Глава 2. Объекты исследования

Глава 2. Объекты исследования

В качестве сырья для получения белковых гидролизатов использовали отходы переработки атлантической трески. Этот вид рыбы является промысловым и содержит большое количество белка.

Атлантическая треска - традиционный объект промысла в Баренцевом море и сопредельных водах. Лов трески исторически ведут такие страны как Россия, Норвегия, Великобритания, Германия, Франция, Польша, Исландия, Испания и др. Благодаря широкому ареалу распространения, массовости и доступности для вылова технохимический состав этого вида рыб хорошо изучен.

Характеризуя ценность рыб семейства тресковых, следует отметить, что при относительно небольшой калорийности (60-90 калорий на 100 г), среднее содержание белка в тканях атлантической трески колеблется в пределах     16-18 %. Компонентный состав тканей (таблица 2.1) характеризуется низким содержанием жира (менее 1 %).

 

Компонент	Литературные данные
Вода	81,2 ± 0,9
Белок	17,4 ± 1,4
Жир	0,2 ± 0,2
Зола	1,2 ± 0,3

 

Известно, что биологическая ценность белка определяется, главным образом, содержанием в нем незаменимых аминокислот, т.е. не синтезируемых в организме, а получаемых исключительно с пищей. Аминокислотный состав белков во многом определяет аминокислотную полноценность гидролизата.

 

Аминокислотный состав белков мышечных тканей атлантической трески

Аминокислота	ω, %	Аминокислота	ω, %
Валин	5,9	Аланин	8,6
Изолейцин	4,2	Аргинин	3,3
Лейцин	8,8	Аспарагиновая	9,0
Лизин	8,1	Гистидин	2,0
Метионин	2,6	Глицин	8,6
Треонин	6,0	Глутаминовая	14,4
Триптофан	1,0	Пролин	3,2
Фенилаланин	3,9	Серин	6,1
Цистеин	1,2	Тирозин	3,1

 

 

Содержание (мкг/г сухого вещества) микроэлементов в мышечных тканях трески

Микро-элемент	Литературные данные	ПДК [144]
Ni	0,4 - 1,6	-
Cr	<0,5	-
Co	<0,5	-
Cu	2,3-8,3	10,0
Mn	0,8 - 1,8	-
Cd	<0,05	0,2
Fe	17,2 - 33,4	-
Zn	26,1 - 37,9	40,0

 

 

Ферментный препарат

В качестве основного ферментного препарата в работе использовали гепатопанкреатин - комплекс протеиназ из гепатопанкреаса камчатского краба. 

Ферментный препарат представляет собой однородный пылеобразный порошок бежевого цвета, не содержит влажных плотных комков, хорошо растворим в воде. Данный препарат характеризуется низким содержанием жира (менее 1 %) и содержит более 90 % белка. Проявляет активность в нейтральной среде по отношению к различным белковым субстратам. Общая протеолитическая активность гепатопанкреатина значительно выше, чем активность ферментов в пищеварительных органах позвоночных животных.

Оптимум действия данного ферментного препарата наблюдается при температуре 50 – 55 °С, и в диапазоне рН 7-9.

Обнаружено, что наиболее высокая его протеолитическая способность проявляется по отношению к тканям тресковых пород рыб, исландского гребешка и северной креветки, которые входят в пищевой рацион камчатского краба. В меньшей степени ферментный препарат расщепляет белки животного происхождения (мясо курицы, говядину, свинину и др.).

Химический состав ферментного препарата гепатопанкреатина представлен в таблице 2.9.

Таблица 2.9

Содержание (%) компонентов в ферментном препарате

Вода	Белок	Жир	Зола
8,5 ± 0,4	90,0 ± 0,7	0,7 ± 0,5	0,8 ± 0,2

 

В таблице 2.10 представлено содержание микроэлементов в ферментном препарате. Гепатопанкреатин характеризуется повышенным содержанием меди. Это связано с тем, что у ракообразных в состав красящих веществ крови входит не железо, а медь.

