CC BY
115
2013
Известия ТИНРО
Том 175
УДК 664.951.014:639.211 Д.В. Полещук1, С.Н. Максимова1, Ю.М. Гафуров2*
1 Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет, 690950, г. Владивосток, ул. Луговая 52б;
2 Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН, 690022, г. Владивосток, просп. 100-летия Владивостока, 159
разработка технологии функциональных продуктов из молок лососевых
Научно обоснована технология функциональных кулинарных продуктов на основе молок лососевых с использованием хитозана. Представлены результаты научных исследований по разработке рациональных технологических параметров производства нового функционального продукта.
ключевые слова: хитозан-нуклеиновый гидролизат, молоки лососевых, функциональный продукт, хитозан, хитозан-нуклеиновый комплекс.
Poleshchuk D.V., Maksimova S.N., Gafurov Yu.M. Developing the technology for functional products of salmon milts // Izv. TINRO. — 2013. — Vol. 175. — P. 339-345.
Technology of functional culinary product on the basis of salmon milt with chitosan addition is scientifically substantiated. Results of scientific researches for its optimal technological parameters are presented.
Key words: chitosan-nuclein hydrolyzate, salmon milt, functional product, chitosan, chitosan-nucleic complex.
Введение
Распространение продуктов функционального питания в мире объясняется хорошей информированностью современного потребителя в вопросах защитных факторов питания и формированием у него представлений, что пища должна оказывать на организм очищающее и целебное действие, помогать бороться со стрессами, ухудшением экологической ситуации и предупреждать накопление избыточной массы тела. Функциональные продукты предназначены для широкого круга потребителей, имеют вид обычной пищи, могут и должны потребляться регулярно в составе нормального рациона питания (Позняковский, 2005).
Популярность функциональных продуктов объясняется благоприятным влиянием их на организм потребителей, что выражается, как правило, в способности корректировать иммунитет, а в некоторых случаях предотвращать распространение различных заболеваний. Физиологический эффект при этом достигается как за счет биологически
* Полещук Денис Владимирович, аспирант, e-mail: [email protected]; Максимова Светлана Николаевна, доктор технических наук, доцент, заведующая кафедрой, e-mail: maxsvet61@mail. ru; Гафуров Юрий Михайлович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected].
Poleshchuk Denis V., post-graduate student, e-mail: [email protected]; Maksimova Svetlana N., D.Sc., head of department, e-mail: [email protected]; Gafurov Yu.M., Ph.D., senior researcher, e-mail: [email protected].
активных веществ, содержащихся в самом сырье, так и путем внесения в состав продукта физиологически функционального ингредиента (Абрамова, 2005).
Наиболее ценным сырьем для производства функциональных продуктов считаются гидробионты. Рынок функциональных продуктов из гидробионтов постоянно развивается, на некоторые виды продукции разработаны методические рекомендации по использованию их в питании людей, страдающих определенными заболеваниями, с указанием адресности.
В Дальневосточном регионе к массовым промысловым объектам относятся тихоокеанские лососи, вторичным сырьем переработки которых являются молоки, богатые белками, фосфолипидами, стеринами, жирорастворимыми витаминами, по-линенасыщенными жирными кислотами, а также нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК). Наличие нуклеинового материала в молоках (до 8 %) позволяет позиционировать их как ценное сырье для производства биологически активных продуктов (Касьяненко, Пивненко, 1999).
Поскольку полученные из молок лососевых нуклеиновые продукты имеют низкий потенциал использования (в результате высокой молекулярной массы доставка этих веществ в клетку организма ограничена), то для компактизации таких молекул целесообразно использование катионных полимеров. Молекулы нуклеиновых кислот в составе комплексов катионных полимеров могут быть защищены от действия нуклеаз. При выборе полимера для комплексообразования важным условием является его биосовместимость с нуклеиновым материалом (Евдокимов, 2011).
Известно, что хитозан, являясь катионным полимером, способен образовывать с полианионами нуклеиновых кислот полиэлектролитный комплекс, который обеспечивает компактизацию молекул нуклеотидов, защищает ее от эндонуклеазной деградации и облегчает проникновение через мембрану клетки (Евдокимов, 2011).
