CC BY
239
УДК 577.115:574.5
В.Н.Акулин, С.П.Касьянов, В.Г.Рыбин, А.Е.Караулов,
М.И.Юрьева
ИССЛЕДОВАНИЯ ЛИПИДОВ ГИДРОБИОНТОВ
Липиды являются одним из важнейших компонентов тканей и органов гидро-бионтов, в значительной степени определяющих их пищевую ценность. Работы проводили в двух направлениях: исследовали состав липидов гидробионтов с целью определения их пищевой ценности, а также разрабатывали технологические процессы выделения, концентрирования и модификации различных липидов. Значимость таких работ состояла прежде всего в том, чтобы уберечь потребителей от объектов и продуктов, не пригодных в пищу. Исследовали анадырскую мойву Mallotus villosus, выловленную в период с июня по октябрь. Среди морских ежей, обитающих в водах Японского моря и имеющих промысловое значение, был изучен палевый еж Strongylocentrotus pallidus. Исследовали основные промысловые виды крабов Японского моря — камчатский Paralithodes camtschaticus, синий Paralithodes platipus, стригун Chionoecetes opilio и волосатый Erimacrus isenbeckii. Интерес представляли внутренности крабов, не имеющие практического применения и идущие в отходы. Проведены детальные исследования наиболее массовых видов кальмаров — тихооокеанского, бартрама и командорского. Отмечено, что необычными липидами в пищеварительной железе командорского кальмара (Berryteuthis magister) являются моноалкилдиацилглицерины, обладающие выраженным иммуномодулирующим действием. Проведено получение этаноламидов биологически активных омега-3 жирных кислот, в том числе эйкозапентаеновой и докозагексаеновой, играющих существенную роль во многих процессах живого организма. Развитие исследований в этих направлениях даст много интересного в научном плане, а также многообещающий коммерческий результат в случае успешного доведения работ до их полного завершения.
Akulin V.N., Kasyanov S.P., Rybin V.G., Karaulov A.E., Yurjeva M.I.
Hydrobionts' lipids research // Izv. TINRO. — 2005. — Vol. 141. — P. 335-347.
Lipids are ones of the most important components in hydrobionts' tissues and organs determining their nutritional quality. Composition of lipids is studied in certain marine commercial fish and invertebrates to define the lipids value and composition. Moreover, technological processes of isolation, concentration and modification of lipids are developed. One of the reasons of this study is prevention from dangerous products consuming.
Anadyr capelin Mallotus villosus has different physiological conditions in the period of its fishery that is reflected in the total lipid content and fatty acids composition. However, impact of sexual differences on lipids composition is insignificant.
Commercially perspective pale sea urchin Strongylocentrotus pallidus from the Japan Sea is examined, and a considerable content of lipids is found in its gonads, which are enriched with biologically active eicosapentaenoic acid. Thus, the gonads of pale sea urchin have high nutritional quality and can be recommended for diet.
The basic commercial species of crabs - king crab (Paralithodes camtschatica), deep blue crab (Paralithodes platypus), snow crab (Chionoecetes opilio), and kegani (Erimacrus isenbecki) from the Japan Sea are investigated. Crabs hepatopancreas is of
special interest, so far as it is not in use practically. The total content of lipids in crab liver is 13-20 %, thus, the crabs offal could be used as prospective resource of oil.
The mass squid species - japanese squid, neon flying squid, schoolmaster squid are investigated in detail. There are found unusual lipids as monoalkyl-diacyl-glycerines with high immunomodulatory action in digestive gland of schoolmaster squid (Berryteuthis magister).
Biologically active ethanolamides of omega-3 fatty acids are obtained, including eicosapentaenoic and docosahexaenoic acids playing an important role in various processes of living organism.
Besides of interesting scientific information, promising commercial results are expected in case of successful completion of the study.
Давно известно, что липиды являются одним из важнейших компонентов тканей и органов гидробионтов, в значительной степени определяющих их пищевую ценность. Столь же существенна роль липидов при выборе тех или иных технологических приемов при получении рыбных продуктов.
Определение содержания жира в образцах рыбного сырья и рыбных продуктов проводили в лабораториях ТИНРО ещё на заре развития рыбохозяйственной науки на Дальнем Востоке. Детальное изучение состава липидов стало возможным с начала 1970-х гг. с появлением газового хроматографа и развитием других хроматографических методов.
Работы проводились в двух направлениях — исследовали состав липидов гид-робионтов с целью определения их пищевой ценности, а также устойчивость ли-пидов в различных технологических процессах. Первое направление было основным, учитывая огромное разнообразие биоресурсов дальневосточного бассейна. В течение многолетних работ исследован липидный состав практически всех массовых рыб, составляющих дальневосточную сырьевую базу. Практическая значимость таких работ состояла прежде всего в том, чтобы уберечь потребителей от объектов, не пригодных в пищу. В этом плане заслуживает внимания пример из 70-х гг., когда в результате детального исследования липидного состава большеголова пришли к заключению о большом риске при использовании этой вкусной и жирной рыбы. Липиды этой рыбы были представлены не триглицеридами, как у большинства гидробионтов, а восками.
Следует отметить, что с оценкой полезности рыб в связи с составом их липи-дов было много сложностей. Основными ориентирами полезности липидов рыб для человека долгое время служили жирорастворимые витамины, содержащиеся в основном в печени ряда рыб. Такая ситуация существовала до конца 80-х гг., когда была доказана биологическая активность полиненасыщенных жирных кислот омега-3 ряда - эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК). С этого времени исследованию жирнокислотного состава стали уделять первостепенное внимание, делая акцент на содержании ЭПК и ДГК. Более того, биологическая активность этих кислот послужила основанием для разработки препаратов на их основе, а также пищевых продуктов с высоким содержанием ЭПК и ДГК.
