CC BY
135
2009
Известия ТИНРО
Том 159
УДК 664.951.014:577.112
Л.Г. Седова, Л.И. Дроздова, Т.Н. Пивненко*
Тихоокеанский научно-исследовательский рыбохозяйственный центр, 690091, г. Владивосток, пер. Шевченко, 4
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА МЕДУЗЫ RHOPILEMA ASAMUSHI И ЕЕ РЕСУРСЫ В УССУРИЙСКОМ ЗАЛИВЕ (ЯПОНСКОЕ МОРЕ)
Rhopilema asamushi образует промысловые скопления в зал. Петра Великого (Японское море) и может быть рассмотрена как перспективный объект для промысла и получения пищевой продукции. В Уссурийском заливе в 2008 г. массовый подход ропилемы был отмечен в бухте Муравьиной с 24 августа по 6 сентября. Ее общая биомасса составила 6,5 тыс. т. В этот период ропилемы встречались с диаметром купола от 27 до 86 см и массой от 2 до 31 кг. В размерной структуре уловов превалировали медузы с диаметром купола 55-75 см (69,7 %), в весовой структуре — с массой 10-20 кг (51,5 %). Химический состав медузы характеризуется высоким содержанием воды (до 97 %). Соотношение других химических компонентов, таких как белки, жиры, углеводы и минеральные вещества, имеют соотношение 9 : 1 : 20 : 70, что приближает структуру их тканей к водорослям. С помощью дробного осаждения органическими растворителями из медузы выделен полисахаридный комплекс. Сравнительный анализ гексозаминов, фукозы и сульфат-ионов позволяет считать, что основную массовую долю в нем составляют муцины, имеющие биологически активные свойства. Анализ аминокислотного состава позволяет считать, что главным белком медузы является коллаген. Данные по микробной контаминации медуз и наличию в них токсичных минеральных элементов свидетельствуют о том, что ропилема безопасна как пищевой объект и после токсикологической экспертизы может быть рекомендована для производства пищевой продукции и БАД к пище.
Ключевые слова: медузы, Rhopilema asamushi, ресурсы, химический состав, полисахаридный комплекс, аминокислотный состав.
Sedova L.G., Drozdova L.I., Pivnenko T.N. Comparative characteristics of the jellyfish Rhopilema asamushi chemical composition and its resources in the Ussuri Bay (Japan Sea) // Izv. TINRO. — 2009. — Vol. 159. — P. 337-345.
Rhopilema asamushi forms aggregations able for commercial catch in Peter the Great Bay (Japan Sea), so it can be considered as perspective object for fishery and food production. For example, mass approaches of this jellyfish to the top of Ussuri Bay (Muravyinaya Bay) were observed in the period from August 24 to September 6, 2008. Size of the rhopilema in coastal waters ranges within the following limits: cupola diameter 27-86 cm (70 % in the range 55-75 cm) and weight 2-31 kg (52 %
* Седова Людмила Георгиевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]; Дроздова Любовь Ивановна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]; Пивненко Татьяна Николаевна, доктор биологических наук, заведующая сектором, e-mail: [email protected].
in the range 10-20 kg). Its chemical composition is characterized by high contents of water (up to 97 %). Other chemical components, as proteins, fats, carbohydrates, and mineral substances contain in the tissues of jellyfish in the ratio 9 : 1 : 20 : 70 that is similar to seaweed tissue. Polysaccharide complex is extracted from the jellyfish tissue with using fractional sedimentation by organic solvents. Prevalence of mucins in this complex is concluded from comparative analysis of hexosamines, fucose, and sulphate-ions. The mucins are known by their biologically active properties. Collagen is determined as the main protein in the jellyfish tissue. Bacterial contamination and toxic elements content are low in the rhopilema tissues, that means that this jellyfish is safe for food can be recommended for production of food and BASF after detailed toxicological examination.
Key words: jellyfish, Rhopilema asamushi, marine biological resources, chemical composition, polysaccharide complex, amino acid.
