ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЛКОВЫХ КОМПОНЕНТОВ ШКУР СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

АННОТАЦИЯ

Исследовано содержание белка и аминокислот в шкурах мелко- и крупнорогатых животных. Шкуры козы и свиньи характеризуются более высоким содержанием белка. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии анализирован аминокислотный состав образцов шкур. В шкурах животных более высокие концентрации имеют глицин, глутамин, глутаминовая кислота, цистеин, аргинин и гистидин.

ABSTRACT

The content of protein and amino acids in the hides of small and large horned animals was studied. Goat and pig skins are characterized by a higher protein content. The amino acid composition of skin samples was analyzed using high-performance liquid chromatography. In animal skins, glycine, glutamine, glutamic acid, cysteine, arginine and histidine have higher concentrations.

Ключевые слова: шкура, кожа, коза, корова, баран, свинья, белки, аминокислоты.

Keywords: hide, skin, goat, cow, sheep, pig, proteins, amino acids

Шкуры животных использовались в различных целях с доисторических времен. Шкуры в основном являются побочным продуктом мясного производства. Поскольку мясо для потребления человеком в основном состоит из крупного рогатого скота, свинины, овцы, козы и курицы, шкуры этих животных наиболее доступны использования людьми. Масса шкуры или кожи составляет от 3 % до 12 % веса живого млекопитающего, а у домашней птицы может достигать 20 % [8]. Кожа используется для производства многих изделий из-за ее физических и эстетических свойств. Кожа изготавливается путем стабилизации волокнистой коллагеновой сети шкур животных с помощью химических реагентов – процесса, который в просторечии известен как дубление. Происхождение шкур и методы обработки, используемые при дублении, играют решающую роль в определении свойств конечного кожаного изделия. Для изготовления кожи используются шкуры разных животных с разными физическими характеристиками [10]. Телячьи, свиные, овечьи и козьи шкуры являются наиболее традиционными источниками кожи. Помимо прочего, шкуры используются: в качестве источника белка кератина для экстракции и включения в корма для животных, удобрения, косметику и упаковку пищевых продуктов. Кроме того, из шкур производят желатин и коллаген [8].

Шкура крупного рогатого скота состоит из 33 % белка, 2-6 % жиров, 65 % воды и 0,5 % минеральных веществ. Он разделен на три слоя: эпидермис (около 1 % толщины), дерму (около 85 %) и гиподерму (около 15 %). Дерма – это слой, используемый при производстве кожи. Все млекопитающие имеют разные типы кожи. Кожа меняется в зависимости от возраста, пола, питания и климата [7].

В качестве объектов исследования использовали шкуры наиболее распространенных животных в Узбекистане: козы, коровы, барана, свиньи. Провели сравнительный химический анализ по количественному содержанию белка и их аминокислотного состава шкур мелко и крупнорогатых животных.

Материалы и методы

Определение содержания белка. Для выделения белков биологический материал превращали в порошкообразное состояние в электрическом измельчители ткани до разрушения клеточных стенок, получая гомогенат. От подготовленных проб отбирали навески в термостойкие колбы, приливали концентрированной серной кислоты (r=1,84 г/см³) и разлагали на песчаной бане или плитке, избегая бурного кипения. Для ускорения процесса минерализации, использовали перекись водорода. Окончанием процесса минерализации являлось получение абсолютно прозрачного бесцветного раствора. В подготовленных пробах определяли содержание белка колориметрическим методом на спектрофотометре V-5000 Metash с реактивом Несслера при длине волны 400 нм [2]. Получены результаты при трехкратной повторности эксперимента. Результаты анализа представлены в таблице 1.

Выделение и очистка белков. Чтобы определить связанные аминокислоты суммарный белок из кожи животных выделяли при помощи экстракции 0.2 н гидроокисью натрия при периодическом перемешивании на магнитной мешалке 500 об/мин в течение 60 мин [1; 2; 5]. Полученные экстракты центрифугировали на рефрижераторной центрифуге при 6000 об/мин в течение 30 мин. Прозрачный супернатант для осаждения белка обработали 80 %-ным сульфатом аммония, выдерживали раствор в холодильнике в течение 16 часов для формирования осадка белка. Осадок отделяли центрифугированием и растворяли в минимальном объёме мл 0,2 в растворе гидроксида натрия. Полученные белковые растворы обессоливали, диализовали против проточной воды в течение 24 часов. Обессоленные растворы лиофильно сушили при высоком вакууме и низкой температуре (-35°С). Лиофильно высушенные белки исследуемых образцов кожи взвешивали (15±2 мг), проводили кислотный гидролиз 5,7 в соляной кислоте при 160 °С в вакуумных условиях в течение 70 мин. Гидролизаты упаривали и передавали на анализ аминокислотного состава.

Анализ ВЭЖХ ФТК-производных аминокислот. Синтез ФТК (фенилтиокарбомаил) производных свободных аминокислот проводили по методу Steven A. Cohen, Daniel J. Strydom [3; 4; 6; 9]. Идентификацию ФТК-аминокислот проводят на хроматографе Agilent Technologies 1200 на колонке 75x4.6 mm Discovery HS C18. Раствор А: 0,14М CН₃СOONa + 0,05% ТЭА рН 6,4, В:CH₃CN. Скорость потока 1,2 мл/мин, поглощение 269 нм. Градиент %в/мин: 1-6 %/0-2.5мин; 6-30 %/2.51-40мин; 30-60 %/40,1-45мин; 60-60 %/45,1-50 мин; 60-0 %/50,1-55мин. Полученные результаты аминокислотного состава белков животных приводим ниже в таблице 2.

