ВведениеРациональная переработка гидробионтов позволяет получать новые виды пищевой и технической продукции, биологически активных добавок, комплексно использовать природные ресурсы, снизить уровень экологического загрязнения за счет сокращения доли отходов и утилизации очищенных сточных вод. К сожалению, такой подход рассматривается в широком масштабе, как правило, в отношении промысловых гидробионтов, в то время как непромысловые объекты прибрежного лова остаются недоиспользованными. Проблема освоения объектов прибрежного рыболовства осложняется тем, что запасы биоресурсов значительно варьируют в зависимости от сезона и региона добычи. Усугубляет положение тот факт, что рыбное хозяйство РФ не обладает достаточной технической мощностью для использования всего прилова [1], поэтому даже несмотря на имеющиеся научные разработки производство продукции из нетрадиционного сырья ограничивается низким потребительским спросом, консервативными предпочтениями в выборе рыбной продукции. В то же время высокое содержание белков, наличие практически всех незаменимых аминокислот, липидов, содержащих омега-3 и омега-6 жирные кислоты, позволяют получать из бычков пищевую продукцию с высокой пищевой и биологической ценностью, что так востребовано в настоящее время [2]. Истощение запасов водных биологических ресурсов на мировом уровне стало отправной точкой в возможном решении задачи. Новые правила ведения промысла, установленные Европейским Союзом (2014 г.), регламентируют полный запрет на выброс пойманной рыбы [1]. Это решение во многом будет способствовать уменьшению доли рыбы, которую выбрасывают за борт из-за неподходящих технологических характеристик или по причине прилова. Еще одним важным моментом стало закрепление за рыбодобывающими предприятиями долей квот на использование водных биологических ресурсов, в частности, предприятия обязали использовать весь улов в целях соблюдения экологической безопасности промысла [1]. В Швеции до принятия этих правил порядка 25 % улова шло на выброс [3]. После нововведения валовая прибыль рыбоперерабатывающей промышленности Швеции увеличилась более чем на 80 % с 2014 по 2015 г. [4]. Общее количество выбрасываемой рыбы, по данным Евросоюза, достигает 75 % [4].В России приоритетной задачей Стратегии развития рыбохозяйственного комплекса на период до 2030 г. является внедрение безотходных технологий и стимулирование способов переработки рыбы [5, 6]. В Дальневосточном бассейне доля биоресурсов, приходящаяся на прибрежный лов, составляет почти четверть всего улова [7]. Одним из перспективных объектов прибрежного рыболовства является бычок сем. Cottidae (Рогатковые) – дальневосточный шлемоносец (Gymnocanthus herzensteini). Исследования, проведенные специалистами ТИНРО-Центра, показали, что общая биомасса бычков 2009 г. в заливе Петра Великого составила порядка 80 тыс. т. [21]. По данным [7], доля бычков в прилове составляла порядка 23 %, из них 90 % зафиксировано в заливе Петра Великого. Основу прилова составляли керчак-яок, керчак многоиглый и дальневосточный шлемоносец [8]. Ранее авторами была доказана возможность пищевого использования бычков двух видов: керчака-яока и керчака многоиглого [9]. Показано, что вся кулинарная продукция имела положительную органолептическую оценку и была рекомендована к производству. Известен факт, что в Японии дальневосточный шлемоносец ценится больше, чем камбалы, по причине более плотной консистенции мяса и выраженного вкуса.