kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2026-1(21)-44kaz44-2342Research ArticleПИЩЕВАЯ ИНЖЕНЕРИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)FOOD ENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ФЕРМЕНТИРОВАННЫЕ РЫБНЫЕ КОТЛЕТЫ ИЗ ТИЛАПИИ: МНОГОУРОВНЕВЫЙ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ, СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЙ И МИКРОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗFERMENTED TILAPIA FISH PATTIES: A MULTILEVEL BIOTECHNOLOGICAL, SPECTROSCOPIC, AND MICROSTRUCTURAL ANALYSIShttps://orcid.org/0000-0001-9379-5735ШадьяроваЖ. К.ShadyarovaZh.

Жазира Куспановна Шадьярова – PhD, старший преподаватель, ГОП «Транспортная техника и технологии, стандартизация, сертификация и метрология» 

010011, г. Астана, проспект Жеңіс, 62

Zhazira Shadyarova – PhD, Senior Lecturer, Group of Educational Programs «Transport Engineering and Technologies, Standardization, Certification and Metrology» 

010011, Astana city, Zhenis Avenue, 62

zhazira_shadyarova@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7583-7919КурмангалиеваД. Б.KurmangaliyevaD.

Дина Бакыткожаевна Курмангалиева – доктор технических наук, и.о. профессора ГОП «Транспортная техника и технологии, стандартизация, сертификация и метрология» 

010011, г. Астана, проспект Жеңіс, 62

Dina Kurmangaliyeva – Doctor of Technical Sciences, Acting Professor, Group of Educational Programs «Transport Engineering and Technologies, Standardization, Certification and Metrology» 

010011, Astana city, Zhenis Avenue, 62

d.kurmangaliyeva@kazatu.edu.kzhttps://orcid.org/0009-0000-0052-948XДарибаеваА. А.DaribayevaА.

Айгуль Алиакбаровна Дарибаева – PhD докторант 

010011, г. Астана, проспект Жеңіс, 62

Aigul Daribayeva – PhD Doctoral Student 

010011, Astana city, Zhenis Avenue, 62

aigul_daribaeva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3501-3720СарсембаеваН. Б.SarsembayevaN.

Нуржан Билтебаевна Сарсембаева – доктор ветеринарных наук, профессор кафедры «Ветеринарно-санитарной экспертизы и гигиены» 

050010, г. Алматы, проспект Абая, 8

Nurzhan Sarsembayeva – doctor of veterinary sciences, professor of the Department of Veterinary Sanitary Examination and Hygiene 

050010, Almaty city Avenue Abay, 8,

lady.nurzhan@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2658-9514ТолеубековаС. С.ToleubekovaS.

Сандугаш Сайлауовна Толеубекова – кандидат технических наук, ассоциированный профессор; кафедра «Биоинженерные системы» 

071412, г. Семей, улица Глинки 20А

Sandugash Toleubekova – Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Bioengineering Systems 

071412, Semey city, Glinka street, 20A

saltoshasandu@mail.ruКазахский агротехнический исследовательский университет имени С. СейфуллинаКазахстанS. Seifullin Kazakh Agrotechnical Research UniversityKazakhstanКазахский национальный аграрный исследовательский университетКазахстанKazakh National Agrarian Research UniversityKazakhstanШәкәрім университетКазахстанShakarim UniversityKazakhstan20262505202611(21)399406Copyright © Шадьярова Ж.К., Курмангалиева Д.Б., Дарибаева А.А., Сарсембаева Н.Б., Толеубекова С.С., 20262026Шадьярова Ж.К., Курмангалиева Д.Б., Дарибаева А.А., Сарсембаева Н.Б., Толеубекова С.С.Shadyarova Z., Kurmangaliyeva D., Daribayeva А., Sarsembayeva N., Toleubekova S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2342