Введение
В зал. Петра Великого встречаются несколько видов медуз. Три из них — корнерот (Rhopilema asamushi), аурелия ушастая (Aurelia aurita) и цианея (Cyanea capillata) — могут создавать промысловые скопления. Медуза ропиле-ма, или корнерот, является наиболее промышляемым среди других видов медуз, самым деликатесным и дорогим объектом, употребляется в пищу в Японии, Республике Корея и Китае. В Китае разработана технология ее культивирования с высоким экономическим эффектом. В последнее время и рыбодобывающие предприятия Приморского края проявляют к ропилеме значительный интерес. Добытая продукция идет на экспорт в соленом виде в бочках.
Освоение ресурсов ропилемы в зал. Петра Великого относится к дореволюционному периоду, когда она появлялась в массовых количествах. Затем долгие годы ропилема не образовывала значимых скоплений. В конце 1990-х гг. она снова появилась в заливе. Высокая численность медуз и востребованность ее промышленностью позволили в 2000 г. включить ропилему в разряд промысловых объектов, и с этого времени в водах зал. Петра Великого началось промышленное освоение ее ресурсов.
Медуза — малопитательный продукт, но все же в ней содержится масса полезных веществ, ценные углеводы, аминокислоты и микроэлементы. Работы по исследованию состава медуз и способов их переработки начали появляться в отечественных научных изданиях совсем недавно, но публикуемые сведения отрывочны (Shaposhnikova et al., 2002; Галецкая, 2004; Воробьев, 2006; Воробьев и др., 2006, 2007; Matveev et al., 2007).
Цель данной работы — оценка ресурсов и изучение пищевой и биологической ценности ропилемы, образующей скопления в Уссурийском заливе.
Материалы и методы
Ропилема относится к крупным сцифоидным медузам отряда Rhizostomeae, семейству Rhizostomatidae, роду Ропилемы Rhopilema. Среди съедобных медуз наиболее важным и имеющим высокий объем вылова является вид ропилема съедобная Rhopilema esculentum, распространенная у тихоокеанского побережья западной Японии, в Желтом, Восточно-Китайском и Южно-Китайском морях (Omori, 1981). В Японском море встречается ропилема Асамуши Rhopilema asamushi Uchida, 1938 (Адрианов, 1998).
Сцифоидные медузы раздельнополы (Наумов, 1961). Половые железы кор-нерота, имеющие форму четырех незамкнутых или полных колец, расположены в карманах желудка. Когда яйца в них созревают, стенка половой железы разрывается и яйца через рот выбрасываются наружу. После оплодотворения и дробления появляется планула, которая передним концом оседает на донный субстрат и превращается в одиночный полип — сцифостому. Сцифостомы активно
питаются, захватывая инфузорий и рачков. Этот полип может почковаться, образуя новые сцифостомы. Сцифостома зимует, а следующей весной, с наступлением потепления, в ней происходят серьезные изменения. Щупальца сцифостомы укорачиваются, а на теле появляются кольцевидные перетяжки. Вскоре от верхнего конца сцифостомы отделяется первая эфира — маленькая совершенно прозрачная молодая медуза. К середине лета из эфир развивается новое поколение медуз (Билич, 2002). Таким образом происходит чередование поколений: полипы — бесполое поколение, размножающееся вегетативно, медузы — половое поколение, вырабатывающее половые клетки. Такой способ размножения способствует как устойчивой численности медуз, так и их распространению.
Медуза быстро растёт. Диаметр зонтика корнерота может достигать 1 м. У берегов Японии в начале мая ропилема имеет диаметр менее 2 см. Уже к сентябрю она весит около 30 кг при диаметре купола 70 см (Omori, 1981). В декабре ропилема опускается на глубину 20-30 м и погибает. В южных и центральных районах побережья Китая медузы появляются весной в устьевых зонах и затем под влиянием теплого Тайваньского течения дрейфуют на север. Корнероты являются довольно хорошими пловцами, чему способствует обтекаемая форма тела и сильная мускулатура зонтика. Все это позволяет им передвигаться вперед быстрыми частыми толчками. Активно используют они и вертикальные перемещения. В сезон сильных дождей, распресняющих воду ниже 25 %о, медузы опускаются в более глубокие слои (Яковлев и др., 2002).
