CC BY
234
УДК 668.39:597-147.8
О. С. Якубова, А. Л. Котенко Кафедра технологий и экспертизы товаров
ЧЕШУЯ КАК ИСТОЧНИК ПОЛУЧЕНИЯ ИХТИОЖЕЛАТИНА
Наметившаяся тенденция к комплексному использованию ресурсов предусматривает полное и рациональное использование всех полезных компонентов сырья. Производственный процесс, при котором из одной части сырья вырабатывается пищевая продукция, а из другой - кормовая рыбная мука, только условно можно назвать безотходным, так как не используются все содержащиеся в гидробионтах компоненты. И только такую технологию или производственный процесс, при котором рационально, научно обосновано и полностью используются все полезные компоненты сырья, можно назвать безотходными.
Рыбная промышленность в настоящее время ориентирована на производство продукции из разделанной рыбы. Несъедобная часть от общей массы сырья частиковых и прудовых видов рыб составляет: лещ - 39,4 %, толстолобик - 47,0 %, щука - 43,4 %, сазан - 47,0 %, судак - 33,7 % (Справочник ..., 1999). При этом среди других отходов присутствуют кости, кожа, плавательные пузыри и чешуя, которые являются коллагенсодержащим сырьем - источником получения ихтиожелатина.
Коллаген - природный полимер, относящийся к группе склеропро-теинов. Первичной структурой коллагена является полипептидная цепь, состоящая из чередующихся остатков аминокислот. В отличие от других белков в коллагене преобладают оксипролин, пролин и глицин, причем оксипролин является специфической меткой коллагена, так как не содержится больше ни в каких других белках. Вторичная и третичная структуры коллагена представляют собой три спиральные пептидные цепи, свернутые дополнительно в общую суперспираль. Трехспиральная молекула коллагена, которая называется молекулой протоколлагена, упорядочена таким образом, что свободные боковые группы глицина каждой пептидной цепи находятся внутри общей спирали, а требующие пространства кольца пролина, оксипролина и боковые группы аминокислотных остатков выступают наружу (Вейс, 1964).
Области применения желатина разнообразны. Он широко применяется как структурообразователь в пищевой промышленности, входит в состав пищевых пленок, покрытий, съедобных оболочек, используется при культивировании микроорганизмов, а также применяется в медицинской и фотографической промышленности. В некоторых случаях именно ихтиожелатин используют в качестве клеящих веществ. Ихтиожелатин является натуральным структурообразователем, поэтому ограничений в его применении нет.
В настоящее время разработаны рациональные технологии переработки кожи и плавательных пузырей некоторых видов рыб (Ооше2-Ош11еп, Мойего, 2001; Ои<1шип<188оп, НаГ81ет88оп, 1997).
Использование чешуи в качестве вторичного ресурса ограничено вследствие особенностей строения и различия химического состава чешуи других коллагенсодержащих рыбных отходов. В настоящее время переработка чешуи является для рыбокомбинатов серьезной проблемой.
Исследования по созданию рациональной технологии переработки чешуи на кафедре «Технология и экспертиза товаров» Астраханского государственного университета ведутся уже 10 лет. В результате разработана и запатентована технология получения ихтиожелатина из килечной чешуи. В связи с изменением сырьевой базы возникла необходимость разработки технологии получения ихтиожелатина из чешуи частиковых и прудовых видов рыб, сырьевые запасы которых значительны.
В настоящее время основным сырьем для получения желатина являются непищевые отходы от разделки крупного рогатого скота (КРС). Санитарные проблемы, возникшие в Европе в связи с распространенмем губкообразного энцефалита (бешенства) КРС, вызывают озабоченность у производителей пищевой и фармацевтической продукции, не уверенных в безопасности используемого желатина. Именно поэтому разработка и внедрение технологии ихтиожелатина наиболее актуальна в настоящее время (ЬоЬшапп, 1997;81гио1;ига1 ..., 2002).
Целью настоящих исследований являлось изучение физических свойств, химического и фракционного состава чешуи частиковых и прудовых видов рыб и определение влияния этих факторов на технологию получения ихтиожелатина.
Для разработки рациональной, научно обоснованной, безотходной и эффективной технологии переработки чешуи необходимо детальное изучение химического состава и специфических свойств сырья.
Объектом настоящего исследования служила чешуя частиковых и прудовых видов рыб: леща, карася, сазана, толстолобика, щуки, судака, а также чешуя, отделившаяся после посола рыбы, собранная на рыбообрабатывающих предприятиях Астраханской области в период весенней и осенней путины 2002-2003 гг.
