СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО ПРОДУКТА ИЗ ОТХОДОВ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ ПАНТОВЫХ ОЛЕНЕЙ
PRODUCTION METHOD OF BIOLOGICALLY ACTIVE PRODUCT FROM WASTES OF PHARMACEUTICAL PROCESSING OF RAW MATERIAL OF DEER ANTLERS

Изобретение относится к производству фармакологических препаратов и имеет целью обеспечение более оптимального использования сырья от пантовых оленей.
В настоящее время известны способы получения биологически активных продуктов из широкого спектра сырья от пантовых оленей, а именно из пантов (патент РФ №195049, A61K 19/02), из пенисов и семенников (патент РФ №2353375, A61K 35/48), из сырых эмбрионов (патент РФ №2314110, A61K 35/48), из консервированных хвостов пантовых оленей (патент РФ №2223106, A61K 35/32) при использовании в качестве экстрагента водного раствора этилового спирта. Такой расширенный спектр пантового сырья предопределяет наличие большего количества отходов после его фармацевтической переработки.
Однако спиртовая экстракция обеспечивает вытяжку лишь 3-6% биологически активных веществ, а оставшийся жмых подлежит утилизации.
Известен способ приготовления препаратов для животных из растительного и животного сырья, в частности использующий в качестве сырья отходы фармпереработки пантов, которые подвергают сначала кислотному, а затем ферментному гидролизу, при использовании в качестве фермента пепсина и бычьей желчи (патент РФ №2086244, A61K 35/00).
Однако данный способ переработки пантового жмыха трудозатратен (от 11 до 7 суток), в производстве используются химические вещества (едкий натр), которые образуют ненужные балластные соединения (соли), при этом использование свежей бычьей желчи не позволяет использовать данный способ в промышленных масштабах.
Известен способ получения гистолизатов из отходов фармацевтической переработки пантов, включающий сушку отходов, смешивание сырья с искусственным желудочным соком в соотношении 1:10 и затем к полученной взвеси вливают концентрированную хлористоводородную (соляную) кислоту до pH 1,75-2,0, после чего добавляют пепсин из расчета 5,0 г на 10,0 л взвеси. Смесь выдерживают в термостате в течение 24 часов при температуре 38-40°C и соляной кислотой вновь доводят pH до 1,75-2,0. Далее в шуттель-аппарате, размещенном в термостате, осуществляют гидролиз отходов при температуре 38-40°C и постоянном перемешивании в течение 4 суток. На пятые сутки взвесь не перемешивается и в нее добавляется новая порция отходов, которая через 24 часа обеспечивает нейтрализацию соляной кислоты до pH 5,5-6,0. После фильтрации гистолизат кипятят, консервируют карболовой кислотой из расчета 5,0 г на 1 л и разливают в стерильные флаконы (патент №2078574 A61K 35/32 - прототип).
Однако данный способ также характеризуется длительностью процесса (7 суток), а использование для ферментации пепсина требует постоянного отслеживания pH среды гидролиза, при этом консервирование полученного продукта карболовой кислотой (фенол) ограничивает его использование в лечебно-профилактических целях.
Необходима разработка способа производства биологически активного продукта из отходов фармацевтической переработки сырья пантовых оленей, обеспечивающего сокращение длительности процесса производства и технологических приемов при высоком качестве конечного продукта, позволяющем использовать продукт без ограничений.
Указанный результат достигается тем, что в способе производства биологически активного продукта из отходов фармацевтической переработки пантового сырья, включающем сушку отходов, их ферментацию искусственным желудочным соком в присутствии протеолитического фермента в термостате, фильтрацию готового продукта, в качестве протеолитического фермента берут папаин 30 тыс.ЕД в количестве 1% от объема желудочного сока и ферментацию проводят в течение 4-5 часов при соотношении жмых:смесь искусственного желудочного сока с ферментом 1:5 при pH 5,0-5,5 в термостате при температуре 40-60°C. Далее в экстракторе ЭКО-5 осуществляют экстракцию при температуре 96-98°C, при этом время экстракции составляет 4-5 часов, а после фильтрации к продукту добавляют 1% папаина и осуществляют вакуумную сушку при 0,7-0,9 атм при температуре 45-50°C.
