CC BY
42
УДК 597.587.9-1.05(268.45)
A.M. Мухортова, А.В. Барышников, И.И. Лыжов, В.А. Мухин
Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича, 183038, г. Мурманск, ул. Академика Книповича, 6
БИОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАМБАЛ (PLEURONECTIDAE) БАРЕНЦЕВА МОРЯ: GLYPTOCEPHALUS CYNOGLOSSUS, PLEURONECTESPLATESSA
И LIMANDA LIMANDA
Проведены исследования биохимических свойств некоторых видов камбал (Pleuronectidae), обитающих в Баренцевом море. Определено содержание воды, липидов, белков, минеральных веществ; изучен фракционный состав белков и липидов, а также содержание аминокислот в белках методами хроматографии.
Ключевые слова: камбалы, Баренцево море, биохимический состав, хроматография.
A.M. Mukhortova, A.V. Baryshnikov, I.I. Lyzhov, V.A. Mukhin BI OCHEMICAL PROPERTIES OF BARETS SEA'S FLOUNDERS (PLEURONECTIDAE): GLYPTOCEPHALUS CYNOGLOSSUS, PLEURONECTES
PLATESSA AND LIMANDA LIMANDA
We conducted the investigation of bi oChemical properties for some flounders (Pleuronectidae) that live in Barents Sea. The content of water, lipids, proteins, minerals in their tissues and organs was studied; fraction content of proteins and lipids and amino acids of proteins was studied by methods of chromatography as well.
Key words: flounder, Barents Sea, biochemical composition, chromatography.
Введение
Представители семейства Камбаловые (Pleuronectidae) являются традиционным объектом промысла в Баренцевом море и ценным ресурсом, который используют для изготовления в основном пищевой продукции, в том числе деликатесной. Исследования, проведенные ранее [1], выполнялись, главным образом, в отношении наиболее популярных промысловых видов, таких как палтус или камбала-ерш, для других представителей семейства данные по биохимическим свойствам весьма скудны и фрагментарны. Большей частью исследования посвящены изучению их биологических особенностей и распространения.
Специализированный промысел морской камбалы Pleuronectes platessa в Баренцевом море ведется круглогодично, а ее запасы на начало 2016 г. находятся в стабильном состоянии. Вылов в последние годы находится на уровне 7,7 тыс. т, а расчетный промысловый запас в Баренцевом море составляет 78,7 тыс. т [2].
Лиманду Limanda limanda специально не вылавливают, тем не менее она часто попадает в трал с прочими донными видами рыб, например, при промысле морской камбалы её доля может достигать до 14,5 % от улова. Общий вылов лиманды в Баренцевом море составляет 600 т, при этом уменьшения запасов этого вида рыб не наблюдается [3].
Специализированный промысел длинной камбалы Glyptocephalus cynoglossus российскими судами также не осуществляется. Её добывают в качестве прилова при промысле других видов. Международный вылов составил всего 328 т [4]. В Баренцевом море этот вид камбал встречается редко и в основном в его западной части.
Запасы и вылов длинной камбалы и лиманды относительно морской камбалы сравнительно невелики, и эти виды камбал относят к малоиспользуемым или нетрадиционным объектам промысла.
Непреходящую актуальность имеют исследования по поиску перспективных водных биологических ресурсов (ВБР) для развития пищевой индустрии, определения путей их рационального использования, расширения ассортимента выпускаемой продукции. Это в полной мере относится и к рыбам семейства Камбаловые. Для определения наиболее рационального способа использования ВБР, оценки их технологического потенциала для изготовления пищевой, кормовой и технической продукции необходимо проводить комплекс биохимических исследований.
Задачей настоящего исследования являлось определение химического состава и некоторых биохимических особенностей органов и тканей малоизученных представителей семейства Pleuronectidae.
Материалы и методы
Объектами исследования являлись представители семейства Камбаловые (Pleuronectidae): длинная (красная) камбала - Glyptocephalus cynoglossus, морская камбала - Pleuronectes platessa, лиманда (ершоватка) - Limanda limanda.
Сбор гидробионтов проводили в зимний период в научно-исследовательских экспедициях ФГБНУ «ПИНРО». Длинную (красную) камбалу вылавливали в Западном районе Баренцева моря (Норвежский желоб), морскую камбалу - в Западном районе Баренцева моря (Северо-Восточный склон Мурманской банки), лиманду - в Западно-Центральном районе, Восточном Прибрежном и в районе Северо-Канинской банки Баренцева моря.
