Использование продуктов лососевых рыб в качестве биотехнологического сырья

Лососи (лат. Salmonidae) — единственное семейство рыб в отряде лососеобразных (Salmoniformes).

Лососевые — одни из важнейших промысловых рыб мира. Мясо всех лососевых нежное, жирное, превосходно на вкус. Из рыб семейства лососевых приготовляют ценные гастрономические товары: икру, балычные изделия, натуральные консервы, слабосоленую рыбу. В кулинарии эти товары используют для приготовления деликатесных холодных закусок, а свежую рыбу — для первых и вторых блюд. Икра лососевых благодаря содержащимся в ней витаминам и минеральным веществам является одним из самых полезных продуктов на земле.

Кроме того, благодаря оптимальному жирнокислотному составу липидов и наличию в тканях активных протеаз, мясо лососевых является важным биотехнологическим сырьем.

Целью данной работы является: изучить использование продуктов лососевых рыб в качестве биотехнологического сырья .

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Рассмотреть научную систематику рыб семейства Лососевые.

2. Изучить образ жизни и жизненный цикл лососевых рыб.

3. Описать биохимическую ценность красной икры.

4. Изучить биохимическую ценность липидов лососевых рыб.

5. Изучить способы получения и применение биологически активных веществ из мышечной ткани и молок лососевых рыб (препаратов ПНЖК, ДНК, протеаз).

1. Лососёвые рыбы

Научная классификация:

Царство: Животные

Тип: Хордовые

Класс: Лучепёрые рыбы

Отряд: Лососеобразные (Salmoniformes)

Семейство: Лососёвые (Salmonidae)

К семейству лососевых относятся рыбы, имеющие один настоящий спинной плавник и один жировой. В спинном плавнике бывает от 10 до 16 лучей. Второй, жировой плавник не имеет лучей. Лососевые — проходные и пресноводные рыбы северного полушария; они обитают в Европе, Северной Азии (на юг до верхнего течения р. Янцзы), в горных ручьях Северной Африки и в Северной Америке. В южном полушарии лососевых, кроме акклиматизированных человеком, нет. Лососевые — рыбы, легко изменяющие образ жизни, внешний вид, окраску в зависимости от внешних условий. [3]

Рис. 1. Представители семейства лососевых: 1 — нельма; 2 — муксун; 3 -чир

1.1 Классификация

Семейство делится на 3 подсемейста: сиговые (3рода), собственно лососевые (7 родов) и хариусовые (1 род). [4]

Подсемейство Лососевые (лат. Salmoninae). К подсемейству Лососевые относятся рыбы крупной или средней величины, с мелкой чешуей, большой пастью с хорошо развитыми зубами. Питание у лососевых хищное или смешанное. Рыбы этого подсемейства имеют вне периодов брачного наряда очень красивое по цвету мясо.

Роды:

§ Ленок (Brachymystax)

§ Таймень (Hucho)

§ Тихоокеанский лосось (Oncorhynchus)

вид: — O. keta — кета;

— O. masu — сима.

§ Сахалинский таймень (Parahucho)

§ Благородные лососи (Salmo)

вид: — S. salar — атлантический лосось;

— S. gairdneri — стальноголовый лосось.

§ Голец (Salvelinus)

вид: — S. fontinalis — американская палия;

— S. malma — мальма.

§ Длинноперая палия (Salvethymus)

Икра у рыб этого семейства очень крупная (от2 до 7 мм в диаметре), красно-оранжевая или оранжевая.

Ленок — пресноводная рыба. Род содержит только один вид, но есть две ярко выраженные формы — острорылая и тупорылая. Распространена в реках и горных озёрах Сибири и Дальнего Востока, Китая, Монголии, а также в Западной Корее, западнее Урала не встречается. Предпочитает быстрые холодные реки, главным образом их верховья. Держится небольшими стайками, крупные — в одиночку. Достигает длины около 70 см и массы 6 кг. Описаны случай поимки рыб весом до 8 кг и метровой длины. Темп роста невысокий. По форме тела ленок похож на сигов. Тело брусковатое, прогонистое, рот маленький с небольшими острыми зубами, чешуя мелкая, плотная. Окраска тела зависит от условий обитания, тёмно-бурое, на спине и боках с обилием тёмных округлых пятнышек и золотистым налётом, светлое в брюшной части, в нерестовую пору на боках выступают красные пятна, верхний, жировой и хвостовой плавники в пятнышках. Ленок, обитающий на перекатах, имеет серебристую окраску с тёмно-серой спинкой, плавники с желтоватым отливом. Половой зрелости ленок достигает на пятом-восьмом году жизни при длине 38 см и массе 600—800 г. Самки обычно созревают на год позже самцов. Нерест происходит в мае-июне, на глубине 0,5−1,5 м. Диаметр икры 4−4,5 мм, масса 50−60 мг. Продолжительность жизни ленка обычно не превышает 15 лет. Хищная рыба. Молодь ленка в раннем возрасте питается зоопланктоном, по мере роста переходит на потребление донных организмов — личинок насекомых (личинки веснянок, подёнок, ручейников, стрекоз, кузнечиков и других насекомых, гаммариды, водоросли), бокоплавов, мелких моллюсков, дождевых червей, икру и молодь других видов рыб (гольян, пескарь, елец, подкаменщик, окунь и хариус). Крупные ленки иногда заглатывают мышей, землероек, лягушек. Питается ленок в любое время суток, особенно активно утром и вечером. [6]