Хитозан проявляет комплексообразующие свойства и в условиях живого организма. Он используется как энтеросорбент в составе БАД к пище для выведения жиров, желчных кислот, тяжелых металлов, токсинов, электролитов, радионуклидов. Биополимер обладает бактерицидными свойствами, установленными для живых организмов, а также для хранения различных видов пищевых продуктов из гидробионтов (Nagasawa et а1., 1970; MuzzareШ, 1973; Максимова, Сафронова, 2010). Поэтому хитозан, так же как и нуклеиновые кислоты, отнесен к физиологически ценным веществам (МР 2.3.1.1915-04).
Анализ современной литературы показал, что существуют различные способы получения комплекса биологически активных продуктов из молок лососевых. Основной из них — получение белковых гидролизатов, содержащих биологически ценные вещества, такие как аминокислоты, дезоксинуклеозиды, олигонуклеотиды и др.
Цель настоящих исследований состояла в разработке способа получения хитозан-нуклеинового гидролизата высокой физиологической ценности, содержащего нуклеиновые продукты разной степени полимерности, в том числе нуклеотиды, оптимальные по молекулярной массе и строению для комплексообразования с хитозаном, а также в разработке технологии пищевых продуктов на его основе.
Материалы и методы
В работе использовали зрелые молоки лососевых (ТУ 9267-037-33620410-04).
Для образования полиэлектролитного комплекса был выбран низкомолекулярный водорастворимый хитозан ММ 55 кДа (ТУ 9289-002-11418234-99).
С целью выделения нуклеинового материала использовали способ ферментативного гидролиза молок, который в отличие от солевой экстракции обеспечивает получение низкомолекулярных нуклеиновых продуктов (Пат. № 2483110).
В качестве ферментного препарата применяли коллагеназу камчатского краба, характеризующуюся специфическим воздействием на гонады гидробионтов, в количестве 0,7 г на 1 л субстрата. Для оптимальной работы фермента использовали ацетатный буфер рН 5,0. Гидролиз осуществляли при температуре 37-40 0С и величине гидромодуля 1 : 9 (Максимова и др., 2012).
С целью предотвращения микробиальной порчи гидролизата использовали сор-биновую кислоту (ТУ 6-22-58-00146-358-92).
Содержание нуклеинового материала определяли путем измерения оптической плотности гидролизата на СЭФ CECIL 2021 при длине волны 260 нМ с длиной пробега луча 1,0 см против дистиллированной воды. Качественный состав нуклеиновых продуктов исследовали путем тонкослойной хроматографии на пластинках с силуфолом УФ 254 в хроматографической системе «изопропанол—аммиак—вода» (Гафуров, 1999).
Аминокислотный состав гидролизата определяли на аминокислотном анализаторе LC 2000.
Степень связывания хитозана с нуклеиновыми продуктами устанавливали методом электрофореза в агарозном геле, используя систему: нуклеиновый материал, выделенный из гидролизата концентрацией 5 мг/мл, и раствор водорастворимого хитозана концентрацией 5 мг/мл (Гафуров, 1999).
Вкус пищевых систем и продуктов с хитозаном оценивали по разработанному нами ранее показателю интенсивности вяжущего вкуса хитозана (Сафронова, Максимова, 1997).
Результаты и их обсуждение
Для определения рациональной продолжительности гидролиза молок процесс проводили в течение 24 ч, при этом интервал времени между отбором проб составлял 2 ч. Результаты эксперимента свидетельствовали о нарастании количества нуклеиновых продуктов (от 1,12 до 8,95 мг/мл) с увеличением продолжительности гидролиза до 12 ч. При последующем увеличении времени гидролиза до 24 ч концентрация нуклеиновых продуктов оставалась неизменной. Таким образом, было установлено, что для выделения максимального количества нуклеиновых материалов гидролиз целесообразно проводить 12 ч.
