РЯБЦЕВ Сергей Васильевич

На правах рукописи
РЯБЦЕВ
Сергей Васильевич
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ И РАЗРАБОТКА
НОВЫХ СПОСОБОВ КОНСЕРВИРОВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ
ПРОДУКЦИИ ПАНТОВОГО ОЛЕНЕВОДСТВА
06.02.10 – Частная зоотехния,
технология производства продуктов животноводства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Новосибирск – 2012
1
Работа выполнена в ГНУ Всероссийском научно-исследовательском институте пантового оленеводства Россельхозакадемии
Научный руководитель –
доктор ветеринарных наук, профессор
Луницын Василий Герасимович
Официальные оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук,
член-корреспондент Россельхозакадемии
Шелепов Виктор Григорьевич,
доктор биологических наук
Гончаренко Галина Моисеевна
Ведущая организация – ГНУ Горно-Алтайский научноисследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии
Защита состоится 2 марта 2012 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.057.01 при Сибирском научно-исследовательском
институте животноводства Россельхозакадемии (ГНУ СибНИИЖ,
п. Краснообск-1, а/я № 470, Новосибирский район, Новосибирская область, 630501)
С диссертацией можно ознакомиться в ГНУ СибНСХБ Россельхозакадемии
Автореферат разослан
января 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Клименок И.И.
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
2
Актуальность работы. Пантовое оленеводство – одна из отраслей сельского
хозяйства Российской Федерации и других стран, динамично развивающаяся в последнее десятилетие. В нашей стране обитают три подвида пантовых оленей: марал
(Cervus elaphus sibiricus Severtzev, 1873), изюбр (Cervus elaphus xanthopygus Milne –
Edwards, 1867) и пятнистый олень (Cervus Nippon hortulorum Swinhoe, 1864). Два
первых относятся к виду настоящих (Благородных) оленей, третий – к виду пятнистых (Абрамов К.Г., 1930; Митюшев П.В., 1953, 1955). Пантовое оленеводство занимается разведением маралов и пятнистых оленей, от которых получают три вида
продукции – панты, мясо и побочная (кровь, сухожилия, хвосты, половые органы
самцов и матки с зародышами и околоплодной жидкостью маралов) (Луницын В.Г.
и др., 2001). На основе пантов и крови маралов, пятнистых и северных оленей в
настоящее время созданы спиртовые и водные экстракты, рекомендованные как
профилактические средства при значительном круге заболеваний. Основным принципом консервирования и изготовления биологически активных добавок (БАДов)
является соблюдение температурного оптимума, в противном случае, по мнению
исследователей, разрушаются полезные вещества, что вызывает понижение эффективности препаратов. На современном этапе наука бальнеология получила широкое
распространение, пантовые ванны эффективны при болезнях опорно-двигательной
системы, эндокринной и других систем организма человека (Луницын В.Г., 2008).
Практически все органы, наряду с пантами, издавна применяются в народной
медицине и имеют большой спрос в странах Юго-Восточной Азии (Китай, Корея,
Япония). При этом недостаточная изученность вторичного сырья ограничивает его
использование в России (Луницын В.Г., 2004).
Из второстепенной продукции изучен биохимический состав субстанций из
хвостов, половых органов самцов и плодов самок (Попова М.В., 2006; Володкина А.И., 2009), но их комплексное использование для создания БАДов не изучено,
хотя в народной медицине они широко применялись, как и панты.
Цель и задачи исследования. Цель исследования – усовершенствовать способы консервирования и переработки второстепенной продукции пантового оленеводства (хвосты, половые органы самцов, зародыши, сухожилия) с последующим их
использованием в технологии получения биологически активных веществ. Поставленная цель предопределила необходимость решения следующих задач:
- усовершенствовать методику консервирования второстепенной продукции
пантового оленеводства с применением современного оборудования;
- разработать технологию получения биологически активных продуктов из
комплекса биосубстанций продукции пантового оленеводства;
- изучить биохимический состав и биологическую активность изготовленных
продуктов.
Научная новизна. Усовершенствованы существующие и разработаны новые
способы консервирования побочной продукции пантовых оленей. Изучены биохимические свойства биосубстанций, полученных в результате сушки нативного сырья
СВЧ-энергией и комбинированным способом. Впервые изготовлены, определены
биохимические показатели и биологическая активность продуктов, состоящих из
комплекса биосубстанций. По результатам исследований получен Патент РФ
«Триокрин» № 2423880 от 20.07.2011 и решение о выдаче Патента РФ «Способ по3
лучения лекарственного сырья для наружного применения» (заявка
№2010142130/15(060501) от 13.10.2010).
Практическая значимость. На основании полученных результатов исследований разработана технология консервирования и переработки пантов и побочной
продукции пантового оленеводства в концентраты и биосубстанции, обладающие
высокой биологической активностью.
Апробация работы. Результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на конференции «Проблемы пантового оленеводства и пути их решения»
(Барнаул, 2008); IV Международной научно-практической конференции «Аграрная
наука – сельскому хозяйству»: сборник статей (Барнаул, 2009); XІІІ Международной
научно-практической конференции «Аграрная наука – сельскохозяйственному производству Монголии, Сибири и Казахстана» (Улан-Батар, 2010); IV Международной
научной конференции молодых ученых, посвященной 40-летию СО Россельхозакадемии «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых» (Новосибирск, 2010); ученых советах ГНУ ВНИИПО (2008-2011).
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации
отражены в 7 научных работах, в том числе в рецензируемом журнале ВАК Минобразования РФ «Сибирский вестник сельскохозяйственных наук». Научные исследования, изложенные в диссертации, являются составной частью научных проблем
Всероссийского научно-исследовательского института пантового оленеводства и
приведены в рамках федерального плана фундаментальных исследований.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Технология получения биологических субстанций из второстепенной продукции пантового оленеводства, их биохимический состав.
2. Данные биохимического состава продуктов, полученных из комплекса биосубстанций – пантов и побочного сырья с доказательством преимуществ.
3.Способ получения концентрата из пантов.
