Научная статья на тему 'Влияние низкочастотного электромагнитного поля на биологические системы'

Влияние низкочастотного электромагнитного поля на биологические системы Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
1884
384
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Бырышев М. Г., Касьянов Г. И., Джимак С. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Влияние низкочастотного электромагнитного поля на биологические системы»

577.1

ВЛИЯНИЕ НИЗКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

М.Г. БАРЫШЕВ, Г.И. КАСЬЯНОВ, С.С. ДЖИМАК

Кубанский государственный университет

Кубанский государственный технологический университет

Из литературных данных известно, что большинство эффектов взаимодействия с биологическими системами слабого электромагнитного поля (ЭМП), по уровню напряженности сопоставимому с полем Земли, приходится на диапазон частот от единиц до 300 Г ц.

Интерес представляет не только исследование взаимодействия ЭМП с биологическими системами в целом, но и с их отдельными элементами: клетками, липидами, белками, а также водными растворами. В водной среде функционирует большинство биологически активных веществ. Взаимодействие воды с мономерами во многом определяет конфигурацию макромолекулы и ее возможное поведение при взаимодействии с какими-либо факторами, например ЭМП. Магнитную обработку водных систем широко используют в сельском хозяйстве - при предпосевной обработке семян, в птицеводстве, животноводстве, - медицине и других областях [1].

Биологические системы растительного и животного происхождения постоянно находятся под воздействием естественных и искусственных источников ЭМП, и в ходе эволюции у них выработались механизмы восприятия информации о состоянии окружающей среды посредством взаимодействия с ЭМП Земли. Поэтому высокая чувствительность биологических систем к изменениям электромагнитного фона - один из эволюци-онно оправданных факторов, способствующих их выживанию.

Очевидна необходимость исследования влияния ЭМП на биологические системы для более полного понимания механизмов этого влияния и последующей выработки экологически обоснованных нормативов, которые помимо биотропных параметров - интенсивности, времени воздействия, градиента - будут учитывать дополнительные условия: частоту следования импульсов, форму, длительность и т. д. [2]. Современные подходы и данные позволяют создавать новые энергосберегающие технологии по обработке ЭМП сырья растительного и животного происхождения. Использование таких технологий в сельском хозяйстве даст возможность увеличить урожайность возделываемых культур, уменьшить количество вносимых удобрений, т. е. снизить нагрузку в агроландшафтах; применение их в пищевой промышленности сэкономит энергоресурсы и уменьшит потери сырья, что позитивно скажется на экологической ситуации в регионах РФ.

В научной литературе наиболее часто обсуждаются следующие из гипотез, объясняющих механизм воздействия ЭМП на физико-химические и биологические системы: кластерная, ядерного магнитного резонанса, параметрического магнитного резонанса, модуляции под действием ЭМП скорости потока взаимодействующих частиц, стохастического и циклотронного резонанса и т. д.

Первоначально усилия исследователей были направлены на исследование воздействия ЭМП на химические реакции. Если ЭМП может изменять скорости химических реакций, то оно способно влиять на биологические объекты, так как химические реакции определяют рост клеток, преобразование энергии в форму, пригодную для разных биологических процессов, кодирование генетической информации [2].

При протекании электрического тока через жидкую среду в ней могут возникать конвекционные потоки, которые способны привести к перераспределению содержащихся в ней веществ, что способно стать причиной изменения электрохимических реакций, происходящих на границе раздела жидкость-электрод.

Энергия взаимодействия иона, находящегося в растворе со слабым электрическим полем, обычно пренебрежимо мала по сравнению с тепловой энергией. Оценка средней скорости дрейфа иона №+ в поле 103 В/м дает значение 5 • 10-5 м/с, тогда как тепловая скорость приблизительно равна 4 • 102 м/с, а кинетическая энергия, обусловленная скоростью дрейфа, составляет около 10-14 от тепловой энергии.

