Коллагены : источники, свойства, применение

Л. В. Антипова, С. А. Сторублевцев, С. С. Антипов

КОЛЛАГЕНЫ: 
ИСТОЧНИКИ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

Монография

Санкт-Петербург
ГИОРД
2019

УДК 547.96; 664.932;4; 664.959
ББК Л80-13
 
А72

Научный редактор: 
профессор Л. В. Антипова

Исследования С. С. Антипова поддержаны из средств субсидии, выделенной  
на реализацию Программы повышения конкурентоспособности БФУ им. И. Канта

Рецензенты:  
академик РАН, заведующий кафедрой технологии и биотехнологии  
продуктов питания животного происхождения  
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств»  
(Институт биотехнологии и высокотехнологичных пищевых производств),  
д-р техн. наук, проф. Е. И. Титов;
профессор кафедры технологии продуктов питания животного происхождения 
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»  
(Институт пищевой и перерабатывающей промышленности),  
д-р техн. наук А. А. Запорожский 

Антипова, Людмила Васильевна
А72  
Коллагены : источники, свойства, применение : монография / Л. В. Антипова, 
С. А. Сторублевцев, С. С. Антипов. — Санкт-Петербург : ГИОРД, 2019. — 408 с.

 
ISBN 978-5-98879-101-0

В книге обобщены и систематизированы современные знания о структуре, физико-химических, биохимических свойствах и особенностях коллагена в составе основного и вторичного сырья перерабатывающих отраслей АПК; приведены новые сведения 
о свойствах коллагеновых субстанций применительно к производству пищевых и кормовых продуктов, косметологии, медицине. 
Монография рекомендуется специалистам перерабатывающих отраслей АПК, научным работникам, аспирантам, студентам профильных высших и средних специальных 
учреждений.

УДК 547.96; 664.932;4; 664.959
ББК Л80-13

ISBN 978-5-98879-101-0
 
© ООО «Издательство „ГИОРД“», 2019

Оглавление

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ .............................................................................. 7

ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 8

Глава 1 КОЛЛАГЕН: СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ  
О СТРУКТУРЕ И СВОЙСТВАХ ................................................. 11

Глава 2 КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩЕЕ СЫРЬЕ  
ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ОТРАСЛЕЙ  
АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА ............................. 46
 
2.1. Поверхностные покровы животных .................................... 47
 
2.2. Кишечное сырье ........................................................................ 71
 
2.3. Малоценные субпродукты и отходы  
переработки мяса ............................................................................. 80
 
2.4. Малоценные вторичные продукты и отходы  
переработки птицы .......................................................................... 87
 
2.5. Малоценные вторичные продукты и отходы  
переработки рыбы............................................................................ 96

Глава 3 СОВРЕМЕННЫЙ ОПЫТ В ПЕРЕРАБОТКЕ  
КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩИХ РЕСУРСОВ .............................. 105
 
3.1. Краткая характеристика коллагенсодержащего  
сырья ................................................................................................. 105
 
3.2. Производство пищевых и кормовых продуктов ............. 117
 
3.3. Производство натуральных колбасных оболочек .......... 137
 
3.4. Производство кож .................................................................. 141
 
3.5. Производство искусственных колбасных оболочек  
типа «Белкозин» .............................................................................. 159
 
3.6. Производство желатина и клея ........................................... 170

Глава 4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ  
НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ  
КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ  
С ПРИМЕНЕНИЕМ ФЕРМЕНТОВ .......................................... 185
 
4.1. Ферменты и основы катализа в обработке  
коллагенсодержащего сырья ....................................................... 187
 
4.2. Ферментная модификация коллагенсодержащего  
сырья ................................................................................................. 220
 
4.3. Получение биомодифицированных коллагеновых  
ингредиентов ................................................................................... 249

Глава 5 ИННОВАЦИИ В РАЗВИТИИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ  
КОЛЛАГЕНОВЫХ СУБСТАНЦИЙ НА ОСНОВЕ  
БИОКАТАЛИЗА ............................................................................. 255
 