Оценка качественного состава нуклеиновых продуктов, полученных в результате гидролиза, подтвердила его оптимальную продолжительность в течение 12 ч. Последующее увеличение времени ферментолиза не изменило качественный состав нуклеинового материала в гидролизате, который представлен широким спектром нуклеиновых продуктов разной степени полимерности — олигонуклеотиды, мононуклеотиды, нуклеозиды (Максимова и др., 2012).
Полученный гидролизат также оценивали по аминокислотному составу (табл. 1).
При исследовании аминокислотного состава полученного гидролизата было выявлено содержание 16 аминокислот. Преобладающими аминокислотами являются незаменимая аминокислота — лизин — и заменимая — аргинин. Аргинин — донор оксида азота и обеспечивает регуляторные функции нервной ткани (Мотавкин, 2003).
В полученный гидролизат вносили хитозан в соотношении 0,5-1,0; 1,0-1,0. Уменьшение количества внесенного биополимера снижает физиологическую ценность гидролизата с учетом рекомендуемой суточной потребности в хитозане как функциональном ингредиенте, а увеличение негативно сказывается на вкусовых свойствах биологически активного продукта, увеличивая интенсивность вяжущего вкуса хитозана (Сафронова, Максимова, 1997).
Заключение об образовании хитозан-нуклеинового комплекса сделано на основании данных электрофореза проб, состав которых приведен в табл. 2.
Результаты электрофореза представлены на рисунке.
После прокрашивания бромистым этидием агарозного геля с нанесенными пробами в ультрафиолетовом свете наблюдали четкую идентификацию нуклеинового материала в пробе 1. Пробы 2, 3 визуализировались едва различимо. Проба 4 не визуализировалась, поскольку образованный хитозан-нуклеиновый комплекс имеет нулевой заряд и при электрофорезе в агарозном геле не происходит его движения. Таким образом, в пробе 4 произошло полное связывание хитозаном молекул нуклеиновых продуктов, что и не позволило ей покинуть слот.
Аминокислотный состав гидролизата молок Amino acid composition of milt hydrolyzate
Таблица 1 Table 1
Аминокислоты Содержание в исследуемом объекте, г/100 г белка
о к н о ме <й СП е к Треонин 2,88
Валин 6,13
Метионин 1,64
Изолейцин 3,44
Лейцин 4,41
Фенилаланин 3,00
Лизин 17,73
Сумма незаменимых аминокислот 39,23
U и S й го Аспарагин 4,00
Серии 6,65
Глутамин 5,54
Глицин 7,02
Алании 4,63
Тирозин -
Гистидин 0,061
Аргинин 17,56
Пролин 15,39
Сумма заменимык аминокислот 60,85
Таблица 2
Состав проб для электрофореза в агарозе, мкл
Table 2
Composition of samples for electrophoresis on agarose, ml
№ пробы Раствор водорастворимого хитозана ММ 55 кДа Дистиллированная вода Раствор нуклеинового материала
1 - 9 3
2 1 9 2
3 2 8 2
4 3 7 2
Электрофорез в агарозном геле: 1-4 — номера проб
Electrophoresis on agarous gel: 1-4 — sample number
Результаты калибровки степени связывания хитозаном определенного количества ДНК не противоречат предложенному нами ранее диапазону соотношений биополимера и гидролизата. Полученные данные подтверждают, что выбранный диапазон является достаточным для образования хитозан-нуклеинового комплекса. Однако соотношение компонентов, представленное в пробе 4, не рассматривалось нами далее, так как технологически нецелесообразно (Сафронова, Максимова, 1997).
Способ получения хитозан-нуклеинового гидролизата и устройство для его производства подтверждены патентами (Пат. № 119643; Пат. № 2483110). Полученный гидролизат был охарактеризован как светло-серая жидкость с приятным запахом, в результате хранения которой может образовываться осадок бежевого цвета.
Учитывая все вышесказанное, можно считать хитозан-нуклеиновый гидролизат биологически ценным субстратом, который целесообразно использовать в технологии пищевых продуктов с функциональными свойствами.
