Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО ПРОДУКТА

Изобретение относится к пищевой, фармацевтической и косметической отраслях промышленности, а именно к технологии получения биологически активного порошка из отходов переработки сырья пантовых оленей, в частности из жмыха.

Известен способ получения растворимого концентрата из побочной продукции пантового оленеводства путем водной экстракции сырья пантовых оленей под действием ультразвука (37 кГц) в присутствии фермента пепсина при его концентрации в смеси сырье: вода 0,5%, с последующими фильтрацией субстрата и сушкой в вакууме отфильтрованного гидролизата. Выход растворимого концентрата (высушенного гидролизата) из хвостов пантовых оленей составляет до 32,0%, из половых органов - до 24,0%, маток с эмбрионами - до 6,5% (см. RU 2548747 А61К 35/12, А61К 35/48, А61К 35/50, B01D 11/02, B01J 19/10).

Известен способ получения биологически активных экстрактов из продукции пантового оленеводства путем совместной водной экстракции продукции пантового оленеводства (предусматривающий и раздельную переработку каждого вида сырья) в присутствии ультразвука (37 кГц) и фермента пепсина с последующими фильтрацией субстрата и сушкой в вакууме отфильтрованного гидролизата. Выход растворимого концентрата (высушенного гидролизата) из хвостов пантовых оленей составляет до 45,0%, из половых органов - до 36,0%, маток с эмбрионами - до 10,0%, сухожилий - до 50,0%, мяса - до 35,0%, кожи пантов - до 50,0%) (см. заявка на изобретение РФ №2015120158/12 от 27.05.2015 г. - прототип).

Однако в способах переработки продукции пантового оленеводства не разработана технология переработки жмыха, полученного после изготовления экстрактов, в то время как жмых после ферментативного гидролиза обладает высокой биологической активностью.

Необходима разработка способа получения биологически активного продукта из отходов переработки сырья пантовых оленей (жмыха), обеспечивающего расширение ареала средств для получения биологически активных продуктов, при более высокой рациональности использования продукции пантового оленеводства.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения биологически активного порошка из отходов переработки сырья пантовых оленей путем экстракции жмыха, полученного после ферментативного гидролиза продуктов пантового оленеводства, где в качестве экстрагента используют 40-50%-ный раствор этилового спирта при соотношении раствор спирта:жмых 5:1-10:1, при этом экстракцию проводят при температуре 35-50°С в течение 6-10 суток при регулярном перемешивании смеси, с последующими фильтрацией и сушкой экстракта и оставшегося жмыха. Сушку экстракта и жмыха осуществляют при температуре не выше 50°С и вакууме 0,9 атм. Перемешивание смеси в процессе экстракции осуществляют не реже чем каждые 4 часа в течение не менее 10 минут. Размол сухих экстракта и жмыха осуществляют до ультрадисперсного состояния.

Сущность заявленного способа заключается в следующем. Исследования биохимического состава жмыха, полученного после получения экстрактов путем ферментативного гидролиза и после экстракции жмыха по заявленному способу, показали наличие высокого содержания белка, жира, аминокислот и минеральных веществ (табл. 1), что предопределило возможность его использования для получения биологически активного порошка.

Согласно исследованиям (табл. 1) установлено, что по содержанию белка проба жмыха оставшегося после ферментации (гидролиза) сырья пантовых оленей превосходит панты марала в 1,3 раза, жира в 4,3 раза, аминокислот на 16,9%. При этом спиртовая экстракция жмыха оставшегося после ферментативного гидролиза продукции пантового оленеводства снизила биохимические показатели жмыха только на 10,0-12,0%.

Исходя из биохимического состава жмыха можно было бы использовать его, например, в качестве пищевого продукта, так как благодаря ферментной обработке в поле ультразвука в процессе получения гидролизата жмых будет максимально усваиваться в желудочно-кишечном тракте человека при минимальных энергетических затратах организма. Так в процессе ферментативного гидролиза структура сырья подвергается необратимым изменениям (нарушается структура сложных белков, разрушаются клетки, усиливается проницаемость клеточных и межклеточных структур), что предопределяет повышение доступности продукта при его усвоении.

Однако, как показали проведенные исследования, известные технологические режимы получения гидролизатов из продукции пантового оленеводства посредством водной экстракции в присутствии ферментов обеспечивают благоприятный режим для роста патогенных микроорганизмов, поэтому и полученный жмых содержит концентрацию бактерий, опасных для человеческого организма. Результаты микробиологического анализа отражены в табл. 2, в то время как микробиологические показатели продукта должны соответствовать требованиям TP ТС 021/2011.

Поэтому использование этилового спирта в процессе экстрагирования жмыха в щадящих температурных режимах экстракции, в щадящей концентрации спирта и непродолжительном времени процесса предопределило высокий выход биологически активных веществ в экстракте из жмыха и его микробиологическую безопасность после экстракции, что позволило после дополнительного размола жмыха (после вакуумной сушки) использовать его в качестве биологически активной добавки к пище как самостоятельно, так и при объединении с полученным из него высушенным экстрактом (порошок), то есть в нативном или обогащенном виде, в зависимости от потребности пользователя. Использование жмыхов без обогащения (в качестве самостоятельного продукта) после экстракции основывалось на том, что в нем остаточное количество полезных веществ оставалось на высоком уровне и характеризовалось безопасным содержанием микроорганизмов (табл. 1).

