Elasmoid scales of pike-perch (Sander lucioperca), white amur (Ctenopharyngodon idella), carp (Cyprinus carpio), freshwater bream (Abramis brama) and crucian carp (Carassius carassius) were processed without hydrolysis by “dry” method in order to study the characteristics of the obtained finished product, which determine its further use as additives for food and other purposes. The essence of the method consisted in washing the scales, its subsequent drying, grinding and separation, with obtaining two fractions enriched with both organic (cotton-like product) and inorganic (powder) components. FT-IR spectroscopy was used to characterize the scale samples and their enriched fractions. Characteristic bands known for collagen, in particular for Amide I, Amide II, Amide III, Amide A, were observed in the IR spectra of all the samples studied. The bands (inorganic part) at ~1022 cm–1 and at ~599 cm–1 indicate valence asymmetric vibrations of PO43– groups. Numerous bands for all experimental samples in the wavelength region 3900-3500 cm–1 can be caused by vibrations of OH groups, which is associated with the presence of water in the tested samples. Comparison of the absorption intensity in the region of characteristic frequencies of collagen and hydroxyapatite calculated by the IR method can be one of the approaches for the development of a rapid method for the determination of their quantitative content in fractions obtained from fish scales. Organic and mineral additives from fish scales can be recommended as components of formulations of various food products, as well as raw materials in tissue engineering, orthopedics and dentistry.

Исследование направлено на разработку экономически приемлемого способа, позволяющего вовлечь практически неиспользуемый побочный продукт переработки нерестовой салаки, чешую с прочно прикрепленной к ней икрой в промышленное производство пищевых добавок. Определены общий химический состав высушенной нерестовой чешуи салаки (белок – 67,89 %, зола – 19,08 %, жир – 0,14 %, влага – 12,10 %), а также очищенной от икры чешуи (бе-лок – 38,01 %, зола – 48,27 %, жир – 0,20 %, влага –12,90 %). Выявлено, что процесс высушивания нерестовой чешуи салаки горячим воздухом сопровождается образованием комков, которые необходимо постоянно измельчать. Последующее измельчение ножевой мельницей полученного высушенного продукта приводит к быстрому образованию монолитной пластичной массы и остановке оборудования. С целью оптимизации процесса сушки и последующего измельчения предложено перед обработкой смешивать нерестовую чешую салаки с растительным сырьем (дробленой пшеницей) в массовом соотношении 30:70, что способствует предотвращению образования комков и сокращает продолжительность процесса обезвоживания, а также позволяет измельчить высушенную смесь до состояния муки, имеющей незначительную крупитчатость. Полученный продукт в виде муки был использован в качестве панировочной смеси для кулинарных полуфабрикатов (охлажденного филе окуня и трески, морковных и мясных котлет, творожников) перед их термообработкой. Представлено изменение массы опытных и контрольных (панировка пшеничной мукой) образцов кулинарных изделий до и после их обжарки в масле. Показано, что панировочная смесь, состоящая из нерестовой чешуи салаки и пшеницы, улучшает органолептические показатели качества и снижает потери массы кулинарных полуфабрикатов в процессе их обжарки по сравнению с контролем.

Разработан способ переработки рыбьей кожи, позволяющий получить пищевой гидрат, заключающийся в предварительной очистке кожи от прирезей мышечной ткани и последующем отделении чешуи. Полученную кожу судака опускали в емкость с водой, пищевой солью NaCl и содой NaHCO3, взятых соответственно в массовом соотношении 100:400:5:1, выдерживали в течение 40 мин и промывали водой, затем погружали в яблочный сок (массовое соотношение 1:10) на 6 сут при 4 °С. В процессе выдержки (144 ч) в соке масса кожи увеличилась в 4,47 раза по сравнению с начальной массой, при этом кислотность сока снизилась с 3,54 до 3,70. Набухшая после 48 ч выдержки в соке кожа легко разрывалась (без усилий) и растиралась пальцами. Для характеристики исходной кожи и сока, а также образцов, полученных в процессе их совместной выдержки и отбираемых для анализа, через каждые 24 ч в течение всего процесса (6 сут) применялся метод ИК-Фурье-спектроскопии, показавший наличие функциональных групп коллагена (амид A, B, I, II и III) в исследуемых образцах. Разница в волновых числах между амидами I и II в образцах кожи, выдержанных в соке, составила менее 100 см-1, что указывает на сохранение тройной спиральной структуры коллагена. Полученный гидрат из рыбьей кожи (с сохранением нативной структуры коллагена) может быть рекомендован в качестве пищевой добавки в продуктах питания.