В работе представлена разработка и научное обоснование инновационной биотехнологии получения ферментированных рыбных котлет на основе мышечной ткани тилапии (Tilapia nilotica), обогащённых креветочным гомогенатом и мультиштаммовой микробной культурой, включающей Streptococcus cremoris, Streptococcus faecalis var. liquefaciens, Lactobacillus fermentum и пробиотический штамм Escherichia coli 64G. Проведена комплексная оценка структурных, реологических, спектроскопических и микробиологических характеристик продукта с использованием текстурного профильного анализа (TPA), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), сканирующей электронной микроскопии (SEM) и статистического анализа (ANOVA). Ферментация индуцировала интенсивный протеолиз и перестройку белкового матрикса, что привело к снижению жёсткости на 27-34%, увеличению когезивности и упругости, а также росту влагосвязывающей способности на 12-18%. FTIR-анализ выявил перераспределение вторичной структуры белков, тогда как SEM подтвердил формирование плотной и однородной гелевой сети с уменьшенной пористостью. Микробиологические исследования показали снижение общего микробного числа на 1,5-2,0 порядка и подавление дрожжево-плесневой микрофлоры, что подтверждает природный биоконсервационный эффект ферментации и увеличение срока хранения. Сенсорная оценка показала улучшение сочности, текстуры и общей приемлемости продукта. Разработанная технология обладает высоким потенциалом промышленного внедрения в секторе функционального и геродиетического питания.

This study presents the development and scientific substantiation of an innovative biotechnology for the production of fermented fish patties based on Nile tilapia (Tilapia nilotica) enriched with shrimp homogenate and a multistrain microbial culture including Streptococcus cremoris, Streptococcus faecalis var. liquefaciens, Lactobacillus fermentum, and the probiotic strain Escherichia coli 64G. The research involved comprehensive evaluation of structural, rheological, spectral, and microbiological characteristics using texture profile analysis (TPA), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), and statistical analysis (ANOVA). Fermentation induced intensive proteolysis and restructuring of the protein matrix, resulting in a 27-34% reduction in hardness, increased cohesiveness and elasticity, and a 12-18% increase in water-holding capacity. FTIR analysis revealed redistribution of protein secondary structures, while SEM visualization confirmed the formation of a dense and homogeneous gel network with reduced porosity. Microbiological assessment demonstrated a 1.5-2.0 log reduction in total viable counts and suppression of yeast and mold microflora, confirming a natural biopreservative effect and extended shelf life. Sensory evaluation showed improved juiciness, texture, and overall acceptability. The developed technology demonstrates high scalability and strong potential for industrial implementation in functional and gerodietetic food production.