Электромагнитное поле может существенно влиять на ориентацию больших асимметричных молекул, обладающих дипольными моментами, что воздействует на стерический фактор р. Молекулы ориентируются в магнитном поле в направлении, более или менее благоприятном для реакции, что соответственно увеличивает или уменьшает вероятность благоприятного соударения [3, 4].

Под влиянием магнитного поля (МП) магнитоанизотропные молекулы и частицы вещества, которые свободно диффундируют в растворе, могут ориентироваться в пространстве. Для того, чтобы осуществить ориентацию порядка 10% при комнатной температуре и магнитной индукции В 1 Тл, анизотропия магнитной восприимчивости в расчете на одну частицу должна составлять 10-26 м3, для бензола 10-33 м3. Такая ориентация будет происходить при числе мономеров п порядка 108-107, что значительно превосходит число аминокислот в крупных белковых молекулах и может

соответствовать ДНК. Но ориентация ДНК в растворе определяется не всей молекулой, а кулоновским сегментом жесткости, состоящим из нескольких сот пар нуклеотидов (п ~ 102). Однако наблюдаемая в МП с индукцией 1 Тл чрезвычайно низкая степень ориентации сегментов жесткости (£ ~ 10-7) не может привести к существенным изменениям трехмерной структуры

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ДНК [5].

Если молекулы за счет межмолекулярных взаимодействий образуют кооперативные области с преимущественной ориентацией молекул, то эти области называют доменами, а вся система представляет жидкий кристалл. Внешнее МП способно вызвать в макроскопическом образце ориентацию доменов. Это, в свою очередь, может привести к изменению многих характеристик растворов.

Известны работы, в которых высказывается сомнение, насколько жидкокристаллические магнитные эффекты, наблюдаемые в протяженных модельных системах, могут иметь место в реальных биологических мембранах [6].

В соответствии с соотношением Больцмана для поля напряженностью 1 Тл, если домен занимает площадь мембраны с линейными размерами в несколько микрон, ориентационный эффект может быть значительным. Размеры биологических мембран незначительно превышают размеры домена, что не позволяет вычислить величины возможных магнитных эффектов для биологических мембран по данным, полученным для протяженных модельных мембран с размерами 1-10 мм.

Известны попытки объяснить наблюдаемые в экспериментах изменения скорости ферментативного катализа, вызываемые внешним ЭМП, в рамках существующих представлений о влиянии ЭМП на безизлуча-тельный переход электрона [7].

При исследовании воздействия ЭМП на белковые структуры необходимо учитывать влияние водной среды, в которой, благодаря существованию пространственно направленных ^-связей, макромолекулы приобретают необходимую конформацию и способность выполнять свои дифференцированные функции. При определенном увлажнении белок становится подвижным

- лабильным - за счет образования на его поверхности слоя связанной воды, что зафиксировано в опытах. По релеевскому рассеянию у-квантов, при достижении критического значения влажности резко увеличивается среднеквадратичная амплитуда колебаний неводородных атомов, а также изменяются механические свойства белка [8].

Многие биологические эффекты можно объяснить уникальными физико-химическими свойствами воды.

В области исследования механизмов действия ЭМП зарегистрирована зависимость ряда эффектов от изменения свойств водной фазы [9-12]. Эти факты вместе с данными, полученными при изучении воздействия ЭМП КНЧ и СНЧ диапазонов [13-15], позволяют рассматривать водную среду как одну из универсальных рецепторных систем ЭМП. Значительные изменения в свойствах растворителей при добавлении к ним незначительной порции воды, предварительно об-

работанной ЭМП, а также существенная зависимость проявления эффектов действия ЭМП на водные растворы от концентрации веществ, реагирующих избирательно, указывают на значительное влияние водной среды на магнитобиологические эффекты.