4. Характеристика биологической активности изготовленных образцов.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 149 страницах
компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследований, результатов собственных исследований, обсуждения полученных
результатов, выводов, практических предложений, списка использованных источников литературы, включающего 156 наименований, в том числе 20 на иностранном
языке, 11 приложений. Работа содержит 35 таблиц, иллюстрирована 17 рисунками.
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский
научно-исследовательский институт пантового оленеводства» Россельхозакадемии в
период 2007–2011 гг. Отбор сырья осуществлялся в условиях мараловодческих ферм
ФГУП «Новоталицкое» Чарышского района и ООО «Арекс» Алтайского района Алтайского края. Отдельные исследования выполнены в лаборатории биохимии
СибНИИЖ (г. Новосибирск).
Материалом для научных исследований послужила основная и побочная продукция пантового оленеводства. Сырье отбирали от 20 самцов и самок маралов в
4
возрасте 2-14 лет. Панты от маралов-рогачей брали в период основной срезки в
июне–июле месяце в количестве 20 кг, консервировали традиционным способом.
С целью получения биологически активных субстанций из мяса маралов, хвостов, сухожилий, репродуктивных органов самцов, маток с плодами и околоплодной
жидкостью отобранное сырье в условиях института подготавливали к переработке,
затем измельчали на мясорубке до состояния фарша и сушили, отрабатывая режимы
консервирования. На последнем этапе субстанции измельчали и изготавливали водные и спиртовые экстракты, из пантов производили получение концентратов путем
ферментативного гидролиза. Все исследования проводились согласно схеме (рисунок 1).
Панты консервированные
Половые органы (очищение от наружных оболочек соединительной ткани, промывка в холодной
воде, замораживание при t -18 0 С , дефростация, измельчение ножом)
Хвосты (отделение от туши, замораживание при t -18 0С, дефростация, удаление волосяного покрова,
промывание в холодной воде, удаление хвостовых позвонков, измельчение на мясорубке)
Матки с плодами и околоплодной жидкостью (извлечение из брюшной полости, замораживание при t -18 0С, дефростация, измельчение на мясорубке)
Сухожилия (очищение от оболочек, сезамовидных костей, фрагментов мышц замораживание при t -18
С, дефростация, измельчение ножом)
0
Ферментация:
Сушка сырья
1)пепсин, 2)папаин, 3)пепсин и папаин
Вакуумная сушка:
t 40-45 0С,
вакууме 0,9 атм.
СВЧ – энергия:
комби-режим, t 110°С, мощность 30%, частота микроволны 2,450 МГц.
Концентраты: влажность 6%
СВЧ – энергия + вакуум:
режим микроволновый, t 50–55 ºС, мощность
90%, 30 мин. с досушиванием в вакуумной
сушилке при температуре 40–45 ºС и 0,9 атм.
Биосубстанции: влажность 6–10%
Экстракция
Спиртовая
70% этиловый
спирт, соотношение
1:10, 1:7
С вымораживанием
(5 суток)
Без вымораживания
Водная:
дист. вода, соотношение 1:5
Соотношение биосубстанций: 1:1, 1:1:1, 2:1:1
Рисунок 1 – Схема исследований по усовершенствованию существующих и разработке новых способов консервирования и переработки продукции пантового оленеводства.
5
Определение биохимического состава опытных образцов проводили согласно
общепринятым методикам: содержание массовой доли белка – по Кьендалю; массовой доли жира – по ГОСТ 13496,15–85; массовой доли золы – по ГОСТ 26226–84,
воды – по ГОСТ 9793–74; аминокислотный состав определяли с использованием
аминокислотного анализатора «Hitachi L-8800»; общие аминокислоты выявляли
аминокислотным анализатором «Hitachi L-835»; количество витаминов – в автоматическом многофункциональном анализаторе близкой инфракрасной области спектра прибором «Infrapid–61»; содержание фосфора – по ГОСТ 266522–85; кальция –
по ГОСТ 26570–85; других макро- и микроэлементов – по общепринятым методикам зоотехнического анализа. Жирнокислотный состав и липиды – методом газожидкостной хроматографии, минеральный состав – методом масспектрометрии с
индуктивной связанной плазмой (МС-ИСП) и атомноспектрометрией с индуктивной
связанной плазмой (АЭС-ИСП).
Одним из аспектов определения качества фармакологических препаратов явилось изучение биологической активности полученных биосубстанций из продукции
пантового оленеводства, которую проводили по трем тестам: гипотензивный эффект, в соответствие с ФС 42-0041-0860-01, тонизирующее и гонадотропное действие изучали на лабораторных мышах по методике И.И. Брехмана (1976).
Статистическую обработку цифровых данных проводили при помощи вариационной статистики на персональном компьютере с использованием программы
Windows 2003 XP. Значение критерия достоверности определяли по Стьюденту
(Меркурьева Е.К., 1980).
3 РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Совершенствование способов консервирования продукции
пантового оленеводства с помощью вакуума,
СВЧ–энергии и комбинированного режима
Для отработки технологии получения биосубстанций с помощью вакуумной
сушки отобрано 6 проб из побочной пантовой продукции: №1 – хвосты; №2 – половые органы самцов; №3 – сухожилия; №4 – плоды с околоплодной жидкостью; №5 –
матка с плодом и околоплодной жидкостью; №6 – матки с плодами, которые консервировали вакуумной сушкой. При изучении времени сушки сырья отмечено, что
скорость высыхания образца №1 (хвосты) оказалась наибольшей – 0,67 г/мин., а
максимально длительное время было затрачено на сушку плодов с маткой – проба
№6 (0,06 г/мин.). Большой процент выхода сухого вещества (50%) получен в пробе
№3 – это сухожилия маралов, а наименьший (3,11%) – соответственно в шестом образце – матки с плодами, которые, как известно, состоят из 80% воды. Процесс консервирования вакуумной сушкой побочной пантовой продукции занял значительно
меньший объем времени и суммарно составил от 6 до 10 ч, что резко отличается от
традиционных способов, на которые обычно затрачивается от 3 до 7 суток.
С целью изучения влияние вакуумной сушки на биохимический состав сырья
были высушены четыре образца побочной пантовой продукции: №1 – сухожилия;
№2 – хвосты; №3 – матка с плодом и околоплодной жидкостью; №4 – половые органы самцов (рисунок 2).
