Обоснование получения БАД "Акмар" из кукумарии

2003

Известия ТИНРО

Том 133

УДК 664.95:593.96

А.Е.Афанасьева, Г.Н.Тимчишина, Т.Н.Слуцкая

ОБОСНОВАНИЕ ПОЛУЧЕНИЯ БАД "АКМАР" ИЗ КУКУМАРИИ

Определена возможность использования варочных вод после термической обработки кукумарии для производства биологически активной добавки "Акмар". Проведены исследования по оценке санитарно-гигиенических показателей полученного препарата. Обоснованы рекомендации об использовании "Акмара" в качестве средства, повышающего физическую работоспособность и выносливость организма.

Afanas'eva A.E., Timchishina G.N., Slutskaya T.N. Substantiation of extraction of biologically active additive "Akmar" from sea cucumber // Izv. TIN-RO. — 2003. — Vol. 133. — P. 318-324.

Opportunity is determined to use the cooking waters after thermal processing of sea cucumber for manufacture of biologically active additive "Akmar". Sanitary-and-hygienic parameters of the received preparation are estimated. Recommendations are proved on using the "Akmar" as a remedy for raising a physical serviceability and endurance of human organism.

Кукумарию с незапамятных времен используют в пищевых целях, однако она представляет интерес и как источник ценных биологически активных веществ. При рационально организованной комплексной переработке кукумарии возможно получение пищевой, кормовой, а также лечебно-профилактической продукции (Шульгина и др., 1997; Тимчишина и др., 1998; Бариляк и др., 1999; Леб-ская, 2001; Тимчишина, Павель, 2002).

Проведенными ранее в ТИНРО-центре исследованиями (Пат. № 2117435 РФ) выявлена возможность получения из мышечной ткани кукумарии пищевой общеукрепляющей лечебно-профилактической добавки, представляющей собой гидролизат после кислотной или ферментативной обработки.

При этом способе использования мышечной ткани кукумарии употребление ее в пищевых целях исключено. Поэтому представляется целесообразным как один из вариантов исследовать возможность такого использования мышечной ткани, при котором конечным результатом являлась бы как пищевая, так и лечебно-профилактическая продукция.

Как показали ранее проведенные работы, при варке кукумарии часть компонентов из мышечной ткани переходит в варочную среду (Слуцкая, 1975). Нами установлено, что при обычных условиях варки в варочной среде содержится около 40 мкг/мл тритерпеновых гликозидов, которые, как выявлено ранее (Седов и др., 1988; Калинин и др., 1994; Kalinin et al., 1996), обладают рядом фармакологических свойств.

Это послужило основанием для более подробного исследования возможности использования варочных вод как потенциального источника биологически активных веществ.

Существует способ использования варочных вод после термической обработки кукумарии (разработанный в ТИНРО-центре), согласно которому в них или в их смеси с водой восстанавливают сухое молоко, затем смесь стерилизуют и используют для получения кальцинированного творога (Пат. № 2123263 РФ). Данный способ основан на использовании варочных вод как добавки в пищевую продукцию, которая характеризуется минимальным количеством биологически активных веществ — гликозидов — не более 40 мкг/г.

Согласно литературным данным (Пат. № 2110522 РФ), возможно использование варочных вод после термической обработки голотурий для извлечения суммы тритерпеновых гликозидов, которые либо осаждают совместно с полиса-харидбелковым комплексом при подкислении варочных вод до рН 2,8 или при добавлении 1 %-го хитозана в качестве флокулянта, либо высушивают, затем из них экстрагируют сумму гликозидов этиловым спиртом или смесью среднепо-лярных растворителей и очищают их путем обратнофазной хроматографии на колонках с гидрофобным сорбентом, в качестве которого используют Полихром-1 или Амберлит ХАД, и последующей адсорбционной хроматографией на колонках с силикагелем, которую осуществляют дважды. Стоит отметить, что при извлечении гликозидов из варочных вод данным способом полностью теряется весь комплекс минеральных веществ, количество которых в варочных средах, судя по данным литературы (Саватеева и др., 1983), значительно.

Использование варочных вод после термической обработки кукумарии является актуальным с точки зрения не только полной утилизации всех составных частей кукумарии, но и охраны окружающей среды. Варочные среды содержат определенное количество сухих веществ, и потери их ведут к непроизводственным затратам труда и средств в пищевом производстве, а также к загрязнению окружающей среды. Целью работы является определение возможности использования варочных вод после предварительной термической обработки кукума-рии для получения биологически активной добавки.