Подсемейство Сиговые (лат. Coregoninae). Это подсемейство представлено лососевыми с белым мясом. От собственно лососевых Сиги отличаются деталями строения черепа, у большинства из них относительно маленький рот и более крупная чешуя, чем у лососей. [6]

Роды:

§ Сиг (Coregonus)

§ Валёк (Prosopium)

§ Белорыбица (Stenodus)

Белорыбица водится в Северной Двине, Печоре, Оби и других северных реках. Это одна из крупных сиговых рыб. Достигает 100−120 см длины и до 15 кг веса и более. Половой диморфизм выражен слабо, самец по величине уступает самке. Нижняя челюсть несколько длиннее верхней; верхняя доходит до вертикали переднего края глаза. Тело удлиненное, толстоватое. Цвет тела серебристый, спина буровато-голубая, брюхо белое, спинной и хвостовой плавники буровато-серые. 3]

Рис 2. Белорыбица, нельма (Stenodus leucichthys)

Подсемейство Хариусовые (лат. Thymallinae). Хариусовые очень близки к подсемейству лососевых. От собственно лососевых хариусы отличаются очень длинным и высоким спинным плавником, содержащим от 17 до 24 лучей. У некоторых видов он принимает форму шлейфа и нередко очень ярко окрашен. В подсемействе хариусовых лишь один род Хариусы (Thumallus). Все хариусы — пресноводные рыбы, обитающие в небольших быстрых речках и холодных озерах Европы, Азии и Северной Америки. [4]

Рис 3. Хариус сибирский (Thymallus arcticus)

1.2 Происхождение

Лососеобразные рыбы известны с мелового периода (145−65 млн. лет назад) мезозойской эры, и являются одними из первых предков современных костистых рыб. Формы лососеобразных рыб и в наше время близки к сельдеобразным, вплоть до того, что в некоторых классификациях объединяются в один отряд. Тем более они были малоотличимы от сельдеобразных в период формирования видов. Первые же сельдеобразные, которые прямо или косвенно выступают в качестве исходной группы для всех видов костистых рыб, появились около 137 млн. лет назад в нижнемеловом периоде. В течение мелового периода происходила эволюция и разделение костистых рыб на различные формы. Основная масса привычных нам видов рыб развилась в палеогене (67—25 млн. лет назад). 6]

1.3 Описание

Длина тела — от нескольких сантиметров (сиговые) до 1,5 метров. Вес — до 50 кг (сёмга, чавыча). Срок жизни — несколько лет, у некоторых видов средняя продолжительность жизни достигает 15 лет. Рекордсменами и по размерам, и по продолжительности жизни (свыше 50 лет) являются таймени — сообщалось о рыбе весом 105 кг и 210 см длиной. [6]

По своему строению лососеобразные близки к отряду сельдеобразных. Тело длинное, сжатое с боков, покрыто круглой или имеющей гребенчатый край легко опадающей циклоидной чешуей. В отличии от сельдеобразных, на теле есть боковая линия. Брюшные плавники многолучевые (более 6 лучей), расположены в средней части брюха, грудные — низкосидящие, в плавниках нет колючих лучей. Спинных плавников два — настоящий и следующий позади него, расположенный напротив анального плавника, маленький жировой плавничок, который является одним из характерных признаков лососеобразных. В спинном плавнике от 10 до 16 (у лососевых) или от 17 до 24 (у хариусовых) лучей. Жировой плавник лучей не имеет.

Плавательный пузырь обычно соединяется каналом с пищеводом. Рот окаймлен сверху двумя парами костей — подчелюстными и верхнечелюстным. У самок яйцеводы зачаточные или вовсе отсутствуют, так что созревающая икра выпадает из яичника в полость тела. Кишечник имеет многочисленные пилорические придатки. У большинства глаза снабжены прозрачными веками.

У многих лососеобразных скелет не полностью окостеневат: черепная коровка в значительной мере состоит из хряща, боковые отростки не приращены к телам позвонков.

Размножаются только в пресных водах — некоторые виды постоянно живут в пресных озерах, но большинство поднимается на нерест из океана или озер в реки и ручьи (проходные рыбы). При этом обычно возвращаются в те же места, где сами появились на свет. Во время нереста лососи изменяются в форме и окраске (брачный наряд). На свободе и при искусственном оплодотворении легко дают помеси, легко акклиматизируются. [3]

1.4 Жизненный цикл

Первая фаза их жизни начинается, как и у всех других рыб, с икры, которая откладывается в конце лета или осенью в бугры из гальки в текучей воде на мелководье. Икра у лососей очень крупная — диаметром от 3−4 до 7−8 мм, и развивается в холодное время года при низкой температуре. Поэтому развитие продолжается очень долго и молодь обычно вылупляется только через несколько месяцев. Первые месяцы молодые лососи проводят там же, где они и родились — в гнездах из гравия, выходя из них только весной. Все это время они питаются веществами, запасенными в икре, и выходят из гнезд крупными и хорошо подготовленными к самостоятельной жизни. Именно поэтому икра лососей такая питательная и вкусная. Большое количество питательных веществ в икре лососей — еще одна их важная адаптация.