6
25
22,25 20,63
19,79
16,83
% 20
15
10
жир
5
1,55
белок
1,33
0
№1
№2
№3
№4
Рисунок 2 – Содержание жира и белка в биосубстанциях, %
Наиболее богаты белком репродуктивные органы самцов и самок. Жиры в пробах выявлены в незначительном количестве, а в первом и четвертом образцах – отсутствуют. Из 30 биохимических показателей в пробах определено: 14 аминокислот
(заменимые, незаменимые), 7 витаминов, преимущественно группы В, 9 представителей химических элементов. Наиболее богатый аминокислотами состав, с преобладанием доли незаменимых, обнаружен в образце №2, суммарное содержание –
30,31 г/кг, что превышает таковое значение на 33,12 % в пробе №4 и на 34,5% – в
пробе №1. Минимальное количество аминокислот содержится в пробе №3 – матки с
плодом и околоплодной жидкостью. Витамины преобладают во второй и третьей
пробах, минеральными веществами богаты первый и второй образцы.
Для консервирования побочной пантовой продукции СВЧ-энергией было подготовлено 4 образца: №1 – матка с плодом и околоплодной жидкостью; №2 – хвосты; №3 – сухожилия; №4 – половые органы самцов. В процессе было установлено,
что быстрее всего обезвоживание происходило в пробе №2, состоящей из хвостов и
содержащей максимально высокое количество сухого вещества – 64,7%. Достоверно
наиболее длительное время было затрачено на сушку первой пробы.
С целью сокращения сроков консервирования пантового сырья с сохранением
исходных его свойств нами опробировано две технологии получения сухих биосубстанций: 1) вакуумная сушка; 2) сушка с использованием СВЧ-нагрева в комплексе
с вакуумом. Получили по 3 сухих образца: №1/№6 – хвосты, №2/№4 – половые органы самцов, №3/№5– матки с зародышами и околоплодной жидкостью. Установлено, что применение СВЧ-энергии сокращает время высушивания сырья в среднем на
18,9-48,6%.
Пробы из хвостов и половых органов самцов, изготовленные с помощью СВЧэнергии, содержат жира достоверно меньше в 19 в 1,5 раз соответственно, чем при
сушке в вакууме. Проба, состоящая из маток с зародышами и околоплодной жидкостью, наоборот, превышает по количеству жира на 60,9% образец, полученный комбинированным способом. Все исследуемые образцы богаты белком, но особенно
7
высокие значения установлены в пробах из половых органов самцов маралов – 96,3
и 97,9%, полученных при двух способах сушки. Минимальное количество белка отмечено в образцах из зародышей с недостоверной разницей по способам сушки в
7,4%. При изучении уровня содержания золы, суммарного количества жиров и аминокислот, полученных в образцах при разных способах сушки, достоверных различий не выявлено.
3.2 Сравнительный анализ спиртовых экстрактов на основе биосубстанций,
полученных с помощью вакуумной сушки, с соотношением сырья
и экстрагента 1:10
Спиртовые экстракты изготовлены из различных комбинаций биосубстанций с
соотношением сырье:экстрагент 1:10: №1 – половые органы самцов+хвосты 1:1; №2
– половые органы самцов+панты 1:1; №3 – хвосты+панты 1:1; №4 – хвосты+половые органы самцов+панты 1:1:2; №5 – хвосты+мясо+панты 2:1:1; №6 – половые органы самцов+мясо+панты 2:1:1; №7 – половые органы самцов+хвосты+мясо+панты 1:1:1:1; №8 – сухожилия+зародыши 1:1; №9 – сухожилия+панты 1:1; №10 – зародыши+панты 1:1; №11 – сухожилия+зародыши+панты
1:1:2; №12 – зародыши+мясо+панты 2:1:1; №13 – сухожилия+мясо+панты 2:1:1;
№14 – сухожилия+зародыши+мясо+панты 1:1:1:1.
При анализе биохимического состава спиртовых экстрактов достоверной разницы в содержании воды в образцах не выявлено. Высокий процент жира содержится в пробе №12 (3,69%). Кроме того, в образцах №7 и №12 не выявлено ни белка, ни
жира. Тогда как в пробе №2 уровень содержания белка достигал максимального
значения – 28,23 %. В пробе №9 содержание аминокислот заметно выше, чем в других образцах, при этом количество заменимых аминокислот преобладает над незаменимыми – 15,57 г/л и 8,95 г/л соответственно, их соотношение 0,57. По содержанию витаминного комплекса отличается проба №5, при этом в других экстрактах
многие витамины и вовсе отсутствуют. Максимальное количество макроэлементов
обнаружено в пробах №9 – фосфора, №3 – кальция, №10 – калия и натрия, №1 –
магния, №4 – железа. Микроэлементами богаты пробы №4 и №5 – цинк и №10 –
медь.
3.3 Сравнительный анализ спиртовых экстрактов на основе биосубстанций,
полученных с помощью вакуумной сушки,
с соотношением сырья и экстрагента 1:7
Получены спиртовые экстракты из продукции пантового оленеводства при соотношении спирт:сырье 7:1. По первой технологии было изготовлено 16 спиртовых
экстрактов: №1 – цельный консервированный пант+кровь беременной самки 1:1;
№2 – цельный консервированный пант+половые органы самцов 1:1; №3 –
пант+половые органы самцов+хвосты 2:1:1; №4 – половые органы самцов+хвосты
1:1; №5 – пант+сухожилия 1:1; №6 – кровь+матка с плодом (1-2 мес.) и околоплодной жидкостью 1:1); №7 – матка с плодом (1-2 мес.) и околоплодной жидкостью+пант северного оленя+половые органы самцов 1:1:1; №8 – матка с плодом
(1-2 мес.) и околоплодной жидкостью+пант+хвосты 1:1:1; №9 – матка с плодом
8
(1-2 мес.) и околоплодной жидкостью+пант+сухожилия 1:2:1; №10 – половые органы самцов+пант+сухожилия 1:1:1; №11 – половые органы самцов+сухожилия 1:1;
№12 – пант+хвосты+половые органы самцов+зародыши+кровь+сухожилия
1:1:1:1:1:1; №13 – хвосты+сухожилия+половые органы самцов+ кровь+зародыши
1:1:1:1:1; №14– половые органы самцов+кровь 1:1; №15 – половые органы самцов+кровь+зародыши 1:1:1; №16 – хвосты+кровь+зародыши 1:1:1. По второй технологии изготовлено 7 экстрактов с вымораживанием в течение 5 суток: №17 – панты+хвосты 1:1; №18 – панты+зародыши 1:1; №19 – зародыши+сухожилия 1:1; №20
– пант+половые органы самцов 1:1; №21 – половые органы самцов+хвосты 1:1; №22
– пант+сухожилия 1:1; №23 – пант+хвосты+половые органы самцов 2:1:1.
