Astrakhan, Russian Federation
Astrakhan, Astrakhan, Russian Federation
UDC 611.36
In the context of the rational use of hydrobiont processing resources and the search for new sources of functional ingredients, a comprehensive analysis of the prospects for using the liver of the common catfish (Silurus glanis) as a valuable secondary raw material for the production of food products and biologically active compounds is presented. The relevance of the study is determined by the need for rational use of resources for processing hydrobiotics and the search for new sources of functional ingredients. Based on the generalization of modern scientific data and experimental studies, the chemical composition of catfish liver is characterized in detail, including high concentrations of high-grade proteins (with essential amino acids close to reference values), lipids with a predominance of monounsaturated and polyunsaturated fatty acids, as well as fat-soluble vitamins (A, E) and essential trace elements (potassium phosphorus, iodine, iron, selenium). Special attention is paid to the unique antioxidant activity of the liver, which in its raw form is 5.2 times higher than the activity of the reference antioxidant carnosine. The technological aspects of processing raw materials, including microwave dewatering as a gentle method of concentrating biologically valuable components while preserving their functional properties, are considered. Promising areas of catfish liver use are substantiated: the production of functional foods of a preventive nature, specialized biologically active additives – sources of polyunsaturated fatty acids and natural antioxidants, enriching ingredients for combined food systems, as well as components of feed for aqua culture. The factors requiring control when using this type of product (environmental safety, storage conditions) are noted. It is shown that the involvement of soy liver in the technological cycle of processing corresponds to the principles of waste-free production and allows expanding the range of healthy food products on the Russian Federation market.
catfish liver, fish by-products, biologically active compounds, polyunsaturated fatty acids, antioxidant activity, functional foods, drying, nutritional value
Введение
В современной пищевой индустрии наблюдается устойчивая тенденция к поиску новых источников биологически активных соединений и рациональному использованию вторичных ресурсов переработки гидробионтов. Рыбные субпродукты представляют значительный интерес для исследований с целью получения из них продуктов с добавленной стоимостью, поскольку являются ценным источником многочисленных соединений, необходимых для производства различных пищевых добавок. Особое место среди рыбных субпродуктов занимает печень, обладающая уникальными биологическими свойствами. Однако в настоящее время в практике переработки рыбы печень часто смешивают с другими побочными продуктами и в лучшем случае направляют на производство рыбной муки или жира, а в худшем – подвергают утилизации. Такой подход нерационален, учитывая потенциальную ценность данного сырья для разработки функциональных пищевых ингредиентов. Сом обыкновенный (Silurus glanis) – один из крупнейших пресноводных хищников, характеризующийся малой подвижностью, что обусловливает накопление жира в мясе и внутренних органах, особенно в печени. Промышленное выращивание и вылов сома создают устойчивую сырьевую базу для получения не только мышечной ткани, но и субпродуктов. В связи с этим актуальной научно-практической задачей является комплексное исследование состава и свойств печени сома, а также разработка технологических подходов к ее переработке в продукты питания и биологически активные соединения. Цель настоящей работы – обобщение и анализ современных данных о химическом составе, функциональных свойствах печени сома и перспективных направлениях ее использования в пищевых технологиях.
Объекты и методы исследований
Объектами исследования послужили образцы печени сома обыкновенного (Silurus glanis). Методологическая база работы включала системный анализ российских и зарубежных литературных данных об исследованиях химического и жирнокислотного состава, антиоксидантной активности и технологических параметрах обезвоживания.
Результаты и обсуждение
Для обоснования направлений рационального использования сома обыкновенного (Silurus glanis) и выявления наиболее перспективных компонентов вторичного сырья проведен анализ его морфологического состава. Полученные данные, представленные в табл. 1, отражают процентное соотношение основных анатомических частей тела рыбы с учетом биологических особенностей вида и факторов изменчивости [1].
