авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Разработка технологии хондроитинсульфат-белкового комплекса из хрящевых тканей рыб

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

СОРОКОУМОВ Иван Михайлович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ХОНДРОИТИНСУЛЬФАТ-БЕЛКОВОГО КОМПЛЕКСА ИЗ ХРЯЩЕВЫХ ТКАНЕЙ РЫБ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных, рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в лаборатории биохимии и технологии рыб, беспозвоночных и водорослей ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО»).

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Немцев Сергей Владимирович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Боева Нэля Петровна
доктор химических наук, профессор Варламов Валерий Петрович
Ведущая организация: ОАО «Гипрорыбфлот»

Защита состоится « 12 » мая 2010 года в _14__ ч _00__ мин. на заседании диссертационного совета Д 307.004.03 при ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» Федерального агентства по рыболовству по адресу: 107140, г Москва, ул. Верхняя Красносельская, д. 17.

Факс: (499)264-91-87, e-mail: fishing@vniro.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВНИРО».

Автореферат разослан 09 апреля 2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук В.А. Татарников

Актуальность.

Рыбная отрасль Российской Федерации ставит такие задачи, как разработка технологий глубокой переработки гидробионтов с целью получения пищевых продуктов, биологически активных веществ нового поколения и кормовых продуктов из недоиспользуемых водных биологических ресурсов.

Исследования по комплексной переработке гидробионтов, поиску и выделению биологически активных веществ постоянно ведутся отечественными и зарубежными учеными: Албулов А.И., Боева Н.П., Варламов В.П., Мукатова М.Д., Немцев С.В., Пивненко Т.Н., Подкорытова А.В., Сафронова Т.М., Слуцкая Т.Н., Суховерхова Г.Ю., Эпштейн Л.М., Abdel F., Apinya A., Cho J., Larger L., Lee A., Prudden J., Folkman J., Sittiwat L. и др.

Для получения биологически активных продуктов перспективными представляются костно-хрящевые ткани, являющиеся отходами при разделке рыбы и в настоящее время используемые на получение кормовой муки. Аргументом в пользу привлечения рыбных отходов для получения биологически активных веществ является их значительный объем и высокое содержание биологически активных веществ, особенно хондроитинсульфата в отходах хрящевых рыб. Хондроитинсульфат – это высокомолекулярный полисахарид, принимающий ключевое участие в построении основного вещества костной и хрящевой ткани, а также тормозящее дегенеративные процессы последней и имеющий большое значение при разработке БАД хондропротекторного действия.



В связи с этим разработка технологии биоактивных препаратов из вторичного рыбного сырья, содержащего хондроитинсульфат в биокомплексе с сопутствующими природными компонентами (коллаген, аминокислоты, гексозамины, минеральные вещества и др.), является актуальной проблемой.

Разработанные технологии и выпуск продукции на их основе будут способствовать решению важных социальных задач, направленных на улучшение здоровья людей и животных.

Цель диссертационной работы: Разработка безотходной технологии переработки отходов от разделки рыб с высоким содержанием хрящевой ткани для получения хондритинсульфат-белкового комплекса.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

  1. Исследовать химический состав хрящевой ткани акулы катрана, бестера аквакультуры, ската звездчатого и отходов их переработки.
  2. Обосновать рациональные параметры ферментативного гидролиза хрящевой ткани с применением коллагеназы и протосубтилина и рассчитать математическую модель процесса ферментолиза.
  3. Разработать технологический процесс получения хондроитинсульфат-белкового комплекса.
  4. Исследовать состав и качество хондроитинсульфат-белкового комплекса для установления возможности его применения в качестве компонента БАД;
  5. Разработать рецептуру и технологию получения БАД к пище.
  6. Исследовать возможность применения хондроитинсульфат-белкового комплекса в качестве компонента пленок ранозаживляющего действия.
  7. Разработать способ получения и применения пленок ранозаживляющего действия.
  8. Разработать проекты технической документации (ТУ и ТИ) на хондроитинсульфат-белковый комплекс.
  9. Рассчитать экономическую эффективность от внедрения разработанной технологии получения БАД.