В качестве объекта исследования использовали 2 вида кукумарии — С. japónica и C. okhotensis. Образцы C. okhotensis собраны в банке Левашева у западного побережья Камчатки, С. japónica — в зал. Петра Великого.

Технохимическую характеристику продукции проводили по стандартным методикам (ГОСТ 7636-85).

Для количественного определения тритерпеновых гликозидов в образцах использовали модифицированный метод (Чумак и др., 1995), основанный на гемолизе эритроцитов крови.

Санитарно-гигиеническую оценку объектов исследования проводили согласно СанПиН 2.3.2. 1078-2001.

Анализ содержания токсичных металлов в образцах проводили на атомно-адсорбционном спектрофотометре фирмы "Nippon Jarrell Ach" , модель АА-885. В качестве атомизатора использовали однощелевую горелку и пламя "ацетилен—воздух". Коррекцию фона проводили дейтериевой лампой. Применяли стандартные растворы электролитов, прошедших государственную проверку и включенных в реестр (Славин, 1971).

Определение количества пестицидов и радионуклидов проводилось в соответствии с МУ 2142-80 и МУК 2.6.1.117-98. Микробиологические испытания осуществляли в соответствии с "Инструкцией по санитарно-микробиологичес-кому контролю производства пищевой продукции из рыбы и морских беспозвоночных" (1991).

Сушка была проведена на электросушилке инфракрасного излучения "Икар". Сушка пищевых продуктов этим методом является эффективным и достаточно экономичным способом (Рамбеза, Березовская, 1998).

Для изучения адаптогенного действия порошка из варочных вод применяли стандартную модель экстремального состояния, согласно которой устанавливали

время плавания животных до полного истощения и по разнице показателей контрольной группы и опытной с препаратом определяли стимулирование физической работоспособности (МУК 2.3.2.721-98). M одель истощающего плавания дает возможность исследовать влияние порошка и на показатели окислительно-антиокислительной системы (Regoli, W inston, 1999).

При производстве сухого препарата, получившего торговое название "Ак-мар", использовали варочные среды после предварительной термической обработки кукумарии двух видов.

В процессе исследования установлено, что рациональным является использование одного и того же объема варочных вод для последовательной варки трех порций кукумарии.

Анализ химического состава варочных вод показал, что после первой варки количество плотных веществ составляет 2,5-2,9 %, после второй — 3,6-3,9, после третьей — 4,5-7,0 %. Таким образом, выявлено, что после третьей варки получен более концентрированной раствор, что, в свою очередь, приведет к уменьшению энергозатрат при производстве из него сухого продукта. В связи с тем, что кукумария-полуфабрикат впоследствии направляется для производства пищевой продукции, дальнейшее увеличение кратности варок нерационально, так как намечается тенденция к уменьшению содержания белка в мышечной ткани за счет ее гидратации (табл. 1 и 2). Условно варку трех порций сырья в одном

и том же объеме

Таблица 1

Изменение химического состава С. japonica в процессе варки

Table 1

Changes in chemical composition of С. japonica during cooking

Стадия варки Вода Белок Содержание, % Липиды Минеральные вещества

Первая 70,1 26,0 0,5 3,4

Вторая 70,3 25,7 0,7 3,3

Третья 71,5 24,4 0,6 3,5

Таблица 2

Изменение химического состава С. okhotensis в процессе варки

Table 2

Changes in chemical composition of С. okhotensis during cooking

Стадия варки Содержание, Вода Белок Липиды % Минеральные

вещества

Первая Вторая Третья 76,9 17,1 1,1 77,7 16,3 1,0 78,0 16,2 0,7 4,9 5.0 5.1

Таблица 3 Химический состав варочных вод, % Table 3 Chemical composition of cooking waters, %

Варочная среда из Вода Белок Минеральные вещества Массовая концентрация

гликозидов, мкг/г

С. japonica 92,9 3,7 3,2 C. okhotensis 93,2 3,9 2,9 74,65 154,8

воды можно обозначить как гидромодуль 3: 1.

Результаты анализа варочных вод свидетельствуют о значительном количестве биологически активных веществ в них (табл. 3), что дает возможность использовать их для получения биологически активной добавки.

Основной технологической операцией при производстве "Акмара" является сушка варочных вод.

В настоящее время в пищевой промышленности используется несколько способов сушки.

Конвективный способ. В качестве сушильного агента применяют нагретый воздух или перегретый пар. Недостатком является противоположное направ-

ление градиентов влагосодержания и температуры. Градиент температуры тормозит перемещение влаги из материала наружу.