По суммарному содержанию аминокислот пробы №14 и 20 преобладают над
остальными. Высокие показатели содержания жирных кислот отмечены в №14, 15 и
6 пробах.
Сравнительный анализ двух различных технологий приготовления проб – спиртовые экстракты без вымораживания (1) и с 5-дневным вымораживанием (2) представлены в таблице 1.
При сравнении спиртовых экстрактов с вымораживанием и без вымораживания
со сходным комплексом биосубстанций выявлено, что содержание аминокислот и
белков в спиртовых экстрактах, содержащих панты, после 5-дневного вымораживания увеличивается на 40,9-80,0% (Р<0,005 – Р<0,001), в то время как содержание
жирных кислот остается на одном и том же уровне.
При анализе аминокислотного состава между одинаковыми по составу пробами, но приготовленными по разной технологии, установлено, что пробы, имеющие в
своем составе панты и подвергшиеся вымораживанию, имеют более насыщенный
аминокислотный состав, а пробы, состоящие исключительно из побочной продукции, теряют свои биохимические свойства при вымораживании.
Таблица 1 – Сравнительный анализ спиртовых экстрактов, приготовленных с вымораживанием и без вымораживания, %
Показатель
Панты+пенисы
Панты+сухожилия
Пенисы+хвосты
1
2
1
2
1
2
М.д. золы
0,4±0,15
0,5±0,22
0,5±0,23
0,5±0,23
0,4±0,13
0,3±0,12
М.д. жира
1,1±0,12
0,5±0,03***
0,4±0,03
0,9±0,26
0,7±0,35
0,5±0,03
М.д. белка
0,3±0,09
0,8±0,16*
0,1±0,02
0,5±0,03***
0,5±0,14
0,3±0,01
М.д. сух. вещ.
0,9±0,14
1,5±0,24
0,5±0,17
1,2±0,14
1,6±0,17
0,6±0,05***
Сумма амино0,33±0,15 0,55±0,14 0,09±0,02 0,23±0,09*** 0,54±0,08 0,12±0,04**
кислот, в т. ч.
заменимые
0,15±0,08 0,33±0,12 0,05±0,01 0,14±0,03*** 0,31±0,09 0,07±0,01***
незаменимые
0,18±0,06 0,22±0,08 0,05±0,02 0,09±0,03
0,24±0,07 0,05±0,02
Сумма жирных 98,1±2,38 98,3±3,25 97,8±4,05
97,9±3,24
97,69±3,04
98,3±3,15
кислот, в т. ч.:
ненасыщенные 63,4±2,98 67,9±6,32 61,2±3,24
64,7±4,21
63,7±2,54
65,2±3,21
насыщенные
34,7±1,27 30,40±2,51 36,6±2,41
33,2±2,67
34,0±3,64
33,1±4,18
Примечание: 1 – спиртовые экстракты без вымораживания; 2 – спиртовые экстракты с 5-дневным
вымораживанием; Р>0,05; *Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001.
9
Сравнительные исследования биохимического состава отдельных биосубстанций (хвостов, половых органов и пантов), биохимического состава экстрактов на их
основе и данные по гипотензивному, тонизирующему и адаптогенному действию
экстрактов показали, что наибольшим гипотензивным действием обладают экстракты из пантов, адаптогенным действием – экстракты из хвостов, а тонизирующим –
экстракты из половых органов. Биосубстанции их хвостов и половых органов самцов богаты жирами (11,0% , 10,28%), белком (63,5%, 55,9%), аминокислотами (37,2
г/кг, 32,3 г/кг) и витаминами (124,4 у.е., 107,8 у.е.). Биосубстанция, полученная из
пантов маралов, отличается достоверным преобладанием зольных компонентов
(40,4%), макро- и микроэлементов (25,0 г/кг и 529,7 мг/кг). При этом тенденция
биохимического состава биосубстанций сохраняется и в экстрактах.
По результатам проведенных исследований разработан способ получения биологически активного продукта «Триокрин» (Патент РФ № 2423880 от 20.07.2011).
3.4 Сравнительный анализ водных экстрактов на основе биосубстанций,
полученных с помощью вакуумной сушки
Приготовлено 6 водных экстрактов: №1 – хвосты+половые органы самцов 1:1;
№2 – сухожилия+зародыши 1:1; №3 – половые органы самцов+панты 1:1; №4 – сухожилия+панты 1:1; №5 – хвосты+панты 1:1; №6 – зародыши+панты 1:1.
Биохимический состав опытных образцов представлен такими показателями,
как вода, жир, белок, зола. Наибольший процент содержания белка отмечен в пробе
№1 – 19,19%, минимальный – в №4 (0,40%). В образце №3 не выявлено ни белка, ни
зольных компонентов. Жиры преобладают в №3 и №6 пробах (3,25% и 3,88%) и отсутствуют в №4 образце. Наименьший процент содержания влаги отмечен в пробе
№2 (91,26%).
Аминокислотный состав водных экстрактов, так же как и спиртовых, представлен группами заменимых и незаменимых аминокислот. Довольно высокое суммарное содержание аминокислот, преимущественно группы заменимых, находится в
пробе №3 (34,76 г/л), а проба №4 отличается минимальным содержанием данных
элементов (15,72 г/л).
