Effect of products of Fucus alga processing on structure formation and oxidation of lipids in fish muscle tissue

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

An increase in the nutritional value and improvement of technological parameters of semi-finished products and final fish products correspond to the modern trends of healthy nutrition and ensure the rational use of raw materials. The labile structure of components of fish raw materials and especially their lipid constituents facilitates negative changes linked to oxidative processes during processing and storage. Dietary fiber with proven antioxidant activity can inhibit peroxidation of lipids in biological systems and food raw materials exerting at the same time the stabilizing effect on rheological properties of products. The aim of the work was to study an effect of products of processing of brown alga Fucus evanescens (namely gels with sulfated fucoidan and the extract of water-soluble polyphenols) on the oxidative stability of lipids and structure formation in fish muscle tissue by the example of humpback salmon minced meat. Processing of fucoidan gels with ultrasound allowed obtaining a product with the high antioxidant activity (AOA) and increased viscosity. The AOA of gels and extracts was 45 and 91% per 1 mg of dry matter, respectively. Introduction of gels into the composition of minced meat mixtures from muscle tissue of humpback salmon ensured a decrease in their viscoelastic characteristics (strength, adhesiveness and elasticity), which exerted a positive effect on the consistency of semi-finished products and final products. Addition of dry extracts of polyphenols into humpback salmon minced meat led to the loss of its shaping ability linked to a decrease in the water holding capacity of proteins. Cooking losses in minced meat with addition of gel were two times lower than those in the control samples and remained stable during frozen storage. The study of the dynamics of accumulation of primary and secondary products of lipid oxidation, Schiff bases and malondialdehyde during frozen storage showed that the initial oxidative changes in the humpback salmon minced meat affected phospholipids, and then they were spread to triglycerides. After five months of frozen storage, accumulation of malondialdehyde up to the values of 1.27 and 1.60 mg/kg minced meat was observed in the control samples and the samples with the addition of the extract. When adding fucoidan gels, the content of malondialdehyde was 0.16 mg/kg minced meat by the end of the indicated storage period. The results obtained make it possible to recommend fucoidan gels with increased AOA to stabilize the structure of fish muscle tissue and antioxidant protection of its components.

About the authors

T. N. Pivnenko

Far Eastern State Technical Fisheries University (Dalrybvtuz)

Author for correspondence.
Email: azt@bk.ru
52-B, Lugovaya str., Vladivostok, 690087

Yu. M. Pozdnyakova

Far Eastern State Technical Fisheries University (Dalrybvtuz)

Email: azt@bk.ru
52-B, Lugovaya str., Vladivostok, 690087

R. V. Esipenko

Far Eastern State Technical Fisheries University (Dalrybvtuz)

