2vr12

ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ
РЫБОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.
НА ОСНОВЕ МИКРОСТРУКТУРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Антипова Л. В., Дворянинова О. П.
Воронежская государственная технологическая академия,
г. Воронеж, Россия
Введение
Рыба как пищевое и техническое сырье привлекает к себе все большее внимание в связи с тем,
что население многих стран испытывает недостаток в пищевом белке.
В
настоящее
время
мировой
улов
рыбы
составляет
примерно
50 млн. т. Ожидается, что через 10–15 лет он возрастет не менее, чем на 25% и приблизится к 80 млн.
т. Но даже ожидаемый прирост улова рыбы в ближайшие годы не полностью удовлетворит
потребность в рыбе на душу населения, поскольку для выполнения этой задачи мировой выпуск
пищевой продукции должен возрасти не менее, чем на 30% (12). Как считают эксперты ФАО,
увеличение мирового улова должно произойти в основном за счет вылова новых видов рыб, не
используемых ранее из-за трудностей промысла или из-за их относительно низкой товарной ценности.
С учетом того, что прирост уловов и выпуск рыботоваров будет идти за счет стабилизации вылова
традиционных объектов промысла и расширения вылова новых промысловых объектов, одной из
главных становится проблема более рационального использования рыбного сырья и расширения
ассортимента рыбопродуктов (14).
Анализ состояния и перспектив использования сырьевой базы рыбной промышленности
показывает целесообразность внедрения современных технологий переработки морепродуктов с
получением биологически активных веществ и ингредиентов: холестерина, фосфолипидов, белковых
концентратов, хитозанов, ферментов (15). Комплексная химическая оценка сырья обеспечит
производство таких препаратов для различных отраслей народного хозяйства, и прежде всего – для
медицины и пищевой промышленности. Однако, химическая оценка ресурсов достаточно трудоемкий
и длительный процесс, сопряженный с применением сложных приборов и оборудования. Известными
преимуществами в оценке сырьевых ресурсов обладают физические методы, например,
микроструктурный анализ.
Цель работы – изучение гистоморфологических свойств шкурок рыб, как источников белка
коллагена.
Материалы и методы
Объектами исследования служили шкурки, полученные при разделке следующих видов рыб:
горбуша, путассу, сельдь, скумбрия.
Гистологические исследования коллагенсодержащего сырья проводили путем прямого
микроскопирования парафиновых срезов тканей, приготовленных в соответствии с рекомендациями
(6, 7). Пробы целенаправленно отбирали от разных видов рыб в соответствии с известными
представлениями об их структуре. Материал фиксировали в растворе формалина объемной долей
10%, обезвоживали в батарее растворов этилового спирта, после чего готовили парафиновые срезы
толщиной 5 мкм. Специфическую окраску срезов проводили гематоксилин-эозином, железным
гематоксилином Вейгарта и пикрофуксином по Ван-Гизону.
Определение массовой доли белка проводили биуретовым методом, согласно которому щелочной
экстракт исследуемых белков смешивали с биуретовым реактивом и после инкубирования при 37 °С
измеряли светопоглощение на спектрофотометре при λ = 550 нм. Массовую долю влаги находили
путем высушивания навески продукта при температуре (150±2)° С в сушильном шкафу в течение 1 ч.
Высушенную навеску после определения влаги экстрагировали этиловым эфиром и по разнице масс
до и после экстракции определяли массовую долю жира (6). Анализ качественного состава
аминокислот входящих белков вторичных продуктов рыбы проводили методом ионообменной
хроматографии на автоматическом аминокислотном аминоанализаторе ААА-881 (Чехия) с
использованием хроматографической колонки и последующим окрашиванием входящих аминокислот
нингидриновым реактивом, предварительно проведя кислотный гидролиз в 6 N растворе соляной
кислоты в течении 24 ч. Определение триптофана не проводили, так как при кислотном гидролизе он
полностью растворяется.