В обозреваемом пятилетии (2001-2005 гг.) продолжались исследования по вышеупомянутым направлениям, однако удельный вес каждого из них существенно изменился.
Поскольку современный промысел практически не затрагивает новые виды сырья, определение пищевой ценности с целью поиска путей использования объектов промысла уже не столь актуально. С другой стороны, с развитием прибрежного рыболовства значительно выросла роль беспозвоночных из-за высокой коммерческой ценности многих из них. Коммерческая ценность некоторых двустворчатых моллюсков и иглокожих, как правило, связана с их биологической активностью, источниками которой могут быть разные вещества, в том числе и липидной природы. Исследованию биологической активности морских липидов в последнее время уделялось серьезное внимание.
Исследование сырья
Из всех видов морепродуктов дальневосточного промысла рыбы всегда играли главную роль как наиболее массовые объекты. В работах ученых-технологов рыбам отдавался безусловный приоритет, поэтому пищевая ценность подавляющего большинства рыбных объектов изучена хорошо. В последние годы основными объектами таких исследований стали беспозвоночные и лишь отдельные виды рыб, менее других затронутые исследованиями в прежние годы. К таким объектам относится мойва, все еще мало освоенная рыбаками, несмотря на высокую пищевую ценность.
Рыбы (мойва)
Исследования касались анадырской мойвы Mallotus иШоБаБ, выловленной в период с июня по октябрь. В течение этого периода мойва находилась в различном физиологическом состоянии, что не могло не отразиться на общем содержании липидов и составе жирных кислот. В работе попытались учесть все основные и другие составляющие биологии мойвы, которые могли быть связаны с липидным составом и, следовательно, с пищевой ценностью этой рыбы в период промысла. Исследовались молодь и взрослые рыбы, самцы и самки, рыбы в период нагула и нереста.
Существенные различия в липидном составе обнаружены между взрослыми рыбами и молодью. Это касается общего содержания липидов, состава отдельных классов липидов, состава жирных кислот. Основные отличия молоди заключаются в меньшем содержании липидов, преобладании фосфолипидов над другими классами липидов, значительно большем содержании ПНЖК и, в частности, докоза-гексаеновой кислоты. Что касается взрослой мойвы, то, как и у большинства рыб, период нереста у неё связан с уменьшением содержания липидов в тушке и, наоборот, в нагульный период содержание липидов возрастало. Происходили изменения и в составе жирных кислот. Общее содержание ПНЖК в период нереста было ниже, чем в период нагула, при этом наиболее существенные изменения обнаруживала докозагексаеновая кислота. Половые различия на уровне всех липид-ных характеристик были маловыраженными.
Таким образом, как и у большинства рыб, липидный состав не является постоянным, а отражает изменения, связанные с различными факторами. Следует особо отметить, что на фоне изменения общего содержания ПНЖК различия касаются в основном докозагексаеновой кислоты, содержание которой существенно меняется в зависимости от возраста и физиологического состояния. Что касается эйкозапентаеновой кислоты, то уровень её в тканях мойвы более стабилен, а некоторые его изменения не совпадают по направленности с докозагексаеновой кислотой (рис. 1 и 2, табл. 1).
14 -|
5:
х
со
г
'I 10
Рис. 1. Общее содержание 5 липидов в тушках взрослой мой- Б вы в июле—октябре ^
Fig. 1. Total content of lipids in bodies of adult capelin in July—October
б
i i i i i i i i июль август сентябрь октябрь
-»самцы; ■*■ самки
Рис. 2. Изменение содержания ЭПК, ДГК и общих липидов у молоди мойвы в июле—октябре
Fig. 2. Change of EPA and DHA and total lipids content in juvenile capelin in July—October
август сентябрь октябрь
*ЗПК; -*-ДГК; 4+общие липиды
Таблица 1
Состав основных жирных кислот липидов тушек самцов и самок мойвы в июле—октябре
Table 1
Composition of the basic fatty acids lipids of capelin males and females bodies in July—October
Июль Август Сентябрь Октябрь
Жирная Стадия зрелости гонад* Зоо-
кислота VI-II (25%), II II—III III планк-
II—III (75%) (100%) (>75%) (100%) тон
Самец Самка Самец Самка Самец Самка Самец Самка n=17
n = 29 n = 27 n = 30 n = 34 n = 35 n = 31 n = 28 n = 33
14:0 7,1 7,2 7,8 7,4 8,6 9,2 7,9 8,8 10,7
16:0 20,1 17,5 13,0 14,5 15,1 16,7 17,9 18,0 16,9
18:0 1,6 1,4 1,0 1,3 1,2 1,5 1,6 1,5 1,1
Хнасы-
щен. 29,9 28,0 22,9 24,9 26,7 28,9 26,4 29,7 29,9
16 1n-7 20,7 19,7 13,6 14,1 13,4 12,5 13,8 14,1 16,0
18 1n-9 12,0 10,3 6,9 8,7 8,8 11,7 11,9 11,2 5,8
18 1n-7 6,9 5,8 3,2 3,8 3,8 3,7 5,0 4,6 3,9
20 1n-11 2,4 4,4 6,5 5,1 6,1 4,9 5,7 3,9 3,5
20 1n-9 1,3 1,2 6,3 4,7 4,2 2,6 2,8 2,0 2,6
22 1n-11 3,0 4,1 10,0 8,1 7,5 5,5 5,4 4,6 6,0
22 1n-9 0,5 0,7 1,0 1,1 0,9 0,7 0,8 0,4 0,9
Хмоноен. 49,4 50,0 51,0 49,2 48,5 44,9 49,8 44,2 43,7
20:5n-3 10,5 10,1 10,3 10,4 10,0 9,7 11,9 9,9 12,1
22:6n-3 3,8 4,1 7,6 8,3 6,2 7,0 7,2 6,6 5,7
Хполиен. 20,1 19,8 24,7 25,5 23,1 24,2 23,1 23,4 25,5
Другие
ЖК 0,6 2,2 1,4 0,4 1,7 2,0 0,7 2,7 0,9
* В скобках указано процентное содержание в уловах особей с данными стадиями зрелости гонад.