Таблица 2.10

Содержание микроэлементов (мкг/г сухого вещества) в ферментном препарате

Микроэлемент	Ni	Cr	Co	Cu	Mn	Cd	Fe	Zn
С, мкг/г сухого вещества	2,25	2,24	1,34	50	4,70	0,05	0,18	0,06

 

Аминокислотный состав гепатопанкреатина

 

Аминокислота	ω, %
Глицин	5,58
Аланин	5,10
Валин	6,11
Изолейцин	4,97
Лейцин	6,67
Пролин	12,4
Фенилаланин	4,32
Тирозин	4,14
Серин	8,89
Метионин	1,42
Лизин	4,53
Гистидин	2,31
Аргинин	2,31
Глутамин	13,72
Аспарагиновая	13,93
Триптофан	9,05

Параметры, влияющие на процесс гидролиза

Вид сырья

В связи с тем, что количество промысловых видов рыб велико, отходы каждого из них могут рассматриваться в качестве потенциального источника для получения ферментативных белковых гидролизатов. В этом случае определенный интерес представляет изучение кинетических характеристик ферментативного гидролиза в зависимости от вида гидролизуемого сырья.

Были изучены данные по гидролизу тканей атлантической трески, путассу, морского окуня, которые различаются по аминокислотному составу, содержанию жира, белка и общего азота.

Через 3 часа после начала процесса гидролиза степень гидролитического расщепления тканей трески составляет 40,8 %, путассу – около 35% а морского окуня – почти в 2 раза меньше (23 %).

 

 

Причиной может являться то, что белки, входящие в состав тканей трески и путассу являются более подходящим субстратом для данного ферментного препарата и поэтому расщепляются более эффективно.

 

Тип ферментного препарата

Выбор ферментного препарата для гидролиза того или иного рыбного сырья имеет большое значение в виду специфичности действия ферментов к белкам различного происхождения. Эффективность гидролитического расщепления белковых молекул, входящих в состав определенного сырья, может различаться при использовании для этих целей разных ферментов.

Например возьмем ткани трески и три ферментных препарата

из гепатопанкреаса камчатского краба

из гепатопанкреаса краба-стригуна

препарата на основе панкреатина из поджелудочной железы свиней и крупного рогатого скота)

При одинаково высокой активности действия, расщепление тканей трески будет происходить по-разному. Так как среда и условия обитания трески и краба схожи, и так как краб питается гидробионтами и рыбой, его пищеварительная система «настроена» на переработку рыбного белка и с ней содержатся необходимые для этого ферменты. Для ферментов панкреатина рыбный белок не знаком, поэтому разрушать его он будет медленнее. 

В этом случае необходимо выбрать один из препаратов краба. И основным параметром при этом станет экономическая сторона вопроса: Какой краб подойдет лучше для получения препарата.

Температура гидролиза

Важный параметр, влияющий на процесс гидролиза. Посколько при недостаточной температуре ферментные вещества не смогут в достаточной степени активизировться, а при избытке температуры они будут разрушены. Исследования показали, что наибольшая активность гепатопанкреатина наблюдается при температуре 50 – 55С

Метод электрофореза

Метод электрофореза в градиентном полиакриламидном геле используется для определения молекулярно-массового состава гидролизатов. Этот метод основан на миграции белковых макромолекул в полиакриламидном геле под действием электрического поля, что позволяет разделять белки в широком диапазоне молекулярных масс.

В порах полиакриламидного геля, действующего как молекулярное сито, большие белки тормозятся значительно сильнее, чем малые белки. Вследствие этого белки, обладающие высокой молекулярной массой остаются в начале гелевой пластинки, тогда как низкомолекулярные белки мигрируют в ней от отрицательного электрода к положительному. Таким образом, сложная смесь белков делится на ряд фракций, которые при окрашивании гелевой пластинки проявляются на ней как ряд полос, расположенных в соответствии с их молекулярной массой.

Гель имеет разный градиент пористости и позволяет разделять смесь белков в разном диапазоне молекулярных масс.