Из анализа доступных литературных данных следует, что информация по технохимической характеристике и биологической ценности дальневосточного шлемоносца носит фрагментарный характер и нуждается в систематизации. Материалы и методы исследованияВ качестве объекта исследования использовали рыбу сем. Cottidae, дальневосточного шлемоносца (шлемоносец Герценштейна – Gymnocanthus herzensteini). Блоки мороженой рыбы массой 11 кг приобретали в РК «Тихий океан». После дефростации бычки направляли на сортировку по виду, размеру, затем измеряли длину, взвешивали, направляли на разделку. Фиксировали массу головы, внутренностей, плавников и кожи, мышечной ткани. Мышечную ткань измельчали в куттере с диаметром отверстий 2 мм. Исследование химического состава мышечной ткани проводили по ГОСТ 7636–85 «Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа». Анализ содержания макро- и микроэлементов проводили методом атомно-абсорбционной спектрофотомерии на пламенно-эмиссионном спектрофотометре Nippon jarril ASH, модель АА–885. В качестве катализатора использовали однощелевую горелку и пламя ацетилен-воздух, коррекцию фона проводили дейтериевой лампой. Аминокислотный анализ проводили на высокоскоростном анализаторе Hitachi L-8 800. Подготовку проб осуществляли по стандартной методике. Метиловые эфиры жирных кислот готовили по методу Каро и Дубака, анализ проводили на хроматографе Shimadzu GC-14В при температуре термостата 190 °С и температуре инжектора 240 °С, температура детектора 240 °С, газ-носитель – гелий. Метиловые эфиры жирных кислот получали по методу Каро и Дубак при использовании стандартных смесей метиловых эфиров жирных кислот «Supelko», США. Азот летучих оснований (АЛО) определяли по ГОСТ 7636–85 (триметиламин определяли по разности между содержанием азота в АЛО и аммиаке и первичных аминах). Энергетическую ценность рассчитывали по стандартным методикам с использованием коэффициентов Рубнера. Аминокислотный скор, коэффициент различия аминокислотного скора, потенциальную биологическую ценность пищевого белка, коэффициент утилитарности рассчитывали по стандартной методике [10]. Результаты исследованияЦель работы заключалась в исследовании размерно-массовой характеристики дальневосточного шлемоносца и химического состава его мышечной ткани для определения возможного направления рыбы на переработку. Из литературных данных известно, что дальневосточный шлемоносец может достигать массы более 1 000 г при длине 43 см [11]. Ареал обитания шлемоносца сходен с ареалом обитания многоиглого керчака [12]. Обитает на глубинах от 50 до 100 м [11]. У дальневосточного шлемоносца продолговатое тело и выемчатый хвост, голова внешне напоминает панцирь или шлем с неоднородными пластинами, чем и обусловлено название рыбы [11]. Окрас светлый, плавники ярко-желтые с пятнами черного и белого цвета [12]. Зависимость между длиной и массой шлемоносца графически представлена на рис. 1. Рис. 1. Зависимость между длиной и массой дальневосточного шлемоносцаРазмерно-массовый состав рыбы колеблется в широких пределах, но основу составляют особи длиной 30–35 см с массой до 550 г. Пределы массы рыбы находятся в диапазоне 38–600 г при коэффициенте корреляции 0,94.Для исследования корреляционной зависимости массы голов рыб от массы рыбы брали всю партию, не разделяя рыбу на крупную и мелкую. Определяли массу рыбы и массу головы. Математическая обработка полученных данных показала взаимосвязь величин с коэффициентом корреляции 0,95. В процентном отношении выход голов колеблется в пределах 20–35 % от массы рыбы (рис. 2). Рис. 2. Зависимость между массой рыбы и массой головыМассовая доля внутренностей (желудок, печень, внутренности) составляет 14–18 %, кожи, плавников, костей – 20 %. Массовая доля ястыков – 0,5–1,5 %. Исследование зависимости массы мышечной ткани от массы рыбы позволило установить, что зависимость носит линейный характер при высоком коэффициенте корреляции – 0,96 (рис. 3). Рис. 3. Зависимость массы мышечной ткани рыбы от массы рыбыУстановлено, что чем выше масса рыбы, тем выше показатели массы мышечной ткани. Максимальный коэффициент аппроксимации (0,96) отмечается при линейной зависимости. В процентном выражении выход мышечной ткани дальневосточного шлемоносца невысокий, составляет 20–28 % от массы рыбы.Химический анализ показал, что мышечная ткань дальневосточного шлемоносца содержит до 2,5 % липидов, до 80 % воды, до 20 % белков (табл. 1). Таблица 1 Химический состав мышечной ткани рыбРыбаСодержание, %водыбелковлипидовминеральных веществДальневосточный шлемоносец72,2–76,514,2–19,11,6–2,21,1–1,7Минтай*78,3–80,217,4–18,40,5–1,01,2–1,6Треска**78,3–80,016,0–18,30,3–0,41,5–1,6* Данные [13]; ** данные [14].