Беспозвоночные
Морские ежи
Среди морских ежей, обитающих в водах Японского моря, промысловое значение имеют серый Strongylocentrotus intermedius и черный S. nudus. Эти виды хорошо изучены биологами и химиками. Палевый еж S. paШdus также относится к массовым видам, но рыбаками до настоящего времени не используется и изучен значительно хуже промысловых видов.
Исследовался липидный состав палевого ежа в различном физиологическом состоянии. Самки и самцы изучались раздельно. На рис. 3 показано изменение основных классов липидов в процессе созревания палевого ежа. Как видно на рис. 3, перед нерестом в гонадах накапливаются запасные липиды, и в этом плане палевый еж сходен с черным.
стадия
Рис. 3. Изменения состава липидов морского ежа S. pallidus в процессе созревания гонад: 1 - триглицериды, 2 - полярные липиды
Fig. 3. The changes of lipids composition of sea urchin S. pallidus during the gonad maturation: 1 - triacylglycerids, 2 - polar lipids
Основной жирной кислотой гонад палевого ежа является эйкозапентаено-вая (20:5n-3), по относительному содержанию даже превосходящая другие жирные кислоты (табл. 2). По содержанию этой биологически активной кислоты палевый еж превосходит серого и черного.
Таблица 2
Состав жирных кислот гонад морского ежа Strongylocentrotus pallidus, % от суммы жирных кислот
Table 2
Fatty acids composition of sea urchin gonads Strongylocentrotus pallidus,
% of total fatty acids
Кислота Кол-во Кислота Кол-во Кислота Кол-во Кислота Кол-во
14:0 5,9 17:1n-9 1,3 18:4n-1 0,5 20:4n-3 0,7
14:1 0,2 18:0-i 0,7 20:0 0,6 20:5n-3 23,0
15:0-i 0,1 16:3n-4 1,6 20:1n-11 4,4 22:0 0,1
15:0-ai 0,1 18:0-ai 0,2 20:1n-9 2,1 22:1n-11 1,0
15:0 0,4 18:0 1,9 20:1n-7 4,6 22:1n-7 0,2
15:1 0,2 18:1n-11 0,4 20:2НРДС* 1,5 22:2НРДС 2,0
16:0-ai 0,1 18:1n-9 0,5 20:2НРДС 2,7 22:2НРДС 0,4
16:0 7,6 18:1n-7 9,0 20:2НРДС 0,2 22:3n-3 0,8
16:1n-7 8,0 18:1n-5 0,2 20:2НРДС 0,8 22:4n-6 0,1
16:1n-5 1,1 18:2n-9 0,4 20:3НРДС 0,1 22:5n-6 0,4
17:0-i 0,2 18:2n-6 0,2 20:3n-9 0,1 22:5n-3 0,6
17:0-ai 0,2 19:1** 1,2 20:3n-6 0,3 22:6n-3 2,2
Фитановая 0,8 18:3n-3 0,2 20:4n-6 2,9
17:0 0,1 18:4n-3 1,7 20:3n-3 0,1
* Жирные кислоты с нерегулярным расположением двойных связей. ** Сумма двух изомеров.
Различия липидного состава, вероятно, связаны с составом пищи и температурой окружающей среды. Палевый еж обитает на значительных глубинах, где в летнее время температура воды ниже, чем на мелководье, где живут серый и черный ежи. Палевый еж является детритофагом, в отличие от серого и черного, питающихся водорослями.
Развитие гонад палевого ежа сопровождается изменениями в составе жирных кислот. В преднерестовой стадии снижается общее количество полиеновых жирных кислот, и прежде всего эйкозапентаеновой, на фоне небольших изменений в содержании других жирных кислот (табл. 3).
Таблица 3
Содержание основных жирных кислот в гонадах морского ежа Strongylocentrotus pallidus в зависимости от стадии зрелости, мкг/г сырой ткани
Table 3
The content of main fatty acids of gonad sea urchin Strongylocentrotus pallidus depending on stage maturity, mkg/g of the raw tissue
Кислота II III Кислота II III
14:0 830 910 Сумма ЖК
16:0 1080 1100 Насыщенных 2617 2640
16:1n-7 1300 1500 Моноеновых 5096 4567
18:1n-7 1300 1100 Полиеновых 6233 4547
20:1n-11 630 500 п-3 семейства 4190 2823
20:1n-7 650 300 п-6 семейства 555 376
20:4n-6 410 300 Сумма всех кислот:
20:5n-3 3360 2300 Мг/г сырой ткани 14,0 11,8
22:6n-3 310 200 Доля от сырой ткани, % Э 1,4 1,2
Примечание. II — стадия активного гаметогенеза, III — преднересто-
вая стадия.
Большое содержание липидов, обогащенных биологически активной эйкозапентаеновой кислотой, указывает на высокую пищевую ценность гонад палевого ежа, позволяя рекомендовать их для диетического питания.
