CC BY
54
УДК 591.133:664.957(06)
СОДЕРЖАНИЕ ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И СПОСОБ ИХ ЧАСТИЧНОГО УДАЛЕНИЯ В ПОКРОВНЫХ ТКАНЯХ РЫБ С ЦЕЛЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДАННОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КОРМОВОЙ ПРОДУКЦИИ
В. И. Воробьев, М. П. Андреев, Е. В. Нижникова, Н. П. Нефёдова
THE CONTENT OF TOXIC ELEMENTS AND THE METHOD FOR THEIR PARTIAL REMOVAL IN INTEGUMENTARY TISSUES OF FISH, WITH THE AIM OF USING THIS RAW MATERIAL FOR THE PRODUCTION OF
FEED PRODUCTS
V. I. Vorobyov, M. P. Andreev, E. V. Nizhnikova, N. P. Nefyodova
Цель исследований - определение содержания тяжёлых металлов и поиск способа их частичного удаления в чешуе рыб с целью использования её после предварительной обработки в качестве сырья для получения кормовой муки. В работе проведены токсикологические и физико-химические исследования покровных тканей рыб и готовой кормовой продукции, полученной на основе данного рыбного сырья (чешуя рыб). Отмечено, что чешуя сардины (Sardina pilchardus) и сардинеллы (Sardinella aurita), а также мука на их основе с добавлением голов трески (Gadus morhua callarias) имеют повышенное содержание цинка (до 132,5 мг/кг при нормативном показателе не более 100 мг/кг) согласно ГОСТ для муки кормовой рыбной. С целью снижения органических загрязнений (в том числе цинка) в чешуе рыб был разработан способ её сухой чистки, где в качестве чистящего агента было использовано сырье растительного происхождения (сухая спиртовая барда, пшеничные отруби их смесь и др.). Исследования химического состава муки кормовой из чешуи сардинеллы, полученной с использованием способа сухой чистки (чешуя / пшеничные отруби в соотношении 1:2 по массе), показали, что произошло значительное снижение уровня цинка в обработанной чешуе (8,26 мг/кг, исходное содержание 121 мг/кг), т. е. в 14,6 раза по сравнению с необработанной чешуёй, и его содержание не превышает нормативный показатель. Мука кормовая на основе чешуи сардины с добавлением размороженной кильки, полученная с использованием способа сухой чистки (чешуя / смесь (сухая спиртовая барда -75% и пшеничные отруби - 25%) в соотношении 1:1 по массе) содержала 46,8 мг/кг цинка (исходное содержание в чешуе 132,5 мг/кг).
токсичные элементы, рыбная чешуя, покровные ткани рыб, цинк, способ сухой чистки
The purpose of the research - determination of heavy metals content and finding a way for their partial removal in fish scale to use it after pre-processing as a raw material to produce forage. The paper deals with the toxicological and physico-chemical studies of integumentary tissues of fish and finished feed products derived from this fish raw material (fish scale). It has been noted that the scale of sardine (Sardina pilchardus)
and sardinella (Sardinella aurita), and the flour made using cod heads (Gadus morhua callarias), has a high zinc content (up to 132.5 mg/kg with a standard indicator of not more than 100 mg/kg), according to the National State Standard for fish meal. With the aim of reducing organic pollution (including zinc) in fish scale, we have developed a method of dry cleaning, where raw materials of vegetable origin (dried distillery stillage, wheat bran and their mixture, etc.) were used as a cleaning agent. Studies of the chemical composition of the fodder flour from sardine scale, obtained using the dry cleaning method (scale / wheat bran in the ratio 1:2 by weight) showed that there was a significant decrease in the level of zinc in the treated scale (8,26 mg/kg, the initial content of 121 mg/kg), that is, 14.6 times lower compared with rough scale, and its content does not exceed the standard rate. Fodder meal based on sardine scale with addiction of defrosted sardines, obtained using the dry cleaning method (scale/ mix (dried distillery stillage -75% and wheat bran - 25%) in the ratio 1:1 by weight) contained 46.8 per mg/kg of zinc, (original content in the scale- 132.5 mg/kg).
