Химический состав и пищевая ценность рыбы

     Глава 1. Химический состав и пищевая ценность рыбы

     1.1 Химический состав рыбы

     Рациональное  использование рыбных ресурсов  на пищевые, лечебные, кормовые  продукты возможно только на  основе глубоких знаний химического  состава рыбы.

     Химический состав мяса рыбы, определяющий её питательную ценность и пищевкусовые свойства, характеризуется, прежде всего, содержанием белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и воды, а также наличием необходимых для человека аминокислот и их количеством. В мясе рыбы находятся и продукты обмена органических веществ, а также соединения, сопутствующие жирам, и вещества, служащие регуляторами жизненных процессов.

     Химический  состав мяса рыбы существенно  зависит не только от её  вида и физиологического состояния, но и от возраста, пола, места обитания, времени лова, кормности водоёма и других условий окружающей среды.

      По сравнению с мясом убойных животных мускулатура рыб имеет большие индивидуальные отклонения от среднего химического состава. Эти различия связаны с образом жизни (пелагические, донные, проходные, полупроходные), средой обитания (морские, пресноводные), видовыми характеристиками, особенностями обмена веществ, физиологическим состоянием рыбы и другими факторами.

     Также химический состав рыб подвержен значительным колебаниям, однако в пределах одного семейства существует относительное постоянство в содержании основных веществ.

     Наиболее постоянной величиной является суммарное содержание воды и жира в мясе рыб различных видов, близкое к 80%. [9, с. 24]

      По химическому составу и функциональному значению органические и неорганические вещества, входящие в мясо рыб, делят на энергетические, пластические, обменно-функциональные.

     В группу  энергетических и пластических  веществ рыбы входят соединения, вносящие в организм человека при употреблении рыбы, запасы энергии и пластический материал. Это вода, белки, жиры, углеводы и минеральные вещества.

     Вода растворяет  многие органические и неорганические  вещества, разносит растворённые вещества пищи в органы и ткани рыбы, усиливает многие химические и биологические реакции.

     Ткани рыб  представляют сложную коллоидную  систему, обладающую способностью  связывать воду, которая особенно  необходима для живого организма. Содержание воды в тканях гидробионтов больше, чем в тканях наземных животных и растений.

     Так, если  в наземных травах содержание  воды достигает 75%, в водорослях  – 88, в мясе наземных животных  – до 79, то в мясе рыб –  до 92%. Количество воды в однотипных  тканях гидробионтов зависит от их вида, пола, возраста, физиологического состояния, времени года. У рыб содержание воды в мышцах уменьшается с возрастом и повышением упитанности. Недостаток или отсутствие пищи во время зимовки и нереста обусловливает увеличение содержания воды.

     Чем жирнее рыба, тем в её тканях меньше воды. Наибольшее количество воды содержится в мясе окуневых и тресковых рыб – до 80%. В мясе угря и хамсы её около 55%. Потеря свежей рыбой при хранении 3 – 5% воды вызывает заметное ухудшение её вкусовых свойств. [11, с. 233]

     Количество  воды в тканях одного и того  же гидробионта неодинаково и  определяется содержанием в них  протоплазмы. Максимальное количество  воды (89 – 99%) находится в биологических  жидкостях (кровь, слизь, лимфа), а минимальное (2 – 25%) в соединительной ткани. Особенностью воды, содержащейся в гидробионтах, является присутствие молекул тяжёлой воды, количество которой с увеличением глубины обитания возрастает.

     В тканях рыбы влага распределена между пучками волокон, отдельными волокнами и в самих волокнах. Оболочки волокон и пучков также содержат влагу.

     При осмотическом, механическом или тепловом воздействиях  влага проникает через оболочки  со скоростью, зависящей от  интенсивности этого воздействия  и сопротивления оболочек.

     Ткани рыбы  можно рассматривать как полидисперсные  системы, в которых вода представляет  дисперсную среду, а органические  и неорганические вещества с  различной степенью дисперсности  являются дисперсной фазой. Согласно  классификации А. В. Лыкова, рыбу, как и многие пищевые продукты, можно отнести к капиллярно-пористым телам. По классификации П. А. Ребиндера, основанной на приближенной оценке энергии связи, в мышечной ткани рыбы имеют место следующие формы связи влаги с материалом.

