izvkgtuИзвестия КГТУKSTU News1997-3071Калининградский государственный технический университет10.46845/1997-3071-2022-64-108-118izvkgtu-136Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВPROCESSES AND TECHNOLOGY OF FOOD MANUFACTURINGПодходы к решению проблемы определения достаточности очистки морского плацентарного коллагенаApproaches to solving the problem of determing the sufficiency of marine placental collagen purificationРачковаН. А.RachkovaN. A.

Рачкова Наталья Анатольевна, инженер 1-й категории кафедры химии

Rachkova Natalya Anatolevna, 1 category engineer, Department of Chemistry

natalya.rachkova@klgtu.ruСоклаковВ. В.SoklakovV. V.

Соклаков Владимир Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии продуктов питания

Soklakov Vladimir Vladimirovich, PhD in Engineering, Associate Professor, Department of Food Products Technology

vladimir.soklakov@klgtu.ruВоротниковБ. Ю.VorotnikovB. Y.

Воротников Борис Юрьевич, кандидат технических наук, доцент; зав. кафедрой химии

Vorotnikov Boris Yurievich, PhD in Engineering, Associate Professor; Head of the Department of Chemistry

vorotnikov@klgtu.ruКалининградский государственный технический университетРоссияKaliningrad State Technical UniversityRussian Federation202223032025064108118Copyright © Рачкова Н.А., Соклаков В.В., Воротников Б.Ю., 20252025Рачкова Н.А., Соклаков В.В., Воротников Б.Ю.Rachkova N.A., Soklakov V.V., Vorotnikov B.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.klgtu.ru/jour/article/view/136

Внедрение в условиях опытно-промышленной эксплуатации уникального способа получения морского плацентарного коллагена потребовало серьезного анализа методов оценки параметров отдельных технологических операций. Основными процессами, определяющими качество получаемого продукта, являются отделение водо-, соле- и щелочерастворимых белков в сочетании с удалением липидов. Для управления изготовлением продукции в рамках производственногоконтроля предложено использовать оценку динамики накопления белков в экстрагентах и остаточное содержание липидов в готовом коллагене. Проведенный анализ стандартизированных методик определения массовых долей белка и жира, применяемых в пищевой и фармацевтической промышленности, показал теоретическую возможность использования для производственных целей соответственно колориметрического метода с биуретовым реактивом и гравиметрического модифицированного метода Сокслета. Измерение содержания белков позволило обосновать способ определения длительности производственного процесса экстракции при конкретных температурных режимах. Сформулированы необходимое и достаточное условия, служащие граничными факторами при установлении данного параметра. Остаточные количества неколлагеновых белков в полученном продукте рассматриваются как технически трудноудаляемая примесь. Применение широко распространенной методики количественного определения липидов на современном лабораторном оборудовании, пригодном для оснащения производственных лабораторий, в совокупности с проведенным анализом иных доступных стандартизированных методик выявили проблему, связанную с отсутствием приемлемого способа из-за содержания измеряемого компонента в анализируемой матрице ниже достоверных пределов. Ее решением представляется фиксация в технических условиях значения остаточного содержания липидов на уровне двукратного предела повторяемости наиболее точного из доступных методов выполнения измерений.

Implementation of a unique method for producing marine placental collagen in the pilot operation conditions required a serious analysis of methods for assessing the parameters of individual technological stages. The main processes determining the quality of the finished product are separation of water-, salt- and alkali-soluble proteins in combination with the removal of lipids. To control the manufacturing process in the framework of in-process monitoring, it has been proposed to use an assessment of the dynamics of protein accumulation in extractants and the residual lipid content in the collagen. The analysis of standardized methods for determining the mass fractions of protein and fat used in food and pharmaceutical industries has shown a theoretical possibility of using the colorimetric method with a biuretic reagent and the gravimetric modified Soxhlet method, respectively, for technological purposes. Measurement of the protein content allowed for justification of a method for determining the duration of the extraction process under specific temperature conditions. The necessary and sufficient conditions are formulated as boundary factors in determining of this parameter. It has been proposed to consider the residual amounts of non-collagen proteins in the finished product as a technically difficult-to-remove impurity. The appliance of a widely used procedure for the quantitative determination of lipids with modern laboratory equipment suitable for production laboratories equipping, together with the analysis of other available standardized procedures, revealed a problem associated with the lack of an acceptable method due to the content of the measured component in the analyzed matrix at a level below reliable results. As a solution, it has been proposed to fix the value of remaining lipid content in product specification at the level of twice the repeatability limit of the most accurate available measurement procedure.

