Технология экстракции биологически активных веществ из влажных пантов северного оленя

11. Баликов С.В., Дементьев В.Е., Николаев Ю.Л. [и др.]. Аппаратурное оформление пирометаллургической переработки золотосодержащих продуктов // Добыча и переработка золото- и алмазосодержащего сырья: сб. науч. трудов. Иркутск, 2001. С. 152-167.

12. Рыбкин С.Г., Николаев Ю.Л. Опыт разработки и внедрения безобжиговой технологии пирометаллургической переработки золотосодержащих концентратов и цинковых осадков: тез. третьего Всерос. симп. с междунар. участием «Золото Сибири и Дальнего Востока». Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2004. С. 392-393.

13. Николаев Ю.Л., Барченков В.В., Николаева Е.П. Внедрение гравитационно-пирометаллургической технологии

переработки богатых концентратов на ЗИФ // Научные основы и современные процессы комплексной переработки труднообогатимого минерального сырья (Плаксинские чтения 2010): материалы Междунар. сов. Казань, 13-18 сент. 2010. С. 104-108.

14. Николаев Ю.Л., Рыбкин С.Г. Опыт внедрения различных способов переработки богатых золотосодержащих продуктов, полученных по технологии кучного выщелачивания // Геотехнология: нетрадиционные способы освоения месторождений полезных ископаемых: материалы Междунар. симп. Москва, 17-19 ноября 2003 г. М.: Изд-во РУДН. С.29-31.

15. hwn.cbr.ru

УДК 619:616-001.4:615

ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСТРАКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВЛАЖНЫХ ПАНТОВ СЕВЕРНОГО ОЛЕНЯ

Т.В. Рогожина, В.В. Рогожин

Якутская государственная сельскохозяйственная академия, 677002, Республика Саха (Якутия), г. Якутск, ул. Красильникова, 15.

Разработана технология получения экстракта из влажных пантов северного оленя. В качестве сырья используют влажные панты 1-4-го сортов с меховым чехлом. Для экстракции использовали измельченные панты до 0,5-1,0 см. Экстрагирование функциональных веществ проводили при 82-85оС в течение 4-6 ч непрерывного кипячения, подкисленного до рН 3,5 экстракта, с последующим постепенным охлаждением его при комнатной температуре в течение 10-15 ч. Вымораживание экстракта проводили при температуре -10оС в течение суток. Белково-липидные комплексы осаждали путем центрифугирования экстракта при 5-103 g (0оС) в течение 15-20 мин. Приводится схема технологического процесса. Ил. 1. Табл. 4. Библиогр. 9 назв. Ключевые слова: северный олень; панты; экстракция.

TECHNOLOGY TO EXTRACT BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES FROM REINDEER WET VELVET ANTLERS T.V. Rogozhina, V.V. Rogozhin

Yakutsk State Agricultural Academy,

15, Krasilnikov St., Yakutsk, Republic of Sakha, 677002.

The technology to produce an extract from reindeer wet velvet antlers is developed. The wet velvet antlers of 1 -4th grades with a fur cover were used as a raw material. Crushed velvet antlers to 0.5-1.0 cm were used for the extraction. Extracting of functional substances was carried out at 82-85оС for 4-6 hours of continuous boiling of the extract, acidified to pH 3.5, with its following gradual cooling at room temperature for 10-15 hours. Freezing of the extract was carried out at the temperature of -10°C during 24 hours. Protein-lipid complexes were precipitated by centrifuging the extract at 5-103 g (0оС) for 15-20 min. A flow diagram of the process is provided. 1 figures. 4 tables. 9 sources. Key words: reindeer; velvet antlers; extraction.

Оленеводство относится к ведущим отраслям животноводства в большинстве районов Крайнего Севера Российской Федерации. На территории России обитают 6 видов оленей: косуля, или дикая коза, европейская лань, пятнистый олень, благородный олень, лось, или сохатый, и северный олень. Последний имеет средние размеры в холке от 70 до 140 см, короткие и тонкие, но сильные ноги. Рога у северных оленей (Rangifer tarandus L) отрастают как у самцов, так и у

самок [1].