Крабы
Липидный состав крабов, одних из наиболее ценных промысловых объектов дальневосточного бассейна, до недавнего времени оставался малоизученным. В работах исследовались основные промысловые виды крабов Японского моря — камчатский Paralithodes camtschaticus, синий Paralithodes platypus, стригун Chionoecetes opilio и волосатый Erimacrus isenbeckii. Прежде всего интерес представляли внутренности крабов, не имеющие практического применения и идущие в отходы. Исследуя липиды мышц этих ракообразных, необходимо было выяснить, какова роль липидов в высокой пищевой ценности мяса крабов. Гонады крабов относятся к очень слабо изученным органам, притом что относительный вес генеративной ткани у крабов довольно велик. Предстояло сравнить липидный состав гонад крабов с липидами гонад рыб.
Общее содержание липидов в печени крабов составляет 13-20 %, что позволяет оценивать крабовые отходы как перспективный источник получения жира. Основная фракция липидов в печени — триглицериды, и в этом плане крабы мало отличаются от рыб. Что касается других тканей, то в мышцах липиды в основном представлены фосфолипидами, а в гонадах триглицериды и фосфолипиды находятся почти в равных долях.
Учитывая масштабы крабового промысла, а также то, что печень не используется в пищевых целях, значительное содержание липидов в печени крабов можно рассматривать в качестве промышленного источника жиров. По основным параметрам такие жиры как биологически активный продукт превосходят рыбные.
В липидах крабовой печени, в сравнении с рыбами, общий уровень полиеновых жирных кислот ю3 серии составляет 30-40 %.
Эйкозапентаеновая кислота является основной полиеновой жирной кислотой, и соотношение ЭПК/ДГК составляет 3 : 1 (в рыбных жирах такое соотношение меньше 1). Привлекает внимание и состав липидов гонад крабов. По общему содержанию липидов гонады близки к печени — 10-15 %, но по основным биологически активным компонентам липидов гонады превосходят печень. Половину общего содержания липидов составляют фосфолипиды — 5-7 % массы икры. Это один из самых значительных источников фосфолипидов морского происхождения. Ни у кого их изученных гидробионтов фосфолипиды не достигают столь высокого уровня. Основной жирной кислотой икры крабов является эйкозапентаеновая, составляющая 20-30 % суммы жирных кислот. Общее содержание полиненасыщенных жирных кислот также очень велико — 3,5-4,0 % массы икры. Для того чтобы получить с пищей 1 г ЭПК достаточно употребить всего 40 г икры камчатского краба, при этом в организм попадает всего 230-300 мг конкурирующей кислоты ДГК. Сегодня трудно найти более богатый источник ЭПК, чем икра крабов. Как известно, икра крабов не используется, поскольку самки не являются объектами промысла. Учитывая столь редкий набор биологически активных веществ в икре крабов, имело бы определенный смысл оценить возможности ограниченного промысла самок.
В мышечной ткани крабов содержание липидов очень мало. У камчатского и синего их содержание ниже 1,0-1,5 %, у стригуна и волосатого несколько выше — 1,0-1,5 %. Но это небольшое количество липидов представлено в основном биологически активными компонентами. Липиды мышц — это фосфолипиды с 50 %-ным содержанием полиненасыщенных жирных кислот. Эйкозапентаеновая кислота составляет более 30 %, в 3-5 раз и более превосходя конкурирующую ДГК. Такой состав липидов мышечной ткани, вероятно, в известной степени определяет высокие диетические свойства крабового мяса в дополнение к известным гастрономическим достоинствам данного продукта.
Продукты липидного происхождения Жир из гепатопанкреаса краба
Жиры используются человеком как пищевые и целебные продукты с давних времен. За это время накоплена большая информация о составе липидов гидробионтов и об их полезности для человека. Это дает основание для широкого использования таких липидов как в нативном виде, так и в форме различных продуктов. Дефицит жиросодержащего рыбного сырья заставляет искать жиры среди других гидробионтов, в частности беспозвоночных. Среди массовых видов это в первую очередь кальмары и крабы. Печень кальмаров и крабов содержит значительное количество липидов и составляет сегодня отходы обработки. Использование отходов является одним из основных направлений дополнительного получения продукции из добытого водного сырья.
При производстве основной продукции из крабов - варено-мороженых конечностей - отходы составляют около 40 %. При этом около 70 % отходов приходится на панцирьсодержащие отходы, а 30 % — на жидкие. Последние и являются источником крабового жира. Содержание липидов в жидких отходах - около 10 %. На пилотной установке по переработке жидких отходов можно получать около 6 кг жира-полуфабриката краба в день. Высокое содержание эйкозапентае-новой кислоты и каротиноидов позволило рекомендовать такой жир в качестве БАД, получившей фирменное название «Крусмарин».
Получение жира кальмаров
Если оценивать беспозвоночных как массовое жиросодержащее сырье, то здесь безусловный приоритет принадлежит кальмарам. Основной промысловый вид каль-
маров на Дальнем Востоке - командорский Berryteuthis magister — может добываться в объемах около 140 тыс. т. При содержании липидов в печени около 50 % из этого сырья при его полной переработке можно производить до 20 тыс. т жира.
Проведены детальные исследования наиболее массовых видов кальмаров -тихоокеанского, Бартрама и командорского. При этом последнему было уделено особое внимание как объекту реального промысла. Главными липидами в пищеварительной железе командорского кальмара являются моноалкилдиацилглицери-ны, триглицериды и эфиры стеринов. При этом соотношение между основными классами липидов существенно меняется в зависимости от стадии зрелости данного кальмара. Такой состав липидов позволяет рассматривать командорского кальмара как источник получения жиров, отличающихся практически от всех промышленных жиров водного происхождения. Совместными работами специалистов ТИНРО-центра и НИИ питания РАМН было сделано заключение о возможности использования такого жира в пищевых целях после специальной обработки, которая заключалась в получении из сырого жира отдельных биологически ценных веществ с дальнейшим применением их в качестве БАДов. Это послужило основанием к созданию технологии получения сырого жира, а затем и отдельных его фракций. Особенностью оригинальной технологии стало сочетание холодного способа с вытопкой в процессе получения жира. Разработана и технология переработки сырого жира с получением концентратов ПНЖК и алкилглицеридов.