5.1. Получение пленок и пленочных покрытий ...................... 256
 
5.2. Производство колбас, полуфабрикатов  
и других продуктов ........................................................................ 274
 
5.3. Применение очищенных и биомодифицированных  
коллагеновых субстанций в составе функциональных  
и специализированных продуктов пищевого  
и кормового назначения ............................................................... 303
 
5.4. Обработка шкуросырья при производстве кож ............. 320
 
5.5. Новые подходы к получению функциональных  
пищевых ингредиентов на основе коллагеновых  
белков ................................................................................................ 332
 
5.6. Коллагеновые субстанции для косметологии  
и медицины ...................................................................................... 352

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................... 367

Оглавление

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АДВ — антимикробные действующие вещества 
АСМ — атомно-силовая микроскопия 
БАВ — биологически активные вещества 
БЦ — биологическая ценность
ВГУИТ — Воронежский государственный университет инженерных 
технологий
ВНИИМП — ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский  
институт мясной промышленности им. В. М. Горбатова
ВУС — водоудерживающая способность
ДГК — дегидрацетовая кислота 
ДДСе — диметилдипиразолилселенид 
ДФФ — диизопропилфторфосфат 
ж. к. — жидкостной коэффициент
ЖУС — жироудерживающая способность 
ИКМ — искусственные коллагеновые материалы 
ИЭТ — изоэлектрическая точка 
КРАС — коэффициент различия аминокислотного скора 
КРС — крупный рогатый скот
КТИПП — Кемеровский технологический институт пищевой  
промышленности
МНЖК — мононенасыщенные жирные кислоты
МПК — минимальная подавляющая концентрация
МРС — мелкий рогатый скот
н. п. — нуклеотидные пары 
НЖК — насыщенные жирные кислоты
п. о. — пары оснований
ПААГ — полиакриламидный гель
ПВ — пищевые волокна 
ПДК — предельно допустимая концентрация
ПНЖК — полиненасыщенные жирные кислоты
СЭ — стабильность эмульсии 
ФРК — ферментно-растворимый коллаген 
ФТС — функционально-технологические свойства 
ЦНИИКП — Центральный научно-исследовательский институт  
кожевенно-обувной промышленности
ЭПЖ — экстракт поджелудочной железы
ЭС — эмульгирующая способность
NPV — Net Protein Value (чистая ценность белка)

ВВЕДЕНИЕ

Белок — форма биологического существования жизни. Специфически сконструированные протеины, играют решающую роль в выполнении ими своего биологического предназначения. Вне зависимости 
от уровня эволюции организмов (позвоночные, беспозвоночные, млекопитающие, приматы и люди) самым важным белком — primus inter 
pares (первый среди равных) — является коллаген, который создает 
основу межклеточного матрикса соединительной ткани и наиболее 
распространен. Входя в состав соединительных тканей организмов, 
он составляет около ⅓ массы всех белков. В коллаген буквально погружен весь организм, так как соединительные ткани создают основу 
и фундамент организмов и тканей; вместе с кровью и лимфой он формирует внутреннюю их среду. Медицина констатирует: подлинный 
биологический возраст человеческого организма определяется состоянием белков, где коллаген представляет самое точное зеркальное отражение его биологического потенциала.
Накопленные на протяжении последних десятилетий в отечественной и зарубежной литературе сведения о строении, структуре, функциях и свойствах коллагена свидетельствуют об уникальности этого 
белка и, в связи с этим, универсальности интереса к нему.
Будучи основным белком опорно-двигательной системы в теле 
позвоночных, коллаген обладает специфическими особенностями, 
обусловливающими его роль как структурного материала. В этом 
качестве коллагеновые волокна присутствуют во всех видах соединительной ткани, обеспечивая образование и поддержание общей 
структурной и физической целостности организма, принимая участие в барьерной, репаративной, метаболической, терморегуляторной 
и ряде других функций различных органов. К основным видам тканей, содержащих значительные количества коллагена, относят дерму, 
сухожилия, хрящи, фасции, долгое время считавшиеся малоценными 
и ограниченно использовавшимися в производстве каких-либо продуктов.
Целенаправленное применение белков соединительных тканей 
имеет свою историю, основанную прежде всего на структурно-механических и физико-химических свойствах коллагена.
Однако коллагены тканей животных, в том числе наземных, птиц 
и рыб, продолжают побуждать огромный интерес ученых и специалистов к расширению производства ряда полезных продуктов, пре

