Каротиноиды — это природные пигменты, которые приносят много пользы для здоровья живых организмов. Наземные растения являются основным пищевым источником этих пигментов для человека, но и водные организмы (особенно рыба и моллюски) не менее важны, поскольку они богаты определенными каротиноидами, которых нет во фруктах и овощах.

Одним из основных показателей, определяющих потребительский спрос на рыбную продукцию из лососевых, является цвет мяса, а также яркость наружных покровов рыбы. В природе яркий оранжево-розовый цвет мускулатуры лососевых обусловлен кислородсодержащих каротиноидов, преимущественно астаксантина, который поступает в организм рыбы с пищей. Он придаёт клеткам красный цвет и считается самым мощным антиоксидантом.

Каротиноиды в чистом виде характеризуются высокой лабильностью — они весьма чувствительны к воздействию солнечного света, кислорода воздуха, нагреванию. Под воздействием этих факторов они подвергаются окислению и разрушению. Сохранение каротиноидов является основной проблемой при приготовлении, переработке и хранении красной рыбы. [13]

Цель: Сравнить содержание каротиноидов в рыбе семейства лососёвых при разных способах её хранения.

Задачи:

1. С помощью эксперимента выявить наличие каротиноидов в рыбе семейства лососёвых

2. Определить лучший способ (заморозка, засолка) для сохранения каротиноидов

3. Предложить рекомендации для потребителей рыбы семейства лососевых.

Предмет исследования: каротиноиды, содержащиеся в филе лососёвых.

Объект исследования: филе горбуши, сёмги и форели.

Гипотеза: содержание каротиноидов в филе лососёвых не зависит от способов хранения.

1 Воздействие каротиноидов на организм человека.

Каротиноиды — это химические соединения растительного происхождения, которые необходимы человеческому организму для нормального функционирования. Они известны как витамин А, который участвует во многих процессах жизнедеятельности.

В организме в результате ферментативного расщепления каротиноиды превращаются в витамин А. Он повышает иммунный статус, предохраняет от повышенной чувствительности кожи к воздействию солнечных лучей, играет важную роль в процессах восприятия света сетчаткой глаза. Витамин А является природным антиоксидантом. Антиоксидантная функция каротиноидов сводится к защите от разрушительной активности свободных радикалов.

Монитор компьютера является источником повышенной опасности для глаз, так как излучает ультрафиолетовый свет, действие которого усиливается при использования люминесцентных ламп. В сочетании с напряжённой работой глаз это может вызвать быстрое их утомление и ухудшение зрения. Для усиления антиоксидантной защиты органов зрения людям, постоянно работающим за компьютером необходимо достаточное поступление различных каротиноидов: лютеин, родопсин.

Эпидемиологические и экспериментальные исследования показывают, что снижение потребления и усвоения определённых видов каротиноидов, низкий их уровень в плазме крови повышают риск возникновения рака, катаракты, сердечно-сосудистых и некоторых дегенеративных заболеваний. [13]

Каротиноиды обладают рядом полезных свойств, которые используются в традиционной и народной медицине:

- антиоксидантный и иммуностимулирующий эффект, нейтрализация свободных радикалов и выведение токсинов;

- воздействие на клеточную структуру. Витамин А способен воздействовать на хромосомы клеток, восстанавливая их структуру;

- контроль над развитием клеточной массы, т. е выступает регулятором деления клеток, может затормозить рост мутагенной ткани;

- антивоспалительный эффект;

- стимуляция выработки ферментов.

Помимо этих функций, у каротиноидов есть еще одно важное направление деятельности: идентифицирование и уничтожение онкогенов, которые становятся причиной развития опухолевых заболеваний.

2 Содержание каротиноидов в продуктах питания.

Каротиноиды в основном содержатся в дарах природы красного, оранжевого и желтого цвета, хотя некоторые зеленые листовые овощи также являются их хорошим источником. Несмотря на свое разнообразие, все каротиноиды могут быть разделены на два типа: ксантофиллы и каротины.Главное отличиемежду каротином и ксантофиллом заключается в том, чтокаротин дает оранжевый цвет, тогда как ксантофилл дает желтый цвет. [9]

Богатым источником каротинов, таких как бета-каротин и ликопин, являются морковь, сладкий картофель, тыква, помидоры, грейпфруты, крыжовник, черника.