Республика Саха (Якутия) относится к регионам РФ с богатыми природными ресурсами. Основными направлениями в развитии республики определены оленеводство и коневодство. Оленеводство является традиционным промыслом большинства малочисленных народов Севера [2]. Особенно высокие показатели численности оленей были достигнуты в 1980 г., когда их количество составляло 384,5 тыс. голов. В

1Рогожин Василий Васильевич, доктор биологических наук, профессор, тел.: (4112) 357813, (4112) 357909, 89244615010, e-mail: vrogozhin@mail.ru

Rogozhin Vasily, Doctor of Biology, Professor, tel.: (4112) 357813, (4112) 357909, 89244615010, e-mail: vrogozhin@mail.ru

2Рогожина Татьяна Васильевна, кандидат биологических наук, доцент, тел.: 89142209962, (4112) 446474, e-mail: tvrogozhina@mail.ru

Rogozhina Tatyana, Candidate of Biology, Associate Professor, tel.: 89142209962, (4112) 446474, e-mail: tvrogozhina@mail.ru

настоящее время поголовье оленей в Якутии составляет около 200,9 тыс. голов.

В конце прошлого столетия оленеводством в республике занимались 8 совхозов, 13 государственных унитарных предприятий, 83 родовые общины, 11 коллективных предприятий, 2 подсобных хозяйства и 1 агрофирма.

Особую сырьевую ценность имеют панты (неоко-стеневшие рога) северного оленя, которые используют для получения лекарственного препарата пантокрина. Панты северного оленя являются экспортируемым продуктом, который высоко ценится в таких странах, как Южная Корея, Китай, Япония, США и др. Стоимость 1 кг сухих пантов может составлять от 50 до 250 долларов. В некоторых случаях цена 1 кг пантов первого сорта может доходить до 400 долларов. Сортовые характеристики пантов северного оленя приведены в табл. 1.

После срезки панты как можно быстрее должны быть подвергнуты технической переработке с целью извлечения из них максимального количества биологически активных веществ. В случае, если это невозможно сразу сделать, то панты обычно консервируют, используя для этого различные способы, которые включают термическую обработку пантов при температуре 70-95оС, использование химических консервантов, хранение при низкой температуре и др. В связи с непродолжительным сроком хранения пантов (при температуре выше +5оС в течение 3-5 дней) они должны быть подвергнуты технологической переработке. Для этого панты сушат при температуре 60-70оС. Более высокая температура сушки способствует разрушению биологически активных веществ, понижая фармацевтическую ценность сырья. В результате сушки масса пантов может понижаться на 20-60%. При этом в сухих пантах понижается и содержание биологически активных веществ [3].

Кроме того, для консервации пантов предложен и другой метод [4], согласно которому группу срезанных пантов помещают в естественный мерзлотник, имеющий температуру 10-12оС, и через 20 дней извлекают. Панты размещают в кассете и размораживают при комнатной температуре (15-20оС). После размораживания проводят термическую обработку сухим жаром при 70-72оС в течение 4 ч. По истечении времени температуру в жаровой камере снижают до 40оС, кассеты с пантами перемещают в ветровую сушилку, где они находятся 24 ч. Чередование термической обработки с сушкой на ветру проводят 5 раз. Недостатком данного способа является то, что в процессе термической обработки пантов снижается их качество, понижается количество биологически активных веществ, изменяется их состав.

Свежесрезанные панты имеют ограниченный срок хранения. При температуре выше 10оС панты могут храниться только в течение 3-х дней. После этого срока они утрачивают свои качественные показатели и не могут быть использованы для производства биопрепаратов. Поэтому отсутствие технологий по переработке пантов обычно приводит к большим потерям биологического сырья. При этом процент реализован-

ных пантов первого сорта обычно составляет всего 612% [5].