Разновидности конвективной сушки: сушка распылением и в кипящем слое, недостатки которых — большие габариты сушильных установок, сложное оборудование, высокая энергоемкость.

Контактный способ основан на передаче тепла материалу при соприкосновении с горячей поверхностью, чаще всего обогреваемой водяным паром, температура которого выше 100 °С, поэтому и контактирующие слои материала могут достичь ее, в результате качество готового продукта ухудшается.

Сушка под вакуумом и сублимационный способ применяют с целью повышения качества продукта, так как процесс происходит при более низких температурах и в условиях вакуума. Однако эти способы сушки требуют значительных энергозатрат и сложного оборудования.

Инфракрасный способ высушивания пищевых продуктов характеризуется поглощением инфракрасного излучения компонентами (белками, водой и др.), повышением их температуры и передачей тепла дальше в продукт. При сушке инфракрасными лучами к материалу подводится тепловой поток в несколько раз мощнее, чем при конвективной, скорость сушки увеличивается, достигается полный стерилизующий эффект, при этом расходуется в 2-3 раза меньше энергии на единицу времени по сравнению с традиционными способами. Данный способ позволяет сохранить биологически активные вещества, содержащиеся в сырье (Рамбеза, Березовская, 1998; Кириллова и др., 2002).

В данной экспериментальной работе сушку водного экстракта кукумарии производили на электросушилке инфракрасного излучения ЭСБИК-1,25/220 "Икар" при температуре 75 °С и скорости движения воздуха 6,0-7,0 м/с до содержания воды 6,0-12,0 %.

Полученный продукт представляет собой порошок серого, с легким оттенком коричневого, цвета и может быть охарактеризован как высокоминерализованный белоксодержащий продукт, обогащенный биологически активными веществами — тритерпеновыми гликозидами (табл. 4).

Для сравнения проводились эксперименты по сушке варочных вод кукумарии в сушильной установке "А1-ЛСВ-0,25" в вибро-кипящем слое гранул инертного материала.

Сущность метода состоит в том, что жидкий продукт распыляется в псевдо-кипящий слой гранул инертного материала, образующийся в результате совместного воздействия потока горячего воздуха и вибрации газораспределительной решетки, на которой находится слой. В качестве инертных гранул применяются фторопластовые кубики с размером граней 4 мм. Продукт покрывает поверхность гранул в виде пленки, которая высушивается, отделяется от гранул и уносится потоком воздуха в сепарирующее устройство.

В экспериментах варьировали параметры распыла исходного продукта в слой гранул инертного материала, температуры входящего и отработанного воздуха (табл. 5).

Визуальные наблюдения показали, что при 1- и 3-м режимах процесс высушивания протекает нестабильно, гранулы инертного материала постепенно зара-

Таблица 4

Химический состав "Акмара", %

Table 4

Chemical composition of "Akmar", %

Препарат из варочных вод Вода Минеральные вещества Белок Массовая концентрация гликозидов, мкг/г

С. japónica С. okhotensis 6,2 6,6 52,4 48,6 39,4 43,1 4300,0 6250,0

стают. Сухой продукт комкуется, недостаточно сыпучий. При 2-, 4-, 5-м режимах процесс протекает достаточно стабильно, получаемый продукт имеет вид сыпучего порошка, гранулы инертного материала зарастают незначительно.

Характеристика режимов сушки варочных вод Characteristic of drying modes of cooking waters

Таблица 5 Table 5

Параметры сушки

Номер Варочные Температура Температура Органолептические

образца воды из подаваемого отработанного показатели

воздуха, ° С воздуха, ° С продукта

1 С. okhotensis 120,0 85,0 Комкуется

2 С. japónica 140,0 95,0 Сыпучий

3 С. okhotensis 150,0 105,0 Комкуется

4 С. okhotensis 130,0 95,0 Сыпучий

5 С. okhotensis 185,0 125,0 Сыпучий

Как следует из результатов, представленных в табл. 6, химический состав, а также содержание гликозидов сравнимы с таковыми для экспериментальных образцов, полученных с помощью инфракрасной сушки (см. табл. 4).

Проведенные ис-

Таблица 6

Химический состав биологически активной добавки, %

Table 6

Chemical composition biologically active additive, %

Номер образца Вода Белок Минеральные вещества Массовая концентрация гликозидов, мкг/г

2 8,1 28,3 63,6 6220,1

4 9,7 40,7 49,6 8437,2

5 7,3 43,9 48,8 8316,0

следования показали возможность сушки варочных вод в вибро-кипящем слое гранул инертного материала, что обеспечило хорошую сохранность содержащихся в исходном материале глико-зидов.

