Введение к работе
Актуальность темы В связи с сокращением объема вылова традиционных морских гидробионтов акт} альной становится проблема использования нетрадиционного сырья для производства пищевой продукции
Среди видов, широко распространенных на дальневосточном бассейне и недостаточно используемых, следует отметить глубоководных рыб, основные промысловые скопления которых образованы макрурусами (Albatrossia pectorahs, Coryphaenoides cinereiis, Coryphaenoides rupestiis, Coryphaenoides acrolepis), ликодами (Lycodes raridens, Lycodes soldatoxi), лемонемой (Laemonema longipes) Ориентировочные запасы макруруса малоглазого позволяют вылавливать до 70 тыс т рыбы в год (Тупоногов, 1986), лемонемы -до 40 тыс т ежегодно (Савин, 1998)
В научной литературе имеются сообщения о биологии некоторых глубоководных рыб (Drazen, 2001), биохимических характеристиках мышечного а-актина (Coryphaenoides armatus, Сої у phaenoides yaquinae) (Morita, 2003), кинетике тепловой коагуляции мышечных белков (Lvcogramma zeita) (Taguchi, 1981), технохимической характеристике (Мельникова 1976) Известны данные, свидетельствующие о высокой обводненности ткани этих рыб, что наряду с низким содержанием белка и плохой во-досвязьтвающен способностью ограничивает производство пищевой продукции из них (Швидкая 1980, Одинцов, 2002) Анализ результатов опубликованных работ не позволяет обосновать и разработать рекомендации по использованию лемонемы и макрурусов для производства пищевой продукции, поскольку отсутствуют систематические данные но составу и свойствам структурообразующих белков и активности тканевых ферментов
Одним из перспективных путей использования глубоководных рыб является производство белковых продуктов с заданными реологическими свойствами, для чего необходимы специальные исследования структурообразующих свойств белков Определение основных физико-химических факторов, влияющих на структурирование мышечных белков, может явиться основой для разработки и создания новых пищевых продуктов из глубоководных рыб с применением специальных приемов биотехнологии
В последнее время в производстве эластичных структурированных пищевых продуктов используются трансглутаминазы (ТГ) (Niwa, 1992) В результате действия
4 мышечных ТГ образуются полимеры миозина тяжелых цепей (МТЦ), что связывают с формированием у систем мышечных белков прочных и эластичных свойств (Novvsad et al , 1993) Испочьзование ТГ может стать перспективным ті при получении структурированных пищевых продуктов из глубоководных рыб
ТГ обнаружена в мышцах гидробионтов, ее активность существенно зависит от вида рыб (Araki, Seki, 1993, Novvsad et al, 1995) Что же касается глубоководных рыб, то сведений об активности ТГ в их мышцах на момент проведения исследований нами не обнаружено
Таким образом, исследование физико-химических и биохимических свойств структурообразующих белков глубоководных рыб представляется актуальным При этом важным для разработки научных рекомендаций по созданию пищевых продуктов на основе измельченной мышечной ткани глубоководных рыб явтяется исследование влияния трансглутаминаз на структуру получаемых белковых систем
Цель исследования: научно обосновать технологические рекомендации но переработке глубоководных рыб в зависимости от свойств структурных белков и актив-нос ги трансглутаминаэы
Задачи исследования
изучить состав и физико-химические свойства миофибриллярных белков глубоководных рыб и установить их потенциальную способность к структурообразова-нию,
определить влияние вечичиньї активности тканевой (эндогенной) трансглутаминаэы на состав основных структурных белков, в том числе тяжелых цепей миозина,
установить зависимость реологических характеристик измельченной мышечной ткани глубоководных рыб от величины активности внесенной (экзогенной) трансглутаминаэы,
обосновать рациональные величины активности трансглутаминаэы и оптимальное количество белка для получения структурированных белковых систем на основе мышечной ткани глубоководных рыб,
разработать рекомендации для получения пищевой продукции (формованных изделий) па основе измельченной мышечной ткани глубоководных рыб
Научная новизна Впервые из мышечной ткани исследуемых глубоководных рыб выделены основные структурные миофибриллярные белки миозин, актин, акто-