Химический состав образцов чешуи определяли с помощью общих методов: массовую долю влаги и золы - термогравиметрическим по стандартным методикам, жира - методом Сакслета, белка - фотометрическим с предварительным мокрым озолением образцов по Къельдалю; фракционный состав белков - последовательным экстрагированием белковых фракций специфическими растворителями; определение токсичных элементов проводили атомно-адсорбционным методом; пестицидов, радионуклидов, полихлорированных бифенилов и ДДТ - по стандартным методикам.
Как известно, существуеют три типа чешуи: плакоидная (акулы, скаты), ганоидная (осетровые), циклоидная и ктеноидная (костистые рыбы). Чешуйки костистых рыб состоят из двух слоев: твердого верхнего (гиалодентинового), сильно минерализованного слоя, образованного из тонких костистых пластинок, сцементированных органическими веществами, на 60-70 % представленными протоколлагеном.
Масса чешуи у различных видов рыб изменяется следующим образом: лещ - 3,1-6,2 %, карась - 6,2-9,7 %, щука - 3,0 %, судак - 2,5 %, сазан -2,4-5,4 % от массы тела (Кизеветтер, 1973)
Чешуя костистых рыб имеет вид тонких твердых округлых пластинок, поэтому в качестве характерного размера был взят диаметр. В зависимости от вида рыбы чешуя может быть разных размеров: у судака -5 мм, щуки и толстолобика - 7 мм, леща - 11 мм, карася - 20 мм, сазана -23 мм. Самая мощная чешуя у сазана и карася, затем у леща, самая мелкая у щуки, судака и толстолобика.
Размер, форма и особенности строения чешуек являются немаловажным фактором, определяющим дальнейшие операции технологического процесса получения ихтиожелатина, поскольку увеличение контактной поверхности обеспечивает высокую скорость диффузии при проведении массообменных процессов.
Одним из специфических свойств чешуи является адгезия чешуек в процессе предварительной подготовки и экстракции сырья, поэтому целесообразно интенсифицировать гидродинамические показатели этих массообменных процессов некоторыми из известных способов, учитывая лабильность сырья к определенным воздействиям (Лысянский, 1987).
Исследование химического состава чешуи некоторых видов частиковых и прудовых рыб (табл. 1) показало наличие в чешуе в зависимости от вида рыбы 39-62 % азотистых веществ; 28,5-49,5 % минеральных веществ и незначительное содержание жира - менее 0,2 %.
Таблица 1
Общий химический состав воздушно-сухой чешуи некоторых частиковых и прудовых видов рыб
Рыба Содержание, %
воды жира минеральных веществ азотистых веществ (ОА* 5,55)
Судак 11 0,1 49,5 39
Лещ 11,2 0,13 33,9 55
Карась 10,6 0,2 36,3 53
Сазан 10,1 0,19 28,5 62
Щука 11,1 0,1 38,5 50
Толстолобик 11,2 0,1 27,8 61
В результате дальнейшего исследования фракционного состава азотистых веществ чешуи (табл. 2), отмечено небольшое содержание водо- и солерастворимого азота, т. е. той части азотистых веществ, которые при выделении и очистке рассматриваются как балластные - альбуми- ны, глобулины, а также наличие 3-7 % особого вещества белкового происхождения, называемого ихтилепидином, не растворяющего в воде даже при кипячении. Содержание коллагена в зависимости от вида рыб составляет 32-52 %. Наибольшее количество коллагена содержится в чешуе толстолобика и сазана. Меньше всего коллагена содержится в чешуе судака - 32 %, но зато в его чешуе содержится больше всего минеральных веществ 49,5 %.
Таблица 2
Содержание различных форм азота в воздушно-сухой чешуе частиковых и прудовых видов рыб
Рыба Содержание, %
общего азота (ОА*5,55) водорас- творимого белка солерас- творимого белка коллагена сопутст- вующих веществ
Судак 39 2 2 32 3
Лещ 55 2,3 2,4 43 7
Карась 53 1,5 2,5 42 7
Сазан 62 2 2 51 5,5
Щука 50 2 2 - -
Толстолобик 61 2 2 52 5
Элементарный состав минеральной части чешуи представлен ценными и необходимыми в питании как человека, так и животных макро-и микроэлементами: кальцием (4-4,5 %), фосфором (2-2,5 %) и в меньшей мере магнием, натрием, хлором, фтором. Основной солью является фосфорнокислый кальций (33-43 % массы сухого вещества чешуи), присутствует небольшое количество (1-1,5 %) карбоната кальция, а также микроколичество фосфата магния, карбонатов калия и натрия, фтористого натрия и солей железа (Кизеветтер, 1973).
Изучение микробиологических характеристик показало, что чешуя рыбная - полуфабрикат соответствует КМАФАнМ 1 • 106 КОЕ/г. Отмечено также, что КМАФАнМ в чешуе не превышает допустимых норм в течение 3 месяцев хранения. В настоящее время продолжаются исследования по продлению сроков хранения чешуи.