A mixture of abramis brama (freshwater bream), carassius carassius (crucian carp), and sander lucioperca (pike perch) scales was used for the preparation of fish scale powder containing constituents of organic and inorganic nature. The mixture of the mentioned fish scales was washed, dried, and ground for the preparation of fish scale powder. Vibration sieving was used to prepare fish scale powder enriched with inorganic components. According to thermal analysis data, this fish scale powder enriched with inorganic components included about 36.5 wt.% components removed when heating, primarily those of organic nature, and 63.5 wt.% mineral components. Inorganic powders consisting of hydroxyapatite and magnesium whitlockite were obtained via heat treatment of this fish scale powder at 800–1000 °C. Particles of these inorganic powders consisted of sintered grains with dimensions less than 100 nm after heat treatment at 800 °C, less than 200 nm after heat treatment at 900 °C, and 100–1000 nm after heat treatment at 1000 °C. Fish scale powder enriched with inorganic components as well as heat-treated inorganic powders consisting of hydroxyapatite and magnesium whitlockite can be recommended for the production of different materials, such as ceramics or composites.

Предложен способ переработки рыбьей кожи с чешуей с целью получения пищевых добавок и напитков, обогащенных коллагеном и продуктами его гидро-лиза. Определено, что в результате термического гидролиза (100 °C в течение 2 мин) рыбьей чешуи в яблочном соке (массовая доля белка 0,1 %, углеводов – 11,8 %, золы – 0,46 %, фосфора – 0,11 %, кальция – следы) и последующего фрак-ционирования смеси получаемый сокосодержащий напиток, обогащенный про-дуктами гидролиза коллагена, имел следующий химический состав: белок – 1,12 %, углеводы – 10,7 %, зола – 0,69 %, фосфор – 0,18 %, кальций – 0,02 %. Частично гидролизованная, набухшая и измельченная в яблочном соке (со-отношение 1:3 по массе, продолжительность гидролиза 48 ч при 4 °C) рыбья кожа (полуфабрикат) смешивалась и гомогенизировалась при соотношении 1:5 с яб-лочно-грушевым соком, приобретая пюреобразную консистенцию с содержанием белка 1,86 %, углеводов – 8,2, золы – 0,54, фосфора – 0,26, кальция – 0,01 %. Микробиологические испытания фруктовых соков, кожи и чешуи судака выявили соответствие по нормируемым показателям. Наибольшей микробиологи-ческой стабильностью при холодильном хранении обладали пробы яблочно-грушевого сока. Состав микрофлоры фруктовых соков формировали споровые и неспоровые палочковидные бактерии, на конечных этапах хранения – дрожжевые и плесневые грибы, микрофлору кожи и чешуи – кокки. Показатели бактериаль-ной обсемененности проб обогащенных напитков, полуфабриката, пюре на основе яблочного сока и экспериментальных смешанных проб с добавлением апельсинового сока в фоновых точках были незначительными (в среднем на уровне 8,2×102 КОЕ/см3), к концу срока хранения они закономерно повышались. Микрофлору проб обогащенных напитков формировали неспоровые палочки Pseudomonas putida, единично Bacillus subtilis, в пробах с более низкими значениями pH доминировали кислотоустойчивые бактерии Streptococcus sp., Micrococcus candidus.

