Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРИМОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПАНТОВ

Изобретение относится к медицине и ветеринарии, точнее к технологии переработки пантов марала, изюбра, северного оленя для получения биологически активного растворимого концентрата в виде порошка.

Известен способ получения растворимого концентрата из побочной продукции пантового оленеводства, включающий водную экстракцию сырья, измельченного до состояния фарша с последующей фильтрацией и вакуумной сушкой при температуре не выше 50°C и давлении 0,9 атм, при этом экстракцию сырья проводят под действием ультразвуковых колебаний частотой 37 Гц в течение 2-3 часов при соотношении сырье:вода для хвостов и/или половых органов самцов 1:3 для маток с плодами и околоплодной жидкостью 1:1 при температуре 45-50°C (патент RU 2488401, МПК А61К 35/12, А61К 35/48, А61К 35/50).

Однако данный способ характеризуется не очень высоким выходом концентрата (26%).

Известен способ получения биологически активного продукта из сырых пантов, включающий измельчение пантов до частиц размером 100 мкм, смешивание размолотых пантов с водой при соотношении 1:5, гомогенизацию смеси с последующей экстракцией в течение 4 часов при температуре 90-93°C и после охлаждения до 40°C ферментативный гидролиз при температуре 38-40°C и pH 4,5 в присутствии папаина активностью 30 тыс. ЕД из расчета 1-2% от веса пантов в течение 5 часов, центрифугирование, фильтрацию и сушку продукта при температуре 45-50°C в вакууме 0,9 атм (Патент RU 2386444, МПК А61К 35/32).

Однако высокотемпературная экстракция не может не вызывать частичную денатурацию ряда белков и аминокислот, что снижает выход конечного продукта.

Известен способ получения биологически активного концентрата из консервированных пантов, включающий измельчение пантов до частиц размером 100 мкм, ферментативный гидролиз с последующей экстракцией, при этом ферментативный гидролиз осуществляют в две стадии, на первой стадии в присутствии фермента пепсина из расчета 2,0% от веса пантов при соотношении панты:вода 1:3 в течение 4 часов и температуре 40°C, а на второй стадии проводят ферментативный гидролиз жмыха, полученного после первой стадии ферментации, в присутствии фермента папаина активностью 30 тыс. ЕД из расчета 2% от первоначального веса пантов при соотношении жмых:вода 1:1,5 в течение 4 часов при температуре 40°C, далее экстракции подвергается жмых после второй стадии ферментации при соотношении жмых:вода 1:5 в течение 3 часов и температуре 95-98°C с последующим центрифугированием и фильтрацией, а сушку всех фильтратов проводят при температуре не выше 50°C и вакууме 0,9 атм (Патент RU 2461384, МПК А61К 35/32, В01Д 11/02 - прототип).

Однако, как показали исследования, данный способ, несмотря на две стадии ферментации и наличие процесса «выварки» термостойких компонентов, что позволило повысить выход конечного продукта до 43%, не исчерпал в достаточной мере биоактивный потенциал пантов.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка способа получения концентрата из консервированных пантов, обеспечивающего более высокий выход конечного продукта.

Указанный результат достигается тем, что панты измельчают до частиц размером 100 мкм, смешивают с водой в соотношении панты:вода 1:3-1:4 и подвергают ферментативному гидролизу, при этом в качестве ферментативного комплекса используют штамм бактерий Bacillus licheniformis-60 ВКМ В-2366 и папаин из расчета по 3750-6250 ME действия каждого на 1,0 кг пантов, а ферментацию проводят под действием ультразвука мощностью 37 кГц в течение 8-10 часов при температуре от 40 до 50°C и pH 5,0-8,0 и после фильтрации, экстракт сушат при температуре 45-50°C.

В эксперименте изучалась возможность использования в процессе ферментативного воздействия на размолотые панты ферментов микробного и грибкового происхождения селекционных штаммов: Bacillus lichniformis-60 ВКМ В-2366, Aspergillus awamori F-4277Д, Aspergillus oryzae BKM F-3927Д, Aspergillus awamori ВУДТ-2 и Aspergillus awamori ВУДТ-2 1000У (далее бактериальная, грибная, кислая протеазы, глюкоамилаза-1 и глюкоамилаза-2 соответственно).

По ходу исследования протеолитических свойств и возможности использования вышеуказанных ферментов для получения концентрата из пантов был проведен ряд опытов.

Опыт 1. Ферментативной обработке подвергалась смесь размолотых до частиц размером 100 мкм консервированных пантов при разведении панты:вода 1:4. Оптимальная степень разведения 1:4 была выявлена в ходе предварительных опытов, где были испытаны соотношения панты:вода 1:2, 1:3, 1:4 и 1:5. Как показали исследования оптимальным соотношением панты:вода для всех задействованных в опыте ферментов было соотношение 1:3-1:4. Ферментацию при использовании каждого фермента проводили активностью 2 тыс. ME (международных единиц) действия каждого на 0,4 кг пантов, что в пересчете на 1 кг размолотых пантов составляет 5 тыс. ME каждого фермента. Данное соотношение выявлено в процессе предварительных исследований при испытаниях (на выход сухого вещества) следующих соотношений: доза активности фермента:количество размолотых пантов - 250 ME:0,1 кг; 375 ME:0,1 кг; 500 ME:0,1 кг; 625 ME:0,1 кг; 750 ME:0,1 кг. Высокий выход сухого вещества наблюдался в пределах 375-625 ME на 0,1 кг пантов с оптимумом 500 ME на 0,1 кг, что составило для навески 0,4 кг используемой для проведения последующих опытов, в наиболее оптимальном варианте, 2000 ME. Каждый фермент испытывался в пределах своих оптимальных технологических параметров (pH, температура и время процесса) обеспечивающих максимальную активность ферментов.