В настоящее время нет единого мнения о том, чем объясняется флюктуация численности медуз в многолетнем аспекте. Некоторые авторы (Яковлев и др., 2002) полагают, что к берегам Приморья ее заносят теплые поверхностные течения. В частности, считается, что с Цусимским и Восточно-Китайским течениями медузы проникают вглубь Японского моря. Летом в основном потоке скорость Цусимского течения составляет 15-30 см/с, увеличиваясь местами до 4045 см/с, а Восточно-Корейского течения — 10-20 см/с (Шунтов, 2001). Проникая в Японское море, Цусимское и Восточно-Корейское течения создают в толще воды антициклонические вихри синоптического масштаба диаметром до 60-90 км и глубиной 100-200 м, которые позволяют ропилеме проникнуть далеко на север (Никитин, Дьяков, 1998). Перенос вод вдоль периферии вихревых цепочек до 42-41° с.ш. (район зал. Петра Великого) может занимать 2-3 нед.
Наблюдается медуза в Приморье с середины августа по начало октября. Распределение ропилемы непосредственно в зал. Петра Великого также зависит от характера и направлений локальных течений, на которые, в свою очередь, влияют направление и скорость ветра (Яковлев и др., 2002).
Скопления медуз выявляли с помощью визуального обследования акватории кутовой части Уссурийского залива с бортов мотобота или лодок в августе-октябре 2008 г. Для подготовки картографических материалов были использованы геоинформационная система MapInfo Professional 7.0, а также векторные электронные карты побережья Приморского края.
Ропилема, как и большинство других медуз, совершает миграции и при тихой ясной погоде она находится в верхнем метровом слое и хорошо заметна с борта плавсредства. Лов медуз осуществляли сачками (рис. 1).
Промеры добытых медуз выполняли с помощью сантиметровой ленты на борту плавсредства. Взвешивание и химический анализ проводили на берегу и в лабораторных условиях. Для определения размеров медуз было использовано 119 особей, массы — 33 особи. Для определения углеводов, липидов и общего количества белка применяли общепринятые методики (Лазаревский, 1976). Количественное определение азота проводили на приборе Kjeltec Auto 10 SO Analyser (Швеция). Количество воды устанавливали на инфракрасном влагомере Kett F-1A (Kett Electric Laboratory, Япония). Состав свободных аминокислот (САК) — на автоматическом аминокислотном анализаторе L-8800 (Hitachi, Япония).
Рис. 1. Лов медуз сачками
Fig. 1. Catching of jellyfishes with net
Подготовка предварительно высушенных тканей медуз к атомно-абсорбци-онному определению элементов проводилась по стандартной методике (ГОСТ 26929-94). Содержание элементов в тканях медузы определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии на приборе фирмы "Nippon Jarell Ash" модель AA-855 (Япония). Концентрации кадмия, кобальта, никеля, свинца, мышьяка, селена устанавливали на атомно-абсорбционном спектрофотометре "Shimadzu", модель 6800 (Япония), используя в качестве атомизатора графитовую кювету.
Статистическую обработку полученных данных проводили на компьютере с использованием стандартных программ Statistica, Excel 2000. Доверительный интервал определяли при 95 %-ной доверительной вероятности.
Результаты и их обсуждение
Распределение и ресурсы корнерота. Массовый подход медузы в 2008 г. был отмечен с 24 августа по 6 сентября в бухте Муравьиной на глубинах 1,55,0 м в районе мысов Обрывистый — Виноградного на площади 860 га (рис. 2). На 20 м2 водной поверхности приходилась примерно одна особь. На других участках Уссурийского залива в этом году медузы появлялись эпизодически. Подход медуз был неравномерным: ежедневные уловы колебались от 0,2 до 1,2 т, составляя в среднем 0,4 т. Наиболее интенсивно лов происходил в утренние часы, с 8 до 1213 час дня, затем прекращался ввиду отсутствия медуз в поверхностном слое.
Рис. 2. Район скопления ропи-лемы в Уссурийском заливе
Fig. 2. Area of rhopilema aggregation in the Ussuri Bay
Ропилемы встречались с диаметром купола от 27 до 86 см (среднее значение — 64 ± 2 см) и массой от 2 до 31 кг (средняя масса — 15 ± 3 кг). Среди них попадались особи различных оттенков: голубого (40,3 %), зеленоватого (31,9 %), коричневого (26,1 %) и молочно-белого (1,7 %). В размерной структуре уловов превалировали медузы с диаметром купола 55-75 см (69,7 %), в весовой структуре — с массой 10-20 кг (51,5 %) (рис. 3).