Ксантофильными каротиноидами (например, лютеином) в свою очередь насыщены такие продукты, как оранжевый перец, сладкая кукуруза, черный виноград, хурма, брокколи, шпинат, авокадо.

Помимо фруктов и овощей каротиноиды также имеются в водорослях и рыбе. В частности, астаксантин, один из самых мощных антиоксидантов, содержится в водорослях и семге (именно астаксантин придает ей характерный розовый оттенок).

Астаксантин выполняет важнейшую функцию в процессах метаболизма и обновления клеток, способствуя смягчению или устранению вреда от факторов, способствующих преждевременному старению. Вещество обладает полезными свойствами для сухожилий, суставов, снижает болевые синдромы в мышцах, повышает силу и выносливость, тормозит воспалительные процессы, обеспечивая таким образом профилактику рака.

Помимо этого астаксантин помогает сохранять когнитивные функции: его употребление уменьшает вероятность возрастных нейродегеративных процессов, деменции.

3 Содержание каротиноидов в рыбе семейства лососёвых.

Розовый и красный цвета мяса лососевых видов обусловлен каротиноидами, поступающими в их организм с пищей. В организме диких особей основным каротиноидом является астаксантин, содержащийся в употребляемых ими ракообразных. Его основной природный источник — микроскопическая водоросль гематококкус. Вот почему морская рыба из породы лососевых, креветки, другие морские обитатели, которые питаются этой водорослью, приобретают красноватую окраску (Рис.1). [8]

Рис. 1. Каротиноиды лососевых рыб.

Уровень содержания каротиноидов у лососевых зависит от количества еды, размера особей, степени половой зрелости, а также особенностей пигментного обмена. [10]

В местах, где занимаются разведением красной рыбы, производители активно добавляют каротиноиды в корма, чтобы повысить её внешние признаки качества.

4 Методы определения содержания каротиноидов.

Существует несколько методов определения содержания каротиноидов:

1. Метод спектрофотометрии — физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основан на изученииспектровпоглощения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии, — зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны.

2. Метод экстракции — извлечение вещества из раствора или сухой смеси с помощью растворителя, практически не смешивающегося с исходной смесью. Для извлечения каротиноидов подойдут такие растворители, как этилацетат, изопропанол, этанол, ацетон и бензол. При наличии пигментов в рыбе, цвет растворителя должен измениться на цвет преобладающего пигмента. Для экстакции требуется время, чем дольше, тем заметнее результат.

3. Колориметрический метод. Основан на принципе хроматографии.

Хроматография — метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Осуществляется путем распределения веществ между двумя фазами — неподвижной (твёрдая фаза) и подвижной (газовая или жидкая фаза).

5 Способы хранения рыбы на примере сёмги

Поморы испокон веков ловили красную рыбу. Это было их промыслом и рационом питания. Сёмгу, как правило, готовили к праздникам. Чтобы сохранить рыбу поморы хранили её в ледниках, либо засаливали. В наши дни люди тоже используют заморозку и засолку.

Семгу, купленную в вакуумной упаковке, можно держать в холодильнике 30-45 суток. А если упаковка уже вскрыта, даже при хранении на полке холодильника, употребить продукт нужно будет в течение 24 часов.

Также существует способ хранить семгу в ледяной корке. Для этого охлажденную рыбу окунают в воду и замораживают до образования на ее поверхности корочки льда.

Соленая рыба — скоропортящийся продукт. Место для хранения выбирают холодное и темное. Если такого места нет, она может испортиться уже через несколько часов. Если же хранить соленую сёмгу в холодильнике, то она там может находиться не более пяти дней. [11], [12]

Экспериментальная часть

1 Обнаружение каротиноидов в рыбе семейства лососёвых.

Для обнаружения пигментов каротиноидов в красной рыбе будет использоваться метод экстракции. В данном эксперименте выделения каротиноидов будут использованы три вида свежей рыбы семейства лососёвых, а именно горбуша, сёмга и форель, также растворители — ацетон и толуол. В дальнейшем горбуша будет обозначаться образцом №1, сёмга — образец №2, форель — образец №3. Номер образца написан на пробирках и на чашках Петри.