Определение массовых долей воды, липидов, белков и минеральных веществ выполняли по стандартным методикам [5, 6].
Аминокислотный состав белков определяли методом хроматографического разделения производных аминокислот, полученных по реакции с ортофталевым альдегидом и Р-меркаптоэтанолом. Для количественного анализа аминокислот в белках образцы тканей и органов измельчали, удаляли влагу высушиванием и обезжиривали в аппарате Сокслета ди-этиловым эфиром, затем проводили гидролиз белков классическим методом [7]: соляной кислотой с концентрацией 6 моль/дм3 при температуре 115 °С в течение 24 ч в запаянных стеклянных ампулах.
После гидролиза избыток кислоты удаляли под вакуумом, затем остаток растворяли в 0,05 моль/дм3 раствора уксусной кислоты. Далее аминокислоты модифицировали для получения флюоресцирующих производных по реакции с ортофталевым альдегидом и Р-меркаптоэтанолом в растворе 0,1 моль/дм3 тетрабората натрия в течение 1 мин и сразу же проводили разделение на хроматографической колонке Supelkosil LC-18 (30 см x 4 мм) и с использованием жидкостного хроматографа LC-10Ap фирмы «Shimadzu» (Япония) с флюо-риметрическим детектором RF-10 Axl (длина волны возбуждения - 340 нм, излучения -450 нм) смесью ацетонитрил: водный раствор ацетата натрия с градиентом, подобранным экспериментально. Скорость потока элюента - 1,5 см3/мин. Для градуировки хроматографической системы использовали набор аминокислот фирмы Sigma-Aldrich (Германия).
Фракционный состав белков в образцах определяли методом гель-хроматографии низкого давления с использованием аппаратуры Pharmacia LKB Biotechnology (Швеция). В качестве неподвижной фазы в колонке (1,6 x 70 см) использовали Sephadex G-100 Superfine (Швеция), в качестве элюента - 0,15 моль/дм3 раствор хлорида натрия (рН 7). Фракции белков регистрировали с помощью фотометрического детектора на длине волны 280 нм (длина оптического пути - 2 мм). Молекулярную массу (MM) определяли по градировочным графи-
кам, построенным с использованием набора стандартных образцов белков фирмы Sigma-Aldrich (Германия) с известными средними MM [8].
Фракционный состав липидов исследуемых объектов определяли методом тонкослойной хроматографии [9]. Липиды экстрагировали по методу Блайя-Дайэра [6], затем разделяли на пластинках фирмы Merck (Германия) в системе растворителей: гексан : эфир : уксусная кислота (45 : 10 : 5, объемные доли); для фосфолипидов - бутанол : этанол : вода (25 : 5 : 20, объемные доли). Разделенные фракции общих и индивидуальных фосфолипидов проявляли 50%-й H2SO4 при нагревании, сканировали с помощью прибора CS-9000 фирмы Shimadzu (Япония) на длине волны 540 нм. Идентификацию фракций осуществляли с помощью стандартов фирмы Sigma-Aldrich (Германия).
Результаты и обсуждение
Результаты исследования по определению содержания воды, липидов, белков и минеральных веществ (золы) в органах и тканях объектов исследования представлены в табл. 1.
По химическому составу мышечной ткани длинная (красная) камбала зимнего периода вылова относится к белковым среднежирным рыбам и содержит в среднем белков 15,5 %, липидов - 7,80 %. Печень содержит в среднем 40,4 % липидов. Гонады самцов значительно обводнены, доля воды - 85,1 %; липидов - 2,83 %.
Морская камбала зимнего периода вылова также относится к категории белковых сред-нежирных рыб. Содержание липидов в печени почти в два раза ниже по сравнению с таковой у длинной камбалы.
Химический состав мышечной ткани лиманды мало зависит от района вылова в зимний период и в среднем составляет 17,3-18,3 % и 2,07-3,50 % соответственно, что позволяет отнести её к категории среднежирных белковых рыб. Печень характеризуется низким содержанием липидов и белков - 14,5-15,6 % и 11,2-12,5 % соответственно. В икре содержится меньше белков, но больше липидов, чем у морской камбалы.