     Адсорбционная форма связи – это связь влаги в гидратных оболочках, при которой происходит соединение молекул под влиянием молекулярного силового поля, сопровождающееся значительным выделением тепла. Среднее количество адсорбционно связанной влаги в свежей рыбе может быть принято равным 6% массы рыб или 24% абсолютно сухого вещества.

     Осмотическая  форма связи – это связь  влаги сложно построенной мицеллой  при формировании геля. Мышечные  ткани можно представить как  коллоидную систему, в которой  дисперсная фаза образует клеточную структуру в виде полунепроницаемых мембранных оболочек. Удаление влаги из системы при сушке происходит под действием разности осмотических давлений растворимой фракции по закону избирательной диффузии. К осмотически связанной следует отнести также жидкость, находящуюся внутри клеток, то есть иммобилизованную при образовании коллоидной структуры.

     Иммобилизованная  влага – влага, заполняющая  капилляры радиусом более 105 см (влага макрокапилляров), и влага,  находящаяся в капиллярах радиусом  менее 10 – 5 см ( влага микрокапилляров). К капиллярной влаге в тканях рыбы относится, очевидно, влага, находящаяся в кровеносных и лимфососудах, а также в порах клеточных мембран.

     Влага смачивания  определяется путём расчёта и  составляет в мелкой рыбе около 0,5 – 1% начальной массы.

     Структурно  – свободная влага, получаемая  методом прессования и центрифугирования,  составляет 6 – 8% общей массы навески. [12, с. 481]

     Таким образом, в свежей рыбе соотношение влаги по формам связи с белковыми веществами составляет приблизительно (% общей массы): адсорбционная влага – 23, осмотическая влага и влага микрокапилляр – 70, влага макрокапилляров – 7. Основное количество воды в мышечной ткани рыб находится в осмотической и капиллярной формах связи.   

     Для характеристики состояния воды в тканях рыбы широко используют показатель влагоудерживающей способности (ВУС), который определяют как количество клеточного сока, выделенного тканью при механическом воздействии на нее (прессованием или центрифугированием), и выражают в единицах объема или массы сока на 100 г ткани или в процентах.

Составные части рыбы способны к удержанию больших  количеств воды,

т. е. мясо рыбы обладает высокой влагоудерживающей способностью (ВУС). Величина ВУС мяса рыбы колеблется в значительных пределах (10 - 25 %) и зависит от вида рыбы, степени ее свежести, температуры хранения, мест и глубины обитания и других факторов.

Количество выделяющегося  тканью сока позволяет косвенно судить о различных изменениях в ней: гистологических, денатурационных, а также о проницаемости мембран мышечного волокна, степени сокращения мускулатуры, механическом воздействии на рыбу или ее отдельные ткани.

Влагоудерживающая способность мяса рыбы играет важную роль во многих технологических  процессах. [15, с. 1]

     Белки являются самой важной составной частью съедобной части рыбы. Различные виды белков, находящихся в составе мышц рыбы, имеют разные структуру, физико-химические и биологические свойства, однако элементарный состав их мало различается.

     По содержанию белка в мясе рыб их классифицируют на 4 группы, для каждой из которых характерна своя величина отношения содержания белка к содержанию воды, называемая белково-водным коэффициентом (БВК). Данная классификация представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Процентное содержание белков в мясе рыбы

 

Группа  рыб	Содержание  белков, %	БВК
Низкобелковые	До 10	0,072 - 0,084
Среднебелковые	10 - 15	0,130 - 0,180
Белковые	15 - 20	0.214 - 0,261
Высокобелковые	Более 20	0,264 - 0,374

Примечание – Источник: [15, с. 1, таблица 1]

   

     В состав мяса рыб, как и теплокровных животных, входят главным образом простые, преимущественно солерастворимые белки типа глобулинов - миозин (группа родственных белков - миозинов), актин, актомиозин и в небольшом количестве тропомиозин. Эти белки образуют миофибриллы мышечных клеток и в сумме составляют более половины всех белковых веществ мяса рыб. Следующую, наиболее значительную фракцию белков, составляющую до 20-25% всех белковых веществ, представляют экстрагируемые водой белки типа альбуминов - миоген (миоген А и Б) - 68%, миоальбумин- 7, глобулин Х –

8-10%, входящие в состав  саркоплазмы. 

