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.

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.