Дальнейшее токсикологическое исследование чешуи рыб, направленное на расширение сферы ее применения, заключалось в определении содержания токсичных элементов, пестицидов, радионуклидов, полихлорированных бифенилов, ДДТ и его метаболитов (табл. 3). По результатам исследований чешуя соответствует требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.
На основании исследований разработаны ТУ 9289-006-004 «Чешуя рыбная - полуфабрикат» и получено санитарно-эпидемиологическое заключение № 30 АЦ.01.928.Т.001289.09.03 от 12.09.2003 г.
Таблица 3
Содержание токсичных элементов, пестицидов, радионуклидов, полихлорированных бифенилов, ДДТ и его метаболитов в чешуе частиковых и прудовых видов рыб
Наименование показателей Содержание, мг/кг
Токсичные элементы Свинец 0,29
Мышьяк 0,051
Кадмий 0,035
Ртуть 0,014
Пестициды Г ексахлорциклогексан (а, в, у- изомеры) 0,019
ДДТ и его метаболиты 0,036
Полихлорированные бифенилы 0,005
Радионуклиды, Бк/кг Цезий-137 Менее 17,84
Стронций-90 Менее 27,84
В отличие от другого коллагенсодержащего рыбного сырья, в частности кожи и плавательных пузырей, чешуя имеет твердый верхний, сильно минерализованный слой, образованный из тонких костистых пластинок, между которыми находятся слои коллагена. Структура коллагена рыб отличается от коллагена наземных животных различием межцепных связей. В коллагене млекопитающихся межцепными являются водородные связи, а в коллагене рыб основными межцепными связями являются солевые мостики. В процессе предварительной подготовки чешуи к процессу экстракции необходимо разделить слои чешуи. Это возможно только после набухания сырья, в результате которого расстояние между элементами структуры коллагена увеличивается, и, следовательно, прочность связей уменьшается. В процессе этих преобразований происходит разрушение межцепных связей и, как следствие, переход минеральных веществ в экстракт. Входящие в состав коллагена минеральные вещества представлены в основном в виде малорастворимых солей, которые затрудняют очистку ихтиожелатина в процессе производства. Структура коллагена рыб менее стабильна, что обусловливает смягчение условий мацерации для достижения желаемых изменений.
В результате экспериментальных исследований установлено, что чешуя является структурно сложной многокомпонентной системой, состоящей в основном из минеральных веществ и коллагена. Чешуя различных видов рыб отличается по химическому составу, размерам и специфическим свойствам, поэтому чешую каждого вида рыбы, а в некоторых случаях группы рыб, необходимо обрабатывать отдельно.
Чешуя рыб может служить сырьем для получения как пищевого, так и технического ихтиожелатина, а отходы от его получения целесообразно использовать в качестве кормовой минеральной добавки.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Вейс А. Молекулярная химия желатина.,1971. 478 с.
2. Кизеветтер И. В. Биохимия сырья водного происхождения. - М.: Пищ. Пром-сть, 1973. - 424 с.
3. Лысянский В. Н., Гребенюк С. М. Экстракция в пищевой промышленности. -М.: Агропромиздат, 1987. - 436 с.
4. Справочник по химическому составу и технологическим свойствам рыб внутренних водоемов / Под ред. В. П. Быкова. - М.: Изд-во ВНИРО, 1999. - 206 с.
5. Gomez-Guillen М .С., Montero Р. Extraction of gelatin from megrim (Lepi-dorhombus boscii) skins with several organic acids. // J. Food Sci. - 2001. -Vol. 66, N 2. Р. 213-216.
6. Gudmundsson M, Hafsteinsson H. Gelatin from cod skins as affected by chemical treatments // J. Food Sci. - 1997. - Vol. 62, N1. - Р. 37-39.
7. Lohmann M. On the safety (with respect to BSE) of gelatin produced from raw materials originating from cattle. - 1997. - N 4. - Р.14-16.
8. Structural and physical properties of gelatin extracted from different marine species: a comparative study / М. С. Gomez-Guillen, J. Turnay, M. D. Fernandez-Diaz, N. Ulmo, M. A. Lizarbe, P. Montero // Food Hydrocolloids. - 2002. - Vol. 54, N 1. - Р. 25-34.
Получено 21.01.04
SCALE AS A SOURCE OF OBTAINING ICHTYOGELATINE
O. S. Yakubova, A. L.Kotenko
It is determined that scale is a structural complex and multicomponent system mainly consisting of mineral substances and collagen. It is represented that scales of different species of fish are distinguished by their chemical composition, sizes and specific qualities. Sanitary microbiological and toxicological investigations revealed that scale can be used as a source for obtaining edible and industrial ichtyogelatine and its offals can be used in the best ways as mineral additives.
