Из общемировой практики известно, что в процессе переработки рыбы образуется до 30 % непищевых отходов, которые в основном направляют на производство кормовой муки (внутренности, кожа, кости, плавники, чешуя и т. д.). Вместе с тем вторичное сырье является источником коллагена, который находит широкое применение во многих отраслях народного хозяйства.
Сегодня проблема рационального использования и утилизации вторичного рыбного сырья стоит весьма остро. Во многих странах мира существуют целые школы и научные направления, занимающиеся поиском решений этой проблемы, которая включает не только экономически выгодное получение коллагена из вторичного сырья, но и разработку новых областей его использования. В ряде передовых странах коллагенсодержащие отходы используют для производства пищевого, фотографического желатина, белковой колбасной оболочки, мездрового клея, белковых гидролизатов для парфюмерной промышленности, поверхностно-активных биологически разлагающихся веществ.
Для решения этой задачи научным коллективом кафедры «Биотехнология» Тхюйлойского университета и кафедры «Биохимия» Ханойского педагогического университета № 2 разработана технология желатина из чешуи рыб на основе сырья Вьетнама. Массовый состав рыбы, и химический состав (в том числе содержание белка и коллагена) чешуи некоторых видов рыб были изучены. Технология получения желатина заключается таким образом: чешуи подвергали предварительному обработку препаратом алкалазой FG 2,4 L (бактериальная протеиназа, продуцируемая Bacillus licheniformis). Затем обработанные сырья направляли двухкратную экстракцию с электрохимической активированной водой с pH 2,0–2,5 в течение 6 часов. Полученный экстракт после фильтрования направляли на желатинизацию и сушку.
Целью данной работы являлось изучение физико-химических свойств полученного желатина. Объектом исследования служил готовый продукт в сухом, порошкообразном виде, полученный из чeшуи желтоплавникового морского карася Acanthopagrus latus (Sparus latus).
Органолептические показатели полученного желатина: внешний вид — порошок, цвет — от светло-желтого до кремового, без постороннего вкуса и запаха.
Химический состав исследуемого желатина из чeшуи желтоплавникового морского карася определяли стандартными методами по ГФВ (Государственная фармакопея Вьетнама). Результат исследования представлен в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав желатина из чешуи желкоплавникового морского карася
|
Объекты исследования |
Содержание*,% |
|||
|
влаги |
белка |
жира |
минеральных веществ |
|
|
ЖЖМК |
7,44 ± 1,5 |
90,61 ± 1,00 |
- |
1,52 ± 0,11 |
|
По ГФВ |
≤ 16 |
- |
- |
≤ 2,0 |
*Среднее значение было получено из трех повторных измерений (p < 0.05)
ГФВ — государственная фармакопея Вьетнама
ЖЖМК — желатина из чешуи желкоплавникового морского карася
Из табл. 1 видно, что полученный желатин отличается достаточно высоким содержанием белка (90,61 %), низким содержанием минеральных веществ, соответствует техническим требованиям государственного стандарта на пищевой и медицинский желатин. Кроме того, исследуемый желатин не содержит жира.
Как известно, вязкость является одним из важнейших качественных показателей структурированного раствора. В производстве желатина и клея измерение вязкости признано наиболее чувствительным и эффективным методом для суждения о правильности подбора сырья, ведения технологических процессов и качестве получаемой продукции. Нами проведен анализ зависимости вязкости раствора желатина от концентрации и температуры растворов. Измерение вязкости раствора желатина выполнено с помощью вискозиметра Оствальда. Исследованию подвергали растворы желатина с массовой концентрацией в пределах 1–10 % (Рис. 1).
Из полученных данных (рис. 1), существенное различие графических зависимостей наблюдается в интервале температур 25–35°С, далее логарифм относительной вязкости изменяется незначительно. Значение вязкости наблюдается максимально при температуре 25°С с массовой концентрацией 10 %.
Рис. 1. Зависимость логарифма относительной вязкости от температуры и массовой концентрации раствора желатина, полученного из чешуи желтоплавникового морского карася: а — поверхность отклика, б — изолинии сечений поверхности отклика
Как известно, способность к набуханию является одним из показателей для оценки качества желатина. Экспериментально показано, что в холодной воде желатин практически не растворяется, но набухает и поглощая воду.
