Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

К ВОПРОСУ О МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОЛЛАГЕНА, ПОЛУЧАЕМОГО ИЗ КОЖИ РЫБ

Югай А.В. 1 Бойцова Т.М. 2
1 ФГБОУ ВПО ВГУЭС филиал в г. Находке
2 ФГБОУ ВПО ВГУЭС
В статье рассматриваются различные направления использования коллагена в сферах деятельности человека. Известно, что пищевые волокна – ценные источники клетчатки, которые способствуют хорошей работе желудочно-кишечного тракта, являются природным сорбентом, выводя из организма не только тяжелые металлы, но и радионуклиды. Похожими свойствами обладает коллаген, входящий в состав белков соединительной ткани, которая на 20–35 % состоит из коллагена. В последнее время интерес к коллагену как источнику пищевых волокон только возрастает. В статье приведены научные данные о биологических свойствах этого белка, акцентируется внимание на источниках его получения. Показаны основные направления использования коллагена не только с практической стороны, но и с научной точки зрения. В работе использованы данные как диссертационных, так и прикладных исследований.
коллаген
пищевые волокна
функции коллагена
эмульгирование пищевых продуктов
ранозаживляющие свойства
направления использования коллагена
1. Белая О.В. Обоснование и разработка технологии рыбного концентрата для функциональных продуктов питания в профилактике остеопороза: дисс....канд. техн. наук. – Владивосток, 2005. – 175 с.
2. Белки пищевого сырья [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://valeologija.ru/knigi/aspekti-polnocennogo-pitaniya-petrov/belki-pishevogo-sirya. (дата обращения 10.12.2014).
3. Киселев В.И. Коллагенсодержащее сырье [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://kollagen.ru/index (дата обращения 14.10.2010).
4. Козырева О.Б. Обоснование условий протеолиза покровных тканей головоногих моллюсков с целью получения пищевых эмульсий / О.Б. Козырева, Т.Н. Слуцкая // Изв. ТИНРО. – 1999. – Т. 125. – С. 338–343.
5. Коновалов В.Н. Совсем другая медицина / В.Н. Коновалов, Э.К. Жолонз. – М.: «Будь здоров», 1997. – 176 с.
6. Леви Р. Липопротеиды высокой плотности и атеросклероз / Р. Леви. – М.: – Медицина. – 1983. – С. 3–13.
7. Мазуров В.И. Биохимия коллагеновых белков / В.И. Мазуров. – М., 1974. – 300 с.
8. Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н. Свойства и применение белковых гидролизатов / А.Д. Неклюдов, А.Н. Иванкин, А.В. Бердутина // Прикл. биохим. и микроб. – 2000. – Т. 36, № 5. – С. 525–534.
9. Ноздрина Т.Д. Влияние ферментов на качество говядины / Т.Д. Ноздрина // Мясная пром-ть. – 1995. – № 5. – С. 11–12.
10. Оглобин Н.А. Оценка факторов риска развития алиментарнозависимого остеопороза у различных групп населения: автореф. дис… канд. мед. наук / Н.А. Оглобин. – М., 2006. – 23 с.
11. Райх Г. Коллаген / Г. Райх. – Изд. «Легкая индустрия». – М., 1985. – 325 с.
12. Розанцев Г.Г. Жизнь и биологически активные добавки к пище / Г.Г. Розанцев // М., 2003. – 40 с.
13. Толстых П.И., Стекольников Л.И. и др. Лекарственные препараты для наружного применения (обзор) / П.И. Толстых, Л.И. Стекольников, В.В. Рыльцев, Т.Е. Игнатюк, В.Н. Филатов, Т.С. Карпов // Химико-физический журнал. – 1991. – Т. 25, № 4. – С. 83–87.
14. Фержтек О. Косметология. Теория и практика / О. Фержтек, В. Фежтекова, Д. Шрамек. – Прага MAXDORF, 2002. – 379 с.
15. Функциональные продукты на основе рыбного фарша и овощей / Л.В. Антипова, И.Н. Толпыгина, В.В. Батищев // Изв. вузов. Пищевая технология. – 2003. – № 1. – С. 32–34.
16. Хворостинка В.Н. Состояние аминокислотного обмена у больных атеросклеротическим кардиосклерозом / В.Н. Хворостинка, А.М. Рябчикова // Врач. дело. – 1987. – № 9. – С. 23–24.
17. Хилькин A.M. Коллаген и его применение в медицине / А.М. Хилькин, А.Б. Шехтер, Л.П. Истранов. – М.: Медицина, 1976. – 250 c.
18. Шабров А.В. Биохимические основы действия микрокомпонентов пищи / Под ред. проф. В.А. Дадали. – М.: Авваллон, 2003. – 184 с.
19. Югай А.В. К вопросу актуальности использования нетрадиционных видов рыб на примере бычков семейства Cottidae // Новые технологии переработки сельскохозяйственного сырья в производстве продуктов общественного питания. Сборник материалов международной конференции с элементами научной школы для молодежи. – Владивосток, ТГЭУ, 2010. – С. 56–60.
20. Browder I.W., Litwin M.S. Use of absorbable collagen for hemostasis in general surgical patients // Am. Surg. – 1986. – Vol. 52, № 9. – P. 492–494.
21. DeLustro F., Dasch J., Keefe J., Ellingsworth L. Immune responses to allogeneic and xenogeneic implants of collagen and collagen derivatives // Clin. Orthop. – 1990. – Vol. 260. – P. 263–279.
22. Evans B.E. Local hemostatic agents (and techniques) // Scand. J. Haematol. – 1984. – Vol. 33, Ssuppl. 40. – P. 417.
23. Haemostasis and Thrombosis / Eds. A.L. Bloom, D.P. Thomas. London: Churchill Livingstone, 1987. – P. 614–615.
24. Langmaier E., Mladek M., Collagenous hydrolysates from untraditional sources of proteins. Reaction condition and the yield of enzymatic hydrolysis of short cattle tendons / E. Langmaier, M. Mladek, K. Kolomaznik, S. Sukop // International journal of cosmetic science. – 2001. – Т. 23. – Р. 201–206.