Email: azt@bk.ru
52-B, Lugovaya str., Vladivostok, 690087

References

  1. Pivnenko, T. N. (2023). Functional properties of the dietary fibers and their using in the manufacturing technology of fish products. Food Systems, 6(2), 233–244. (In Russian) https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-2-233-244
  2. Hematyar, N., Rustad, T., Sampels, S., Dalsgaard, T. K. (2019). Relationship between lipid and protein oxidation in fish. Aquaculture Research, 50(5), 1393–1403. https://doi.org/10.1111/are.14012
  3. Secci, G., Parisi, G. (2016). From farm to fork: Lipid oxidation in fish products. A review. Italian Journal of Animal Science, 15(1), 124–136. https://doi.org/10.1080/1828051X.2015.1128687
  4. Eskicioglu, V., Kamiloglu, S., Nilufer-Erdil, D. (2015). Antioxidant dietary fibres: Potential functional food ingredients from plant processing by-products.Czech Journal of Food Sciences, 33(6), 487–499. https://doi.org/10.17221/42/2015-CJFS
  5. Saura-Calixto, F. (1998). Antioxidant dietary fiber product: A new concept and a potential food ingredient. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 46(10), 4303–4306. https://doi.org/10.1021/jf9803841
  6. Rahal, A., Kumar, A., Singh, V., Yadav, B., Tiwari, R., Chakraborty, S. et al. (2014). Oxidative stress, prooxidants, and antioxidants: The interplay. BioMed Research International, V. 2014, Article 761264. https://doi.org/10.1155/2014/761264
  7. Undeland, I. (2016). Oxidative Stability of Seafood.Chapter in a book: Oxidative Stability and Shelf Life of Foods Containing Oils and Fats. Academic Press and AOCS Press, 2016. http://doi.org/10.1016/B978-1-63067-056-6.00011-2
  8. Imbs, T. I., Ermakova, S. P. (2021). Can fucoidans of brown algae be considered as antioxidants? Russian Journal of Marine Biology, 47(3), 157–161. https://doi.org/10.1134/S1063074021030056
  9. López-Marcos, M. C., Bailina, C., Viuda-Martos, M., Pérez-Alvarez, J. A., Fernández-López, J. (2015). Properties of dietary fibers from agroindustrial co-products as source for fiber-enriched foods. Food and Bioprocess Technology, 8, 2400–2408. https://doi.org/10.1007/s11947–015–1591-z
  10. Mensah, E. O., Kanwugu, O. N., Panda, P. K., Adadi, P. (2023). Marine fucoidans: Structural, extraction, biological activities and their applications in the food industry. Food Hydrocolloids, 142, Article 108784. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2023.108784
  11. Bogolitsin, K. G., Druzhinina, А. S., Ovchinnikov, D. V., Parshina, А. E., Shulgina, E. V., Turova, P. N. et al. (2019). Polyphenols of arctic brown algae: Extraction, polymolecular composition.Khimija Rastitel’nogo Syr’ja, 4, 65–75. (In Russian) https://doi.org/10.14258/jcprm.2019045135
  12. Anisha, G. S., Padmakumari, S., Patel, A. K., Pandey, A., Singhania, R. R. (2022). Fucoidan from marine macroalgae: Biological actions and applications in regenerative medicine, drug delivery systems and food industry. Bioengineering, 9(9), Article 472. https://doi.org/10.3390/bioengineering9090472
  13. Hmelkov, A., Zvyagintseva, T., Shevchenko, N., Rasin, A. B., Ermakova, S. (2018). Ultrasound-assisted extraction of polysaccharides from brown alga Fucus evanescens. Structure and biological activity of the new fucoidan fractions. Journal of Applied Phycology, 30(3), 2039–2046. https://doi.org/10.1007/s10811-017-1342-9
  14. Thao My, P. L., Sung, V. V., Dat, T. D., Nam, H. M., Phong, M. T., Hieu, N. H. (2020). Ultrasound-assisted extraction of fucoidan from Vietnamese brown seaweed Sargassum mcclurei and testing bioactivities of the extract. ChemistrySelect, 5(14), 4371–4380. https://doi.org/10.1002/slct.201903818
  15. Suprunchuk, V. (2021). Ultrasonic-treated fucoidan as a promising therapeutic agent. Polimers in Medicine, 51(2), 85–90. https://doi.org/10.17219/pim/143961
  16. Moroney, N. C., O’Grady, M. N., Lordan, S., Stanton, C., Kerry, J. P. (2015). Seaweed polysaccharides (Laminarin and Fucoidan) as functional ingredients in pork meat: An evaluation of anti-oxidative potential, thermal stability and bioaccessibility. Marine Drugs, 13(4), 2447–2464. https://doi.org/10.3390/md13042447
  17. Vafina, L. Kh., Podkorytova, A. V. (2009). New products of functional nutrition on the basis of bioactive substances from brown algae. Izvestiya TINRO, 156, 348–356. (In Russian)