В данной работе нами проведен анализ кинетики набухания желатина в воде при температуре 20°С (рис. 2). Набухание желатина в жидкости характеризуется степенью набухания α, вычисляемой по формуле:
α = 
·100 (%) (1)
где m и m’ — навеска желатина до и после набухания.
Рис. 2. Кинетика набухания желатина в холодной воде
Нами проанализированы полученные экспериментальные данные на персональном компьютере с помощью программы «Curxpt 32», в результате были получены адекватные уравнения регрессии, описывающие зависимость степени набухания желатина от продолжительности процесса. Степень набухания (%) желатина в воде при температуре 20°С можно рассчитать в зависимости от продолжительности процесса по уравнениям:
α = 0,054 ∙ τ3 + 0,28 ∙ τ2–0,002 ∙ τ (2)
где τ — продолжительность процесса набухания, мин.; α — степень набухания, %.
Из анализа данных следует, что желатин обладает высокой способностью набухания в холодной воде, но набухание является ограниченным. Набухание желатина происходило в течение 35–40 мин., далее масса желатина изменялась не значительно. Степень набухания составляет 485 %.
Под действием тепла желатиновый студень постепенно размягчается и переходит в жидкое состояние. Этот переход происходит непрерывно, вследствие чего определение температуры плавления затруднительно. Нами изучено влияние концентрации растворов желатина на температуру плавления студня раствора желатина 4–12 % (рис. 3). Температура плавления желатинового студня определяли стандартным методом по ГОСТ 11293–89 «Желатин, технические условия».
Рис. 3. Влияние концентрации растворов на температуру плавления студня раствора желатина
Из графика (рис. 3) следует, что температура плавления желатинового студня зависит от концентрации растворов. Температура плавления растворов с концентрацией 10 % составляет 28±1°С, это меньше по сравнению с техническими требованиями государственного стандарта на пищевой желатин (не менее 30°С). При повышении концентрации растворов, температура плавления студня повышается.
Гидролиз коллагена оказывает большое влияние на температуру плавления. Студни низкокачественного желатина, содержащие значительное количество продуктов гидролиза глютина, плавятся при более низкой температуре, чем студни высококачественного желатина. По разработанной нами технологии экстракцию коллагена из чешуя рыб проводили при мягких режимах термообработки, что позволило исключить деструкцию линейных молекул.
Таким образом, на основании полученных данных установлено, что желатин из чешуи желтоплавникового морского карася не содержит жира, содержит большое количество белка. Желатин обладает высокой способностью набухания в воде. Значение вязкости желатинового раствора наблюдается максимально при 25°С с массовой концентрацией 10 %. Кроме того, желатин из чешуи рыб имеет пониженную температуру плавления. На наш взгляд, пониженная температура плавления студня растворов желатина является уникальной особенностью данного продукта и обусловливается особенностью аминокислотного состава. Глубокое изучение биохимического состава желатина и физико-химического свойства желатина является предметом для дальнейших исследований. Использование отходов рыбоперерабатывающих предприятий позволит решить проблему утилизации и рационального использования сырья и получить новый продукт, имеющийся широкий спектр использования в различных отраслях технологии.
Литература:
- Вирник А. В., Власов А. П., Таланцев А. З., Хохлова З. В. Технология клея и желатина. Москва: Пищепромиздат, 1963, 270с.
- Государственная фармакопея Вьетнама.
- ГОСТ 11293–89 «Желатин, технические условия».
- Киладзе А. Б. Рыбные отходы — ценное сырье. Рыбное хозяйство, 2004, № 3,С. 58.
- Као Тхи Хуе., Нгуен Тхи Минь Ханг, Карапун М. Ю. Чешуя рыб как источник получения пищевого желатина. Молодой ученый, 23 (127), 2016, 113–115.
- Трухин Н. В. Рациональное использование рыбного сырья. Москва: Агромромиздат, 1985, 96с.
- GME. Standard methods for the testing of edible gelatin. Gelatin Monograph. Gelatin Manufacturers of Europe, 2005.
