СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ЭКСТРАКТОВ ИЗ ПРОДУКЦИИ ПАНТОВОГО ОЛЕНЕВОДСТВА
METHOD OF PRODUCING BIOLOGICALLY ACTIVE EXTRACTS OF ANTLER REINDEER BREEDING

Изобретение относится к пищевой, фармацевтической и косметической отраслям промышленности, а именно к технологии переработки продукции пантового оленеводства для получения биологически активных экстрактов.
Известен способ получения биологически активного концентрата из консервированных пантов, характеризующийся тем, что панты измельчают до частиц размером 100 мкм и подвергают ферментативному гидролизу с последующей экстракцией, при этом ферментативный гидролиз осуществляют в две стадии, на первой стадии в присутствии фермента пепсина из расчета 2% от веса пантов при соотношении панты : вода 1:3 в течение 4 часов и температуре 40°C с последующим центрифугированием и фильтрацией гидролизата, а на второй стадии проводят ферментативный гидролиз жмыха, полученного после первой стадии ферментации, в присутствии фермента папаина активностью 30 тыс. ЕД из расчета 2% от первоначального веса пантов при соотношении жмых : вода 1:1,5 в течение 4 часов при температуре 40°C, при этом экстракции подвергается жмых, полученный после центрифугирования и фильтрации гидролизата после второй стадии ферментации при соотношении жмых : вода 1:5 в течение 3 часов и температуре 95-98°C, а сушку всех фильтратов проводят при температуре не выше 50°C и вакууме 0,9 атм (патент RU 2461384, А61К 35/32, B01D 11/02).
Известен способ получения ранозаживляющего лекарственного средства для наружного применения, основанный на приготовлении концентрата из сырья пантовых оленей с добавлением формообразующего вещества и консерванта. В качестве сырья для приготовления концентрата используют матку стельной самки с зародышем в возрасте 2-3 месяца и околоплодной жидкостью. Концентрат при этом готовят путем водной экстракции измельченной до частиц размером 3-5 мм матки с зародышем в смеси с околоплодной жидкостью при весовом соотношении сырье : вода 1:1 и температуре 97-99°C в течение 4-5 часов с последующей фильтрацией и вакуумной сушкой экстракта при температуре 55°C и давлением 0,9 атм (патент RU 2442594 С1, МПК А61К 35/50, А61К 35/12, А61К 35/48, А61К 47/44, А61К 47/46, А61К 9/06, А61Р 17/02).
Однако данный способ включает высокотемпературную экстракцию сырья, находящегося в нативном (не модифицированном) состоянии, что может привести к коагуляции белков и, как следствие, к снижению растворимости концентрата, а это в свою очередь при изготовлении косметических средств снижает степень его воздействия.
Известен способ получения растворимого концентрата из побочной продукции пантового оленеводства, включающий водную экстракцию сырья (измельченного до состояния фарша размером частиц 3-5 мм) под действием ультразвуковых колебаний частотой 37 кГц в течение 2-3 часов при соотношении сырье : вода для хвостов и/или половых органов самцов маралов 1:3, для маток с плодами и околоплодной жидкостью 1:1 при температуре 45-50°C с последующей фильтрацией и вакуумной сушкой полученного фильтрата при температуре не выше 50°C и давлении 0,9 атм (патент RU 2488401, МПК А61К 35/12, А61К 35/48, А61К 35/50, B01D 11/02, B01J 19/10).
Данный способ обеспечивает выход готового концентрата из хвостов на уровне 26,0%, из половых органов самцов - 4,0%, маток с эмбрионами - 5,5%.
Однако биологически активный потенциал побочной продукции пантового оленеводства не исчерпывается вышеуказанными процентами извлечения из сырья биологически активных веществ.
Известен способ получения растворимого концентрата из побочной продукции пантового оленеводства, включающий водную экстракцию сырья, измельченного до состояния фарша размером частиц 3-5 мм под действием ультразвуковых колебаний частотой 37 кГц с последующей фильтрацией и вакуумной сушкой при температуре 45°C и давлением 0,9 атм, согласно заявленному изобретению водную экстракцию сырья проводят при температуре 35-36°C в присутствии фермента пепсина при его концентрации в смеси сырье : вода 0,5% в течение не менее 3-х часов при соотношениях сырье : вода - для хвостов 1:5, для половых органов самцов 1:4, для маток с зародышами и околоплодной жидкостью 1:2 (патент на изобретение РФ №2548747 от 24.03.2015 г. - прототип).