Панты северного оленя, которые после глубокой переработки могут быть использованы в косметологии, медицине, фармацевтической промышленности, являются ценнейшим возобновимым сырьевым ресурсом Республики Саха (Якутия). Основным лекарственным средством, получаемым из пантов, является пантокрин, который содержит вещества, стимулирующие активность иммунной системы, используется при переутомлении, неврастении, неврозах, при заболеваниях сердечной мышцы, артериальной гипотензии и других заболеваниях.

На биологическую активность пантов влияние оказывает вид и возраст животного, наибольшей активностью обладают экстракты из пантов оленей в возрасте 7-8 лет. Биологическая активность экстрактов из окостеневших рогов в 4-5 раз ниже, чем экстрактов из растущих пантов. Разные части пантов также имеют неодинаковую активность. Наибольшей гонадотроп-ной активностью обладает верхняя часть панта. Кроме того, на биологическую активность пантов влияет метод сушки, условия и время хранения. Поэтому наиболее эффективны экстракты из влажных пантов [3].

Биотехнологическая ценность пантов северного оленя позволяет получать целый спектр лекарственных препаратов, крайне необходимых человеку. Привлечение современных технологий позволяет расширить номенклатуру лекарственных форм и при этом повысить рентабельность производства функционально важных для человека и животных лекарственных препаратов. Разработка этих технологий является важнейшей задачей современных биотехнологов, т. к. позволяет организовать высоко рентабельное безотходное производство, основанию целого которого служит получение экспортно-ориентированных медицинских препаратов с высокой добавочной стоимостью.

Целью данной работы было разработать технологию получения экстракта из влажных пантов северного оленя, обладающего высокой биологической активностью.

В работе использовали влажные панты северного оленя 1-4-го сортов. 96%-ный этиловый спирт очищали путем перегонки. Охлаждение водно-спиртовых экстрактов из пантов производили в морозильных камерах с температурой -10±0,5оС. рН среды определяли с помощью рН-метра с точностью ±0,1 ед. рН. Центрифугирование экстрактов проводили на центрифугах фирмы «Beckman» (США), в стаканах объемом 1,5-2,0 л, при скорости 5-103 g и температуре 0оС. Для спектрофотометрических измерений использовали двухлучевой спектрофотометр DMS 100 S фирмы <^апап» (США). Содержание этанола и антиоксидан-тов определяли по разработанным нами методикам

[6]. Анализ липидов проводили, как описано в работе

[7]. По завершению аналитических исследований проводили биологический анализ по гипогипертен-зив-ному тесту на кроликах, а также проверяли нетоксич-

Сортовые характеристики пантов северного оленя

Таблица 1

Признаки Основные сорта пантов

1 II III IV

внешний вид срезанные панты имеют среднюю плотность, с тремя отростками, равномерным коротким волосом, от коричневых и красноватых до светло-коричневых оттенков, с глубиной второго раздвоя не более 6 см, округленной верхушкой ствола без раздвоения удовлетворительная плотность пантов, незначительная заостренность верхушки ствола, глубина второго раздвоя не более 9 см, а также «отава» с пористостью на срезе комля панты неудовлетворительной упитанности с заостренной верхушкой ствола; «отава» с пористостью на срезе комля отдельные панты

Внешние признаки с пористостью на срезе панта слабо выраженная пористость бугорчатость и бороздки на стволе, слабая пористость на срезе не нормируется

Длина ствола не менее 10 см не менее 8 см не менее 6-8 см не нормируется

Обхват ствола в средней части для 3-концевых пантов не менее 12 см для 3-концевых пантов не менее 10-12 см не нормируется не нормируется

Содержание золы 2-концевые панты 38%, 3-концевые -43% 2-концевые панты 42%, 3-концевые -47% 2-концевые панты 46 %, 3-концевые -50% не нормируется

Цвет на срезе внутренней структуры панта коричневый с красноватым оттенком коричневый с красноватым оттенком коричневый не нормируется

Влажность, % не более 11% не более 16 и не менее 10% не более 16 и не менее 10% не нормируется

Дефекты а) малый: срезные панты 1-3-го сортов - надлом отростков без повреждения кожи, порезы и царапины длиной не более 5 см; наросты, потертости и отсутствие волос не более чем на 10 см; б) большой: 1-3-й сорта срезные - переломы ствола без нарушения кожи, переломы отростков с разрывом каждого покрова, порезы и царапины более 5 см, потертости и отсутствие волоса на площади более 10 см не нормируется

ность препарата на лабораторных мышах по методу, описанному в работе [8].

