Аппаратно-технологическая схема производства протеолитических ферментов из внутренностей рыб

Углеводы рыбы представлены в основном гликогеном. Из-за малого содержания их в мясе рыб роль их в пищевом  отношении невелика, однако углеводы оказывают значительное влияние  на формирование вкуса, запаха и цвета рыбных продуктов. Полагают, что потемнение мяса рыбы при вялении, сушке, обжарке происходит также и за счет образования меланоидинов. Сладковатый вкус рыбы и рыбных бульонов объясняется гидролитическим расщеплением гликогена до глюкозы.

 Витамины в мясе рыбы содержатся  в небольшом количестве. Значительная  часть их находится в печени, меньшая  -  в других внутренних  органах. В рыбе преимущественно  содержатся жирорастворимые витамины A, D, Е, К, а из водорастворимых  -  витамины группы В: (В, В2, Be, Вс, Вт), а также витамины Н, С, РР, пантотеновая кислота и инозит [22].

Химический состав и пищевая  ценность рыб представлены в таблице 1 [23, 24, 25, 26, 27, 28, 29].

 

 

 

Таблица 1- Химический состав и пищевая ценность рыб [23, 24, 25, 26, 27, 28, 29].

Наименование рыбы	Пищевая ценность, г						Витамины			Макроэлементы					Микроэлементы			Калорийность, кКал
	Белки, г	Жиры,г	Вода,г	Насыщ. Ж. К.,г	Холестерин, мг	Зола, г	Витамин РР, мг	Витамин A (РЭ, мкг	Витамин PP (Ниациновый эквивалент), мг	Ca, г	Mg, г	Na,г	P,г	К,г	Fe, мг	Cr, мкг	Fr, мкг
Треска	16	0,6	82,1	0,1	40	1,3	2,3	10	5,8	25	30	55	210	340	0,5	55	700	69
Макрель	20,7	3,4	74,5			1,4			3,4362	50	40	170	240	335	1,8	55	430	113,4
Окунь морской	18,2	3,3	77,1	0,7	60	1,4	1,6	40	4,8	120	60	75	220	300	0,9	55	140	103
Скумбрия	19,3	18	61,4	3,7	75	1,3	8,5	20	11,5	40	50	100	280	280	1,7	55	1400	239
Ставрида	18,5	4,5	75,6	0,9	70	1,4	7,3	10	10,7	65	40	70	260	350	1,1	55	430	114
Иваси	20,5	11,1							3,403	50	35	100	220	335	1,4	55	430	182,3
Сельдь Т/О	14	15	69,5	3,3	80	1,5	3	30	5,34	50	35	100	220	335	1,3	55	430	191
Сайра	19,5	14,1							2,237	15	20	100	220	285	0,6	55	30	204,9

 

В рыбе можно  выделить белки мышечной ткани, белки  соединительной ткани, гонад (половых  продуктов икры и молок), костной  ткани.

Белки мышечной ткани: миофибриллярные (миозин, актин, актомиозин и др.), белки саркоплазмы (миоген, альбумин, глобулин и др.), белки сарколеммы - оболочки мышечного волокна и связанной с ней соединительной ткани эндомизия и перемизия (коллаген, эластин), белки ядра мышечного волокна (нуклеопротеиды, фосфопротеиды).

Миофибриллярные белки относятся к солерастворимым. Они характеризуются полной биологической  полноценностью и отличаются высокой  влагоудерживающей способностью. Их содержание достигает 75-80 % от общего количества белков мышечной ткани. Высокое содержание гигроскопичных белков объясняет причину невысокой потери влаги при термической обработке рыбы, что и обеспечивает достаточно хорошую сочность и усвояемость кулинарных изделий из рыбы (отварной, печеной, жареной рыбы и др.).

Саркоплазматические белки (цитоплазмы) относятся к водорастворимым. Большинство из них является ферментами и ускоряет биохимические процессы при хранении рыбы. Их содержание в  мышечной ткани —18-20 % от общего количества белков.

Белки сарколеммы (оболочки) мышечного волокна, белки соединительной ткани, органически связанной с оболочкой (эндомизиел), и белки септ (более прочной соединительной ткани перемизия) представлены коллагеном и эластином. Это неполноценные белки, так как в своем составе не содержат незаменимой аминокислоты триптофона. Эластина совсем немного (0,1 %), и поэтому соединительная ткань рыб представлена практически одним коллагеном. Эти белки устойчивы к действию различных растворов. Но под действием тепла коллаген разрушается, переходит в более растворимое вещество - глютин и в виде водного раствора хорошо усваивается организмом человека. Рыбные бульоны (как и мясные), богатые глютином (золь) при охлаждении образуют студень (гель). Коллаген является источником тех аминокислот, которых мало в полноценных белках, и в этом его пищевая ценность.