Существует целый класс химических реакций, на скорость которых МП способно заметно влиять. Они связаны со стадией взаимодействия парамагнитных частиц. Эта пара может находиться в разных электронных спиновых состояниях, которые определяют различные реакции системы. Согласно закону сохранения спина, продукт реакции способен образовываться лишь по некоторым каналам (спиновой запрет). Взаимодействие внешнего МП со спинами реагентов может привести к открытию новых или перераспределению старых каналов реакции, которые в случае малого времени жизни пары по сравнению с ее временем спин-ре-шеточной релаксации, способны изменить значения скоростей прямой и обратной реакций. Заметное влияние поля может наблюдаться, в отличие от жидких кристаллов, при напряженности поля от нескольких десятков до тысяч ампер на метр [16].

В теоретических работах [17-20] авторы высказывают предположение, что существуют две возможности преобразования энергии МП в энергию орбитальных степеней свободы частиц, которые и контролируют биохимические процессы. Прямое преобразование допускает классическую аналогию действий на частицу в виде силы Лоренца. Косвенное преобразование связано со спином частиц. Мощность прямого процесса приближается к квантовому пределу в ограниченных участках биофизических систем, достаточно защищенных от внешней среды. В этих местах - ключевых для биохимических реакций - ядерные спины становятся значительным фактором. Существенными для отклика биологической системы деталями конфигурации МП являются: зависимость частоты эффективного МП от величины постоянного поля; временная ориентация однородных переменного и постоянного МП; состояния поляризации переменного ЭМП. Все перечисленные факты характерны для явления спинового магнитного резонанса.

Необратимые химические реакции создают благоприятные условия для биологического усиления слабых сигналов. Многие биофизические молекулярные системы, обеспечивающие адекватное протекание биохимических реакций, имеют как бы защищенные от внешних воздействий участки. На основе этих рассуждений В.Н. Бинги делает заключение, что нет принципиальных запретов, ограничивающих рассмотрение биофизических молекулярных систем как первичных рецепторов МП с участием спиновых степеней свободы [18-20].

Расчеты энергетических уровней сверхтонкой структуры [21] показали, что воздействие геомагнитного поля на примесные атомы, находящиеся в объемах живых клеток, следует рассматривать в зависимости от величины пульсации индукции геомагнитного поля. Наличие спина ядра у примесных атомов приводит к так называемой сверхтонкой структуре зеема-новских энергетических подуровней. Оценка разности

этих подуровней, проведенная в рамках развиваемой модели, дает значение нижней границы пульсаций МП 10 нТ, которые могут оказать воздействие на биологические объекты. Нижняя граница пульсаций геомагнитного поля, регистрируемая в настоящее время, составляет 30 нТ, что делает предложенный механизм воздействия на биологические системы заслуживающим внимания исследователей [22].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В ходе жизнедеятельности клетки обмениваются информацией, вырабатывая при этом электромагнитные сигналы.

Источником ЭМП в широком частотном диапазоне способен быть радиоактивный распад радионуклидов. Один из возможных механизмов возникновения ЭМП при радиоактивном распаде связан с изменением маг -нитных свойств ядер в процессе распада [23].

Возбуждение ядер отдачи при распаде в МП является причиной накачки ядерных зеемановских уровней. Возможен также механизм, связанный с возникновением в результате распада дипольного момента системы зарядов. В [23] описано генерирование ЭМП с помощью радиоактивного источника активностью 10 мКи.

Д. А. Кузнецов в 1979 г. в своей теоретической работе, посвященной особым свойствам водных растворов электролита, утверждал, что в постоянном МП Земли с напряженностью примерно 40 А/м в физиологическом растворе могут существовать поперечные магнитодинамические волны низкой частоты - не более 102 с-1. Поскольку частота циклотронного вращения ионов в водном растворе находится в пределах 10-100 Гц, то при воздействии низкочастотного ЭМП амплитуда магнитодинамических волн должна резко возрастать [24].