Молодые лососи держатся около дна за камнями и питаются водными беспозвоночными, упавшими в воду насекомыми и всем, что проплывает мимо. Рыбы окрашены так, чтобы быть незаметными для хищников — с пятнами под цвет дна, поэтому в это время их часто называют пестрятками. После того, как пестрятки подросли, они скатываются в низовья реки и приобретают серебристую окраску и темную спинку, свойственную пелагическим рыбам. Если смотреть на такую рыбку снизу — она сливается со светлым небом, а если сверху — с темной водой. Их тело становится более стреловидным, способным к быстрому и далекому плаванию, и они приобретают способность жить в соленой воде. Все это — адаптации лососей к жизни в океане. В этот период их называют смолтами. И это начало второй фазы в жизни лососей.

Смолты выходят в море и сначала держатся в эстуариях недалеко от устьев родных рек, питаясь прибрежным планктоном и бентосом. Самые первые дни и недели их жизни в океане являются и самыми опасными, поскольку здесь молодых лососей встречают многочисленные морские хищники. В море лососи постепенно мигрируют к местам нагула, которые располагаются в самых продуктивных зонах — на севере Атлантического и Тихого океанов. В этих районах собираются вместе лососи, родившиеся в разных реках и даже на разных континентах. Лососи очень быстро растут, становясь все менее доступными для хищников, и сами постепенно становятся хищниками. При этом наряду с рыбой, которая играет все большую и большую роль в питании лососей, они питаются и более мелким кормом — креветками и крилем, в которых содержится пигмент астаксантин. Этот пигмент переходит из пищи в мышцы лососей и придает их мясу красный цвет. Лосось с самым красным мясом — нерка, которую еще называют «красной», в большей степени, чем другие лососи, питается креветками.

Третья, и заключительная фаза жизни лососей начинается с их возвращения обратно в реки. Чаще всего лососи возвращаются именно в ту реку, в которой они родились. Это явление называют «хоминг» (от английского слова «дом»). До сих пор не вполне понятно, каким именно образом лососи находят родную реку. Определенную роль здесь, несомненно, играет их способность запоминать химический состав воды. Причем этой способностью обладают только уже готовые к морской миграции молодые лососи — смолты. Если пестрятку, родившуюся и прожившую несколько лет в одной реке, пересадить в другую, где она станет смолтом и выйдет в океан, то она, став взрослым лососем, вернется во вторую реку. Однако, возвращение в родную реку — не абсолютное правило, как многие считают. Да это и не может быть абсолютным правилом — иначе лососи не могли бы расселяться.

О морском периоде жизни лососей известно меньше, чем о речном. Но в последние годы стало накапливаться все больше данных, говорящих о том, что морской период является очень важным с точки зрения формирования численности поколений лососей. Условия жизни лососей в море более постоянны, чем в реке, поэтому любые их изменения могут сильно влиять на состояние популяций лосося. Это особенно важно сейчас, когда климат быстро меняется. Скорее всего, именно с изменениями климата связано, хотя бы отчасти, дальнейшее снижение численности атлантического лосося и повышение численности тихоокеанских лососей.

Возвращающиеся в реку лососи сильно меняются. Их тело теряет серебристую окраску, приобретая яркие тона, оно становится более высоким, а у самцов часто горбатым. Это и дало название одному из видов — горбуше. Челюсти лососей становятся крючкообразными, зубы — более крупными, а мясо — менее упругим и жирным и, соответственно, менее ценным. Например, в начале миграции у амурской кеты жирность составляет примерно 10%, а на нерестилищах — доли процента. Высокое тело и большие зубы помогают лососям защищать нерестовую территорию как от представителей своего, так и других видов. В реке лососи не питаются. И то, что они ловятся в реке на приманки, связано только с инстинктами хищника и защитника территории.

Нерест лососей — заключительный и наиболее ответственный аккорд их жизни, потому что от него в первую очередь зависит то, сколько потомства оставит особь и популяция в целом — а это самая главная характеристика успешности жизни любого живого организма. Поэтому для этого ничего не жалко. И лососи бескомпромиссно следуют этому закону — многие из них отдают при нересте все силы и вскоре после него погибают. Это относится в полной мере не только ко всем тихоокеанским лососям, но в значительной мере и к атлантическому, хотя многие из отнерестившихся особей атлантических лососей и успевают скатиться в море, значительное их число все же погибает после нереста. Известна самка атлантического лосося, которая нерестилась пять раз, но это не правило, а исключение. Плодовитость лососей невелика по сравнению с другими рыбами — в среднем от 1500 до 7000 тысяч икринок, но взрослые лососи заботятся об икре, откладывая ее в ямки и засыпая потом гравием, что защищает икру от поедания, и первое время они даже охраняют гнезда.

Описанный выше жизненный цикл — это только самая общая схема жизни лосося. Разные виды, разные популяции внутри вида, и даже разные особи внутри одной и той же популяции могут реализовывать множество вариаций жизненных стратегий. И эта способность к вариации — еще одно проявление способности лососей адаптироваться к различным условиям — в значительной степени и приводит к успешности лососей как группы.

Самый простой жизненный цикл наблюдается у горбуши. После нереста в августе-сентябре, икра и мальки развиваются несколько месяцев, выходят из гнезд в апреле-мае, и всего через несколько дней скатываются в море, возвращаясь на следующее лето. Таким образом, все вернувшиеся на нерест рыбы имеют возраст два года. Это самый простой цикл среди лососей. Однако он не является самым примитивным, совсем наоборот — он является самым специализированным, и самым успешным с биологической точки зрения. Об этом говорит тот факт, что горбуша — самый многочисленный, но и самый мелкий вид тихоокеанских лососей, ее масса не превышает 1,5 — 2 кг. Кроме горбуши, очень немного времени (дни, недели) проводит в реке и кета. У всех остальных лососей речной период продолжается не менее года, а иногда может проходить два-три и даже пять лет, прежде чем рыбы выходят в океан.