Концентраты ПНЖК и их этаноламиды
Исследования состава липидов гидробионтов, а также физиологической ценности самих липидов и их отдельных составляющих послужили основанием для разработки новых продуктов на основе липидов. В этом плане следует отметить работу по получению этаноламидов жирных кислот - биологически активных компонентов, играющих существенную роль во многих узловых процессах живого организма. Проведенные ранее успешные работы по лечению ожоговых больных с использованием ПНЖК омега-3 ряда показали эффективность лечения не самими ПНЖК или липидными комплексами, а производными ПНЖК - концентратами или этиловыми эфирами. Были все основания полагать, что этаноламиды ПНЖК омега-3 ряда будут ещё более эффективными в этом плане. Получение концентратов этанолами-дов на основе высоконенасыщенных липидов из гидробионтов представлялось заманчивой, но очень сложной задачей. Сложность её решения связана с общим свойством всех морских липидов и их составляющих - высокой нестабильностью. Существующие методы получения этаноламидов жирных кислот оказались неприемлемыми из-за жестких условий - высокой температуры и агрессивных сред. Существовали и другие трудности, связанные с отсутствием надежного метода определения индивидуальных этаноламидов полиеновых кислот в их смесях.
В результате трехлетних исследований с использованием различных липидов, включая коммерческий рыбный жир, удалось получить этаноламиды с высоким показателем выхода. Были получены этаноламиды основных биологически активных кислот - эйкозапентаеновой, докозагексаеновой и октадекатриеновой - без нарушения структуры этих лабильных соединений. Работая над получением этаноламидов на основе рыбного жира, в конечном итоге создали промышленную технологию концентратов этаноламидов - биологически активных веществ и в то же время довольно устойчивых соединений липидной природы. Эта работа открывает перспективы создания высокоэффективных препаратов липидной природы для лечения ожоговых больных, что подтвердили испытания опытных образцов кремов, приготовленных на основе этаноламидов.
Получение антимикробного препарата
Получение рыбного жира и его дальнейшая переработка ставят перед обработчиками сложную задачу, как предохранить эти ценные продукты от порчи.
Липиды гидробионтов быстро окисляются, что и является причиной порчи продуктов на основе рыбного жира. Непременная операция при обработке сырого рыбного жира - рафинация, или освобождение от продуктов деструкции. При обработке свежего рыбного жира, полученного в мягких условиях, количество продуктов окисления в нем незначительно. Однако в большинстве случаев промежутки времени между наработкой жира в море и доставкой его на жироперерабатыва-ющее предприятие достаточно велики, и значительная часть жира представляет собой продукты его распада. Эти продукты идут в отходы, требующие уничтожения. Поскольку избежать появления продуктов окисления в промышленных условиях довольно сложно, а просто выбрасывать их не представляется возможным по экологическим соображениям, поиск путей использования таких продуктов весьма актуален.
Коллективами химиков, технологов и микробиологов был разработан новый продукт - антимикробный препарат на основе окисленного рыбного жира. В основе создания препарата лежат цитотоксические свойства продуктов перекисного окисления липидов. Перекиси являются токсинами для живых клеток, в том числе микробиальных, поэтому продукты деструкции липидов (испорченный рыбный жир) проявляют антисептические свойства в отношении широкого спектра микроорганизмов, в отличие от антибиотиков, имеющих видовую направленность. В результате проведения комплексных исследований были выявлены отдельные компоненты в комплексе продуктов деструкции липидов, которые несут активное антимикробное начало. Была разработана технология самого антимикробного препарата. Проведенная работа расширила представление о практическом использовании липидов гидробионтов. При обилии информации о полезных для человека свойствах таких липидов оказалось, что и считавшиеся до сих пор негативные, вредные свойства могут с пользой служить человеку.
Медико-биологические исследования липидов
В лабораториях ТИНРО-центра различные свойства липидов гидробионтов исследуются физико-химическими и биохимическими методами. Такие работы являются основой для создания новых технологий. Расширение сферы использования морских липидов как продуктов питания или биопрепаратов невозможно без медико-биологических исследований. Такие работы проводились всегда и являлись результатом сотрудничества специалистов ТИНРО-центра с коллегами из медицинских учреждений. Направленность таких работ довольно широка, и это связано как с различным происхождением липидов, так и разными направлениями их использования.
Основное направление таких исследований связано с липидемическими свойствами омега-3 полиненасыщенных жирных кислот, составляющих специфику рыбного жира. Этот известный эффект липидов гидробионтов исследовался на различных препаратах омега-3 жирных кислот, полученных в лаборатории ТИН-РО-центра, а также на новых жирах из нерыбных источников. К таким жирам в первую очередь относится жир из печени командорского кальмара, до настоящего времени не использующийся в практике, несмотря на большие объемы его возможного получения. Большое содержание в липидах этого вида кальмара алкил-диацилглицеридов отличает его жир от типичного рыбного жира. Медико-биологические исследования такого жира показали, что он обладает гиполипидемичес-кими и иммуномодулирующими свойствами и эти свойства связаны с присутствием в составе липидов как омега-3 жирных кислот, так и жирных спиртов.
