Оценка пищевых и функционально-технологических cвойств гидролизатов коллагена из чешуи сардинеллы

Введение. Коллаген, получаемый из вторичного животного сырья (кожа, кости, перья, хрящи, чешуя животных и рыб), широко применяется в пищевой, кормовой, косметической, фармацевтической и других областях промышленности [1–5]. Его достоинством являются питательные и функционально-технологические свойства, обусловленные белками специфического аминокислотного состава, которые используются при синтезе и регенерации структурных тканей. Установлена физиологическая роль аминокислот коллагена в дифференциации и пролиферации клеток, что предопределило профилактическую роль диет, богатых коллагеновыми гидролизатами [6–8]. Коллагеновые добавки используются в питании для повышения эффективности лечения остеопороза, артрита, артроза, заболеваний кожи и костей [9–11]. Коллаген применяется в качестве полимерной основы для получения биодеградируемых пленок и дисперсий, используемых при ожогах и наружных повреждениях кожи, в качестве сорбента, в составе пищевых упаковок, как средство профилактики и лечения заболеваний желудочнокишечного тракта [12–15].

Популярными пищевыми добавками со структурообразующими свойствами являются гидролизаты коллагена – желатин и его композиции, получаемые традиционно из покровных и опорных тканей животных методами химического гидролиза. Однако из-за ситуации с распространением африканской чумы свиней, губчатой энцефалопатии и ящура крупного рогатого скота традиционный желатин и добавки на его основе вызывают опасение у потребителей [16]. Имеются сведения о биологической пассивности коллагена, получаемого из тканей крупного рогатого скота, который отторгался организмом человека и/или вызывал аллергические реакции [16, 17].

Все большей привлекательностью обладают добавки рыбного коллагена (ихтиожелатина), получаемого путем гидролиза коллагенсодержащих рыбных тканей. В связи с появлением данных о его физиологической активности исследованием рыбных коллагеновых субстанций (коллагена, желатина, глютина, коллагеновых дисперсий и др.) сегодня занимаются многие научные школы. Рыбный коллаген и продукты на его основе получают из чешуи, кожи и плавательных пузырей частиковых и прудовых видов рыб [17, 18], чешуи и кожи рыб океанического и прибрежного морского лова [19, 20]. На основе рыбного коллагенсодержащего сырья разработаны технологии пищевых добавок, предназначенных для использования в качестве стабилизаторов и обогащающего компонента в составе напитков [11], эмульгированных мясных и кондитерских изделий, реструктурированных продуктов и панировочных смесей [1, 5, 21–25], пищевых пленок [15, 18, 26], хлебобулочных и других пищевых изделий [13, 27].

Особыми свойствами обладают глубокие гидролизаты коллагена, которые содержат низкомолекулярные пептиды – фрагменты из нескольких аминокислот низкой молекулярной массы (до 50 кДа), проявляющие физиологическую активность [28–30]. Их получают различными способами деструкции натурального коллагена (ферментативный, химический, термический) или комбинацией данных вариантов [31–33]. Короткие пептиды при попадании в организм комплементарно взаимодействуют с участками генов в тех тканях, из которых они были выделены, восстанавливают их функциональность, улучшают метаболизм и функции организма

Вестник КрасГАУ. 2025. № 10 (223) [34]. Пептиды коллагенсодержащего рыбного сырья содержат уникальную повторяющуюся последовательность аминокислот «глицин-пролин-аланин», обладающую фармакологической активностью [28, 35]. Установлено, что ферментативно-гидролизованный коллаген рыбной кожи обладает более высокой антиоксидантной и антигипертензивной активностью по сравнению с пептидами мышечной ткани рыб. Коллагеновые добавки дают организму такие важные аминокислоты, как глицин, пролин, аланин, глутамин, необходимые для поддержания нейро-гуморальной функции, работы иммунной системы, активации мышц [36, 37].