toxic elements, fish scale, integumentary tissues of fish, zinc, dry cleaning
method
ВВЕДЕНИЕ
Скорость поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в настоящее время значительно возросла. Примерно 90 % всех сбрасываемых промышленных стоков не проходят предварительную очистку. Уровни содержания токсичных элементов в морской воде представляют уже реальную, а не потенциальную угрозу, особенно в прибрежных промышленных и урбанизированных районах. Наибольший риск связан с загрязнением прибрежных районов соединениями ртути, меди, цинка, кадмия [1]. Рыбы, являясь ключевыми видами гидробионтов, и выступающие, как правило, в качестве одного из последнего звена в трофических цепях, обладают способностью накапливать сверхкритические концентрации загрязняющих веществ [2]. Покровные ткани рыб являются первым барьером, препятствующим попаданию токсических элементов в организм рыб из водной среды. Поэтому содержание, например, тяжёлых металлов в слизи, чешуе и коже рыб может превышать предельно допустимые концентрации (ПДК), разрешённые для использования в качестве сырья для кормовых и пищевых целей [3-6].
Снизить содержание тяжёлых металлов в пищевой продукции без ухудшения её пищевой ценности весьма проблематично. Это связано с тем, что, например, в пищевом сырье, богатом белками, большая часть тяжёлых металлов соединена с металлотионеином (семейство низкомолекулярных белков от 500 Да до 14 кДа, содержащих значительное количество аминокислоты - цистеина), образуя прочные белковые комплексы [7]. По содержанию тяжёлых металлов пищевую (кормовую) продукцию классифицируют следующим образом: «чистая» - содержание тяжёлых металлов ниже ПДК; «условно-годная» - содержание тяжелых металлов выше ПДК, но не более 2 ПДК; «негодная» - содержание тяжёлых металлов больше 2 ПДК [7]. «Условно-годная» пищевая (кормовая) продукция может быть разрешена органами Ростехнадзора для реализации с учётом конкретных условий: размера партии, вида продукции, размера её потребления и количества в суточном рационе. Перевод коллагенсодержащего
рыбного сырья (покровные ткани рыб) в категорию «чистая» пищевая (кормовая) продукция и, соответственно, разработка экономически эффективного способа переработки является весьма актуальной задачей, особенно для малых и средних рыбоперерабатывающих предприятий.
В Калининградской области существует проблема переработки коллагенсодержащего рыбного сырья, в частности рыбной чешуи, получаемой в процессе разделки рыбы, объём которой оценивается в 400 т/год.
Цель исследований - определение содержания тяжёлых металлов и изыскание способа их частичного удаления в чешуе рыб с целью использования её после обработки в качестве сырья для получения кормовой муки.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Объектами исследования являлись чешуя сардины (Sardina pilchardus) и сардинеллы (Sardinella aurita), кожа окуня (Perca fluviatilis), кожа и головы трески (Gadus morhua callarías), килька балтийская (Sprattus sprattus balticus).
Чешую рыб получали с рыбоконсервного комплекса ООО «Роскон» (г. Пионерский), кожу окуня, кожу и головы трески и кильку балтийскую с рыбоперерабатывающих предприятий ООО «Раскат-Трейд» (п. Каширское) и ООО РК «За Родину» (г. Светлый).
Исследования макро- и микроэлементного состава покровных тканей рыбы и готовой продукции проводили в химической лаборатории Института океанологии им. П. П. Ширшова Российской академии наук методом атомно-абсорбционного анализа (AA240FS Fast Segyential Atomic Absorption Spectrometer "Varian"), а также в сертифицированном лабораторном центре АтлантНИРО. Физико-химический контроль образцов кормовой муки на основе рыбной чешуи осуществляли в ФГБУ «Центр агрохимической службы «Калининградский» и сертифицированном центре АтлантНИРО.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования по содержанию токсичных элементов в чешуе сардины, сардинеллы, коже трески, а также в кормовой муке, полученной на основе рыбной чешуи, представлены в табл. 1.