Проблеме использования липидов гидробионтов для лечения ожоговых больных в последние годы уделялось особое внимание. Различные препараты, получаемые из рыбного жира, демонстрировали хорошие эффекты, связанные с присутствием в них омега-3 полиеновых жирных кислот. Продолженные исследования в этом направлении показали, что положительный эффект могут иметь не только
полиеновые жирные кислоты, но и жирные кислоты омега-3 ряда. Использование высших жирных спиртов для успешного лечения ожоговых ран показано впервые.
Сотрудничество специалистов ТИНРО-центра и ученых-медиков было особенно плодотворным при исследовании икры морских ежей. В практике этот продукт используется довольно широко, имея славу средства от многих заболеваний. Активное начало в икре изучено весьма поверхностно, но связь активности с ли-пидным составом никто из исследователей не отрицает. Работы проводились в разных направлениях, при этом учитывался и «народный опыт» применения ежей для самолечения. Нормализация различных дефектов крови человека при употреблении в пищу икры морских ежей потребовала более детального исследования этого явления. Проведенные работы показали, что икра морских ежей оказывает стимулирующее действие в отношении эритропоэза, заключающееся в увеличении клеток предшественников, эритроцитов и гемоглобина.
Работы по исследованию действия икры морских ежей на половую активность показали существенное влияние этого продукта на половое поведение экспериментальных животных. Эти исследования дали основание к разработке натурального экологически чистого препарата как средства для повышения половой активности.
Проведенные нами работы показали, что диапазон биологической активности липидов гидробионтов очень широк и наши представления об этой проблеме все еще недалеки от начальных стадий. Это подтверждается и практикой, поскольку среди полученных биопрепаратов - БАДов — продуктов липидной природы крайне мало. В основном это рыбный жир из тресковых рыб, имеющий различную товарную форму. Поскольку рыбный жир широко использовался и полвека тому назад, когда представления о его химическом составе были довольно скромными, вся богатая информация о составе липидов морских организмов, полученная в конце прошлого века, явилась лишь доказательством разумности его практического использования. Другими словами, наука здесь шла за практикой, при этом с существенным временным отставанием. Основные полезные для человека свойства «морских» липидов связывают с высоким содержанием ПНЖК омега-3 ряда, поскольку при анализе таких липидов объектом внимания служат именно эти жирные кислоты. Роль других компонентов в сложных липидных комплексах остается малоизученной. Недостаточно изученными в плане биологической активности остаются и липиды нерыбных объектов, в частности ракообразных и иглокожих, по своему составу несколько отличающиеся от традиционного рыбного жира. Липиды гепатопанкреаса крабов, которые можно нарабатывать в промышленных количествах, являются объектами первостепенного всестороннего исследования. Опыт недолгой работы с крабовым жиром позволяет предположить, что по своей биологической активности он имеет существенные преимущества перед традиционным рыбным жиром. Перспективы использования такого жира для получения БАДов весьма заманчивы, да и на рынках такого продукта еще нет. Для этого следует расширить исследования всего комплекса липидов крабов, особенно минорных компонентов. Глубоководные крабы в плане исследования составов их тканей и органов значительно уступают шельфовым, в то время как основные промысловые запасы крабов связаны именно с глубоководными видами. Какова биологическая активность липидного комплекса глубоководных крабов по сравнению с шельфовыми, еще предстоит выяснить.
Биологическую активность иглокожих связывают, как правило, с веществами нелипидной природы, поскольку содержание липидов в тканях этих гидроби-онтов очень мало. Из органов промысловых иглокожих исключение составляют икра морских ежей и внутренние органы кукумарии, где липиды обнаружены в значительных количествах. Липиды основных промысловых видов ежей — черного и серого — изучены довольно хорошо, притом что исследования касались основных классов липидов и жирных кислот. Менее изучены липиды глубоковод-
ных ежей, до настоящего времени промыслом не охваченных. Различие в составе жирных кислот липидов глубоководных и шельфовых ежей малозаметно. С другой стороны, икра шельфовых ежей считается биологически активной и высоко ценится на рынке, в то время как икра глубоководных ежей потребителя не имеет. В этом вопросе следует разобраться, учитывая большие запасы глубоководных морских ежей. Различия в питании у этих представителей иглокожих должны трансформироваться и в различия в химическом составе, которые до настоящего времени не очень ясны.
Что касается кукумарии, то внутренности этого массового вида дальневосточных иглокожих содержат большое количество липидов. Поскольку внутренности составляют значительную часть кукумарии, этот объект можно рассматривать как источник промышленных жиров. Жиры иглокожих или какие-либо препараты липидной природы на их основе ни на внешнем, ни на внутреннем рынке не появлялись, поэтому оказаться пионерами вполне реально.
Характеризуя липидный состав различных систематических групп гидроби-онтов - рыб, ракообразных и иглокожих, — можно заключить, что по основным компонентам состава, и в частности жирным кислотам, они различаются не очень существенно. Не очень значительны различия и по наиболее известным биологически активным жирным кислотам, например ЭПК, в то время как даже поверхностные исследования биологической активности липидов указывают на существенное различие. По-видимому, набор показателей, по которым мы характеризуем «морские» липиды, недостаточен для понимания таких различий, как и для определения активного начала. Путь решения проблемы видится в продолжении сравнительных исследований химического состава липидов разных групп гидробион-тов в сочетании с медико-биологическими исследованиями этих же липидов. Целесообразность проведения таких работ подтверждается и широкой рекламой популярности жиров морского зверя. Подобные жиры в прошлом исследовались во многих странах и в лабораториях ТИНРО. Их состав считается хорошо изученным и обнаруживает большое сходство с жирами рыб. Если жиры морского зверя действительно обладают биологической активностью и имеют в этом плане преимущество перед рыбными, то к исследованию их состава следует вернуться. Отличия липидов морского зверя от липидов других гидробионтов могут быть связаны с гомойотермностью млекопитающих, а также с более широкими функциями липидов морского зверя. Кроме общих для всех гидробионтов энергетических функций липиды морского зверя выполняют и теплоизоляционные функции, не нужные для пойкилотермных гидробионтов.