Актуальность использования коллагена не вызывает сомнений, так как по своей природе коллаген – белок соединительной ткани. Белки соединительной ткани в последнее время рассматриваются как ценные источники пищевых волокон, по своим свойствам не уступающие наземным источникам балластных веществ. Уникальные физико-химические характеристики, присущие белкам, позволяют использовать коллаген в различных направлениях деятельности человека.

Цель исследования: провести обзор научной литературы в области использования коллагена – белков соединительной ткани, которые извлекаются из кожи рыб. Показать полифункциональность и необходимость применения в различных сферах человеческой деятельности.

Материалы и методы исследования

Для проведения обобщающего обзора исследовались научные разработки в области технологии переработки гидробионтов, медицины, фармакологии, косметологии. Проведен теоретический анализ существующих направлений, изложенных и доступных в открытой печати. В статье используются данные диссертационных исследований.

Результаты исследования и их обсуждение

По существующей классификации коллаген относят к фибриллярным белкам. Порядка 20–35 % из общего количества соединительной ткани приходится на коллаген [2]. Его ценность заключается в том, что при термической обработке значительно изменяются физико-химические свойства, позволяющие получить систему с коллоидными свойствами. Кроме того, главными белками костно-хрящевой ткани (прочность, сохранение формы, структурно-механические свойства и т.д.) также являются коллагеновые белки [11].

Установлено, что для обеспечения нормальных процессов пищеварения в состав пищи должны входить пищевые волокна, участвующие во многих метаболических процессах. Причем это могут быть не только растительные волокна, но и коллагеновые белки. Они существенно улучшают такие процессы, как распределение веществ внутри кишечной полости, их транспорт, а также выступают в роли адсорбентов многозарядных катионов, таких как соли тяжелых металлов, влагосвязывающих и желирующих веществ [3, 9].

Выраженное противомикробное действие достигается при использовании гелей коллагена и гиалуроновой кислоты в сочетании с гидрофильными полимерами. Для большей эффективности применяют низкомолекулярные производные белка, так как в этом случае существенно повышается скорость проникновения препаратов через клеточные мембраны [24].

Полипептиды с низкой молекулярной массой, получаемые путем гидролиза с помощью протеазы микробиологического происхождения (Bacillus subtilus) из коллагена и эндопептидазы (Bacillus licheiforms) из эластина являются основой для получения антивозрастных косметических препаратов наружного применения [24]. Так, в косметологии натуральный коллаген применяется давно [17]. Изначально он выделялся из кожи крупного рогатого скота, а позже из кожи рыб. Область применения коллагена достаточно разнообразна: косметические импланты, растворимый шовный материал, составная часть мазевых лекарственных препаратов и так далее [7, 12].

Научные исследования показали, что наиболее ценные биологические препараты выделяются из кожи рыб. В сравнении с коллагеном, полученным из шкуры животных, рыбный коллаген обладает большей способностью проникать вглубь эпителия и обеспечивать процессы восстановления, омоложения кожи. Использование рыбного коллагена в технологии пищевых продуктов также обусловлено высокими функциональными свойствами и скоростью преобразования при термической обработке в желатинообразные соединения (растворимый глютин). Технология получения коллагена предусматривает заморозку рыбы, обесшкуривание, специальную обработку. Далее кожу предварительно обрабатывают и выделяют коллаген. Его очищают через белковые фильтры, в качестве которых применяются фиброины тутового шелкопряда [14]. Способность полученного таким образом коллагена к впитыванию уникальна. Через 30 минут после наложения на эпидермис коллаген начинает встраиваться в клетки собственной кожи, способствуя ее регенерации и восстановлению.