Таблица 1. Содержание токсичных элементов в покровных тканях рыб
Table 1. Content of toxic elements in integumentary tissues of fish
Токсичные элементы Норма не более мг/кг Сардина (чешуя) Сардинелла (чешуя) Треска (кожа) Мука (чешуя/кож а окуня) Мука (чешуя/гол овы трески)
Свинец 5,0 0,34 1,9 0,61 0,65 0,60
Кадмий 2,0 0,81 0,46 0,11 0,13 0,11
Мышьяк 2,0 0,44 0,56 0,29 0,54 0,43
Ртуть 0,5 0,04 0,13 0,06 0,13 0,10
Медь 80,0 12,4 3,48 7,8 1,42 1,5
Цинк 100,0 132,5 121,0 74,7 91,8 115
Из табл. 1. видно, что нормативные показатели по содержанию цинка (не более 100 мг/кг согласно ГОСТ на муку кормовую рыбную) имеют повышен-
ные значения в образцах чешуи сардины и сардинеллы, а также кормовой муки на её основе [4].
С целью снижения органических загрязнений (в том числе цинка) в чешуе рыб был разработан способ её сухой чистки, где в качестве чистящего агента использовалось сырье растительного происхождения (сухая спиртовая барда, пшеничные отруби, их смесь и др.) [6, 8].
Результаты исследования химического состава муки кормовой из чешуи сардинеллы, полученной с использованием способа сухой чистки (чешуя / пшеничные отруби в соотношении 1:2 по массе), представлены в табл. 2.
Таблица 2. Химический состав муки кормовой из чешуи сардинеллы
Table 2. Chemical composition of the fodder meal from sarc ine scale
Наименование определяемого показателя муки кормовой Единицы измерени я Допусти мые значения Результат ы испытаний Погрешнос ть/ неопределе нность Обозначение нормативных документов (НД) на метод испытаний
Физико-химические показатели
Массовая доля азота % - 5,14 0,19 ГОСТ 13496.4-93
Массовая доля влаги % - 13,0 0,1 ГОСТ Р 54951-2012
Массовая доля жира % - 1,29 0,43 ГОСТ 32905-2014
Массовая доля хлористого натрия % - 0,29 0,05 ГОСТ 13496.1-98
Кислотное число мг KOH/г Не более 55,0 15,9 0,4 ГОСТ 13496.18-85
Массовая доля клетчатки % - Менее 2,0 - ГОСТ 31675-2012
Массовая доля золы % - 32,6 1,3 ГОСТ 32933-2014
Массовая доля протеина % - 32,12 0,95 ГОСТ 13496.4-93
Токсичные элементы
Свинец(РЬ) мг/кг Не более 5,0 3,69 1,29 ГОСТ Р 53100-2008
Мышьяк (As) мг/кг не более 2,0 0,18 0,05 ГОСТ Р 53101-2008
Кадмий (Cd) мг/кг не более 0,3 0,26 0,08 ГОСТ Р 53100-2008
Ртуть мг/кг не более 0,5 0,04 0,01 МУК 4.1.1472-03
Железо (Те) мг/кг - 55,0 11,0 ГОСТ 32343-2013
Медь (Си) мг/кг не более 80 6,49 1,49 ГОСТ 30692-2000
Цинк ^п) мг/кг не более 100 8,26 1,73 ГОСТ 30692-2000
Из табл. 2 видно, что значительно снизился уровень цинка в чешуе (8,26 мг/кг, исходное содержание 121 мг/кг), т. е. в 14,6 раза по сравнению с результатами табл. 1, и его содержание не превышает нормативный показатель.