Богатейшим источником коллагена морского происхождения является чешуя рыб, доля которой может составлять до 90 % от массы неиспользуемых рыбных отходов [2, 4, 19, 21, 24]. Ихтиоколлаген и его гидролизаты получают, как правило, кислотным или ферментативным гидролизом, аналогично технологии животного коллагена и продукта его деструкции – желатина [21, 38]. Применение термообработанной и мелко диспергированной чешуи в качестве пищевой добавки обосновано в составе продуктов геродиетического питания [39]. Добавки на основе биомодифицированной чешуи используются также в специализированном питании спортсменов, поскольку они является источником не только коллагеновых аминокислот и биоактивных пептидов, но и ценных минеральных веществ (кальция, фосфора, серы и др.), необходимых опорно-двигательному аппарату [40–44]. В рыбоконсервной промышленности проблемными отходами является чешуя сардины и сардинеллы, остающаяся при выработке консервов «Сардины в масле». Чешуя предварительно удаляется с поверхности рыбы на специальных чешуесъемных аппаратах, скапливается в значимых объемах и практически не используется. Из-за повышенной жесткости, обусловленной высокой минерализацией, чешуя сардинеллы, в отличие от других рыбных отходов, не направляется на выработку кормовых продуктов, так как может повреждать желудочно-кишечный тракт животных. Данное сырье представляет интерес в качестве перспективного источника ценного рыбного коллагена и его гидролизатов.

Для получения коллагеновых гидролизатов из рыбной чешуи в настоящее время используются кислотный гидролиз или ферментативный способ, основанный на применении протео- литических ферментов. Кислотный гидролиз требует применения концентрированных кислот и последующей очистки от продуктов реакции, что не отвечает современным требованиям экологичности процесса. Перспективным является ферментативный гидролиз коллагеновых тканей, эффективность которого зависит от специфичности фермента и условий ферментации [32, 37]. Рациональным и экологически чистым способом получения гидролизатов рыбного коллагена представляется термический способ гидролиза чешуи, основанный на высокотемпературной деструкции коллагеновых белков под давлением. Полученные при этом различные фракции гидролиза, включая водорастворимую (низкомолекулярные гидролизаты) и нерастворимую осадочную (высокомолекулярную), а также жировую фракцию, являются термически стерильными и могут быть использованны в качестве пищевых, кормовых и фармацевтических добавок [37, 45].

При обосновании использования гидролизатов рыбного коллагена в технологиях пищевых продуктов необходимо знать их потенциал, основанный на химическом составе и функциональнотехнологических свойствах. Одними из основных функционально-технологических свойств белковых добавок, применяемых в пищевой промышленности, являются водоудерживающая и водосвязывающая способность (ВУС и ВСС), жиросвязывающая способность (ЖСС), эмульгирующая способность (ЭС) и стойкость эмульсии (СЭ), обусловленные в основном их аминокислотным составом, молекулярной массой и наличием примесей [45, 46].

Цель исследований – оценка пищевых и функционально-технологических свойств гидролизатов коллагена, полученных из чешуи сардинеллы различными способами.

Задачи: получить водорастворимые и водонерастворимые гидролизаты чешуи сардины термическим и ферментативным способами и оценить их органолептические свойства; определить аминокислотный состав гидролизатов и их биологическую ценность, элементный состав; оценить молекулярно-фракционный состав водорастворимых гидролизатов, их потенциальную физиологическую активность и усвояемость; исследовать эмульгирующую, водоудерживающую, водосвязывающую и жиросвязывающую способности гидролизатов; обосновать применение гидролизатов рыбного коллагена в пищевых системах.

Объекты и методы. В работе использовали чешую сардинеллы марокканской (Sardinella aurita) , полученную на рыбоконсервном комплексе ОАО «РосКон» (г. Пионерский, Калининградская область).

В сырье, полуфабрикатах, готовой продукции определяли показатели качества стандартными и общепринятыми методами. Согласно методикам ГОСТ 7636-85 анализировали массовые доли воды, белка, жира, минеральных веществ.

Гидролизаты коллагена чешуи получали двумя способами – высокотемпературным и ферментативным. При высокотемпературном гидролизе чешую измельчали, смешивали с водой при соотношении 1 : 1, загружали в термореактор и обрабатывали при 130 °С в течение 60 мин под давлением в рубашке оборудования 0,15 МПа. Гидролизованную суспензию разделяли центрифугированием на три фракции – водорастворимую (пептидно-протеиновую), которую обезвоживали сублимационной сушкой, и водонерастворимую (осадочную, белково-минеральную), которую высушивали конвекционно. Дополнительной фракцией гидролиза являлась жировая, которую направляли на другие цели.