Эти выводы получены в результате представления водного раствора электролита как идеальной плазмы, в пренебрежении процессами диссипации энергии за счет вязкости и проводимости раствора. Однако даже в относительно сильных МП циклотронное движение ионов в водном растворе отсутствует, так как вращение ионов вокруг направления МП полностью разрушается за счет столкновения ионов с молекулами воды, следовательно, в водном растворе не может наблюдаться аномалия вблизи циклотронного движения. Кроме того, в водном растворе электролита, находящемся в постоянном МП, невозможно циклотронное движение ионов, поскольку оно осуществимо лишь при условии, что время сохранения импульса иона в среде больше периода циклотронного вращения. Время импульса можно оценить как время релаксации скорости иона при его движении в вязкой среде с коэффициентом трения, вычисленным по формуле Стокса. При этом время импульса - примерно 10-12 - 10-13 с. Период циклотронного движения ионов даже при максимально допустимых в эксперименте напряженностях постоянного МП порядка 106 А/м составляет примерно 10-7 с. Следовательно, в водном растворе электролита вращение ионов в МП должно полностью разрушаться за счет столкновения. Таким образом, описание водного раствора электролита в МП как идеальной плазмы ошибочно. Магнитное поле можно также счи-

тать заданным извне и не изменяющимся в процессе движения жидкости [5].

По мнению некоторых исследователей, традиционные теоретические модели [25, 26] ионно-циклотронного резонанса в слабом МП не могут быть в принципе применимы к анализу резонансных эффектов действия слабого МП на ионную проводимость и химическую реактивность в водных растворах, несмотря на многочисленные экспериментальные подтверждения, так как не содержат подходов к решению «проблемы кТ».

Один из возможных кооперативных механизмов воздействия ЭМП низкой интенсивности на биологические и физико-химические системы - диссипативный резонанс, т. е. явление нарастания колебаний под действием внешних периодических сил за счет образования в системе структуры порядка. Диссипативный резонанс представляет собой частный случай более общего класса процессов самоорганизации в диссипативных структурах, отличительная особенность которого

- квазипериодический характер изменения отдельных параметров системы.

Способность биологических объектов поддерживать постоянство внутриклеточной среды при изменяющихся внешних условиях, а также адекватно реагировать на стимулы, в значительной мере обусловлена функционированием кооперативных систем с пороговым реагированием [27].

Примером пороговой системы может считаться система потенциалзависимых ионных каналов. В подобных системах значение переключающего параметра в устойчивом состоянии близко к пороговому, поэтому малого изменения достаточно, чтобы вызвать переключение системы. В последнее время внимание исследователей привлекает явление стохастического резонанса, заключающееся в том, что в бистабильной или мультистабильной системе, находящейся под воздействием шума и периодического сигнала, отношение сигнала и шума в ответе системы (под ответом понимается переключение из одного состояния в другое) проходит через максимум при увеличении внешнего шума. В случае отсутствия периодического сигнала такие переключения чисто случайны, в то время как при появлении сигнала более или менее с ним коррелируют [28].

Эта коррелированная с сигналом составляющая ответа неразличима при малых и больших интенсивностях шума, но при некотором промежуточном - резонансном - значении интенсивности шума корреляция улучшается. Если рассматривать воздействие на клетку слабого ЭМП в рамках гипотезы стохастического резонанса, то можно предположить, что первичной антенной является бистабильный ионный канал. Периодическое воздействие вызывает синхронное изменение проводимости ионного канала (открытие-закрытие), сопровождающееся изменением конформации соответствующего белка. Такие синхронные перестройки многих белков-каналов могут затем приводить к синергетическому эффекту с созданием сложных структур на мембране.

Г.Ю. Ризиченко была разработана математическая модель системы трансмембранного переноса ионов, в

которой могут возникать концентрационные затухающие колебания [29]. При внешнем воздействии ЭМП с малой амплитудой и частотой, близкой к частоте затухающих колебаний невозмущенной системы, в системе наблюдается резонансный ответ. По оценкам авторов, резонансная частота для системы К+- Н+ -антипорта в бислойной липидной мембране с участием переносчика при концентрации переносчика 10-7 М может составлять 10-4 - 1 Гц [30, 31].