Результаты и их обсуждение
Комплексное и возможно более полное использование невостребованных ресурсов при
проведении различных технологических операций предполагает превращение любой ранее
существовавшей технологии в малоотходную или безотходную. С этой целью необходима
объективная оценка образующихся отходов. Экспериментально установлено, что выход мякотных тканей
исследуемых рыб составляет в ЦЧР более 54% (табл. 1). Это предполагает целесообразность их использования для
выработки полуфабрикатов и кулинарных изделий. В то же время, выход шкурок колеблется в пределах 3,3–4,8% с
максимумом значений в случае горбуши.
Анализ общего химического состава показал (табл. 2), что по количеству основных пищевых
веществ, шкурки приближаются к мясу соответствующих рыб. Аминокислотный состав белковых
веществ шкурок (табл. 3) показывает, что они богаты аспарагиновой, глютаминовой кислотами,
пролином, аланином, глицином. Эти аминокислоты в соответствии с теорией пространственного и
химического строения белка коллагена являются его структурными признаками.
Таблица 1
Массовый выход различных частей рыб после разделки
Таблица 2
Общий химический состав различных частей тушки
Части тушки
Влага, %
Жир, %
Белок, %
Зола,
%
Ск умбрия
Мясо
64,75
16,95
18,20
1,10
Шк ур ка
59,69
18,91
16,23
5,17
Мясо
67,48
13,00
18,42
1,10
Шк ур ка
59,49
17,69
18,22
4,60
Мясо
80,00
0,586
18,00
1,40
Шк ур ка
83,12
1,05
12,02
3,81
Мясо
70,50
7,10
21,20
1,40
Шк ур ка
68,17
10,15
16,81
4,87
Сельд ь
Путассу
Горбуша
Наряду с белками в шкурке присутствуют также в незначительных количествах небелковые
азотистые вещества, жир, минеральные вещества. Особенно богата белком кожа сельди
атлантической (18,22%), а наиболее малоценна в этом отношении кожа путассу (12,02%). Высокое
содержание жира в шкурке некоторых рыб обеспечивает пищевую ценность, поэтому при условии
невысоких прочностных характеристик, обычно кожа используется вместе с мясом. Сравнительная
характеристика полученных результатов показала, что больше всего жира содержит кожа скумбрии
(18,91%) и сельди (17,69%), а меньше всего – путассу (1,05%). Кожа рыб отличается от мяса более
низким содержанием воды (59,69%). Это дает возможность предположить, что этот вид вторичных
ресурсов является уникальным источником функциональных или биологически активных соединений,
которые могут быть использованы в качестве ингредиентов пищевых добавок в составе лечебного и
профилактического питания.
При решении вопроса о рациональном использовании сырья учитываются его своеобразное
гистологическое строение, заметно отличающееся от строения шкур теплокровных животных.
Известно (4), что основной особенностью шкурок является взаимное перекрещивание пучков
проколлагеновых волокон, идущих слоями параллельно поверхности рыбы. Содержание
проколлагена в коже рыб обычно колеблется в пределах 20–30%. Из других белков обнаружен
элластин. Высокое содержание проколлагена в коже рыб обеспечивает возможность использования
ее в качестве сырья для получения рыбьего клея. Кожа некоторых рыб может использоваться также
как сырье в кожевенном производстве. Для этой цели наиболее пригодны крупные рыбы с достаточно
толстой кожей: акулы, скаты, треска, сом и др.
Таблица 3
Аминокислотный состав шкурок рыб (в % к сухому веществу)
Специфический ряд физико-химических, биохимических, биологических свойств, присущих
коллагену, обуславливает его широкую применимость в различных отраслях народного хозяйства, в
том числе при производстве продуктов питания в качестве добавки, пищевых покрытий,
пленкообразующих и формующих материалов.
Денатурация коллагена при тепловой обработке и превращение его в растворимый желатин
являются важнейшими технологическими свойствами этого белка (8). На свойства коллагена влияют
вид и возраст рыбы, стадия созревания гонад, условия питания. Физико-химические изменения
коллагена при хранении свежей рыбы и ее обработке влияют на прочность соединительной и опорной
тканей и расслоение мяса по септам. Коллаген костистых рыб иногда называют ихтиолом. По
структуре он мало чем отличается от коллагена млекопитающих, а коллаген хрящевых рыб (акулы и
ската), называемый еще эластоидином, по структуре различается с ихтиолом и коллагеном
млекопитающих (13).