 

Рис. 3.2. Установка бумажных фитилей: 1 — охлаждающий столик; 2 — электродные резервуары; 3 — фитили; 4 — гель.

 

Реологические методы

 

Ротационная вискозиметрия

Для определения вязкости растворов ферментативных белковых гидролизатов использовали ротационный вискозиметр. Его измерительная ячейка состоит из двух коаксиальных цилиндров: неподвижного наружного и вращающегося внутреннего, вставленных в термостатируемую камеру. Радиус наружного цилиндра составляет 12 мм, внутреннего – 8,74 мм. Длина измерительной поверхности внутреннего цилиндра 30 мм.

Исследуемую систему помещали в зазор между цилиндрами, вязкость η измеряли при различных скоростях сдвига в диапазоне скоростей сдвига  (скорости вращения). 

             

Капиллярная вискозиметрия

Также вязкость растворов гидролизатов определяли методом капиллярной вискозиметрии [51] с помощью капиллярного вискозиметра, помещенного в водную термостатируемую ячейку. Внутренний диаметр капилляра 0,37 мм. Для каждой системы проводили измерения времени истечения раствора гидролизата по капилляру t_ист и вычисляли кинематическую вязкость ν исследуемой системы по формуле:

,

                                      

где К - постоянная вискозиметра (К = 0,01097м²/с²);

g - ускорение свободного падения в месте измерений в м/с²;

t_ист - время истечения раствора гидролизата, с.

Расчет динамической вязкости производили по формуле:

      ,                                                         

где ρ - плотность раствора гидролизата, определенная методом рефрактометрии, кг/м³

Содержание микроэлементов

В работе проведено исследование содержания микроэлементов в гидролизате, полученном из отходов переработки трески (таблица 5.1).

Содержание микроэлементов в гидролизате тканей трески

Микроэлементы	Ni	Cr	Co	Cu	Mn	Cd	Fe	Zn
С, мкг/г сухого вещества	1,27	1,77	0,53	15,58	0,23	0,14	0,01	0,01

 

Таким образом в растворе рыбного гидролизата преобладают медь, хром и никель.

Концентрация кадмия находится в пределах от 0,01 – 0,09 мкг/г сухого вещества, что не превышает установленного норматива по содержанию тяжелых металлов в рыбных продуктах.

Питательный бульон

При анализе данных из таблицы 6.1 можно сделать вывод о том, что питательный бульон, приготовленный на основе ферментативного гидролизата, полученного при однократном внесении гепатопанкреатина, по чувствительности тест-культур полностью удовлетворяет требованиям Отмечается активный рост Escherihia coli 055 К59 3912/41, Pseudomonas aeruginosa 27/99 и Staphilococcus aureus Wood -46.

Характеристика роста и биологические показатели тест-культур на питательном бульоне, приготовленном на основе гидролизатов тканей Атлантической трески

 

Наимено-вание	Разве-дение	ТЕСТ - ШТАММ
		Escherihia coli 055 К59 3912/41	Pseudomonas aeruginosa 27/99	Staphilo-coccus aureus Wood-46	Shigella Flexneri 1a 85/16	Salmonella Typhi Н-901
Белковый Гидролизат трески, полученный при однократном добавлении гепато-панкреатина	10^-6 10^-7 10^-8	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Индол Индол Индол	H2S H2S H2S
Белковый Гидролизат трески, полученный при многократном добавлении гепато-панкреатина	10^-6 10^-7 10^-8	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Индол Индол Индол	Н2S Н2S Н2S
Контроль	10^-6 10^-7 10^-8	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Рост Рост Рост	Индол Индол Индол	H2S H2S H2S

 

 

Глава 2. Объекты исследования

В качестве сырья для получения белковых гидролизатов использовали отходы переработки атлантической трески. Этот вид рыбы является промысловым и содержит большое количество белка.