В ряде работ [32, 33] структура воды в клетке и вне ее рассматривается как жидкокристаллическое состояние. С этой точки зрения вода представляет собой совокупность кластеров - доменов, структуры которых относительно устойчивы и равновесие между которыми может изменяться под действием полей. Домены возникают благодаря двум потенциалам: межмолеку-лярного потенциала вода - вода (водородная связь, короткодействующий потенциал) и диполь-дипольного взаимодействия молекул воды (дальнодействующий потенциал). Однако домены - один из уровней структурной организации воды, другой можно представить в виде лент - полос, соединенных между собой прореженными в жидкости и непрореженными во льду водородными связями. Ленты строятся из набора пар молекул воды, расположенных в перпендикулярных плоскостях, чтобы обеспечить образование максимального числа водородных связей. В жидкой воде ленты могут скручиваться, создавая топологические солитоны. Они и обеспечивают часть процессов переноса в биологических системах. Воздействие слабых ЭМП приводит к перестройке жидкокристаллической структуры воды, что вызывает изменения в процессах переноса в биологических системах.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таким образом, в настоящее время наблюдается существенный прогресс в понимании природы воздействия слабого ЭМП на физико-химические и биологические системы, что позволит в дальнейшем создать перспективные технологии по переработке животного сырья.

ЛИТЕРАТУРА

1. Классен В.И. Омагничивание водных систем. - М.: Химия, 1982.

2. Пестряев В.А. Управляемое воздействие импульсного электромагнитного поля на центральную нервную систему // Биофизика. - 1994. - 39. - Вып. 3. - С. 515-518.

3. Барнс Ф.С. Влияние электромагнитных полей на скорость химической реакции // Там же. - 1996. - 41. - Вып. 4. -С. 790-797.

4. Поляк Э.А. О реальности влияния гелиогеофизических и химических факторов на структурные особенности жидкой воды // Там же. - 1991. - 36. - Вып. 4. - С. 565-568.

5. Кузнецов А.Н., Ванаг В.К. Механизмы действия магнитных полей на биологические системы // Изв. АН СССР. Сер. био -логическая. - 1983. - № 6. - С. 814-827.

6. Кузнецов А.Н. Биофизика низкочастотных электромаг -нитных воздействий. - М., 1994. - С. 76.

7. Белоусов А.В., Коварский В.А., Мерлин Е.Т., Ястре -бов Б.С. Ферментативная реакция во внешнем электромагнитном поле // Биофизика. - 1993. - 38. - Вып. 4. - С. 619-626.

8. Новикова Т.А., Гайдук В.И. Связь спектров поглоще -ния с вращательным движением молекул жидкой и связанной воды // Там же. - 1996. - 41. - Вып. 3. - С. 565-582.

9. Понамарев О.А., Фесенко Е.Е. Свойства жидкой воды в электрических и магнитных полях // Там же. - 2000. - 45. - Вып. 3.

- С. 389-398.

10. Новиков В.В., Фесенко Е.Е. Гидролиз ряда пептидов и белков в слабых комбинированных постоянном и низкочастотном переменных магнитных полях // Там же. - 2001. - 46. - Вып. 2. -С. 235-241.

11. Рожков С.П. Трехкомпонентная система вода-биополи -мер-ионы как модель молекулярных механизмов осмотического го -меостаза // Там же. - Вып. 1. - С. 53-59.

12. Емец Б.Г. О физическом механизме влияния низкоинтенсивного электромагнитного излучения на биологические объекты // Там же. - 1999. - 44. - Вып. 3. - С. 555-558.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

13. Новиков В.В., Кувичкин В.В., Фесенко Е.Е. Влияние слабых комбинированных постоянного и переменного низкочастотного магнитных полей на собственную флуоресценцию ряда белков в водных растворах // Там же. - Вып. 2. - С. 224-230.

14. Новиков В.В., Жадин М.Н. Комбинированное действие слабых постоянного и переменного низкочастотного магнитных полей на ионные токи в водных растворах аминокислот // Там же. -1994. - 39. - Вып. 1. - С. 45^9.