У многих видов лососей имеются так называемые карликовые формы, чаще всего самцы, которые созревают в реке и выглядят как пестрятки, почти не отличаясь от них и по размеру. Они нерестятся вместе с крупными особями, пришедшими из океана и, хотя самцы-мигранты отгоняют их при оплодотворении икры, часто карликовым самцам удается оплодотворить довольно много икринок. Скорее всего, наличие карликовых самцов — адаптация популяции в попытке избежать повышенной смертности в океане. Поэтому, именно самцы, которым требуется меньше корма, чем самкам для созревания, реализуют эту стратегию. В то же время, карликовые самцы, обитая в иных условиях, чем мигрирующие особи, и подвергаясь другим факторам отбора, являются носителями других генов. Поэтому их наличие в популяции повышает ее генетическое разнообразие. Иногда вся популяция — и самцы и самки — состоит из особей, которые проводят всю жизнь в реке и не достигают крупных размеров — например, ручьевые форели, которые являются жилой формой кумжи. Имеются и озерные формы лососей, которые нерестятся в реке, а нагуливаются в озерах, где условия питания обычно более благоприятные. Озерные лососи встречаются, например, в Онежском и Ладожском озерах.

Высокое видовое разнообразие лососей в бассейне Тихого океана позволяет им эффективно использовать имеющиеся ресурсы. Например, горбуша, жизнь которой в большей степени, чем у других лососей, связана с морем, нерестится в нижнем течении рек и в ручьях. Она быстро достигает своих нерестилищ и не нуждается для этого в больших энергетических запасах, а молодь после вылупления быстро скатывается в море. Поэтому горбуше не нужно иметь крупные размеры и крупную икру. А самый крупный тихоокеанский лосось — чавыча, которую американцы называют королевским лососем, нерестится обычно в самых верховьях рек, для чего ей необходимы большие запасы энергии и, соответственно, крупные размеры. Поэтому чавыча проводит в море до 7 лет и достигает за это время веса 60 кг. Часто она раньше других лососей входит в реки, поскольку ей нужно больше времени для того, чтобы достигнуть нерестилищ, а молодь чавычи больше времени проводит в реке. Не удивительно поэтому, что это и самый малочисленный из всех тихоокеанских лососей. А вот нерка более всего приспособлена к размножению в озерах. В Северной Америке, где больше крупных рек и больше озер, соотношение видов тихоокеанских лососей сдвинуто по сравнению с нашим Дальним Востоком в сторону нерки и чавычи, тогда как у нас наиболее многочисленны горбуша и кета.

Если на Дальнем Востоке в одной реке сосуществует несколько видов лососей, то в Европе совместно могут обитать атлантический лосось и кумжа. При этом часто различают несколько форм атлантического лосося — заледку, закройку, межень, которые отличаются размерами, жирностью и сроками входа в реку. Все формы иногда делят на «яровые» и «озимые». Если первые входят в реку и нерестятся в том же самом году, то озимые входят в реку летом или осенью, и нерестятся только через год, совершенно не питаясь все это время. Зачем это нужно — остается загадкой. [4]

2. Красная икра: строение, биохимическая ценность

Красная икра — икра лососёвых пород рыб — является ценнейшим пищевым продуктом.

Икра является половым продуктом самок лососей и представляет собой яйцеклетки. Она находится в особом органе — ястыках, размещающихся в брюшной полости рыбы по обеим сторонам позвоночника и имеющих вид удлиненных, несколько сплющенных к одной стороне и суживающихся к концу пластин. Ястык состоит из наружной сравнительно плотной пленки, соединительной ткани, обволакивающей икринки, и из самих икринок; в тканях имеется значительное количество капиллярных кровеносных сосудов, через которые происходит питание икринок в период роста и созревания в теле рыбы. Незрелая икра довольно плотно соединена с тканью ястыка, но к моменту созревания она легко отделяется от соединительной ткани.

Икринки имеют почти правильную шаровидную форму и состоят из оболочки, протоплазмы (полужидкой массы) и ядра. Оболочка икринок имеет два слоя: более плотный — наружный и очень тонкий и нежный — внутренний.

Внутри оболочки находится густоватая, клейкая жидкость — протоплазма. Наличие в протоплазме мельчайших пигментированных шариков придает икре окраску, присущую тому или иному виду лососевых. Ядро представляет собой маленький зародышевый пузырек, расположенный в протоплазме ближе к поверхности икринки и слегка нарушающий правильность ее шаровидной формы. Окрашено ядро в оранжевый или красно-оранжевый цвет, характерный для икры лососевых.

У разных видов лососей икра отличается по размеру и окраске икринок, прочности или упругости их оболочек. Наиболее крупная, зрелая икра у кеты (диаметр 4−6 мм), за ней следует икра горбуши (диаметр 3−5 мм); у нерки и кижуча икринки имеют наименьшие размеры (диаметр 3 мм). Окраска икры лососевых рыб также различна: икра кеты оранжевого цвета, горбуши — темно-оражнжевого, а икра нерки ярко красного цвета. Прочность или упругость оболочки икринки характеризуется сопротивлением ее на разрыв при раздавливании; зависит прочность от степени развития икры, а также от ее свежести. Зрелая икра обладает плотной, упругой оболочкой; как правило, более свежая икра также имеет и более прочную оболочку зерен.