Результаты исследования химического состава муки кормовой на основе чешуи сардины с добавлением размороженной кильки, полученные с использова-
нием способа сухой чистки (чешуя / смесь (сухая спиртовая барда - 75 % и пшеничные отруби - 25 %) в соотношении 1:1 по массе), представлены в табл. 3.
Таблица 3. Химический состав муки кормовой на основе чешуи сардины Table 3. Chemical composition of the fodder meal based on sardine scale
Наименование определяемого показателя муки кормовой Результаты испытаний Обозначение НД на метод испытания
Массовая доля влаги, % 8,6 ГОСТ 7636-85
Массовая доля сырого протеина, % 45,5 ГОСТ 13496.4-93
Массовая доля кальция, % 11,8 ГОСТ 26570-95
Массовая доля фосфора, % 5,53 ГОСТ 26657-97
Массовая доля цинка, % 46,8 ГОСТ 30692-2000
Массовая доля сырого жира, % 8,8 ГОСТ 13496.15-93
Кислотное число, мг КОН в 1 г жира 22,4 ГОСТ 13496.18-85
Из табл. 3 видно, что значительно снизился уровень цинка в муке кормовой на основе чешуи сардины (46,8 мг/кг, исходное содержание 135 мг/кг), т. е. в 2,88 раза по сравнению с результатами табл. 1.
Таким образом, способ сухой чистки чешуи сардины и сардинеллы, очищенной пшеничными отрубями или смесью спиртовой барды и пшеничных отрубей, позволяет удалять органические примеси и снижать содержание цинка до нормативного показателя.
ВЫВОДЫ
Покровные ткани рыб являются первым барьером, препятствующим попаданию токсических элементов в организм рыб из водной среды. Поэтому содержание тяжёлых металлов в слизи, чешуе и коже рыб может превышать предельно допустимые концентрации (ПДК), разрешённые для использования в качестве сырья для кормовых и пищевых целей.
Чешуя сардины (Sardina pilchardus) и сардинеллы (Sardinella aurita) имеет повышенное содержание цинка по сравнению с нормативным показателем на кормовую рыбную муку (не более 100 мг/кг).
Способ сухой чистки чешуи (с использованием в качестве чистящего агента сырья растительного происхождения) способствует удалению органических загрязнений и частично цинка (до нормативных значений для кормовой рыбной продукции) и позволяет использовать её в качестве сырья для производства муки кормовой.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Ковалевич, О. Г. Основные загрязнители Мирового океана / О. Г. Ковалевич // Научные труды Дальрыбвтуза. - 2013 [Электронный ресурс]. -URL: http://cyberleninka.ru/article/n/osnovnye-zagryazniteli-mirovogo-okeana (дата обращения: 30.03.2017).
2. Галатова, Е. А. Биологические особенности содержания тяжелых металлов в чешуе рыб семейства Percidae, Cyprinidae, Ecocidae, Siluridae / Е. А. Галатова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. -2009. - №9(59). - С. 46-49.
3. Sauer,G. R. Zinc uptake and its effect on calcification in the scales of the mummichog, Fundulus heteroclitus / G R. Sauer, N Watabe // Aquatic toxicology.-1984. - Т. 5. - № 1. - С. 51-66.
4. ГОСТ 2116-2000 Мука кормовая из рыбы, морских млекопитающих, ракообразных и беспозвоночных.
5. Овсюк, Е. А. Токсиканты промысловых рыб Северо-Восточной Атлантики и влияние технологических режимов рыбообработки на их снижение: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.18.04 / Овсюк Елена Алексеевна; С.-Петерб. гос. ун-т низкотемператур. и пищевых технологий. - Санкт-Петербург, 2001. - 16 с.
6. Воробьев, В. И. Влияние способа переработки рыбной чешуи на содержание тяжёлых металлов в кормовых добавках / В. И. Воробьев // Известия Калининградского государственного технического университета. - 2017. - №. 44. -С.111-122.
