra catfish filleting processing industry produces about one million
tons of side streams annually, which if processed separately could be utilised to
maximise their practical value.
To utilise the protein-rich Tra catfish side streams for protein products for
human consumption, two innovative methods were studied, including fish
protein isolate (FPI) production using the pH-shift method, and fish proteinvi
hydrolysate (FPH) production directly from the FPIs using enzymatic hydrolysis.
All the FPIs had an excellent amino acid composition, indicating a good
possibility of using them as food ingredients and/or supplements. The FPIs had
higher protein content, and lower lipid and ash contents than commercial surimi
made from the same raw material. The resulting FPHs constitute a natural source
of antioxidants with great potential for food application as antioxidative additives.
Although the different protein-rich side streams resulted in protein products with
similar proximate chemical properties, other attributes, such as colour (between
FPIs) and different antioxidative activities (among FPHs), were dependent on the
side stream being processed each time. Therefore, the different side streams
from Tra catfish filleting should be utilised separately, adjusting each stream
towards producing a specific value-added product.
The quality of the protein-rich streams from pelagic fishmeal and fish oil
processing in Iceland was determined. Overall, salt soluble proteins (SSP),
biogenic amines (BA), and total basic volatile nitrogen compounds (TVB-N), such
as trimethylamine (TMA) and dimethylamine (DMA), decreased significantly,
likely due to heat treatment during processing. Most of the non-protein nitrogen
compounds, including BA, TVB-N, TMA, and DMA, were separated into the
liquid streams during processing, resulting in lower values in the solid streams
(the press cake and sludge). The fish species processed, including blue whiting
(BW), and Atlantic mackerel and herring blend (MHB), and the composition of
the initial raw materials also affected the characteristics of each processing
stream, as well as the final fishmeal. In both fishmeal processes studied, the
press cake had high protein content, and low content of unwanted non-protein
nitrogen compounds, indicating a potential of using this material for the
development of higher-value protein products. In addition, different chemical
characteristics of the different solid streams (press cake, sludge, concentrate)
indicated a promising potential for producing a wide range of products,
including high-value products for human consumption if these streams were to
be processed separately.
Overall, the study indicated that the current raw materials for fishmeal
processing in Vietnam (Tra catfish side streams) and Iceland (small pelagic
species and side streams) could be utilized by applying new methods, and/or
optimising the current processing processes to obtain higher-value protein
ingredients, which could be used for human consumption.
Talsvert magn af uppsjávarfiski og fjölbreyttir hliðarstraumar sem falla til við
fiskvinnslu fara í framleiðslu á fiskmjöli og lýsi sem nýtist í fóðurframleiðslu.
Aukin eftirspurn síðustu ára eftir sjávarafurðum og fiskmjöli til aukins fiskeldis
hefur hins vegar leitt til ofnýtingar fiskistofna. Því hafa rannsóknir og nýsköpun
undanfarna áratugi beinst að því að finna önnur prótein til fóðurframleiðslu, sem
hefur dregið úr eftirspurn á fiskmjöli. Samhliða þessari þróun hefur áhugi á að
nýta uppsjávartegundir og hliðarstrauma frá fiskvinnslu til framleiðslu afurða sem
eru ætlaðar til manneldis eða sérsniðis fóðurs aukist til muna, sem mun auka
verðmætasköpun og draga úr umhverfisáhrifum innan sjávariðnaðarins.
Heildarmarkmið rannsóknarinnar var að meta möguleika á bættri nýtingu á
hliðarstraumum frá vinnslu Tra catfish (Pangasius) í Víetnam annars vegar og hins
vegar að rannsaka ferlastrauma í íslenskri fiskmjölsvinnslu meðal annars frá
vinnslu á mögrum fiski (kolmunna) og feitum fiski (makríl og síld). Með
endurbættri kælitækni um borð og í öllu framleiðsluferlinu fæst nú hágæða
hráefni og um leið eru prótein- og fituríkir straumar frá vinnslunni af hærri
gæðum og hentar því sem hráefni í vinnslu afurða til manneldis. Þó nokkrar
rannsóknir hafa verið gerðar á nýtingu próteina úr hliðarstraumum við vinnslu
uppsjávartegunda, en lítil þekking er fyrir hendi um breytingar á efnafræðilegum
eiginleikum próteina við vinnsluna. Almennt eru mismunandi hliðarstraumar
sameinaðir við vinnslu í stað þess að halda þeim aðskildum, sem leiðir til
aukinnar hættu á krossmengun milli dýrmæts vöðvavefs og óæskilegum efnum
svo sem örverum og blóði. Ef vinnslustraumunum er haldið aðskildum er hægt
að nýta sérkenni hvers hliðarstraums um sig, og samtímis myndast tækifæri á
vinnslu sérsniðinna og verðmætari prótein- og lýsisafurða.