При ферментативном способе получения гидролизатов чешуи использовали ферментный препарат Alcalase® 2,5 L (Novozymes, Дания, активность 2,5 AU/г).

Аминокислотный (АК) состав белков оценивали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-детектированием (ВЭЖХ/УФ-ФД) на приборе AT1200 Series Infinity DAD-1260 FLD.

Биологическую ценность (БЦ) белков определяли по сбалансированности аминокислот расчетным методом через оценку скоров незаменимых аминокислот и показателей на их основе [2, 4, 12].

Элементный состав продуктов изучали рентгенофлуоресцентным анализом по МВИ МН 3272-2009 на приборе ElvX СЕР-01 (ГГУ им. Янки Купалы, Белоруссия).

Влагосвязывающую способность (ВСС) и влагоудерживающую способность (ВУС) сухих протеиновых гидролизатов определяли при предварительном смешивании их с водой при соотношении 1 : 15 с последующим центрифугированием смеси при скорости 3000 об/мин и определением массовой доли осадка (ВСС) и содержания в нем воды, связанной порошком непосредственно после смешивания (ВСС) или после выдержки смеси до центрифугирования в течение 2 ч (ВУС).

Жироудерживащую способность (ЖУС) оценивали по количеству удерживаемого растительного масла, остающегося после центрифугирования при 1500 об/мин.

Эмульгирующую способность гидролизатов определяли по количеству эмульсии, которую они образуют при смешивании с растительным маслом, оценивая устойчивость эмульсии визуально после выдержки при комнатной тем- пературе на 24 ч и после центрифугирования при 2700 об/мин.

Молекулярную массу образующихся при гидролизе пептидов определяли методом ВЭЖХ/Phenomenex (Yarra 3uSEC-200) при идентификации молекулярной массы (ММ) на приборе UV-Detektor при 214 нм и рН 6,8 в биоцентре ANiMOX.

Результаты и их обсуждение. Общий химический состав чешуи сардинеллы (коллагенсодержащего рыбного сырья) и ее гидролизатов, полученных термическим и ферментативным способами, приведен в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав чешуи сардинеллы и гидролизатов, полученных из нее термическим и ферментативным способами, % Chemical composition of sardinella scales and hydrolysates obtained from them by thermal and enzymatic methods, %

Образец и способ гидролиза чешуи	Вода	Протеиновая составляющая	Минеральные вещества	Жир
Чешуя сардинеллы марокканской ( Sardinella aurita )	37,3-47,2 42,3	28,4-32,2 30,3	19,5-24,8 22,2	2,5-7,8 5,2
Гидролизат водорастворимый, термический способ	7,3-8,5 (7,9)	79,3-84,6 (81,9)	4,7-8,8 (6,8)	1,6-1,8 (3,4)
Гидролизат водонерастворимый, термический способ	5,9-6,9 6,4	59,4 -65,6 62,5	27,1-31,4 29,3	1,5-2,1 1,8
Гидролизат водорастворимый, ферментативный способ	4,5-7,9 (6,2)	85,1-89,1 (87,1)	3,4 – 7,2 (5,3)	1,3 -1,6 (1,4)
Гидролизат водонерастворимый, ферментативный способ	5,4-6,3 5,9	57,5-62,1 59,8	29,9-32,9 31,4	1,8-2,2 2,0

Примечание : в числителе – диапазон колебаний численных значений, в знаменателе – средневзвешенное значение.

Из таблицы 1 следует, что водорастворимые гидролизаты чешуи сардинеллы, независимо от способа получения, содержат повышенное количество протеина (81,9–87,1 %). При этом в качестве сопутствующих веществ в них присутствуют в относительно малых количествах минеральные вещества (5,3–6,8 %) и жир (1,4– 3,4 %). В водонерастворимых гидролизатах также отмечено высокое содержание протеиновых веществ, не подвергшихся гидролизу (59,8– 62,5 %), при высоком количестве минеральных веществ (29,3–31,4 %) и незначительном содержании жира (1,8–2,0 %). Следует отметить, что при ферментативном способе образуются водорастворимые гидролизаты с более высоким содержанием протеиновых компонентов при меньших примесях, чем при термическом высокотемпературном гидролизе. Оба способа позволяют получить четыре композиции с достаточно высоким содержанием протеиновых веществ (более 59,8–87,1 %), что значительно выше, чем в сырьевом источнике – чешуе сардинеллы (30,3 %).

