Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ КОЖИ МАРАЛОВ

Изобретение относится к переработке оленеводческой продукции, а именно к способу получения биологически активного концентрата из кожи маралов.

Известен способ получения растворимого концентрата из побочной продукции пантового оленеводства, включающий водную экстракцию сырья, измельченного до состояния фарша размером частиц 3-5 мм, с последующей фильтрацией и вакуумной сушкой экстракта при температуре не выше 50°С и давлении 0,9 атм, при этом экстракцию сырья проводят под действием ультразвуковых колебаний частотой 37 кГц в течение 2-3 часов и при соотношении сырье : вода для хвостов и/или половых органов самцов марала 1:3, для маток с плодами и околоплодной жидкостью 1:1 при температуре 45-50°С (Патент РФ №2488401, публ. 27.07.2013, МПК А61К 35/12, А61К 3548).

Данный способ, при использовании в качестве сырья хвостов и половых органов, обеспечивает высокую степень извлечения биологически активных веществ при хорошей растворимости готового продукта, однако исследованиями по выявлению возможности использования данного способа в переработке кожного сырья от маралов с целью получения растворимого биологически активного концентрата подтверждена невысокая эффективность этого способа по выходу готового продукта, вероятно из-за морфологических различий сырья.

Известен способ получения биологически активных экстрактов из продукции пантового оленеводства, включающий совместную водную экстракцию измельченных до состояния фарша хвостов, половых органов самцов, маток с плодами и околоплодной жидкостью, сухожилий, кожи пантов и мяса под действием ультразвуковых колебаний мощностью 37 кГц в присутствии фермента пепсина при температуре 36-40°С, при этом процесс экстрагирования начинают с экстракции сухожилий при последующем поэтапном вводе в экстрагируемую массу, через час от начала процесса - кожи пантов, через два часа - хвостов и половых органов самцов, через четыре часа - маток с плодами и околоплодной жидкостью и через шесть часов - мяса, при этом каждый вид сырья перед вводом в процесс экстрагирования смешивается с водой в соотношении 1:4 и с ферментом пепсином из расчета 0,5% от смеси сырье : вода и рН 2-4, а по истечении 12 часов от начала процесса, производят фильтрацию экстракта. При достаточном для загрузки производственных мощностей количестве каждого вида сырья, производят экстрагирование в отдельности, при этом экстракция сухожилий длиться в течение 12 часов, кожи пантов 11 часов, хвостов и половых органов самцов 10 часов, маток с плодами и околоплодной жидкостью 8 часов и мяса 6 часов (см. заявку №2015120158 от 27.05.2015, МПК А61К 35/12, А61К 35/48).

Использование данного способа позволяет унифицировать технологические параметры водной экстракции при переработке сырья, то есть позволяет перерабатывать как одновременно разные виды сырья, так и каждый вид индивидуально, например кожи пантов. Однако, как показали исследования при экстракции кожи маралов по данной технологии в течение 11 часов, уже на 8 часе экстракции проявляются гнилостные процессы, выраженные в появлении неприятного запаха, чего не наблюдается при совместном использовании сырья, вероятно в связи с постоянным поэтапным вводом свежей субстанции в экстрагируемую массу.

Кожа пантов марала по своему морфологическому строению отличается от кожи марала более развитыми сальными железами, что предупреждает более высокое содержание жировой ткани, предохраняющий пант от переохлаждения и обмораживания, при ранне-весеннем интенсивном росте пантов. В это же время в коже панта залегают наиболее крупные артериальные кровеносные и венозные стволы, окруженные рыхлым слоем соединительной ткани, что в совокупности намечает несколько иной подход к технологическим приемам и параметрам при переработки кожи панта по сравнению с кожей марала.

Общее поголовье маралов только в одном Алтайском регионе составляет 80 тысяч животных, при этом ежегодно выбраковке и убою подвергается 7-10% маралопоголовья. При средней живой массе марала в 250 кг и массе кожи 7% от массы тела животного (17,5 кг) ежегодно утилизируется до 175 тонн кожи, являющиеся согласно проведенным исследованиям ценным биологически активным сырьем.