Таблица 1
Table 1
Процентное соотношение массы сома обыкновенного и его внутренних частей
The percentage ratio of the mass of common catfish and its internal parts
|
Компонент |
Массовая доля, % |
Примечания |
|
Мышечная ткань (филе) |
50–60 |
Основная съедобная часть, ее массовая доля варьируется |
|
Кожа |
5–8 |
Тонкая, покрыта слизью; чешуя отсутствует |
|
Костная ткань (скелет) |
8–12 |
Относительно невысокая доля объясняется особенностями |
|
Плавники |
3–5 |
Анальный плавник длинный, жировой плавник отсутствует |
Окончание табл. 1
Ending of Table 1
|
Компонент |
Массовая доля, % |
Примечания |
|
Внутренние органы (суммарно): |
10–15 |
– |
|
печень |
2,0–3,5 |
Влажность сырой печени составляет 68 % |
|
желудок |
1,5–3,0 |
У хищной рыбы желудок хорошо развит, |
|
ястыки (икра) |
4–8 |
Зависит от стадии зрелости и сезона |
|
молоки |
2–5 |
Доля варьирует в зависимости от пола и сезона |
|
Голова |
15–20 |
У сома голова крупная, широкая, |
|
Остаточные |
2–4 |
Прочие ткани и потери при разделке |
Как следует из представленных данных, мышечная ткань составляет основную массу рыбы (50–60 %) и является традиционным объектом пищевого использования. Внутренние органы в совокупности составляют 10–15 % от общей массы рыбы. Среди них наибольший интерес представляет печень, массовая доля которой варьирует от 2,0 до 3,5 % в зависимости от возраста, упитанности и сезона вылова. Несмотря на кажущуюся скромную долю, в абсолютном выражении при переработке крупных особей (массой 20–50 кг и более) печень может достигать 0,5–1,5 кг на одну рыбу, что создает существенный ресурсный потенциал для промышленной переработки [2]. Печень сома характеризуется высоким содержанием влаги (около 68 % в сыром виде) и липидов. Согласно результатам исследования [3], снижение влажности материала до 5 % обусловливает существенное концентрирование питательных веществ. Для жирнокислотного профиля печени сома характерно преобладание мононенасыщенных жирных кислот, в то время как насыщенные жирные кислоты находятся на второй позиции по их массовому содержанию. Исследование сезонных изменений [4] позволило выявить основные жирные кислоты в нейтральных и полярных липидах печени сома (табл. 2).
Таблица 2
Table 2
Основные жирные кислоты, идентифицированные в липидах печени сома
Essential fatty acids identified in liver lipids of catfish
|
Тип жирной кислоты |
Название |
Обозначение |
|
Насыщенная |
Пальмитиновая |
C16:0 |
|
Мононенасыщенная |
Олеиновая |
C18:1 |
|
n-3 ПНЖК |
Докозагексаеновая |
C22:6 |
|
n-6 ПНЖК |
Линолевая |
C18:2 |
В работе [5] показано, что печень сома служит источником полноценных белков с высоким содержанием незаменимых аминокислот, суммарная доля которых приближается к эталонному уровню. Это обусловливает высокую биологическую ценность продукта как источника аминокислот, необходимых для поддержания репродуктивной функции, регенерации тканей и биосинтеза белков. Отличительной чертой белков рыбных субпродуктов служит незначительное содержание соединительной ткани – порядка 1–2 %, в то время как в мясе наземных животных данный показатель варьируется в пределах 8–10 %. Указанное обстоятельство обусловливает высокую степень перевариваемости и усвояемости этих белков. Данная характеристика приобретает особое значение при создании продуктов диетической и функциональной направленности. Печень сома характеризуется накоплением значительного количества жирорастворимых витаминов, особенно А и Е, обладающих антиоксидантной активностью. Витамин Е (α-токоферол) в данном случае действует как антиоксидант, прерывая цепи окислительных реакций и инактивируя реактивные формы кислорода, в том числе липидные пероксильные радикалы. Благодаря этому печень сома обладает потенциалом для использования в технологиях продуктов, направленных на профилактику окислительного стресса [6]. В составе печени сома обнаружены такие микроэлементы, как кальций, фосфор, магний, калий, йод, железо, сера, фтор и хром. Наибольшую ценность представляет высокое содержание калия, который участвует в поддержании нормального артериального давления и водно-солевого баланса. Присутствующий в продукте йод необходим для полноценного функционирования щитовидной железы [7]. Важным аспектом, характеризующим безопасность сырья, является содержание тяжелых металлов. Исследования показывают, что в печени сома количество токсичных элементов не превышает предельно допустимых концентраций. Микробиологические показатели также соответствуют установленным нормативам, что подтверждает пригодность печени сома для использования в пищевых целях.