15. Новиков В.В., Лисицин А.С. Конденсация аминокислот в водных растворах при действии слабых электромагнитных по -лей // Там же. - 1996. - 41. - Вып. 6. - С. 1163-1167.

16. Фесенко Е.Е., Новиков В.В., Швецов Ю.П. Молекулярные механизмы биологического действия слабых магнитных по -лей. III. Регуляция межмолекулярных взаимодействий в водном рас -творе ДНК, ДНК-азы 1 и белка-ингибитора ДНК-азы 1 под влиянием комбинированного действия слабых постоянного и низкочастотного переменного магнитных полей, настроенных на циклотронный резо -нанс ионов полярных аминокислот // Там же. - 1997. - 42. - Вып. 3. -С. 742-745.

17. Бородин П.М. Ядерный магнитный резонанс в магнитном поле. - Л.: ЛГУ, 1967.

18. Бинги В.Н. Механизм магниточувствительного связывания ионов некоторыми белками // Биофизика. - 1997. - 42. -Вып. 2. - С. 338.

19. Бинги В.Н. Интерференция квантовых состояний ио -нов, связанных с белками в слабых магнитных полях // Там же. -Вып. 6. - С. 1186-1191.

20. Бинги В.Н. Вращение биологических систем в магнитном поле: расщепление спектров некоторых магнитобиологических эффектов // Там же. - 2000. - 45. - Вып. 4. - С. 757-759.

21. Зинченко С.Ю., Данилов В.И. О чувствительности биологических объектов к воздействию геомагнитного поля // Там же. - 1992. - 37. - Вып. 4. - С. 636-641.

22. Электромагнитные поля в в биосфере. Электромагнитные поля в атмосфере Земли и их биологическое значение. Т. 1. - М.: Наука, 1984. - С. 375.

23. Марков Г.П., Станко В.И. Радиактивный распад, как источник низкочастотного электромагнитного поля // Биофизика. -1992. - 37. - Вып. 5. - С. 999-1001.

24. Лившиц В.А., Рубинштейн А.И., Кузнецов А.Н. О невозможности возбуждения плазмоподобных магнитодинамических волн в физиологическом водном растворе // Там же. - 1983. - 28. -№ 3. - С. 524.

25. Узденский А .Б. О биологическом действии КНЧ и СНЧ магнитных полей: резонансные механизмы и их реализация в клетках // Там же. - 2000. - 45. - Вып. 5. - С. 888-893.

26. Новиков В.В. Электромагнитная биоинженерия // Биофизика. - 1998. - 43. - Вып. 4. - С. 588-593.

27. Макеев В.М. Стохастический резонанс и его возможная роль в живой природе // Там же. - 1993. - 38. - Вып. 1. -С. 194-200.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

28. Дмитриевский И.Л. Космофизические корреляции в живой и неживой природе, как проявление слабых возмущений // Там же. - 1992. - 37. - Вып. 4. - С. 674-679.

29. Модель отклика мембранной транспортной системы на переменное электрическое поле / Г.Ю. Ризиченко, Т.Ю. Плюсина, Т.Н. Воробьева и др. // Там же. - 1993. - 38. - Вып. 4. - С. 667-671.

30. Ризиченко Г.Ю., Плюсина Т.Ю., Аксенов С.И., Чер -няков Г.М. Влияние слабого электрического воздействия на тригерную систему трансмембранного ионного переноса // Там же. - 1994.

- 39. - Вып. 2. - С. 345-350.

31. Ризиченко Г.Ю., Плюсина Т.Ю. Нелинейная организация субклеточных систем - условие отклика на слабые электромаг -нитные воздействия // Там же. - 1996. - 41. - Вып. 2. - С. 428^32.

32. Агулова Л.П. Исследование действия слабого магнит -ного поля сверхнизкой частоты на автоколебательную химическую

реакцию. Живые системы в электромагнитных полях. Вып. 2. -Томск, 1979. - С. 116.