морской плацентарный коллагенпараметры технологического процессаколичественное определение белковколичественное определение жировmarine placental collagenparameters of technological processquality determination of proteinsquality determination of lipidsReferencesСпособ комплексной переработки икры гидробионтов: пат. РФ / Воротников Б. Ю., Рачкова Н. А., Вайнерман Е. С., Соклаков В. В. – № 2019128233; заявл. 09.09.2019; опубл. 09.10.2020. Бюл. № 28. – 5 с.Vorotnikov B. Yu., Rachkova N. A., Vaynerman E. S., Soklakov V. V. Sposob kompleksnoy pererabotki ikry gidrobiontov [A method of complex processing of hydrobiont roe]. Patent RF, no. 2019128233, 2020.Biochemistry of collagens, laminins and elastin. Structure, function and biomarkers / Ed. by M. A. Karsdal. – London: Academic Press, 2016. – 238 p.Biochemistry of collagens, laminins and elastin. Structure, function and biomarkers. Ed. by M. A. Karsdal. London, Academic Press, 2016, 238 p.Sionkowska, A. Collagen based materials in cosmetic application: a review / A. Sionkowska, K. Adamiak, K. Musiał, M. Gadomska // Materials. – 2020. – Vol. 13. – No. 4217. – 15 p.Sionkowska A., Adamiak K., Musiał K., Gadomska M. Collagen based materials in cosmetic application: a review. Materials, 2020, vol. 13, no. 4217, 15 p.Afifah, A. Utilization of fish skin waste as a collagen wound dressing on burn injuries: a mini review / A. Afifah, O. Suparno, L. Haditjaroko, K. Tarman // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Sciences. – 2019, No. 335. – 9 p.Afifah A., Suparno O., Haditjaroko L., Tarman K. Utilization of fish skin waste as a collagen wound dressing on burn injuries: a mini review. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Sciences, 2019, no. 335, 9 p.Atef, M. Biochemical and structural characterization of sturgeon fish skin collagen (Huso huso) / M. Atef, S. M. Ojagh, A. M. Latifi, M. Esmaeili, C. C. Udenigwe // J. Food Biochem. – 2020, No. 00:e13256. – 10 p.Atef M., Ojagh S. M., Latifi A. M., Esmaeili M., Udenigwe C. C. Biochemical and structural characterization of sturgeon fish skin collagen (Huso huso). J. Food Biochem., 2020, no. 00:e13256, 10 p.Blanco, M. Collagen extraction optimization from the skin of the small-spotted catshark (S. canicula) by response surface methodology / M. Blanco, J. A. Vázquez, R. I. Pérez-Martín, C. G. Sotelo // Marine Drugs. – 2019. – Vol. 17. – 13 p.Blanco M., Vázquez J. A., Pérez-Martín R. I., Sotelo C. G. Collagen extraction optimization from the skin of the small-spotted catshark (S. canicula) by response surface methodology. Marine Drugs, 2019, vol. 17, 13 p.Chen, L. L. Isolation and characterization of acid-soluble collagen from the skin of Amiurus nebulosus / L. L. Chen, L. Zhao, M. Yuan, W. Su, H. Liu // Advanced Materials Research. – 2013. – Vol. 781 – 784. – P. 1728 – 1735.Chen L. L., Zhao L., Yuan M., Su W., Liu H. Isolation and characterization of acid-soluble collagen from the skin of Amiurus nebulosus. Advanced Materials Research, 2013, vol. 781 – 784, pp. 1728 – 1735.Jeong, H.-S. Isolation and characterization of collagen from marine fish (Thunnus obesus) / H.-S. Jeong, J. Venkatesan, S.-K. Kim // Biotechnology and Bioprocess Engineering. – 2013, No. 18. – P. 1185 – 1191.Jeong H.-S., Venkatesan J., Kim S.-K. Isolation and characterization of collagen from marine fish (Thunnus obesus). Biotechnology and Bioprocess Engineering, 2013, no. 18, pp. 1185 – 1191.Kuwahara, J. Extraction of type I collagen from tilapia scales using acetic acid and ultrafine bubbles // Processes. – 2021. – Vol. 9. – No. 288. – 11 p.Kuwahara J. Extraction of type I collagen from tilapia scales using acetic acid and ultrafine bubbles. Processes, 2021, vol. 9, no. 288, 11 p.Muhammad, A. A. S. Characterization of collagen extract from the skins of commercial freshwater fish / A. A. S. Muhammad, R. H. Hamdan, R. Shaari, M. F. M. Nordin, R. A. Saufi, S. J. Mei // Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering). – 2015. – Vol. 77. – No. 33. – P. 43 – 48.Muhammad A. A. S., Hamdan R. H., Shaari R., Nordin M. F. M., Saufi R. A., Mei S. J. Characterization of collagen extract from the skins of commercial freshwater fish. Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering), 2015, vol. 77, no. 33, pp. 43–48.Nagai, T. Collagen from diamondback squid (Thysanoteuthis rhombus) outer skin // Zeitschrift für Naturforschung C. – 2004. – Vol. 59. – Iss. 3 – 4. – P. 271 – 275.Nagai T. Collagen from diamondback squid (Thysanoteuthis rhombus) outer skin. Zeitschrift für Naturforschung C, 2004, vol. 59, iss. 3 – 4, pp. 271 – 275.ГОСТ 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа: межгос. стандарт : изд. офиц. : дата введ. 01.01.86. – Москва: Стандартинформ, 2010. – 87 с.Interstate Standard GOST 7636-85. Fish, marine mammals, invertebrates and products of their processing. Methods of analysis. Moscow, Standartinform Publ., 2010. 87 p. (In Russian).ОФС.1.2.3.0012.15 Определение белка: фармакоп. статья: изд. офиц. // Государственная фармакопея Российской Федерации: XIV издание: в 4 т. – Москва, 2018. – Т. 1. – С. 1026–1041.State Pharmaceutical Section OFS.1.2.3.0012.15. Determination of protein. State Pharmacopoeia of Russian Federation, XIV edition. In 4 volumes. Vol. 1. Moscow, 2018, pp. 1026 – 1041. (In Russian).Кочетков, Н. И. Химия природных соединений / Н. И. Кочетков, И. В. Торгов, М. М. Ботвиник. – Москва: Изд. АН СССР, 1961. – 559 с.Kochetkov N. I., Torgov I. V., Botvinik M. M. Khimiya prirodnykh soedineniy [Chemistry of natural compounds]. Moscow, USSR Academy of Science Publ., 1961, 559 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.