Для обоснования возможных направлений использования коллагенсодержащих ресурсов
исследовали микроструктуру шкуросырья различных видов рыб (скумбрия, горбуша, сельдь, путассу).
Микрофотографии объектов исследования представлены на рис. 1–8.
При изучении особенностей микроструктуры рыбного шкуросырья особое внимание обращали на
структуру дермального пласта и его компонентов, в частности, коллагеновых образований.
Как видно на рисунках, в зависимости от вида рыбы, толщина шкурки эпидермиса меняется. Она
наибольшая у горбуши, а наименьшая – у путассу, у скумбрии и сельди занимает промежуточное
положение.
Наибольший интерес представляет гистоморфологическая характеристика шкурки горбуши, как
коллагенсодержащее сырье. Она состоит из трех слоев. Верхний тонкий слой состоит из плотных
соединительнотканных волокон, содержащих ядра единичных фиброцитов. Средний базальный слой,
в 5–7 раз превышающий толщину верхнего слоя состоит из плотной гиаминоподобной структуры,
покрытой с поверхности нитью с веретенообразным выпячиванием гемотоксилин – позитивной
ядерной субстанцией (рис. 1). Нижний – третий слой шкуры, по толщине в более, чем в 10 раз
превышающий толщину верхних слоев, состоит из множества пучков коллагеновых волокон (рис. 2).
Все слои шкурки горбуши четко отслаиваются друг от друга, а в нижнем слое отсутствует наличие
жировой клетчатки. На поверхности нижнего слоя шкурки местами имеются крупные палочковидные
пигментные (черные) включения (рис. 3).
Гистоструктура шкурки скумбрии имеет поверхностный (верхний) слой в виде небольшой полоски
из плотных соединительнотканных волокон, основанный на узкой базальной мембране с едиными
пигментными включениями. Подкожная клетчатка шкурки скумбрии занимает достаточно большую
площадь и состоит из паутины жировой ткани (рис. 4, 5).
Гистоморфологическая структура шкурки сельди отличается от структуры скумбрии тонкой
соединительнотканной капсулой, основанной на довольно широкой массивной жировой клетчатке
(рис. 6), а основание капсулы содержит крупные вытянутые пигментные включения в виде цепочки
(рис. 7).
Шкурка путассу состоит из соединительнотканного слоя, состоящего из нескольких плотно
прилегающих пучков зрелой оформленной соединительной ткани с обилием коллагеновых волокон.
На базальной мембране шкурки имеются клетки с базофильными ядрами, обеспечивающими
бласттрансформацию ткани (рис. 8).
Как видно на рисунках имеются сходные гистологические и морфологические признаки,
характеризующие различные шкурки рыбного сырья и содержащиеся в них коллагены. Однако
наблюдаются и существенные отличия, прежде всего связанные с преимущественной локализацией
основных массивов волокон, которая фиксируется в различной интенсивности окраски срезов в целом
и пучков волокон коллагена, количественной оценке морфологических характеристик. Основной
массив коллагеновых волокон наблюдается у горбуши и путассу.
Гистологический и морфологический анализы позволяют сделать вывод, что на этапе разделки
рыбного сырья, как источника коллагена, большое значение имеет шкурки горбуши и путассу.
Заметим, что коллагеновый слой шкурки путассу очень тонкий и поэтому при изготовлении фарша
целесообразно использовать мясо без отделения шкурки. Коллаген, обладая известной физической
активностью, придаст продуктам лечебно-профилактические свойства.
Рис. 1. Гистоструктура верхних слоев шкуры
горбуши на 12 час после замораживания.
Гиаминоподобная структура среднего слоя
горбуши. Окр. гем-эозин. Ув. Ок. 8, об. 40
Рис. 2. Общий вид трехслойной структуры
горбуши на 12 час после замораживания.
Окр. гем-эозин. Ув. Ок. 8, об. 10
Рис. 3. Деталь рис. 2. Черные пигментные
включения среди коллагеновых волокон
нижнего слоя шкуры горбуши на 12 час
после замораживания. Окр. гем-эозин. Ув.
Ок. 8, об. 40
Рис. 4. Гистроструктура шкуры скумбрии на
12 час после замораживания.