Разработан способ получения фракций коллагена и гидроксиапатита из рыбьей чешуи, который заключается в следующем. Промытую водой и двукратно обработанную в растворе, содержащем пищевую соль и пищевую соду, рыбью чешую высушивают горячим воздухом (до 80 0С) до массовой доли влаги не более 10 %, далее измельчают в высокоскоростном измельчителе (продолжительность измельчения 0,1–5 мин, 36000 об/мин) с одновременным или последующим сепарированием полученной смеси по меньшей мере на две фракции: коллагено-вую волокнистую и порошковую гидроксиапатитовую. Опытным путем опреде-лено, что высушенная и измельченная в естественном состоянии коллагеновая ткань имеет наименьший размер частиц в диапазоне от 0,1 мм (100 мкм) и боль-ше, при этом частицы выглядят как фрагменты волокон. Частично денатуриро-ванная коллагеновая ткань может быть измельчена на гораздо более мелкие сфе-рические частицы (менее 0,1 мм). Представлен общий химический состав (вклю-чая кальций и фосфор) полученных фракций рыбьей чешуи судака и сазана. Определено, что массовая доля выхода фракций измельченной и сепарированной рыбьей чешуи зависит от вида сырья, его химического состава и продолжитель-ности процесса измельчения. Выявлено, что с уменьшением размера частиц получаемых фракций увеличивается массовая доля (%) в них кальция и соответственно насыпная масса. Показано, что основным компонентом волокнистой фракции (размер частиц 2,5 мм и более) является белок (коллаген), массовая доля которого более 70 %, а порошковой (размер частиц 0,1 и менее) – зола (гидроксиапатит) с массовой долей более 62 %.

Обосновано применение одного из способов переработки (термический гидролиз) фруктового сока прямого отжима, полученного из яблок российских сортов (имеющих кислый вкус), с коллагенсодержащим рыбным сырьем (рыбья кожа и чешуя судака) для изготовления сокосодержащих напитков с продуктами гидролиза рыбного коллагена, обладающих хорошим вкусом, без добавления (ку-пажирования) сладких импортных соков, а также сахара, сахарозаменителей и подсластителей. Представлен общий химический состав, органолептические по-казатели, определены массовая доля яблочной кислоты, кальция, фосфора, а так-же pH, индекс Brix, сахарно-кислотный индекс яблочного сока и получаемых на его основе сокосодержащих напитков. Установлено, что при термическом гидро-лизе яблочного сока с рыбьей кожей (t = 110 0C, P = 0,11 МПа) происходит увели-чение массовой доли белка (с 0,3 до 4,1%), кальция (с 0,011 до 0,018 %), фосфора (с 0,011 до 0,015 %), pH (с 3,9 до 4,2), сахарно-кислотного индекса (с 11,35 до 16,09 %), а также уменьшение массовой доли углеводов (с 8,9 до 7,1 %) и яблоч-ной кислоты (с 0,96 до 0,87 %) в изготавливаемых сокосодержащих напитках по сравнению с исходным яблочным соком. При аналогичных условиях при гидро-лизе яблочного сока с рыбьей чешуей имеет место увеличение массовой доли белка (с 0,3 до 2,0 %), кальция (с 0,011 до 0,085 %), фосфора (с 0,011 до 0,048 %), pH (с 3,9 до 5,0), сахарно-кислотного индекса (с 11,35 до 19,44 %), а также уменьшение массовой доли углеводов (с 8,9 до 8,0 %) и яблочной кислоты (с 0,96 до 0,54 %).

Предложены два способа переработки покровных тканей гидробионтов (рыбья чешуя, кожа с чешуей), позволяющие получить продукцию различного назначения, в том числе косметический скраб из чешуи рыб, имеющий привлека-тельный внешний вид, естественную гамму оттенков цвета и запах природного происхождения (без рыбного запаха). Сущность обоих способов заключается в предварительной очистке чешуи от различных примесей органического проис-хождения с последующей ее термической обработкой в жидкости при 85–100 0С. В качестве последней используются овощные, фруктовые, ягодные соки, молочная сыворотка, содержащие различные органические кислоты (яблочную, молочную и т. д.). Термически обработанную чешую отделяют от жидкости, при необходимости смешивают с компонентами растительного происхождения (злаковых, травяных сборов), высушивают, измельчают и фракционируют с получением частиц косметического скраба различной степени дисперсности. Представлены органолептические показатели и химический состав (общий, аминокислотный, тяжелых металлов) образцов сырья (рыбья чешуя) и готовой продукции (косметический скраб). Определено, что в процессе термогидролиза чешуи судака (Sander lucioperca) в жидкости (яблочном соке) происходит снижение массовой доли белка с 40,99 до 30,87 %, кальция – с 21,28 до 17,20 %, фосфора – с 8,60 до 5,40 % при увеличении содержания углеводов до 13,4 % (за счет компонентов сока, перешедших на рыбью чешую в процессе ее термогидролиза). Показано, что с ростом продолжительности термогидролиза рыбьей чешуи уменьшается ее жесткость (истирается пальцами рук) и увеличивается количество более мелких фракций (абразива).