В исследовании были использованы влажные свежесрезанные или мороженые панты, которые вначале вместе с меховым чехлом измельчали до мелких кусочков размером 0,5-1 см. Затем кусочки ткани заливали 50%-ным раствором этанола в соотношении 1:2 (на 1 весовую часть ткани добавляли 2 части этанола). После этого смесь подкисляли до рН 3,5 концентрированным раствором уксусной кислоты. Экстракцию вели при температуре 82-85оС в течение 4-6 ч. Затем смесь охлаждали в течение 10-15 ч при комнатной температуре. Вымораживание экстракта проводили при -10оС в течение суток. По окончании вымораживания кусочки ткани и коллоидные частицы липопротеидов отделяли центрифугированием на препаративной центрифуге при 5-103 д (0оС) в течение

15-20 мин. Надосадочную жидкость сливали и доводили рН до 5,4-5,8 2,7 М раствором натриевой щелочи. Вновь проверяли содержание этанола и при необходимости доводили его содержание в экстракте до 50%.

Схема технологического процесса экстракции биологически активных веществ из влажных пантов северного оленя представлена на рисунке. Полученный водно-спиртовый экстракт имел светло-желтую окраску и был прозрачным на свету. По своим физическим и биологическим характеристикам экстракт соответствовал лекарственному препарату пантокрин.

Кроме того, был изучен химический состав влажных пантов (табл. 2). Видно, что влажность пантов зависит от их сорта. Это обусловлено процессами окостенения во время их роста. При этом изменяется структура панта, они утрачивают эластичность, при-

обретая прочность за счет формирования костной ткани, что проявляется в возрастании процентного состава сухого вещества в пантах низких (3-4) сортов. Процессы окостенелости сказываются на качестве пантовой продукции, что проявляется в понижении содержания различных биогенных соединений, в частности, липидов (табл. 3). Причем, в отличие от пантов первого сорта, содержание нейтральных липи-дов в пантах низких сортов (2-4 сорта) понижается на 34-58, а фосфолипидов - на 17-68%.

К группе антиоксидантов относятся соединения, способные подавлять протекание свободно-радикальных процессов [9]. Условно антиоксиданты можно разделить на две группы: высоко- и низкомолекулярные. Последние представляют соединения, способные растворяться в полярных (аскорбиновая кислота, ди-гидрокверцетин, кверцетин, фенолы и др.) и неполярных (токоферолы, каротиноиды, ненасыщенные жирные кислоты и др.) растворителях. Мы изучили возможности экстракции суммарного состава антиокси-дантов в зависимости от природы растворителя (табл. 4). Видно, что больше всего антиоксидантов экстрагируется из влажных пантов в 50%-ный раствор этилового спирта и хуже всего экстракция протекает при использовании диэтилового эфира. Последний, по-видимому, из-за низкой полярности, обеспечивает экстракцию только гидрофобных соединений, в том числе и неполярных антиоксидантов.

Для экстракции антиоксидантов из влажных пан-

тов оленей можно использовать и 96%-ый раствор этанола, но в полученном экстракте содержание анти-оксидантов было на 22% меньше, чем в 50%-ном растворе.

Экстракция антиоксидантов из влажных пантов разных сортов позволила выявить корреляцию между сортом пантов и их содержанием. Низкие сорта пантов всегда характеризовались пониженным содержанием антиоксидантов. Причем эта закономерность подтверждалась при использовании нами разных растворителей (этанол, хлороформ, диэтиловый эфир и ацетон).