Число икринок у лососевых не велико. В то время как самка сельди содержит около 120 тысяч икринок, навага — 25−210 тысяч икринок, у лососевых рыб число икринок у самки не превышает 8100 штук. В таблице 1 приведено содержание икринок у лососевых рыб. 6]

Таблица 1

Содержание икринок у самок лососевых рыб, штук [6]

Икра лососевых, как и другие животные продукты, состоит из влаги (воды), белка, жира и минеральных веществ. Содержание этих веществ в икре даже одного вида рыбы непостоянно и меняется в зависимости от сезона и места лова рыбы: во многом оно связано со степенью созревания икры. Наиболее значительно колеблется в икре содержание жира. В таблице2 приведен общий химический состав икры-сырца лососевых рыб.

Таблица 2

Химический состав икры-сырца лососевых рыб, % [1]

Кроме названных веществ, в икре содержатся витамины: А (ретинол), D (кальциферолы), В12 (цианокобаламин), В2 (рибофлавин), Н (биотин), Bc (фолиевая кислота).

Ретинол (витамин А) играет больлшую роль в фотохимических процессах зрения. Его недостаток связан с такими болезнями глаз, как ксерофтальмия и кератомаляция. Данные заболевания наблюдаются у людей в тех районах, где питаются недостаточно калорийной и бедной белками пищей. Также при авитаминозе наблюдается замедление роста, повреждение репродуктивной системы.

Дефицит витамина D в организме приводит к заболеванию рахитом. Это заболевание связано с замедлением процессов минерализации и нарушением костеобразования у детей. D-авитаминоз взрослых характеризуется развитием остеопороза.

Недостаток витамина В12 приводит к нарушениям эритропоэза лейкопоэза, с последующим развитием анемии.

Недостаток рибофлавина приводит к остановке роста организмов, мышечной слабости, воспалениям слизистой. Заболеваниями кожи, характерными для гиповитаминоза, являются дерматит, облысение, нарушение эпителия кожи. Авитаминоз рибофлавина является причиной образования катаракты и помутнения хрусталика глаза.

Биотин (витамин Н) содержится в большом количестве во многих пищевых продуктах, при обычных условиях дефицит этого витамина встречается у людей крайне редко. Дефицит витамина Н характеризуется воспалением кожи, выпадением волос, параличом.

Недостаток фолиевой кислоты (витамин Вс) во всем мире считается наиболее распространенным случаем витаминной недостаточности. Она проявляется в виде анемии, потере веса, общей слабости. Потребность человека в фолиевой кислоте, равная 0,5−1,0 мг в сутки, в основном восполняется за счет синтеза его микрофлорой кишечника, однако необходимо, чтобы она поступала с пищей. 2]

В икре в значительных количествах присутствуют S, K, Na, Ca, Mg, а также Si, Zn, Fe, Mn, J.

Калий регулирует функциональную способность сердечной мышцы, надпочечников, усиливает выведение жидкости и натрия из организма. При гипертонии, заболевании сердца, отеках сердечного происхождения рекомендуется увеличить калий в суточном рационе.

Натрий участвует в образовании соляной кислоты, в процессах обмена, регулирует осмотическое и кислотно-щелочное равновесие, задерживает жидкость в организме.

Кальций входит в состав костей и зубов. Небольшое количество кальция находится в крови. Он регулирует проницаемость клеточных мембран и свертываемость крови, равновесие процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга. При дефиците его в пище возможны патологические переломы и размягчение костей.

Магний участвует в обмене белков, жиров, углеводов, входит в состав многих ферментов, расширяет кровеносные сосуды, снижает артериальное давление, повышает количество выделяемой мочи, улучшает желчевыделение, обладает слабительным и успокаивающим действием.

Сера связана с белками, входит в состав некоторых аминокислот, инсулина, тиамина, биотина, крови, желчи, нервной ткани, костей и хрящей.

Железо необходимо организму для синтеза гемоглобина, миоглобина, цитохромов. Недостаток железа приводит к железодефицитной анемии, при которой число эритроцитов в крови остается нормальным, а содержание в них гемоглобина уменьшается.

Серьезной проблемой в некоторых удаленных от моря районах земного шара является дефицит йода. При длительной нехватке йода наблюдается увеличение в размерах щитовидной железы (зоб), у детей — умственная отсталость, задержка развития.

Марганец предотвращает отложение жира в печени, улучшает образование гемоглобина, повышает защитные силы организма к инфекциям, улучшает обмен белков.

Цинк входит в состав простетических групп более 80 ферментов. В больших концентрациях он содержится в сперматозоидах, тканях глаза, где он выполняет важные, но пока неизвестные функции. Недостаток цинка проявляется в анемии, замедленном развитии репродуктивной системы. 5]

Икра содержит в значительном количестве лецитин (1,5 — 2%), необходимый человеческому организму для построения нервной ткани. По содержанию белковых веществ, хорошей их усвояемости и разнообразию аминокислот, входящих в их состав, икра в качестве пищевого продукта значительно превосходит многие другие пищевые продукты, в том числе и мясо рыбы.