В настоящее время в производстве основными проблемами являются не только рациональное использование ресурсов, но и обеспечение безопасности готовой продукции.

Известно, что основным источником поступления в организм токсичных металлов, пестицидов и радионуклидов являются пищевые продукты. Наиболее опасными токсичными элементами являются свинец, мышьяк, кадмий, ртуть, среди пестицидов выделяют гексахлорциклогексан, ДДТ и его метаболиты, гептахлор, алдрин, а среди радионуклидов — цезий-137 и стронций-90. Их содержание в пищевых продуктах регламентируется СанПиН (СанПиН 2.3.2.1078-01).

Судя по полученным данным (табл. 7, 8), можно констатировать, что "Ак-мар" является вполне безопасным продуктом, так как уровень содержания токсичных элементов, пестицидов, радионуклидов, а также микробиологические показатели находятся ниже ПДК для данного вида продукта.

На основании полученных данных сделано заключение о возможности получения из варочных вод после термической обработки кукумарии биологически активной добавки "Акмар", которая хорошо восстанавливается в воде. Срок хранения продукта 12 мес.

Медико-биологические испытания "Акмара" на мышах проводили совместно с ВГМУ (г. Владивосток) с целью определения эффективности и безопасности препарата.

Для изучения адаптогенного действия порошка из варочных вод применили стандартную модель экстремального состояния, согласно которой устанавливали время плавания до полного истощения (Regoli, W ^1;оп, 1999) и по разнице пока-

зателеи контрольной группы и опытной с препаратом определяли стимулирование физической работоспособности (МУК 2.3.2.721-98).

Таблица 7

Содержание токсичных элементов, пестицидов и радионуклидов в препарате "Акмар"

Table 7

Content of toxic elements, pesticides and radionuclides in "Akmar"

Токсичные элементы Пестициды Радионуклиды

Гексахлор- ДДТ

Объект Сви- Мы- Кад- Ртуть циклогек- и его Гепта- Алдрин Це- Строн-

нец шьяк мий сан (а, в, метабо- хлор зий-137 ций-90

у-изомеры) литы

Норма Не до- Не до-

по СанПиН 10,0 12,0 2,0 0,5 0,2 2,0 пуск. пуск. 200,0 100,0

"Акмар" 0,58 0,84 0,78 0,05 - 0,05 - 11,3 25,5

Примечание. Прочерк — элемент не обнаружен.

Таблица 8

Микробиологическая характеристика препарата "Акмар"

Table 8

Microbiological characteristic of "Akmar"

Масса продукта (г), в которой не допускаются

КМАФАнМ, Патогенные,

Объект т^с / Ы КП .-с

КОЕ/г, / . ч E. coli S. aureus в том числе ^ (коли-формы) _не более_^ г_сальмонеллы

Норма

по СанПиН 1,0  104 0,1 0,1 1,0 10,0 "Акмар"_4,7  103_-_-_-_-

Примечание. Прочерк — элемент не обнаружен.

Как показали результаты исследования, после введения препарата продолжительность плавания увеличилась по отношению к контролю на 286 %. Для сравнения — при применении в аналогичных условиях гидролизата "Тингол-1" продолжительность плавания в опытной группе увеличилась не более чем на 121 %.

Установлено, что группы животных, получавших разное стрессовое воздействие по продолжительности (в опыте практически в три раза выше, чем в контроле), имели приблизительно одинаковый антирадикальный индекс, а через час этот показатель в опытной группе снижался по сравнению с контролем, что свидетельствует об антиоксидантной активности "Акмара".

При исследовании изменения внутренних органов у мышей выявлено, что препарат предотвращает гипертрофию надпочечников в опытной группе.

В результате проведения медико-биологических испытаний было дано заключение об адаптогенном действии препарата из варочных вод кукумарии "Ак-мар" и рекомендовано использовать его в качестве средства, повышающего физическую работоспособность организма, оказывающего стимулирующее действие при стрессах.

Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности производства препарата "Акмар" и применения его в качестве биологически активной добавки.

Литература

Бариляк И.Р., Ольшевская О-Д-, Лебская Т.К., Толкачева В.Ф. Медико-биологические исследования концентрата каротиноидов из североатлантического морского огурца Cucumaria frondoza // Вопр. питания. — 1999. — № 3. — С. 12-17.

ГОСТ 7636-85- Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. — М., 1985. — 142 с.

Инструкция п о санитарно-микробиологическому контролю производства пищевой продукции из рыбы и морских беспозвоночных. — Л.: Гипрорыбфлот, 1991. — 94 с.