Для выявления оптимальных параметров процесса экстракции жмыха исследовали влияние следующих технологических параметров: концентрация раствора этилового спирта 40,0; 50,0 и 60,0%, при соотношении компонентов раствор спирта:сырье 2,5:1; 5:1; 10:1 (далее - разведение), при температуре 20-25°C в течение 8, 10, 12 и 14 суток. По суммарному содержанию аминокислот (%) в экстракте определяли оптимальные параметры экстракции. Результаты исследований отражены в табл. 3.

Как видно из табл. 3, выход суммарного значения аминокислот возрастал по мере увеличения разведения до 10:1, так и времени экстракции до 12 дней и концентрации спирта до 50%. Оптимальным режимом проведения экстракции следует считать использование для экстрагирования жмыха этилового спирта с концентрацией от 40,0 до 50,0%, при соотношении раствор спирта: жмых от 5:1 до 10:1 в течение 10-12 дней. Однако температурный режим при проведении процесса экстракции, как показали многочисленные исследования, оказывает значительное влияние на выход экстрагируемых веществ.

В связи с чем были проведены опыты по выявлению оптимальной температуры экстракции при найденных оптимальных параметрах процесса, поскольку повышение температурного режима, кроме увеличения степени извлечения биологически активных веществ, может снизиться длительность процесса в целом. Результаты исследований отражены в таблице 4, при использовании температурных режимов на уровне 25, 30, 35, 40, 45 и 50°C, при длительности процесса 4, 6, 8, 10 и 12 суток (концентрация этилового спирта 40,0%, соотношение раствор спирта:жмых 7:1).

Как показали исследования, использование подогрева при экстрагировании жмыха позволило повысить выход экстрактивных веществ при длительности процесса 6 суток почти в 2,0 раза (при повышении температуры от 20 до 50°C), при длительности 8 суток на 78,5%, при длительности 10 суток на 60,5%, при этом наиболее значимый скачок выхода аминокислот при росте температуры процесса был при температуре 35-45°C при шестидневной длительности процесса (14,5; 17,4; 17,0%) и 8 днях (13,0; 15,2; 14,8; 10,3%) экстрагирования жмыха. Оптимальным температурным режимом проведения экстракции жмыха при использовании 40,0-50,0%-ного спирта при соотношении раствор спирта:жмых 5:1-10:1 следует считать 35-50°C при длительности процесса 6-10 суток, при регулярном перемешивании смеси в процессе экстракции, с последующими фильтрацией экстракта и вакуумной сушкой компонентов.

Как показали исследования, биологическая активность полученного спиртового экстракта варьировало в пределах 15-18%).

Микробиологические показатели жмыха после экстракции и вакуумной сушки приведены в табл. 5.

Согласно проведенным исследованиям жмых после экстрагирования и вакуумной сушки соответствовал микробиологическим требованиям согласно TP ТС 021/2011.

Полученный биологически активный продукт может быть использован при следующих его модификациях:

- растворимый порошок (после вакуумной сушки экстракта);

- порошок измельченного до ультрадисперсного состояния жмыха после экстракции и вакуумной сушки;

- смесь порошков: растворимого (после сушки экстракта) и ультрадисперсного после сушки и размола жмыха после экстракции;

- комплекс экстракта и жмыха после вакуумной сушки.

Пример 1. 10,0 кг жмыха (не позднее 5 часов после ферментативного гидролиза) загружают в мешалку с водяной рубашкой и добавляют 50,0 кг 40,0%-ного раствора этилового спирта. Экстракцию жмыха проводят при температуре 40°C в течение 8 суток при перемешивании смеси в течение не менее 10 минут каждые 4 часа, после окончания процесса производят фильтрацию смеси с последующей вакуумной сушкой при температуре не выше 50°C и вакууме 0,9 атм экстракта и оставшегося жмыха и их размола и фасовки в стерильную тару (полипропиленовая упаковка и/или капсулы или любую тару по договоренности с потребителем). Продукт может быть представлен как отдельно упакованные порошок из экстракта, так и в смеси порошков из экстракта и жмыха.

Пример 2. Способ по примеру 1, только без фильтрации смеси с последующей ее вакуумной сушкой, размолом и фасовкой продукта в стерильную тару.

Таким образом, использование в качестве сырья жмыха, полученного после ферментативного гидролиза продуктов пантового оленеводства, после которого жмых приобретает (вследствие нарушений, в процессе ферментативного гидролиза, структуры сложных белков, разрушения клеток, усиления проницаемости клеточных структур) повышенную доступность при последующей его переработке, при этом при использовании в качестве экстрагента раствора спирта щадящего концентрации (40-50%) жмых после экстракции и сушки при своей микробиологической характеристике становиться пригодным, по стерильности, продуктом для его использования в пишу в качестве биологически активной добавки, а экстракт (после сушки) может использоваться как самостоятельно, так и в качестве добавки к жмыху в качестве обогащающего компонента.

В конечном итоге использование заявленного способа позволяет расширить ареал средств для получения биологически активных продуктов, повышая рациональность использования продукции пантового оленеводства.