Важной характеристикой белковых пищевых добавок является их аминокислотный состав. Сравнительные данные по аминокислотному составу чешуи сардинеллы и ее гидролизатов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Аминокислотный состав чешуи, водорастворимого и водонерастворимого гидролизатов чешуи сардинеллы, полученных ферментативным (Ф) и термическим (Т) способами гидролиза Amino acid composition of scales, water-soluble and water-insoluble hydrolysates of sardinella scales obtained by enzymatic (Ф) and thermal (T) hydrolysis methods

Аминокислоты	Чешуя сардинеллы, г/100 г белка (%)	Водорастворимый гидролизат (Ф/Т), г/100 г гидролизата (%)	Водонерастворимый гидролизат (Ф/Т), г/100 г гидролизата (%)
Незаменимые аминокислоты
Изолейцин	1,0	5,07/3,49	0,22/0,23
Лейцин	2,7	11,68/6,06	1,38/1,13
Валин	1,5	7,68/4,25	0,46/0,27
Метионин + цистин	2,2 + 2,2	5,41/2,66	0,31/0,25
Фенилаланин + тирозин	1,1	6,81/2,97	0,73/0,64
Триптофан	4,0	0,98/0,12	0,31/0,12
Лизин	2,1	9,89/7,14	1,17/0,98
Треонин	16,8	5,13/3,49	0,97/1,13
Сумма		52,65/31,18	5,55/4,75
Заменимые аминокислоты
Аланин	11,2	9,99/5,59	1,04/1,34
Аргинин	7,9	8,75/5.39	2,06/3,16
Аспарагин	0,1	1,38/0,45	0,29/0,43
Аспарагиновая кислота	4,9	2,5/7,38	0,96/1,17
Глутамин	0,8	1,17/0,12	0,14/0,26
Глутаминовая кислота	8,5	6,2/12,00	0,52/0,23
Глицин	19,7	7,16/6,25	0,75/0,88
Гистидин	10,7	3,9/1,97	0,94/1,08
Гидроксипролин	1,49	0,48/1,21	–/–
Орнитин	11,7	3,56/0,18	0,16/1,23
Пролин	2,9	2,75/4,20	0,21/0,16
Серин	1,49	4,41/2,77	1,14/2,38
Таурин	0,6	1,64/0,13	0,33/0,25
Тирозин	0,23	3,68/1,12	0,62/1,01

Из таблицы 2 следует, что чешуя содержит все незаменимые и заменимые аминокислоты, в наибольшем количестве глицин (19,7 %), аланин (11,2 %), гистидин (10,7 %), орнитин (11,7 %). При гидролизе происходит не только распад белков чешуи на отдельные аминокислоты, но существенно изменяется их качество, возрастает относительное количество незаменимых аминокислот, переходящих в основном в водорастворимую фракцию. Такой процесс можно объяснить биотрансформацией аминокислот, которая имеет место в белках в результате различных реакций. В исследуемом процессе ферментативный способ обеспечил наиболее эффективное накопление незаменимых аминокислот в добавках относительно термического гидролиза (суммы содер- жания незаменимых АК составили соответственно 52,65 и 31,18 %). В данных гидролизатах особенно много оказалось таких ценных незаменимых аминокислот, как лизин (9,89/7,14), лейцин (11,68/6,06), серосодержащих АК метионин + цистин (5,41/2,66), валин (7,68/4,25), треонин (5,13/3,49). Среди заменимых аминокислот повышенным содержанием отличались аланин, аргинин, глицин, пролин, свидетельствующие о коллагеновом происхождении из рыбного сырья. Данные аминокислоты особенно важны для формирования и поддержки опорно-двигательного аппарата человека [8, 17]. Водонерастворимая добавка содержала значительно меньше незаменимых аминокислот, независимо от способа гидролиза (суммы соответственно при Ф- и

Т-способах гидролиза составили 5,55 и 4,75 %). В данных гидролизатах в относительно повышенных количествах обнаружены такие заменимые аминокислоты, как аланин, аргинин, серин, аспарагиновая кислота, глицин, гистидин. Однако низкие количественные показатели по содержанию незаменимых аминокислот снижают биоло-

Показатели биологической ценности водорастворимого и водонерастворимого гидролизатов ферментативного способа гидролиза чешуи сардинеллы, рассчитанные по аминокислотному скору (АКС) относительно «идеального» белка (ФАО/ВОЗ), представлены в таблице 3.