Энергетическая ценность мышечной ткани дальневосточного шлемоносца низкая, 72–78 ккал.По количеству белков в мышечной ткани шлемоносец может быть отнесен к белковым видам рыб, по содержанию липидов – к тощим рыбам [15]. Для объективной оценки химического состава мышечной ткани сравнили полученные данные с химическим составом мышечной ткани минтая и трески. Установлено, что шлемоносец содержит больше липидов, меньше воды, сопоставимое количество белков и минеральных веществ. Реологические показатели мышечной ткани рыбы могут варьировать в широких пределах и зависят от соотношения воды и белка в мышечной ткани, возраста рыбы, условий ее обитания. Белково-водный коэффициент мяса шлемоносца составил 4,05–5,1 (табл. 2). Таблица 2 Водно-белковый и липидно-белковый коэффициенты мышечной ткани рыбРыбаОтношениевода: белки (Ко)липиды: белки (Кж)Дальневосточный шлемоносец4,05–5,10,1–0,12Минтай4,490,03Треска4,300,02Следовательно, на одну часть белка приходится 4–5 частей воды. В литературе встречаются сходные данные по бычкам, не противоречащие полученным результатам, но без указания вида [16]. На основании полученных данных можно предположить, что мясо шлемоносца будет иметь плотную и сочную консистенцию за счет низкого коэффициента обводнения.Упругопластические свойства мышечной ткани рыбы определяются отношением липидов к белкам (см. табл. 2). Установлено, что липидно-белковый коэффициент шлемоносца более чем в 3 раза выше, чем у минтая и трески. Чем выше этот коэффициент, тем нежнее мясо рыбы. Кроме субъективной оценки эти два показателя объективно объясняют более высокую органолептическую оценку консистенции мышечной ткани шлемоносца по сравнению с минтаем и треской. Отмечено, что сырая мышечная ткань шлемоносца обладает плотной консистенцией, хорошо формуется, отделение воды после размораживания незначительное, цвет полуфабриката варьирует от светло-бежевого до светло-серого. Для определения биологической ценности мышечной ткани провели аминокислотный анализ белков (рис. 4). Рис. 4. Аминокислотный скор белков мышечной ткани рыбыИз анализа данных следует, что наименьшим скором среди всех незаменимых аминокислот обладает метионин – 59 %. Для объективной оценки качества белков мышечной ткани определения скора недостаточно, поэтому рассчитывали дополнительные показатели, такие как коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС, %), потенциальную биологическую ценность (ПБЦ, %), коэффициент утилитарности (u), коэффициент сопоставимой избыточности (σ) и усвояемость (U) (табл. 3).Таблица 3Показатели качества белков мышечной ткани дальневосточного шлемоносца СырьеКоэффициентыКРАС, %Коэффициент утилитарности, u, ед.ПБЦ, %Сопоставимая избы-точность, σ, %Усвоя-емость, U, %Даль-невосточный шлемоносец54,000,4046,000,5399,47Наличие практически всех аминокислот со скором выше 100 % свидетельствует о содержании полноценных белков в мышечной ткани бычка, потенциальная биологическая ценность белков шлемоносца на 15 % выше по сравнению с минтаем (40 %) и треской (39 %). Для мышечной ткани рыб наличие лимитирующих аминокислот и, как следствие, невысокий коэффициент утилитарности может быть нивелирован за счет компонентов рецептуры. Повышение содержания лимитирующей аминокислоты, коэффициента КРАС и увеличения пищевой и биологической ценности положительно скажется на коэффициенте сопоставимой избыточности, величина которого в идеале стремится к единице [14].Содержание липидов в мышечной ткани рыбы составляет 1,6–2,2 %. Количественное содержание липидов в тканях незначительное, но их качественный состав представляет интерес. Анализ качественного состава липидов мышечной ткани дальневосточного шлемоносца показал, что она содержит более 20 различных жирных кислот. Отличительная особенность липидов гидробионтов заключается в численном преобладании ненасыщенных жирных кислот, среди которых полиненасыщенные кислоты обуславливают биологическую ценность готовой продукции. Из литературных источников известно, что биологическая активность липидов рыб коррелирует с содержанием