Создание коллагеновых продуктов из рыбного сырья

Спилок шкур крупного рогатого скота (КРС) традиционный источник коллагена в мире. Однако губчатая энцефалопатия (болезнь бешенства КРС) стала настолько серьезной проблемой, что коллаген животного происхождения полностью снят с производства в западных странах [1, 2]. К тому же, в России количество спилка шкур КРС резко упало из-за сокращения поголовья скота и соответственно мяса говядины [3].

Таким образом, новые экологически чистые источники для производства коллагена – актуальная научно-техническая задача современности, поскольку он популярен и зарекомендовал себя в биомедицинских технологиях, составе специализированного питания для реабилитации и в постоперационные и посттравматические периоды. Чрезвычайную востребованность он имеет в косметологии при производстве косметических средств различной функциональности: в составе шампуней, лосьонов, кремов, мазей и т.п. для восстановления и улучшения структуры волос, увеличения их объема, омоложения и поддержания кожи.

В последнее время появились сведения [2] о возможности получения коллагеновых белков из рыбных верхних покровов. Из-за особенностей структурно-функциональных свойств коллагены рыбного происхождения могут выступить мощным и эффективным заменителем спилка шкур КРС.

Однако производство рыбного коллагена пока еще не развито. Научные данные часто противоречивы, а в отдельных случаях малодоказательны, не обобщены сведения, позволяющие оценить перспективность источников из числа пресноводных, морских и океанических водоемов.

Рисунок 1. Содержание общего белка в шкурах рыб

Как видно на рисунке 1, массовая доля белка варьируется в зависимости от вида рыбы. Наименьшая массовая доля белка отмечается в шкуре сельди, наибольшее – в сазане и толстолобике. Остальные имеют промежуточные значения. Данные об общем содержании белковых веществ в шкурах использовали для

Знание структуры и функций рыбных биополимеров коллагеновой природы во многом позволяет развить фундаментальные представления о белках, а развитие коллагеновой индустрии создаст импортозамещающие условия создания отечественных производств.

Целью работы является исследование гистоморфологических и биохимических свойств рыбных источников для производства коллагеновых основ высокого качества и отвечающего требованиям косметологии.

Объектами исследования служили замороженные шкуры рыб внутренних водоемов Центрального округа России (ЦЧР), а также прибрежных морских зон на примере наиболее распространенных видов на отечественном рынке рыбопродуктов.

Для оценки потенциальных возможностей шкур пресноводных и морских рыб в получении коллагеновых субстанций определяли количество суммарного белка – по Кьельдалю [4, 6], в наибольшей степени позволяющего определить перспективность каждого вида рыбного шкуро-сырья в получении коллагеновых субстанций.

Данные по содержанию общего белка представлены на рисунке 1.

определения фракционного состава белков – последовательным экстрагированием водо-, соле- и щелочерастворимых белков соответственно дистиллированной водой, солевым раствором Вебера и раствором гидроксида натрия с последующим количественным определением по биуретовой реакции.

Рисунок 2. Фракционное распределение белков в шкурах рыб

На диаграмме (рисунок 2) видно, что во всех случаях превалирующей фракцией является щелочерастворимая, максимальное содержание которой отмечается в шкуре толстолобика, наименьшее - в шкуре сельди. Как известно [1] эта группа белков объединяет протеиноидные белки, главным образом коллаген. В целом же массовая доля протеиноидной фракции (щелочерастворимой) варьируется в пределах 80,18 - 90,73 % относительно общего содержания белков в объектах исследования. Данные подтверждены гистоморфологическим анализом - путем получения ультратонких срезов с дальнейшим окрашиванием по методу импрегнации серебром по Шульце в модификации Гольджи [6].

Т а б л и ц а 1

Сравнительные характеристики субстанций из спилка КРС и шкур рыб

Показатель	Субстанция рыбного происхождения	Субстанция из спилка КРС
Подлинность	Окрашивание в фиолетовый цвет	Окрашивание в фиолетовый цвет
Прозрачность	0,1 % раствор не превышает по мутности эталон III	0,1% раствор превышает по мутности эталон III
Цветность	0,1% раствор коллагена в воде бесцветный	0,1% раствор не бесцветный
Вязкость	5,2	6,4
Массовая доля сухих веществ, %	1,85	1,94
Массовая доля коллагена, %	1,8	1,7

На рисунках видны отличия в строении шкур, в частности, коллагеновых белков. Они выражены в случае толстолобика и имеют заметно более тонкую структуру в случае сельди.

На основании полученных данных в качестве сырья для получения коллагеновой субстанции отобрана шкура толстолобика из-за ценовой целесообразности, доступности сырья и количественного содержания целевого белка.

Для предварительной оценки технологической пригодности коллагенов реализовали в лабораторных условиях усовершенствованную технологию получения дисперсии [5].

Сравнительные данные по реализации усовершенствованной технологии коллагеновой дисперсии из рыбного сырья и дисперсии, полученной из спилка шкур крупного рогатого скота, представлены в таблице 1. При этом использовали методы: подлинность - качественная реакция; прозрачность, цветность, вязкость, массовая доля сухих веществ - ГФ XI; рН - ГФ XI и потенциометрически, массовая доля коллагена - ГОСТ 23401-78 «Метод определения оксипролина»[7, 8].

Как видно из данных таблицы 1, дисперсии близки по свойствам, но имеют и некоторые отличия, связанные, по всей вероятности, с особенностями структуры коллагенов.

Аминокислотный состав коллагеновых дисперсий, определенный на автоматическом анализаторе ААА-881, подтверждает возможные структурные отличия, связанные с происхождением белков (таблица 2).

Т а б л и ц а 2 Сравнительная характеристика аминокислотного ______ состава коллагеновых субстанций ______

Аминокислоты, мг/100г	Субстанция 2%-ный раствор (спилок КРС)	Субстанция 2%-ный раствор (шкура толстолобика)	Отклонения
1	2	3	4
Аспарагиновая кислота	6,26	7,12	+0,86
Треонин	1,96	2,46	+0,50
Серин	2,96	4,57	+1,61
Глутаминовая кислота	9,79	11,36	+1,57

П р о д о л ж е н и е т а б л. 2

1	2	3	4
Пролин	13,10	11,67	-1,43
Оксипролин	10,82	12,93	+2,11
Глицин	6,03	6,72	+0,69
Аланин	6,43	10,51	+3,92
Валин	1,98	2,65	+1,33
Метионин	1,54	1,03	-0,51
Изолейцин	2,86	3,83	+0,94
Лейцин	2,21	1,98	-0,23
Тирозин	0,85	0,99	+0,13
Фенилаланин	2,35	2,49	+0,14
Гистидин	1,22	0,77	-0,45
Лизин	5,42	4,16	-1,36
Аргинин	6,8	8,33	+1,53