     В мясе рыб содержится также небольшое количество нерастворимых в воде, растворах солей, щелочей и кислот белковых веществ (протеиноидов), входящих в состав сарколеммы мышечных волокон и соединительной ткани (миосепт и эндомизия). Эти вещества, называемые обычно белками стромы, или соединительнотканными белками, представлены в основном коллагеном. При кипячении в воде он переходит в клей или глютин, чем объясняется некоторая клейкость (липкость) отваренного мяса свежей рыбы, а также застудневание рыбных отваров. У костистых рыб коллаген составляет 2-4% всех белковых веществ мяса, у некоторых видов - до 5-7% (судак, щука и др.). В мясе хрящевых рыб содержится 8-10% коллагена всех видов белков.

     По степени  растворимости белки рыб и  других гидробионтов значительно  различаются. Так, белки рыб  представлены на 17 – 25% водорастворимыми, на 65 – 70% - солерастворимыми и  на 2 – 4% - щелочерастворимыми белками. А белки кальмаров – на 60 – 70% - водорастворимыми, на 12 – 25% - солерастворимыми. Эти особенности играют большую роль при изыскании способов сохранения и переработки гидробионтов.         

     Содержание белков в мясе различных рыб колеблется от 5,5 до 30%, но у большинства рыб составляет 15 – 20%. Особенно богаты белками океанические рыбы (тресковые, горбылёвые, морские караси, пеламидовые, скумброидные и др.). В мясе многих видов кальмаров и каракатиц содержится от 14 до 20% белка. И только у некоторых видов глубоководных кальмаров отмечается невысокое содержание белка – 9 – 12%. Значительное содержание белков в мясе большинства ракообразных – от 14 до 22%.[11, с.233]

     Белковый  и аминокислотный состав белков  рыбы имеет некоторые особенности по сравнению с белками мяса теплокровных животных и птиц:

1. прежде всего, это индивидуальные видовые отклонения в содержании белка (от 9 до 23%) и даже внутри вида в зависимости от географического признака: сельдь каспийская, беломорская, тихоокеанская, скумбрия азово-черноморская, атлантическая, тихоокеанская, лососи дальневосточные и европейские и т.д.;
2. наличие большого количества сложных белков (протеидов) и их концентрация в отдельных органах (например, в икре);
3. почти полное отсутствие белка миоглобина, чем объясняется белый цвет мышечной ткани (за редким исключением);
4. больше миофибриллярных белков, обладающих высокой гидратирующей способностью, чем объясняется малая потеря влаги при тепловой обработке, однако в стадии окоченения рыбы актомиозина образуется меньше, и поэтому (а также из-за невысокого содержания соединительной ткани и высокой активности ферментов) стадия окоченения рыбы протекает быстро;
5. водорастворимых белков (саркоплазмы) меньше, но они обладают высокой ферментативной активностью и уменьшают срок хранения рыбы;
6. больше полноценных белков – до 93 – 97%, для сравнения: мясо животных – 75 – 85%, мясо птицы – 90 – 93%;
7. соеденительная ткань рыб, почти на 100% состоящая из коллагена (эластана мало). Поэтому ткань легко разваривается при глютинации коллагена и в таком виде удерживает влагу, существенно снижая её потери;
8. неодинаковый аминокислотный состав белков рыб различных видов, что определяет специфичность вкуса и запаха рыбной продукции и направление наиболее рациональной технологической переработки для получения наиболее гастрономически ценной продукции с учётом национальных приоритетов, традиций, привычек, вкусов: одни виды рыб лучше подвергать бланшировке, варке, другие – обжарке, пропеканию,  третьи – копчению, вялению или сушке, четвёртые – для производства стерилизованных консервов или обрабатывать посолом, пятые – универсальны в технологической обработке и т.д.;
9. наличие в белках рыбы диаминокислот типа RCOOH  NH – до 25% от общего числа, поэтому рН тканевого сока рыбы находится в пределах 6,3 – 6,6 и лишь у некоторых рыб составляет – 6  - 6,1. Это слабокислая среда, в которой легко развиваются гнилостные микробы. Поэтому охлажденная рыба быстрее подвергается порче (максимальный срок хранения 5 суток), чем охлаждённое мясо животных (срок хранения до 15 суток и более);
10. дикарбоновых аминокислот  - не более 10% общего количества. Много серосодержащих аминокислот: цистина, цистеина, метионина. Поэтому мясо рыбы является хорошим источником серы. При хранении рыбы серосодержащие белки распадаются с выделением H S (сероводорода). Это используется при оценке свежести рыбы. По количеству образовавшегося сероводорода оценивают степень свежести рыбы: свежая, сомнительной свежести, несвежая;
11. при дезаминировании аминокислот образуется аммиак, качественная реакция на содержание которого также является показателем свежести рыбы: реакция отрицательная – рыба свежая, реакция слабоположительная – рыба подозрительной свежести, реакция положительная – рыба несвежая, реакция резко положительная – рыба испорченная;
12. при декарбоксилировании аминокислот образуются амины, количественное содержание которых является признаком свежести рыбы или иcпорченноcти.[9, с. 31]