Научная новизна работы.

  1. Впервые применен способ обезжиривания хрящевой ткани в процессе получения хондроитинсульфат-белкового комплекса термообработкой в воде с поверхностно-активным веществом.
  2. Обоснован способ снижения содержания высокомолекулярного белка в хондроитинсульфат-белковом комплексе методом его осаждения хитозаном.
  3. Впервые созданы хитозан-хондроитинсульфат-белковые ранозаживляющие пленки для лечения кожных поражений культивируемых рыб.

Практическая значимость работы.

Определены перспективные источники сырья для получения хондроитинсульфат-белкового комплекса. Разработана технология ферментативных гидролизатов из отходов переработки хрящевых рыб. Результаты экспериментальных исследований апробированы в производственных условиях ЗАО «Биопрогресс» Щелковского района МО, пос. Биокомбинат. Разработана технология изготовления пленок на основе природного аминополисахарида хитозана и хондроитинсульфат-белкового комплекса. Разработан и апробирован в условиях аквакультуры способ лечения кожных поражений рыб. Разработаны проекты технической документации на хондроитинсульфат-белковый комплекс из хрящевой ткани рыб (ТУ № 9289-063-00472124-09 и ТИ) и на биологически активную добавку к пище «Хондроитинсульфат-белковый комплекс» (ТУ № 9283-117-00472124-10 и ТИ). Новизна технического решения подтверждена патентом РФ № 2361429.

На защиту выносятся следующие положения:

  • Принцип выбора сырья (отходы переработки акул, скатов и осетровых рыб) по химическому составу, определяющему направленность технологического процесса получения хонроитинсульфат-белкового комплекса с заданным составом и свойствами.
  • Технология хонроитинсульфат-белкового комплекса с обоснованием рациональных режимов и параметров ферментативного гидролиза хрящевых тканей рыб.
  • Полифункциональность хондроитинсульфат-белкового комплекса, содержащего биологически активные вещества гексозамины, хондроитинсульфаты, коллаген, неколлагеновые белки, микроэлементы и возможность его использования в качестве компонента БАД и ранозаживляющих пленок.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы были представлены на первой международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов» (Москва, 2006); научно-практическом форуме «Здоровое питание – здоровье нации» (Москва, 2007); первой международной научно-практической конференции «Биотехнологические процессы и продукты переработки биоресурсов водных и наземных экосистем» (Астрахань, 2008); девятой международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана» (Ставрополь, 2008); второй международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования водных биологических ресурсов» (Москва, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (Челябинск, 2008); The XV seminar and workshop «New aspects of the chemistry and application of chitin and its derivatives» (Poland, Torun, 2009).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 9 печатных работах, в том числе, 3 статьи в журнале перечня ВАК РФ, 6 печатных трудов в материалах конференций, получен 1 патент, оформлена 1 заявка на изобретение.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 113 страницах, включает введение, обзор литературы, методическую часть, результаты исследований и их обсуждение, практическую реализацию результатов исследований, выводы и список литературы, содержащий 173 источника (в том числе 60 зарубежных). Работа содержит 23 таблицы, 22 рисунка и 8 приложений на 52 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе «Обзор литературы» проведен анализ отечественной и иностранной литературы о способах извлечения и применения биологически активных веществ хрящевой ткани гидробионтов и сельскохозяйственных животных. Проанализирован состав хрящевой ткани гидробионтов и отходов их переработки. Изучены методы применения аминополисахаридов из гидробионтов и современные БАД хондропротекторного действия. Установлено, что отходы от разделки хрящевых рыб содержат значительное количество хрящевой ткани и биологически активных веществ и могут быть использованы в качестве перспективного источника для получения биопрепаратов и различных материалов, обладающих хондропротекторным и противовоспалительным действием. Сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе «Материалы и методы исследований» представлена программно-целевая модель исследований (рис. 1), приведены материалы и методы исследований.