Благодаря тому, что экстракт лососевой икры содержит большое количество биологически активных компонентов (белки, липиды, минералы, витамины), он оказывает мощное стимулирующее антиоксидантное и омолаживающее действие на кожу и применяется в косметологии при изготовлении омолаживающих кремов, масок и др. Биологически активные протеины стимулируют регенерацию клеток, синтез коллагена и эластина, способствуют исчезновению морщин, оказывают иммуномодулирующее действие. 6]

рыба лососевый биохимический ценность

3. Получение препаратов биологически активных веществ

3.1. Получение ферментных препаратов из мышечной ткани лососевых рыб

В тканях рыбного сырья, как и в тканях любого живого организма, находится в малых количествах большое число ферментов, выполняющих роль биологических катализаторов химического превращения веществ при белковом, липидном и углеводном обмене. В рыбе обнаружены протеолитические ферменты, содержащиеся в мышечной ткани и внутренних органах.

В мышечных тканях рыб содержатся протеолитические ферменты группы катепсинов, в пищеварительном тракте рыб, особенно в пилорических отростках, отмечено значительное количество трипсина.

Настоящее время выполнены работы по выделению и очистке катепсина Д из мышечной ткани ряд рыб. Катепсин Д выделен из мышечной ткани ряда тихоокеанских и атлантических рыб: минтая, карпа, кеты. Основными свойствами катепсина Д, выделенного из мышечной ткани кеты являются рН-оптимум 2,6, стабильность при температуре 0−5єС, высокая гемоглобинрасщепляющая активность. Отличительной особенностью является термолабильность, проявляющаяся в том, что при нагревании в течении 10−15 мин до 50−60 єС он практически не теряет активности в зоне рН-оптимума.

В последние годы интерес исследователей привлек также кальпаин. По субстратной специфичности кальпаин — типичная тиоловая эндопептидаза, напоминает папаин. [1]

В таблице 1 представлено содержание катепсина Д, кальпаина и тиоловых катепсинов в мышечной ткани лососевых рыб.

Таблица 3

Содержание тиоловых протеаз в мышечной ткани лососевых рыб, Е/г ткани [1]

По содержанию тиоловых катепсинов в рыбе Дальневосточного бассейна, а также по их активности, на первом месте находится кета.

Установлено, что пилорические придатки тихоокеанских лососей обладают высокой протеолитической и эстеразной активностью. При этом ферментативная активность протеаз пилорических придатков лососевых неодинакова на протяжении года. Эстеразная активность практически отсутствует у протеаз нерестившихся и отнерестившихся особей. Активность ферментного препарата, выделенного из пилорических придатков лососевых, значительно превышает активность известных коммерческих препаратов и поэтому пилорические придатки могут рассматриваться как высокоэффективное сырье для приготовления ферментных препаратов. Ценным свойством трипсина лососей является его способность сохранять активность при щелочной реакции среды, в то время, как трипсин быка теряет свою активность в результате автолиза.

Известны также некоторые свойства химотрипсиноподобной протеазы из пилорических придатков лососевых (на примере кеты). Установлено наличие в пилорических придатках не менее четырех изоформ химотрипсина, при этом три из них являются анионными, а одна катионной. В то же время у млекопитающих количество изоформ не превышает одной-двух.

Особенностью химотрипсина кеты является смещение оптимума его активности в щелочную зону при повышении температуры субстрата.

Ферментные препараты, полученные из мышечной ткани лососевых рыб, находят применение в различных областях рыбной, пищевой и микробиологической промышленности. В кормопроизводстве для повышения эффективности рыбоводства широко применяют ферментные препараты, существенно улучшающие перевариваемость и усвоение организмом питательных веществ корма. Ферментные препараты обладают способностью ускорять рост молоди рыб, добавка к корму ферментных препаратов позволяет заменить отдельные компоненты корма на более дешевые и доступные.

Разработан также комплексный ферментный препарат, рекомендуемый для получения гидролизатов, рыбных супов и паст, для ускорения созревания плохо созревающих рыб. [1]

3.2 Молоки лососевых рыб как источник биологически активных веществ

Молоки лососевых рыб — перспективный источник для получения дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и низкомолекулярных олигонуклеотидов. В молоках лососевых рыб содержится 3 — 4,3% извлекаемой ДНК. Препараты ДНК положительно влияют на процессы метаболизма, кроветворения, умственную и физическую работоспособность, а также иммунную систему человека. [1]

Кроме ДНК молоки лососевых рыб содержат целый комплекс биологически активных веществ: ферменты, гормоны, витамины, незаменимые аминокислоты, макрои микроэлементы. Из ферментов представляет интерес гиалуронидаза, специфически разрушающая соединительную ткань.

Общее содержание ДНК в молоках лососевых рыб около 5% (у горбуши). Извлекаемость ДНК зависит от активности эндогенных ферментов в молоках, повышающих степень гидролиза нуклеиновых кислот.

Препарат ДНК из молок лососевых рыб применяется в косметологии при производстве кремов для лица. ОН обладает регенерирующими и увлажняющими свойствами. Оказывает иммуномодулирующее действие. Способствует адаптации и сопротивляемости организма к неблагоприятным воздействиям.

В настоящее время ДНК в качестве биологически активной добавки введена в состав кремов, гелей и другой косметической продукции, где оказывает геронтологическое действие на метаболические процессы, протекающие в коже, придает активность сухим, жирным или стареющим неактивным типам кожи.