Высокий уровень витаминов в водных экстрактах установлен в пробе №5
(126,07 мг/л) и №1 (100,11 мг/л), эти образцы особенно богаты витамином В5. Среди
изучаемых проб максимальное содержание витаминов В2 и В3 отмечается в третьем
образце. Суммарно низкое количество витаминов установлено в пробе №6
(13,63 мг/л), а такие витамины как В3 и В5 отсутствуют вовсе, содержание витамина
В1 минимально.
Анализируя минеральный состав водных экстрактов, становится видно, что по
сумме минеральных веществ преобладает водный экстракт №1. Кальций преобладает в пробах № 3 и № 4, по калию, натрию и магнию выявлены высокие показатели в
пробе №2. Достоверно высокие значения железа определены в пробах №1 и №5,
низкие значения – в пробах №3 и 6, соответственно. По количеству таких микроэлементов, как марганец, медь и цинк, преобладающие значения установлены в пробе
№1.
10
3.5 Сравнительный анализ спиртовых и водных экстрактов
на основе биосубстанций, высушенных под вакуумом
Для сравнительного анализа двух способов экстракции обозначены следующие спиртовые/водные пробы: №1/№1а – половые органы самцов+панты, №2/№2а –
хвосты + панты, №3/№3а – жилы + панты, №4/№4а – зародыши +панты.
Содержание в экстрактах таких биохимических элементов, как жиры и белки
определяет биологическую ценность полученного продукта (таблица 2). Высоким
содержанием аминокислот отличаются две водные пробы №1а и №4а и одна спиртовая – №3 (рисунок 3).
Таблица 2 – Сравнительный анализ жира и белка в спиртовых и водных экстрактах, %
Содержание жира в экстракте
Содержание белка в экстракте
№
пробы
спиртовом
водном
спиртовом
водном
1/1а
2,57±0,91
3,25±1,10
23,04±3,58
10,21±2,15*
2/2а
2,51±0,84
1,40±0,91
18,17±2,58
20,31±2,65
3/3а
3,25±0,97
21,71±4,06
4/4а
3,13±1,12
3,25±1,14
Примечание: Р>0,05; *Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001.
25
% 20
15
10
5
0
1
1а
2
2а
3
№ пробы
3а
4
4а
Рисунок 3 – Содержание аминокислот в спиртовых и водных экстрактах
Все экстракты обладают богатым составом витаминов, из которых по количественному содержанию выделяется витамин В5. Единственный образец, который не
содержит это вещество – №4а. Во всех водных пробах установлено преобладание
витамина Е (в среднем на 66%) сравнительно с пробами, экстрагентом которых являлся спирт. В среднем наиболее содержательными как в качественном, так и в количественном отношении оказались два водных экстракта – образцы №1а, содержащий все исследуемые витамины, и №3а, в котором регистрируется максимальный
уровень содержания витаминов В1, В5 и В6, а также витамина Е. Важно отметить,
11
что витамин В12 присутствует не во всех образцах, но при этом наибольшее его содержание выявлено в первой водной пробе, а минимальное – во второй спиртовой.
Спиртовые экстракты с достаточным преимуществом преобладают над водными по содержанию макроэлементов. В них отмечено больше калия на 48,7%, натрия
– на 64,8%, магния – на 37,3%. Однако водные экстракты существенно выделяются
на общем фоне по содержанию железа, превышая подобные по основе спиртовые
пробы на 70,6%, марганца – на 64,0%, меди – на 56,1% и цинка – на 71,0% соответственно.
Таким образом, применение спирта в качестве экстрагента позволяет выделить
в наибольшем количестве из биосубстанций такие вещества как жир и макроэлементы, хотя при этом водные экстракты, обладающие непродолжительным сроком хранения, имеют значительное преимущество по белку, аминокислотам, большинству
витаминов и микроэлементов.
3.6 Сравнительный анализ спиртовых и водных экстрактов
на основе биосубстанций, консервированных СВЧ-энергией
Экстракты готовили из консервированной при помощи СВЧ-энергии побочной
пантовой продукции и пантов, законсервированных традиционным способом. Спиртовые и водные пробы нумеровались в сквозном порядке и имели следующий состав: №1/№10 – панты+хвосты 1:1, №2/№11 – панты+половые органы самцов 1:1,
№3/№12 – панты+хвосты+половые органы самцов 2:1:1, №4/№15 – панты+сухожилия 1:1, №5/№14 – панты+зародыши 1:1, №6/№16 – панты+сухожилия+зародыши
2:1:1, №7/№9 – половые органы самцов+хвосты 1:1, №8/№13 – зародыши+сухожилия 1:1 (таблица 3).
Таблица 3 – Общий биохимический состав спиртовых и водных экстрактов
Показатель
зола, г/л
кальций, г/л
Спиртовой экстракт
1
99,69±2,15
0,44±0,09
0,003±0,00
2
99,55±3,15
1,10±0,14**
0,009±0,00
3
99,56±2,32
1,00±0,21
0,006±0,00
4
99,63±3,06
0,89±0,34
0,003±0,00
5
99,02±2,41
2,74±0,82
0,004±0,00
6
99,38±2,03
1,68±0,21
0,006±0,00
7
99,28±1,45
1,27±0,31
0,004±0,00
8
99,16±2,38
2,35±1,21
0,003±0,00
Водный экстракт
9
97,07±5,03
1,26±0,09
0,047±0,00
10
95,05±3,21
2,95±0,24***
0,24±0,01
11
97,00±2,68
2,27±1,12
0,09±0,00
12
97,18±3,45
1,58±0,24
0,05±0,00
13
95,91±4,01
2,32±0,69
0,04±0,00
14
97,35±2,13
4,49±1,15
0,03±0,00
15
96,69±3,52
3,33±1,26
0,02±0,00
16
97,24±3,31
2,60±0,67
0,03±0,00
Примечание: Р>0,05; *Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001.