Рис. 3. Размерная (n = = 119 экз.) и весовая (n = 33 экз.) структуры уловов медузы в Уссурийском заливе, сентябрь 2008 г.
Fig. 3. Size (n = 119) and weight (n = 33) structure of jellyfish catches in the Ussuri Bay in September, 2008
JUL
Я
J=L
Диаметр купола, см
16 14 12
j
о 10
Общая масса, кг
В период подхода медуз их общая биомасса в бухте Муравьиной в 2008 г. составила около 6,5 тыс. т. Следует отметить, что эту величину можно рассматривать лишь как "мгновенную" оценку для конкретной даты и времени суток. Это связано с активным ростом медуз и особенностями их поведения. Медузы реагируют на изменения атмосферного давления и освещенности воды, быстро погружаясь ко дну или всплывая к поверхности. Под влиянием течений и ветра образуют плотные скопления или пояса длиной до 2,5-3,0 км. Во время размножения медузы также образуют плотные скопления на мелководье в прибрежье, а после размножения их часто выбрасывает волнами на берег. В конце октября — ноябре медузы гибнут у устьев рек и в мелководных заливах, создавая сильно загрязненные органические зоны.
Переработка и химический состав медуз. Переработку медуз проводят на берегу (рис. 4). У добытых медуз отделяют ротовые лопасти (ропалии) и промывают зонтик до полного удаления внутренних органов и слизи, затем помещают в чаны, где происходит дальнейшая обработка мезоглеи зонтика и (или) ропалий.
Рис. 4. Переработка медуз Fig. 4. Processing of jellyfishes
В среднем от общей массы медузы масса купола и ропалий составляет соответственно 56 и 34 %. Причем у медуз с общей массой около 2 кг масса купола — 69 %, ропалий — 25 %, у крупных медуз с массой около 30 кг масса купола — 50 %, а ропалий — 36 %.
Ткани медузы очень обводнены — до 97,0 %, со следовым содержанием жира — до 0,05 % и низким содержанием белка — от 0,5 до 1,5 %, причем в куполе общее количество белка в три раза меньше по сравнению с ротовыми лопастями. Общее количество углеводов составляет менее 0,53 %. Одна-
ко В.В. Воробьев (2006) показывает, что сцифоидные медузы содержат биологически активные вещества, в том числе ссылаясь на содержание в фосфолипидах медуз эйкозопентаеновой кислоты (омега-3). Считаем, что сцифоидные медузы не могут являться источником указанного вещества, поскольку жир в их тканях содержится в следовых количествах (до 0,08 %) (Дроздова и др., 2008).
Основными компонентами, определяющими структуру медуз, являются углеводы и минеральные вещества. Если рассматривать состав химических компонентов медузы в пересчете на сухую массу, то видно, насколько он отличается от такового рыб, моллюсков и асцидий, у которых основную роль в формировании органов и тканей выполняют белки (рис. 5).
минтаи / асцидия моллюски
Рис. 5. Сравнительный химический состав гидробионтов Fig. 5. Comparative chemical composition of certain marine organisms
Предполагают, что основным углеводным компонентом медуз является полисахарид, относящийся к семейству муцинов. Был выделен полисахаридный комплекс, содержащий муцин медузы, выход конечного продукта составил около 5 % от сухих веществ (табл. 1). Сравнение полученного продукта и книумуцина, выделенного японскими исследователями (Masuda et al., 2007) из медузы Aurelia aurita, позволяет отнести полученный комплекс к семейству полисахаридов. Наиболее вероятно, что именно этот компонент, содержащий гексозамины, сульфат-ионы, фукозу и нейраминовые кислоты, может послужить базисной субстанцией для получения БАД.
При рассмотрении состава свободных аминокислот (САК) в тканях медузы отмечено наибольшее содержание глутаминовой кислоты, серина, глицина (табл. 2). При этом количественное содержание САК в ротовых лопастях медузы в 23 раза больше по сравнению с таковыми в куполе, что согласуется с содержанием общего белка в этих частях тела медуз.