Материалы исследований. Для выделения хрящевой ткани использовали головы и плавники хрящевых рыб: акулы катран Squalus acanthias, ската звездчатого Raja clavata, бестера Huso buso acipenser rutbenus, а также русского осетра Acipenser guldenstadti, заготовленные на месте промысла и в экспериментальном рыбоводческом комплексе ВНИРО, хранившиеся при температуре –18 °С до 6 месяцев. При заготовке хрящевой ткани головы акул, скатов и осетровых рыб рубили на куски предельной массой 0,1 кг, удаляли жаберные крышки и жабры, срезали кожный покров и чешую; удаляли глаза и содержимое мозговой капсулы, отделяя хрящевую ткань. Позвоночные кости и плавники рубили на куски предельной массой 0,1 кг и зачищали хрящевую ткань от прирезей мяса.

Для выделения высокомолекулярных фракций белка из гидролизата и получения пленок использовали хитозаны: хитозан пищевой (ТУ 9289-067-00472124-03), хитозан пищевой низкомолекулярный (ТУ 9289-002-11418234-99), а также хитозаны, полученные в лаборатории ВНИРО из панцирь содержащих отходов краба и омара по ТИ к ТУ 9289-067-00472124-03.

Для проведения ферментативного гидролиза использовали ферментные препараты: коллагеназа из гепатопанкреаса камчатского краба (ТУ 9281-004-11734126-00), протосубтилин Г20Х (ТУ 64-13-16-88).

В качестве стандартов для калибровки спектрофотометра APEL (Япония) использовали фармпрепараты: «Хонсурид» (Россия), «Глюкозамин» (Россия).

Методики. Общую протеолитическую активность ферментов определяли по ГОСТ 20264.2-88, коллагенолитическую – по методу, описанному Пивненко Т.Н. (1998). Аминокислотный состав определяли на жидкостном хроматографе модель L-8800 фирмы «Hitachi» (Япония), анализ проводили в стандартном режиме анализа белковых гидролизатов. Накопление аминного азота - по ГОСТ 7636-85. Содержание общего и небелкового азота определяли по Кьельдалю на автоанализаторе Kjeltec Foss – 2300 (Швеция), содержание жира по методу Сокслета в автоматическом экстракторе Сокслета фирмы VELP SER 148/6 (Италия). Определение влаги и минеральных веществ по ГОСТ 7636-85, содержание хондроитинсульфата- спектрофотометрически, согласно методике фармакопейной статьи № 42-1286-99. Молекулярную массу хитозана определяли при помощи капиллярного вискозиметра Уббелоде и рассчитывали по уравнению Марка-Хаувинка. Деформационно-прочностные характеристики пленок определяли на универсальной разрывной машине AGS-10 KNG «Hmodzu» (Япония) и атомно-силовом микроскопе фирмы НТ-МДТ на базе платформы «ИНТЕГРА Прима».





Рис. 1. Программно-целевая модель исследований

Биологические испытания раневых покрытий на основе смеси хитозана и хондроитинсульфат-белкового комплекса проводились на базе экспериментального рыбоводческого комплекса ВНИРО, Московская область, г. Дзержинский.

Показатели безопасности хондроитинсульфат-белкового комплекса определяли по токсичности и микробиологическим показателям, которые анализировали согласно существующим ГОСТам и в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01.

Моделирование и оптимизацию технологических процессов осуществляли методом планирования эксперимента с применением ортогонального центрального композиционного плана (ОЦКП) второго порядка для двух факторов.

При статистической обработке данных результатов исследований и построения графических зависимостей использовали программы MathCAD 2001i Professional, Origin 6.1 и Microsoft Office (Word, Excel).