В последнее время полезные свойства ряда продуктов, а также многих биопрепаратов объясняют антиоксидантной активностью. Как известно, такой активностью обладают вещества различной природы, но классические антиоксидан-ты связывали с липидами. Антиоксиданты хорошо изучены у растений, которые и являются промышленным источником самого распространенного антиоксиданта - токоферола. Сведения о содержании токоферола в гидробионтах малочисленны и отрывочны, и по ним трудно составить картину распространения этого антиок-сиданта в тканях и органах водных организмов. Другие антиоксиданты, и в частности убихиноны, изучены еще слабее. Если верить отечественной и зарубежной рекламе препаратов, то высокую антиоксидантную активность ряда препаратов связывают с пигментом астаксантином растительного происхождения. Если пигмент астаксантин действительно обладает столь полезными для человека свойствами, то в силу его широкого распространения в биосубстанциях наших промысловых объектов - лососевых рыб, креветок и крабов — его можно нарабатывать в промышленных количествах для получения БАДов. Другой путь использования - получение пищевых продуктов, например, из лососей с известным содержанием астаксантина, не подверженного деструкции в процессе обработки. И в том и в другом случае биохимические исследования следовало бы сопровождать
медико-биологическими оценками продуктов. Современные проблемы переработки водного сырья, решение которых может обеспечить прогресс перерабатывающих предприятий, сводятся к трем основным направлениям: созданию безотходных технологий, продлению сроков хранения живого белка, расширению сферы использования водного сырья в фармакологии, косметологии, производстве кормов.
Решение перечисленных проблем так или иначе касается липидов гидроби-онтов. Некоторые жиросодержащие ткани и органы (внутренности, головы) чаще других идут в отходы. Роль липидов в производстве биопрепаратов обсуждалась выше. Эта проблема далека от практической реализации, поскольку биопрепараты липидного происхождения на внутреннем рынке крайне редки. Проблема сохранения живого белка, на первый взгляд, не касается липидов. На самом деле успешное сохранение рыбного сырья и продуктов в значительной мере связано с липидной составляющей, поскольку в процессе хранения именно липиды портятся в первую очередь, а продукты их разрушения стимулируют распад белков.
Перечисленные проблемы указывают на актуальность исследований липидов гидробионтов. На этом направлении исследователей ждет много интересного в научном плане, а также многообещающий коммерческий результат в случае успешного доведения работ до их полного завершения.
Основные публикации специалистов ТИНРО-центра по липидной тематике (2000—2005 гг.)
Высоцкий В.И., Рыбин В.Г., Слабко О.Ю. и др. Использование ВЭЖХ-масс-спек-трометрии в анализе биологически активных веществ из морских источников // Изв. ТИН-РО. — 2001. — Т. 129. — С. 52-61.
Грецкая Н.М., Куклев Д.В., Безуглов В.В., Рыбин В.Г. и др. Новый эффективный метод хроматомасс-спектрометрического анализа жирных кислот в виде их дансил-гидразидов // Изв. ТИНРО. — 2001. — Т. 129. — С. 40-51.
Караулов А.Е. Этаноламиды полиненасыщенных жирных кислот морского происхождения // Тез. докл. Всерос. конф. молодых ученых «Комплексные исследования и переработка морских и пресноводных гидробионтов». — Владивосток: ТИНРО-центр, 2003.
— С.132-133.
Караулов А.Е., Рыбин В.Г., Акулин В.Н. Получение этаноламидов жирных кислот из липидов морских организмов // Изв. ТИНРО. — 2003. — Т. 135. — С. 268-274.
Караулов А.Е., Рыбин В.Г., Акулин В.Н. Этаноламиды полиненасыщенных жирных кислот из морских гидробионтов // Тез. докл. 5-й Регион. конф. по актуальным проблемам экологии, морской биологии и биотехнологии студентов, аспирантов и молодых ученых Дальнего Востока России. — Владивосток, 2002.
Караулов А.Е., Рыбин В.Г., Куклев Д.В. Этаноламид октадекапентаеновой кислоты. Синтез и изучение биологической активности // Тез. докл. Всерос. конф. молодых ученых "Рыбохозяйственная наука на пути в XXI век". — Владивосток: ТИНРО-центр, 2001. — С. 128-130.
Касьянов С.П., Новгородцева Т.П., Юбицкая Н.Ю. Механизмы ответной реакции липидов мембран на локальное воздействие фонофореза ПНЖК ю3 при заболевании опорно-двигательного аппарата // Тез. докл. симпоз. «Новые медицинские технологии».
— СПб., 2003. — С. 76-77.
Касьянов С.П., Саяпина Т.А., Горькавая Г.М., Науменко Е.А., Акулин В.Н. «Взаимосвязь состава липидов анадырской мойвы Mallotus villosus c ее физиологическим состоянием» // Журн. сравн. биохим. физиол.— 2001. — № 6. — С. 31-37.
Кириллов О.И., Тюпелеев П.А., Касьянов С.П. Провоспалительные свойства омега-3 полиненасыщенных жирных кислот при анафилактоидной реакции // Дальневост. мед. журн.— 2002. — № 1. — С. 55-57.
Когтева Г.С., Куклев Д.В., Рыбин В.Г. и др. Ферментативное окисление октадекапентаеновой кислоты // Изв. ТИНРО. — 2001. — Т. 129. — С. 86-98.