Однако предложенный способ получения растворимого концентрата из побочной продукции пантового оленеводства предполагает раздельное экстрагировании хвостов, половых органов самцов и маток с эмбрионами, при этом при одновременном поступлении данной продукции в цех экстракции необходимо будет часть продукции заморозить, пока какая-то часть сырья экстрагируется, даже если объем экстрактора превышает возможность переработки имеющейся продукции. Убой маралов, как правило, в течение года осуществляется небольшими партиями (после срезки пантов, разбивки, в течении зимовки), поэтому количество заготавливаемого сырья бывает неоднородно. Поэтому зачастую предприятия вынуждены накапливать данное сырье (в течение 6-8 месяцев), снижая тем самым качественные показатели сырья, для того чтобы максимально загружать имеющиеся производственные мощности, даже при наличие заказов на данный вид продукции. В настоящее время отсутствует универсальная технология экстрагирования побочной продукции, которая была бы применима как к отдельному виду сырья, так и их совместной комплексной переработки. При этом практически нет информации по изготовлению экстрактов из мяса, сухожилий и кожи пантов, обладающих высокими биохимическими показателями, так при переработке пантов (консервированных или сырых) в порошок или концентрат по ранее разработанным технологиям кожа снимается и утилизируется, при этом с кожей (обладающей высокими биохимическими показателями) теряется до 30,0% массы пантов. Кроме этого, задачей любой экстракции является максимальное извлечение сухих веществ из экстрагируемого сырья, разработанный способ (прототип) получения растворимого концентрата обеспечивает выход из хвостов не более 33,0% сухих веществ (концентрат), из половых органов не более 24,0% и маток с зародышами и околоплодной жидкостью не более 6,5%, в связи с чем, по нашему мнению, исчерпаны не все технологические приемы, обеспечивающие максимальный выход сухих веществ в экстракт.
Необходимо разработать универсальный способ получения как отдельных экстрактов из разных видов сырья пантового оленеводства при использовании хвостов, половых органов самцов, маток с зародышами и околоплодной жидкостью, сухожилий, мяса и кожи пантов, так и комбинированного экстракта из данного сырья, обеспечивающего более высокую рациональность использования продукции пантового оленеводства и увеличение степени извлечения биологически активных веществ.
Указанный технический результат достигается тем, что способ получения биологически активного экстракта из продукции пантового оленеводства характеризуется тем, что он включает 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 их экстрагирование, при этом экстракция сухожилий длится 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.
Сущность заявленного способа заключается в унификации технологических параметров водной экстракции в процессе переработки продукции пантового оленеводства, позволяющей при любом количестве поступившего на переработку сырья осуществлять его переработку без заморозки и консервирования. Кроме этого, заявленный способ позволяет расширить ассортимент используемого сырья (сухожилия, кожа пантов, ранее не использующиеся из-за незначительного его количества в составе сырья). Невостребованное по каким-либо причинам мясо оленей также замораживалось, в то время как показали исследования, его биохимические показатели позволяют использовать этот вид сырья для производства биологически активных экстрактов. Технологические параметры способа были обоснованы и отобраны исходя из ряда исследований по совокупности параметров и эффективности этих совокупностей на выход сухого вещества в процессе экстракции сырья. Как показали исследования, определяющим фактором при отобранной совокупности технологических параметров (температура, ультразвук, соотношение сырье : вода, рН) оказалось время экстракции каждого вида задействованного сырья. В таблице 1 приведены биохимические показатели используемого в заявленном способе сырья по сравнению с пантами.
Согласно таблицы 1 побочная продукция превосходит панты по содержанию белка на 26,6-43,3%, жира - в 1,5-4,2 раза (исключение составляют сухожилия). При этом содержание аминокислот в 1,1-2,0 раза в побочной продукции ниже, что, по-видимому, связано с процессом консервирования пантов (накопления аминокислот в процессе варки и сушки пантов). Высокая зольность пантов (за счет костной основы) позволяет им доминировать по содержанию кальция, магния, фосфора, железа, однако по концентрации таких минеральных элементов, как калий, натрий, марганец, медь и цинк, превосходит побочная продукция пантового оленеводства. Проведенные исследования показывают высокий потенциал, заложенный в побочной продукции и мясе, что предопределяет их использование в производстве биологически активных экстрактов для пищевой, фармацевтической и косметической продукции. Необходимо отметить биохимический состав кожи пантов, не уступающий по качеству анализируемой побочной продукции, а иногда даже ее превосходящий (содержание жира и марганца).
С целью определения оптимальных режимов экстракции побочной продукции провели серию экспериментов, в результате которых установили, что пределами оптимальной температуры экстракции всех видов сырья является 36-40°C при соотношении сырье : вода 1:4 в поле ультразвука (37 кГц) и концентрации пепсина в смеси сырье : вода 0,5% и рН 2-4.
Для определения оптимального времени продолжительности экстракции (по максимальному выходу сухих веществ в экстракт) экстрагировали каждый вид задействованного сырья при 36-40°C соотношении сырье : вода 1:4 в поле ультразвука (37 кГц), концентрации фермента пепсина в смеси сырье : вода 0,5% и рН 2-4. Результаты исследований отражены в таблице 2.
Согласно таблице 2 оптимальной продолжительностью экстракции для сухожилий является 12 часов, для кожи пантов - 11 часов, для хвостов и половых органов - 10 часов, для маток с зародышами и околоплодной жидкостью - 8 часов, для мяса - 6 часов. Использование данного способа экстракции (при 36-40°C соотношении сырье : вода 1:4 в поле ультразвука (37 кГц) и концентрации фермента пепсина в смеси сырье : вода 0,5%) позволило при найденном для каждого сырья времени экстракции при данной совокупности технологических параметров увеличить выход сухих веществ по сравнению с прототипом по хвостам с 33,0 до 45,0%, по половым органам самцов с 24,0 до 35,0%, маткам с зародышами и околоплодной жидкостью с 6,5 до 10,0%, при этом увеличение выхода сухих веществ предопределило повышение биохимических свойств экстрактов (жидкие концентраты), полученных заявленным способом (табл. 2), в том числе за счет увеличения концентрации аминокислот, белка, жира и минеральных веществ на 15,3-27,8%.