Высокая антиоксидантная активность является одним из наиболее значимых свойств печени сома. Антиокислительная способность сырой печени сома в 5,2 раза превышает аналогичный показатель карнозина, используемого в качестве эталонного антиоксиданта. При сушке активность несколько снижается, однако остается на высоком уровне – в 3,7 раза выше, чем у карнозина. Это обусловлено наличием в печени комплекса природных антиоксидантов, включая витамины А и Е, селеносодержащие соединения, кофермент Q10 и другие биологически активные вещества [8].
Печень сома представляет собой ценное вторичное сырье, которое может быть переработано с использованием различных технологических подходов. На основе анализа научной литературы можно выделить следующие способы переработки, классифицированные по технологическим направлениям. Микроволновая экстракция жира (без растворителей). Данный метод основан на нагреве печени в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (2 450 МГц) для высвобождения липидов из клеточных структур без применения органических растворителей. Согласно экспериментальным данным, применение режима 100 % мощности (1 000 Вт) в течение 80 с обеспечивает максимальную степень извлечения ценных жирных кислот, в том числе C18:1, C18:2, C22:6 (докозагексаеновой кислоты). К достоинствам данного метода относятся получение чистого масла, не содержащего остаточных количеств растворителей, а также селективная экстракция ПНЖК [9]. Традиционная экстракция органическими растворителями [9]. Классический метод, при котором липиды извлекаются с использованием гексана, хлороформа или других органических растворителей в аппаратах Сокслета или путем настаивания. Обеспечивает более полное извлечение насыщенных жирных кислот (C16:0, C20:0), но требует последующей очистки от растворителя и сопряжен с риском окисления ПНЖК.
Процесс удаления влаги из печени под воздействием СВЧ-излучения частотой 2,45 ГГц. Оптимальные параметры процесса: мощность 180 Вт, толщина слоя 1,5 см, продолжительность 28 минут, конечная влажность 5 %. Метод позволяет максимально сохранить биологически активные соединения благодаря объемному нагреву и малой продолжительности процесса, что критически важно для термолабильного сырья [10].
Традиционный способ обезвоживания нагретым воздухом [11]. Требует более длительного времени и приводит к большей термической деструкции, однако проще в аппаратурном оформлении. Может применяться при наличии экспериментально определенных зависимостей плотности и гигроскопических свойств печени сома от влажности, что позволяет моделировать процессы тепломассообмена. Метод обезвоживания в замороженном состоянии под вакуумом [12]. Обеспечивает максимальное сохранение нативной структуры белков и биологической активности компонентов. Применяется для получения препаратов высокой степени чистоты и сохранения антиоксидантной активности печени, которая в сыром виде в 5,2 раза превышает активность карнозина. Производство консервов. Технология, аналогичная производству консервов из печени тресковых видов рыб, адаптированная для печени сома. Включает очистку, бланширование, фасовку с добавлением связующих компонентов (например, продуктов переработки сои) и стерилизацию. Обеспечивает длительные сроки хранения готового продукта с сохранением органолептических и физических показателей.
Производство паштетов и пресервов [13]. Технология, сочетающая термическую обработку, тонкое измельчение и смешивание с вкусоароматическими добавками. Позволяет получать продукты, готовые к употреблению, с высокими органолептическими свойствами и сохранением биологической ценности. Ферментативный гидролиз белков [14]. Обработка печени протеолитическими ферментами (панкреатин, пепсин, трипсин) для получения белковых гидролизатов. Метод позволяет расщеплять белки до пептидов и аминокислот, повышая их усвояемость и биодоступность. Гидролизаты могут использоваться в качестве компонентов кормов для рыб, как показано на примере гидролизатов из различных источников (печень свиная, тилапия, сардина), которые успешно применяются в кормлении сомов.
Получение концентратов ПНЖК [15]. Фракционирование липидов печени с использованием низкотемпературной кристаллизации, комплексирования с мочевиной или сверхкритической флюидной экстракции. Позволяет получать препараты, обогащенные омега-3 жирными кислотами, для использования в качестве биологически активных добавок.