7. Донченко, Л. В. Безопасность пищевой продукции / Л. В. Донченко, В. Д. Надыкта. - Москва: Пищепромиздат, 2001. - 528 с.
8. Пат. (Россия), №.2621028 С1 A23K 10/38. Способ получения кормовой добавки или удобрения / В.И. Воробьев; опубл. 30.05.2017. Бюл. 16. - С.4.
REFERENCES
1. Kovalevich O. G. Osnovnye zagryazniteli Mirovogo okeana [Main pollutants of the World Ocean]. Nauchnye trudy Dal'rybvtuza, 2013. Available at: http://cyberleninka.ru/article/n/osnovnye-zagryazniteli-mirovogo-okeana (Acessed 30 March 2017).
2. Galatova E. A. Biologicheskie osobennosti soderzhaniya tyazhelykh metallov v cheshue ryb semeystva Percidae, Cyprinidae, Ecocidae, Siluridae [Biological features of the content of heavy metals in the scale of Percidae, Cyprinidae, Ecocidae, Siluridae].
Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2009, no. 9(59), pp. 4649.
3. Sauer G. R., Watabe N. Zinc uptake and its effect on calcification in the scales of the mummichog, Fundulus heteroclitus. Aquatic toxicology, 1984, vol. 5, no. 1, pp. 51-66.
4. GOST 2116-2000. Muka kormovaya iz ryby, morskikh mlekopitayushchikh, rakoobraznykh i bespozvonochnykh.
5. Ovsyuk E. A. Toksikanty promyslovykh ryb Severo-Vostochnoy Atlantiki i vliyanie tekhnologicheskikh rezhimov ryboobrabotki na ikh snizhenie. Avtoreferat diss. kand. tekhn. nauk [Toxicants of commercial fish of the North-East Atlantic and the impact of technological regimes of fish processing on their reduction. Abstract of diss. cand. techn. sci.]. Saint-Petersburg, gos. un-t nizkotemperatur. i pishchevykh tekhnologiy, 2001, 16 p.
6. Vorob'ev V. I. Vliyanie sposoba pererabotki rybnoy cheshui na soderzha-nie tyazhelykh metallov v kormovykh dobavkakh [Influence of the method of processing
fish scale on the content of heavy metals in feed additives]. Izvestiya Kaliningradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 2017, no. 44, pp. 111-122.
7. Donchenko L. V., Nadykta V. D. Bezopasnost'pishchevoy produktsii [Food Safety]. Moscow, Pishchepromizdat, 2001, 528 p.
8. Pat. (Rossiya), № 2621028 S1 A23K 10/38. Sposob polucheniya kormovoy dobavki ili udobreniya. Vorob'ev V. I. Opubl. 30.05.2017. Byul. 16, 4 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Воробьев Виктор Иванович - Калининградский государственный технический университет; доцент кафедры химии; E-mail: [email protected]
Vorobyov Victor Ivanovich - Kaliningrad State Technical University; Associate Professor of the Department of Chemistry; E-mail: [email protected]
Андреев Михаил Павлович - Калининградский государственный технический университет; доктор технических наук, профессор, старший научный сотрудник; E-mail: [email protected]
Andreev Mikhail Pavlovich - Kaliningrad State Technical University; Doctor of Engineering, Professor, Senior Researcher; E-mail: [email protected]
Нижникова Елена Владимировна - Калининградский государственный технический университет; кандидат биологических наук, доцент кафедры химии; E-mail: [email protected]
Nizhnikova Elena Vladimirovna - Kaliningrad State Technical University; PhD in Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Chemistry; E-mail: [email protected]
Нефёдова Наталья Павловна - Калининградский государственный технический университет; кандидат биологических наук, доцент кафедры химии
Nefyodova Natalia Pavlovna - Kaliningrad State Technical University; PhD in Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Chemistry