гическую ценность белка данных добавок.

Показатели биологической ценности гидролизатов коллагена чешуи Indicators of biological value of collagen hydrolysates of scales

Таблица 3

Незаменимые аминокислоты (АК)	Содержание АК в белке «эталона» ФАО/ВОЗ, г/100 г	Водорастворимый гидролизат (ферментативный способ)		Водонерастворимый гидролизат (ферментативный способ)
		Аминокислота (АК), г/100 г	Аминокислотный скор (АКС), %	АК в исследуемом белке, г/100 г	Аминокислотный скор (АКС), %
Изолейцин	2,8	5,07	181,07	0,22	7,85
Лейцин	6,3	11,68	185,40	1,38	21,90
Лизин	4,8	9,89	206,04	1,17	24,38
Метионин + цистин	2,3	5,41	235,41	0,31	13,48
Фенилаланин + тирозин	4,1	6,81	166,10	0,73	17,80
Треонин	2,5	5,18	207,2	0,97	38,8
Триптофан	0,6	0,98	163,33	0,31	51,67
Валин	4,0	7,68	192,0	0,46	11,5
Коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС), %		40,1		89,3
Биологическая ценность (БЦ), %		59,9		10,7

Из таблицы 3 следует, что водорастворимые гидролизаты благодаря своему ценному аминокислотному составу обладают достаточно высоким показателем биологической ценности (59,9 %), что значительно превосходит значение БЦ для водонерастворимого гидролизата (10,7 %). Аминокислотная эффективность водорастворимого гидролизата подтверждается вы- сокими значениями аминокислотных скоров всех незаменимых аминокислот (166,1–235,41 %), что характеризует их в качестве эффективного источника данных аминокислот.

Оба гидролизата, независимо от способа гидролиза чешуи, содержали достаточно много макро- и микроэлементов, о чем свидетельствуют результаты их элементного анализа (табл. 4).

Таблица 4

Элементный состав чешуи сардинеллы и гидролизатов, полученных из нее термическим (Т) и ферментативным (Ф) способами

Elemental composition of sardinella scales and hydrolysates obtained from them by thermal (T) and enzymatic (Ф) methods

Элемент	Концентрация микроэлементов в чешуи сардинеллы и ее гидролизатах, мкг/г
	Чешуя сардинеллы	Водорастворимый гидролизат		Водонерастворимый гидролизат
		Т	Ф	Т	Ф
1	2	3	4	5	6
Bi	0,2	0,3	0,4	0,8	1,2
Br	5,7	110,9	20,8	3,8	21,2
Ca	49371,8	323,7	1169,8	203936,4	341844,5
Cd	0,5	0,3	0,2	1,9	3,2

Окончание табл. 4

1	2	3	4	5	6
Cl	1258,2	2022,7	999,5	4702,6	7869,8
Co	0,2	0,5	0,7	0,8	1,0
Cr	1,3	3,5	3,1	4,3	6,0
Cu	1,5	0,9	4,4	6,0	6,7
Fe	15,0	25,3	43,4	55,6	66,2
Hg	1,5	0,7	0,6	5,9	9,7
K	147,8	15123,0	647,8	239,2	463,9
Mn	2,8	1,0	0,9	11,3	18,6
Mo	1,0	1,5	1,1	3,7	6,0
Ni	1,32	0,8	1,5	5,3	7,9
Pb	1,7	2,1	3,5	6,4	8,7
Rb	5,8	3,6	0,7	23,2	39,9
S	3197,2	4109,0	3087,4	12203,1	19523,0
Sb	0,1	0,5	0,4	0,4	0,7
Se	0,1	0,2	0,3	0,4	0,03
Sn	0,5	0,4	1,0	2,0	0,9
Sr	71,5	2,2	4,6	295,0	492,7
Zn	45,0	4,7	14,1	184,8	300,3
Zr	5,9	0,5	0,1	24,2	40,7
∑	54136,5	8128,1	6006,0	221717,3	370732,5