ферментированные рыбные продуктытилапия (Tilapia nilotica)креветочный гомогенатмультиштаммовая закваскапротеолизтекстурный анализ (TPA)микробиологическая стабильностьfermented fish productsNile tilapia (Tilapia nilotica)shrimp homogenatemultistrain starter cultureproteolysistexture profile analysis (TPA)microbiological stabilityReferencesFAO. The State of World Fisheries and Aquaculture 2022: Towards Blue Transformation. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2022. – 224 р. https://doi.org/10.4060/cc0461en.FAO. The State of World Fisheries and Aquaculture 2022: Towards Blue Transformation. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2022. – 224 р. https://doi.org/10.4060/cc0461en.Meurer F. Protein requirements in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) during production and reproduction phases / F. Meurer, J. Novodworski, R.A. Bombardelli // Aquaculture and Fisheries. – 2024. – Vol. 9, № 1. – P. 23-35. https://doi.org/10.1016/j.aaf.2024.03.004.Meurer F. Protein requirements in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) during production and reproduction phases / F. Meurer, J. Novodworski, R.A. Bombardelli // Aquaculture and Fisheries. – 2024. – Vol. 9, № 1. – P. 23-35. https://doi.org/10.1016/j.aaf.2024.03.004.Dried fish at the intersection of food science, economy, and culture: A global survey / B. Belton et al // Fish and Fisheries. – 2022. – Vol. 23, № 4. – P. 941-962.Dried fish at the intersection of food science, economy, and culture: A global survey / B. Belton et al // Fish and Fisheries. – 2022. – Vol. 23, № 4. – P. 941-962.Quality, functionality, and microbiology of fermented fish: A review / J. Zang et al // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2020. – Vol. 60, № 7. – P. 1228-1242. https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1565491.Quality, functionality, and microbiology of fermented fish: A review / J. Zang et al // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2020. – Vol. 60, № 7. – P. 1228-1242. https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1565491.The contribution of microorganisms to the quality and flavor formation of Chinese traditional fermented meat and fish products / J. Mao et al // Foods. – 2024. – Vol. 13. – Art. 608. https://doi.org/10.3390/foods13040608.The contribution of microorganisms to the quality and flavor formation of Chinese traditional fermented meat and fish products / J. Mao et al // Foods. – 2024. – Vol. 13. – Art. 608. https://doi.org/10.3390/foods13040608.Fermented fish products: Balancing tradition and innovation for improved quality / H. Li et al // Foods. – 2024. – Vol. 13, № 16. – Art. 2565. https://doi.org/10.3390/foods13162565.Fermented fish products: Balancing tradition and innovation for improved quality / H. Li et al // Foods. – 2024. – Vol. 13, № 16. – Art. 2565. https://doi.org/10.3390/foods13162565.Valorization of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) fish head for a novel fish sauce by fermentation with selected lactic acid bacteria / P. Gao et al // LWT – Food Science and Technology. – 2020. – Vol. 129. – Art. 109539. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109539.Valorization of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) fish head for a novel fish sauce by fermentation with selected lactic acid bacteria / P. Gao et al // LWT – Food Science and Technology. – 2020. – Vol. 129. – Art. 109539. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109539.Novel insight into the formation and improvement mechanism of physical property in fermented tilapia sausage by cooperative fermentation of newly isolated lactic acid bacteria based on microbial contribution / Q. Cui et al // Food Research International. – 2024. – Vol. 187. – Art. 114456. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114456.Novel insight into the formation and improvement mechanism of physical property in fermented tilapia sausage by cooperative fermentation of newly isolated lactic acid bacteria based on microbial contribution / Q. Cui et al // Food Research International. – 2024. – Vol. 187. – Art. 114456. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114456.Improvement mechanism of volatile flavor in fermented tilapia surimi by cooperative fermentation / C. Li et al // Food Chemistry. – 2024. – Vol. 449. – Art. 139239.Improvement mechanism of volatile flavor in fermented tilapia surimi by cooperative fermentation / C. Li et al // Food Chemistry. – 2024. – Vol. 449. – Art. 139239.Toldrá F. Proteolysis and texture evolution in fish products / F. Toldrá // Food Chemistry. – 2006. – Vol. 98. – P. 438-444.Toldrá F. Proteolysis and texture evolution in fish products / F. Toldrá // Food Chemistry. – 2006. – Vol. 98. – P. 438-444.Rustad T. Physical and chemical properties of protein seafood by-products / T. Rustad // Maximising the Value of Marine By-Products. Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition. Cambridge: Woodhead Publishing, 2007. – P. 3-21. https://doi.org/10.1533/9781845692087.1.3.Rustad T. Physical and chemical properties of protein seafood by-products / T. Rustad // Maximising the Value of Marine By-Products. Woodhead Publishing Series in Food Science, Technology and Nutrition. Cambridge: Woodhead Publishing, 2007. – P. 3-21. https://doi.org/10.1533/9781845692087.1.3.Protease activity and protein gelation / R. Ovissipour et al // Food Hydrocolloids. – 2012. – Vol. 27, № 2. – P. 335-343.Protease activity and protein gelation / R. Ovissipour et al // Food Hydrocolloids. – 2012. – Vol. 27, № 2. – P. 335-343.Kim S.K., Mendis E. Bioactive marine peptides: Properties and applications / S.K. Kim, E. Mendis // Food Research International. – 2006. – Vol. 39, № 4. – P. 383-393.Kim S.K., Mendis E. Bioactive marine peptides: Properties and applications / S.K. Kim, E. Mendis // Food Research International. – 2006. – Vol. 39, № 4. – P. 383-393.Seafood biopreservation by lactic acid bacteria / M. Ghanbari et al // Food Microbiology. – 2013. – Vol. 34, № 1. – P. 123-132.Seafood biopreservation by lactic acid bacteria / M. Ghanbari et al // Food Microbiology. – 2013. – Vol. 34, № 1. – P. 123-132.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.