При использовании ДНК-содержащих косметических композиций значительно повышается количество водорастворимых белков и ДНК в коже, увеличиваются её влагоудерживающие свойства, повышается эластичность, заметно сглаживается её рельеф. 6]

3.3 Получение биологически активных веществ из липидов лососевых рыб

3.3.1 Характеристика липидов лососёвых рыб

К группе сложных органических веществ, называемых липидами, относятся нейтральные жиры (триацилглицерины) и близкие к ним жироподобные вещества — липоиды (фосфатиды, гликолипиды, стерины и стероиды, каротиноиды, воски).

Липиды морских организмов отличаются от аналогичных соединения наземных животных и растений чрезвычайно широким многообразием составляющих классов, среди которых многие по своему действию относятся к физиологически активным: фосфолипиды, ПНЖК, витамины А, Д, Е, каротиноиды, тритерпеновые гликозиды.

Состав липидов рыб варьирует в зависимости от их видовой принадлежности, сезона вылова, условий хранения до обработки, от вида обработки, которой они были подвергнуты. [1]

3.3.2 Полиненасыщенные жирные кислоты липидов лососевых рыб: характеристика, биохимическая ценность

Структурное многообразие липидов обуславливается наличием в их составе различных жирных кислот. В настоящее время известно более 200 жирных кислот, отличающихся по степени и характеру разветвления углеродной цепи, числу и положению двойных связей, по длине углеродной цепи.

Полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК) являются жирные кислоты, содержащие две и более двойные связи. Ненасыщенные жирные кислоты более биологически активны, чем насыщенные, поскольку легче реагируют с другими веществами по месту двойной связи. Жирные кислоты в основном определяют свойства жира. Чем больше в жирах полиненасыщенных жирных кислот, тем они более биологически активные.

Основная биологическая роль ПНЖК — структурно-функциональная организация клеточных мембран, биосинтез эйкозаноидов — медиаторов реакций метаболизма. Под термином эйкозаноиды объединяют простагландины, простациклины, тромбоксаны, образующиеся из ПНЖК под действием фермента циклооксигеназы, и лейкотриены, образующиеся под действием липоксигеназы. Эйкозаноиды обладают чрезвычайно широким спектром действия. 2]

Образующиеся из эйкозапентаеновой кислоты (ПНЖК Щ-З) — расширяют сосуды, способствуют снижению артериального давления и свертываемости крови, препятствуют развитию бронхоспазма, воспалительных и аллергических реакций. Докозагексаеновая кислота (ПНЖК Щ-3) трансформируется в эйкозаноиды медленнее, чем эйкозапентаеновая кислота. Однако она является важным компонентом мембран клеток ЦНС, накапливается в синапсах, фоторецепторах, сперматозоидах. ПНЖК Щ-6, также как и ПНЖК Щ-3, участвуют в биосинтезе эйкозаноидов, способствуют улучшению обмена веществ. 2]

В таблице 4 приведено содержание в жире лососевых эйкозапентаеновой (ЭПК), докозагексаеновой (ДГК) кислот, а также коэффициент биологической значимости жира (Кбзж).

Таблица 4

Содержание ЭПК, ДГК, массовая доля жира и коэффициент его биологической значимости [1]

Кбзж вычисляется по отношению суммы щ-3 полиненасыщенных жирных кислот ЭПК и ДГК к массовой доле жира (общих липидов) в пищевом сырье или продукте в процентах или долях единицы. У дальневосточных лососевых зафиксированы средние значения коэффициента биологической значимости жира. [1]

Назначение ПНЖК эффективно для снижения риска возникновения атеросклероза (благодаря гипохолестеринемическому и гипотриглицеридемическому действию), гипертонической болезни и других сердечно-сосудистых заболеваний, предотвращения тромбообразования, нарушения мозгового кровообращения, укрепления иммунной системы, нормализации работы желез внутренней секреции, в частности, надпочечников и половых желез, при онкопатологии, бронхиальной астме, ревматоидном артрите, язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки, дисбактериозе, сахарном диабете, рассеянном склерозе, заболеваниях печени, для улучшения состояния кожи и волос. 5]

3.3.3 Производство концентратов ПНЖК из жира лососевых рыб

Жирнокислотный состав лососевых рыб зависит от нерестовых изменений. В таблице 1 приведен жирнокислотный состав липидов тихоокеанских лососей.

Таблица 5

Жирнокислотный состав липидов тихоокеанских лососей во время нерестовой миграции, % [1]

Содержание липидов в мясе кеты 6,4 и 5,0%, горбуши — 6,5 и 5,2% (первые цифры — без брачного наряда, последние — с брачным нарядом).

У нерестовых дальневосточных лососевых рыб до нереста уменьшается в общем содержание полиненасыщенных жирных кислот.

Как видно из таблицы 1, липиды лососевых рыб богаты жирными кислотами, при этом содержание щ-3 жирных кислот значительно превосходит содержание щ-6 жирных кислот.

В связи с особой биологической ценностью рыбных жиров во всем мире возрос интерес не только к их очистке для пищевого использования, но и к получению из рыбных жиров дорогостоящих концентратов эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК) кислот. В связи с успешным применением этих кислот для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, неврологических и обменных нарушений, а также других расстройств и ряде зарубежных стран (США, Японии, Норвегии) разработаны методы получения концентратов ЭПК и ДГК.