Из таблицы 4 следует, что в самой чешуе и ее гидролизатах преобладающими являются кальций, хлор, калий, сера, при этом в водонерастворимых гидролизатах, прежде всего ферментативного способа гидролиза, значительно больше практически всех микроэлементов. Соответствующие суммы содержания микроэлементов соответственно в чешуе, водорастворимых гидролизатах (Т и Ф) составляют, мг/г: 54,1; 8,1 и 6,0; в водонерастворимых гидролизатах (Т и Ф), мг/г: 221,7 и 370,7. Это означает, что ферментативный способ гидролиза позволяет наиболее эффективно переводить в осадок ми- неральные вещества чешуи, а ее водонерастворимые гидролизаты являются концентратом ценных макро- и микроэлементов.

При анализе молекулярной массы полученных гидролизатов из чешуи сардинеллы (рис.) было показано, что при ферментативном и термическом способах гидролиза образуется соответственно 97,7 и 53,3 % низкомолекулярных пептидов с молекулярной массой (ММ) менее 10 кДа, которые, как известно, проявляют наибольшую физиологическую активность в организме [34, 36].

а

Молекулярный вес, кДа

б

Фракционно-молекулярный состав протеиновых гидролизатов чешуи сардинеллы, полученных ферментативным способом (а) и термическим способом (б) Fractional-molecular composition of protein hydrolysates of sardinella scales obtained by the enzymatic method (а) and by the thermal method (б)

Полученные данные аминокислотного и фракционно-молекулярного состава означают, что водорастворимая добавка потенциально является эффективным источником не только незаменимых аминокислот, участвующих в пластических и энергетических процессах организма, но и обладает физиологической активностью (иммунной, антиоксидантной, антисептической, антикоагулянтной, антистрессовой, гипохолестеринеми-ческой, гипотензивными и др.), что подтверждают многочисленные литературные данные [28–30, 34–36]. Это позволяет рекомендовать ее употребление в диетотерапии при профилактике соответствующих заболеваний. Можно также сделать вывод о высокой усвояемости данной добавки, поскольку всасываемость низкомолеку- лярных «осколков» белка при попадании в желудочно-кишечный тракт происходит намного эффективнее, чем нативного белка.

При органолептическом анализе было установлено, что все образцы гидролизованной чешуи представляют собой мелкодисперсный сыпучий материал песочного цвета с различными тонами (табл. 5). Запах и вкус – свойственные данным продуктам, со слабыми специфическими оттенками, характерными для сушеной рыбы, и незначительной горечью, характерной для низкомолекулярных пептидов. Наилучшие органолептические свойства были установлены в водорастворимых гидролизатах ферментативного способа, которые практически не имели рыбных оттенков во вкусе и запахе.

Таблица 5

Органолептические характеристики сухих гидролизатов коллагена чешуи сардинеллы Organoleptic characteristics of dry hydrolysates of sardinella scale collagen

Показатель	Характеристика
	Водорастворимый гидролизат	Водонерастворимый гидролизат
Внешний вид	Мелкодисперсный однородный порошок
Цвет	Песочный с различными светлокоричневыми оттенками	Молочный со светло-коричневыми оттенками
Запах	Специфический, характерный для данного продукта, со слабыми оттенками запаха сушеной рыбы, без порочащих запахов	Специфический, характерный для данного продукта, со слабыми оттенками запаха подвяленной рыбы, без посторонних запахов
Вкус	Специфический, характерный для данного продукта, со слабыми привкусами горечи и сушеной рыбы, без порочащих привкусов	Специфический, со слабыми привкусами подвяленной рыбы и едва заметной горечи, без порочащих привкусов
Консистенция	Нежная, рассыпчатая, легко смачивающаяся и растворяющаяся	Рассыпчатая, смачивающаяся, без посторонних примесей

С учетом органолептических показателей и химического состава, аминокислотной сбалансированности и биологической ценности протеиновых компонентов водорастворимые добавки были рекомендованы к использованию в качестве белкового компонента в специализированных протеиновых продуктах питания (диетических, спортивных и др.), а также в составе поликомпонентных БАД – источников физиологически активных пептидов. Водонерастворимые гидролизаты были рекомендованы в качестве обогащающих добавок для введения в рецептуры функциональных продуктов, как источники высокомолекулярных белковых «пищевых волокон» (нерастворимых протеинов), а также ценных минеральных веществ (кальций, калий, хлор, сера), востребованных организмом.