     Жиры являются  основным источником энергии  рыб. Большое значение имеют  также регулирующая, теплоизолирующая и гидростатическая функции жиров. Жиры - самый лабильный компонент тела рыбы. Уровень жировых запасов в теле рыб изменяется под влиянием сезонных и возрастных физиологических особенностей организма, а также условий обитания. Поэтому содержание в теле рыбы жира и интенсивность жиронакопления являются очень чувствительными индикаторами биологического и физиологического состояния рыбы, а также степени его «благополучия» в связи с определенными факторами среды. Содержание жира в теле рыб подвержено значительным колебаниям в зависимости от сезона, возраста, биологического состояния кормовой базы и других факторов среды. С возрастом содержание жира в теле рыб увеличивается. Во время нереста содержание его находится на низком уровне, а в конце нагула достигает максимальной величины. Время зимовки и миграций влияет на уменьшение жирности рыб.

     В зависимости  от содержания жиров в мышцах рыб во время их массового лова они условно делятся на четыре группы:

• нежирные – до 2% жира (горбылёвые, зубатка синяя, окуневые, тресковые и многие другие океанические рыбы);
• среднежирные – от 2 до 6% жира (зубатка полосатая и пятнистая, многие карповые некоторые лососевые, большинство камбаловых, сом и др.);
• жирные – от 6 до 20% жира (большинство осетровых, европейские и дальневосточные лососевые и др.);
• очень жирные – более 20% жира (угорь, минога, шемая и рыбец азовский, хамса, крупные сельди др.).[11, с. 236]

    Жиры представляют  собой сложные эфиры трехатомного  спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Важная особенность жиров рыб - преобладание в их составе ненасыщенных жирных кислот и наличие среди них высоконепредельных с четырьмя - шестью двойными связями, которые в жирах наземных животных отсутствуют.

     Состав жирных кислот в жире разных видов рыб неидентичен и может сильно различаться. Количество насыщенных кислот в жире мяса разных рыб составляет 17-30%, а    ненасыщенных – 70 - 83% общей массы всех жирных кислот. Из насыщенных жирных кислот в рыбьем жире в наибольшем количестве обнаружены следующие (В % общей массы всех жирных кислот): миристиновая - 0,6 - 6,5; пальмитиновая - 9,3 - 24,2; стеариновая - 0,9 - 4,4. Ненасыщенные жирные кислоты (в % общей массы всех жирных кислот): зоомариновая - 4,1 - 7,2; олеиновая - 9,7 - 35,6; линолевая и линоленовая 0,4 - 4,3; эйкозеновая - 0,1 - 19,3; арахидоновая - 0,8 - 2,9; эруковая - 0,2 - 29,6; клупанодоновая - 0,7 - 3,2. Кроме указанных выше кислот, из насыщенных кислот обнаружены каприновая и каприловая (суммарное содержание около 1%) и лауриновая (следы), а из ненасыщенных - тетрадециленовая (до 1,2%), эколеиновая, цитолеиновая, терапиновая и др.