На данном этапе развития пищевой технологии актуально моделирование комбинированных функциональных продуктов, состоящих из сырья как животного происхождения, прежде всего гидробионтов, так и растительного, позволяющее корректировать сбалансированность нового продукта по химическому составу и его пищевую ценность. Разработку рецептуры пищевого продукта осуществляли с учетом целенаправленного моделирования продукта заданных состава и свойств.
Поскольку основу продукта составляет гидролизат, богатый аминными соединениями, посчитали целесообразным достичь заданной величины калорийности за счет добавления в продукт компонентов, богатых углеводами. В качестве аналога использовалась технология приготовления популярных за рубежом рыбных паст на основе гидролизатов, где в качестве ингредиентов предлагают рис или овсяные хлопья.
На первом этапе осуществлялся выбор углеводного компонента (рис, овсяные хлопья), для чего готовили 6 модельных систем (табл. 3).
При оценке органолептических свойств Таблица 3
(интенсивность вяжущего вкуса хитозана, Состав модельных систем (МС) консистенция) модельных систем как наиболее ТаЬк 3
приемлемая была отобрана модельная систе- с°тр°яй°п Ы" т°^ яубЛега:
ма (МС) 5, которая обладала минимальным вяжущим вкусом и оптимальной пюреобраз-ной консистенцией. Для придания продукту привлекательных цвета, вкуса и аромата осуществляли подбор дополнительных ингредиентов. С этой целью в модельную систему 5 добавляли морковь, свеклу, ягоды (брусника, клюква), имбирь в соотношении 0,1 : 1,0, которые формировали вкус и аромат продукта.
Имбирь добавлялся для декорирования вяжущего эффекта хитозана, а ягоды — для придания интенсивного цвета, специфического вкуса и аромата продукту. Из всех предложенных вариантов как наиболее гармоничная оценена модельная система с ягодой и имбирем, в которой в меньшей степени чувствовался привкус овсяных хлопьев и вяжущий вкус хитозана.
Таким образом, разработана рецептура готового продукта (табл. 4).
На основании проведенных экспериментальных исследований разработана технологическая схема получения нового кулинарного продукта на основе хитозан-нуклеинового гидролизата, полученного из молок лососевых, с использованием биологически ценных растительных компонентов.
Термическую обработку продукта проводили при температуре 80 0С в течение 10 мин.
С целью улучшения гигиенических показателей готового продукта, придания ему товарного вида фасование пудинга осуществляли в банки из полимерных материалов с применением крышки из фольги.
№ МС Соотношение компонентов
Рис/гидролизат
1 50/50
2 40/60
3 30/70
Овсяные хлопья/гидролизат
4 50/50
5 40/60
6 30/70
Рецептура готового продукта
Table 4
Composition of finished product
Наименование компонента Количество, кг иа 100 кг готового продукта
Гидролизат 60
Овсяные хлопья 20
Клюква 8
Брусника 8
Имбирь 4
Для обоснования сроков хранения осуществляли микробиологические исследования разработанного функционального продукта, хранившегося при температуре от минус 2 до 2 0С. Анализ результатов микробиологических исследований показал, что срок хранения составляет 30 сут. При температуре хранения в диапазоне от минус 2 до 2 0С, в асептической упаковке, без доступа света продукт проявлял устойчивость в хранении и низкую обсемененность микроорганизмами (КМАФаН — 1 • 104 КОЕ/г), не превышающую установленных по СанПиН 2.3.2.1078-01 норм для данного вида продукта (1 • 104 КОЕ/г). Бактерии группы кишечной палочки, Staphylococcus aureus, патогенные микроорганизмы, в том числе родов Salmonella и Listeria, отсутствовали.
На стойкость продукта в хранении, вероятно, оказывает влияние, помимо термической обработки и асептической упаковки, наличие хитозана (0,3 %), являющегося бактериостатическим веществом, а также сорбиновой кислоты (0,1 %), используемой в гидролизате в качестве ингибитора.
Новый продукт был идентифицирован как пудинг и получил торговое название «Пудинг «Морской»».