В таблице 1 приведен биохимический состав и выход сухого вещества (пантового концентрата) по результатам первого опыта.

Как показали исследования, наиболее высокий уровень выхода сухого вещества был получен при использовании в процессе ферментации бактериальной, грибной и кислой протеаз (38,5%; 36,5 и 38,5% соответственно) при высокой массовой доле белка, жира, микро- и макроэлементов, что позволило произвести отбор ферментов (1, 2 и 3 образцов) для дальнейших исследований по совершенствованию технологии получения пантового концентрата.

Опыт 2. В данном опыте исследовалось влияние воздействия ультразвука мощностью 37 кГц на выход сухого вещества при использовании бактериальной, грибной и кислой протеаз (9, 10 и 11 пробы) при технологических параметрах первого опыта (кроме времени процесса) в связи с поиском оптимального времени воздействия ультразвуковыми колебаниями на течение процесса ферментации и выход сухого вещества (концентрата). Кроме этого изучалось влияние на выход конечного продукта объединенных ферментов: бактериальная протеаза с папаином (проба 7) и бактериальная протеаза и глюкоамилаза (проба 8) (в режиме, близком для каждого из 2-х ферментов в пробе). Доза и активность каждого фермента была в пределах половины дозы и активности указанных в первом опыте, что составляет в целом по каждой (7 и 8 проб) пробе суммарную активность 2,0 тыс. ME действия на 0,4 кг пантов. Исследование времени воздействия ультразвука на процесс ферментации проводили в пределах 6, 8, 10, 12 часов. Оптимальным временем воздействия было 8-10 часов. В таблице 2 приведен биохимический состав и выход пантового концентрата при времени воздействия ультразвука на субстраты (проба 9, 10, 11) в течение 10 часов.

Как видно из таблицы 2, по большинству биохимических показателей превалировал пантовый концентрат при использовании в качестве фермента бактериальной протеазы при воздействии на субстрат ультразвуковыми колебаниями мощностью 37 кГц (проба 9) и несмотря на то, что массовая доля белка была несколько ниже максимальной (82,03%) по опыту (66,91%), однако сумма аминокислот была выше, что и предопределило более высокий выход сухого вещества (57,0%). Таким образом, ультразвуковое воздействие на течение процесса ферментации позволило активизировать процесс, вероятно, за счет увеличения проницаемости клеточных оболочек элементов субстрата.

Опыт 3. В данном опыте лучший способ получения концентрата по второму опыту (бактериальная протеаза в сочетании с ультразвуком) был взят за основу и был усовершенствован путем совмещения ферментов бактериальной протеазы и папаина по 2,0 тыс. ME действия каждого на 0,4 кг пантов (12 проба). Исследована так же двойная доза бактериальной протеазы в сочетании с ультразвуком и папаином (проба 14) и двойная доза бактериальной протеазы в сочетании с ультразвуком (проба 13) при оптимальном времени его воздействия на процесс ферментации для всех трех проб.

В таблице 3 приведены данные биохимического состава и выход пантового концентрата (сухого вещества).

Как видно из таблицы 3, выход сухого вещества при задействованной пробе 14 всего на 1% выше выхода сухого вещества при использовании пробы (12), однако исходя из того, что расход бактериальной протеазы пробы 14 в два раза выше ее расхода в пробе 12, наиболее перспективным сочетанием следует считать пробу 12 (бактериальная протеаза в сочетании с папаином при воздействии на субстрат ультразвука), обеспечивающую выход сухого вещества на уровне 64%.

Сушку экстрактов проводили при температуре 45-50°C в инфракрасной сушилке.

Штамм бактерий Bacillus licheniformis является продуцентом щелочной протеазы. Протеаза активна в широком диапазоне pH-5,5 до 12,0 с при диапазоне температур от 30 до 70°C, папаин при pH 3-12 с оптимумом 5-8 и температуре 50-60°C. Оптимальными технологическими параметрами совместного использования бактериальной протеазы и папаина следует считать pH 5,5-8,0 и 40-50°C.

Пример. Один килограмм пантов измельчали на костедробилке, а затем на мельнице размером 100 мкм. Далее к 1 кг пантовой муки добавляли 4 л дистиллированной воды (соотношение 1:4), бактериальной протеазы и папаина по 4500 ME действия каждый. Полученный раствор ферментировали в ультразвуковой установке при частоте ультразвука 37 кГц в течение 10 часов при постоянном, каждые 30 минут, перемешивании и температуре 50°C. После ферментации смесь фильтровали через марлевый фильтр. Экстракт высушивали в инфракрасной сушилке при плотности теплового потока E=4,5-8,5 кВт/м² температуре 45°C, диапазоне волн 2-10 мкм, мощности лампы КГТ 220-1000 Вт.

Полученный концентрат из консервированных пантов по сравнению с цельными пантами содержит в 1,9 раза меньше золы, на 17,0% больше белка и на 30,0% жира, примерно равное наличие аминокислот и на 48,0% и 13,2% меньше макро- и микроэлементов соответственно. Данное различие, в связи с преобладанием органической составляющей и низкой минеральной, предопределило высокую биологическую активность концентрата (по сравнению с пантами выше на 28,4% по гипотензивному тесту на кроликах согласно фармстатье ФС 42-1202-78).

Растворимость концентрата составила 98,6%.

Таким образом, использование бактериальной протеазы в сочетании с папаином в качестве ферментов под воздействием ультразвука при гидролизе пантов позволило повысить выход концентрата из консервированных пантов до 64%.