Við vinnslu á Pangasius í Víetnam fellur árlega til um ein milljón tonna af
hliðarstraumum og ef þetta hráefni væri unnið sérstaklega væri hægt að auka
verðmæti framleiðslunnar umtalsvert.
Til að nýta próteinríka hliðarstrauma frá vinnslu Pangasius var ráðist í að
rannsaka tvær nýstárlegar nýtingaraðferðir, þ.e. annars vegar framleiðslu á
fiskpróteinísólati (FPI) með pH-shift aðferðinni og hins vegar framleiðslu á
fiskpróteini með ensímhvöttu vatnsrofi (FPH) beint frá FPI. Allar FPI-afurðirnar
voru með ákjósanlega amínósýrusamsetningu, sem gefur til kynna góðan
möguleika á nýtingu þeirra sem innihaldsefni í gæðamatvæli og/eða bætiefni.
FPI-efnin höfðu hærra próteininnihald og lægra fitu- og öskuinnihald en surimi
framleitt úr sama hráefni. FPH-efnin reyndust hafa andoxunareiginleika sem
opnar mikla möguleika á notkun þeirra sem þráarvarnarefni í matvælum.
iv
Eiginleikar afurðanna úr hinum ýmsu hliðarstraumum, svo sem litur,
andoxunarvirkni, eðliseiginleikar o.fl., voru breytilegir þó straumarnir hefðu
svipaða efnasamsetningu. Þessi niðurstaða ítrekar enn nauðsyn þess að nýta
hvern hliðarstraum frá flakavinnslu Pangasius sér í aðskildar vinnslur, þar sem
sérhanna megi afurðir með tilliti til mismunandi eiginleika þeirra og verðmæti.
Í verkefninu var einnig ráðist í að meta gæði próteinríkra strauma í
fiskmjölsvinnslu á Íslandi. Niðurstöður sýndu að saltleysanleg prótein, lífræn
amín (BA) og basísk rokgjörn köfnunarefnissambönd (TVB-N), eins og
trímetýlamín (TMA) og dímetýlamín (DMA), lækkuðu verulega í gegnum
vinnsluna. Flest köfnunarefnissambönd sem ekki voru prótein, þar á meðal BA,
TVB-N, TMA og DMA, fylgdu almennt vatnsmeiri straumunum við vinnsluna, sem
leiddi til lægri gildi þessara efna í föstu straumunum (pressukökunni og soði).
Annars vegar var fylgst með gæðabreytingum próteina við kolmunnavinnslu
(fitulitlu hráefni), og hins vegar við vinnslu á blöndu af makríl og síld (fitumiklu
hráefni). Samsetning hráefnis hafði veruleg áhrif á eiginleika vinnslustraumanna
og ekki síst á lokaafurðirnar, fiskmjölin. Í báðum fiskmjölsferlunum innihélt
pressukakan hátt próteininnihald og lítið af óæskilegum próteinefnasamböndum,
sem gefur til kynna að nota megi þessi hráefni til að þróa verðmætari
próteinafurðir en nú er gert. Að auki bentu efnasamsetning föstu straumanna
(pressuköku, soð, þykkni) til þess að framleiða megi verðmætari vöru, þar á
meðal til manneldis ef hver straumur er unninn sérstaklega.
Heilt á litið bendir rannsóknin til þess að þau hráefni sem í dag eru helst nýtt
til fiskmjölsframleiðslu bæði í Víetnam og á Ísandi megi nýta á skynsamlegri hátt
með beitingu nýrra vinnsluaðferða og bestun vinnsluferla. Þannig má framleiða
verðmætari próteinafurðir til manneldis og annarra sérsniðinna afaurða úr þessu
vannýttu hráefni.
Læst til 01.05.2025