J. Spinelly (Center Utilization Research Division, США) предложил метод, позволяющий получать концентрат щ-3 жирных кислот. По этому методу рыбный жир, богатый щ-3 жирными кислотами, обрабатывают противотоком в 6-футовой колонке из нержавеющей стали надкритическим диоксидом углерода. В процессе обработки температуру варьируют до 121,1єС и давление до 176 кгс/см2. Эта опытная система позволяет получать 40 г в день концентрата с содержанием 90% чистой ДГК (22:6щ3).

Препараты, обогащенные щ-3 жирными кислотами обладают ярко выраженным иммуностимулирующим и гипохолестеринемическим действием. Также смесь щ-3 жирных кислот и их производных может проявлять противоожоговою активность. [1]

3.3.4 Производство витамина D

Витамин D3 содержится в организме животных. Обычно в виде провитамина — холестерина. Только печеночные жиры, в том числе и жиры лососевых рыб, содержат витамин D3 в биологически активной форме.

Исходный витамин D3 является регулятором образования гидроксилорованной формы D3, ингибируя активность фермента 1-б-гидроксилазы. Биологические функции витамина D в основном связаны с действием его метаболитов. Физиологические концентрации кальция в крови поддеоживаются системой, составной частью которой являются гидроксилированные формы D3. Гидроксилированные формы витамина D3 способствуют минерализации тканей, а также нормальному функционированию паращитовидных желез, связанного с действием гормонов тиреокальцитонина и паратгормона. [2]

Витамин D регулирует транспорт ионов кальция и фосфора через клеточные мембраны и тем самым их уровень в крови. Эта регуляция основана на трех процессах, в которых участвует витамин D:

1) транспорт ионов кальция и фосфора через эпителий слизистойтонкого кишечника при их всасывании;

2) мобилизация кальция из костной ткани;

3) реадсорбция кальция и фосфора в почечных канальцах.

Витамин D способствует обратному всасыванию в почках некоторых аминокислот, особенно оксипролина — важной составной части коллагена. Влияет на процессы тканевого дыхания, в частности, он регулирует обмен лимонной кислоты и сопряженные с ним реакции цикла трикарбоновых кислот. Также оксипроизводные витамина D влияют на ядра клеток-мишеней и стимулируют транскрипцию ДНК и РНК. [1]

Недостаток витамина D приводит к заболеванию рахитом. Это заболевание связано с замедлением процессов минерализации и нарушением костеобразования у детей. D-авитаминоз взрослых характеризуется развитием остеопороза вследствие удаления кальция из костной ткани. [6]

Содержание витамина D3 в печеночном жире кеты составляет 400−800 МЕ/г. [1]

У большинства жиров после облучения ультрафиолетовыми лучами возрастает биологическая активность, что указывает на содержание в них провитамина, кроме витамина D3. Аппаратом для получения витамина является трубчатый аппарат, в котором кварцевая лампа помещена в кварцевую трубку, предназначенную для облучения. Источником света для облучения служат кварцевые ртутные лампы.

Лекарственная форма витамина D3 представляет собой масляный раствор, применяемый per os или парантерально для профилактики рахита, при спазмофилии, гипокальциемии, остеомаляции и остеопорозе. В дозах, превышающих 15−20 мкг в день, витамин D3 оказывает токсическое действие на почки и сердечно-сосудистую систему. [1]

Заключение

В результате проделанной работы были сделаны следующие выводы:

1. Лососевые рыбы относятся к царству Животные, типу Хордовые, классу Лучеперые рыбы, отряду Лососеобразных, семейству Лососевых.

2. Жизненный цикл лососевых включает в себя 3 фазы:

— первая фаза, как и у всех рыб, начинается с икры, которая откладывается в конце лета или осенью в бугры из гальки в текучей воде на мелководье;

— вторая фаза — период адаптации лососей к жизни в океане, в этот период их называют смолтами;

— третья, заключительная, фаза — возвращение лососей в реки на нерест.

3. Красная икра — ценнейший пищевой продукт, содержащая целый комплекс биологически активных веществ — витамины, аминокислоты, белки, жирные кислоты, липиды.

4. Липиды лососевых рыб характеризуются оптимальным соотношением щ-3 и щ-6 жирных кислот (ЭПК и ДГК).

5. Из мышечной ткани и гонад лососевых рыб получают ферментативные препараты, препараты нуклеиновых кислот, ПНЖК, витамина D, которые находят широкое применение в пищевой промышленности, медицине и косметологии.

1. Байдалинова Л. С., Киселев В. И., Лысова А. С., Мезенова О. Я., Сергеева Н. Т., Степанцова Г. Е., Терещенко В. П. Биотехнология гидробионтов/ под ред. О. Я. Мезеновой, В. П. Терещенко. — Калининград., 2004. — 461 с.

2. Комов В. П. Биохимия: учеб. для вузов/ В. П. Комов, В. Н. Шведова. — М., 2004 — 638 с.

3. Моисеев П. А., Вавилкин А. С., Куранова И. И. Ихтиология и рыбоводство. М., 1975.

4. Павлов Д. С. Лососевые (биология развития и воспроизводства). — М., 1979. — 214 с.

5. Ленинджер А. основы биохимии: в 3-х т. Т.3. Пер. с англ. — М., 1985. — 320 с.