Окр. гем-эозин. Ув. Ок. 8, об. 40
Рис. 5. Фрагмент шкуры скумбрии на 12 час
после замораживания.
Окр. гем-эозин. Ув. Ок. 8, об. 40
Рис. 6. Гистоструктура шкуры сельди на 12
час после замораживания.
Окр. гем-эозин. Ув. Ок. 8, об. 40
Рис. 7. Крупные пигментные включения на
базальном слое шкуры сельди на 12 час после
замораживания.
Окр. гем-эозин. Ув. Ок. 8, об. 40
Рис. 8. Гистоструктура
соединительнотканного слоя шкуры путассу
на 12 час после замораживания.
Окр. гем-эозин. Ув. Ок. 8, об. 40
Выход шкурки горбуши составляет более 4% при разделке. При переработке больших объемов
филе, этот вид коллагенсодержащего сырья вполне может быть использован для получения
препаратов коллагена медицинского, пищевого и косметического значения.
Литература
1. Антипова Л. В., Биохимия мяса и мясных продуктов / Л. В. Антипова, Н. А. Жеребцов. – Воронеж: Изд-во
ВГУ, 1991. – 184 с.
2. Антипова Л. В., Глотова И. А. Оценка гистоморфологических и физико-химических свойств
коллагенсодержащего сырья мясной промышленности // Материалы ХХХIII отчет науч. конф. за 1993 год /
Воронеж. технол. ин-т. – Воронеж, 1994. – С. 114.
3. Антипова Л. В., Глотова И. А., Денисов Е. Н. Глубокая переработка вторичных коллагенсодержащих мясных
ресурсов на основе биотехнологических воздействий // Современные достижения биотехнологии: Материалы
Первой конф. Северо-Кавказского региона, Ставрополь, сент. 1995 г. – Ставрополь, 1995. – С. 61–62.
4. Антипова Л. В., Глотова И. А., Основы рационального использования вторичного коллагенсодержащего
сырья мясной промышленности. – Воронеж. гос. технол. акад., Воронеж, 1997, 248 с.
5. Антипова Л. В., Глотова И. А., Полянских С. В. Коллагенсодержащее сырье – источник создания
экологически безопасных мясных продуктов высокой биологической ценности // Междунар. конф. “Науч.-техн.
прогресс в перерабатывающих отраслях АПК”: Тез. докл., Москва 16–18 мая 1995 г./МГАПП.–М., 1995. – С. 174.
6. Антипова Л. В., Глотова И. А., Рогов И. А. Методы исследования мяса и мясных продуктов. – М.: Колос,
2001. – 376 с.
7. Бем Р., Плева В. Микроскопия мяса и сырья животного происхождения. – М.: Пищевая пром-сть, 1978. –
232 с.
8. Джафаров А. Ф. Производство желатина. – М.: Агропромиздат,1990. – 286 с.
9. Крылова Н. Н., Лясковская Ю. Н. Биохимия мяса. – М.: Пищевая промышленность, 1968. – 352 с.
10. Лебская Т. К. К вопросу комплексной переработки промысловых и перспективных для промышленного
освоения гидробионтов Северного Бассейна России (Полярный научно-исследовательский институт морского
рыбного хозяйства и океанографии им. Н. М. Книповича). Материалы научно-практической конференции «Техника
и технология пищевых производств на рубеже 21 века» (11–12 октября 2000 г.) Мурманск.
11. Лебская Т. К., Двинин Ю. Ф., Константинова Л.Л., и др. Химический состав и свойства гидробионтов
прибрежной зоны Баренцева и Белого морей. – Мурманск, ПИНРО. – 1998. – 185 с.
12. Россия в январе снизила на 38 % добычу рыбы // Российский продовольственный рынок. – 2001. – № 2. –
с. 38.
13. Сафронова Т. М. Сырье и материалы рыбной промышленности. – М.: Агропромиздат, 1991.–191 с
14. Трухин Н. В. Рациональное использование рыбного сырья. – М.: Агропромиздат, 1985.–96 с.
15. Шалак М. В., Шашков М. С., Сидоренко Р. П. Технология переработки рыбной продукции. – Мн.: Дизайн
ПРО, 1998. 240 с.