При рассмотрении протеиногенных аминокислот в белках медуз отмечено высокое содержание (г/100 г белка) глутаминовой кислоты — 11,85, глицина — 16,10 и пролина — 10,32, что свидетельствует о присутствии коллагена. Повы-
Таблица 1
Сравнительный состав полисахаридного комплекса R. asamushi и книумуцина из медузы Aurelia aurita, % сухой массы
Table 1
Comparative structure of polysaccharide complex from Rhopilema asamushi and qniumucin from Aurelia aurita, % dry weight
Наименование компонента Полисахаридный комплекс Книумуцин
Глюкозамин 6,2 0,3
Галактозамин 7,8 18,2
Галактоза 4,3 10,5
Фукоза 1,1 2,9
Глюкоза 12,6 44,5
Таблица 2
Содержание свободных аминокислот (САК) в тканях медуз, мг/кг сырой ткани
Table 2
Contents of free amino acids in jellyfish tissues, mg/kg of wet tissue
Аминокислота Купол Ротовые лоп
Фосфосерин 2,71 10,06
Таурин 45,39 157,71
Аспарагиновая 1,29 2,86
Треонин 8,35 18,15
Серин 166,45 548,45
Глутаминовая 465,48 1997,51
Глицин 109,68 319,99
Аланин 76,27 149,04
Валин 46,46 114,65
Цистин 1,66 9,31
Метионин 2,45 4,06
Цистатионин 1,87 2,74
Изолейцин 6,34 10,46
Лейцин 9,08 16,07
Тирозин 7,08 8,46
Фенилаланин 6,35 9,91
Треонин 0,96 1,75
Этаноламин 0,31 1,19
Гидрооксилизин 3,08 4,32
Орнитин 1,33 2,30
Лизин 8,35 19,76
Гистидин 2,36 7,44
Ансерин 0 0
Карнозин 2,90 3,54
Аргинин 4,33 14,48
Всего 980,53 3434,21
шенное содержание (г/100 г белка) треонина — 5,43, се-рина — 4,86 и пролина — 10,32 может быть следствием их высокого количественного содержания в белковой части муцинов.
Исследование тканей медузы на содержание БАВ показало, что они содержат гексозамины (0,31 % от сухой массы) и хондроитинсуль-фат (0,67 % от сухой массы).
Анализ средних концентраций элементов в тканях ропилемы выявил, что для них характерно большое количество натрия, калия, кальция и магния (рис. 6). Уровень содержания других элементов (прочие) составляет (мг/кг сырой ткани): железа — 1,39; цинка — 1,19; мышьяка — 0,39; селена — 0,32; меди — 0,25; марганца — 0,16; свинца — 0,004, кадмия — 0,001. Содержание токсичных элементов, таких как мышьяк, кадмий, свинец и цинк, не превышает предельно допустимых концентраций.
Рис. 6. Средние концентрации элементов в тканях ро-пилемы, мг/кг сырой ткани
Fig. 6. Average elemental content of rhopilema tissues, mg/kg of wet tissue
Исследование микробиологических показателей тканей по количеству мезо-фильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов показало, что они соответствуют нормативным показателям бактерии группы кишечной палочки, патогенные организмы отсутствуют, что соответствует требованиями Сан-ПиН 2.3.2.1078-01. Таким образом, ткани медуз, выловленных в Уссурийском заливе, безопасны и могут быть использованы для пищевых и лекарственных целей после дополнительных исследований острой и хронической токсичности.
Заключение
В 2008 г. общая биомасса Я. asamushi в Уссурийском заливе в период её массового подхода составила около 6,5 тыс. т. В зал. Петра Великого, по данным
344
Приморского территориального управления ФAР, в 2008 г. освоение выделенных квот достигло 100 % — в последние годы ропилема образует значительные скопления. Вывод с 2009 г. медуз из числа объектов, для которых устанавливается ОДУ (объем допустимого улова), может привлечь к их промыслу еще большее количество рыбодобывающих организаций. Учитывая, что ропилема короткоцикличный вид, а особи, погибающие в конце октября — ноябре, сильно загрязняют прибрежную зону, ее вылов в осенне-зимний период желательно осуществлять полностью.