Кропотов А.В., Лисаковская О.В., Юрьева М.И. Влияние веществ из некоторых видов морских беспозвоночных на половое поведение самцов крыс // 2-й Съезд российского научного общества фармакологов. Фундаментальные проблемы фармакологии. — 2003. — Ч. 1. — С. 277.
Куклев Д.В., Караулов А.Е., Рыбин В.Г., Высоцкий В.И. Этаноламид октадека-пентаеновой кислоты // Изв. ТИНРО. — 2001. — Т. 129. — С. 34-39.
Леваньков С.В., Касьянов С.П., Купина Н.М., Кучеравенко К.М. Комплексная переработка отходов производства пищевой продукции из камчатского краба // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2000. — № 3. — С. 36-41.
Новгородцева Т.П., Касьянов С.П. Иммуномодулирующие свойства липидкорри-гирующей биологически активной добавки «Магистер-ойл» // 2-й Московский междунар. конгресс. «Биотехнология: состояние и перспективы развития». — 2003. — С. 165.
Новгородцева Т.П., Касьянов С.П. Об эффективности и безопасности использования липидов из различных морских источников в клинической практике // Тез. докл. конф. «Рациональное природопользование и управление морскими биоресурсами: экосис-темный подход». — Владивосток: ТИНРО-центр, 2003. — С. 248-250.
Пат. РФ № 2186563 Средство для лечения ожоговой раны / Касьянов С.П., Доб-рынченко И.В., Куклев Д.В. и др. 10.08.2002.
Пат. № 2162648 «Способ получения жира из печени краба» / Касьянов С.П., Куклев Д.В., Кучеравенко К.М., Блинов Ю.Г., Акулин В.Н. 10.02.2001.
Пат. РФ № 2195944 Применение икры морских ежей для стимуляции эритропоэза / Юрьева М.И., Акулин В.Н., Лисаковская О.В., Кропотов А.В. 10.01.2003. — Бюл. № 1.
Пат. РФ № 2197253 Способ повышения половой активности / Юрьева М.И., Акулин В.Н., Лисаковская О.В., Кропотов А.В. 27.01.2003. — Бюл. № 3.
Рыбин В.Г., Блинов Ю.Г. Антимикробные свойства липидов // Изв. ТИНРО. —
2001. — Т. 129. — С. 179-196.
Рыбин В.Г., Караулов А.Е., Вербицкий Г.А. Применение высокоэффективной жидкостной хроматографии для анализа этаноламидов жирных кислот // Изв. ТИНРО. — 2003. — Т. 135. — С. 275-281.
Рыбин В.Г., Куклев Д.В., Машкин Д.С., Блинов Ю.Г. Определение (2£)-4-гид-рокси-2-ноненаля в смесях продуктов окисления рыбных жиров методом высокоэффективной жидкостной хроматографии // Изв. ТИНРО. — 2001. — Т. 129. — С. 23-33.
Рыбин В.Г., Павель К.Г., Болтенков Е.В., Вербицкий Г.А. Применение высокоэффективной жидкостной хроматографии с комбинированным УФ- и масс-селективным детектированием для определения каротиноидов в гонадах промысловых видов морских иглокожих Cucumaria japonica и Strongylocentrotus nudus // Изв. ТИНРО. — 2003. — Т. 135. — С. 299-306.
Рыбин В.Г., Шульгина Л.В., Куклев Д.В., Бывальцева Т.М., Блинов Ю.Г., Давлетшина Т.А., Акулин В.Н. Факторы, определяющие активность нового антимикробного препарата из рыбных жиров различной природы // Прикладная биохимия и микробиология. — 2000. — Т. 36, № 4. — С. 492-496.
Тюпелеев П.А., Кириллов О.И., Касьянов С.П. Цитопротективное действие концентрата полиеновых омега-3 жирных кислот // Дальневост. мед. журн. — 2000. — № 2.
— С. 43-45.
Юрьева М.И., Акулин В.Н. Об использовании икры морских ежей на российском рынке // Материалы науч.-практ. конф. «Приморье - край рыбацкий». — Владивосток,
2002. — С. 145-148.
Юрьева М.И., Акулин В.Н., Лисаковская О.В., Кропотов А.В. Гонады морских ежей - источник для создания препаратов, стимулирующих половое поведение // Биол. моря. — 2003. — Т. 29, № 3. — Р. 213-217.
Юрьева М.И., Викторовская Г.И., Акулин В.Н. Состав липидов гонад морского ежа Strongylocentrotus pallidus из Японского моря // Изв. ТИНРО. — 2000. — Т. 127.
Kuklev D.V., Rybin V.G., Slabko O.Yu., Verbitskii G.A. Application of HPLC-MS for analysis of marine biologically active compounds // Intern. Conf. «Analytical Forum 2001».
— M., 2001. — P. 6-9.
Yurieva M.I., Akulin V.N., Kleschenko Y.E. Lipids composition of sea urchins from Japan Sea // Abstracts of Sixth European Conference on Echinoderms, 2001. — P. 68.
Yurieva M.I., Kasyanov S.P. Investigation of lipid composition of benthos speciments from the Sea of Japan // Biochemistry and dynamics of ecosystems in North Eurasia. — Novosibirsk: IS&G, 2000. — Vol. 1, pt 3. — P. 130-131.
Yurieva M.I., Pavlyuchkov V.A., Mokretsova N.D., Gavrilova G.S., Bocharov L.N. Echinoderms investigations in Russian Far East // Abstracts of Sixth European Conference on Echinoderms, 2001. — P. 40.
Поступила в редакцию 16.03.05 г.