Производство кормовых добавок для аквакультуры [16]. Включение переработанной печени сома (в виде жира, шрота, гидролизатов) в состав комбикормов для рыб. Исследования показывают, что добавление биологически активных соединений в корма способствует улучшению роста и физиологического статуса гидробионтов. Эффективность таких добавок может быть повышена путем комбинирования с другими биологически активными компонентами, например ферментативными гидролизатами водорослей. Представленный обзор демонстрирует многообразие технологических подходов к переработке печени сома – от простых методов консервирования до сложных биотехнологических процессов получения очищенных биологически активных соединений. Выбор конкретного способа переработки определяется целевым назначением конечного продукта, доступным оборудованием и требованиями к качеству. Наиболее перспективными представляются комбинированные технологии, позволяющие последовательно извлекать из печени различные ценные компоненты и реализовывать принципы безотходной переработки рыбного сырья. Высокое содержание ПНЖК, полноценных белков, витаминов и антиоксидантов делает печень сома перспективным сырьем для создания функциональных продуктов питания, обладающих направленным физиологическим воздействием. Такие продукты могут быть рекомендованы для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний благодаря оптимальному жирнокислотному составу; для поддержания иммунной системы за счет высокого содержания антиоксидантов; для улучшения состояния кожи, волос и ногтей (витамины А и Е, микроэлементы); в качестве источника легкоусвояемого белка в питании лиц с повышенными физическими нагрузками.
На основе печени сома могут быть разработаны биологически активные добавки различной направленности: источники ПНЖК – альтернатива традиционному рыбьему жиру из печени тресковых рыб; природные антиоксидантные комплексы – благодаря высокой антиоксидантной активности, превышающей активность карнозина; витаминно-минеральные комплексы – естественный источник жирорастворимых витаминов и эссенциальных микроэлементов. Высушенная и измельченная печень сома может использоваться в качестве обогащающей добавки при производстве рыбных фаршевых изделий (котлеты, тефтели, колбасы), паштетов и терринов, сухих суповых смесей; продуктов быстрого приготовления, соусов и кулинарных жиров. Включение биологически активных соединений в корма для рыб способствует улучшению роста, физиологического статуса и иммунитета гидробионтов [17]. Печень сома и продукты ее переработки могут найти применение в качестве компонента кормов для ценных видов рыб в аквакультуре. Использование рыбных субпродуктов в кормопроизводстве соответствует принципам безотходной переработки и циркулярной экономики. Обобщая представленные данные, можно систематизировать основные направления использования продуктов переработки печени сома. На рис. приведена обобщающая схема, которая классифицирует продукты переработки по трем ключевым категориям: пищевые продукты профилактической направленности, биологически активные добавки (источники ПНЖК, природные антиоксидантные комплексы, витаминно-минеральные составы) и кормовые добавки для аквакультуры.
Направления использования продуктов переработки печени сома
Directions of use of catfish liver processing products
Данная систематизация наглядно демонстрирует многообразие путей реализации биотехнологического потенциала печени сома и позволяет определить приоритетные направления для дальнейших технологических разработок. Возможность комплексной безотходной переработки является существенным преимуществом печени сома как перспективного сырья для производства продуктов с высокой добавочной стоимостью, что подтверждается представленной схемой. В рамках такого подхода извлекается липидная фракция (рыбий жир, обогащенный ПНЖК), тогда как белково-минеральный остаток направляется на получение гидролизатов либо кормовых добавок. Кроме того, высушенная печень может служить обогащающим ингредиентом в составе пищевых систем. Реализация предлагаемого подхода согласуется с концепцией циркулярной экономики и обеспечивает максимальную реализацию биотехнологического потенциала вторичного рыбного сырья.
Использование печени сома в пищевых целях сопряжено с учетом нескольких ограничивающих факторов. Прежде всего, требуется контроль экологической безопасности сырья ввиду способности печени аккумулировать загрязнители, что предполагает строгий мониторинг условий вылова или аквакультуры. Кроме того, необходимо учитывать риск индивидуальной непереносимости, в том числе у лиц с аллергией на рыбу, йод, фосфор, витамины А и Е. Высокая жирность продукта делает его неприемлемым при ожирении, сахарном диабете и обост-
рениях гепатобилиарной патологии и заболеваний поджелудочной железы. Наконец, печень сома относится к скоропортящимся продуктам вследствие быстрого окисления липидов, что обусловливает необходимость соблюдения режимов хранения и применения современных способов консервации.