Сущность данного способа заключается в том, что в качестве протеолитического фермента использован более оптимальный фермент - папаин с широким диапазоном водородного показателя (pH 3-12), что позволяет не контролировать на каждом этапе получения биологически активного продукта данный показатель и при температурном режиме от 40 до 60°C, благодаря чему время первой стадии ферментации сокращается до 4-5 часов, с последующей высокотемпературной экстракцией в экстракторе при 96-98°C, а дополнительное внесение в отфильтрованный продукт 1% папаина при вакуумной сушке повышает качественные показатели продукта.
Исследование по определению оптимальных технологических параметров способа (соотношение жмых:искусственный желудочный сок, количество папаина в объеме желудочного сока, время ферментации) при проведении процесса ферментации при температуре 40-60°C приведены в таблице 1 (на примере пантового жмыха, остающегося после производства пантокрина).
Как видно из таблицы 1, оптимальными параметрами технологического процесса (при выходе свободных аминокислот 1,29-1,30 мг/мл субстрата) следует считать соотношение жмых:искусственный желудочный сок 1:5 при содержании в желудочном соке 1% папаина и продолжительности процесса ферментации 4-5 часов. Увеличение количества папаина в составе желудочного сока до 2% практически не отразилось на результатах опыта (1,29-1,32 мг/мл), как и 6-часовое время ферментации.
Влияние высокотемпературной (96-98°C) экстракции на второй стадии процесса производства биологически активного продукта на выход биохимических показателей при оптимальных параметрах первой стадии отражено в таблице 2.
Таблица 2
Динамика накопления биохимических показателей в субстрате во время экстракции
Показатель
Время экстракции, ч
0,5
1
2
3
4
5
6
Общее количество аминокислот, мг/г
3,4
7,2
10,8
15,1
19,7
20,1
20,3
Коллаген, мг/г
8,4
13,6
21,4
26,0
31,4
32,0
32,1
Гормоны, нг/г
15,1
23,4
29,5
34,6
41,7
41,9
42,0
Факторы роста, пг/г
4,5
8,3
12,6
18,4
22,4
22,9
22,9
Минеральные вещества, у.е.
70,1
150,6
314,8
379,5
425,1
426,6
425,7
Как показали исследования, в процессе экстракции (при температуре 96-98°C) в субстрате происходило увеличение концентрации биохимических показателей, в первые 4 часа экстракции - на 63,8-82,7%, на 5 и 6 часу экстракции наблюдалась стабилизация процесса массообмена (перехода веществ из жмыха в экстракт). Поэтому оптимальным временем экстракции является 4-5 часов.
Результаты сравнительного анализа сушки фильтрованного экстракта (концентрат) с папаином, добавленным непосредственно перед сушкой и без папаина, представлены в таблице 3.
Таблица 3
Сравнительное содержание биохимических показателей концентратов с папаином и без папаина
Показатель
Концентрат экстрактов
с папаином, % (от объема экстракта)
без папаина
0,5
1,0
1,5
2,0
Общее количество аминокислот, мг/г
641,8
699,6
701,7
701,8
598,5
Коллаген, мг/г
195,7
228,4
229,6
230,8
144,5
Гормоны, нг/г
139,4
185,9
186,4
186,7
121,2
Факторы роста, пг/г
334,4
398,7
399,1
400,3
284,7
Минеральные вещества, у.е.
1967,1
2310,4
2311,0
2312,2
1648,1
Сравнение экстрактов без дополнительного включения папаина и с добавлением папаина перед сушкой в вакууме показало, что до момента наступления критической точки влажности субстрата в растворе продолжался процесс ферментации, так как температура сушки составляла +45-50°C, диапазон ферментации папаина составляет +40-60°C (оптимум +50°C). Поэтому очевидно преимущество концентратов от 6,8 до 37,4%, в которые добавили перед сушкой папаин по анализируемым биохимическим показателям (см. таблицу 3). При этом 1% папаина (к объему экстракта) по сравнению с 0,5% увеличивает выход биохимических веществ на 8,3-25,0%, тогда как 1,5 и 2% папаина по отношению к 1% только на 0,42-0,91%.