В результате убоя одной туши выбракованного марала выход мякоти мяса в среднем составляет 120,0 кг, половой орган самца весит 0,50 кг или матка с зародышем и околоплодной жидкостью - 1,0 кг, хвост - 0,2 кг, сухожилия - 0,3 кг, а при переработке пары пантов в среднем удаляется - 1,5 кг кожи.
Способ осуществления заявленного изобретения представлен на примерах конкретного его использования.
Пример 1. Данный пример осуществления заявленного способа приведен на примере поступления на переработку двух туш самцов маралов. В результате забоя двух маралов-рогачей на переработку поступило 240,0 кг мякоти мяса (200,0 кг из которых было изъято на продажу, а 40,0 кг поступило на переработку), 1,0 кг половых органов, 0,4 кг хвостов, 0,6 кг сухожилий, 3,0 кг кожи пантов. Процесс экстрагирования начали с сухожилий, предварительно произведя разведение водой размолотых до состояния фарша сухожилий из расчета сырье : вода 1:4, и внесли фермент пепсин в количестве 15 г (0,5% от 3,0 кг смеси: 0,6 кг сухожилий и 2,4 кг воды), при температуре 36-40°C и ультразвуке мощностью 37 кГц и рН 2-4.
Через час после начала процесса в экстрагируемую массу с сухожилиями добавляли размолотую кожу пантов, предварительно разведенную водой в соотношении 1:4, и внесли фермент пепсин в количестве 75,0 г (0,5% от 15 кг смеси: 3,0 кг кожи и 12,0 кг воды).
Через 2 часа после начала процесса в экстрагируемую массу добавляли размолотые хвосты и половые органы, предварительно разведенные водой в соотношение сырье : вода 1:4, и внесли фермент пепсин в количестве 35,0 г (0,5% от 7,0 кг смеси: 0,4 кг хвостов и 1,0 кг половых органов и 5,6 кг воды).
Далее, через 6 часов после начала процесса экстракции в экстрагируемую массу вводили размолотую массу мяса, разведенную водой в соотношении 1:4, и внесли фермент пепсин в количестве 1,0 кг(0,5% от 200,0 кг смеси: 40,0 кг мяса и 160,0 кг воды).
Процесс экстракции длился 12 часов при изначально заданных технологических параметрах (температура, ультразвук и т.д.), при этом длительность экстракции сухожилий составила 12 часов, кожи - 11 часов, хвостов и половых органов - 10 часов и мяса 6 - часов. Следует отметить, что концентрация фермента пепсина в экстрагируемой массе оставалась от этапа к этапу на одном уровне, как и соотношение сырье : вода.
Пример 2. После выбраковки 4 самок маралов на переработку поступило 60,0 кг мякоти мяса (остальное было реализовано через торговую сеть), 4,0 кг маток с зародышами и околоплодной жидкостью, 0,8 кг хвостов и 1,2 кг сухожилий. Процесс экстракции начинали с сухожилий по технологии, отраженной в первом примере. Размолотые сухожилия смешивали с водой в соотношении сырье : вода 1:4 и вносили фермент пепсин в количестве 30,0 г (0,5% от 6,0 кг смеси: 1,2 кг сухожилий и 4,8 кг воды). Через 2 часа после начала процесса экстракции в экстрагируемую массу вносили хвосты вместе с водой и ферментом пепсин в количестве 20,0 г (0,5% от 4,0 кг смеси: 0,8 кг хвостов и 3,2 кг воды) и через 4 часа в процесс вводили матки с плодами и околоплодной жидкостью в смеси с водой и ферментом пепсин в количестве 10,0 г (0,5% от 20,0 кг смеси: 4,0 кг маток и 16,0 кг воды), а через 6 часов мясо при аналогичном расчете количества воды и фермента. Процесс длился в течение 12 часов, при этом длительность экстракции сухожилий составила 12 часов, хвостов - 10 часов, маток с плодами и околоплодной жидкостью - 8 часов и мяса - 6 часов.
Пример 3. При переработке 50 пар пантов было получено 75,0 кг кожи пантов. Процесс экстракции кожи проводили по технологии, отраженной в первом опыте при разведении размолотая кожа : вода 1:4 и внесении фермента пепсин в количестве 1,875 кг (0,5% от 375,0 кг смеси: 75,0 кожи пантов и 300,0 кг воды) в течение 11 часов.
Таким образом, заявленный способ получения экстрактов, являясь универсальным, позволяет получать экстракты из разных видов сырья, как при использовании отдельных его видов, так и комплексно, обеспечивая высокую рациональность использования продукции пантового оленеводства при увеличенной степени извлечения биологически активных веществ.