Таблица 1
Химический состав отдельных частей тела исследуемых объектов
Table 1
Chemical composition of individual parts of the body of the investigated objects
Характеристика Части тела (средняя проба) Содержание, %
длина, см пол Вода Липиды Белки Зола
1 2 3 4 5 6 7
Длинная красная камбала (Норвежский желоб)
41,0-43,0 Самцы Мышцы 74,0 7,80 15,5 0,98
Печень 54,3 40,4 6,81 0,84
Гонады 85,1 2,83 9,05 1,17
Морская камбала (Северо-Восточный склон Мурманской банки)
50,0 Самки Мышцы 75,9 3,11 17,5 1,0
Печень 64,4 21,3 11,3 0,95
Икра 72,5 0,54 22,0 0,64
Внутренности 84,3 1,21 11,4 0,76
Лиманда (Северо-Канинская банка)
30,5-38,0 Самки Мышцы 78,0 2,54 18,0 следы
Печень 66,7 14,5 11,2 0,36
Икра 78,4 0,83 16,8 0,89
Внутренности 82,4 1,41 10,8 1,32
Окончание табл. 1
1 2 3 4 5 6 7
Лиманда (Западно-Центральный район)
28,0-38,0 Самки Мышцы 77,6 2,07 18,3 1,14
Печень 66,9 15,1 11,6 1,32
Икра 70,0 2,78 23,4 1,27
Лиманда (Восточный Прибрежный район)
35,5 Самки Мышцы 77,9 3,50 17,3 1,06
Печень 66,9 15,6 12,5 0,52
Икра 76,1 1,46 19,2 1,03
Внутренности 83,4 3,65 10,0 1,17
Профили элюции водорастворимых белков мышечной ткани объектов исследования представлены на рисунке.
О Н-1-1-1-1-1-1-
О 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Время элюции, с
Профиль элюции экстракта водорастворимых белков мышечной ткани исследуемых объектов Elution profile of the extract of water-soluble proteins of muscle tissue of the investigated objects
В мышечной ткани длинной (красной) камбалы фракции с высокой (выше 105,6 кДа) и низкой (ниже 13,7 кДа) ММ близки и составляют 23 и 16,8 % соответственно. Большая часть водорастворимых белков представлена фракцией со средней ММ - 60,2 %.
Мышечная ткань морской камбалы характеризуется преобладанием фракции со средней ММ, её доля составляет 60,7 %. Доля веществ с высокой ММ (выше 114,4 кДа) составляет 33,9 %, доля же веществ с ММ ниже 12,1 кДа незначительна и составляет около 4,4 %.
Мышечная ткань лиманды характеризуется преобладанием фракции со средней ММ, её доля составляет 63,2 %. Доля веществ с высокой ММ (выше 117,1 кДа) составляет 32,7 %, доля низкомолекулярной фракции (ниже 14,3 кДа) - 4,1 %.
Результаты аминокислотного анализа белков представлены в табл. 2.
38
Таблица 2
Аминокислотный состав белков мышечной ткани исследуемых объектов
Table 2
Amino acid composition of muscle proteins of the studied objects
Аминокислота Длинная камбала Морская камбала Лиманда «Идеальный» белок, %
% мг/100 г мышечной ткани % мг/100 г мышечной ткани % мг/100 г мышечной ткани
Незаменимые аминокислоты, в том числе:
Валин 5,24 812 5,33 933 5,11 920 5,0
Изолейцин 4,35 674 4,45 779 4,21 758 4,0
Лейцин 7,05 1093 7,02 1228 7,07 1272 7,0
Лизин 7,39 1145 6,72 1177 6,36 1145 5,5
Метионин 2,00 310 2,36 413 1,75 316 3,5 (с цистином)
Треонин 4,07 630 4,19 733 4,00 720 4,0
Фенилаланин 4,00 619 3,92 687 3,93 707 6,0 (с тирозином)
Заменимые аминокислоты, в том числе:
Алании 5,92 918 6,10 1067 5,88 1058
Аргинин 6,95 1077 7,01 1227 6,64 1194
Аспарагиновая 12,77 1979 13,23 2315 12,67 2281
Гистидин 1,97 305 2,35 411 2,37 427
Глицин 4,54 704 4,44 777 3,46 623
Глутаминовая 17,00 2635 16,64 2911 15,83 2850
Серии 4,63 717 4,86 850 4,52 814
Таурин 0,67 103 1,03 180 0,96 173
Тирозин 3,36 521 3,93 687 3,43 618
Согласно полученным данным белки мышечной ткани длинной (красной) камбалы, морской камбалы, лиманды полноценны, присутствуют все (кроме триптофана, содержание которого не определяли) незаменимые аминокислоты в количествах, соответствующих шкале, разработанной экспертами ФАО и ВОЗ для «идеального» белка, оптимального для обеспечения потребностей взрослого человека. Соотношения заменимых аминокислот обычные для костных рыб. В наибольших количествах присутствуют аспарагиновая и глутаминовая аминокислоты.