  18. Pivnenko, T. N., Pozdnyakova, Yu. M., Esipenko, R. V. (2024). The influence of sonification on the fractional composition, physicochemical properties and antioxidant activity of functional fucus algae gels.Scientific Journal of the Far East State Technical Fisheries University, 68(2), 6–18. (In Russian) https://doi.org/10.48612/dalrybvtuz/2024-68-01
  19. Tabakaev, A. V., Tabakaeva, O. V. (2022). Instant drinks based on extracts of Japan sea brown algae and fruit and berry juices as functional products.Voprosy Pitaniia [Problems of Nutrition, 91(4), 107–114. (In Russian) https://doi.org/10.33029/0042-8833-2022-91-4-107-114
  20. Qwele, K., Hugo, A., Oyedemi, S. O., Moyo, B., Masika, P. J., Muchenje, V. (2013). Chemical composition, fatty acid content and antioxidant potential of meat from goats supplemented with Moringa (Moringa oleifera) leaves, sunflower cake and grass hay. Meat Science, 93(3), 455–462. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2012.11.009
  21. Donskaya, G. A., Krekker, L. G., Drozhzhin, V. M., Kolosova, E. V. (2022). Lipid peroxidation and milk heat treatment to prepare fermented milk product of mixed fermentation. Bulletin of KSAU, 5(182), 226–233. (In Russian) https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-5-226-233
  22. Ulu, H. (2004). Evaluating of three 2-thiobarbituric acid methods for the measurement of lipid oxidation in various meats and meat products. Meat Science, 67(4), 683–687. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2003.12.014
  23. Ogutu, F. O., Mu, T.-H., Elahi, R., Zhang. M., Sun. H.-N. (2015). Ultrasonic modification of selected polysaccharides — review. Journal of Food Processing and Technology 6, Article 446. https://doi.org/10.4172/2157-7110.1000446
  24. Montero, P., Hurtado, J. L., Pérez-Mateos, M. (2000). Microstructural behaviour and gelling characteristics of myosystem protein gels interacting with hydrocolloids. Food Hydrocolloids, 14(5), 455–461. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(00)00025-4
  25. Cortez-Trejo, M. C., Gaytan-Martinez, M., Reyes-Vega, M. L., Mondoza, S. (2021) Protein-gum-based gels: Effect of gum addition on microstructure, rheological properties, and water retention capacity. Trends in Food Science and Technology, 116, 303–317. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.07.030
  26. Alipour, H. J., Rezaei, M., Shabanpour, B., Tabarsa, M. E. (2018). Effects of sulfated polysaccharides from green alga Ulva intestinalis on physicochemical properties and microstructure of silver carp surimi. Food Hydrocolloids, 74, 87–96. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.07.038
  27. Etemadian, Y, Shabanpour, B. (2014). Changes in physicochemical properties and shelf life bility of kutum (Rutilus frisiikutum) slices during packaging and storage in ice. Journal of Food Processing and Preservation, 38(1), 159–168. https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2012.00760.x
  28. Hultin, H. O. (1994). Oxidation of lipids in seafoods. Chapter in a book: Seafoods: Chemistry, Processing Technology and Quality. Springer, Boston, MA, 1994. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-2181-5_5
  29. Geng, L., Liu, K., Zhang, H. (2023) Lipid oxidation in foods and its implications on proteins. Frontiers in Nutrition, 10, Article 1192199. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1192199
  30. Ashton, I. (2002). Understanding lipid oxidation in fish. Chapter in a book: Safety and Quality Issues in Fish Processing. Woodhead Publishing Ltd, Cambridge, UK, 2002. https://doi.org/10.1533/9781855736788.2.254
  31. Lu, H. F. S., Nielsen, N. S., Baron, C. P., Jacobsen, C. (2017). Marine phospholipids: The current understanding of their oxidation mechanisms and potential uses for food fortification. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 57(10), 2057–2070. https://doi.org/10.1080/10408398.2014.925422
  32. Pozharitskaya, O. N., Obluchinskaya, E. D., Shikov, A. N. (2020). Mechanisms of bioactivities of fucoidan from the brown seaweed Fucus vesiculosus L. of the Barents Sea. Marine Drugs, 18. Article 275. https://doi.org/10.3390/md18050275
  33. Andrés, C. M. C., de la Lastra, J. M. P., Juan, C. A., Plou, F. J., Pérez-Lebeña E. (2023). Polyphenols as antioxidant/pro-oxidant compounds and donors of reducing species: Relationship with human antioxidant metabolism. Processes, 11(9). Article 2771. https://doi.org/10.3390/pr11092771

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Pivnenko T.N., Pozdnyakova Y.M., Esipenko R.V.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».