Соединительная  ткань разных видов рыб содержит неодинаковое количество коллагена  различной структуры, более плотной  у крупных рыб (акулы) и более  нежной у мелких, особенно пресноводных рыб. Содержание коллагена у разных рыб - от 1,7 % (у стерляди) до 10% (у акулы).

Рассмотренные выше белки мышечной ткани относятся  к простым (протеинам). Однако в мышечной ткани находятся и сложные  белки (протеиды), которые представляют собой соединения протеинов с другими веществами (углеводами, жирами, нуклеиновыми кислотами и т. д.): нуклеопротеиды, фосфоропротеиды, глюкопротеиды, липопротеиды.

В ядре мышечного  волокна сосредоточены фосфо  — и нуклеопротеиды. Последние  состоят из нуклеиновых кислот, остатка фосфорных кислот и азотистых соединений (пуриновых, пиримидиновых оснований). Нуклеопротеиды и фосфопротеиды являются главными источниками белкового фосфора, обусловливающего высокую раздражимость клеток и тканей, в состав которых он входит. Содержание белкового фосфора (в пересчете на фосфорный ангидрид) составляет от 0,26 («осетр») до 0,63 («камбала») массы мяса.

Липопротеиды  содержат в своем составе жиры, не только простые (триглицериды), но и  сложные (фосфатиды). Наиболее распространенным фосфатидом является лецитин. В клетках мышечной ткани содержатся структурные липопротеиды, включающие лецитин, богатый фосфором. Следовательно, липопротеиды являются источником лецитинового фосфора: от 1,16 («осетр») до 0,64 % («треска») массы мяса, в пересчете на фосфорный ангидрид.

В гонадах (икре, молоке) содержатся простые белки (протамины, гистоны), которые характеризуются  упрощенным составом аминокислот с  преобладанием диаминокислот основного  характера, что повышает рН среды  и делает эти продукты менее устойчивыми при хранении, чем мясо рыбы. Кроме того, в половых продуктах рыб содержатся и сложные белки (ли—попротеиновый и глюкопротеиновый комплексы), которые обеспечивают вязкость икры. Из фосфопротеидов в икре следует отметить белок ихтулин, содержание которого составляет 10-25 % всего белкового состава.

Белки костной  ткани представлены оссеином, по аминокислотному  составу и свойствам близким  к коллагену. Химическая связь между  оссеином и минеральным составом кости рыбы менее прочна, чем в  костной ткани животных и птиц. Это особенно становится заметным в процессе тепловой обработки рыбы, когда идет процесс глютинизации оссеина и структурно—механические свойства (прочность) кости понижаются.

Витамины содержатся в различных частях и органах  рыб. Жирорастворимые витамины (А, Д, К) преобладают в тех частях и органах, где накапливаются жиры. Это прежде всего печень. Из печени трески, акул вырабатывают рыбий жир (медицинский) с большим содержанием витаминов. В рыбьем жире содержатся эссенциальные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), которые в комплексе образуют витамин К. 

Из водорастворимых  витаминов отмечено достаточное  содержание в мышечной ткани витаминов B1 (тиамин) и В2 (рибофлавин). Внутренние органы рыб содержат витамин В12, являющийся кроветворным катализатором, отсутствие которого может привести к злокачественной анемии.

В органах и  тканях рыб содержатся ферменты всех шести классов по систематической  номенклатуре комиссии по ферментам  Международного биохимического союза  от 1961 года: оксидоредуктазы (окислительно—восстановительные), трансферазы (ферменты переноса), гидролазы (ферменты расщепления с участием воды), лиазы (ферменты расщепления без участия воды), изомеразы (ферменты превращений), лигазы (ферменты синтеза). Значительные колебания в уровне активности мышечных протеаз (пептидгидролаз) отмечены в зависимости от размера рыбы и сезона вылова.

Вода в тканях и органах рыбы находится в  свободном и связанном состоянии. Свободная вода - это жидкость в  межклеточном пространстве, в плазме крови и лимфе, кроме того, удерживаемая механически в макро—и микрокапиллярах за счет сил поверхностного натяжения, кроме того осмотически удерживаемая в клетках давлением растворов. Имеет место также химически связанная вода, входящая в состав молекулы вещества.

Связанная вода адсорбционно удерживается в коллоидах (белках, гликогене) силами электрического притяжения. Связанная вода, будучи трудноотделимой, в определенной степени  обеспечивает плотность тканей вместе с коллоидами (прежде всего белками). Она не принимает участия в реакциях ферментативного или микробиологического характера и тем самым способствует консервации продукта.