33. Аристахов В .М., Цыбышев В.П., Пирузян Л .А. Физи -ко-химические основы первичных механизмов биологического дей -ствия магнитного поля. Реакции биологических систем на магнит -ные поля. - М.: Наука, 1978. - С. 6.

Кафедра радиофизики и радиоэкологии Кафедра технологии мясных и рыбных продуктов

Поступила 07.02.07 г.

577.152

ПЕРЕРАБОТКА МАЛОЦЕННОЙ РЫБЫ ФЕРМЕНТАТИВНЫМИ МЕТОДАМИ

С.В. БЕЛОУСОВА, А.А. ЗАПОРОЖСКИЙ

Кубанский государственный технологический университет

В условиях белкового дефицита в рационе питания большинства жителей России актуальным является рациональное использование дополнительных источников белка - маломерной рыбы, прилова и отходов от разделки рыбы крупных пород

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Практически безальтернативный способ переработки такого сырья - расщепление белковой молекулы в пептиды и аминокислоты методом ферментативного гидролиза, основоположником которого считается проф. А.П. Черногорцев, исследовавший возможности использования малоценной рыбы Волго-Каспийского бассейна.

Цель настоящего исследования - переработка малоценной и маломерной рыбы (прилова), а также отходов от разделки крупной рыбы ферментативными методами.

В качестве объектов исследования использовали маломерные и малоценные породы рыб; отходы от разделки карпа, форели, сига; активированный лактатом натрия ферментный субстрат из внутренностей карпа, форели, сига; ферментный препарат мегатерин Г 10х, получаемый методом глубинного культивирования Bacillus megaterium, с активностью 300 ед./г белка в интервале рН 6,8-7,2 при 35-45°С.

Характеристика автопротеолиза представлена на рисунке (кривые: 1 - водорастворимый азот кильки; 2 и 3 - небелковый азот молок и кильки; 4 и 5 - азот концевых аминогрупп молок и кильки; 6 и 7 - тирозин кильки и молок соответственно).

Методика проведения эксперимента заключалась в следующем. Некондиционную рыбу измельчали на волчке с диаметром отверстий d 2-3 мм, смешивали с

Продолжительность гидролиза, ч

водой в соотношении 1 : 2, смесь прогревали до 40° С, обавляли фермент и вели гидролиз в течение 12 ч. Коллагеназу вносили в пределах 0,5-2,0 ед. на 1 г белка-субстрата.

Контроль за степенью гидролиза осуществляли косвенным методом - по изменению электропроводности гидролизата. Установлена прямая связь между количеством аминокислот в растворе и электропроводностью.

Отличие новой технологии от существующих -способ отделения образовавшихся в субстрате аминокислот от более крупных белковых молекул с помощью металлокерамического фильтра.

Аминокислотный гидролизат обрабатывали диоксидом углерода и высушивали в вакуумных ИК-су-шилках. Проведено определение качества продуктов функционального назначения, биохимического, аминокислотного, жирнокислотного, витаминного, минерального составов; разработаны новые виды продуктов функционального питания, сбалансированных по биохимическому составу и способы переработки сырья растительного и животного происхождения.

На кафедре технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ разработаны новые способы производства консервов из рыбы для различных возрастных категорий. Так, консервы Карп фаршированный предназначены для питания детей школьного возраста. Благодаря тому, что в состав данных консервов включены овощи и различные комплексы витаминов, консервы могут быть использованы и в качестве лечебно-профилактического питания. Рецептура разработанных рыбоовощных консервов представлена в таблице.

Одна из актуальных проблем в перерабатывающей промышленности - производство высококачественной, полноценной продукции с поликомпонентным составом. Оптимальное соотношение сырья животного и растительного происхождения способствует лучшему усвоению белков животного происхождения, наряду с этим происходит обогащение новых видов продуктов питания ценными биологически активными веществами. Авторским коллективом разработан способ получения коптильного препарата - пряно-коптильных СО2-экстрактов, заменяющих коптильный дым и обладающих антиоксидантными и бактерицидными свойствами. Принцип бездымного копчения заключается в

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.