№ пробы
вода, %
12
фосфор, г/л
0,016±0,00
0,034±0,00
0,024±0,00
0,019±0,00
0,056±0,00
0,040±0,00
0,078±0,00
0,047±0,00
0,11±0,05
0,14±0,03
0,10±0,04
0,06±0,01
0,07±0,03
0,12±0,08
0,008±0,00
0,04±0,01
Результаты показали, что наибольшие значения содержания воды характерны
для спиртовых экстрактов 99,02-99,69% (№5 и 1). В водных образцах процентное
содержание воды ниже, чем в спиртовых, и варьирует в пределах 95,05-97,35% (№10
и 14). Однозначное преимущество водных экстрактов над спиртовыми выявляется
по количеству золы, при этом максимальное значение отмечено в пробе №14, а минимальное – в пробе №9. В спиртовых экстрактах содержание золы варьирует в
пределах от 0,44 г/л (№1) до 2,74 г/л (№5).
Наивысший показатель суммарного значения аминокислот в спиртовых экстрактах выявлен в пробе №5 – 18,93 г/л, а наименьший в пробе №6 – 14,84 г/л.
Процентный показатель заменимых аминокислот от суммы всего аминокислотного
состава для первой пробы составил – 45,91%; №2 – 40,97%; №3 – 43,33%; №4 –
42,85%; №5 – 45,37%; №6 – 46,76%; №7 – 40,26%; №8 – 45,57%. Объем незаменимых кислот в общем аминокислотном составе имеет следующие значения (в % отношении): проба № 1 – 54,08%; №2 – 55,02%; №3 – 56,67%; №4 – 57,14%; №5 –
54,62%; №6 – 53,23%; №7 – 59,73%; №8 – 54,42%. Аминокислотный индекс во всех
исследуемых образцах имеет значение больше единицы, что свидетельствует о преобладании незаменимых аминокислот над заменимыми, при этом максимум установлен в пробе №7, состоящей из половых органов самцов и хвостов маралов в соотношении 1:1.
Сравнительный анализ аминокислотного состава спиртовых и водных экстрактов, полученных на основе биосубстанций, приготовленных по технологии СВЧ–
нагрева, показал, что максимальное суммарное значение элементов приходится на
водную пробу №11, превышающее подобную спиртовую пробу на 15,5%. Такая же
тенденция просматривается в образце из пантов, сухожилий и зародышей (пробы №6
и 16 соответственно), разница составила 14,0%. Остальные спиртовые экстракты превышают подобные по биосубстанциям водные пробы: проба №1 – на 15,8%; проба
№3 – 12,5%; проба №4 – 32,6%; проба №5 – 58,8%; проба №7 – 24,5%; проба №8 –
43,6%. Аминокислотный индекс во всех сравниваемых экстрактах выше единицы,
но максимальные его значения установлены в водных пробах №10 и 15.
По суммарному показателю витаминов наибольшие значения имеют спиртовые
экстракты. При этом проба №2 превышает водную пробу №11 на 13,0%; проба №3 –
на 7,71% №12; проба №4 – на 30,1% №15; проба №6 – на 7,2% №16; проба №7 – на
7,4% №9; проба №8 – на 46,6% №13. И только в двух случаях количество витаминов
оказалось выше в водных пробах – это образец №1 с разницей в 2,8 раза с пробой
№10 и №5 с незначительным превышением на 1,8%. Отдельно по содержанию каждого витамина можно отметить, что максимальные значения установлены исключительно в спиртовых пробах – это образцы №1 (значительно превышает остальные
пробы по витамину В1), №7 – по витаминам Е, В2 и В6 и образец №8 – по витаминам
В3 и В5.
По сумме макро- и микроэлементов максимальное значение принадлежит спиртовой пробе №5 – 20,32 у.е., а наименьшее имеет водная проба №12 – 8,043 у.е. При
этом из результатов видно, что по количеству макроэлементов колоссальное преимущество в спиртовых пробах, а вот микроэлементов – в водных. Исключением
стоит считать спиртовой образец №8 (164,8 у.е.). По макроэлементу кальцию однозначное преимущество остается за экстрактами, экстрагентом которых являлась вода. При этом в большинстве проб количество кальция колеблется в пределах
13
0,02-0,047 г/л, а максимальное его значение установлено в пробе №10, превышающее остальные водные экстракты в 5–12 раз. В спиртовых экстрактах уровень
кальция варьирует в пределах 0,003-0,009 г/л. В отношении фосфора минимальное
количество содержит проба №15 – 0,008 г/л, а максимальное 0,14 г/л – проба №10,
относящиеся к водным экстрактам. В спиртовых экстрактах количество фосфора колеблется от 0,016 г/л (№1) до 0,078 г/л (№7).
3.7 Биохимический состав спиртовых экстрактов из комплекса биосубстанций,
законсервированных вакуумной сушкой и СВЧ-энергией
Для исследований побочную продукцию предварительно консервировали вакуумной сушкой и СВЧ-энергией, а панты – традиционным способом. Пробы, приготовленные с применением вакуума, имели порядковые номера с №1-№8, с применением СВЧ-энергии – №9-№16: №1/№9 – панты+хвосты 1:1, №2/№10 – панты+пенисы 1:1, №3/№11 – панты+хвосты+пенисы 2:1:1, №4/№12 – панты+сухожилия 1:1, №5/№13 – панты+зародыши 1:1, №6/№14 – панты+сухожилия+зародыши 2:1:1, №7/№15 – пенисы+хвосты 1:1, №8/№16 – зародыши+сухожилия 1:1.
При сравнении биохимических показателей было определено различие по содержанию воды и золы. Количество влаги и золы преобладает в спиртовых пробах,
основой которых явилось сырье, законсервированное с использованием СВЧ–
энергии. При этом уровень воды в пробах №9-16 колеблется в пределах 99,6999,02%, а среднее значение влаги в спиртовых пробах №1-8 составляет 97,87%.
Максимальное количество золы установлено в пробах, содержащих в своем составе
зародыши и панты (№13), зародыши и сухожилия (№16). Среднее значение золы
при использовании СВЧ–энергии оказалось выше в 2,2 раза, чем при сушке вакуумом.
Максимальное количество аминокислот содержалось в пробах, высушенных
вакуумом, в частности, в образцах №4 (сухожилия, панты) и №6 (сухожилия, зародыши, панты).