Заключение
Печень сома представляет собой ценный вторичный продукт рыбообработки, отличающийся уникальным химическим составом и значительным биотехнологическим потенциалом. Высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот, полноценных белков, витаминов и микроэлементов, а также наличие выраженной антиоксидантной активности обусловливают целесообразность использования данного субпродукта при разработке пищевых продуктов и биологически активных соединений. Применение современных методов переработки, включая микроволновую сушку и другие щадящие способы обезвоживания, позволяет в максимальной степени сохранить биологически ценные компоненты печени и обеспечить микробиологическую стабильность готовых продуктов. Установленные зависимости плотности и гигроскопических свойств от влажности создают основу для инженерных расчетов и моделирования технологических процессов.
В дальнейшем исследования в этом направлении должны быть ориентированы на следующие аспекты: разработку конкретных рецептур и технологий продукции из печени сома; оценку стабильности полученных продуктов при хранении; клиническое исследование эффективности специализированных продуктов и биологически активных добавок на основе данного сырья. Реализация обозначенного потенциала будет способствовать решению задачи рационального использования рыбных ресурсов и расширению ассортимента продуктов, предназначенных для здорового питания.
1. Stancheva M., Merdzhanova A., Dobreva D. A., Makedonski L. Obyknovennyj karp (Cyprinus carpio) i evropej-skij som (Silurus glanis) iz reki Dunaj kak istochniki zhirorastvorimyh vitaminov i zhirnyh kislot [Common carp (Cyprinus carpio) and European catfish (Silurus glanis) from the Danube River as sources of fat-soluble vitamins and fatty acids]. Czech Journal of Food Sciences, 2014, vol. 32, no. 1, pp. 16-24. DOIhttps://doi.org/10.17221/31/2013-CJFS.
2. Yasnov A. S., Bredihin S. A., Nugmanov A. H.-H., Aleksanyan I. Yu., Osmolovskij P. D. Issledovanie plotnosti i gigroskopicheskih harakteristik pecheni soma kak ob"ekta obezvozhivaniya [Investigation of the density and hygroscopic characteristics of catfish liver as an object of dehydration]. Nauchnye trudy Dal'rybvtuza, 2024, vol. 69, no. 3, pp. 110-120.
3. Yasnov A. S., Nugmanov A. H.-H., Aleksanyan I. Yu., Osmolovsky P. D., Mukhanbetova I. R. Modelirovanie mikrovolnovoj sushki pecheni soma na osnove identifikacii ee kineticheskih zakonomernostej [Simulation of microwave drying of catfish liver based on identification of its kinetic patterns]. Industriya pitaniya, 2024, vol. 9, no. 4, pp. 58-67. DOIhttps://doi.org/10.29141/2500-1922-2024-9-4-7.
4. Grinyuk E. S., Mkrtchyan M. E., Safronov D. I. Gistologicheskoe stroenie pecheni Clarias gariepinus pod vozdejstviem probiotikov v postembrional'nom periode [Histological structure of the liver of Clarias gariepinus under the influence of probiotics in the postembryonic period]. Integraciya nauki i obrazovaniya v agrarnyh vuzah dlya obespecheniya prodovol'stvennoj bezopasnosti Rossii: sbornik trudov Nacional'noj nauchno-prakticheskoj konferencii (Tyumen', 01–03 noyabrya 2022 g.). Tyumen', Izd-vo Gos. agrar. un-ta Sev. Zaural'ya, 2022. Pp. 17-24.
5. Shabani Kakroodi S., Christianus A., Tan C. P., Che Man Y. B., Ehteshami F. Proximate and fatty acid composition of liver and fatty tissue of patincatfish (Pangasianodon hypophthalmus Iranian Journal of ciences, 2014, vol. 13 (3), pp. 541-549.
