Экспрессное определение сырого протеина, жира и аминокислот (Канд. хим. наук Коровин А.И. и Борщев В.Н., ВНИИПРХ) (УДК 664.951.014:543)

Пищевая ценность рыбы определяется ее химическим составом. Наиболее важными компонентами его являются сырые протеины и жир, минеральные вещества, аминокислоты и др. Многие из них определяются химическим анализом, что требует привлечения большого штата сотрудников, использования дефицитных реактивов, специальных приборов и длительного времени.

Сейчас в практику внедряются инструментальные методы анализа, сырой протеин определяют на анализаторах модели Kjeltec 1030 Auto ("Текатор", Швеция), сырой жир - на анализаторах Soxtec System HT-6 ("Текатор", Швеция), минеральные вещества - на атомно-абсорбционных спектрофотометрах модели Hitachi 180-50 ("Хитачи", Япония), аминокислоты - на автоанализаторах модели Biotronik (ФРГ). Кроме того, разработаны современные методы анализа: рентгенофлуоресцентный на СРМ-20М (СССР), инфракрасной спектроскопии в ближней области спектра на Technicon - 400 (США), с помощью которых одновременно определяются 12 химических элементов, в том числе содержание протеина, жира, влажности, золы и других компонентов.

Между содержанием химических компонентов в биологических объектах наблюдаются функциональные зависимости (Вернадский, 1978). Генетические и фенотипические факторы, влияющие на эти зависимости, определяют на основании их влияния не только на изменение качества белка, но и на другие химические компоненты, в том числе элементного состава. Такой подход к учету влияющих факторов приводит к математическим моделям в многомерном пространстве (Коровин, Локтионов, 1987). Синтез белка, качество которого обусловлено аминокислотным и элементным химическим составом, подтверждает взаимосвязь метаболических процессов не только качественно, но и количественно.

С химическими элементами связаны водный, белковый, липидный и другие обмены веществ. При этом каждый химический элемент цграет определенную роль в организме, а их содержание тесно взаимосвязано между собой.

Известно, что существуют связи между химическими элементами и веществами не только в растениях, но и в рыбах (Орлова, Лобова, 1986). Для определения этих связей отбирали рыб из разных семейств и различных регионов страны: карп, толстолобик, амур (ВНИИПРХ, Московская обл.); горбуша (Дальний Восток); окунь, линь, вобла, красноперка, карась, щука, сом, судак, жерех (дельта Волги); плотва, угорь, ерш (БССР); треска, ставрида (Дальний Восток); форель радужная, сиг, карась (Арм. ССР). Использование различных видов рыб для нахождения причинно-следственных связей диктовалось необходимостью: охватить после установления количественных зависимостей большее количество видов рыб; снизить систематическую погрешность в расчете химических веществ за счет расширения интервалов варьирования концентраций химических элементов; получить более устойчивые фуккциональные зависимости; перекрыть генетическую и фенотипическую изменчивости отдельного вида, могущие привести к выбросу какого-либо показателя за пределы применимости математического аппарата и к непредсказуемым погрешностям. Мясо образцов размалывали и высушивали. Далее образцы помещали в полиэтиленовые баночки с двойной герметичной крышкой и хранили при температуре -2°÷- 3 °С.

Элементный состав образцов определяли рентгенофлуоресцентным методом, аминокислотный - на автоматическом аминокислотном анализаторе В35 Hitachi, содержание сырого жира - методом Сокслета. Анализы проводили в четырехкратной повторности. Полученную информацию обрабатывали на ЭВМ по программе с автоматической пошаговой выбраковкой статистически недостоверных значений. При нахождении функциональных зависимостей использовали ограниченную выборку из всего многообразия видов рыб, поэтому область применения предлагаемого математикоаналитического метода имела двустороннее ограничение по интервалу содержаний химических элементов в мясе рыб: магний-0,02-0,26 % на сухое вещество, фосфор - 0,43-1,22, сера - 0,39-1, 37, хлор - 0,08-0,58, калий - 0,57- 2,10, кальций - 0,03-0,22, железо - 0,0013-0,0155, цинк - 0,0023-0,0130 % на сухое вещество. Если концентрация любого введенного в расчет химического элемента не соответствует приведенному для него интервалу, то расчет производить не следует.

Продолжительность анализа сырого протеина предложенным способом сокращается. Сначала определяют концентрацию химических элементов в реальных пробах, затем на основании установленных ранее природных взаимосвязей между концентрациями сырого протеина и некоторых химических элементов по уравнению множественной регрессии находят концентрацию сырого протеина (в % на воздушно-сухую биомассу):

С_{сырой протеин} = (C_Mg, C_Р, C_S, C_Сl, C_К, C_Са, C_Fe, C_Zn).

3aтeм находят коэффициенты уравнений множественной регрессии (см. таблицу) для определения сырого жира (в %) и аминокислот (в кг/100 г воздушносухой обезжиренной биомассы).

Расчетная формула выглядит следующим образом:

С_{сырой протеин} = 4,956+5,423C_Mg-2,202С_р+2,027С_S+l,562C_Cl+3,805С_К-0,982С_Са+22,342С_Fе+56,673C_Zn,

где (C_Mg, С_р, C_S, C_Cl, С_К, С_Са, C_Fe, C_Zn - концентрации микро- и мароэлементов (в %), определенные химическим или рентгенофлуоресцентным методами анализа.

Полученные предложенным методом расчетные концентрации сырого протеина, сырого жира и аминокислот в двух параллельных определениях имеют погрешность в допустимых пределах.

В НПО по рыбоводству есть информация о содержании в мясе рыб фосфора, калия и кальция. Другие макро- и микроэлементы можно определить по разработанным методическим указаниям рентгенофлуоресцентным методом.

В комплект математического обеспечения входят программы STEPWEIS, MLL, KORRL, ARKAM.

Программа STEPWEIS предназначена для нахождения методом наименьших квадратов частных коэффициентов уравнения множественной регрессии. Может быть использована для Определения приоритетных порядков взаимовлияний, статистически значимых коэффициентов.

Программа MLL применяется для нахождения по методу наименьших квадратов частных коэффициентов уравнения множественной регрессии после определения статистически значимых коэффициентов взаимосвязей.

Метрологическую оценку математикоаналитического метода анализа проводят по программе KORRL. Программа ARKAM используется при определении аминокислот в мясе рыбы. При работе по программе вводят следующую информацию: число анализируемых объектов (п), концентрацию химических элементов.

Разработанный экспресс-метод анализа мяса рыб в воздушно-сухом состоянии позволяет определять не только содержание химических элементов, но и сырых протеина, жира и 17 аминокислот. Он характеризуется высокой экспрессностью и минимальной себестоимостью, матемаnическим обеспечением анализа; отсутствием стандартных образцов состава при определении протеина, жира и аминокислот. Имеются ограничения применения экспресс-метода по интервалам содержаний химических элементов в анализируемых пробах.