Биохимические исследования выявили преимущество (на 60,4%) вакуумной
сушки над СВЧ-энергией по показателю среднего содержания в спиртовых экстрактах витаминов. При этом максимальные различия установлены в пробах №2 (на
80%), состоящей из пенисов и пантов, №7 (на 98,5%), включающей пенисы и хвосты.
Максимальное количество макро- и микроэлементов содержится в пробе №7
(32,21 у.е) – вакуумная сушка. Довольно высокие результаты показала проба №13,
приготовленная с помощью СВЧ-сушки – 20,32 у.е.
4 СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПАНТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
Сущность разработки способа заключается в том, чтобы оптимизировать процесс получения биологически активного концентрата путем интенсификации процесса ферментативного гидролиза, основанного на использовании ферментов пепсина, папаина или последовательно, один за другим, воздействуя на измельченные
панты.
14
Исходя из проведенных нами четырех опытов, можно заключить, что оптимальным режимом получения биологически активного концентрата является воздействие, на первой стадии, на размолотые панты ферментом – пепсином в количестве 2% от веса пантов при разведении (соотношении) панты:вода 1:3 при времени
ферментации 4 ч, и после центрифугирования и фильтрации гидролизата, воздействие на жмых пепсином (2 стадия) в количестве 2% от первоначального веса пантов при разведении (соотношении) жмых:вода 1:1,5 в течение 4 ч при последующей
экстракции отцентрифугированного и отфильтрованного (после окончания 2 стадии
ферментации) жмыха при соотношении жмых:вода 1:5 в течение 3 ч при t 95– 98 ºС
и сушкой сборных фильтратов при t не выше 50 ºС и вакууме 0,9 атм.
Определены биохимические показатели полученного по оптимальному способу
концентрата: общие аминокислоты – 968,4±56,69 мг/г, липиды – 3,8±1,10 мг/100 г,
жирные кислоты – 40,2±14,20 г/100г, макроэлементы – 92,3±26,4 г/кг, микроэлементы – 418,9±50,3 мг/кг, гормоны – 3087,9±120,3 мг/г, факторы роста – 2378,6±21,3 у.е.,
биологическая активность – 45,2±4,56%. Таким образом, данный технологический
способ получения концентрата из консервированных пантов обеспечивает высокий
выход продукта при его высокой биологической активности и имеет ряд преимуществ над известными технологиями.
5 ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
СУБСТАНЦИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Биологическую активность полученных образцов определяли на крысах и лабораторных мышах путем проведения опытов по оценке тонизирующего, гонадотропного действия и гипотензивного эффекта. С этой целью были исследованы следующие пробы: №1 – порошок из пенисов маралов; №2 – порошок из матки с плодом (1–2 мес.) и околоплодной жидкостью; №3 – порошок из сухожилий. Спиртовые экстракты: №4 – панты+кровь беременной самки (1:1); №5 – панты+пенисы
(1:1); №6 – панты+пенисы+хвосты (2:1:1); №7 – хвосты+пенисы+сухожилия+
кровь+зародыши (1:1:1:1:1); №8 – панты+сухожилия (1:1); №9 – кровь+матка с плодом (1-2 мес.) и околоплодной жидкостью (1:1); №10 – матка с плодом (1-2 мес.) и
околоплодной жидкостью+панты+пенисы (1:1:1); №11 – матка с плодом (1-2 мес.) и
околоплодной жидкостью+панты+хвосты (1:1:1); №12 – матка с плодом (1-2 мес.) и
околоплодной жидкостью+панты+сухожилия (1:2:1); №13 – пенисы+панты
+сухожилия (1:1:1); №14 – пенисы+сухожилия (1:1); №15 – панты+хвосты+
пенисы+зародыши+кровь+сухожилия (1:1:1:1:1:1); №16 – хвосты+пенисы+сухожилия+кровь+зародыши (1:1:1:1:1); №17 – панты+зародыши (1:1 вакуум); №18 – зародыши+сухожилия (1:1 вакуум); №19 – панты+пенисы (1:1 вакуум); №20 – пенисы+хвосты (1:1 вакуум).
Основным функциональным отличием биосубстанций из продукции пантового
оленеводства является повышение сопротивляемости организма за счет ограничения
вредного влияния внешних факторов, а особенно повышение возможности собственной резистентности организма. Анализ полученных результатов показал высокую продолжительность плавания у подопытных мышей при выпаивании им спиртовых экстрактов, полученных с применением процесса вымораживания. При этом
средние данные по группе выше в 6,68 раз (Р<0,05), по сравнению с контролем. До15
стоверно высокий результат также отмечен у мышей, получавших экстракт из побочной продукции мараловодства (проба №16), среднее значение по группе выше в
11,35 раз (Р<0,001), чем у животных контрольной группы.
Средние значения гонадотропного действия спиртовых экстрактов были выше
при выпаивании лабораторным животным образцов, прошедших вымораживание,
по сравнению с теми, в технологии приготовления которых отсутствовал этот процесс. Относительный вес гонад увеличился при выпаивании лабораторным мышам
спиртовых экстрактов, прошедших вымораживание на 28,3 % (Р<0,001) по сравнению с контролем и на 6,9% по сравнению с экстрактами, полученными без вымораживания.
Гипотензивному тесту подлежали спиртовые экстракты, полученные на основе
одной биосубстанции (пробы №1-3) и на основе их комплекса (пробы №7-16) (рисунок 4). Установлено, что наибольшей биологической активностью обладает спиртовой экстракт, состоящий из пяти биосубстанций (проба №16) – 77,6%. Для сравнения, спиртовые экстракты, состоящие из монобиосубстанций (пробы №1-3), имеют
биологическую активность на уровне 16,8-20,9%, а пантокрин – 25-35%.
77,6
80
70
60
50
%
42,9
40
30
20
36,35
30,9 32,4
18,4 16,8 20,9
19,3
23,6
21,2
19,4 21,4
13
14
10
0
1
2
3
7
8
9
10
11
12
15
16
Рисунок 4 – Биологическая активность спиртовых экстрактов из биосубстанций, полученных с применением СВЧ-энергии
ВЫВОДЫ
1. С целью получения качественных биосубстанций с широким спектром биохимических компонентов для каждого отдельно взятого вида продукции пантового
оленеводства целесообразно применять свой метод сушки (вакуум, СВЧ-энергия,
комбинированный режим). Консервирование продукции вакуумной сушкой сокращает время процесса до 6-10 ч (в зависимости от вида сырья) сравнительно с традиционным вариантом переработки (3-10 дней). Еще более значительного сокращения
длительности сушки удалось достигнуть при использовании СВЧ-энергии и комбинированного способа консервирования второстепенной продукции.