6. Bosworth B. G., Wolters W. R., Silva J. L., Chamul R. S., Park S. Comparison of production, meat yield, and meat quality traits of NWAC103 line channel catfish, Norris line channel catfish, and female channel catfish X male blue catfish F1 hybrids. North American Journal of Aquaculture, 2004, vol. 66, pp. 177-183.
7. Zubcov N., Zubcov E., Bulat D., Bulat D., Ciornea V. Accumulation of microelements (metals and metalloids) in european catfish (Silurus glanis, Linnaeus, 1758) from the Prut river. Available at:https://doi.org/10.59295/spd2025e.50 (accessed: 13.03.2026).
8. Yasnov A. S., Bredihin S. A., Nugmanov A. H.-H., Aleksanyan I. Yu., Osmolovskij P. D. Issledovanie svojstv i sostava pecheni soma obyknovennogo [Investigation of the properties and composition of the liver of the common catfish]. Nauchnye trudy Dal'rybvtuza, 2024, vol. 70, no. 4, pp. 68-82. DOIhttps://doi.org/10.48612/dalrybvtuz/2024-70-07.
9. Sathivel S., Prinyawiwatkul W., King J. M., Grimm C. C., Lloyd S. Microwave-assisted catfish liver oil extraction and FA analysis. Journal of the American Oil Chemists' Society, 2003, vol. 80, no. 1, pp. 15-20. DOIhttps://doi.org/10.1007/s11746-003-0643-y.
10. Grohovskij V. A., Volchenko V. I., Kuranova L. K., Krasulya O. N. Razrabotka tekhnologii funkcional'nyh ste-rilizovannyh produktov s ispol'zovaniem polufabrikatov iz pecheni treski, obrabotannyh SVCH [Development of technology for functional sterilized products using semi-finished cod liver products processed by microwave]. Agronomy Research, 2020, vol. 18, no. S2, pp. 263-272. DOIhttps://doi.org/10.15159/AR.20.089.
11. Sokolova E. V. Issledovanie kinetiki processa sushki pecheni soma pri konvektivnom energopodvode pri ul'-trazvukovom vozdejstvii [Investigation of the kinetics of the drying process of catfish liver during convective energy supply under ultrasonic action]. Sovremennye energosberegayushchie teplovye i massoobmennye tekhnologii (sushka, teplovye i massoobmennye processy) SETMT – 2023: sbornik nauchnyh trudov VIII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii (Moskva, 17–19 oktyabrya 2023 g.). Moscow, Megapolis Publ., 2023. Pp. 331-334.
12. Folch J., Lees M., Sloane Stanley G. H. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues. Journal of Biological Chemistry, 1957, vol. 226, no. 1, pp. 497-509.
13. Kriger O. V., Glotova I. A., Ustinova A. V., Sal'ni-kov A. V. Pashtetnye konservy na osnove subproduktov [Canned pate based on offal]. Patent 2551171 C1 Ros-sijskaya Federaciya; 20.05.2015.
14. Berge R. Gidrolizat ryb'ego belka [Fish Protein Hy-drolysate]. Patent № 2360693 C2 Rossijskaya Federaciya; 10.07.2009.
15. Syngeeva E. V., Lamazhapova G. P., Zhamsaranova S. D. Optimizaciya uslovij polucheniya liposomal'noj formy koncentrata polinenasyshchennyh zhirnyh kislot [Optimization of conditions for obtaining liposomal form of polyunsaturated fatty acid concentrate]. Izvestiya vuzov. Prikladnaya himiya i biotekhnologiya, 2017, vol. 7, no. 1, pp. 117-123.
16. Dave J., Kumar N., Upadhyay A., Purba D. T., Kudre T., Nukthamna P., Sanguanpuag S., Moula Ali A. M., Bavisetty S. Ch. B. Sustainable fish oil extraction from catfish visceral biomass: a comparative study between high-shear homogenization and high-frequency ultrasound on wet rendering process. Foods and Raw Materials, 2025, vol. 13, no. 1, pp. 94-106. DOIhttps://doi.org/10.21603/2308-4057-2025-1-627.
17. Dudkin S. M., Ermolin G. A., Meinert A. G. Method of obtaining enzymatic hydrolysate based on fish proteins [Method of obtaining enzymatic hydrolysate based on fish proteins]. Patent No. 2262859 Russian Federation; 27.10.2005.