паратов, средств. Уникальные свойства коллагена, используемые 
при разработке перспективных и инновационных технологий, позволяют заменить часть основного сырья при производстве мясных 
и рыбных продуктов питания, получать: добавки — обогатители пищевых систем — при производстве продуктов питания функционального и специального назначения, пищевые пленки и покрытия, съедобные колбасные оболочки и упаковочные материалы, улучшители 
вкуса (например, коллагеновые белки с сорбированными на них ароматическими компонентами). Чрезвычайно актуальны биологически 
активные вещества коллагеновой природы для медицины и косметологии. В настоящее время широко распространены кремы, мази, шампуни, лосьоны и т. д. с использованием коллагенов. Особый интерес 
и популярность коллагеновые белки представляют в биомедицинских 
технологиях, при получении хирургических шовных материалов, ранозаживляющих средств, пролонгаторов лекарственных препаратов, 
искусственных органов и тканей, имплатантов.
Новые сведения по использованию коллагенсодержащих источников непосредственно связаны с расширением сырьевой базы перерабатывающих отраслей АПК на основе глубокой переработки 
биологических ресурсов и их максимального вовлечения в основное 
и специальное производство при значительном росте выхода полезных продуктов с единицы сырья. Такой подход создает условия для реализации безотходных экологически чистых технологий, разработки 
продуктов высокой биологической ценности и эстетического (товарного) вида. Обобщение сведений в данном направлении позволяет 
внедрять принципиально новые технологии и продукты (профилактические, специальные, лечебные), удовлетворяющие режимам экологии 
и отвечающие физиологическим нормам питания, требованиям к биомедицинским, биосовместным и биодеградируемым материалам.
Особую значимость приобретают исследования по изучению 
свойств коллагенов как носителей асептических и лекарственных веществ, дефицитных микронутриентов для коррекции алиментарных 
расстройств здоровья человека и животных, прижизненной детоксикации организма. Заслуживают внимания исследования, связанные 
с производством строительных и упаковочных материалов. Источники 
коллагеновых белков сосредоточены в основном в побочных и бросовых продуктах перерабатывающих производств, в связи с чем они недороги и доступны при реализации различных технических решений.
Мировой рынок коллагена, по прогнозам специалистов, достигнет 
119 млрд руб., при среднегодовом темпе роста 11,5 %.
Авторы монографии предлагают обобщенные информационные 
сведения и результаты собственных исследований в области структу
Введение

Введение

ры, свойств и возможного развития отечественных технологий на основе белков соединительных тканей наземных животных и рыб.
Вполне очевидно, что биополимерные системы, выделяемые из сырья животного и рыбного происхождения, актуальны в интересах развития науки, технологии, экологии, здравоохранения, косметологии 
и могут составить мощную ветвь в становлении инновационных 
отечественных производств в рамках Доктрины продовольственной 
безопасности России, в которой развиваются положения Стратегии 
национальной безопасности РФ, утвержденной Указом Президента 
Российской Федерации от 31.12.2015 № 683, касающиеся продовольственной безопасности РФ, учтены нормы Стратегии экономической 
безопасности РФ на период до 2030 года, утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 13.05.2017 № 208, Стратегии развития 
пищевой и перерабатывающей промышленности РФ на период до 2020 
года, утвержденной распоряжением Правительства РФ от 17.04.2012 
№ 559-р и других документов стратегического планирования.