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Изучение техно-химических характеристик сырья для получения хондроитинсульфат-белкового комплекса

Проведена оценка выхода хрящевых и костно-хрящевых отходов, образующихся при разделке гидробионтов. Отходы в виде плавников для хрящевых рыб составляют до 6,1%, осетровых - 4,0%, лососевых – 3,3%; на головы для хрящевых рыб приходится 29,1%, осетровых – 22,3%, лососевых – 18,7%. Установленный нами выход собственно хрящевой ткани для хрящевых рыб составляет до 8,7%, осетровых - до 10,4%, лососевых - до 4,2%.

Для получения биологически активных веществ из отходов переработки гидробионтов ключевое значение имеет содержание в них непосредственно хрящевой ткани, а также ее соотношение с другими тканями, которые могут служить дополнительным источником биологически активных веществ и оказывать существенное воздействие на технологический процесс их получения. Исследования массового состава отходов переработки рыбы, содержащих хрящевую ткань, показали (табл. 1), что ее содержание в некоторых видах отходов доходит до 50%, содержание кожи достигает 40%, это является положительным фактором, так как кожа содержит большое количество коллагенподобных белков, что способствует повышению содержания активных компонентов в конечном продукте - БАД.

Ввиду большого содержания хрящевой ткани в отходах переработки рыб, целесообразно использовать их целиком, что значительно упрощает технологический процесс и приводит к получению полноценной композиции биологически активных веществ.

Одним из критериев оценки качества сырья для получения биологически активных веществ было содержание гексозаминов. Установлено, что наибольшее содержание гексозаминов характерно для хрящевой ткани акулы катран, ската звездчатого, бестера и составляет 2,5 – 2,8 % от массы хрящевой ткани и более низкое (порядка 1%) - в костно-хрящевой ткани лососевых рыб.

Таблица 1

Массовый состав отходов содержащих хрящевую ткань, % от массы сырья

Объект Вид отходов Кожа Жабры Мясо Хрящи
Катран Голова 16,1-24,2 12,1-16,3 24,5-31,2 21,2-29,2
Плавники Спинной 33,2-49,2 - 20,1-30,2 11,5-18,2
Грудные, анальный 29,1-47,1 - 25,5-40,6 18,5-27,0
Хвостовой плавник - - - 18,3-23,7
Осетр Голова 16,5-24,1 8,2-13,1 7,6-12,3 25,9-33,1
Скат Голова 17,0-25,1 8,5-12,4 9,1-14,7 20,1-27,0
Плавники (крылья) 35,0-47,2 - 5,1-8,6 40,3-50,3
Лосось Голова 19,3-25,6 10,9-14,7 28,3-38,1 4,3-4,7

Из полученных данных сделан вывод, что наиболее перспективным сырьем для выделения биологически активных веществ (хондроитинсульфата, гиалуроновой кислоты, аминокислот и др.) являются головы и плавники акулы катран, ската звездчатого и головы бестера, содержание хрящевой ткани в них, в среднем, в 4-5 раз больше, чем в лососевых рыбах.

3.2. Разработка технологии БАД «Хондроитинсульфат-белковый комплекс»

В хрящевой ткани гексозамины содержатся в виде слаборастворимых протеогликановых комплексов. Следовательно, для получения комплексного препарата из хрящевых тканей гидробионтов необходимо разработать технологию, которая позволяла бы максимально извлечь естественный комплекс компонентов хрящевой ткани, перевести их максимальное количество в растворимое состояние и сохранить активность.

Для получения более качественного продукта и предотвращения его порчи необходимо удалить жир из исходного сырья, так как его содержание в некоторых видах отходов доходит до 15%. Для удаления жира нами были выбраны методы экстракции растворителями и варка в воде с присутствием поверхностно-активного вещества (ПАВ).

Результаты по эффективности обезжиривания отходов от разделки хрящевых рыб и хрящевой ткани различными способами представлены в таблице 2.

Таблица 2

Содержание липидов в хрящевой ткани до и после обезжиривания, % к общей массе сырья

Сырье До обезжиривания После обезжиривания
спирт этиловый спирт изопропиловый варка варка с ПАВ
Осетр 8,5 3,5 2,7 2,1 1,5

Акула 2,5 1,4 1,1 0,9 0,4


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.