Соотношение свободной  и связанной воды в мышечной ткани  рыб разных видов неодинаковое. Общее  содержание влаги - от 52 до 85 %, из них свободной до - 75,5 % и менее связанной до 9,5 % и более[32].

 

Активность  ферментной системы мышечной ткани  и внутренних органов прудовых видов  рыб

 

В качестве объектов исследования были использованы прудовые виды рыб осеннего вылова, выращиваемые в Икрянинском районе Астраханской области:  толстолобик (Hypophthalmichthys), карп (Cyprinus carpio) и белый амур (Ctenopharyngodon).

Был изучен химический состав мышечной ткани указанных видов рыб по ГОСТ 7636–85 и рассчитана энергетическая ценность их мяса (таблица2). 

Таблица 2. - Химический состав мышечной ткани прудовых видов рыб осеннего вылова.

Вид рыб	Содержание, %				Энергетическая ценность, ккал/100 г
	воды	белка	жира	минеральных веществ
Карп (Cyprinus carpio)	76,7	17,1	4,6	1,2	109,8
Толстолобик  (Hypophthalmichthys)	74,0	16,3	8,1	1,3	138,1
Белый амур (Ctenopharyngodon)	73,8	18,7	6,0	1,5	128,8

Анализ данных таблицы 2 показывает, что толстолобик, карп, белый амур относятся к белковым рыбам.  Содержание белка в мышечной ткани исследуемых рыб в среднем составляет  от 16,3 до 18,7 %. Общее содержание жира в мышечной ткани толстолобика – 8,1 % – значительно больше, чем в мышечной ткани карпа и белого амура – от 4,6 до 6,0 % соответственно.

Такая же последовательность сохраняется по уровню энергетической ценности их мяса.

Изменения в тканях рыбы под действием ее собственных ферментов называются автолизом. Автолиз вызывается группой ферментов, включающих в себя протеазы, липазы, амилазы, но основную роль в этом процессе играют протеолитические ферменты катепсин,  пепсин  и трипсин, активность которых проявляется при различных значениях рН среды. Так, для трипсина оптимум проявляется в щелочной среде – рН 8,0; пепсина – в кислой среде – рН 2,5; катепсины активны в среде, близкой к нейтральной – рН 6,8–7,2.

Для изучения протеолитической активности (ПА) ферментной системы мышечной ткани и внутренних органов прудовых видов рыб была проведена серия экспериментов по определению константы автопротеолиза мышечной ткани и внутренних органов. Активность катепсинов мышечной ткани определяли по методике Л. В. Антиповой, активность ферментной системы внутренних органов – по методике Г. Т. Некрасовой. Активность ферментных препаратов, полученных из внутренних органов, устанавливали по методу Ансона.

Константа автопротеолиза определена по содержанию тирозина в подготовленной пробе до и после термостатирования при температуре 40 ºС продолжительностью 1 час (таблица 3).

Таблица 3. - Константы автопротеолиза мышечной ткани и внутренних органов прудовых видов рыб.

Вид рыб	Константа автопротеолиза,
	Мышечной ткани	Внутренних органов
Толстолобик  (Hypophthalmichthys)	112,4	258,15
Белый амур (Ctenopharyngodon)	72,26	189,5
Карп (Cyprinus carpio)	84,8	213,56

 

Анализ данных таблицы 2 показывает, что константа автопротеолиза мышечной ткани белого амура < карпа < толстолобика и возрастает от 72,26 до 112,4 соответственно. Такая же последовательность увеличения активности сохраняется для внутренних органов рыб – от 189,5 до 258,15 . Выявлено, что наиболее активная ферментная система у толстолобика.

Протеолитическая активность катепсинов мышечной ткани названных прудовых рыб была определена по вышеуказанной методике при естественном значении рН,  равном 6,0–6,5.

Сущность метода заключается в получении экстракта катепсинов мышечной ткани и определении ПА катепсинов фотометрическим методом.

На рисунке 1 представлена ПА катепсинов мышечной ткани прудовых рыб.

Рисунок 1. - Протеолитическая активность катепсинов мышечной ткани прудовых рыб при естественном значении рН 6,0–6,5:

Карп (Cyprinus carpio);  толстолобик (Hypophthalmichthys);

белый амур (Ctenopharyngodon)

Активность ферментных препаратов из внутренностей снижается незначительно в процессе выделения.  Степень снижения ПА ферментных препаратов при получении из внутренностей карпа,  белого амура составляет 98–98,7 %, толстолобика – 99,6 %. Ферментные препараты, полученные из внутренностей белого амура, карпа и толстолобика и имеющие активность 2,39–2,79 ед./г, могут быть использования для ускорения процессов созревания продукции из их мышечной ткани.