Калинин В.И., Левин B.C., Стоник В.А. Химическая морфология: Тритерпено-вые гликозиды голотурий. — Владивосток: Дальнаука, 1994. — 284 с.

Кириллова Т.П., Кириллов П.К., Кириллова Н.П., Петрушенков П.А. Прогрессивная технология сушки моркови, обеспечивающая сохранение каротина // Мат-лы 2-й Всерос. конф. "Химия и технология растительных веществ". — Казань, 2002.

Лебская Т.К. Получение концентратов биологически активных веществ // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2001. — № 9. — С. 43-45.

МУ 2142-80. Методические указания по определению хлорорганических пестицидов в воде, продуктах питания, кормах и табачных изделиях хроматографией в тонком слое. — М.: Минздрав России, 1981. — 12 с.

МУК 2.3.2.721-98. Пищевые продукты и пищевые добавки. Определение безопасности и эффективности. Методические указания. — М.: Минздрав России, 1999. — 90 с.

МУК 2.6.1.117-98. Радиационный контроль. Стронций-90 и цезий-137. Пищевые продукты. Отбор проб, анализ и гигиеническая оценка. — М.: Минздрав России, 1998. — 60 с.

Пат. № 2110522 РФ. Способ получения суммы тритерпеновых гликозидов (варианты) / Стоник В.А., Авилов С.А., Федоров С.Н., Богуславский В.М. Заявлено 25.12.96.; Опубл. 10.05.98.

Пат. № 2117435 РФ. Пищевая общеукрепляющая лечебно-профилактическая добавка / Акулин В.Н., Ковалев В.Г., Семенцов В.К. и др. Заявлено 02.09.96.; Опубл. 20.08.98.

Пат. № 2123263 РФ. Способ получения кальцинированного творога / Шульгина Л.В., Блинов Ю.Г., Слуцкая Т.Н. и др. Заявлено 24.09.97.; Опубл. 20.12.98.

Рамбеза Е.Ф., Березовская Н.Н. Использование процесса ИК-сушки в технологии производства сухих быстровосстанавливаемых рыбоовощных продуктов // Тр. АтлантНИРО. — 1998. — С. 59-64.

Саватеева Л.Ю., Маслова М.Г., Володарский В.А. Дальневосточные голотурии и асцидии как ценное пищевое сырье. — Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1983. — 184 с.

СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. — М., 2001.

Седов А.М., Аполлонин А.В., Севастьянова Е.К. Кукумариозид — новый иммуномодулятор из дальневосточных голотурий // Биологически активные вещества при комплексной утилизации гидробионтов. — Владивосток: ТИНРО, 1988. — С. 70.

Славин У. Атомно-абсорбционная спектроскопия. — М.: Химия, 1971. — 295 с.

Слуцкая Т.Н. Исследования по химии и технологии трепанга и кукумарии: Авто-реф. дис. ... канд. техн. наук. — М., 1975.

Тимчишина Г.Н., Павель К.Г. Комплексная переработка дальневосточной ку-кумарии // Мат-лы науч.-практ. конф. "Приморье — край рыбацкий". — Владивосток, 2002. — С. 130-134.

Тимчишина Г.Н., Чумак А.Д., Павель К.Г. Лечебно-профилактические продукты из кукумарии // Мат-лы Российской науч. конф. "Новые биомедицинские технологии с использованием биологически активных добавок". — Владивосток, 1998. — С. 219-221.

Чумак А.Д., Павель К.Г., Тимчишина Г.Н. Определение тритерпеновых гли-козидов в голотуриях // Изв. ТИНРО. — 1995. — Т. 118. — С. 36-40.

Шульгина Л.В., Блинов Ю.Г., Загородная Г.И. и др. Обоснование технологии кисломолочных продуктов на основе гидролизата из кукумарии // Изв. ТИНРО. — 1997. — Т. 120. — С. 188-192.

Kalinin V.I., Prokofieva N.G., Likhatskaya G.N. et al. Hemolytic activities of triterpene glycosides from the holothurian order Dendrochirotida: some trends in the evolution of this group of toxins // Toxicon. — 1996. — Vol. 34, № 4.

Regoli F., Winston G.W. Quantification of Total Oxidant Scavenging Capacity of Antioxidants for Peroxynitrite, Peroxyl Radicals, and Hydroxyl Radicals // Toxicol. and Appl. Pharmacol. — 1999. — Vol. 156. — Р. 96-105.

Поступила в редакцию 7.05.03 г.