Обсуждение результатов

Определение содержания белка в шкурах животных определяли после предварительной минерализации пробы с серной кислотой с последующим определением белкового азота с реактивом Несслера.

Таблица 1.

Результаты определения содержания суммарного белка в шкуре животных

5,7 – переводной белковый коэффициент для козы

5,62 –  переводной белковый коэффициент для коровы и свиньи

5,85 –  переводной белковый коэффициент для барана

Как видно из полученных данных, сравнительное максимальное содержание суммарного белка установили в коже козы 62,07 %. В то время как минимальное содержание суммарного белка установили в коже коровы 42,48 %. При определении содержание белка в коже барана составило 47,85 %. В коже свиньи белок составил 59,06 %.

Для установления качества белков, полученных из крупнорогатых и мелкорогатых животных, стояла задача – получить количественное содержание аминокислотного состава выделенных белков.

Таблица 2.

Аминокислотный состав белков шкур животных

*- незаменимые аминокислоты

Аминокислотный состав белков шкур всех животных содержит весь набор незаменимых аминокислот – треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, гистидин, фенилаланин и лизин. Как видно из таблицы 2, сравнительное суммарное содержание аминокислот белков из шкур козы и из шкур свиньи преобладают, как и суммарное содержание белков как видно из таблицы 1.

При сравнительном анализе незаменимых аминокислот в белках шкур исследуемых животных преобладает содержание в составе белка из шкуры козы 288,46 мг/гр. Из всех определённых аминокислот максимальную концентрацию имеет глицин (147,5031 мг/гр) в шкуре свиньи. Среди аминокислотного состава шкуры козы содержится высокое содержание глутамина и глутаминовой кислоты, глицина, гистидина и фенилаланина. Шкура коровы богато глутамином и глутаминовой кислотой, глицином, цистеином, лейцином и изолейцином. В шкуре барана преобладает глицин, глутамин и глутаминовая кислота, цистеин и аргинин. Для свиной шкуры характерны следующие вещества: глицин, аргинин, глутамин и глутаминовая кислота, пролин. Все исследуемые белки сбалансированы и по заменимым аминокислотам. Полученные результаты количественного содержания аминокислот в исследуемых белках доказывают, что шкура животных является источниками полноценного белка.  

Выводы. Исследовано количественное содержание суммарных белков кожи козы, коровы, барана и свиньи. В результате получены значение белков в коже козы –  62,07 %, в коже коровы – 42,48 %, в коже барана 47,85 % и в коже свиньи – 59,06 %. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии выявлена качественная характеристика (аминокислотный состав) белков четырёх образцов животных. В результате анализа установили суммарное содержание незаменимых аминокислот для белков четырёх образцов: козы – 288,46 мг/г, коровы – 197,96 мг/г, барана – 107,24 мг/г, свиньи – 149,02мг/г.

Список литературы:

1. Девени Т., Гергей Я. Аминокислоты, пептиды и белки. – М.: Мир, 1976. – 355 с.
2. Ермаков А.И., Арасимович В.В. Методы биохимического исследования растений. – Изд. 2-е, перераб. и доп.  – М.: Изд-во «Колос», 1982.– 430 с.
3. Ибрагимов А.А., Аббасова Д.З., Назаров О.М. Определение содержания химических элементов в Ephedra equisetina Bunge с использованием нейтронно-активационного анализа // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 8 (74). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/9937 (дата обращения: 21.01.2024).
4. Карабаева Р.Б., Ибрагимов А.А., Назаров О.М. Определение содержания химических элементов и аминокислот в Prunus persica var.nectarina // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 9(75). URL: https://7universum. com/ru/nature/ archive/item/ 10659 (дата обращения: 21.01.2024).
5. Кочетов Г.А. Практическое руководство по энзимологии. – Изд. 2-е, перераб. и доп. –  Москва, 1980. – 272 с.
6. Маматкулова С.А., Абдуллаев Ш.В., Назаров О.М. Компонентный состав экстрактов Raphanus sativus L произрастающего в Узбекистане // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. 2019. № 8 (62). URL: https://7 universum. com/ ru/ nature/archive/item/7674 (дата обращения: 21.01.2024).
7. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.leather-dictionary.com/index.php/Hide_-_Skin. (дата обращения: 12.01.2024).
8. Matinong, A.M.E., Chisti, Y., Pickering, K.L., Haverkamp, R.G. Collagen Extraction from Animal Skin. Biology. 2022.11. рр. 905. doi.org/10.3390/biology11060905.
9. Steven A. Cohen, Daniel J. Strydom. Amino acid analysis utilizing phenylisothiocyanate derivatives // Journal of Analytical Biochemistry. 1988. – Vol. 174 (1). –  Pр.1–16.
10. Wise Will; Covington, Anthony D. Tanning Chemistry // The Science of Leather (2nd Edition). Royal Society of Chemistry, 2019. 685 p.