Рост пантов у оленей всегда сопровождается повышением обменных процессов в организме животного. Антиоксиданты относятся к группе соединений, защищающих биогенные ткани от действия свободных радикалов, и их содержание в организме животных служит показателем устойчивости организма к действию различных физических (УФ- и облучение, высокая инсоляция среды и др.) и химических факторов. Особенно это важно весной и летом, когда олени усиленно питаются и готовятся к размножению. Поэтому в это период панты способны накапливать функционально активные соединения, стимулирующие метаболические процессы. Однако по мере роста панты утрачивают эндокринную функцию, превращаясь в окостенелые образования, с преобладанием соединительной ткани и низким содержание функционально активных веществ. Это и было подтверждено нашими

Таблица 2

Химический состав влажных пантов северного оленя,

Показатели Сорт пантов

1 II III IV

Влажность 64,3+5,4 60,5+4,8 54,7+4,1 42,8+6,5

Сухое вещество 35,7±6,6 39,5±5,2 45,3±4,8 57,2±7,8

Липиды 1,7±0,2 1,7+0,1 1,5±0,2 1,2+0,1

Общий азот 3,9±0,4 4,2±0,3 4,8±0,6 5,6+0,3

Зола 14,3±0,7 19,4±0,8 24,3±1,2 34,8±2,4

Таблица 3

Показатели Сорт пантов

Жирные кислоты 3,36±0,19 4,75±0,78 3,84±0,18 2,47±0,12

Нейтральные липиды 3,46+0,21 2,28+0,35 2,08±0,12 1,44±0,09

Стероиды 0,74+0,08 0,79+0,09 0,69±0,06 0,56±0,08

Фосфолипиды 13,5±0,11 11,17±0,18 9,18±0,08 4,34±0,25

Таблица 4

Содержание антиоксидантов (мкг/г массы влажных пантов) в водно-спиртовом экстракте пантов

Растворы Сорт пантов

I II III IV

Этанол 50% 1206±100 984±80 488±28 183±14

Этанол 96% 951±80 862±46 343±24 126±9

Хлороформ 623±46 581±32 225±15 64±5

Диэтиловый эфир 86±6 97±8 56±4 46±3

Ацетон 312±18 342±21 240±16 182±12

исследованиями.

В конце следует отметить преимущества, которые были достигнуты в разрабатываемой нами технологии получения экстракта из влажных пантов северного оленя:

- для экстракции предложено использовать влажные панты северного оленя 1-4-го сортов с кожно-меховым чехлом;

- экстрагирование функциональных веществ из пантов производили при 82-85оС в течение 4-6 ч непрерывного кипячения, подкисленного до рН 3,5 экс-

тракта, с последующим постепенным охлаждением его при комнатной температуре в течение 10-15 ч;

- вымораживание экстракта проводили при -10оС в течение суток;

- белково-липидные комплексы осаждали путем центрифугирования экстракта при 5-103 д и температуре 0оС в течение 15-20 мин;

- предложено для экстракции антиоксидантов из влажных пантов использовать 50%-ный раствор этилового спирта.

Библиографический список

1. Друри И.В. Оленеводство. Л.: Сельхозгиз, 1955. 255 с.

2. Курилюк А.Д.. Оленеводство Якутии. Якутск: Якутское кн. из-во, 1969. 328 с.

3. Юдин А.М. Панты и антлеры: рога как лекарственное сырье. Новосибирск: Наука, 1993. l2o с.

4. А. с. № 1106466 РФ. Кл. А 01 N 1/02. Способ консервирования пантов / Шелепов В.Г., Осинцев Н.С., Гизбрехт Я.Я.

5. Подкорытов Ф.М. Оленеводство Ямала. Л.: ГЛАЭ, 1995. 274 с.

6. Рогожин В.В. Практикум по биологической химии. СПб.:

ГИОРД, 2006. 256 с.

7. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен): учеб. пособие / под. ред. М.И. Прохоровой. Л.: Из-во ЛГУ, 1982. 272 с.

8. Брехман И.И., Добряков Ю.И., Танеева А.И. Биологическая активность пантов пятнистого оленя и других видов оленей // Известия СО АН СССР. Сер. биол. науки, 1969. № 2. С. 112-115.

9. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических системах. М.: Наука, 1972. 252 с.