Дальневосточные ученые разработали способ создать из медузы пищевую добавку, в состав которой входят незаменимые аминокислоты. Коктейль из белков медузы и концентрата цитрусовых обладает, кроме того, антирадикальной и антиоксидантной активностью.
Фото: Александр Жданов, Коммерсантъ / купить фото
Мировой океан, жизнь в котором намного обильнее, чем на суше, считается колоссальным источником сырья для создания продуктов питания. В нем сосредоточено примерно три четверти всех животных и половина растений земного шара. Биологические ресурсы океана дают около 25% потребляемого человечеством белка. Подводная флора и фауна — неиссякаемая, особенно в перспективе, кладовая лекарственных средств, часто не имеющих аналогов среди лекарственных растений на суше. К сожалению, видовой состав и ассортимент рыбных товаров, других морепродуктов не только не увеличивается, а скорее снижается, что связано с явным превышением вылова морских обитателей над их естественным воспроизводством. По заключению ученых, массовый неконтролируемый вылов на шельфе гидробионтов резко подрывает их численность, на восстановление которой требуется 20–25 лет.
Морские беспозвоночные — сцифоидные медузы — давно привлекают людей как источник питания. Несколько видов медуз Юго-Восточной Азии, в основном в Китае и Японии, являются частью многомиллионного бизнеса морепродуктов и ценятся не только за текстуру и вкус, но и за состав, обеспечивающий низкую калорийность в диетах с низким содержанием жира, холестерина и присутствия в медузах полезных биополимеров. Нужно подчеркнуть, что как источник сырья медузы обладают большим потенциалом. Эти беспозвоночные испытывают большие сезонные и межгодовые колебания, которые характеризуются внезапными вспышками численности, известными как «цветение», и годами сопровождаемыми периодами снижения численности медуз. Численность медуз в течение последних нескольких десятилетий, преимущественно в южных морях, стремительно увеличилась, и это является признаком ухудшения здоровья морской экосистемы планеты.
Хотя медузы представляют собой заметный компонент морской экосистемы, с антропоцентрической точки зрения вспышки увеличения численности медуз воспринимаются плохо, поскольку, как небезосновательно кажется, угрожают здоровью человека и прибрежному туризму. Важно и то, что медузы влияют на рыболовство вследствие сокращения рыбных запасов из-за конкуренции в поедании планктона или прямого хищничества мальков рыб. И есть факты, что рост биомассы медуз может нанести ущерб прибрежным отраслям промышленности из-за засорения охлаждающих трубопроводов. В последние годы суммарный общемировой вылов медузы превысил 500 тыс. тонн. Наиболее активный промысел медуз существует в странах Юго-Восточной Азии, хотя в небольших объемах они также добываются в Австралии, США, некоторых странах Европы, Африки и Южной Америки.
В кухнях азиатских народов медузы используются довольно широко. В Китае их уже более тысячи лет солят с использованием квасцов или сушат (в результате получают полуфабрикат в виде тонких пластин). Медузы присутствуют в рецептах японских суши. В Таиланде из них делают лапшу. В 2006 году, во время массового появления крупных медуз у берегов Японии, из них варили супы, использовали в качестве компонента фаршевой смеси мучных изделий. Технология приготовления медуз имеет тысячелетнюю историю. Она весьма сложна и включает многодневный процесс предварительной засолки свежих медуз, обработки их квасцами, дезинфекции и прессования. Мясо медузы низкокалорийное, почти не содержит жира, богато минеральными солями и белком. Китайская народная медицина рекомендует его как средство от гипертонии, бронхита, артрита, а по последним данным, от рака. Препараты, содержащие переработанные тела медуз, применяются для лечения бесплодия, ожирения, облысения и седины.
Медуза на 96–97% состоит из воды, что предполагает сравнение с такими наземными овощами, как, например, огурцы, которые состоят из воды на 95%. В огурцах больше витаминов, а медузы являются богатым источником железа и селена. Зонт медузы богат белком коллагеном, который при нагревании выше 40 °С превращается в желатин,— таким образом, медуза может быть обильным источником желатина. Тем не менее применение желатина в пище и как биоматериал в промышленности ограничено из-за своей плохой растворимости и слабой прочности геля. Исследования показали, что ферментативный гидролиз изменяет свойства желатина без изменения его общего аминокислотного состава. Желатиновые пептиды содержат в основном гидрофобные аминокислоты и обладают хорошей эмульгирующей способностью. Установлено, что пептиды коллагена обладают высокими антиоксидантными свойствами.
Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), исходя из известных свойств белков медуз, использовали замороженные медузы целиком без предварительной сложной обработки. Известно, что нерастворимые белки соединительных тканей медуз представлены в основном коллагеноподобным белком элaстином и некоторым количеством коллaгенa. Протеолитические ферменты организма человека могут действовать нa элaстин и коллaген, вызывaя его рaспaд не более чем на 60%. В связи со специфичностью ткани исследуемых беспозвоночных был проведен ферментaтивный гидролиз медуз видов Rhopilema esculentum Kishinouye и Aurelia auritа, целью которого являлось получение приемлемого по органолептическим показателям легкоусвояемого продукта для комплексного использования ценного нетрадиционного сырья в пищевых биотехнологиях.
Как сообщают разработчики, такие медузы, как ропилема и аурелия, традиционно используются в пищевых технологиях у народов Восточной Азии. Она обитает у побережья Китая, Кореи и Японии, но в водах Приморья появляется только во время теплого сезона. Сбор сырья для экспериментов и создания смеси производился биотехнологами в октябре у прибрежных берегов залива Петра Великого, куда медуза ропилема попадает с течениями из Восточно-Китайского моря. При благоприятных условиях уловы выше и составляют до 2 тыс. тонн и более. Это теплолюбивый вид, он не образует постоянных популяций в местных водах, поэтому медуз можно изымать полностью в первой половине осеннего периода.
Ученые разработали сухую смесь для приготовления напитка из морских животных и цитрусовых. Главными ингредиентами экзотического коктейля стала сухая добавка из ферментолизатов тихоокеанских медуз ропилемы или аурелии и экстракт лимона или апельсина. Разведенный в воде концентрат имеет привычный вид и вкус фруктового сока, но обладает повышенным содержанием аминосахаров, витаминов, флавоноидов, минеральных веществ и наделен антиоксидантными свойствами.
«Добавку из медузы мы получаем путем обработки ее тканей с помощью фермента, расщепляющего белки,— химотрипсина. Белковый ферментолизат очищали и подвергали ультрафильтрации для удаления солей, затем концентрировали и сушили с помощью лиофильной сушки. Из 1 кг медузы получается 1,8 г порошка, в составе сухой смеси добавка из медузы составляет от 7% до 15%, а в самом напитке — 1,5–3%. Остальную часть смеси занимают добавки цитрусовых, подсластитель — измельченный сахар и ароматизатор. Энергетическая ценность одной порции напитка (200 мл) составляет около 80 килокалорий»,— уточнила один из авторов разработки Александра Юферова.
При гидролизе протеолитическими ферментaми высокомолекулярных белков медуз происходит их рaзукрупнение, и в результате белки переходят в водорaстворимое состояние. При действии химотрипсинa наряду с низкомолекулярными полипептидами образуются знaчительно более крупные фрaгменты. Молекулярные мaссы этих фрaгментов состaвляют 85–120 кДа. О принaдлежности полученных полипептидов к коллaгенaм свидетельствует знaчительное содержaние пролинa и оксипролинa в гидролизaтaх белков. Нужно отметить, что для расщепления белков медуз можно использовать и другие протеолитические ферменты, например трипсин, коллагеназу, которые производятся в промышленных масштабах.
Биотехнологи отмечают, что у нового продукта есть несколько преимуществ. Добавка из медузы содержит аминосахара, которые выполняют специфические функции в организме, входя в состав слизистых веществ, стекловидного тела глаза, синовиальной жидкости суставов, регулируют свертываемость крови. Гидролизаты медуз содержат все эссенциальные аминокислоты, то есть незаменимые аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в том или ином организме, в частности в организме человека. Поэтому их поступление в организм с пищей жизненно необходимо.
«В ходе исследований мы установили, что при совместном применении компонентов животного (добавка из медузы) и растительного (экстракт из цитрусовых) происхождения их антирадикальная и антиоксидантная активность оказывается в десять раз выше действия этих компонентов по отдельности и равна активности аскорбиновой кислоты», что, как считают авторы, является важным достоинством этой разработки.
Изобретение прошло дегустацию и апробацию у студентов ДВФУ, авторами изобретения оформлено несколько патентов. В перспективе ферментные гидролизаты медуз могут быть использованы в других важных функциональных продуктах питания. Благо сырья для их получения хватает!