НАУКОВЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ТА ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ МЕТОДІВ ЕКСТРАКЦІЇ КОЛАГЕНУ З ТВАРИННОЇ СИРОВИНИ ДЛЯ ЗАСТОСУВАННЯ У М’ЯСНІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

Анотація

Анотація. Досягнення біотехнології та її  застосування у виробництві харчових продуктів дозволяють не тільки розширити асортимент, а також забезпечити дотримання повноцінного та функціонального харчування людини. Через сучасний економічний стан підприємства, що виробляють харчові продукти із сировини тваринного походження  шукають нові нетрадиційні джерела сировини, які здатні забезпечити потреби виробника, а саме: високі функціонально-технологічні властивості сировини, конкурентоспроможність продукту на ринку, економічність, а також бути затребуваним серед споживача. Відомо, що похідні шкіри тварин мають неоднорідну структуру з усіма класами тканин представлені (сполучна, епітеліальна, гладком’язова та нервова).

Шкіра сільськогосподарських тварин, особливо свиняча, містить диференційовані основні матричні структури,  включаючи клітини, свинячу шерсть, фолікули та супутні мікрокомпоненти, які не тільки визначають реологічні властивості сировини, але також корелюють з властивостями міцності волокон капілярно-пористої структури досліджуваної матриці. 

Колаген – найважливіший білок, що виробляється людським організмом [1]. Він в основному утворений амінокислотою гліцином (33%), проліном та гідроксипроліном (22%) (первинна структура) у триплексній спіралі, яка утворена трьома ланцюгами. Кожен альфа-ланцюг складається приблизно з 1014 амінокислот з молекулярною масою близько 100 кДа. Ці ланцюги згорнуті в ліву спіраль з трьома амінокислотами на виток (вторинна структура). Ланцюги скручуються один навколо одного в потрійну спіраль, утворюючи жорстку структуру (третинна структура). Суперспіраль являє собою основну структуру колагену (четвертинна структура). Ця структура колагену дуже стабільна завдяки внутрішньомолекулярним водневим зв'язкам між гліцином у сусідніх ланцюгах. Молекула колагену утворена з потрійної спіральної області та двох неспіральних областей на обох кінцях спіральної структури з молекулярною масою 300 кДа, довжиною 280 нм та діаметром 1,4 нм. Основними джерелами сировини є свиняча шкіра, шкури великої рогатої худоби та рибні залишки. Екстракцію можна проводити кислотною, лужною обробкою або комбінованим способом. Екстракцію за кислотної обробки зазвичай застосовують для екстракції колагену I типу з тканин свинячого або риб'ячого шкірного походження . Оцтова кислота є найпоширенішим реагентом для екстракції колагену. В роботі описана Можливість використання молочної кислоти. Концентрація цієї кислоти впливатиме на кінцеве значення pH, змінюючи електростатичну взаємодію та структуру. Вона також визначає розчинність та екстракційну здатність з тканин тварин. Поєднання кислотної та ферментативної обробки забезпечує вищий та ефективніший процес екстракції колагену. Цей фермент впливає на телопептидну область в молекулі колагену, збільшуючи його розчинність у кислому середовищі. Використання ультразвуку як альтернативного методу екстракції колагену не змінює молекулу та полегшує ферментативну дію. Ця технологія може бути застосована для різних видів сировини, таких як шкіра риби та сухожилля великої рогатої худоби, для отримання вищих концентрацій колагену за коротший час екстракції. Умови попередньої обробки, діаліз та джерело екстракції є основними факторами, що визначають  характеристики кінцевого продукту, такі як молекулярна маса, амінокислотний склад та молекулярна структура.

Це дослідження зосереджено на розв'язанні проблеми створення вітчизняних білкових добавок зі свинячої шкіри з високими функціонально-технологічними властивостями. З цією метою  у представленій роботі проведено порівняльний аналіз методів отримання таких добавок. У даній роботі розглядаються традиційні та сучасні методи одержання колагену, їх ефективність, переваги та обмеження і описано інноваційний метод отримання добавки для м’ясної промисловості. Також висвітлено питання екологічності та перспективи розвитку технологій.