насыщенных жирных кислот [13]. Чем меньше насыщенных жирных кислот, тем активнее липиды. В этом отношении минтай уступает шлемоносцу на 7 %. Количественное определение насыщенных жирных кислот в мышечной ткани шлемоносца показало, что преобладает пальмитиновая кислота, на долю которой приходится 15,40 % (рис. 5). Рис. 5. Содержание насыщенных жирных кислот в мышечной ткани шлемоносцаМоноеновые кислоты представлены пальмитолеиновой, олеиновой, гадолеиновой и цис-вакценовой кислотами. Из анализа данных следует, что по сравнению с минтаем в мышечной ткани шлемоносца их на 36 % больше. Из литературных источников известно, что гидролиз фосфолипидов тормозится ингибирующим действием олеиновой кислоты на лецитиназу [17]. Принимая во внимание этот факт, можно предположить, что мышечная ткань шлемоносца обладает устойчивостью к гидролитическому распаду липидов, следовательно, меньше подвержена окислительной порче при хранении (рис. 6). Рис. 6. Содержание мононенасыщенных жирных кислот в мышечной ткани рыб, % к общему содержанию липидов Мышечная ткань шлемоносца богата полиненасыщенными жирными кислотами – 44,4 % от общей массы липидов. Среди них преобладают омега-3 жирные кислоты – до 40 %, омега-6 жирные кислоты – 4,60 % (рис. 7). Рис. 7. Содержание полиненасыщенных жирных кислот в мышечной ткани шлемоносца [13]Из сравнительного анализа содержания омега-3 и омега-6 жирных кислот в мышечной ткани дальневосточного шлемоносца и минтая следует, что их количество сопоставимо. Непредельные жирные кислоты относятся к биологически активным веществам, проявляя свою активность как в выделенном виде, так и в составе препаратов [18].Исследование влияния заморозки на водоудерживающую способность мышечной ткани шлемоносца и минтая показало, что губчатая структура характерна только для минтая, у шлемоносца она остается такой же плотной, влага удерживается в ней прочнее. Вероятной причиной потери большого количества мышечного сока и губчатой структуры мышечной ткани после дефростации может быть высокое содержание триметиламин-N-оксида (ТМАО) [19, 20]. В мышечной ткани дальневосточного шлемоносца обнаружено 36 мг/кг ТМАО, в минтае – 900 мг/кг. Для обоснования возможности пищевого использования мышечной ткани шлемоносца исследовали содержание в ней тяжелых металлов (табл. 6). Таблица 6 Содержание тяжелых металлов в мышечной ткани шлемоносца МеталлПДК, мг/кгСодержание в мышечной ткани шлемоносца, мг/кг сухой массыРтуть0,50,002*Мышьяк51,01Кадмий0,20,019Свинец10,002* Количество ртути выражено в мкг/г сырой массы.Содержание тяжелых металлов в мышечной ткани шлемоносца не превышает предельно допустимой концентрации, что свидетельствует о ее безопасности и дает возможность рассматривать ее как пищевое сырье. Среди микроэлементов обнаружены марганец – 0,49 мкг/г, цинк – 68,40 мкг/г, медь – 2,62 мкг/г, железо – 40 мкг/г.ЗаключениеНа основании проведенного исследования размерно-массового состава дальневосточного шемоносца и данных по его технохимической характеристике установлено, что вид представляет интерес в части переработки и получения пищевой продукции. Из всей партии бычков, участвовавшей в исследовании, основную долю составляют рыбы до 500 г длиной до 40 см. Установлено, что выход мышечной ткани в исследуемой партии в целом составляет 20–28 %. По химическому составу мышечной ткани шлемоносец относится к белковым видам рыб (до 20 %) с низким содержанием липидов – 2,2 %.В мышечной ткани рыбы присутствуют все незаменимые кислоты, скор которых выше 100 %, кроме метионина (59 %). Жирнокислотный состав липидов представлен полиненасыщенными жирными кислотами – 44 %, на долю мононенасыщенных жирных кислот приходится более 32 %. Содержание омега-3 жирных кислот в мышечной ткани 40 %.Микроэлементный состав представлен марганцем (0,49 мгк/г), цинком (68,4 мкг/г), железом (40 мкг/г), медью (2,62 мкг/г). Содержание тяжелых металлов (ртуть, свинец, мышьяк) не превышает ПДК, что говорит о безопасности мышечной ткани рыбы и возможном использовании дальневосточного шемоносца для производства пищевой продукции.