5 миозин, тропонин и тропомиозин, определены их молекулярные массы Исследованы основные свойства бетков миофибрилл соотношение миозин/актин, АТФ-активность, вязкость, параметры суперпреципитации и кинетика агрегации актомиозинов На основании рассмотренных свойств мышечных беїков установлено, что белые мышцы глубоководных рыб обладают смешанными фазными и тоническими, свойствами
Установлено, что чем ниже содержание белка в мышцах исследуемых глубоководных рыб, тем выше доля минорных миофибриллярных белков и ниже соотношение основных структ>рных белков мышц- миозин/актин Выявлено, что мышцы глубоководных рыб обладают высокой активностью трансглутаминаз, которая значительно выше этого показателя для мышц пелагических рыб Установлено, что уменьшение содержания белка в мышцах глубоководных рыб сопровождается увеличением активности трансглутаминазы Указанная зависимость имеет экспоненциальный характер
Обнаружено, что с увеличением активности трансглутаминаз мышц исследуемых глубоководных рыб возрастает относительная доля почичера тяжелых цепей миозина - белка с молекулярной массой (ММ) 480 кДа Установлено, что в миофиб-риллах мышц глубоководных рыб, в отличие от пелагических, возможна деполимеризация миозина под действием собственной тканевой трансглутаминазы Сделано заключение, что при этом структурно-механические показатели белковых систем имеют тенденцию к снижению Обоснована оптимальная величина ТГ-активности для получения структурированных белковых систем на основе мышечной ткани глубоководных рыб
Практическая значимость работы Разработаны способы выделения миозина, актина, актомиозина, компонентов тропонинового и тропомиозинового комплексов из мышц малоглазого макруруса лемонемы и пепельного макруруса, позволяющие получать белки с минимальным количеством примесей и с сохранением функциональности
Установлено, что для получения структурированных белковых систем заданной прочности и эластичности необходимо, чтобы содержание полимеризованного миозина с ММ 480 кДа составляло не менее 65 % от общего количества миозинов тяжелых цепей Разработаны биотехнологические приемы, позволяющие увеличивать в получаемой белковой системе долю миозина с ММ 480 кДа Определено необходи-
мое и достаточное количество белка для достижения оптимального количества миозина с ММ 480 кДа, позволяющее получать прочные и эластичные структуры на основе измельченной мышечной ткани малоглазого макруруса, лемонемы и пепельного макруруса
Разработаны рекомендации для потучения структурированных белковых продуктов на основе измельченной мышечной ткани mj боководных рыб макруруса малоглазого, макруруса пепельного и лемонемы Обоснованы рациональные количества вносимого белка (казеин или изолят соевого бечка), необходимые для получения прочных и эластичных белковых систем заданной структуры Разработан проект технической документации на производство пищевых продуктов на основе изметьчен-ной мышечной ткани малоглазого макруруса, лемонемы и пепельного макруруса
Положения, выносимые на защиту
-
Установленное для глубоководных рыб соотношение миозин/актин в акто-миозине влияет на структурообразующие свойства белковых систем на основе измельченной мышечной ткани исследуемых объектов
-
Для глубоководных рыб состав тяжечых цепей миозина и и\ способность к полимеризации и деполимеризации зависят от активности тканевой трансглутамина-зы
-
Внесение дополнительного белка — субстрата трансглутаминазы — позволяет рационально использовать высокую активность трансглутаминаз мышц гл>боководных рыб при получении прочных белковых структур на основе мышечной ткани этих объектов
Апробация работы. Основные положения работы были дотожены и обсуждены на V региональной конференции по актуальным проблемам экологии, морской биологии и биотехнологии в ДВГУ (Владивосток, 2002), Всероссийской конференции молодых ученых «Комплексные исследования и переработка морских и пресноводных гид-робионтов» в ТИНРО-Центре (Владивосток 2003), II международной научной конференции «Биотехнология - охране окружающей среды» в МГУ (Москва, 2004), Всероссийской конференции молодых ученых "Актуальные проблемы изучения и использования водных биоресурсов" (Втадивосток, 2004), научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология проблемы и перспективы» (Калининград, 2006), ученых советах ФГУП «ТИНРО-Центр» в 2002-2003 гг
Публикации По теме диссертации опубликовано 9 работ
Структура и объем работы. Диссертация изтожена на 130 стр, состоит из введения, трех глав, выводов, списка щгпфованной литературы, включающего 208 источников, содержит 11 таблиц, 22 рис>нка и 2 приложения
