Усовершенствование существующих и разработка новых способов консервирования и переработки продукции пантового оленеводства

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

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 научно-исследовательский 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

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 получения 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 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).

Рисунок 1 – Схема исследований по усовершенствованию существующих и разработке новых способов консервирования и переработки продукции пантового оленеводства.

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).

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 СВЧ-энергии, 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 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
(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

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, %