В последние пять лет папаин стал широко использоваться в медицинской практике, например, при использовании per os - усиливает и поддерживает ферментное пищеварение, при наружном применении (при ожогах, межпозвоночных грыжах и т.д.) - расплавляет мертвую ткань, а в США данный фермент включен в фармакопею. Поэтому выбранная температура сушки гистолизатов (+45-50°C) предотвращает инактивацию папаина (температура инактивирования +70°C), а полученные концентраты становятся универсальными для использования в лечебно-профилактической практике.
Сравнительный анализ биохимических показателей гистолизатов, полученных заявленным способом и по прототипу, представлен в таблице 4.
Таблица 4
Биохимические показатели анализируемых гистолизатов
Показатель
Прототип
Заявленный
Незаменимые аминокислоты, мг/мкл
Аргинин
4,95
7,45
Валин
3,08
5,21
Гистидин
1,12
2,75
Изолейцин
1,10
1,47
Лейцин
3,51
4,89
Лизин
2,74
3,76
Метионин
0,26
0,43
Треонин
1,68
2,70
Фенилаланин
4,85
6,48
Всего:
23,29
35,14
Заменимые аминокислоты, мг/мкл
Алании
3,75
5,24
Аспарогиновая кислота
4,10
6,36
Глицин
6,59
8,73
Глутаминовая кислота
6,25
9,01
Пролин
4,58
6,55
Серии
1,97
3,11
Тирозин
1,15
2,97
Цистин
0,27
0,52
Всего:
28,66
42,49
Минеральные вещества, мкг/мкл
Кальций
7442,1
10245,0
Фосфор
2125,4
5345,6
Калий
71,2
123,0
Натрий
342,6
547,4
Магний
210,9
478,2
Железо
18,01
52,0
Медь
0,35
1,25
Цинк
6,81
10,9
Кобальт
0,16
0,43
Никель
0,16
0,41
Хром
не обнаружен
не обнаружен
Свинец
не обнаружен
не обнаружен
Мышьяк
не обнаружен
не обнаружен
Из результатов биохимических исследований видно (см. таблицу 4), что гистолизат, полученный заявленным способом, в 1,5 раза содержит больше аминокислот и в 1,4-3,6 раза минеральных веществ, при этом наблюдалась небольшая тенденция к увеличению количества незаменимых аминокислот. Также необходимо отметить, что для получения гистолизата по прототипу затрачивается 7 суток, в то время как заявленный способ - за 12-17 часов, при высоком качестве конечного продукта (см. таблицу 4).
Таким образом, разработанный способ получения биологически активных субстанций из отходов переработки продукции пантового оленеводства обеспечивает сокращение времени и технологических приемов изготовления субстанции, исключает использование химических консервантов с сохранением в концентрате фермента, обеспечивающего использование конечного продукта без ограничения.
Пример. Отходы фармацевтической переработки сырья пантовых оленей (жмых) высушивают в вакуумной сушке при +40-45°C и 0,9 атм до остаточной влажности 10-12%. Для изготовления биологически активной субстанции берут 1 часть, например, пантового шмыха и 5 частей искусственного желудочного сока с pH 5,0-5,5, предварительно растворив 1,0% (от объема желудочного сока) папаина 30 тыс ЕД. Полученную субстанцию перемешивают и помещают в термостат на 4 часа. Затем данную субстанцию помещают в экстрактор ЭКО-5 и экстрагируют 4 часа при температуре +96-98°C, после чего жидкую фракцию фильтруют (гистолизат) и в нее дополнительно добавляют 1,0% (от объема отфильтрованного раствора) папаина 30 тыс ЕД. Вакуумную сушку проводят при температуре +45-50°C и 0,7-0,9 атм до остаточной влажности 9-11%.