При исследовании фракционного состава липидов были идентифицированы фракции диглицеридов (ДГ), триглицеридов (ТГ), свободных жирных кислот (СЖК), стеринов и их эфиров, фосфолипидов (ФЛ) (лецитин, кефалин и др.). Результаты исследования фракционного состава липидов представлены в табл. 3.
В липидах мышечной ткани и печени исследованных рыб преобладают ТГ или ФЛ. В гонадах и икре рыб превалируют ФЛ, которые представлены в первую очередь лецитином и кефалином.
В мышечной ткани длинной (красной) камбалы на долю ТГ (6,53 %), СЖК (7,81 %), стеринов (9,30 %) и эфиров стеринов (8,36 %) приходится примерно равное их содержание; сре-
ди ФЛ преобладает кефалпн (6,24 %). В печени преобладают ДГ - 25,5 %, доля СЖК (7,81 %) и стеринов (9,30 %) примерно равна; среди ФЛ преобладает лецитин - 5,28 %.
Мышечная ткань морской камбалы содержит относительно равное количество ТГ и стеринов - 28,1 и 24,7 % соответственно; на долю ФЛ приходится 10,0 %, из них на кефалин -5,86 %. В печени преобладают ТГ (12,3 %) и эфиры стеринов (14,0 %); среди ФЛ (15,2 %) -лецитин (4,57 %) и кефалин (9,80 %). В гонадах значительную долю имеют ТГ (47,2 %); среди ФЛ преобладает кефалин (17,7 %).
В липидах печени, мышечной ткани и гонад лиманды разных районов вылова содержание ТГ составило 18,8-35,8 %, СЖК - 6,01-24,8 %, стеринов - 4,82-18,2 %. Доля ФЛ в указанных тканях колеблется в диапазоне 12,6-52,5 % от суммы всех липидов.
Таблица 3
Фракционный состав липидов исследуемых объектов, % от суммы липидов
(средние значения)
Table 3
The fractional composition of lipids of the investigated objects,% of the amount of lipids
(averages)
Вид ткаии Общие липиды Фосфолипиды
ДГ ТГ СЖК Стери-ны Эфиры стеринов Всего Лецитин Кефалин Другие
Длинная (красная) камбала (Норвежский желоб), самцы
Мышцы - 6,53 7,81 9,30 8,36 10,7 1,77 6,24 2,67
Печень 25,5 5,85 9,26 7,71 - 6,41 5,28 1,13 -
Морская камбала (Северо-Восточный склон Мурманской банки), самки
Мышцы - 28,1 11,8 24,7 - 10,0 1,61 5,86 2,51
Печень - 12,3 6,25 3,92 14,0 15,2 4,57 9,80 0,87
Икра - 47,2 15,8 10,5 - 23,8 6,15 17,7 -
Лиманда (Северо-Канинская банка), самки
Мышцы - 19,6 5,07 9,02 7,80 41,0 18,6 19,7 2,74
Печень 3,16 18,5 13,4 8,74 13,0 42,5 19,3 19,0 4,22
Икра - 29,0 6,01 9,73 - 46,6 11,5 35,2 -
Лиманда (Западно-Центральный район), самки
Мышцы - 28,0 19,1 13,4 5,80 28,5 11,4 13,9 3,27
Печень - 27,7 18,2 4,82 9,00 40,0 16,8 18,8 4,30
Икра - 31,7 20,0 17,8 - 27,6 10,8 13,5 3,38
Лиманда (Восточный Прибрежный район), самки
Мышцы - 18,8 16,4 8,13 - 52,5 20,3 23,4 8,77
Печень 6,43 24,5 24,8 8,65 22,5 12,6 4,08 5,76 2,81
Икра - 35,8 8,20 18,2 7,84 24,7 12,5 11,1 1,23
Заключение
Нами показано, что представители семейства Камбаловые имеют сходный химический состав и биохимические свойства. Исследуемые виды рыб относятся к категории белковых среднежирных (мышечная ткань содержит 15,5-18,3 % белков). Содержание липидов несколько отличается по видам: у морской камбалы и лиманды эта величина составила 2,073,50 %, у длинной (красной) камбалы значительно выше - 7,80 %. Мышцы камбаловых обводнены (до 78,0 % воды), что объясняет нежность консистенции и легкую развариваемость мышечной ткани при тепловой обработке.