В настоящее время вся полученная продукция идет на экспорт, в России интерес к медузам как перспективным промысловым видам невелик. Приведенные данные по химическому составу медуз свидетельствуют о том, что ткани ропиле-мы содержат ценные биологические и пищевые компоненты, что позволяет рекомендовать этот объект к пищевому использованию, а также в качестве источника БAД в нашей стране.
Выражаем благодарность руководству ООО "Водный биоресурс" за возможность проведения работ.
Список литepaтypы
Aдpиaнoв A.B. Taкcономичеcкий каталог биоты залива Петра Великого Японского моря : монография / A^. Aдриaнов, О.Г. Кусакин. — Владивосток : Дальнаука, 1998. — 349 с.
Билич Г.Л. Биология. T. 3. Зоология : монография / Г.Л. Билич, В^. Крыжанов-ский. — M. : ООО Издательский дом "ОНИКС 21 век", 2002. — 544 с.
Bopoбьeв B.B. Биологически активные жирные кислоты морепродуктов для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний // Maт-лы Mеждунaр. конф. 7-го международного форума "Высокие технологии XXI века". — M., 2006. — С. 408-411.
Bopoбьeв B.B., Юфepoвa A.A., Бaзилeвич B.^ Перспективы использования промысловых медуз для производства пищевой продукции и биоактивных субстанций // Рыб. хоз-во. — 2006. — № 6. — С. 110-111.
Bopoбьeв B.B., Юфepoвa A.A., Бaзилeвич B.^ Разработка продуктов питания функционального назначения из сцифоидных медуз // Сб. науч. тр. Рос. акад. естеств. наук и др. — M., 2007. — Вып. 16. — С. 90-94.
Гaлeцкaя A.A. Возможности использования промысловых медуз Дальнего Востока // Сб. докл. науч.-практ. конф. ДAЭУ. — Владивосток, 2004. — С. 81-82.
ГОСТ 26929-94. Сырье и продукты пищевые. Подготовка проб. Mинерaлизaция для определения содержания токсичных элементов : сб. ГОСТов. — M. : ИПК Изд-во стандартов, 2002. — 20 с.
Дpoздoвa Л.И., Пив^нко Т.Н., Юpьeвa М.И. и др. Tеxноxимичеcкaя характеристика медуз // Maт-лы Mеждунaр. конф. "Исследования Mирового океана". — Владивосток, 2008. — С. 338-341.
Лaзapeвcкиñ A.A. Tеxноxимичеcкий контроль в рыбообрабатывающей промышленности : монография. — M. : Пищепромиздат, 1976. — Б19 с.
^умов Д^. Сцифоидные медузы морей СССР : монография. — M.; Л., 1961. — 80 с.
Никитин A.A., Дьяков Б.С. Структура фронтов и вихрей в западной части Японского моря // Изв. таНРО. — 1998. — T. 124. — С. 714-733.
Шунтов B.n. Биология дальневосточных морей России : монография. — Владивосток : ТОНРО-центр, 2001. — T. 1. — 580 с.
Якoвлeв Ю.М., Осипов E.B., Бородин n.A. Состояние и возможности промысла ропилемы в зал. Петра Великого // Maт-лы науч.-практ. конф. "Приморье — край рыбацкий". — Владивосток, 2002. — С. 65-69.
Masuda A., Baba T., Yamamura M. et al. Mucin (Qniumucin), a Glycoprotein from Jellyfish, and Determination of Its Main Chain Structure // J. Nat. Prod. — 2007. — Vol. 70. — P. 1089-1092.
Matveev I.V., Shaposhnikova T.G., Podgornaya O.I. A novel Aurelia aurita protein mesoglein contains DSL and ZP domains // J. Gene. — 2007. — Vol. 399(1). — P. 20-25.
Omori M. Биология и промысел съедобных медуз дальневосточных вод // Bull. Plancton Soc. of Jap. — 1981. — Vol. 28, № 1. — Р. 1-11.
Shaposhnikova T.G., Napara T.O., Podgornaia O.I. Protein composition of me-soglea and mesogloeal cells of medusa Aurelia aurita // Tsitologiia. — 2002. — Vol. 44(11). — P. 1109-1114.