Для разработки рецептур и технологий новых продуктов с включением гидролизатов коллагена чешуи необходимо принимать во внимание их функционально-технологические свойства, которые влияют на структурные и другие характеристики пищевых систем.

Данные по оценке водоудерживающей (ВУС), водосвязывающей (ВСС) и жироудерживающей (ЖУС) способностей порошкообразных гидролизатов чешуи представлены в таблице 6.

Таблица 6

Водоудерживающая, водосвязывающая и жиросвязывающая способности гидролизатов чешуи, полученных различными способами гидролиза

Water-holding, water-binding and fat-binding capacities of scale hydrolysates obtained by various hydrolysis methods

Образец гидролизатов	Способ гидролиза	ВУС, %	ВСС, г воды / г гидролизата	ЖУС, г масла/г гидролизата
Водорастворимый	Ферментативный	33,3	0,97	197,3
	Термический	33,3	0,98	118,2
Водонерастворимый	Ферментативный	65,3	0,83	81,1
	Термический	66,6	0,89	82,3

Данные таблицы 6 показывают, что водорастворимые гидролизаты, независимо от способа получения, обладают высокими функциональнотехнологическими показателями по водоудерживающей, водосвязывающей и жиросвязывающей способностям.

Анализ данных по функционально-технологическим свойствам гидролизатов (см. табл. 6) показывает, что все полученные гидролизаты коллагена обладают достаточно высокими структурообразующими способностями, характерными для чистых белковых препаратов и даже превосходящих их по некоторым частным характеристикам, например по эмульгирующей способности.

При этом установлены следующие особенности. Водорастворимые гидролизаты рыбного коллагена являются более эффективными вла-го- и жироудерживающими агентами, чем получаемая при гидролизе водонерастворимая коллагеновая фракция. Несмотря на данный факт, все полученные сухие препараты обладают высокой водосвязывающей (от 0,83 до 0, 98 г/г) и жироудерживающей способностью (81,1–197,3 г/г).

В таблице 7 приведены показатели эмульгирующей способности и эмульгирующей стабильности гидролизатов коллагена чешуи сардинеллы.

Таблица 7

Результаты оценки эмульгирующей способности гидролизатов коллагена, полученных из чешуи сардинеллы различными способами

Results of evaluation of emulsifying capacity of collagen hydrolysates obtained from sardinella scales by different methods

Способ гидролиза	Объем эмульсии, мл	Эмульгирующая способность, %	Стабильность эмульсии, %
Водорастворимые гид			ролизаты
Термический	110	220	100
Ферментативный	100	200	100
Водонерастворимые гидроолизаты
Термический	106	212	Эмульсия стабильна при отстаивании, но разделяется при центрифугировании
Ферментативный	115	230	Эмульсия разделилась при отстаивании и центрифугировании

Результаты таблицы 7 показывают, что термический способ гидролиза позволяет получать из чешуи сухие водорастворимые гидролизаты с высокой эмульгирующей способностью (220 % к массе использованного масла). Данные эмульсии очень стабильны, не разделяются при центрифугировании при 2700 об/мин и не подвер- гаются синерезису до 4 сут при температуре хранения около 20 °С.

Ферментативно полученные гидролизаты тоже обладают высокой эмульгирующей способностью (200 %) и стабильностью эмульсии. Однако повышенная доля низкомолекулярных пептидов с ММ менее 10 кДа (97,7 %) относи- тельно гидролизатов термолиза (53,3 %) несколько снизила эти способности. Очевидно, что наилучшими эмульгирующими способностями обладают пептиды с ММ от 10 до 100 кДа, доля которых в гидролизатах термического способа составляет 46,7 % против 2,3 % в ферментативных гидролизатах (рис.).