Печень у камбаловых рыб некрупная и в среднем составляет около 2,0 % массы рыбы, причем у морской камбалы и лиманды она характеризуется невысокой долей липидов (14,5-21,3 %), в отличие от таковой у длинной (красной) камбалы (в среднем около 40,0 %).
Мышечная ткань характеризуется преобладанием белковых веществ со средней ММ (60-63 %). В целом фракционный и аминокислотный составы белков изученных видов практически не отличаются. Обращает на себя внимание повышенное содержание биологически ценной фракции фосфолипидов в тканях лиманды по сравнению с таковым у других камбал. Этот факт позволяет предложить использовать ткани лиманды для выделения биологически активных веществ.
Таким образом, малоиспользуемые виды камбал: лиманда (ершоватка) Limanda limanda и длинная (красная) камбала Glyptocephalus cynoglossus, составляющие суммарно по вылову около 10-15 % от основного промыслового объекта - морской камбалы Pleuronectes platessa, могут быть также использованы. Их целесообразно направлять в обработку аналогично морской камбале, поскольку их химические и биохимические свойства сходны. Более широкое вовлечение этих объектов в производство в качестве сырья отвечает принципам рациональности и эффективности использования возобновляемых природных ресурсов. Полученные результаты могут быть применены для расчёта технологических процессов, оценки рентабельности производства и качества продукции из малоиспользуемых видов камбал.
Список литературы
1. Технохимические свойства промысловых рыб Северной Атлантики и прилегающих морей Северного Ледовитого океана / Л.Л. Константинова [и др.]. - Мурманск: Изд-во ПИН-РО, 1997. - 183 с.
2. Руднев, В.Г. Морская камбала / В.Г. Руднев // Состояние биологических сырьевых ресурсов Баренцева моря и Северной Атлантики в 2016 г. - Мурманск: Изд-во ПИНРО, 2016. -С. 20-21.
3. Стесько, A.B. Распространение и некоторые биологические характеристики лиманды (Limanda limanda (L. 1758)) Баренцева моря / A.B. Стесько // Тр. КарНЦ РАН. - Петрозаводск, 2014. - № 2. - С. 108-118.
4. Фомин, К.Ю. Камбала длинная Большой Ньюфаундленской банки (микрорайоны 3NO) / К.Ю. Фомин // Состояние биологических сырьевых ресурсов Баренцева моря и Северной Атлантики в 2016 г. - Мурманск: Изд-во ПИНРО, 2016. - С. 88.
5. Технохимические исследования рыбы и беспозвоночных: методические рекомендации. - М., 1981. - 93 с.
6. ГОСТ 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. Введ. 01.01.1986. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 141 с.
7. Moore, S. Chromatographic determination of amino acids by the use of automatic recording equipment / S. Moore, W.H. Stein // Methods Enzymol. - 1963. - Vol. 6. - P. 819-831.
8. Laurent, T.S. Theory of gel filtration and its experimental verification / T.S. Laurent, J.A. Killander // J. Chromat. - 1964. - Vol. 14. - P. 317.
9. Руководство по современной тонкослойной хроматографии / под ред. О.Г. Ларионова. - М.: Химия, 1994. -311 с.
Сведения об авторах: Мухортова Анна Михайловна, научный сотрудник, лаборатория биохимии и технологии, е-таП: [email protected];
Барышников Андрей Владимирович, кандидат технических наук, научный сотрудник, лаборатория биохимии и технологии, е-таП: [email protected];
Лыжов Иван Иванович, младший научный сотрудник, лаборатория биохимии и технологии, е-таП: [email protected];
Мухин Вячеслав Анатольевич, заведующий лабораторией биохимии и технологии, доктор биологических наук, е-таП: [email protected].