2. Изменение соотношения сырье:спирт (1:10) при изготовлении спиртовых
экстрактов на основе комплекса биосубстанций в сторону сокращения в них доли
экстрагента (1:7) не оказывает влияния на биохимический состав конечного продук16
та ни в количественном, ни в качественном отношении. Доказано, спиртовой экстракт «Триокрин» на основе комплекса сырья (панты + хвосты + половые
органы самцов) обладает высокими показателями биологической активности: гипотензивное действие находится в пределах от 27,7 до 33,4%, адаптогенное –
249,9-280,3 мин., тонизирующее 251,3-289,1 сек.
3. Применение спирта в качестве экстрагента позволяет в максимально большем количестве извлекать из биосубстанций такие вещества, как жир и макроэлементы, но, в свою очередь, водные экстракты, обладающие непродолжительным
сроком хранения, имеют значительное преимущество по содержанию белка, аминокислот, большинства витаминов и микроэлементов.
4. Разработанная технология получения пантового концентрата позволяет с
1 кг консервированного сырья получать в среднем 43,5% биосубстанции (в зависимости от качества исходного продукта) с ссумарным содержанием аминокислот –
968,4 мг/г, липидов – 3,8 мг/100 г, жирных кислот – 40,2 г/100 г, макроэлементов –
92,3 г/кг, микроэлементов – 418,9 мг/кг.
5. Спиртовые экстракты на основе пантового сырья, подвергшиеся вымораживанию, отличаются высокими тонизирующим – 21,65 мин. и гонадотропным действиями – 20,18 мг/г. Гипотензивный эффект при вымораживании экстрактов превышал пантокрин и составил 36,35%, 42,9% и 77,6% в зависимости от состава спиртового образца.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
1. При консервировании и переработке побочной продукции пантового оленеводства в биосубстанции применять вакуумную сушку и сверхвысокочастотную
энергию в соответствии с разработанной технологией производства.
2. При получении биологически активного продукта «Триокрин» пользоваться
технологией, изложенной в патенте «Способ получения биологически активного
продукта «Триокрин» (Патент №2423880 от 20.07.2011).
3. При производстве биологически активных продуктов из побочного сырья
пантового оленеводства применять технологию согласно решению о выдачи патента
«Способ получения лекарственного сырья для наружного применения» (заявка
№2010142130/15(060501) от 13.10.2010).
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Рябцев С.В. Консервирование побочной продукции пантового оленеводства
вакуумной сушкой / Р.А. Капустин, С.В. Рябцев // Проблемы пантового оленеводства и пути их решения: сб. науч. трудов ВНИИПО. – Т. 3. – Барнаул, 2008. –
С. 155-159.
2. Рябцев С.В. Сравнительный биохимический состав водных экстрактов из
комплексных биосубстанций пантового оленеводства / Р.А. Капустин, В.Г. Луницын, С.В. Рябцев // Матер. Междунар. науч.-практ. конф. Алтайский ГАУ. – Барнаул, 2009. – Т. 3. – С. 198-200.
3. Рябцев С.В. Сравнительный биохимический состав спиртовых экстрактов из
комплексных биосубстанций пантового оленеводства / Р.А. Капустин, В.Г. Луни17
цын, С.В. Рябцев // Матер. Междунар. науч.-практ. конф. Алтайский ГАУ. – Барнаул, 2009. – Т. 3. – С. 89-92.
4. Рябцев С.В. Влияние технологии получения биосубстанций из побочной
продукции пантового оленеводства на их биохимический состав / В.Г. Луницын, И.Н. Гришаева, М.Н. Шалина, С.В. Рябцев // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2011. – № 7-8. – С. 93-101.
5. Рябцев С.В. Сравнительная характеристика биохимического состава водных
и спиртовых экстрактов из комплексных биосубстанций пантового оленеводства /
В.Г. Луницын, С.В. Рябцев // Проблемы пантового оленеводства и пути их решения:
сб. науч. трудов ВНИИПО. – Т. 5. – Барнаул, 2009. – С. 42-48.
6. Рябцев С.В. Технология получения новых видов биологических субстанций с
максимальной биологической активностью путем переработки продукции пантового
оленеводства / В.Г. Луницын, И.Н. Гришаева, М.Н. Шалина, С.В. Рябцев // Наука
Алтайскому краю: сб. науч. тр. – Барнаул, 2010. – С. 32-43.
7. Патент 2423880 Российская Федерация. МПК А 23 L 1/30, А61К. Способ
получения биологически активного продукта «Триокрин» / В.Г. Луницын, А.В.
Назаров, С.В. Рябцев; заявитель и патентообладатель Всероссийский НИИ пантового оленеводства № 200010100068 от 11.02.2010; опубл. 20.07.2011.
8. Решение о выдаче патента Российской Федерации. Способ получения лекарственного средства для наружного применения / В.Г. Луницын, И.Н. Гришаева,
С.В. Рябцев, Л.А. Литвина, М.Н. Шалина; заявитель Всероссийский НИИ пантового
оленеводства №2010142130/15(060501); заявл. 13.10.2010.
9. Рябцев С.В. Сравнительная характеристика биохимического состава спиртовых экстрактов из комплексных биосубстанций пантового оленеводства, законсервированных вакуумной сушкой и СВЧ-энергией / С.В. Рябцев // Труды IV Междунар. науч. конф. молодых ученых, посвященной 40-летию СО Россельхозакадемии.
– Новосибирск, 2010. – Ч. 2. – С. 105-108 (единоличное авторство).
18
Подписано в печать 16.01.2012 г. Формат 60х84/16.
Бумага для множительных аппаратов.
Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1,0.
Тираж 100 экз. Заказ №
.
Издательство АГАУ
656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98
62-84-26
19