Необходима разработка способа получения биологически активного концентрата из кожи маралов, позволяющего расширить сырьевую базу продукции мараловодства и более полноценно использовать потенциал отрасли.

Указанный результат достигается тем, что способ получения биологически активного концентрата из кожи маралов включает измельчение кожи до состояния фарша, ферментативный гидролиз с последующей экстракцией под действием ультразвуковых колебаний мощностью 37 кГц и температуре 36-40°С, при этом ферментативный гидролиз проводят в присутствии ферментов пепсина и папаина активностью 30 тыс. ЕД при соотношении сырье : вода 1:3 из расчета 0,5% каждого фермента от смеси сырье : вода в течение 6-8 часов, причем фермент пепсин вводится в процесс в начале экстрагирования смеси, а папаин в середине временного периода процесса экстракции, при этом сушку экстракта после фильтрации осуществляют при температуре не выше 50°С и вакууме 0,9 атм. После смешивания фарша с водой смесь гомогенизируют, а в процессе экстракции перемешивают.

Исследования морфологических особенностей кожи пантовых оленей показали, что их кожный покров имеет видовые и региональные особенности, выражающиеся в полиморфизме эпидермиса, количестве, форме и размерах сальных и потовых желез. Сезонные изменения выражаются в утолщении всех слоев кожи в осенний период, отложением жировой ткани, гиперплазии сальных желез. Для исследования кожи марала на предмет выявления возможности использования кожи марала в качестве биологически активного сырья, используемого при производстве экстрактов и концентратов, были проведены биохимические исследования кожи маралов, снятой в конце августа.

В таблице 1 приведены результаты исследований кожи марала на фоне биохимических параметров кожи пантов и пантов.

Как видно из таблицы 1, кожа марала обладает богатым спектром аминокислот, а по ряду некоторых из них (аргинин, глутаминовая кислота, пролин, треонин) превосходит или находится на уровне (валин, глицин, изолейцин) их содержания в пантах, при этом массовая доля белка выше этого показателя в пантах на 60%. Кроме этого, кожа марала характеризуется довольно высоким уровнем микроэлементов. Кожа пантов маралов, используемая иногда как биологически активное сырье, также по ряду биохимических показателей уступает коже марала. По особенностям строения кожи маралов она является одной из депо крови, где церкулирует до 10% всей крови организма. В коже синтезируется гликоген, расщепляются углеводы, синтезируется витамин Д, содержатся структурные белки, коллаген, ретикулин, эластин, кератин, нуклеопротеиды и нуклеиновые кислоты, глюкоза, гликоген, гепарин, липиды.

Для выявления оптимальных параметров технологического процесса получения биологически активного концентрата из кожи марала был проведен ряд экспериментальных опытов, в процессе которых были задействованы, ранее используемые и положительно влияющие на выход биологически активных веществ при переработке сырья пантовых оленей, такие как ультразвук мощностью 37 кГц, температурный режим экстрагирования 36-40°С, ферментативный гидролиз (пепсин, папаин) при первоочередном вводе в процессе фермента пепсина и сушка экстракта при температуре не выше 50°С и вакууме 0,9 атм. В процессе экспериментов проводился поиск временного периода экстракции, исключающего затухание экстракта из кожи маралов в процессе производства концентрата, оптимального соотношения сырье : вода в процессе экстрагирования, времени ввода фермента папаина в процесс и доз ферментов папаина и пепсина, также влияющих на выход и качество конечного продукта (выход сухих веществ, сумма аминокислот).

В таблице 2 приведены экспериментальные данные при проведении экстракции сырья из кожи маралов, размолотой до состояния фарша при соотношении сырь : вода 1:2, 1:3, 1:4, временных периодах экстракции - 4, 6, 8, 10 часов, в присутствии фермента пепсина, вводимого в процесс в начале экстрагирования, и папаина активностью 30 тыс. ЕД, вводимого в процесс в середине временного периода процесса экстракции при дозе каждого фермента 0,5% от смеси сырье : вода. Процесс экстракции проводился под действием ультразвуковых колебаний мощностью 37 кГц при температуре 36-40°С. Сушка экстракта осуществлялась при температуре не выше 50°С и вакууме 0,9 атм.