Оборудование: штатив с пробирками, пробирки с номерами образцов, чашки Петри с номерами образцов, скальпель, пинцет, мерный цилиндр, разделочная доска, филе сёмги, форели, горбуши, толуол, ацетон, фотоаппарат, весы, резиновые перчатки.

Опыт №1 Определение лучшего растворителя. Приготовим измельчённые образцы рыбы массой 5 граммов, предварительно очищенные от кожицы и костей, и помещаем их в пробирки. В каждую из пробирок приливаем 10 мл ацетона, закрываем пробкой. Аналогично 

готовим образцы рыбы и приливаем к пробиркам по 10 мл толуола и закрываем пробкой. Образцы ставим в штатив, необходимо, чтобы прошло некоторое время. Спустя 4 дня, определяем, что лучшим вариантом растворителя является толуол.

2 Изучение содержания каротиноидов в засоленной рыбе.

Для выявления содержания каротиноидов в засоленной рыбе необходимо предварительно её засолить. Для этого используется крупная соль. Тушка рыбы режется на куски поперёк, затем её посыпают или окунают в соль, уделяя внимание внутренней части рыбы. Далее завернуть в полиэтиленовый пакет, оставить в холодильнике, при температуре -3℃, на 2 дня. После этого красная рыба считается готовой, и её можно использовать в опыте.

Произведём все те же действия с образцами засоленных видов рыб, как делали в первом опыте, используя толуол в качестве растворителя. Образец: №1 —горбуша, №2 — сёмга, №3 — форель.

3 Изучение содержания каротиноидов в замороженной рыбе.

При изучении содержания каротиноидов в замороженной рыбе изначально нужно подготовить замороженную рыбу. Рыба режется на куски, заворачивается в полиэтиленовый пакет, затем кладётся в морозильную камеру при температуре -20℃. Для более тщательного выявления изменения содержания каротиноидов в рыбе, оставляем её на три недели. После необходимо сделать все те же действия, как и в предыдущих опытах, но уже с замороженной рыбой. Образец №1 — горбуша, образец №2 — сёмга, образец №3 — форель. Растворитель — толуол.

Обсуждение результатов

Экстракция каротиноидов в рыбе семейства лососёвых.

По истечению четырех дней путём экстракции было выявлено содержание каротиноидов в рыбе семейства лососёвых. В пробирках с рыбой, цвет растворов поменялся на оранжевый, что свидетельствует о наличии каротиноидов в филе рыб. Предположительно, цвет придаёт астаксантин, которого больше всего содержится именно в красной рыбе. В пробирках с образцами свежей рыбы, находящихся в разных растворителях, видны явные отличия. Цвет раствора толуола в пробирках значительно более выраженный, чем ацетона. Толуол — лучший растворитель.

Зависимость содержания каротиноидов в рыбе семейства лососёвых

от способа хранения (заморозка, засолка)

Спустя пять дней после каждого опыта, сначала с засоленной, затем с замороженной рыбой, было также замечено изменение цвета растворов, что подтверждает наличие каротиноидов в горбуше, сёмге и форели при разных способах их хранения. Было выявлено, что в пробирках с образцами засоленной рыбы цвет растворов значительно менее выражен, по сравнению с образцами

замороженной рыбы. 

Это может говорить об уменьшении содержания каротиноидов в засоленной рыбе. Цвет растворов с образцами свежей рыбы и замороженной почти идентичен, что свидетельствует о том, что содержание каротиноидов в рыбе при хранении путём заморозки не изменяется. Также во всех пробирках с образцами №1 — горбушей цвет растворителя остался менее выраженным, чем в других пробирках. Можно предположить, что содержание пигментов также может зависеть от вида рыб.

Заключение и выводы

На опытах с образцами горбуши, сёмги, форели было доказано наличие каротиноидов, предположительно самого астаксантина. Способы хранения рыбы семейства лососёвых влияют на содержание в ней каротиноидов. При засолке количество каротиноидов в рыбе уменьшается, замораживание рыбы не изменяет содержание каротиноидов.