Терапевтическая эффективность препаратов на основе коллагена определяется как действием входящих в их состав лекарственных препаратов, так и действием уникального по своим биологическим свойствам коллагена. Являясь основным белком соединительной ткани, коллаген играет ведущую роль в осуществлении ее функций, а в особенности важнейшей из них – репаративной, то есть способности к заживлению. Основным пластическим материалом, участвующим в этом процессе, является коллаген. Стоит отметить, что коллаген используется как основа препаратов для лечения ран, ожогов и язв, в которых этот белок часто комбинируют с другими высокомолекулярными веществами растительного или животного происхождения. Довольно широко коллаген в сочетании с гиалуроновой кислотой используют для дезинфекции и регенерации эпителия [13].

Экспериментально доказано, что коллаген на основе кожи рыб может быть использован при лечении пародонтоза, кожной аллергии, псориаза, прыщей, перхоти, дерматозов, облысения, воспалительных процессов в суставах [16]. Препарат на основе рыбного коллагена смягчает края послеоперационных швов, ускоряет заживление ран, используется в профилактике целлюлита, растяжек кожи и так далее [5, 6].

Другое его качество – направленность действия. Оно также обусловлено уникальными свойствами белков, так как именно коллаген стимулирует спонтанную агрегацию тромбоцитов и является эффективным гемостатиком, легко образуя комплексы со многими лекарственными средствами и биологически активными веществами [20–23].

Коллагенсодержащие отходы могут применяться в качестве добавки при производстве формованных рыбных изделий [19]. Внесение концентрата коллагена способствует хорошей консистенции за счет повышения показателя водоудерживающей и жироудерживающей способности.

Таким образом, коллагеновые белки играют роль пищевых волокон [15], что позволяет позиционировать коллагенсодержащие пищевые продукты как полноценные и полифункциональные [15]. Дополнительным аргументом в пользу применения коллагеновых белков служат их гелеобразующие свойства, что в настоящее время широко применяется в пищевой промышленности [8]. Примером использования коллагена из отходов при переработке гидробионтов являются работы Козыревой О.Б. и Слуцкой Т.Н. [4].

Авторами установлено, что специфические особенности коллагенов покровных тканей кальмара и осьминога (кожа головоногих моллюсков) [4] позволяют применять их для получения стабильных эмульсий с содержанием растительного масла от 20 до 50 %, что в обычных условиях без использования эмульгаторов или загустителей химической природы невозможно. Это созвучно исследованиям, в результате которых предложено использование гидролизатов коллагенсодержащих материалов животного происхождения не только как эмульгирующих и гелеобразных компонентов, но и как источников питательных веществ [8].

Результаты исследований, выраженные в трудах [1, 10] ученых, показали целесообразность использования вторичных ресурсов, как источника коллагеновых веществ. В частности, кальцийсодержащее сырье (хребты, кости, кожа, плавники и т.д.) возможно использовать для производства рыбных концентратов, которые применяются для профилактики остеопороза. Известно, что рыба – ценный источник кальция и витамина D3, необходимого для его усвоения, – практически не используется для создания функциональных продуктов питания. В костях рыбы кальций присутствует в наиболее биологически совместимой с человеческим организмом форме гидроксиапатита – минерального вещества, являющегося одним из составляющих костной ткани в организме человека. Кроме того, в рыбе содержатся витамины, макро- и микроэлементы, способствующие его лучшему усвоению [10, 18]. То есть в процессе переработки вторичного рыбного сырья, обладающего желирующими свойствами за счет наличия белков соединительной ткани, в частности, коллагена, возможно получение пищевых продуктов, обогащенных жирорастворимыми витаминами.

Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод, что коллаген – перспективное сырье в различных областях человеческой деятельности. Многогранность использования делает его незаменимым компонентом в производстве эмульсионных и формованных пищевых продуктов, в технологии перевязочных и шовных материалов.

Уникальные свойства, которые проявляет коллаген в регенерации кожи и репаративные функции позволяют считать его ценным перспективным материалом третьего тысячелетия. Вовлекая в современные технологии производства коллаген, обретает решение одна из важнейших задач рыбоперерабатывающей отрасли – более рациональная переработка гидробионтов.

Рецензенты:

Наумов Ю.А., д.г.н., профессор кафедры дизайна и сервиса, ФГБОУ ВПО ВГУЭС, филиал в г. Находке, г. Находка;

Старкова Г.П., д.т.н., профессор, проректор по научной работе, ФГБОУ ВПО ВГУЭС, г. Владивосток.

Работа поступила в редакцию 19.02.2015.


Библиографическая ссылка

Югай А.В., Бойцова Т.М. К ВОПРОСУ О МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОЛЛАГЕНА, ПОЛУЧАЕМОГО ИЗ КОЖИ РЫБ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 2-4. – С. 704-707;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=36917 (дата обращения: 16.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074