Новости

Группа российских исследователей, в состав которой вошли учёные Университета «Сириус», нашла способ повысить термическую стабильность и механическую прочность рыбного желатина, который раньше был менее востребован из-за низкой температурной устойчивости. Проблема была решена путем комбинирования желатина с натуральными полисахаридами — κ-каррагинаном, альгинатом и хитозаном. Эти вещества усиливают связи между молекулами желатина, делая его более устойчивым к нагреванию и подходящим для создания прочных гелей. Улучшенный рыбный желатин может найти применение не только в пищевой промышленности, но и в фармакологии, где его быстрая усвояемость будет полезна при производстве биокапсул с лекарствами. Статья опубликована в журнале Molecular Sciences.

Желатин — это вещество белковой природы, которое получают из коллагена, содержащегося в шкурах и костях млекопитающих (например, свиней или коров). Он широко применяется в пищевой промышленности. Однако возможности желатина выходят далеко за рамки кухни: он используется в производстве лекарств, косметике и даже медицинских имплантатах.

Современная наука постоянно ищет новые пути удешевления процесса производства различных продуктов и желатин здесь не исключение. Известно, что при переработке рыбы образуется около 30% отходов: кости, чешуя, хрящи и сухожилия. Все эти материалы пригодны для производства желатина. Проблема заключается в том, что рыбный желатин имеет более низкую температуру плавления, чем свиной или говяжий. Это связано с особенностями строения молекул коллагена, из которого производят вещество. В рыбьем коллагене меньше аминокислот, отвечающих за прочность и устойчивость структуры. Из-за этого рыбный желатин быстро теряет форму во время кулинарной обработки, что делает его менее удобным для использования в продуктах питания. Кроме того, из рыбного желатина плохо получаются упругие гели. Это ограничивает его применение в качестве основы для биоматериалов, требующих высокой прочности.

Группа учёных, объединившая сотрудников Университета «Сириус», Мурманского арктического университета, а также Казанского института биохимии и биофизики, обратила внимание на потенциал отходов рыбной промышленности в производстве желатина и провела ряд экспериментов, направленных на решение этой проблемы. Учёные изучали, как различные природные полисахариды могут улучшить свойства рыбного желатина. Химики решили комбинировать его с натуральными полисахаридами, такими как κ-каррагинан, альгинат и хитозан. Эти вещества часто встречаются в природе и способны усиливать связи между молекулами желатина.

Оказалось, что все три полисахарида способны образовывать стабильные комплексы с желатином. В эксперименте учёных это приводило к укреплению структурной сети геля и повышению его термической стабильности. Так, κ-каррагинан образовывал особенно прочные связи с желатином и делал его структуру плотной и устойчивой к высоким температурам. Добавление альгината делало расположение молекул в веществе более упорядоченным и помогало желатину сохранять форму даже при нагревании. Что касается хитозана, то он немного по-другому взаимодействовал с желатином, чем остальные полисахариды. Это вещество делало частицы желатина меньше, однако при этом они также становились более устойчивыми к нагреванию. Учёные объясняют это различиями в химической природе данных полисахаридов.

«Применение уникальной установки малоуглового рентгеновского рассеяния в Научно-технологическом университете „Сириус“, а также сотрудничество с ведущими учёными из Казани и Мурманска позволило детально исследовать структуру комплексов с желатином и лучше понять их физико-химические свойства», — рассказывает один из соавторов исследования, руководитель направления «Биоматериалы» Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус», доктор химических наук, профессор Дмитрий Иванов.

Помимо применения в пищевой промышленности, авторы видят потенциал своей разработки и в фармакологии. Рыбный желатин переваривается быстрее, чем свиной или говяжий, поэтому из него можно изготавливать биокапсулы для препаратов. Высокая скорость усваивания рыбного белка позволит лекарствам быстрее высвобождаться из оболочки и достигать своей цели. Добавление же полисахаридов придаст капсулам нужную прочность.

1