Атлантическая треска - традиционный объект промысла в Баренцевом море и сопредельных водах. Лов трески исторически ведут такие страны как Россия, Норвегия, Великобритания, Германия, Франция, Польша, Исландия, Испания и др. Благодаря широкому ареалу распространения, массовости и доступности для вылова технохимический состав этого вида рыб хорошо изучен.

Характеризуя ценность рыб семейства тресковых, следует отметить, что при относительно небольшой калорийности (60-90 калорий на 100 г), среднее содержание белка в тканях атлантической трески колеблется в пределах     16-18 %. Компонентный состав тканей (таблица 2.1) характеризуется низким содержанием жира (менее 1 %).

 

Компонент	Литературные данные
Вода	81,2 ± 0,9
Белок	17,4 ± 1,4
Жир	0,2 ± 0,2
Зола	1,2 ± 0,3

 

Известно, что биологическая ценность белка определяется, главным образом, содержанием в нем незаменимых аминокислот, т.е. не синтезируемых в организме, а получаемых исключительно с пищей. Аминокислотный состав белков во многом определяет аминокислотную полноценность гидролизата.

 

Аминокислотный состав белков мышечных тканей атлантической трески

Аминокислота	ω, %	Аминокислота	ω, %
Валин	5,9	Аланин	8,6
Изолейцин	4,2	Аргинин	3,3
Лейцин	8,8	Аспарагиновая	9,0
Лизин	8,1	Гистидин	2,0
Метионин	2,6	Глицин	8,6
Треонин	6,0	Глутаминовая	14,4
Триптофан	1,0	Пролин	3,2
Фенилаланин	3,9	Серин	6,1
Цистеин	1,2	Тирозин	3,1

 

 

Содержание (мкг/г сухого вещества) микроэлементов в мышечных тканях трески

Микро-элемент	Литературные данные	ПДК [144]
Ni	0,4 - 1,6	-
Cr	<0,5	-
Co	<0,5	-
Cu	2,3-8,3	10,0
Mn	0,8 - 1,8	-
Cd	<0,05	0,2
Fe	17,2 - 33,4	-
Zn	26,1 - 37,9	40,0

 

 

Ферментный препарат

В качестве основного ферментного препарата в работе использовали гепатопанкреатин - комплекс протеиназ из гепатопанкреаса камчатского краба. 

Ферментный препарат представляет собой однородный пылеобразный порошок бежевого цвета, не содержит влажных плотных комков, хорошо растворим в воде. Данный препарат характеризуется низким содержанием жира (менее 1 %) и содержит более 90 % белка. Проявляет активность в нейтральной среде по отношению к различным белковым субстратам. Общая протеолитическая активность гепатопанкреатина значительно выше, чем активность ферментов в пищеварительных органах позвоночных животных.

Оптимум действия данного ферментного препарата наблюдается при температуре 50 – 55 °С, и в диапазоне рН 7-9.

Обнаружено, что наиболее высокая его протеолитическая способность проявляется по отношению к тканям тресковых пород рыб, исландского гребешка и северной креветки, которые входят в пищевой рацион камчатского краба. В меньшей степени ферментный препарат расщепляет белки животного происхождения (мясо курицы, говядину, свинину и др.).

Химический состав ферментного препарата гепатопанкреатина представлен в таблице 2.9.

Таблица 2.9

Содержание (%) компонентов в ферментном препарате

Вода	Белок	Жир	Зола
8,5 ± 0,4	90,0 ± 0,7	0,7 ± 0,5	0,8 ± 0,2

 

В таблице 2.10 представлено содержание микроэлементов в ферментном препарате. Гепатопанкреатин характеризуется повышенным содержанием меди. Это связано с тем, что у ракообразных в состав красящих веществ крови входит не железо, а медь.

Таблица 2.10

Содержание микроэлементов (мкг/г сухого вещества) в ферментном препарате

Микроэлемент	Ni	Cr	Co	Cu	Mn	Cd	Fe	Zn
С, мкг/г сухого вещества	2,25	2,24	1,34	50	4,70	0,05	0,18	0,06

 

Аминокислотный состав гепатопанкреатина