Аналогичные опыты были проведены при вводе папаина в процесс экстрагирования, начиная с одной трети (первый опыт) и двух третей (второй опыт) временных периодов процесса экстракции, например при времени экстракции 6 часов папаин вводили после 2-х часов от начала процесса (одна треть временного периода), а во втором опыте ввод папаина осуществляли после 4-х часов от начала процесса экстракции. Оптимальным временем ввода папаина в процесс оказалась середина временного периода (длительности) экстракции, вероятно вследствие того, что ранний ввод папаина (первый опыт) не позволит пепсину в полной мере расщепить пептидные связи, т.е. подготовить субстанцию для оптимального функционирования папаина. Что касается второго опыта, то заниженная эффективность ввода папаина ближе к концу процесса сопряжена с недостаточностью времени воздействия папаина.

Опыты по выявлению оптимальной дозы ферментов пепсина и папаина проводились при дозах 0,3%; 0,4; 0,5 и 0,6% от смеси сырье : вода. При дозе 0,4% произошло снижение выхода сухих веществ на 11% по сравнению с дозой 0,5%, в то время как этот показатель при дозе 0,6% остался на уровне использования дозы ферментов в количестве 0,5%.

Как видно из таблицы 2 и параллельных опытов, оптимальными параметрами при проведении процесса экстракции следует считать соотношение сырье : вода 1:3 при временном периоде экстрагирования 6-8 часов, при котором не наблюдалось затухания смеси (тухлого запаха), при концентрации ферментов 0,5% от смеси сырье : вода и вводе папаина в процесс с середины временного периода экстракции.

В таблице 3 приведен сравнительный биохимический состав концентратов из кожи пантов, пантов, и кожи марала после сушки экстракта при температуре не выше 50°С и вакууме 0,9 атм до влажности 4,6%.

Согласно исследовательским данным (таблица 3) в концентратах, изготовленных из вышеуказанного сырья, не наблюдалось значимых отличий в биохимическом составе биосубстанций, за исключением показателя общих аминокислот (в концентрате из пантов этот показатель несколько ниже), в то время как общий белок находится на одном уровне при практически одинаковой зольности. По микроэлементному составу концентрат из кожи марала превосходит панты по содержанию калия, меди, натрия и цинка, значительно уступая пантам по содержанию кальция, марганца.

Исследования по адаптогенному, тонизирующему и гипотензивному действию концентратов изготовленных из кожи пантов, кожи маралов и пантов марала оценивали по общепринятым методикам на лабораторных животных, результаты представлены в таблице 4.

Концентрат из кожи маралов обладает по аналогии с концентратами из кожи пантов марала и из основы пантов адаптогенным, тонизирующим и гипотензивным действием, причем значения этих тестов у кожи маралов равны или несколько выше, чем кожи пантов, но уступают на 11-40% основе пантов. Принимая во внимание, что выход концентрата из пантов по отработанной методике составляет 64%, а концентрата из кожи 88%, разницу в биологической активности единицы сырья нивелирует объемом полученной продукции (меньшей активности, но большой выход концентрата).

Пример. Кожу маралов, снятую в августе очищают от загрязнений и измельчают на мельнице до состояния фарша. 10 кг измельченной кожи смешивают с 30 литрами дистиллированной воды (1:3) и 20 г пепсина и. После гомогенизации смеси, экстракцию вели под действием ультразвука мощностью 37 кГц при температуре 38°С в течение 8 часов, при этом через 4 часа от начала процесса экстракции в смесь вводили 20 г папаина активностью 30 тыс. ЕД и при регулярном перемешивании продолжали ведение процесса экстракции. По истечение 8 часов от начала процесса экстракт фильтровали и подвергали сушке при температуре 45°С и вакууме 0,9 атм до влажности 5%, после чего полученный концентрат фасовали в герметичную тару. Концентрат после размола представлял собой мелкодисперсный порошок без гнилостного запаха.

Таким образом, технологические приемы заявленного способа получения концентрата из кожи маралов позволяют получать биологически активный продукт из кожи маралов, эквивалентный по качественным показателям продукту из пантов (например, по адаптогенному, тонизирующему и гипотензивному действию), что предопределяет расширение сырьевой базы продукции мараловодства и более полное использование потенциала отрасли.