Водонерастворимые гидролизаты чешуи также показали высокую эмульгирующую способность (212–230 %). Однако эти эмульсии обладают пониженной устойчивостью, особенно при получении ферментативным способом. При центрифугировании при 2700 об/мин обе эмульсии расслаивается на масло и воду. Очевидно, что высокомолекулярные водонерастворимые белки в данных суспензиях не могут являться стабилизаторами эмульсии.

С учетом полученных результатов водорастворимые гидролизаты чешуи целесообразно использовать в качестве эмульгаторов и структурообразующих добавок в рецептурах поли-компонентных эмульгированных и желированных продуктов, а водонерастворимые - в пищевых поликомпонентных системах комбинированного типа в качестве источника белка и минеральных веществ.

Полученные формы гидролизатов чешуи были успешно использованы при разработке продуктов специализированного питания для спортсменов - белково-углеводных желированных биопродуктов, в композиции с продуктами пчеловодства: «Биопродукт для спортивного питания «АпиколлТонус» (водорастворимая форма) и «Белково-минеральный ихтиокомплекс» (водонерастворимая форма) [40, 41]. Обе добавки подтвердили свою высокую пищевую ценность и функциональность также в составе белковоминеральных батончиков остеотропной направленности (BioRisePro), предназначенных для укрепления опорно-двигательного аппарата (для пожилых людей, спортсменов, людей с активным образом жизни). В данных батончиках пищевая сбалансированность была достигнута за счет дополнительного обогащения биологически активными веществами растительного происхождения [42, 43]. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования гидролизатов чешуи в самых разнообразных функциональных и специализированных продуктах.

Заключение. Проведена оценка пищевых и функционально-технологических свойств гидролизатов коллагена, полученных из чешуи сар- динеллы марокканской (Sardinella aurita) ферментативным и термическим способами с последующим фракционированием и обезвоживанием. Исследованы две порошкообразные формы гидролизатов - водорастворимая (пептиднопротеиновая добавка) и водонерастворимая (белково-минеральная добавка). Оба порошка имели песочный цвет, обладали специфическими вкусо-ароматическими оттенками, без порочащих признаков.

Полученные добавки значительно увеличили свой протеиновый потенциал относительно сырья (чешуи), при этом водорастворимые фракции содержали значительно больше белковых веществ (81,9–87,1 %) и повышенное количество незаменимых аминокислот, чем водонерастворимые фракции (59,8-62,5 %), что предопределяет их пищевое и функциональное использование.

Ферментативный способ гидролиза позволил наиболее эффективно перевести в осадок минеральные вещества чешуи, вследствие чего водонерастворимые гидролизаты (белковоминеральная добавка) содержали повышенное количество ценных макро- и микроэлементов. Соответствующее количество минеральных веществ в чешуе, водорастворимых добавках Т- и Ф-способов гидролиза составило, мг/г: 54,1; 8,1 и 6,0; в водонерастворимых добавках Т- и Ф-способов гидролиза, мг/г: 221,7 и 370,7.

Оценка молекулярно-фракционного состава водорастворимых гидролизатов показала высокую долю низкомолекулярных пептидов (ММ менее 10 кДа), обладающих физиологической активностью и повышенной усвояемостью, при этом ферментативный способ позволил получить добавки с более высоким удельным весом активных пептидов (97,7 %), чем термический (53,3 %).

Функционально-технологические свойства обеих добавок (эмульгирующая, водоудерживающая, водосвязывающая и жиросвязывающая способности) оказались сопоставимыми с характеристиками традиционных белковых добавок, при этом водорастворимый гидролизат, независимо от способа получения, обладал более высокими показателями, чем водонерастворимый.

С учетом полученных данных водорастворимые добавки рекомендованы к использованию в качестве источника активных пептидов и аминокислот коллагеновой природы для специализи- рованного белкового спортивного питания, а водонерастворимые добавки целесообразно вводить в состав рецептур функциональных продуктов для укрепления опорно-двигательного аппарата в качестве источника высокомолекулярных протеинов («пищевых волокон» животного происхождения), а также ценных минеральных веществ (кальция, калия, хлора, серы).

Обе добавки из чешуи сардинеллы были использованы при разработке продуктов для спортсменов скоростно-силовых видов спорта в составе формованного желе «Апиколлтонус» и протеинового батончика BioRisePro остеотпроп-ной направленности.