Результаты исследования пищевой ценности подтвердили низкую заданную калорийность готового продукта — 95 ккал (по сравнению с овсяной кашей — 335 ккал,
— пудингом молочным — 150 ккал), что актуально для функционального питания.
Пудинг по качеству должен соответствовать требованиям, представленным в табл. 5.
Таблица 5
Органолептические показатели пудинга «Морской»
Table 5
Organoleptic parameters of the pudding «Morskoy»
Наименование показателя Характеристика
Консистенция Пастообразная, пюреобразная
Вкус Гармоничный, свойственный овсяной каше с кисловатым привкусом ягод, слегка терпкий, незначительный привкус имбиря
Цвет Ярко-розовый, свойственный данному виду ягод
Запах Ярко выраженный ягодный аромат с незначительным запахом овсяных хлопьев
Общее впечатление Пастообразная структура с вкраплениями овсяных хлопьев
заключение
Содержание функциональных ингредиентов в пудинге (массовая доля хитозана и нуклеинового материала, мг/100 г: соответственно 300 и 530), с учетом их суточной потребности (МР 2.3.1.1915-04, МР 2.3.2.2432-08), позволяет позиционировать разработанный продукт как функциональный (ГОСТ-Р 52349-2005).
На новый продукт разработаны проекты ТУ и ТИ.
Список литературы
Абрамова л.С. Поликомпонентные продукты питания на основе рыбного сырья : монография. — М. : ВНИРО, 2005. — 175 с.
Гафуров Ю.М. Дезоксирибонуклеазы. Методы исследования и свойства і монография.
— Владивосток і ДВО РАН, 1999. — 230 с.
Евдокимов Ю.М. Жидкокристаллические дисперсии комплекса ДНК-хитозан // Новые достижения в исследовании хитина и хитозана і мат-лы 6-й Междунар. конф. — М. і ВНИРО, 2011. — С. 273-278.
касьяненко Ю.И., Пивненко Т.Н. Сравнительные физико-химические характеристики низкомолекулярной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) из морских гидробионтов // Изв. ТИНРО. — 1999. — Т. 125. — С. 152-164.
Максимова С.Н., Рассказов В.А., Гафуров Ю.М., Полещук Д.В. Хитозан-нуклеиновый гидролизат как биологически активный продукт // Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана і мат-лы 11-й Междунар. конф. — М. і Рос. хитин. о-во, 2012. — С. 376-380.
Максимова С.Н., Сафронова Т.М. Хитозан в технологии рыбных продуктові характеристики, функции, эффективность і монография. — Владивосток і Дальрыбвтуз, 2010. — 256 с.
Мотавкин П.А. Введение в нейробиологию і монография. — Владивосток і Медицина ДВ, 2003. — 252 с.
Пат. Рф № 119643. Устройство для гидролиза / Д.В Полещук, А.Г. Ким, Ю.М. Гафуров, С.Н. Максимова. — Заявлено 09.04.2012; Опубл. 27.08.2012.
Пат. Рф № 2483110. Способ получения хитозан-нуклеинового гидролизата / С.Н. Максимова, Д.В. Полещук, Ю.М. Гафуров. — Заявлено 11.11.2011; Опубл. 27.05.2013.
Позняковский В.М. Гигиенические основы питания, качество и безопасность пищевых продуктов і монография. — Новосибирск і Сиб. унив. изд-во, 2005. — 522 с.
Сафронова Т.М., Максимова С.Н. Определение вкуса пищевых продуктов, содержащих хитозан і метод. указания. — Владивосток і ДВГУ 1997. — 15 с.
Muzzarelli R.A.A. Natural Chleating Polimers. — Oxford і Pergamon Press, 1973. — 254 р.
Nagasawa K., Vatanable H., Ogamo O. Ionexchange chromatography of nucleis — acid constituents on chitozan — impequated cellulose thin layers // J. Chromatograph. — 1970. — Vol. 48. — P. 408-413.
Поступила в редакцию 1.10.13 г.
